Minden a szélturbinákról

Az életkörülmények javítására az emberiség vizet, különféle ásványi anyagokat használ. Az utóbbi időben népszerűvé váltak az alternatív energiaforrások, különösen a szélenergia. Ez utóbbinak köszönhetően az emberek megtanulták fogadni az energiaellátást mind a háztartási, mind az ipari igényekre.

Tekintettel arra, hogy az energiaforrások iránti igény napról napra növekszik, és a megszokott energiahordozók készletei csökkennek, az alternatív energiaforrások alkalmazása napról napra egyre aktuálisabb. A közelmúltban tudósok és tervezőmérnökök új szélturbina-modelleket készítettek. A legújabb technológiák alkalmazása javítja az egységek minőségi jellemzőit és csökkenti a szerkezetekben előforduló negatív szempontok számát.

A szélgenerátor egy olyan műszaki eszköz, amely a kinetikus szélenergiát elektromos energiává alakítja.

A szélgenerátorokat különböző helyeken, általában nyílt területeken használják, ahol a legnagyobb a szélpotenciál. Az alternatív energiaforrások állomásait a hegyekben, sekély vizekben, szigeteken és mezőkön telepítik. A modern berendezések alacsony szélerősség mellett is képesek áramot termelni. Ennek a lehetőségnek köszönhetően szélgenerátorokat használnak különböző kapacitású objektumok elektromos energiájának ellátására.

• Helyhez kötött egy szélerőmű magánházat vagy kis ipari létesítményt biztosíthat árammal. Szél hiányában az energiatartalék felhalmozódik, majd az akkumulátorból kerül felhasználásra.

• Közepes teljesítményű szélturbinák használható farmokon vagy házakban, amelyek távol vannak a fűtési rendszertől. Ebben az esetben ez az áramforrás helyiség fűtésére használható.

A szélgenerátor szélenergiával működik. Az eszköz kialakításának a következő elemeket kell tartalmaznia:

• turbinalapátok vagy légcsavarok;
• turbina;
• elektromos generátor;
• az elektromos generátor tengelye;
• egy inverter, melynek feladata a váltakozó áram egyenárammá alakítása;
• a pengéket forgató mechanizmus;
• a turbinát forgató mechanizmus;
• akkumulátor;
• árboc;
• forgó mozgásvezérlő;
• csillapító;
• szélérzékelő;
• szélmérő szár;
• gondola és egyéb elemek.

Az ipari egységek elektromos szekrényekkel, villámvédelemmel, lengőszerkezettel, megbízható alappal, tűzoltó berendezéssel, távközléssel rendelkeznek.

A szélgenerátort olyan eszköznek tekintik, amely a szélenergiát elektromos árammá alakítja. A modern egységek elődei a gabonából lisztet előállító malmok. A bekötési rajz és a generátor működési elve azonban gyakorlatilag nem változott.

1. A szél erejének köszönhetően a lapátok forogni kezdenek, amelyek nyomatéka a generátor tengelyére kerül.
2. A forgórész forgása háromfázisú váltakozó áramot hoz létre.
3. A vezérlőn keresztül váltakozó áramot küldenek az akkumulátorhoz. Az akkumulátor szükséges a szélturbina stabil működéséhez. Ha szél fúj, a készülék tölti az akkumulátort.
4. A szélenergia-termelő rendszer hurrikánja elleni védelem érdekében vannak olyan elemek, amelyek eltérítik a szélkereket a széltől. Ez a farok behajtásával vagy a kerék elektromos fékkel történő fékezésével történik.
5. Az akkumulátor újratöltéséhez vezérlőt kell telepítenie. Utóbbi funkciói közé tartozik az akkumulátor töltésének nyomon követése, hogy megelőzze annak meghibásodását. Ha szükséges, ez az eszköz felesleges energiát tud az előtétre leadni.
6. Az akkumulátorok állandó alacsony feszültségűek, de 220 voltos teljesítménnyel kell eljutniuk a fogyasztóhoz. Emiatt invertereket telepítenek a szélgenerátorokba. Ez utóbbiak képesek a váltakozó áramot egyenárammá alakítani, 220 V-ra növelve a teljesítményjelzőt. Ha az inverter nincs felszerelve, akkor csak azokat az eszközöket kell használni, amelyek névlegesek alacsony feszültségre.
7. Az átalakított áramot a fogyasztóhoz továbbítják fűtőelemek, szobavilágítás és háztartási készülékek táplálására.

A szélerőművek besorolása a következő kritériumokon alapul.

1. A pengék száma. Jelenleg akciósan egylapátos, alacsony pengéjű, többlapátos szélmalmot találsz. Minél kevesebb lapáttal rendelkezik egy generátor, annál nagyobb lesz a motor fordulatszáma.
2. A névleges teljesítmény jelzője. A háztartási állomások legfeljebb 15 kW-ot, a félipari állomások 100 kW-ot, az ipari állomások pedig több mint 100 kW-ot termelnek.
3. Tengely iránya. A szélturbinák lehetnek függőlegesek és vízszintesek is, mindegyik típusnak megvannak a maga előnyei és hátrányai.

Alternatív energiaforrásra vágyók vásárolhatnak rotoros, kinetikus, vortex, vitorlás, mobil szélgenerátort.

Létezik a szélerőművek besorolása is a helyük szerint. Ma 3 típusú egység létezik.

1. Földi. Az ilyen szélmalmokat a leggyakoribbnak tekintik, dombokra, magaslatokra, előre elkészített helyszínekre szerelik fel. Az ilyen berendezések telepítése drága berendezésekkel történik, mivel a szerkezeti elemeket nagy magasságban kell rögzíteni.
2. A tengerparti állomások a tenger és az óceán part menti részén épülnek. A generátor működését a tengeri szellő befolyásolja, ennek köszönhetően a forgó berendezés éjjel-nappal energiát termel.
3. Offshore. Az ilyen típusú szélturbinákat a tengeren telepítik, általában a parttól körülbelül 10 méterre. Az ilyen eszközök a szokásos tengeri szélből állítanak elő energiát. Ezt követően az energia egy speciális kábelen keresztül a partra kerül.

A függőleges szélturbinákat a talajhoz képest függőleges forgástengely jellemzi. Ez az eszköz viszont 3 típusra oszlik.

• Savounis rotorral. A szerkezet több félhengeres elemet tartalmaz. Az egységtengely forgása folyamatosan történik, és nem függ a szél erősségétől és irányától. Ennek a generátornak az előnyei közé tartozik a magas gyárthatósági szint, a kiváló minőségű indítónyomaték, valamint az enyhe szélerő mellett is működőképesség. A készülék hátrányai: a pengék alacsony hatásfokú működése, nagy mennyiségű anyag igénye a gyártási folyamatban.

• Darrieus rotorral. A készülék forgástengelyén több penge található, amelyek együtt szalag alakúak.A generátor előnyei a levegőáramlásra való összpontosítás hiánya, a gyártási folyamat nehézségeinek hiánya, valamint az egyszerű és kényelmes karbantartás. Az egység hátrányai az alacsony hatásfok, a rövid felújítási ciklus és a rossz önindítás.

• Helikális rotorral. Az ilyen típusú szélgenerátor az előző verzió módosítása. Előnyei a hosszú üzemidőben és a mechanizmusok és tartóegységek alacsony terhelésében rejlenek. Az egység hátrányai a szerkezet magas költsége, a pengék nehéz és összetett gyártási folyamata.

Ebben az eszközben a vízszintes forgórész tengelye párhuzamos a földfelszínnel. Egylapátosak, kétlapátosak, háromlapátosak és többlapátosak is, melyekben a pengék száma eléri az 50 darabot. Az ilyen típusú szélgenerátorok előnyei a nagy hatékonyság. Az egység hátrányai a következők:

• a légáramlások iránya szerinti tájékozódás igénye;
• magas szerkezetek telepítésének szükségessége - minél magasabb a telepítés, annál erősebb lesz;
• alapozás szükségessége az árboc későbbi felszereléséhez (ez hozzájárul a folyamat költségének növekedéséhez);
• magas zajszint;
• veszélyt jelent a mellette elrepülő madarakra.

A lapátos áramfejlesztők légcsavar alakúak. Ebben az esetben a lapátok megkapják a légáram energiáját, és azt forgó mozgássá dolgozzák fel.

A vízszintes szélturbinák lapátokkal ellátott járókerekekkel rendelkeznek, amelyekből bizonyos számú lehet. Általában 3 van belőlük. A pengék számától függően a készülék teljesítménye növekedhet vagy csökkenhet. Az ilyen típusú szélturbinák egyértelmű előnye a terhelés egyenletes eloszlása ​​a nyomócsapágyon. Az egység hátránya, hogy egy ilyen szerkezet felszerelése sok további anyagot és munkaerőköltséget igényel.

A szélturbinás generátorokat jelenleg a leghatékonyabbnak tartják. Ennek oka a pengefelületek optimális kombinációja azok konfigurációjával. A penge nélküli kialakítás előnyei közé tartozik a magas hatásfok, az alacsony zajszint, amit a készülék kis méretei okoznak. Ezenkívül ezek az egységek nem omlanak össze erős szélben, és nem jelentenek veszélyt másokra és a madarakra.

A turbinás szélmalom városokban használatos, magánház és nyaraló megvilágítására használható. Egy ilyen generátornak gyakorlatilag nincs hátránya.

A szélgenerátorok főbb előnyös jellemzői a következők:

• környezetbiztonság - a létesítmények működése nem károsítja a környezetet és az élő szervezeteket;
• a tervezés bonyolultságának hiánya;
• könnyű használat és kezelés;
• az elektromos hálózatoktól való függetlenség.

Ezen eszközök hátrányai között a szakértők a következőket különböztetik meg:

• magas ár;
• csak 5 év után a kifizetés lehetősége;
• alacsony hatásfok, alacsony teljesítmény;
• drága berendezések szükségessége.

A szélből áramot előállító eszközök különböző méretűek lehetnek. Teljesítményük a szélkerék méretétől, az árboc magasságától és a szél sebességétől függ. A legnagyobb egység 135 m hosszú oszloppal rendelkezik, míg a rotor átmérője 127 m. Így teljes magassága eléri a 198 métert. A nagy magasságú, hosszú lapátú szélturbinák alkalmasak kis ipari vállalkozások, gazdaságok energiaellátására. A kompaktabb modellek otthon vagy vidéken is telepíthetők.

Jelenleg menetes típusú szélmalmot gyártanak 0,75 és 60 méter átmérőjű lapátokkal. Szakértők szerint a generátor méretei nem lehetnek nagyszabásúak, hiszen egy kis hordozható berendezés kis mennyiségű energia előállítására alkalmas. Az egység legkisebb modellje 0,4 méter magas és kevesebb, mint 2 kilogramm.

Napjainkban a szélturbinák gyártása a világ számos országában meghonosodott. A piacon Kínából orosz gyártmányú modelleket és egységeket találhat. A hazai gyártók közül a legnépszerűbbek a következő cégek:

• "Szél-Light";
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "Szélenergia".

A külföldi áramfejlesztő gyártók is nagyon népszerűek:

• Goldwind - Kína;
• Vestas - Dánia;
• Gamesa - Spanyolország;
• Suzion - India;
• GE Energy - USA;
• Siemens, Enercon - Németország.

Érdemes azonban emlékezni arra, hogy az ilyen szélgenerátorok használata költséges javításokat, valamint pótalkatrészeket igényel, amelyeket szinte lehetetlen megtalálni a hazai üzletekben. Az áramtermelő egységek költsége általában a tervezési jellemzőktől, a kapacitástól és a gyártótól függ.

A megfelelő szélgenerátor kiválasztásához egy nyaralóhoz vagy otthonhoz a következőket kell figyelembe vennie.

1. A helyiségbe csatlakoztatott elektromos készülékek teljesítményének kiszámítása.
2. A jövőbeli egység teljesítménye, figyelembe véve a biztonsági tényezőt. Ez utóbbi nem teszi lehetővé a generátor túlterhelését csúcshelyzetben.
3. A terület klímája. A csapadék negatív hatással van a készülék teljesítményére.
4. A berendezések hatékonysága, amelyet az egyik legfontosabb mutatónak tekintenek.
5. Zajjelzők, amelyek a szélturbinát működés közben jellemzik.

A fentiek mellett a fogyasztónak értékelnie kell a telepítés összes paraméterét, valamint el kell olvasnia az erről szóló véleményeket.

A szélgenerátor működésének hatékonyságának növelése érdekében pozitív irányba kell változtatni a működési képességeit és jellemzőit. Először is érdemes a járókerék viszonylag gyenge és instabil szélre való érzékenységének hatékonyságát növelni.

Ez egyfajta egyoldalú membrán a légáramláshoz, amely szabadon átereszti a szelet egy irányba. A membrán áthatolhatatlan akadályt képez a légtömegek ellenkező irányú mozgásában.

Egy másik módszer a szélturbinák hatékonyságának növelésére a diffúzorok vagy védőkupakok alkalmazása, amelyek elzárják az áramlást a szemben lévő felületről. Mindegyik lehetőségnek vannak előnyei és hátrányai is. Mindenesetre hatékonyabbak, mint a hagyományos modell.

A szélgenerátor drága. Ha a saját területén szeretné telepíteni, érdemes a következő szempontokat figyelembe venni:

• megfelelő terep rendelkezésre állása;
• gyakori és erős szelek előfordulása;
• más alternatív energiaforrások hiánya.

Ellenkező esetben a szélerőmű nem hozza meg a várt eredményt. Mivel az alternatív energia iránti kereslet évről évre növekszik, és a szélmalom vásárlása kézzelfogható csapást jelent a családi költségvetésre, megpróbálhat saját kezűleg egy egységet készíteni a későbbi telepítéssel. A szélturbina gyártása alapulhat neodímium mágneseken, sebességváltón, lapátokon és ezek hiányán.

A szélturbinának nagyon sok előnye van. Ezért nagy vágy és az elemi tervezői képességek megléte mellett szinte minden mesterember építhet állomást elektromos áram előállítására a helyszínen. Az eszköz legegyszerűbb változata egy függőleges tengelyű szélturbina. Ez utóbbihoz nincs szükség alátámasztásra és magas árbocra, a telepítési eljárást pedig az egyszerűség és a gyorsaság jellemzi.

Szélgenerátor létrehozásához elő kell készítenie az összes szükséges elemet, és rögzítenie kell a modult a kiválasztott helyen. A házi készítésű függőleges energiagenerátor részeként az ilyen elemek jelenléte kötelező:

• forgórész;
• pengék;
• axiális árboc;
• állórész;
• akkumulátor;
• inverter;
• vezérlő.

A pengék készülhetnek könnyű, rugalmas műanyagból, mivel a nagy terhelés hatására más anyagok megsérülhetnek, deformálódhatnak. Először is 4 egyenlő részt kell vágni a PVC csövekből. Ezt követően ki kell vágnia néhány félkör alakú töredéket az ónból, és rögzítenie kell őket a csövek szélei mentén. Ebben az esetben a pengerész sugarának 69 cm-nek kell lennie, ebben az esetben a penge magassága eléri a 70 cm-t.

A rotorrendszer összeszereléséhez 6 db neodímium mágnest, 2 db 23 cm átmérőjű ferrittárcsát, ragasztót kell venni a ragasztáshoz. Az első korongra mágneseket kell helyezni, figyelembe véve a 60 fokos szöget és a 16,5 cm átmérőt. Ugyanezen séma szerint a második korongot össze kell szerelni, és a mágneseket ragasztóval leöntik. Az állórészhez 9 tekercset kell készítenie, amelyek mindegyikére 60 fordulatot kell felcsavarni 1 mm átmérőjű rézvezetékkel. A forrasztást a következő sorrendben kell elvégezni:

• az első tekercs eleje a negyedik végével;
• a negyedik tekercs eleje a hetedik végével.

A második fázis összeszerelése hasonló módon történik. Ezután egy rétegelt lemezből egy űrlapot készítenek, amelynek alját üvegszál borítja. A forrasztott tekercsekből származó fázisok a tetejére vannak szerelve. A szerkezetet ragasztóval töltik fel, és néhány napig hagyják az összes alkatrész ragasztásához. Ezt követően megkezdheti a szélgenerátor egyes elemeinek egyetlen egésszé történő összekapcsolását.

A szerkezet összeszereléséhez a felső rotorban 4 lyukat kell készíteni a csapokhoz. Az alsó forgórész mágnesekkel felfelé van felszerelve a konzolra. Ezt követően el kell helyezni az állórészt a konzol felszereléséhez szükséges furatokkal. A csapoknak az alumíniumlemezen kell felfeküdniük, majd a mágnesekkel lefelé fedjük le a második rotorral.

Csavarkulcs segítségével el kell forgatni a csapokat, hogy a rotor egyenletesen és rándulás nélkül leessen. A megfelelő hely elfoglalása esetén érdemes lecsavarni a csapokat és leszedni az alumínium lemezeket. A munka végén a szerkezetet anyákkal kell rögzíteni, és nem kell szorosan meghúzni.

Árbocnak egy 4-5 méter hosszú erős fémcső alkalmas. Egy előre összeszerelt generátor van rácsavarozva. Ezt követően a pengékkel ellátott keretet a generátorhoz rögzítik, és az árbocszerkezetet az előre előkészített platformra szerelik fel. A rendszer helyzetét merevítővel rögzítjük.

A következő videó áttekintést nyújt egy házi készítésű szélmalomról.