Ветрогенератор для частного дома — виды агрегатов и их особенности, правила выбора, расчеты окупаемости обзор лучших брендов

 

 

Чтобы меньше зависеть от централизованных сетей и иметь дешевую энергию, нужен альтернативный источник, т.е. достаточно ветрогенератор купить, который к тому же наносит окружающей среде меньше вреда.

Конструкция и принцип работы ветротурбин

Ветровые генераторы представляют собой спецустройства, которые трансформируют кинетическую энергию ветра в электрическую.

Это независимые источники электроэнергии, которые отлично подходят для установки в частных жилых домах, на небольших и средних фермерских хозяйствах, производственных базах.

Конструкция стандартной мини-электростанции для бытового использования включает такие функциональные элементы:

1. Лопасти аэродинамической формы для улавливания ветра.
2. Генератор для продуцирования переменного тока.
3. Контроллер для автоматического управления ветряной станцией. Позволяет регулировать подзарядку аккумуляторов, распределяет потоки энергии между устройствами.
4. Накопитель. Специальные аккумуляторные батареи для накопления сгенерированного электричества.
5. Инвертор для приведения параметров вырабатываемой энергии к сетевым стандартам.
6. Мачта, приподнимающая лопасти на определённую высоту над уровнем земли.

Мачты бывают разными: свободностоящие без растяжек, жёстко зафиксированные и поворотные на растяжках. Последние могут опускаться и подниматься для обслуживания, а также проведения ремонтно-восстановительных работ.

Под воздействием ветра лопасти, насаженные на генераторный вал, начинают вращаться, способствуя запуску ротора. В результате происходит преобразование кинетической энергии воздушных потоков в механическую, а потом и в электрическую энергию. Так выглядит сильно упрощённая схема работы ветряка

В действительности энергия от ветряной электростанции напрямую к потребителю не поступает. В системе обязательно должны быть подключены специальные приборы для преобразования электротока.

В цепи после генератора размещается контроллер. Он конвертирует переменный ток в постоянный. В таком виде электричество аккумулируется и сохраняется в батареях, а потом от них через инвертор, который трансформирует постоянный ток в переменный, энергия подаётся в частную электросеть.

Такая схема даёт возможность сгладить нестабильность напряжения, а также накапливать энергию в периоды полного отсутствия потребления. А это, в свою очередь, позволяет задействовать ветряные генераторы меньшей мощности, чем суммарная мощность бытовых электроприборов.

В ходе конвертации электротока по схеме переменный-постоянный-переменный происходят определённые потери энергии, которые составляют примерно 20%

Вместе с автономной ветряной станцией можно устанавливать и солнечные модули, и топливные генераторы.

Если задействовано сразу несколько устройств для получения электричества, схему дополняют ещё одним элементом – автоматическим выключателем (ABP). Он необходим, чтобы при отключении одного источника альтернативной энергии запускался другой – резервный.

В составе современных ветряных станций используются различные конструкции роторов – вращающихся частей. Они имеют свои преимущества и недостатки, разную эффективность и функциональные возможности.

В настоящее время существует много разработок автономных систем, способных взаимодействовать с ветрами разной скорости и силы.

Ветроэнергетика

Ветроэнергетика — это неисчерпаемый источник энергии, поэтому применяли ее еще древние наши предки. В третьем десятилетии, например, египтянами был изобретен парус, персы позже придумали ветряные мельницы, облегчившие труд людей.

В наше время развитие этой отрасли получило новый виток, позволив из ветра получать электроэнергию.

Монтаж ветрогенераторов не сложен, поэтому, если принято решение ветрогенератор для дома купить, нужно выделить на установку неделю. Они не шумят и не выбрасывают в атмосферу вредные вещества.

В компании «Condor Home» непрерывно совершенствуют конструкции, чтобы повысить их эффективность. Разрабатывая изделия, сотрудники ориентируются на пожелания потребителя, желающего купить ветряк эстетичного вида, высокой эффективности и надежности, а также, удовлетворяющие требованиям безопасности.

Эксплуатируются устройства этой компании частными лицами, сельскохозяйственными и нефтегазовыми компаниями, телекоммуникационным сектором. Если купить ветрогенератор для частного пользования и установить, появится возможность не зависеть от центрального энергоснабжения или увеличить мощность сети.

Действительно ли ветряная электроэнергия является экологически чистой?

Безусловно, сами по себе ветровые электростанции не загрязняют окружающую среду, но только в тех местах, где они установлены. Срок службы промышленного ветрогенератора средней мощности — 2 МВт составляет 20 лет. Исследователи Орегонского университета, проведя оценку окупаемости ветровой установки, вычислили, что одних только смазочных материалов для обслуживания ветрогенератора за этот период необходимо от 273 до 546 тонн, в зависимости от модели. Эти данные были опубликованы в журнале «International Journal of Sustainable Manufacturing»

Согласно результатам, полученным американскими экспертами, около 78% электроэнергии, вырабатываемой средним ветрогенератором за 20-летний цикл тратится при его производстве: изготовление деталей из металла, пластмассы и других материалов, а также установке, для которой необходим цемент и металл. В цикле производственных процессов в атмосферу осуществляется большое количество выбросов CO2.Стоит учитывать и дополнительные факторы такие, как транспортная доставка и установка с помощью кранов (ветряки устанавливаются на высоте от 7-10 метров для большего воздействия ветра), что тоже предполагает дополнительные выбросы углекислого газа в атмосферу.

Как правило, в течении всего срока службы ветрогенератор как минимум 2-3 раза будет нуждаться в капитальном ремонте, стоимость которого может достигать себестоимости всей установки. Для ее обслуживания также необходимы аккумуляторы емкостью 150-200 Ач.

Большинство из них являются литий-ионными, а добывание лития — процесс предполагающий большие выбросы CO2 в атмосферу. Через каждые 4-5 лет аккумуляторы нужно будет менять, а изношенные батареи — необходимо будет утилизировать, что несет определенный вред для экологии.

Что выгоднее — производить киловатты из ветра или традиционно покупать у государства?

Для обслуживания частного дома нужен источник электроэнергии мощностью 2-3 кВт. Исходя из того, что ветроустановка в среднем будет работать на 35% рассчитанной мощности (слабый ветер или его временное отсутствие), то для бесперебойного энергообеспечения дома необходим будет генератор мощностью 5-6 кВт. Средняя стоимость одной такой модели вместе со всей системой (аккумуляторы, инверторы и т.д.) на рынке достигает 15 тыс. долларов США, плюс за 20 лет 2-3 раза нужно будет сделать ремонт и замену батарей — это еще около 10 тыс. долларов — итого имеем 25 тыс. долларов (643 тысячи гривен).

Если покупать электроэнергию у государства при ее сегодняшней стоимости 1,68 грн за 1 кВт*час, при среднем показателе энергопотребления 1,5 кВт в час, то мы получаем:

1,5 кВт х 24 (часа) х 365 (дней) х 20 (лет) = 262 800 кВт — употребленных за 20 лет;

За 20 лет при сегодняшнем тарифе, мы потратим:

262 800 кВт х 1,68 грн = 441 504 грн = 17 182 доллара США

Выходит что, при условии сохранения сегодняшних тарифов, за 20 лет пользование ветрогенератором будет даже на 201 496 гривен более затратным, чем если просто платить за электричество государству.

Можно предположить, что со временем тариф будет увеличиваться в цене и параллельно будет расти выгода от использования ветрогенераторов, но, вряд ли, она выйдет за грань их самоокупаемости. Ветровая электроэнергия может быть выгодной только в том случае, если сильно вырастет тариф на ее потребление или ветрогенераторы резко подешевеют, сейчас же применять ветрогенератор для обеспечения электросети частного дома — невыгодно!

Можно ли заработать, продавая электроэнергию государству по зеленому тарифу?

Давайте рассмотрим ситуацию, если вы приобретаете ветрогенератор не для себя, а для того, чтобы продавать электричество государству. Мы выяснили, что покупка и эксплуатация на протяжении 20 лет службы 5 кВт-ного ветрогенератора будет нам стоить 643 тысячи гривен.
Стоимость зеленого тарифа в Украине

Период	Тариф без НДС
с по года	327,02 коп/кВт×час
с по года	293,71 коп/кВт×час
с по года	261,92 коп/кВт×час

*ссылка на источник: Киевэнерго

Расчет прибыльности ветрогенератора

И так, давайте посчитаем, сколько прибыли может принести небольшой бытовой электрогенератор за 20 лет службы. Если учесть, что мы ввели в эксплуатацию ветрогенератор в период до года и он вырабатывает 2 кВт в день, то мы заработаем:

3,2702 грн х 2 (кВт) х 24 (часа) х 365 (суток) х 20 (лет) = 1 145 878 грн

Если от этой суммы отнять стоимость ветрогенератора, дополнительного оборудования и его обслуживания, то мы получим:

1 145 878 грн — 643 000 грн = 502 878 грн

А если еще отнять стоимость электроэнергии, которую мы при этом 20 лет покупали у государства, то получим:

502 878 грн — 441 504 грн =61 374 грн

(в таком плюсе мы будем через 20 лет)

Украина — безветренный регион, если сравнивать со странами Западной Европы и Средиземноморья. Взглянув на карту ветровых нагрузок, станет ясно, что более или менее стабильно ветры дуют только на Западе Украины (Прикарпатский регион) и берегу Азовского моря. Размещение ветроэлектростанции где-нибудь в Киеве вряд ли бы имело прибыль.

Карта ветровых нагрузок на территории Украины

Стоит еще учесть тот факт, что согласно действующему законодательству, для того, чтобы продавать электричество необходимо оформить ФОП и получить государственную лицензию. Таким образом, можно сделать вывод, что заработать на ветрогенераторах, продавая электроэнергию по зеленому тарифу государству, довольно сложно. А для того, чтобы «выйти в ноль» вообще может потребоваться до 20 лет — не самый прибыльный вид заработка.

К тому же, ветрогенераторы издают много шума – в пределах 34 – 45 дБ, что может сравняться с шумом проезжающего по шоссе автомобиля или звуком отбойного молотка, работающего на расстоянии 10 метров.

Виды ветряных электростанций

По типу потребителей различают автономные ветрогенераторы и установки сетевого назначения. Первые осуществляют энергоснабжение удалённых от центральных электрических сетей потребителей.

Вторые – могут насчитывать несколько десятков/сотен ветряков, которые образуют единую систему и отдают энергию в общую сеть.

Мощность автономных агрегатов редко превышает 75 кВт, в то время как мощность сетевых установок стартует с отметки 100 кВт.

В зависимости от типа конструкции различают ветряные генераторы:

• с вертикальной осью вращения;
• с горизонтальной осью вращения.

Эти устройства используются для разных условий эксплуатации, но чаще всего встречаются модели с горизонтальной осью. Они работают как обычные флюгеры и имеют схожее строение. Ось ротора вращается параллельно земной поверхности.

Такие агрегаты отличаются высокими показателями КПД (около 40%), простой регулировкой мощности и более доступной ценой, но также характеризуются высоким уровнем создаваемого шума и вибраций. Помимо этого, их необходимо ориентировать на направление ветра.

Для монтажа ветряка с горизонтальным расположением ротора нужно примерно 120 м свободного пространства и мачта высотой не меньше 8 м

Ветряные генераторы с вертикальной осью вращения имеют более компактную конструкцию, они менее восприимчивы к воздействию факторов окружающей среды.

В устройствах этого типа турбина расположена перпендикулярно по отношению к плоскости Земли. Подобные конструкции запускаются даже от слабого ветра и не зависят от направления движения воздушных потоков.

Низкий уровень создаваемого шума (до 30 дБ) даёт возможность устанавливать вертикальные ветротурбины на крышах зданий

Однако есть и существенный минус – КПД таких генераторов составляет всего 15%. Кроме того, они стоят дороже, чем модели с горизонтальной осью вращения.

Модели ветрогенераторов различаются между собой не только расположением вращательной оси, но и:

• количеством лопастей – бывают ветряки с двумя и тремя лопастями, встречаются и многолопастные модификации;
• материалами изготовления функциональных деталей – с парусными и жёсткими лопастями;
• шагом винта – регулируемый или фиксированный.

Следует отметить, что вращение многолопастных стационарных ветряков начинается даже при слабом ветре, а вот для работы двух- и трёхлопастных устройств нужен более сильный ветер.

В то же время каждая дополнительная лопасть в конструкции создаёт большее сопротивление колеса, в результате чего становится сложнее достигнуть стандартных рабочих оборотов генератора.

В зависимости от материала изготовления лопастей для ветроустановки, могут возникнуть определённые сложности в работе. Парусные элементы проще в изготовлении, поэтому и стоят дешевле.

Но если необходимо обеспечить надёжное функционирование ветротурбины для автономного электроснабжения, стоит отдавать предпочтение конструкциям с жёсткими лопастями, изготовленными из металла или армированного стеклопластика.

Что касается шага винта, то здесь также не всё так просто. Изменяемый шаг позволяет заметно расширить диапазон эффективных скоростей для работы ветряной станции и это большой плюс.

Но в то же время такой механизм снижает общую надёжность стационарной установки и значительно утяжеляет ветроколесо, усложняя эксплуатацию агрегата.

ТОП-6: 3 5 Лопасти 600W 24V 48V малый горизонтальный ветрогенератор

Особенности

• Привлекательный дизайн:
• Простая установка и обслуживание;
• Запатентованная модель генератора;
• Низкая скорость запуска и малый крутящий момент;
• Высокий показатель конверсии;
• Низкая вибрация;
• Канавки ступицы и лезвие спроектированы грамотно, т.е. соответствуют ступице и лезвию;
• Используемый тефлоновый высокотемпературный провод не допускает перегрузки генератора;
• Надежные болты.

Применение

Ветрогенераторы купить по цене, которую не назовешь низкой, можно для:

• домашнего использования;
• гибридных уличных фонарей.

Спецификация

• Материал лопастей и корпуса – нейлоновое волокно, литой алюминий;
• Магнит – неодимовый;
• Габариты – 130х40х30 см;
• Колесо ветровое – диаметр 1,9 м;
• Клинок длиной 900 мм;
• Мощность номинальная и высокая – 600 и 620 Вт;
• Масса – 24 кг;
• Начальная, номинальная и безопасная скорость ветра – 2,5 м/с, 11м/с и 45 м/с;
• Напряжение номинальное -24/48 В;
• Число листьев – 3-5;
• Управление – электромагнитная система;
• Температурный режим – 40-80 градусов.

Есть ли выгода в использовании?

Многие остерегаются приобретать ветрогенератор, считая, что в их районе низкий ветропотенциал. Прочитав отзывы людей, которые покупали и устанавливали данную систему лет 5 назад, у большинства возникает боязнь напрасно потратить большие деньги, при этом не получить желаемой отдачи. Но тогда эти агрегаты в доступной ценовой категории были менее качественными и надежными, чем теперь.

Благодаря современным технологиям развитие альтернативной энергетики отечественными производителями достигло неплохих результатов. Можно с уверенностью сказать, что они стали более мощными, надежными, имеют сравнительно невысокую стоимость. Если предоставить человеку, установившему 4 года назад китайский ветрогенератор мощностью 1,5 кВт, продукцию отечественного производителя мощностью 3 кВт, он уже не был бы разочарован.

Для широкого использования энергии ветра существует два препятствия: непостоянство его направления и силы, а также необходимость аккумулирования энергии при отсутствии ветра или малой его мощности. Прежде всего, видимо, надо рассматривать ветрогенератор как один из путей получения дополнительной энергии, позволяющей сократить расход органического топлива.

Выгодно или нет использовать ветрогенератор во многом, конечно, зависит от КПД оборудования. Затраты средств, времени, сил для подключения следует рассчитывать каждому индивидуально.

ТОП-7: 3-киловатный ветрогенератор Condor Home

Описание

Производится этот серийный продукт в России. Он предназначен для обеспечение энергией отдельно стоящих построек. Он полностью готов показать свои возможности, от покупателя не требует специальных навыков, адаптирован к низким температурам и рассчитан на продолжительный срок эксплуатации.

Если купить ветрогенератор для частного дома, он позволит снизить зависимость от сети энергоснабжения, повысить ее мощность или создает автономную систему на объектах, удаленных от цивилизации.

Особенности

Если вы решили ветрогенератор купить марки Condor Home, значит получите в комплекте контроллер заряда и мачту, высота которой 8-12 метров.

Устанавливается такая конструкция на удаленности от жилого дома на расстоянии 15-150 метров на сварном или бетонном фундаменте.

Основные показатели

• Мачта трубчатая составная – до 12 метров;
• Материал корпуса – пластик или литой алюминий (в зависимости от выбранной модели);
• Диаметр ротора – 2,5-5,2 м;
• Материал для изготовления лопастей – стеклопластик;
• Генератор на неодим-железо-борных (постоянных) магнитах;
• Система торможения – двойная, т.е. электромагнитная и аэродинамическая;
• Контроллеры – на 12 и 24 В.

Технические характеристики

• Стартовая скорость – 2/с;
• Число лопастей – 3;
• Материал лопастей – композит (стекловолокно и полиэфирная смола;
• Мощность при 9 м/с – 3000 В;
• Рабочий диапазон скоростей — 2- 25 м/с (после чего автоматически срабатывает торможение;
• Ротор – диаметр больше 3,7 м;
• Напряжение – 12/24 Вольта;
• Масса – 129 кг.
• Период эксплуатации — 20 лет.

Комплект базовой поставки

• Растяжки мачты – комплект;
• Мачта – 1 шт.;
• Генератор – 1 шт.;
• Лопасти – комплект;
• Ротор – 1 шт.;
• Крепеж – комплект;
• Контроллер – 1 шт.

Классическая схема

Купить

Где купить	Цена в рублях
195400
89600
113900
195400
16474

Выводы и полезное видео по теме

Перспективы использования ветроэнергетических установок:

Принцип функционирования современных ветровых турбин. Как энергия ветра преобразуется в электричество:

Даже сегодня использование ветрогенераторов требует постоянного развития. Возможности и долгосрочные перспективы этого альтернативного способа выработки электроэнергии многообещающие.

Однако нужны определённые меры как со стороны производителей оборудования, так и от администраций населённых пунктов.

Установка малых ветряных генераторов для частных домохозяйств проблему энергоснабжения в регионах полностью не решит. Но для отдельных владельцев участков данный вариант может стать выходом из положения.

ТОП-2: Ветрогенератор WS750

Это еще один вид ветрогенератора, купить который предлагается тем, кто серьезно думает об альтернативном источнике энергии.

Характеристики

• Номинальная мощность – 0,75 кВт;
• Производительность max – 1 кВт;
• (Опционально) напряжение – 24/48 В;
• Ветер стартовый, рабочий и максимальный – 2,3 м/с, 11 и 40 м/с;
• Способ торможения буревого – аэродинамический;
• Ротор – в диаметре 1,8 м;
• Масса – 28 кг;
• Температурный режим — -40/+60 градусов по Цельсию;
• Рекомендованная высота мачты – 6 м;
• Батареи 12В/200 Ач – 2 шт.;
• Сетевое напряжение – 48 В.

ТОП-1: 300W Вертикальная ось ветрогенератора Wind Motorboat Сад

Необычного цвета (красного) китайский ветрогенератор купить с вертикальной осью вращения рекомендуется для использования дома, для оборудования уличного освещения.

Особенности

• Запуск на маленькой скорости;
• Высокая мощность воздушного потока;
• Незначительная вибрация;
• Простое обслуживание и монтаж.

Параметры

• Масса – 11, 74 кг;
• Мощности максимальная и номинальная – 310 и 300 Вт;
• Скорость ветра начальная, номинальная и выживания – 2 метра в секунду, 12 и 45 м/с;
• Напряжение – 12/24В;
• Колесо ветровое в диаметре – 0,9 м;
• Лопастей их нейлонового волокна – 5 шт.;
• Система контроля – электромагнитная;
• Температурный рабочий диапазон — -40 ℃ ~ 80℃.

 

Видео: Какой ветрогенератор лучше?