Kinetický větrný generátor: konstrukce, princip činnosti, použití

Uspořádání větrné turbíny

Větrné turbíny se vyznačují naprostou čistotou životního prostředí a jsou schopny dodávat zákazníkům energii zdarma po neomezenou dobu. Větrné generátory jsou k dispozici v různých výkonech, takže jsou vhodné pro širokou škálu aplikací.

Maximální účinnosti větrné elektrárny lze dosáhnout instalací v místech se stálým aktivním prouděním vzduchu. Obvykle se k tomuto účelu používají hory a kopce, pobřeží moří a oceánů a další podobné podmínky. Hlavní součástí zařízení je oběžné kolo, které funguje jako turbína. Ve většině případů se používají třílisté vrtule, které se instalují ve velké výšce nad zemí.
Pro dosažení co nejlepšího účinku se lopatky spolu s rotorem nastavují do optimální polohy pomocí speciálních mechanismů v závislosti na směru a síle větru. Existují i jiné konstrukce - bubnového typu - které nejsou závislé na výše uvedených faktorech a nevyžadují žádné úpravy. Zatímco účinnost vrtulových zařízení je 50 %, účinnost bubnových jednotek je mnohem nižší.

Každá vzduchová elektrárna, bez ohledu na její konstrukci, zcela podléhá působení vzdušných proudů, které často mění jejich hodnoty. To pak vede ke změnám v počtu otáček oběžného kola a produkovaného elektrického výkonu. Taková poloha vyžaduje spárování generátoru a sítě pomocí přídavného zařízení.

K tomuto účelu se obvykle používají baterie a měniče. Akumulátor se nejprve nabíjí z generátoru, pro který není důležitá rovnoměrnost proudu. Náboj z baterie přeměněný ve střídači se pak přenáší do sítě.

Konstrukce vrtulí větrné elektrárny lze v případě potřeby řídit. Pokud je rychlost větru příliš vysoká, úhel náběhu lopatek se nastaví na nejmenší možný úhel. Tím se sníží zatížení turbíny větrem. Při větrných bouřích však často dochází k deformaci oběžných kol větrných elektráren a selhání celé domovní instalace. Negativním účinkům se nelze zcela vyhnout, protože elektrické generátory jsou umístěny v průměrné výšce 50 m. To umožňuje využívat silnější a stabilnější větry, které převládají ve vyšších nadmořských výškách.

Jak vybrat větrný generátor

Pro výběr větrného generátoru je třeba:

1. Vypočítejte instalovaný výkon elektrických spotřebičů, které se plánují připojit k tomuto zdroji energie.
2. Na základě těchto hodnot a průměrné roční rychlosti větru v oblasti, kde je jednotka instalována, by měla být stanovena kapacita generátoru. Kapacita by měla být zohledněna s ohledem na rezervní faktor, aby nedošlo k přetížení jednotky během špičkového zatížení.
3. Zvažte klimatické podmínky v místě instalace, protože srážky mají negativní vliv na výkon generátoru. Vezměte v úvahu klimatické podmínky místa, kde žijete.
4. Určení účinnosti jednotky je jedním z nejdůležitějších ukazatelů.
5. Zjistěte výkon generátoru ve vztahu k hluku, který generátor při provozu vydává.
6. Proveďte srovnávací analýzu různých typů generátorů z hlediska všech vlastností a parametrů.
7. Seznámit se se zpětnou vazbou od uživatelů těchto jednotek.
8. Proveďte analýzu domácích a zahraničních výrobců, prostudujte recenze těchto společností.

Umístění pomalu se pohybujícího generátoru větrné turbíny

Na pozemku je umístěn malý základ, do kterého je stožár upevněn. U paty věže je umístěna rozvodná skříň. Na horní straně je namontován otočný mechanismus a na něm gondola. Uvnitř gondoly se nachází anemometr, generátor, převodovka a brzdy. Na gondolu je připevněn kryt rotoru, do kterého jsou zasunuty listy. Ke každému křídlu je připojen systém, který automaticky upravuje sklon.

Instalace pomaloběžného větrného generátoru začíná základem a instalací stožáru.

Po instalaci generátoru se nainstaluje ochrana před bleskem a systém přenosu provozních informací, jakož i kryt a hasicí mechanismus.

Pomaloběžná větrná turbína je zařízení, které může dodávat elektřinu na venkovské pozemky. Použití je opodstatněné v oblastech se slabým větrem.

Technické vlastnosti

Při nákupu regulátor nabíjení pro větrné turbíny Je nutné pečlivě prostudovat jeho technický list. Při výběru jsou důležité tyto vlastnosti

• výkon - musí odpovídat výkonu větrné turbíny;
• napětí - musí odpovídat napětí baterií instalovaných na větrné turbíně;
• max. výkon - udává maximální povolený výkon pro daný model regulátoru;
• max. proud - udává maximální výkon větrné turbíny, který je regulátor schopen zpracovat;
• rozsah napětí - udává maximální a minimální napětí baterie pro odpovídající provoz zařízení;
• možnosti zobrazení - jaké údaje o zařízení a jeho provozu se u konkrétního modelu zobrazují;
• provozní podmínky - při jakých teplotách a vlhkosti může vybraná jednotka pracovat.

Pokud nejste schopni vybrat zařízení pro regulaci nabíjení sami, obraťte se na poradce a předložte mu technický list vaší větrné turbíny. Zařízení by mělo být vybráno podle výkonu větrné turbíny. Nesprávné provozní podmínky a odchylky od rozsahu napětí budou mít negativní vliv na provoz celého systému větrné turbíny.

Generátor pro větrnou turbínu

Větrné turbíny vyžadují ke svému provozu běžné třífázové generátory. Konstrukce těchto zařízení je podobná modelům používaným v automobilech, ale s většími parametry.

Větrné turbíny mají třífázové statorové vinutí (zapojení do hvězdy), z něhož vycházejí tři vodiče vedoucí do regulátoru, kde se střídavé napětí mění na stejnosměrné.

Rotor generátoru větrné turbíny je vyroben z neodymových magnetů: u takových konstrukcí není praktické používat elektrické buzení, protože cívka spotřebuje mnoho energie.

Ke zvýšení rychlosti se často používá násobič. Takové zařízení umožňuje zvýšit kapacitu provozního generátoru nebo použít menší zařízení, což snižuje náklady na instalaci.

Multiplikátory se častěji používají u vertikálních větrných turbín, kde se větrné kolo otáčí pomaleji. U horizontálních zařízení s vysokými rychlostmi lopatek nejsou násobiče nutné, což zjednodušuje a zlevňuje konstrukci.

Jak si sami spočítat větrnou turbínu

Vzorce se používají k výpočtu výkonových parametrů zařízení, které se má používat v daném místě. Prvním krokem je výpočet množství energie, které může větrná turbína vyrobit za rok.

Výpočet celkové kapacity zařízení

Při provádění úkolu se postupuje podle následujících kroků:

1. Nejprve se provedou výpočty. Podle výsledků se zvolí délka rotujících prvků a výška věže.
2. Analyzuje se průměrná rychlost proudění vzduchu v určité oblasti. To vyžaduje speciální vybavení. Pomocí této metody se bude sledovat proudění vzduchu po dobu několika měsíců. Pokud nemáte k dispozici potřebné vybavení, můžete si vyžádat výsledky z místní meteorologické stanice.

Výpočet výkonu se vypočítá podle vzorce P=krV 3S/2.

Označení symbolů:

• r je parametr hustoty proudění vzduchu, za normálních podmínek je tato hodnota 1,225 kg/m3;
• V je průměrná hodnota rychlosti větru měřená v metrech za sekundu;
• S - celková plocha proudění vzduchu měřená v metrech;
• k - parametr účinnosti turbíny, která je instalována v zařízení;

Pomocí těchto výpočtů je možné přesně určit množství výkonu potřebného pro generátor v určité oblasti. Pokud je zakoupeno značkové zařízení, mělo by být na jeho obalu uvedeno, při jaké síle proudění vzduchu bude zařízení fungovat nejúčinněji. V průměru se tato hodnota pohybuje v rozmezí od sedmi do jedenácti metrů za sekundu.

Uživatel Odessa inženýr podrobně vysvětlil postup pro sestavení generátoru, stejně jako jak provádět výpočty.

Výpočet šroubů pro větrnou turbínu

Výpočet se provádí podle vzorce Z=LW/60/V, označení symbolu:

• Z je hodnota tichosti jedné vrtule;
• L - velikost obvodu, který mají rotující prvky opisovat;
• W - rychlost otáčení jedné vrtule;
• V - parametr rychlosti přiváděného vzduchu.

Tento vzorec se používá k výpočtu počtu otáček. Pro výpočet je však nutné vzít v úvahu stoupání jedné vrtule zařízení. Vypočítá se podle vzorce H=2nR* tga.

Popis symbolů:

• 2p - konstantní hodnota, která je 6,28;
• R - hodnota poloměru, který budou prvky otáčení zařízení opisovat;
• tg a - úhel průřezu.

Výpočet měniče pro větrný generátor

Před provedením těchto výpočtů je třeba vzít v úvahu následující skutečnosti. Pokud se v domácí síti bude používat pouze jedna 12voltová baterie, nemá smysl umisťovat měnič. Průměrný výkon rekreačního domu nebo soukromé domácnosti je při maximálním zatížení asi 4 kW. Pro takovou síť bude počet baterií minimálně deset, přičemž každá z nich bude mít napětí 24 V. Při takovém množství baterií je vhodné použít měnič.

Pro tyto podmínky, kdy se používá deset 24voltových baterií, je však zapotřebí větrný generátor o výkonu 3 kW nebo více. Slabší zařízení nebude schopno napájet takový počet baterií. Pro domácí spotřebiče může být takový výkon příliš vysoký.

Pro výpočet jmenovitého výkonu měniče postupujte následovně:

1. Nejprve je třeba sečíst hodnoty výkonu všech spotřebičů energie.
2. Poté se určí doba spotřeby.
3. Vypočítá se parametr špičkového zatížení.

Alexander Kapustin ukázal postup spuštění větrného generátoru se střídačem.

Efektivita

Posoudit energetickou účinnost jednotky určitého typu a konstrukce porovnáním s podobnými motory je poměrně jednoduché. Je nutné stanovit faktor využití větrné energie (WUE). Vypočítá se jako poměr výkonu získaného na hřídeli větrné turbíny k výkonu proudu větru působícího na povrch větrné turbíny.

Účiník větru se u různých zařízení pohybuje v rozmezí od 5 do 40 %. Odhad by byl neúplný, pokud by se nezohlednily náklady na projekt a výstavbu zařízení, množství a náklady na vyrobenou elektřinu. V oblasti alternativních zdrojů energie je důležitým faktorem doba návratnosti větrné turbíny, ale je třeba vzít v úvahu i ekologický efekt.

Co je to větrný generátor?

Větrná turbína je zařízení, které využívá energii větru k výrobě elektřiny. Větrné proudy volně se pohybující v atmosféře mají obrovské množství energie - a tato energie je zdarma. Větrná energie je pokusem o její získání a dobré využití.

Větrná turbína je soubor zařízení, která přijímají, zpracovávají a připravují energii k použití. Větrné proudy působí na rotor větrné turbíny a způsobují jeho otáčení. Rotor je přes posilovací převodovku (nebo přímo) připojen ke generátoru, který nabíjí baterie. Náboj je pomocí měniče převeden do standardní podoby (220 V, 50 Hz) a přiveden do spotřebičů.

Komplex je na první pohled uspořádán poměrně složitě. Existují i jednodušší konstrukce, například větrné turbíny pohánějící čerpadla. Složité spotřebiče však vyžadují kompletní vybavení, které je schopno zajistit stabilní a kvalitní napájení.

Odrůdy větrných turbín

Existuje několik druhů větrných turbín. Větrné turbíny mohou být třílopatkové, dvoulopatkové, jednolopatkové nebo vícelopatkové, v závislosti na počtu lopatek. Existují také zařízení bez lopatek, jejichž záchytnou částí je "plachta" připomínající velký talíř. Takové zařízení má vyšší účinnost než jiná zařízení, ale zatím není příliš rozšířené. Je zajímavé, že čím méně lopatek větrná turbína má, tím více energie vyrobí.

Příklady plochých větrných turbín

Podle použitého materiálu mohou být čepele pevné (z kovu nebo skleněných vláken) a látkové. Druhým typem jsou takzvané plachtové větrné generátory, které jsou levnější, ale v praktičnosti a účinnosti ztrácejí na ty pevné.

Další důležitou vlastností je stoupání vrtule, které umožňuje měnit rychlost otáčení listů. Zařízení s proměnným sklonem mohou udržovat účinnost při různých rychlostech větru. Tím se však zvyšují náklady na systém a snižuje se spolehlivost, protože konstrukce je složitější. Proto se ve většině případů používají jednotky s pevnou roztečí, které se snadno udržují a jsou spolehlivé.

Typy větrných turbín podle umístění pracovní osy

Pracovní osa generátoru větrné turbíny může být svislá nebo vodorovná.

V obou případech existují výhody a nevýhody, které je třeba při výběru zvážit.

Existuje několik typů vertikálních větrných turbín:

1. Savoniovy větrné turbíny, jejichž konstrukce se skládá z několika půlválců, které jsou vertikálně namontovány na ose. Předností takového zařízení je jeho schopnost pracovat v jakémkoli směru větru. Má to však jednu vážnou nevýhodu - větrná energie se využívá pouze z 25 až 30 %.
2. Darjeho rotor používá jako lopatky pružné pásy připevněné k nosníkům bez použití rámu. Účinnost modelu je stejná jako u předchozí varianty, ale pro provoz systému je nutná dodatečná instalace.
3. Vícelopatkové větrné turbíny jsou mezi vertikálními zařízeními nejúčinnější.
4. Nejvzácnější variantou jsou zařízení s helikoidním rotorem. Speciálně stočené lopatky zajišťují rovnoměrné otáčení větrného kola, ale složitost konstrukce způsobuje příliš vysokou cenu, což omezuje použití mechanismů tohoto typu.

Větrné turbíny s vodorovnou osou jsou běžnější než s osou svislou, protože mají vyšší účinnost, ale jsou dražší.

Typy větrných turbín podle pracovní osy

Mezi nevýhody patří závislost účinnosti na směru větru a nutnost upravovat polohu konstrukce pomocí meteorologické lopatky. Tento typ větrné turbíny je vhodné instalovat na volném prostranství, kde ji nebudou blokovat stromy a budovy, a nejlépe je umístit ji mimo trvalé lidské obydlí. Je poměrně hlučný a představuje nebezpečí pro prolétající ptáky.

Výrobci větrných turbín

Na trhu jsou nabízeny jak přístroje zahraničního původu (převážně ze Severní Ameriky, Evropy a Číny), tak domácí přístroje. Cena závisí na výkonu, stejně jako na konfiguraci - například přítomnost solárních panelů, a pohybuje se v rozmezí od desítek do stovek tisíc rublů.

Hlavní technické vlastnosti

Modely regulátorů používané jako součást konkrétní větrné turbíny se liší svými technickými vlastnostmi, které se odrážejí v pasportu výrobku, je:

• Jmenovitý výkon, který je hlavním ukazatelem zařízení, musí odpovídat výkonu větrného generátoru;
• Jmenovité napětí, které je rovněž hlavním ukazatelem, musí odpovídat napětí baterií, které jsou součástí větrné turbíny;
• Maximální výkon, určuje hodnotu, maximální přípustnou, pro konkrétní model jednotky;
• Maximální proud charakterizuje schopnost jednotky pracovat při nejvyšším výkonu větrného generátoru;
• Maximální a minimální napětí baterie určuje rozsah napětí, ve kterém jednotka pracuje;
• Pokud je model schopen pracovat současně s větrnou turbínou a solární elektrárnou, je maximální nabíjecí proud dodávaný solárními panely;
• Typ displeje a provozní parametry, které se na něm zobrazují;
• Provozní vlastnosti - teplota a vlhkost okolního vzduchu;
• Rozměry a hmotnost.

Jsou všechny větrné turbíny stejné?

Mnoho klasifikací pro výrobu lopatek, na povrch země,

Většinu současných větrných turbín (větrných elektráren) lze rozdělit na jedno-, dvou-, tří- nebo vícelopatkové. Malá část nejmodernějších zařízení nemá žádné lopatky a vítr je zachycován takzvanou "plachtou", která vypadá jako talíř. Za ním se nacházejí písty, které pohánějí hydraulický systém, jenž generuje elektrický proud. Účinnost těchto zařízení je vyšší než u všech ostatních. U lopatkových systémů platí následující tendence: čím méně lopatek, tím více energie generátor vyrobí.

Odrůdy větrných turbín

lze rozlišit na levnější,

Porovnáme-li větrné turbíny podle stoupání vrtule, spolehlivější jsou zařízení s pevným stoupáním. Existují větrné turbíny s proměnným sklonem, které mohou měnit rychlost otáčení, ale jejich těžkopádná konstrukce s sebou nese další náklady na instalaci a údržbu takového systému.

Nejrozmanitější konstrukce větrných turbín jsou z hlediska směru osy otáčení vůči zemi.

Zařízení, jejichž lopatky se otáčejí kolem svislé osy, lze zase rozdělit na několik typů.

1. Savoniovy větrné turbíny jsou několik dutých polovin válce namontovaných na svislé ose. Jejich hlavní výhodou je schopnost otáčet se bez ohledu na rychlost a směr větru. Významnou nevýhodou je schopnost využít pouze třetinu energie větru.
2. Darjeuxův rotor je soustava dvou nebo více lopatek, které jsou plochými deskami. Jeho konstrukce není obtížná, ale neposkytuje mnoho energie. Navíc je zapotřebí další mechanismus pro spuštění rotoru.
3. Šroubovitý rotor se díky speciálně stočeným lopatkám otáčí rovnoměrně. Zařízení je odolné, ale vzhledem ke své složitosti je drahé.
4. Vícelopatkové větrné turbíny se svislou osou otáčení jsou ve své skupině nejúčinnější variantou.

Větrné turbíny s horizontální osou otáčení mají také své výhody a nevýhody. Jejich hlavní výhodou je vysoká účinnost. Mezi nevýhody těchto konstrukcí patří nutnost zachycení směru větru pomocí lopatky a změna účinnosti v závislosti na směru větru. V tomto ohledu jsou horizontální instalace nejvhodnější na otevřených prostranstvích. Tam, kde budou lopatky větru blokovány budovami, stromy nebo například kopci, je lepší instalovat větrnou turbínu jiné konstrukce.

Kromě toho je taková větrná turbína drahá a její výskyt v sousedství by u sousedů nevyvolal příliš velké pozdvižení. Jeho lopatky snadno srazí letícího ptáka a způsobí velký hluk.

Jaké další druhy větrných turbín existují? No, samozřejmě, jsou tu naše, domácí i dovážené. Patří mezi poslední přední evropské, čínské a severoamerické jednotky. Přítomnost domácích větrných turbín na trhu zároveň nemůže nepotěšit.

Čerstvé záznamy
Motorová pila nebo elektrická pila - co si vybrat pro zahradu? 4 chyby při pěstování rajčat v květináčích, které téměř všechny ženy v domácnostiTajemství pěstování sazenic z Japonska, které jsou velmi citlivé na zemi

Cena těchto zařízení je dána především jejich výkonem a přítomností dalších prvků, jako jsou solární panely, a pohybuje se ve velmi širokém rozmezí - od několika desítek do několika set tisíc rublů.

Výroba větrné turbíny vlastníma rukama

Hlavní prací, kterou je třeba provést, je výroba a instalace rotujícího rotoru. Nejdříve byste měli zvolit typ designu a jeho velikost. K tomu vám pomůže znalost požadovaného výkonu zařízení a výrobních možností.

Většinu komponentů, ne-li všechny, bude muset vyrobit stavitel, takže výběr bude ovlivněn tím, jaké znalosti má stavitel a s jakými spotřebiči a zařízeními je nejlépe obeznámen. Obvykle se nejprve vyrobí zkušební větrná turbína, která ověří výkon a upřesní parametry konstrukce, a poté se přistoupí k výrobě funkční větrné turbíny.

Princip fungování

Síla otáčení se pak přeměňuje na elektřinu, která se ukládá do baterie. Čím silnější je proudění vzduchu, tím rychleji se lopatky otáčejí, čímž produkují více energie. Protože generátor větrné turbíny maximálně využívá alternativní zdroj energie, je jedna strana lopatek zaoblená, zatímco druhá je relativně plochá. Při průchodu proudu vzduchu přes zaoblenou stranu vzniká podtlaková část. Tím se čepel vcucne dovnitř a táhne se do strany. Tím vzniká energie, která roztáčí lopatky.

Schéma větrné turbíny: ukazuje, jak se přeměňuje energie větru a jak fungují vnitřní mechanismy.

Vrtule při otáčení rovněž otáčejí osou spojenou s rotorem generátoru. Když se dvanáct magnetů připojených k rotoru otáčí ve statoru, vzniká střídavý elektrický proud, který má stejnou frekvenci jako běžná pokojová zásuvka. To je základní princip fungování větrné turbíny. Střídavý proud lze snadno vyrábět a přenášet na velké vzdálenosti, ale nelze jej skladovat.

Schéma generátoru větrné turbíny

K tomu je třeba jej převést na stejnosměrný proud. Tuto práci vykonává elektronický obvod uvnitř turbíny. Pro výrobu velkého množství elektřiny se vyrábějí průmyslové větrné turbíny. Větrná farma se obvykle skládá z několika desítek jednotek. Používáním takového zařízení v domácnosti je možné dosáhnout výrazného snížení nákladů na elektřinu. Princip fungování větrných turbín umožňuje jejich využití následujícími způsoby:

• pro samostatný provoz;
• paralelně se záložní baterií;
• ve spojení se solárními panely;
• paralelně s dieselovým nebo benzínovým generátorem.

Pokud se proud vzduchu pohybuje rychlostí 45 km/h, turbína vyrobí 400 wattů elektřiny. To stačí k tomu, aby se zahrada rozzářila. Tuto energii lze uložit do baterie.

Nabíjení baterie řídí speciální zařízení. S klesajícím nábojem se otáčení lopatek zpomaluje. Po úplném vybití baterie se lopatky opět začnou otáčet. Tím se náboj udržuje na určité úrovni. Čím silnější je proud vzduchu, tím více elektřiny může turbína vyrobit.

Jak se větrná turbína napájí z alternativního zdroje

Větrné turbíny nejsou "napájeny" masou vzduchu, ale jsou nastaveny tak, aby spotřebovávaly rychlost větru. Jinými slovy: vítr se k větrné turbíně blíží vysokou rychlostí a opouští ji nižší rychlostí. Rozdíl v rychlosti větru před a za větrnou turbínou určuje, kolik energie bylo zařízením absorbováno.

Některé typy větrných turbín to zvládají lépe, jiné hůře. To je však hlavní funkce větrné turbíny - zpomalovat vítr.

Hranice mezi efektivitou a omezením

Nikdy nevěřte tvrzení, že určitý větrný generátor pracuje se 100% účinností. To znamená, že vítr za lopatkami větrné turbíny se musí zcela zastavit. Absurdní důkaz jasně dokazuje nepravdivost tvrzení.

Větrná turbína s dokonalou účinností musí najít rovnováhu, kdy vítr odevzdá tolik energie, aby stačila k dalšímu pohybu opustit clonu zařízení. Účinnost v tomto případě určuje rozdíl rychlosti větru před a za turbínou, což přímo ovlivňuje účiník větrné turbíny, který se řídí tímto vzorcem: Р_výstup= 1/2 × r × S × V3 × účinnost.

Maximální účinnost větrné turbíny doložil před více než 100 lety německý vědec Betz ve své zásadní vědecké práci. Na základě výše uvedeného vzorce Němci velmi důsledně prokázali, že z větru lze získat maximálně 16/27 energie. Výpočty mírně korigoval Ital Lorejo a ukázalo se, že maximální účinnost větrných turbín je 59 %.

To je zřetelně vidět na rozdílu v principu fungování Savoniovy a Darierovy turbíny. Vždyť větrné turbíny Savonius přijímají pouze tlakovou sílu větru, zatímco projekty Darrier využívají také aerodynamickou vztlakovou sílu, která zvyšuje rychlost otáčení lopatek.

Jak funguje větrná turbína

Při absenci nebo častém přerušování dodávky elektřiny je lepší vyrobit si vlastní mini větrnou elektrárnu nebo několik větrných elektráren (VTE) pro individuální zásobování elektřinou. Podomácku vyrobené zařízení přeměňuje kinetickou energii větru na mechanickou energii otáčením větrného kola.

Mechanická energie otáčející rotorem se nejprve přemění na třífázový střídavý proud. Tok energie se ukládá do stejnosměrné baterie prostřednictvím regulátoru. Nakonec měnič napětí upravuje proud pro napájení spotřebičů a osvětlení.

Princip činnosti větrné turbíny je jednoduchý a spočívá ve třech typech sil působících na lopatky. Impuls a vztlak překonají brzdný systém a uvedou setrvačník do pohybu. Poté, co rotor vytvoří magnetické pole na stacionární části generátoru, spustí se proud ve vodičích.

Použití zařízení

Větrné turbíny mohou v podstatě poskytovat energii pro různé účely. Větrné turbíny s velkým výkonem jsou vhodné pro dodávky energie v průmyslovém měřítku. Správně zkonstruované domácí zařízení poskytuje majiteli pozemku nepřerušovanou dodávku energie. Větrný generátor pro soukromý dům je možné vyrobit vlastníma rukama s minimem práce a peněz.

Výhody zařízení

Za hlavní výhodu domácí větrné turbíny se považuje úspora plateb za elektřinu. Peníze vynaložené na díly a instalaci se vrátí díky dodávkám elektřiny zdarma.

Další výhody domácí větrné turbíny:

• Tovární model je mnohonásobně dražší;
• ekologická konstrukce, provoz bez paliva;
• neomezená životnost (v případě poruchy lze komponenty snadno vyměnit);
• Vhodnost do vhodných klimatických podmínek s průměrnou roční rychlostí větru 4 m/s.

Nevýhody

Mezi nevýhody jednotlivých větrných turbín patří:

• závislost na počasí;
• bouře a hurikány často vyřadí stroj z provozu;
• je třeba přijmout preventivní opatření;
• vysoké stožáry musí být uzemněny;
• některé modely překračují přípustnou hladinu hluku.

Generátor pro větrnou turbínu

Pro fungování větrných turbín jsou zapotřebí konvenční třífázové generátory. Konstrukce těchto zařízení je podobná modelům používaným v automobilech, ale s většími parametry.

Větrné turbíny mají třífázové statorové vinutí (zapojení do hvězdy), z něhož vycházejí tři vodiče vedoucí do regulátoru, kde se střídavé napětí mění na stejnosměrné.

Rotor generátoru větrné turbíny je vyroben z neodymových magnetů: v takových konstrukcích není praktické používat elektrické buzení, protože cívka spotřebuje mnoho energie.

Ke zvýšení rychlosti se často používá násobič. Takové zařízení umožňuje zvýšit kapacitu provozního generátoru nebo použít menší zařízení, což snižuje náklady na instalaci.

Multiplikátory se častěji používají u vertikálních větrných turbín, kde je otáčení větrného kola pomalejší. U horizontálních zařízení s vysokou rychlostí otáčení lopatek nejsou násobiče nutné, což zjednodušuje a snižuje náklady na konstrukci.

Specifika montáže a instalace větrné turbíny z pračky a větrné turbíny z automobilového generátoru jsou podrobně popsána v doporučených článcích.

Sada

• Rotor s lopatkami. V závislosti na modelu může být jeden, dva, tři nebo více;
• Redukce, jinými slovy převodovka určená k regulaci otáček mezi alternátorem a rotorem;
• Ochranný kryt. Jeho účel je zřejmý již z názvu: chrání všechny součásti před vnějšími vlivy;
• Ocas zodpovědný za otáčení ve směru vanoucího větru;
• Baterie je dobíjecí. Jejím úkolem je uchovávat energii, tj. zásoby. Vzhledem k tomu, že počasí není pro elektrárnu vždy příznivé, je to vždy pomoc při nepříznivém počasí;
• Střídačová stanice. Převádí stejnosměrný proud na střídavý pro domácí spotřebiče.

Výpočet velikosti a umístění

Pro výpočet potřebného počtu generátorů pro větrnou farmu je třeba vzít v úvahu následující skutečnosti.

• potřebný výkon;
• počet větrných dnů;
• vlastnosti lokality.

Aby se instalace větrné turbíny vyplatila, je třeba určit počet větrných dnů v roce a převládající směr větru. Nejvýhodnějšími lokalitami jsou přímořské a horské lokality, kde síla větru přesahuje 60-70 m/s, což je dostatečné k tomu, aby se zabránilo lokální elektřině.

Na rovinatém území je proudění větru rovnoměrné, ale někdy jeho síla nestačí k plnému zásobování soukromého domu. Instalace v blízkosti plantáží a lesů není vůbec nákladově efektivní, protože větrná energie se ve větší míře spotřebovává a zachycuje ve stromech.

Proudění větru má nárůst výkonu přímo úměrný vzdálenosti od země. Čím vyšší je stožár větrné turbíny, tím větší hybnost je schopna zachytit. Čím dále je však od země, tím více výztuže vyžaduje. Pomocné podpěry nejsou vždy schopny plně podepřít větrný mlýn. Při silném nárazovém větru je mnohem pravděpodobnější, že vysoký stožár spadne, než stožár umístěný ve výšce 5-7 metrů.

Nejvhodnější vzdálenost mezi stožárem a zemí je 10-15 metrů. Připojit ji lze dvěma způsoby:

1. Zabetonování základny - vykopou se čtyři hluboké, ale malé díry, do kterých se ponoří a zabetonují výztuhy větrné turbíny. Tento proces je časově i finančně náročný, ale nejspolehlivější. Při silném větru zůstane stožár nehybný a jediným poškozením by byly lopatky.
2. Kovové popruhy - Pomocí kovového lana se větrný mlýn upevní kolmo k zemi, přičemž lano je dobře napnuté a jeho konce jsou ukotveny v zemi.

Délka provozu elektrárny jako celku závisí na způsobu upevnění stožáru.

Díky speciálnímu vybavení a zkušenostem s prováděním těchto prací se větrná farma vyhne předčasným poruchám.

Plachtová větrná turbína

Zatímco lopatky tradičních větrných turbín jsou vyrobeny z tvrdých materiálů, u plachtového generátoru jsou naopak vyrobeny z měkkých materiálů. Vhodná je jakákoli silná tkanina, například plachta. V takových konstrukcích se často používají netkané vrstvené materiály. Navenek vypadá větrná turbína jako velká dětská vrtule.

Plachtové větrné turbíny se konstrukčně dělí na dva typy.

• Kruhový s trojúhelníkovými listy plachty
• S plachtovým kolem, rovněž kruhovým

Větrná turbína s plachetním kolem a trojúhelníkovými lopatkami

Trojúhelníkové listy plachet se obvykle vyrábějí rovnoramenné, ale v mnoha případech se jejich tvar volí individuálně - podle zatížení větrem v oblasti, kde jsou instalovány. Větrná turbína poháněná plachtou začíná pracovat při rychlosti větru 5 m/s. Má vyšší účinnost než většina lopatkových větrných turbín, ale není zbavena mnoha nevýhod. Když se například změní vítr, "plachetnice" se zastaví a potřebuje čas, aby se odvinula do nového směru proudění větru.

Další nevýhodou jsou samotné "plachty" s krátkou životností. Často se trhají, selhávají a je třeba je zcela vyměnit.
Má se za to, že generátor s kruhovou větroní tyto nevýhody nemá. Jeho účinnost je dvakrát vyšší než u generátoru s plachtovými lopatkami. Vypadá jako satelitní anténa a od běžných generátorů se liší tím, že nemá rotující lopatky, válce ani rotory. Tento generátor vibruje pod tlakem nebo nárazy větru a jeho vibrace přenášejí mechanickou energii do generátoru.