В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.
Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.
Принцип работы
Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная.
Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.
Самый Лучший Источник Энергии в Industrial Craft 2
Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов
Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.
Принципиальная схема ветрогенератора
Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:
- для автономной работы;
- параллельно с резервным аккумулятором;
- вместе с солнечными батареями;
- параллельно с дизельным или бензиновым генератором.
Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.
Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.
Система торможения вращения лопастей
Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.
Конструкция ветрогенератора и узлов
При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.
Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер
Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:
- установка экологически чистая;
- отсутствует потребность её заправки топливом;
- не накапливаются какие-либо отходы;
- устройство работает очень тихо;
- имеет большой срок эксплуатации.
Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток.
Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.
Увеличение мощности установки
Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.
Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.
Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.
Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.
Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.
Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора
Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.
Выбор ветрогенератора
Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.
Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)
Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.
Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.
Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.
Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.
Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом.
Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.
При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.
Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.
Ветрогенераторы российского производства
В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.
Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.
Источник: tcip.ru
IndustrialCraft 2/Ветряная турбина
Ветряная турбина (англ. Wind Turbine) — блок, добавляемый модификацией IndustrialCraft 2. Позволяет генерировать кинетическую энергию с помощью ветра.
- 1 Получение
- 1.1 Крафт
- 1.2 Возобновление с помощью репликации исходных материалов
Получение
Крафт
Возобновление с помощью репликации исходных материалов
| Железный слиток | 1.066 мВ |
Использование
Генерирует кинетическую энергию с помощью ротора и ветра. Мощность, вырабатываемая генератором, рассчитывается как сумма скоростей (измеряется в MCW) в рабочей области ротора кинетического генератора, умноженная на 0,1. Скорость ветра зависит от высоты, погоды и случайного фактора, меняющегося во времени, и может быть измерена с помощью ветромера. Чем выше — тем лучше (в каждом отдельном мире своя высота), но при преодолении определённой отметки скорость будет падать. Дождь увеличивает скорость на 20 %, гроза на 50 %.
От ротора зависит размер рабочей области. В процессе работы ротор получает повреждения. Сам по себе он вырабатывает не электрическую энергию (еЭ), а кинетическую (еКЭ). Ветряная турбина используется совместно с кинетическим генератором, поставленным вплотную.
Оптимальная рабочая зона
- Для нормальной работы кинетических ветрогенераторов подходит высота 80—180 блоков. Расстояние между лопастями для каждого типа роторов указано в описании (5×5, 7×7, 9×9 и 11×11).
- Кинетические ветрогенераторы можно устанавливать в одной плоскости: сбоку и над.
- Ветрогенераторы не работают, если их поставить «спиной» один к другому на одном уровне в пределах рабочей зоны, минимальное расстояние, в таком случае, должно быть 35 блоков в IndustrialСraft 2 и 30 блоков в IndustrialСraft 2 experimental.
Источник: wiki-minecraft.ru
Кинетический ветрогенератор: используем энергию воздушных потоков
Что потребителям мешает пойти чуть дальше отделения стеклянных бутылок от пластиковых и сдачи использованных батареек перед входом в супермаркет и сделать первый шаг к биоэкономике, то есть экономике, при которой приоритет отдается производству экологичной продукции?
Без электроэнергии жизнь современного человека представить уже нельзя. Вот только стоимость ее неуклонно возрастает, поэтому все больший интерес вызывают так называемые альтернативные источники энергии. К их числу относятся кинетические ветрогенераторы — достаточно простые устройства, позволяющие без особых хлопот получать электроэнергию для бытовых и даже для промышленных нужд.
Принцип работы ветрогенератора предельно прост. Вращающиеся лопасти передают кинетическую энергию ветра на роторогенератор, который, в свою очередь, преобразует ее в электроэнергию. Таким образом, можно получить только нестабильный переменный ток. Он направляется к контроллеру, где происходит еще одно преобразование. Далее ток уже постоянного напряжения поступает в аккумуляторы.
Батареи накапливают заряд, который при необходимости может расходоваться потребителем. Но перед этим постоянный ток вновь преобразуется в переменный со стабильным напряжением, для чего используется инвертор одной из возможных разновидностей.
Для трехфазных сетей устанавливают инвертор трехфазного напряжения. Если электричество предназначено для не слишком чувствительной техники, например ТЭНов или ламп накаливания, может использоваться прибор, выдающий модифицированную синусоиду. Для чувствительного оборудования монтируют установки, вырабатывающие только чистую синусоиду. Если подача электроэнергии осуществляется непосредственно в сеть, ставятся специальные сетевые инверторы.
Ветрогенераторы комплектуются датчиками, отслеживающими направление воздушных потоков, что помогает устройству эффективно работать. Помимо этого присутствуют автоматические переключатели, которые координируют совместную работу ветрогенератора и других источников энергии.
Производители выпускают широкий ассортимент ветровых установок, значительно разнящихся по конструкции и назначению. Ветряные турбины для промышленных целей представляют собой мощнейшие устройства, выдающие десятки мегаватт энергии. Для бытовых целей используют агрегаты минимальной мощности. Они могут устанавливаться непосредственно на территории домовладения. Причем для мачт высотой не больше 25 м специальное разрешение на установку не требуется.
Конструктивно все ветряки можно поделить на две группы. К первой относятся горизонтальные установки, которые еще называют крыльчатыми или пропеллерными. Они представляют собой несколько лопастей, обычно их от трех до пяти, установленных на горизонтально ориентированную ось.
При вращении такие конструкции позволяют получить максимально возможную отдачу энергии. Правда, многое зависит от высоты установки генератора. Чем выше установлены лопасти, тем эффективнее работает устройство. Именно такие ветряки используются для промышленных целей. В быту они тоже хорошо себя зарекомендовали.
Особенно эффективно использование пропеллерных ветряков на равнинах, где часто дуют сильные ветры.
Ветровые генераторы вертикального типа имеют несколько разновидностей. Классический вариант отличается меньшей, чем крыльчатый, эффективностью. Зато может стабильно работать на турбулентных воздушных потоках. Поэтому устанавливается там, где почти никогда не бывает сильного ветра.
Повысить результативность классического вертикального ветряка можно только за счет увеличения его размеров. Это делает оборудование более уязвимым для природных явлений и значительно увеличивает его стоимость. Максимально эффективной из всех вертикальных конструкций признан ротор Дарье.
Его результативность почти аналогична пропеллерным моделям. Еще одно важное достоинство – минимальный шум при работе. Однако есть и значимый недостаток, которым считается весьма низкий стартовый момент.
Такой генератор практически не способен самостоятельно начать работу. Этого недостатка лишены своеобразные гибриды классического вертикального ветряка и ротора Дарье, которые используются наиболее широко.
Еще один тип ветрогенератора – парусная установка. Она может быть ориентирована как вертикально, так и горизонтально. Основная отличительная особенность – наличие так называемого ветрового колеса, оснащенного большим количеством широких лопастей или парусов.
Это самая тихоходная из всех модификаций ветрогенератора, эффективность ее тоже невелика. Тем не менее, она широко используется в домашнем хозяйстве. Ее крайне просто собрать и эксплуатировать. Кроме того, конструкция обладает удачным сочетанием низких оборотов и высокого крутящего момента. Это позволяет ей не только вырабатывать энергию, но и напрямую вращать различные механизмы, к примеру, приводить в движение насос.
Ветрогенератор способен обеспечить электроэнергией любое домовладение, важно только правильно выбрать мощность оборудования и грамотно его разместить. Нужно знать, что мощность, которую выдает генератор, пропорциональна увеличенной в три раза скорости ветра. Таким образом, в местностях со слабыми воздушными потоками установка даже мощного ветряка будет, скорее всего, мало целесообразна. Но если поставить его в составе комбинированной схемы вместе с солнечной батареей, например, получится вполне работоспособный вариант. Поэтому решение об установке такой конструкции стоит принимать с учетом рекомендаций специалистов. опубликовано econet.ru Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Источник: econet.ru