Ветрогенераторы

Вертикальные и горизонтальные ветрогенераторы

Повышающиеся требования к чистоте источников энергии вернули внимание человечества к силе ветра. Основанные на превращении его кинетической энергии в электричество, ветрогенераторы стали отличным выходом при электроснабжении отдалённых людских поселений. Действительно, если жильё человека расположено в труднодоступном месте и тянуть туда линию электропередачи экономически нецелесообразно, на помощь придут генераторы электроэнергии, приводимые в движение энергией ветра.

Изобретателями запатентовано большое количество ветрогенераторов, которые можно свести к трём большим группам:
— горизонтального вращения, с осью параллельной движению воздуха;
— горизонтального вращения, с осью перпендикулярной ветровому потоку;
— вертикального вращения, с осью перпендикулярной движению ветра.

Прочие типы изобретений не нашли массового применения из-за своей неэффективности.

Самые распространённые на сегодня ветряки с горизонтальной осью вращения могут использовать для модификации энергии ветра силу сопротивления или подъёмную силу. Второй вариант оказался предпочтительнее из-за его способности развивать большую мощность. Этот тип движителя более быстроходен, обладает лучшим соотношением массы и мощности, а также более экономичен. Количество лопастей ветроколеса бывает разным: от одного до 50, но наиболее распространены трёхлопастные колеса.

В местностях с преобладанием ветра одного направления ветряки строят с фиксированным положением ветроколеса, в других районах система имеет возможность поворачиваться за ветром. В небольших ветряках для этого служит хвостовое оперение, в промышленных – направлением управляет электроника. Кроме проблем с низкой скоростью ветра, когда ветрогенератор не может работать существует и противоположная задача: как уберечь ветряк при ураганном ветре. Она решается разными методами, начиная от автоматического складывания лопастей до изготовления специальных клапанов, не дающих буре разрушить ветрогенеротор.

Горизонтальные ветрогенераторы с перпендикулярной осью вращения не получили распространения из-за своей малой эффективности, сложных способов получения мощности и специальных систем ориентации. Вертикальные ветрогенераторы в силу своих конструктивных особенностей имеют ряд преимуществ перед генераторами с горизонтальной осью:
— нет необходимости в устройствах, определяющих направление ветра;
— упрощается конструкция системы;
— снижаются гироскопические нагрузки на лопасти и систему передачи энергии.

Вместе с тем, вертикальные ветряки менее быстроходны и имеют меньшую мощность.

В состав малой ветряной электроустановки обычно входят:
— мачта с растяжками;
— ветротурбина с хвостовым оперением;
— генератор, вырабатывающий ток с низким напряжением (24-48 вольт);
— аккумуляторы, запасающие ток на время отсутствия ветра;
— инвертор, преобразующий полученное электричество в стандартные 220 вольт с частотой 50 герц.

Промышленный ветрогенератор дополняется высокой башней с фундаментом, поворотным механизмом, управляемым электроникой, тормозной системой, системой изменения угла атаки лопастей, молниезащитой, системами пожаротушения и связи.

По мощности ветрогенераторы делят на ветряки персонального использования (до 5 кВт) и промышленные (их мощность доходит до 5-8 МВт). Последние достигают высоты в сотни метров и массы в тысячи тонн. Различием между ними также является то, что малые ветряки могут работать автономно, снабжая электричеством обособленного потребителя, а промышленные усложняются системами синхронизации с существующими электрическими сетями по частоте. Поэтому в настоящее время экономически целесообразно использовать энергию ветра не для получения промышленного электричества, а для отопления жилых и промышленных зданий, упрощая конструкцию и автоматику, снижая тем самым стоимость полученной энергии.

—————————————————————————————————————————————

Измерить скорость ветра можно прибором, который называют анемометр. В советское время флюгерами-анемометрами была оборудована каждая метерологическая пришкольная площадка и скорость ветра определяли по отклонению шкалы. А сейчас можно купить анемометр различных конструкций: механический, тепловой, ультразвуковой.

—————————————————————————————————————————————

Еще по теме

Оставить комментарий