Енергію вітру людина використовувала з прадавніх часів. Спершу це були вітрильні судна, потім вітряні млини і тільки в ХХ столітті енергію вітру стали використовувати для отримання електроенергії. Сьогодні вітрогенератори дуже поширений вид устаткування для отримання дармової електроенергії. Особливо ефективні вітрогенератори в тих регіонах, де сильний вітер майже постійне явище. Але і в середній смузі європейського континенту вітрогенератори використовуються все частіше. Безумовно, використання вітрогенератора як джерела енергії має свої плюси і мінуси як і будь-яке устаткування.
Пристрій вітрогенератора
По своєму пристрою вітрогенератор складається з декількох основних і допоміжних блоків. До Основним компонентам вітрогенератора відносяться:
- Щогла;
- Пропелер;
- Генератор.
Допоміжні компоненти вітрогенератора:
- Акумулятрние батареї;
- Контролер-інвертор;
- АВР (автоматичний перемикач джерела живлення).
Призначення щогли, пропелера і генератора пояснювати зайве. Що ж стосується електричного обладнання вітрогенератора, то контроллер перетворює змінний струм від генератора в постійний, щоб він міг накопичуватися в акумуляторах. Інвертор виробляє зворотній процес – перетворює постійний струм на виході акумулятора в змінний струм, придатний для роботи побутових приладів. Акумулятор вітрогенератора не лише накопичує енергію, а й виконує функцію ресівера, забезпечуючи рівномірність напруги незалежно від орієнтації генератора і швидкості вітру. АВР забезпечує автоматичне перемикання між декількома різними джерелами енергії: у разі якщо слабшає основне джерело, наприклад, виникають перебої в роботі стаціонарної електромережі, або навпаки пропадає вітер. АВР вітрогенератора так само може перемикати забір електроенергії на дизельну установку або геліосистему, гарантуючи, таким чином, безперервність енергопостачання.Основними характеристиками вітрогенератора, які треба враховувати при виборі моделі, – це його КІЕВ, тобто коефіцієнт використання енергії вітру та потужність. У кращих моделях вітрогенераторів КІЕВ досягає 45%). Потужність побутових (не промислових) моделей вітрогенераторів складає від 300Вт до 10кВт.Важливим для вітрогенераторів є такий показник як швидкохідність. Він вказує відношення швидкості вітру до швидкості обертання пропелера при цьому вітрі. Зазвичай швидкохідність вітрогенератора становить 5-7 одиниць. Це означає, що якщо при швидкохідності 5 вітер дме зі швидкістю 10м/сек, то лопать гвинта рухається зі швидкістю 50м/сек.Крім того, слід знати, що поряд з поширеними вітрогенераторами з горизонтальною віссю обертання, існують і вертикально-орієнтовані вітрогенератори, гвинт в яких представляє горизонтально обертається крильчатка. У таких пристроях немає необхідності орієнтуватися на вітер, але вони не набули широкого поширення так як боле складні у виробництві і в управлінні.Монтаж вітрогенератораМонтаж вітрогенератора досить складний захід, для якого вимагається спеціально навчений персонал і важка будівельна техніка зокрема підйомний кран. Сама по собі збірка вітрогенератора зазвичай займає не більше доби. Але лише в тому випадку, коли для вежі підготовлено підстава. Оскільки вежа вітрогенератора піддається потужної вітрової навантаженні, під неї заливається спеціальний бетонний фундамент. Підготовка фундаменту під вітрогенератор проводиться не менше ніж за 21день до початку монтажу вишки. Залити фундамент під вітрогенератор власник будинку може і своїми руками, але при цьому виконавши необхідні технічні умови. Крім того, необхідно заздалегідь придбати у компанії-постачальника вітрогенераторів заставні деталі-кріплення, які замонолічіваются в бетонну основу. Площа бетонної основи під вітрогенератор складає від 1 до 12м2 залежно від висоти щогли.Для вітрогенераторів можуть використовуватися різні типи щогл: монолітні і збірні, конічні щогли або щогли з кріпленням на розтяжках.Монтаж устаткування, зокрема збірка і установка пропелера генератора і підключення усього пристрою в єдину мережу, виконуються тільки сертифікованими фахівцями. Ніяка самодіяльність тут не допускається. Усе електрообладнання вітряка повинне монтуватися в спеціально відведеному приміщенні – сухому і провітрюваному. Температура повинна бути від +10 до +30 С, а вологість не більше 80%. Після закінчення монтажу вітрогенератора обов’язково укладається договір на ремонт та сервісне обслуговування.Переваги використання вітрогенератораОсновним перевага вітрогенератора, як джерела енергії, є безкоштовне електрика (якщо не брати до уваги початкові інвестиції). Заплативши одного разу певну суму грошей Ви значною мірою вирішуєте для себе проблему енергонезалежності на десятки років. Самі по собі ці установки вітрогенераторів надійні, екологічно безпечні і практично не чинять шуму. Крім того, в більшості випадків вітрогенератор дозволяє отримувати дармову енергію саме тоді, коли в ній є підвищена потреба, а саме в холодну пору року. В кінці осені і на початку зими, коли настають холоди і витрачається електроенергія на обігрів будинку, її недолік заповнюється за рахунок того, що саме в цей час найбільш сильні вітру, і вітрогенератор працює з повною віддачею.Важливо те, що вітрогенератор добре в технічному сенсі поєднується з іншими джерелами енергії та може працюють в парі з дизельними генераторами, сонячними батареями або іншими джерелами енергії, створюючи єдиний замкнутий цикл. До речі, корисно знати що в СНД існує вторинний ринок генераторів і є можливість недорого придбати вітряк, який був у вжитку.Недоліки вітрогенераторівДо недоліків вітрогенераторів можна віднести нестійкість роботи і повну залежність від погоди, точніше від сили вітру. Сам по собі вітрогенератор не може бути єдиним джерелом енергії, за винятком хіба що особливо вітряних місць, наприклад, морського узбережжя. Тому раціонально використовувати вітрогенератори далеко не в кожній місцевості.Неприємний момент – висока вартість вітрогенераторів. При цьому треба відзначити, що з усього комплекту поставки тільки 20-25% вартості припадає на сам генератор. Решта – вартість інвертора та акумуляторів. Термін роботи і ємність акумуляторів на сьогоднішній день все ще залишають бажати кращого. Досить велить і термін окупності – він рідко буває менше 10 років. Крім того, хоча сама крильчатка і розташована високо над землею, потрібно враховувати, що бистровращающєєся гвинт при сильному вітрі може завдати серйозну травму чоловік, який з необережності виявиться поблизу гвинта. Небажано залишати вітрогенератори надовго без нагляду.Умови застосування вітрогенераторівЯк вже було сказано, максимальна користь від вітрогенератора може бути досягнута тільки у вітряному районі. Зокрема в місцях, що характеризуються середньорічною швидкість вітру більш 5м / с (або хоча б 3м/сек). Якщо мова йде про генератор малої потужності, то корисно дізнатися в найближчій метеослужбі середньорічну швидкість вітру у вашій місцевості. Можливо, з цієї причини найбільшою популярністю користуються генератори відносно малої потужності. Їх набувають власники будинків, розташованих поблизу морського узбережжя. Виправдовують себе вітрогенератори біля будинків, від яких вельми видалені мережі централізованого енергопостачання. Досить часто таке рішення приймають жителі віддалених селищ, островів. Виправдана установка вітрогенератора в місцях, де часто зустрічаються перебої з подачею електроенергії. Вітрогенератор може бути корисний, якщо вам не потрібно багато енергії, наприклад, для енергозабезпечення дачі, невеликого будинку або мисливського господарства.Для наших широт найбільш раціональний альтернативне джерело – це не тільки вітроелектростанція, а швидше гібридна система – вітростанція плюс сонячна батарея. У наших широтах в серпні-вересні немає вітру, а взимку немає сонця. Якщо до будинку не підведено електропостачання, то одним вітрогенератором в наших широтах не обійдешся. Крім того, вибираючи вітроустановку правильно орієнтуватися не на площу будинку, а на реальну кількість споживаної енергії за певний період часу. Забезпечити потребу в 400-500кВт цілком можливо. Але вартість системи з вітрогенератора і сонячних панелей вельми висока – близько 20тис.у.е. Така система буде повністю автоматизована. Вартість же тільки вітрогенератора починається від 1500у.е при потужності 50кВт в місяць. Вітрогенератор вартістю в 35тис. гривень може дати пікове навантаження до 11кВт і місячну вироблення до 200кВт. Найбільш затребуваними є вітрогенератори з потужністю 400-500кВт. Їх ціна 4-5тис.у.е. Розрахунковий термін роботи вітрогенератора не менше 20років за умови, що він проходитиме профілактику раз на пів року.Ефективність роботи вітрогенератораЧасто можна зіткнутися з питанням, від чого залежить ефективність роботи вітрогенератора. В основному таких фактора два:1. конструкція конкретного вітрогенератора;2. умов місцевості, в якій він розташований.У конструктивному сенсі найважливішим параметром, що впливає на ефективність і продуктивність вітроустановки, є так звана «площа ометанія». Цей технічний термін пояснює, з якої площі установка «збирає» вітер. Залежить вона від довгі лопатей і висоти щогли.Для розрахунку ефективності вітрогенератора існує цілий ряд формул, але залишимо їх інженерам. Існує поширена помилка, що ефективність вітрогенератора можна збільшити за рахунок збільшення числа лопатей. Як не парадоксально, але це не так. Як показала практика, при збільшенні числа лопатей збільшується і аеродинамічний опір обертанню гвинта. Багаторічні випробування показали, що три лопаті є оптимальною величиною. Тому 95% усіх вироблених у світі вітрогенераторів мають трилопатеві.Збільшивши удвічі розмір лопатей (довжину і площу), можна збільшити потужність установки вчетверо. Природно, ефективність вітрогенератора залежить і від технічних рішень фірми-виробника.Електрогенератори і вітрові установки, що збираються в Україні, пише iBud.ua, відрізняються високою якістю і сучасними інженерними рішеннями.Закон і ветрогенераторПри прийнятті рішення про те, чи встановлювати на ділянці вітрогенератор, можуть з’явитися і питання адміністративного порядку. У цьому випадку вам корисно знати наступне:- Українське законодавство по енергоресурсах не передбачає сертифікації для вітчизняних ветрогененраторов і не розглядає іноземні сертифікати. Тому установка вітрогенератора не вимагає спеціальних дозвільних документів;- Використання побутового (до 75кВт) вітрогенератора прирівнюється до використання дизель-генератора або сонячних батарей. Тобто прирівнюється до побутових електроприладів.- Якщо висота щогли вітрогенератора не перевищує 30м, а потужність не більше 75кВт, вам не потрібні ніякі довідки, висновки та дозволи;- Вітрогенератор побутового класу не генерує електромагнітне поле, здатне вплинути на здоров’я людини. Для промислових вітрогенераторів існують обмеження за місцем їх розташування.- У паспорті кожного вітрогенератора вказані параметри, при яких його експлуатація безпечна, а так же перераховані фактори, які можуть спровокувати поломку вітрогенератора.