Jak vypočítat generátor větrné turbíny

Jak fungují větrné generátory

Domácí nebo komerčně dostupné větrné generátory se svislou nebo vodorovnou osou otáčení, jejichž lopatky se začínají pohybovat v důsledku síly větru. Hlavní součásti zařízení zajišťují otáčení rotorové jednotky prostřednictvím speciální pohonné jednotky. Přítomnost statorového vinutí usnadňuje přeměnu mechanické energie na elektrický proud. Axiální vrtule mají aerodynamické vlastnosti, díky nimž se turbína jednotky rychle otáčí.

Rotační generátory pak přeměňují sílu otáčení na elektřinu, která se shromažďuje v baterii. Čím silnější je proud vzduchu, tím rychleji se lopatky jednotky otáčejí, což přispívá k výrobě energie. Vzhledem k tomu, že provoz generátorové soupravy je založen na maximálním využití alternativního zdroje, má jedna část lopatek zaoblenější tvar. Druhá část je plošší. Při průchodu proudu vzduchu nad zaoblenou částí vzniká podtlaková sekce, která nasává a odnáší ostří.

Tím vzniká energie, jejíž účinky způsobují, že se lopatky při slabém větru otáčejí.

Otáčením se otáčí osa vrtule, která je spojena s mechanismem rotoru. Toto zařízení obsahuje dvanáct magnetických prvků, které se uvnitř posouvají. Ten generuje střídavý elektrický proud s frekvencí podobnou frekvenci v domácí zásuvce. Vzniklou energii lze nejen vyrábět, ale také přenášet na větší vzdálenosti, nelze ji však skladovat.

Aby bylo možné jej odebírat, je třeba jej přeměnit na stejnosměrný proud, což je přesně účel elektrického obvodu uvnitř turbíny. Průmyslová zařízení se vyrábějí za účelem výroby velkého množství elektřiny a větrné farmy obvykle zahrnují desítky takových zařízení.

Princip činnosti větrného turbogenerátoru umožňuje použití jednotky ve variantách:

• pro samostatný provoz;
• se solárními panely;
• paralelně se záložní baterií;
• spolu s benzinovým nebo naftovým generátorem.

Při rychlosti proudění vzduchu kolem 45 km/h generuje turbína asi 400 wattů energie, což stačí k osvětlení krajiny. To stačí k osvětlení venkovské chalupy. V případě potřeby lze elektřinu uložit do baterie.

K nabíjení baterie se používá speciální zařízení. Se snižující se rychlostí nabíjení klesá rychlost otáčení lopatek. Pokud je baterie zcela vybitá, generátorová souprava se opět roztočí. Tento princip umožňuje udržovat jednotku nabitou na určité úrovni. Při vyšším průtoku vzduchu bude turbína jednotky schopna vyrobit více energie.

Uživatel Darkhan Dogalakov vysvětlil princip fungování větrné turbíny na příkladu SEAH 400-W.

Větrné turbíny pro rodinné domy již nejsou neobvyklé

Větrné turbíny se již dlouho používají v průmyslovém měřítku. Složitost konstrukce a náročnost instalace však bránila tomu, aby se toto zařízení používalo v soukromých domech, jako například solární panely.

Nyní se však s rozvojem technologií a rostoucí poptávkou po "zelené energii" situace změnila. Výrobci začali vyrábět malé jednotky pro soukromý sektor.

Princip fungování

Vítr otáčí listy rotoru, které jsou namontovány na hřídeli generátoru. V důsledku otáčení vzniká ve vinutí střídavý proud. Ke zvýšení počtu otáček a tím i množství generovaného výkonu lze použít převodovku. V případě potřeby může také zcela zablokovat otáčení lopatek.

Vyrobený střídavý proud se pomocí měniče o výkonu 220 W mění na stejnosměrný. Poté je přiváděna do spotřebiče nebo prostřednictvím regulátoru nabíjení do baterií k uskladnění.

Kompletní schéma provozu zařízení od výroby energie až po její spotřebu.

Typy větrných turbín a která je nejlepší pro soukromý dům

V současné době existují dva typy tohoto provedení:

1. S horizontálním rotorem.
2. S vertikálním rotorem.

První typ, s horizontálním rotorem. Tento typ je považován za nejúčinnější. Účinnost je přibližně 50 %. Nevýhodou je, že je vyžadována minimální rychlost větru 3 metry za sekundu a že konstrukce vytváří velký hluk.

Pro dosažení maximální účinnosti vyžaduje vysoký stožár, což zase komplikuje instalaci a další údržbu.

Druhý typ, vzpřímený. Účinnost větrné turbíny s vertikálním rotorem nepřesahuje 20 % při rychlosti větru 1 až 2 metry za sekundu. Zároveň pracuje mnohem tišeji, hladina vydávaného hluku nepřesahuje 30 dB, a to bez vibrací. K provozu potřebuje málo místa, aniž by ztratil na účinnosti.

Instalace nevyžaduje vysoký stožár. Zařízení lze sestavit na střeše domu i vlastníma rukama.

Díky absenci anemometru a otočného mechanismu, který u této konstrukce není vůbec potřeba, je tento typ větrného generátoru levnější než první možnost.

Přehled videí

Jakou větrnou turbínu si mám vybrat?

Než si na tuto otázku odpovíte, musíte znát své požadavky, finanční možnosti a provozní priority.

Pokud chcete maximální výkon a jste připraveni vynaložit peníze na občasnou údržbu generátoru, zvolte první možnost. Po jednorázové investici do vysokého stožáru a zaplacení výměny ložisek nebo oleje jednou za 5-10 let získáte plnou energetickou nezávislost, a i když žijete na Ukrajině nebo v zemích EU, budete moci přebytečnou elektřinu prodávat.

Vysoká hlučnost tohoto zařízení vyžaduje, abyste zvolili místo co nejdále od obytných budov. I to je třeba vzít v úvahu, protože infrazvuk nezůstane bez povšimnutí vašich sousedů.

Pro dosažení stejného výkonu jako u první možnosti by bylo nutné instalovat 3 větrné turbíny tohoto typu. Z hlediska ceny je to však zhruba stejná částka (za předpokladu vlastní instalace).

Videopřehled od odborníka na alternativní energie

Další součásti

• Řídicí jednotka umístěná za generátorem je potřebná k ovládání lopatek a k nabíjení baterie přeměnou střídavého proudu na stejnosměrný.
• Akumulátor uchovává náboj pro použití za bezvětří. Kromě toho stabilizuje výstupní napětí generátoru, takže nedochází k přerušení napětí ani při silných poryvech větru.
• Směrové senzory a anemoskop shromažďují údaje o směru a rychlosti větru.
• Systém ATS automaticky přepíná mezi zdroji napájení v intervalu 0,5 sekundy. Automatický přepínač napájení umožňuje kombinovat větrnou turbínu s veřejnou elektrickou sítí, dieselovým generátorem apod.

Důležité: mřížku nelze provozovat současně z více než jednoho zdroje energie. Měniče

Jak víte, většina domácích spotřebičů nevyužívá ke své činnosti stejnosměrný proud, takže v řetězci mezi baterií a spotřebiči je měnič, který provádí opačnou operaci, tj. převádí stejnosměrný proud na střídavé napětí 220 V, potřebné k provozu spotřebičů.

Měniče. Jak víme, většina domácích spotřebičů nepoužívá k provozu stejnosměrný proud, takže v řetězci mezi baterií a spotřebiči je měnič, který provádí opačnou operaci, tj. převádí stejnosměrný proud na střídavé napětí 220 V, které je potřebné k provozu spotřebičů.

Všechny tyto přeměny spotřebují až 20 % energie, kterou vyrobí.

Díly a příslušenství pro větrné turbíny

Mezi základní vybavení, bez něhož není provoz větrných turbín možný, patří:

• elektrický generátor (motor);
• větrná turbína, lopatky, rotor;
• držáky;
• otočný mechanismus;
• snímač větru;
• stožár;
• kabely.

Baterie, měniče pro napájení ze sítě a ze sítě, řídicí jednotka, azimutální pohonný systém (ocas) a další volitelné vybavení se vybírají individuálně pro každou instalaci.

Výměna dílů větrné turbíny během údržby a v extrémních případech i opravy.

Základní komponenty a náhradní díly je třeba objednat přímo u výrobce. Lze oslovit společnosti, které dodají renovované (použité) větrné turbíny a vhodné komponenty pro opravy z Německa a dalších evropských zemí.

Pro opravu je nutný přístup k hlavním komponentům

Při objednávání náhradních dílů je třeba uvést údaje o výrobci, modelu a výkonu generátoru. Požaduje se podrobný popis dílu (je možné použít i fotografie) a jeho funkční a technické specifikace.

Výpočet zatížení větrem

Dlouho jste tedy koordinovali, vyráběli a nakonec instalovali tu nejlepší venkovní reklamu.

Nádhera! Všichni jsou šťastní. Ale co... Po prvním silném větru vám zavolá naštvaný klient s šokující zprávou - reklama spadla!

Reklamní noční můra se stala skutečností... Co se stalo?

Stalo se to, že při navrhování venkovní reklamy bylo ignorováno nebo nesprávně vypočteno zatížení venkovní reklamy větrem: na materiál a na upevňovací prvky.

Jak se tomu vyhnout, jak se chránit před takovým katastrofálním výsledkem své práce?

Připomeňme si jednoduchý vzorec pro výpočet zatížení větrem, které se měří v kg/m2:

Pw = k * q

Pojďme si rozebrat chytré zkratky

Pw je tlak větru normály k povrchu ložiska. Předpokládá se, že tento tlak je kladný.
k je aerodynamický součinitel, který závisí na tvaru a poloze objektu vystaveného větru.

objekt.
q je rychlost větru (kg/m2) odpovídající nejvyšší rychlosti větru v daném místě, včetně zvláštních poryvů.

Hodnota q v závislosti na rychlosti větru je definována takto:

q = 7 / g * sq.V / 2

7 - hmotnost vzduchu (1,23 kg/cbm) při PMH = 760 mm Hg a Tatm = 15 °C
g - tíhové zrychlení (9,81 m/sq.s)
V je nejvyšší rychlost větru (m/s) v dané výšce h, tj.

Výška h nad úrovní terénu, m

Rychlost větru V, km/h m/s

Rychlost větru q, kg/m2

Výška h nad úrovní terénu, m	Rychlost větru V, km/h m/s	Rychlost větru q, kg/m2
0 — 8	103,7  28,8	51
8 — 20	128,9  35,8	80

q = sq.V / 16

Popruhy upevněné svisle na rámu nebo na napínacích lanech.

Konstrukce - šířka b, výška d	Vztah velikosti	Plocha povrchu, S	Aerodynamický součinitel, k
Pletenina uspořádaná svisle na rámu nebo napnutá pomocí provazů	d/b < 5	b * d	1,2
d/b >= 5	b * d	1,6

Je to tedy velmi jednoduché.

Chcete se dozvědět více o výpočtu zatížení větrem a získat rady od našich odborníků?

Podívejte se na několik krásných nápadů od společnosti Alprom

• Všechny
• Bannery
• Trojrozměrná písmena
• Výškové práce
• Světelné boxy
• Střešní reklama
• Velkoformátový tisk
• LED reklama

Objemová písmena pro Lexusadmin2017-02-26T06:44:37+00:00

Galerie

Trojrozměrná písmena pro Lexus

Trojrozměrná písmena, reklama LED

11 m dlouhý kompozitní světelný box s LED diodami v Samaře od Alpromadmin2017-02-26T06:51:17+00:00

Osvětlený box o délce 11 metrů z kompozitu s LED diodami v Samaře od společnosti Alprom

Galerie

11 metrů dlouhá krabice z kompozitu s LED diodami v Samaře od společnosti Alprom

Světelné boxy, LED reklama

Světelné boxy Trial Sport v Togliattiadmin2017-02-26T06:56:06+00:00

Světelné boxy Trial Sport v Togliatti

Galerie

Světelné boxy Trial Sport v Togliatti

Světelné boxy, LED reklama

Hromadné LED dopisy NOBEL AUTOMOTIVE v Togliattiadmin2017-02-26T07:04:28+00:00

Hromadné reklamní dopisy NOBEL AUTOMOTIVE v Togliatti

Galerie

Trojrozměrná světelná písmena NOBEL AUTOMOTIVE v Togliatti

Trojrozměrná písmena, reklama LED

Vstupní panel Inglot v Togliattiadmin2017-02-26T07:19:43+00:00

Vstupní panel Inglot v Togliatti

Galerie

Inglot Entrance Group v Togliatti

Světelné boxy, LED reklama

Objemová písmena OKEY v Togliattiadmin2017-02-26T07:27:31+00:00

Objemová písmena OKEI v Togliatti

Galerie

Trojrozměrná písmena OKEI v Togliatti

Trojrozměrná písmena, výškové práce, LED reklama

Objemová pěna Botek Wellness v Togliattiadmin2017-02-26T07:40:55+00:00

Bulk foam letters Botek Wellness v Togliatti

Galerie

Objemová pěnová písmena Botec Wellness v Togliatti

Velká písmena, reklama LED

Střešní reklamní konstrukce Lada Areny v Togliattiadmin2017-02-26T08:19:20+00:00

Střešní reklamní konstrukce Lada Arena v Togliatti

Galerie

Střešní reklamní konstrukce Lada Arena v Togliatti

Velká písmena, Reklama na střeše, Reklama LED

Tipy pro instalaci

Asi každý chápe, že větrné turbíny by měly být instalovány v oblastech s maximální silou větru. Jedná se o stepi, pobřežní oblasti a další otevřené prostory, které jsou vzdálené od budov. Větrná turbína nesmí být umístěna v blízkosti stromů. Neměla by být umístěna ani v blízkosti malých stromků, protože ty časem vyrostou.

Větrný generátor s rotorem Darje

Pokud jde o sdílení s elektrickou sítí nebo pouze s generátorem větrné turbíny, je volba na vás. V každém případě musí být nákup ekonomicky odůvodněný a nesmí být jen poklonou módnímu trendu.

Výpočet návratnosti větrné turbíny

Poté, co nový majitel investoval do nákupu zařízení statisíce rublů, má právo počítat s jeho zřejmým přínosem a návratností větrné turbíny. Zkusme si vypočítat cenu za kilowatt elektřiny pro standardní model generátoru o výkonu 4-5 kW.

Při rychlosti větru 4-5 m/s dává zařízení přibližně 350 kW za měsíc nebo 4200 kW za rok. Životnost generátoru je přibližně 25 let a většina modelů stojí v rozmezí 280 000 rublů.

Náklady vydělte součinem ročního výkonu a doby provozu:

280 000 / 4 200 * 25 = 2 666 rublů

Cena kilowattu energie splaceného větrného generátoru tak bude činit něco málo přes 2,5 rublu. V porovnání se současnou cenovou hladinou je to sice přínos, ale ne tak velký, jak bychom si při využívání alternativních zdrojů energie přáli.

Výše uvedený výpočet dává jiný výsledek, pokud je rychlost větru přibližně 7-8 m/s. Větrná turbína o výkonu 6-7 kW poskytne přibližně 780 kW za měsíc nebo 9000 kW za rok.

Pokud tyto větrné turbíny stojí přibližně 310 000, dostaneme následující výsledek:

310 000 / 9000*25 = 1,3722 rublůTato cena je zřejmým přínosem, zejména pro energeticky náročná zařízení.

Na čem závisí účinnost větrné turbíny?

Jak již bylo uvedeno, účinnost generátoru větrné turbíny se odvíjí od jeho technického stavu, typu turbíny a konstrukčních vlastností tohoto modelu. Ze školní fyziky víme, že účinnost je poměr užitečné práce k celkové práci. Neboli poměr energie vynaložené na vykonání práce a energie získané jako výsledek.

V této souvislosti se objevuje zajímavá věc - použitá větrná energie je zcela zdarma, uživatel nevynaložil žádné úsilí. Faktor účinnosti je tak čistě teoretický a určuje čistě konstrukční vlastnosti zařízení, zatímco pro majitele je důležitý spíše výkon.

To vytváří situaci, kdy efektivita není tak důležitá a veškerá pozornost je zaměřena na čistě praktické úkoly.

Nicméně se změnou provozních parametrů v tom či onom směru se automaticky mění i účinnost, což ukazuje její souvislost s celkovým stavem jednotky.

Zatížení větrem

Postup výpočtu

Popis konstrukce

Geometrické vlastnosti prvků

Stanovení zatížení větrem

Vítr pod úhlem 90 o k panelu

Vítr pod úhlem 45° k panelu 5 Výpočet podpěr

Odstavec 2. Výpočet stability

Postup výpočtu

Tento návrh je vzorem pro větrné zóny 3 až 5:
1. Větrná oblast - III, IV, V 2.
2. typ terénu pro zatížení větrem - A
3. 3. Úroveň odpovědnosti - 3, pro kterou je koeficient snížení zatížení γn= 0,8 - 0,95 (γn=09 v tomto projektu).
4. Životnost konstrukce 10 let
5. Návrhová venkovní teplota t ≥ -w°c, jako průměrná teplota nejchladnějšího pětidenního období podle SNiP 23-01-99 "Stavební klimatologie", která odpovídá klimatickému regionu stavby II4, II5.
6. Zóna vlhkosti je "vlhká" SNiP 23-01-99 (Obr.2)
7. Agresivní vliv prostředí na kovové konstrukce - středně agresivní, podle SNiP 2.0311-85 "Ochrana stavebních konstrukcí proti korozi", tab. 24, pro skupinu plynů "B" ve vlhkém prostředí

Popis reklamní struktury

Schéma demontovatelné oboustranné reklamní konstrukce s výškou stojanu od 2 do 5 m Rozměry reklamního panelu jsou 6180x3350x410 mm Velikost reklamního pole je 6010x3010 mm Panel je podepřen na stojanu z trubky A325 Panel lze namontovat buď s jeho středovým umístěním vzhledem k ose stojanu, nebo s posunem o 3/4 (znázorněno na schématu 1). Sloupek je upevněn pomocí 8 základových kotev na zapuštěném základu Všechny parametry, které lze měnit v závislosti na větrných podmínkách a výšce sloupku, jsou uvedeny v tabulce 1.

Výkres reklamní struktury. Obr. 1

Základní geometrické rozměry a kotevní prvky reklamní konstrukce v závislosti na větrné oblasti. Tabulka 1

Výška podpěry, m	Prvky instalace	Větrná oblast
III	IV	V
2	Stojan	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	F325x8 (C245)
Nadace	2.5×1.9×0.5 м	2.8×2.1×0.5м	3.2×2.1×0.5м
Kotvy	М 30	М 30	М 30
Příčné nosníky	Gnshv.236×70	Komínové trámy šrouby.236×70	236×70
Záhlaví	160x160x8(C245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8(С245)
2,5	Pilíř	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	C325x8 (C245)
Nadace	2.7×1.9×0.5м	3×2.1×0.5м	3.6×2.1×0.5м
Hmoždinky	М 30	М 30	М 30
Příčné nosníky	Gnshv.236×70	236×70 hnshv.236×70	2 ks 236×70
Záhlaví	160x160x8(C245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8(С345)
3	Pilíř	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	C325x10 (C245)
Nadace	3×1.9×0.5 м	3.6×2.1×0.5м	4×2.1×0.5м
Hmoždinky	М 30	М 30	М36
Příčné nosníky	Gnshv.236×70	Akordy.236×70	2 ks 236×70
Záhlaví	160x160x8(C245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8 (С345)
3,5	Pilíř	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	C325x10 (C245)
Nadace	3,4×1.9×0.5м	3.8×2.1×0.5м	4.2×2.1×0.5м
Hmoždinky	М 30	М 30	М36
Příčné nosníky	Gnshv.236×70	236×70 gn.sv.236×70	2 ks 236×70
Záhlaví	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160 160х160х8(С345)
4	Pilíř	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)	C325x10 (C345)
Nadace	3.6×1.9×05м	4×2.1×0.5м	4.4×2.1×0.5м
Hmoždinky	М 30	М36	М36
Příčné nosníky	Gnshv.236×70	236×70 gn.sv.236×70	2 ks 236×70
Záhlaví	160x160x8(C245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8 (С345)
4,5	Pilíř	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С345)	C325x10 (C345)
Nadace	3.8×1.9×0.5м	4.2×2.1×0.5м	4.6×2.1×0.5м
Hmoždinky	М 30	М36	М36
Příčné nosníky	Gnshv.236×70	2 ks 236×70	2 ks 236×70
Záhlaví	160x160x8(C245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8 (C345)
5	Pilíř	Ф325х10 (С245)	C325x10 (C345)	—
Nadace	4×1.9×0.5 м	4,4x21x0,5 m	—
Kotvy	М36	М36	—
Příčné nosníky	Gnshv.236×70	2 ks 236×70	—
Záhlaví	160x160x8(C245)	160 160x160x8(C345)	—

směrem nahoru

Výpočet a volba větrného generátoru

Na co je třeba dávat pozor při výběru větrného generátoru. Pro začátek si uvědomte, že drahé zahraniční modely nemusí být nutně tím nejlepším řešením.

Zde musíte vycházet z potřeb výroby elektřiny. Spočítejte si, kolik elektřiny budete spotřebovávat.

Větrná turbína se šroubovitým rotorem

Výkon větrného generátoru přímo souvisí s průměrem kruhu, který lopatky vytvářejí. Výkon můžete přibližně vypočítat podle následujícího vzorce:

P = D^2 * R^3 / 7000, kde

D - průměr lopatek;

R - rychlost větru.

Pokud je průměr 1,5 metru a rychlost ve vaší oblasti je 5 metrů za sekundu, výkon bude asi 0,04 kilowattu. Jak vidíte, výkon lze zvýšit dvěma způsoby: zvětšením průměru a rychlosti větru. A tento parametr je na nás nezávislý.

Při nákupu věnujte pozornost také kapacitě baterie. Vlnobití může být prakticky všude kromě pobřežních oblastí.

Během těchto období budou vaše spotřebiče čerpat energii z baterií. Jejich kapacita je omezená. Proto je nejlepší mít další záložní zdroj napájení.

Kolik elektřiny potřebuje průměrná rodina? Průměrný byt vyprodukuje přibližně 360 kWh měsíčně. Pětikilowattová větrná turbína vyprodukuje toto množství i při nízké rychlosti větru, což je obvykle případ středního pásma Ruska. Pokud je však spotřeba energie vysoká (například elektrické topení, elektrický kotel atd.), nebude pětikilowattová větrná turbína stačit. Pokud není instalován na pobřeží moře nebo velké vodní plochy.
 

Něco málo o nákladech

Jak vidíte, cenové rozpětí je velmi široké. В Instalace o výkonu 1 kW v průměru Bude stát od 25 000 do 300 000 rublů. Dražší modely mají řadu významných výhod, od vyšší účinnosti až po různé doplňkové funkce.

Obecná doporučení

Pro výběr nejlepšího průměru vrtule větrné turbíny je samozřejmě nutné znát průměrnou rychlost větru v místě plánované instalace. Množství elektřiny vyrobené větrnou turbínou se zvyšuje v kubickém poměru s rostoucí rychlostí větru. Pokud se například rychlost větru zvýší 2krát, kinetická energie generovaná rotorem se zvýší 8krát. Lze tedy konstatovat, že rychlost větru je nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím celkovou kapacitu zařízení.

Nejvhodnějším místem pro instalaci větrné turbíny je oblast s co nejmenšími překážkami pro vítr (žádné velké stromy nebo budovy), vzdálená od domu alespoň 25-30 metrů (nezapomeňte, že větrné turbíny při práci vydávají velmi hlasitý hluk). Výška středu rotoru větrné turbíny musí být nejméně 3-5 metrů nad nejbližšími budovami. V linii dráhy větru nesmí být žádné stromy ani budovy. Pro umístění větrného generátoru jsou nejvhodnější vrcholky kopců nebo horské hřebeny s otevřeným terénem.

V případě, že váš venkovský dům není plánován k připojení k veřejné síti, je třeba zvážit kombinované systémy:

• WPP + Solar
• WPP + Diesel

Kombinované možnosti mohou pomoci vyřešit problémy v regionech, kde je vítr nestálý nebo závislý na ročním období, a tato možnost je relevantní i pro solární panely.

Co jsou to obnovitelné větrné turbíny?

Zařízení pro větrnou energii lze považovat za jedno z nejspolehlivějších, ne-li nejspolehlivější v energetickém průmyslu. Důvodem je nejen špičková technologie použitá při jeho výrobě, ale také relativně nízké namáhání, kterému je vystaven. Proto větrné turbíny slouží mnoho let, často více než 20 let. Vzhledem k tomu, že každá větrná elektrárna a každý větrný generátor je vázán na konkrétní pozemek, je vhodné nahradit větrnou elektrárnu nebo větrný generátor výkonnějším, jakmile je dosažena doba návratnosti konkrétního projektu, tj. jakmile se investice do něj vrátí a dosáhne se plánovaného zisku. Stávající větrné turbíny jsou obvykle v provozuschopném stavu a je rozumné je prodávat jako "použité větrné turbíny" nebo "větrné turbíny z druhé ruky". Celosvětový trh s tímto vybavením je velmi rozsáhlý. Poptávka po takovém vybavení je rovněž velká. Důvodem je velké pracovní vytížení společností, které vyrábějí zařízení pro větrnou energii. Zpravidla je jen malá část takového "použitého" zařízení již demontována a uskladněna.

"Použité" větrné turbíny jsou předem upraveny podle zvláštních provozních postupů a stávají se tzv. "renovovanými". Typické renovační práce zahrnují výměnu ložisek v převodovce bez ohledu na opotřebení, závady a opravy ozubených kol převodovky, generátoru, rámu, lopatek a lakování. Po skončení renovace jsou větrné turbíny odeslány novému majiteli. Po prodeji takového zařízení se na něj obvykle vztahuje jednoletá záruka.

Příklad výpočtu pro lopatky 160mm trubky pro daný generátor

rychlost

Nejlepší výsledek jsem dostal z 160. trubky o průměru 2,2 m a rychlosti Z3,4 - 6 lopatek, ale tento průměr šroubu raději neudělá 160mm trubku, příliš tenké a křehké lopatky se dostanou. Při jmenovitých otáčkách motoru 3 m/s mám 84 otáček za minutu a výkon motoru je 25 W, takže je to přibližně správně. Samozřejmě je třeba zohlednit účinnost generátoru, ale 160c trubka je už tak dost tenká a nejspíš bude mít třepotání už při rychlosti 7m/s. Ale například je to v pořádku

Pokud nyní v tabulce změníte rychlost větru, uvidíte, že výkon a otáčky vrtule budou zhruba odpovídat parametrům vrtule, což potřebujeme, protože je důležité, aby vrtule nebyla přetížená nebo nedostatečně zatížená, jinak by se při silném větru dostala na scestí.
>

Tak jsem získal tyto údaje s různým větrem. Níže vidíte snímek údajů o vrtuli při rychlosti 3 m/s, maximální výkon vrtule (KIEV) při vysoké rychlosti Z3.4. Otáčky a výkon při této rychlosti jsou přibližně stejné jako výkon generátoru při těchto rychlostech.

Výkon alternátoru při 100 otáčkách za minutu je 2 ampéry, 30 wattů.
>

Pak zavedeme rychlost 5 m/s, to je 141 otáček za minutu a výkon na hřídeli vrtule 124 wattů, což je také zhruba stejně jako u generátoru. Otáčky alternátoru 150 ot/min - 8 ampérů 120 wattů

Při 7m/sec vrtule začíná obcházet generátor z hlediska výkonu a samozřejmě pod zatížením vrtule získává více otáček, proto jsem zvýšil na Z4, ukázalo se, že příliš zhruba odpovídá výkonu a otáčkám generátoru. Otáčky alternátoru 200 ot/min -14 ampérů 270 wattů

Při rychlosti 10 m/s je vrtule mnohem výkonnější než alternátor při jmenovitých otáčkách, protože nízké otáčky a nemůže alternátor roztočit rychleji. Takže při Z4 je výkon vrtule 991 W a otáčky jsou pouze 332 ot/min. Otáčky alternátoru jsou 300 ot/min - 26 ampérů 450 wattů. Nedostatečně zatížený alternátor však umožňuje, aby vrtule přešla do rychlých otáček Z5 nebo vyšších a zároveň KEW vrtule klesáProto vrtule roztočí alternátor o něco více, ale ztratí část výkonu a někde se dosáhne rovnováhy. Údaje budou zhruba odpovídat generátoru, ale vrtule je zřetelně před generátorem, takže v tomto větru je čas chránit vrtuli tím, že ji vyženete z větru.

Takto jsme ke generátoru připojili trubku z PVC o průměru 160 mm. Hned na začátku bych měl říci, že šestilopatková vrtule s tak vysokou rychlostí byla nejvhodnější. Můžete však uvažovat o libovolném průměru a počtu lopatek. Pouhá třílistá vrtule o průměru 2,3 m pro tento generátor byla příliš rychlá a nedosahovala rychlosti pro svůj maximální koeficient účinnosti, protože generátor by začal okamžitě brzdit.

Zvýšením počtu listů jsem tedy snížil otáčky vrtule a ušetřil její výkon. Vrtule byla tedy vhodná pro generátor, ale trubka 160c má určitá omezení, zejména průměr je příliš velký a ve větru o rychlosti 7 m/s se vrtule s křehkými a tenkými lopatkami pravděpodobně rozkmitá a bude řvát jako startující vrtulník. A s touto vrtulí dostaneme z generátoru jen 600-700 W, zhruba řečeno při větru 10 m/s, a je možné je zdvojnásobit, pokud zvýšíte otáčky vrtule a mírně zvětšíte její průměr.

Níže je uveden snímek obrazovky z karty Geometrie ostří. Toto jsou rozměry pro řezání čepele z trubky.

Principy ruční výroby lopatek pro větrné generátory

Hlavním problémem je často určení optimálních rozměrů, protože délka a tvar lopatek větrného generátoru určují jeho výkon.

Materiály a nástroje

Jako podklad slouží následující materiály:

• Překližka nebo jiná forma dřeva;
• sklolaminátové desky;
• válcovaný hliník;
• Trubky z PVC, součásti plastových trubek.

Lopatky pro větrnou turbínu vlastníma rukama

Vyberte si jeden typ z toho, co je k dispozici například ve formě zbytků z oprav. Budete potřebovat fix nebo kreslicí tužku, skládačku, smirkový papír, nůžky na kov a pilku na železo.

Výkresy a výpočty

Pokud hovoříme o generátorech s nízkým výkonem, jejichž výkon nepřesahuje značku 50 wattů, pro ně vyrobte šroub podle níže uvedené tabulky, je schopen zajistit vysoké otáčky.

Poté se vypočítá třílistá vrtule s nízkými otáčkami a vysokým rozběhovým momentem. Tento díl plně vyhovuje vysokorychlostním generátorům s výkonem až 100 W. Vrtule funguje společně s krokovými motory, nízkonapěťovými motory s malým výkonem a automobilovými generátory se slabými magnety.

Z aerodynamického hlediska by měl výkres vrtule vypadat takto:

Výroba z plastových trubek

Za nejvhodnější materiál se považují kanalizační trubky z PVC s konečným průměrem šneku až 2 m, které jsou vhodné pro polotovary o průměru až 160 mm. Materiál je atraktivní díky jednoduchému zpracování, přijatelné ceně, všudypřítomnosti a množství již zpracovaných výkresů, schémat a nákresů.

Je důležité zvolit kvalitní plast, aby nedošlo k prasknutí nožů.

Nejvhodnějším výrobkem je rovný žlab, který je třeba pouze upravit podle výkresu. Zdroj není ovlivněn vlhkostí a je nenáročný na údržbu, ale při teplotách pod bodem mrazu může křehnout.

Výroba čepelí z hliníkových polotovarů

Tyto nože jsou odolné, robustní a velmi pevné. Jsou však těžší než plastové a kolo musí být pečlivě vyváženo. Ačkoli je hliník považován za poměrně kujný, práce s ním vyžaduje šikovné nářadí a minimální manipulační dovednosti.

Tvar vstupního materiálu může tento proces ztížit, protože běžný hliníkový plech se přemění na lopatky až po získání charakteristického profilu, k čemuž je třeba předem vytvořit speciální šablonu. Mnoho začínajících konstruktérů nejprve ohýbá kov na trnu a teprve poté si označí a vyřeže polotovary.

Čepele vyrobené z hliníkových polotovarů

Hliníkové nože jsou vysoce odolné proti namáhání a nereagují na povětrnostní vlivy ani na změny teplot.

Vrtule ze skelných vláken

Dávají mu přednost odborníci, protože materiál je rozmarný a špatně se s ním pracuje. Pořadí operací:

• vyřízněte dřevěnou šablonu, potřete ji tmelem nebo voskem - povlak by měl odpuzovat lepidlo;
• Nejprve se vyrobí jedna polovina obrobku - šablona se potře vrstvou epoxidu a na ni se položí tkanina ze skleněných vláken. Postup se rychle opakuje, dokud první vrstva nezaschne. Tímto způsobem se dosáhne požadované tloušťky obrobku;
• Podobným způsobem proveďte i druhou polovinu;
• Po zatuhnutí lepidla lze obě poloviny spojit epoxidem a spoje pečlivě obrousit.

Konec je opatřen objímkou, pomocí které je výrobek připojen k náboji.

Jak se vyrábí pádlo ze dřeva?

Je to obtížný úkol vzhledem ke specifickému tvaru výrobku a všechny pracovní části vrtule musí být nakonec identické. Nevýhodou tohoto řešení je také nutnost následné ochrany proti vlhkosti nátěrem, olejováním nebo impregnací dřeva.

Dřevo není jako materiál pro větrné kolo žádoucí, protože je náchylné k praskání, kroucení a hnilobě. Vzhledem k tomu, že rychle uvolňuje a pohlcuje vlhkost, tj. mění se hmotnost, je vyvážení oběžného kola libovolně upraveno, což má negativní vliv na účinnost konstrukce.

Výpočet zatížení větrem

Normativní hodnota zatížení větrem (1) je:

\({w_n} = {w_m} + {w_p} = 0,1 + 0,248 = {\rm{0,348}}) kPa. (20)

Výsledná návrhová hodnota zatížení větrem, podle které se později určí síly v průřezech svodiče bleskových proudů, vychází z normativní hodnoty s přihlédnutím k součiniteli bezpečnosti:

\(w = {w_n} \cdot {\gamma _f} = {\rm{0,348}} \cdot 1,4 = {\rm{0,487}}) kPa. (21)

Často kladené otázky (FAQ)

Na čem závisí parametr frekvence ve vzorci (6)?

Parametr frekvence závisí na konstrukčním schématu a podmínkách jeho ukotvení. Pro tyč s jedním koncem pevně upnutým a druhým volným (konzolový nosník) je parametr frekvence 1,875 pro první formu kmitání a 4,694 pro druhou.

Co znamenají koeficienty \({10^6}\), \({10^{ - 8}}\) v rovnicích (7), (10)?

Tyto koeficienty převádějí všechny parametry na stejné jednotky (kg, m, Pa, N, s).

Návratnost a účinnost

Náklady na samotnou větrnou turbínu nejsou tak malé. A kromě toho budete muset koupit baterie, měnič, regulátor, stožár, dráty atd. Větrné turbíny s výkonem 300 wattů jsou dnes běžné. Jedná se o poměrně slabé modely, které při rychlosti větru 10-12 metrů za sekundu vyprodukují 300 watthodin a při rychlosti větru 4-5 metrů za sekundu 30-50 watthodin. Takové elektrárny stačí k osvětlení LED a napájení drobné elektroniky. Neměli byste očekávat, že z tohoto větrného generátoru budete moci napájet televizi, mikrovlnnou troubu, ledničku a plnohodnotné osvětlení. Cena větrných turbín s nízkým výkonem začíná na 15-20 tisících rublech. Sada neobsahuje baterie, měnič a stožár. Kompletní sada stojí nejméně 50 000 rupií.

Pokud se chystáte zásobovat elektřinou dům a malou domácnost, budete potřebovat větrnou turbínu o výkonu 3 až 5 kilowattů. Cena takové větrné turbíny se pohybuje v rozmezí 0,3-1 milion rublů. Cena zahrnuje regulátor, stožár, měnič, baterie.