Hoje, à medida que as tarifas de eletricidade aumentam e o desejo das pessoas de construir casas de campo e dachas longe da "civilização" aumenta, muitos proprietários de propriedades privadas estão se voltando cada vez mais para fontes alternativas de energia. O mais barato no momento é a energia eólica. Para seu uso, são projetados dispositivos especiais. Mais adiante no artigo, consideraremos o que é um gerador eólico.
Terminologia
O gerador de eletricidade do moinho de vento é um dispositivo que converte a energia cinética do fluxo de ar em mecânica. Esta força inicia a rotação do rotor. Como resultado de seu trabalho, a energia mecânica é posteriormente convertida em energia elétrica.
Uso industrial
Tais dispositivos são construídos por grandes empresas de energia privadas ou públicas. Geralmente eles são combinados nas chamadas redes. O resultado são parques eólicos. Estas redes industriais são diferentesnuclear ou térmica pela completa ausência tanto de matérias-primas (combustíveis) quanto de resíduos. Para que o gerador do parque eólico funcione sem falhas, a vazão média anual de ar deve ser alta. A potência dos sistemas modernos pode chegar a 7,5 MW.
Algumas dificuldades operacionais
O gerador eólico industrial é montado em um local especialmente preparado dentro de sete ou dez dias. E a obtenção de licenças para a construção de uma estrutura pode levar mais de um ano em alguns casos. Além disso, são necessários estudos de longo prazo no local onde será realizada a instalação dos geradores eólicos. Pelo menos durante o ano, a direção e a velocidade dos fluxos de ar são estudadas. Todas essas atividades aumentam significativamente o período de implementação dos projetos.
Breve contexto histórico
Vale a pena notar que as pessoas começaram a usar a energia eólica na antiguidade. Um exemplo simples é uma vela. Moinhos de vento já estavam sendo construídos 200 anos antes da nossa era e, após a descoberta da eletricidade, as pessoas começaram a tentar usar o poder das correntes de ar para obtê-la. Até os anos 50 do século anterior, havia um trabalho contínuo no design e design de novos equipamentos na União Soviética. Os geradores eólicos têm sido amplamente utilizados no país.
Escopo de aplicação
O gerador eólico pode ser utilizado diretamente para o fim a que se destina, ou pode desempenhar funções puramente decorativas. A hélice pode ser equipada com uma catraca e colocardispositivo para qualquer local adequado. Para fins industriais, um gerador eólico foi usado anteriormente para moer grãos. Hoje, outros equipamentos são usados para esses fins, via de regra. Geradores eólicos são frequentemente usados para o lar. Comentários de proprietários de imóveis suburbanos testemunham a eficácia de tal projeto no processo de bombeamento de água. Assim, de acordo com alguns usuários, a unidade é capaz de levantar cerca de 30 a 50 litros/hora de um poço ou poço. Esses geradores são muito relevantes para dar. As estruturas eólicas são muitas vezes indispensáveis onde há interrupções no fornecimento de corrente à rede. Eles também são usados para iniciar o sistema de aquecimento. No entanto, o gerador eólico é o mais utilizado para geração de eletricidade.
Classificação
Se for necessário comprar um gerador eólico para uma casa particular, você deve aprender mais sobre os tipos desta unidade e o princípio de operação. O design pode ser do tipo carrossel. Neste caso, tem um eixo vertical de rotação. Além disso, o design pode ser alado. Isto significa que o eixo de rotação da unidade é horizontal. Em seguida, considere cada tipo separadamente.
Design de carrossel
Esse gerador eólico, sem dúvida, tem seus méritos. Ele rapidamente ganha tração no processo de aumentar a força do fluxo de ar. Posteriormente, a velocidade de rotação está quase no mesmo nível. Este projeto monitora independentemente a direção do vento. Isso significa que ela não precisa deacessórios. O gerador eólico do tipo carrossel é lento. Isso permite o uso de esquemas bastante simples. Ao mesmo tempo, a baixa velocidade limita significativamente o uso de estruturas. Isso se deve ao fato de que há a necessidade de usar adicionalmente caixas de engrenagens step-up. Os multiplicadores têm uma eficiência bastante baixa. Sem uma caixa de engrenagens, a operação de um gerador eólico é significativamente mais difícil.
Design de asa
O que é esse gerador (vento)? Comentários de muitos usuários falam a favor deste design. A unidade do tipo asa tem muitas vantagens em comparação com as descritas acima. Às vantagens indiscutíveis que esse gerador eólico possui, os usuários atribuem uma velocidade de rotação bastante alta. Graças a isso, não há necessidade de uso adicional do multiplicador. As lâminas da estrutura de palhetas devem estar localizadas perpendicularmente ao fluxo de ar, ou seja, verticalmente. Para isso, é usado um estabilizador. Outra vantagem que os usuários dizem que o gerador eólico de palhetas tem é a alta eficiência de conversão de energia do fluxo de ar. Ao mesmo tempo, a velocidade de rotação em tais projetos é inversamente proporcional ao número de lâminas. A este respeito, as unidades têm, em regra, não mais do que três alas. A grande popularidade de tais instalações também se deve à facilidade de fabricação das estruturas.
Critérios de seleção de dispositivos
Primeiro de tudo, é necessário determinar exatamente a velocidade média ea direção preferida do fluxo de ar no local onde a unidade irá operar. Você deve estar ciente de alguns parâmetros. Assim, a velocidade inicial na qual a rotação das pás começa é de 2 m/s. A unidade atinge a máxima eficiência com um fluxo de 9-12 m / s. A potência do gerador depende do diâmetro da hélice e da velocidade do vento.
Recursos de design
Em que consiste um gerador eólico doméstico? O design em si inclui uma roda com lâminas. Também tem uma caixa de velocidades. Este mecanismo é projetado para converter e transmitir torque. Também no design há um mastro. O próprio dispositivo está instalado nele. Além disso, a unidade está equipada com uma bateria e um inversor. Com a ajuda deste último, a corrente contínua é convertida em uma corrente alternada efetiva.
Dispositivo e Rede
A maioria das unidades que existem hoje opera com fonte elétrica centralizada ou local. Por exemplo, pode ser um gerador a diesel. A necessidade de usar uma fonte adicional é explicada pela instabilidade dos fluxos de ar. Nesse caso, a rede executa uma tarefa de estabilização. Existem certas condições para o uso de tais estruturas. Uma das principais é que a potência da rede deve necessariamente ser maior que a de um gerador eólico, no mínimo 1,8 vezes.
Princípio de funcionamento
Poderosas correntes de ar acionam as pás de um gerador eólico. Eles começam a girar. A energia recebida é transferida para o multiplicador através do rotor. Como asFoi dito acima que as unidades podem funcionar tanto individualmente quanto em grupos. Em alguns projetos, os multiplicadores são instalados para melhorar o desempenho do dispositivo. Deve-se dizer que nem todos podem comprar tal unidade. A esse respeito, algumas pessoas constroem geradores eólicos para sua casa com as próprias mãos. Como fazer isso, consideraremos mais adiante.
Tipo de unidade
O que são geradores eólicos para casa? Existem dois tipos de dispositivos. O primeiro é um gerador eólico horizontal e o segundo é um gerador eólico vertical. O último design, de acordo com os próprios usuários, é mais fácil de montar e instalar - o equilíbrio do dispositivo é bastante fácil. Além disso, este sistema possui um maior coeficiente de ação efetiva do vento. Quanto mais potente for o dispositivo escolhido para a montagem, maior será o peso e o diâmetro da roda. Isso, por sua vez, dificultará o balanceamento e a instalação.
Componentes
Antes de fazer um gerador eólico, você deve preparar todos os elementos e detalhes necessários:
- Bateria 12 V. Você pode usar um aparelho para carro, mas é melhor comprar um alternativo. Essa bateria será mais segura e durável.
- Gerador 12 V.
- Rotor 1,5-2 m.
- Barril ou balde de metal (grande). É desejável usar um recipiente feito de alumínio ou aço inoxidável.
- Relé de carregamento da bateria.
- Relé para carregamento de lâmpadas (automotiva, por exemplo).
- Interruptor semi-selado.
- Caixa de junção.
- Voltímetro. Você pode usar o carro.
- Mastro, cuja altura é de 2 a 10 metros. Você também pode fazer você mesmo. Isso exigirá tubos de PVC e peças de metal para a base.
- 4 parafusos M6.
- Fios.
- Arame ou braçadeiras inoxidáveis. Esses elementos serão anexados ao mastro.
Você também precisará das seguintes ferramentas:
- Cortadores.
- Perfuração e furadeiras.
- Chave de fenda.
- Teclas.
Montagem do mastro
Antes de sua instalação, é necessário preencher a fundação de acordo com o volume da base e a seção transversal do tubo. Nesse caso, as propriedades do clima e do solo devem ser levadas em consideração. A instalação de um mastro com uma turbina eólica é realizada após a solidificação da argamassa (pelo menos uma semana após o vazamento). Você pode simplesmente cavar um poste no chão e consertar os cabos de sustentação. No entanto, esta opção é menos confiável.
Rotor
O diâmetro é escolhido de acordo com a velocidade média do vento. Um rotor é feito e uma polia é refeita (uma roda de fricção especial com um aro ou uma ranhura ao redor da circunferência, projetada para transmitir movimento a uma correia ou corda de acionamento). De fato, com velocidades de vento de até 6-7 m/s, a potência de um elemento de 3 m será maior.
Asas
O barril é dividido em 4 partes iguais. Para isso, uma fita métrica e um marcador são usados. As lâminas são cortadas com tesoura para metal. As asas são então fixadas na polia e no fundo. Como fixadoresparafusos são usados. Os lugares para eles devem ser medidos com muita precisão, caso contrário, no futuro, você precisará ajustar a rotação. As lâminas dobram suavemente, dentro do razoável, para evitar rajadas desnecessárias no fluxo de ar.
Montagem
Os fios são conectados ao gerador e o circuito é montado na caixa de distribuição. A unidade é anexada ao mastro. Os fios são fixados no poste e no gerador. Em seguida, a unidade e, em seguida, a bateria é conectada ao circuito. Com a ajuda de fios, cuja seção transversal é de até 2,5 kW, a carga é conectada. Dependendo do grau de flexão das lâminas, a velocidade de rotação é definida. Tal unidade deve ser suficiente para fornecer energia para uma casa de campo ou chalé.
Aumento da produtividade
Quando o mastro é levantado até 20-25 metros, a velocidade do fluxo de ar aumentará em 30%. Ao mesmo tempo, a produção de energia também será aumentada em até 1,5 vezes. Esta opção é usada com velocidade de vento reduzida (até 4 m/s). Com um mastro alto, a influência de árvores e edifícios será eliminada. Veja como fazer sua própria turbina eólica.
Desenvolvimento da Indústria
Hoje você pode comprar um gerador eólico doméstico a um custo razoável. Isso fala do desenvolvimento constante e ativo desta indústria. Adquirindo ou montando você mesmo a instalação, você pode garantir a independência energética de sua própria casa por muito tempo. Como regra, uma unidade com uma potência nominal de 1 kW é suficiente para um pequeno edifício. Ao mesmo tempo, a velocidade do vento na área de operação do dispositivodeve ser de 8 m/s. Se não houver fluxo de ar estável na área ou for fraco, o dispositivo pode ser equipado com um gerador a diesel ou células fotovoltaicas. Na Rússia hoje, apenas o surgimento de uma tendência para instalar geradores eólicos é observado. Apenas alguns fabricantes de unidades de baixa potência para necessidades domésticas estão representados no mercado doméstico. O custo das turbinas eólicas para 1 kW em um conjunto completo começa de 35 a 40 mil rublos. Estes são os preços de dois anos atrás. Não há necessidade de emitir um certificado para instalar o dispositivo.
Desvantagens e vantagens da exploração
Apesar do crescimento constante das tarifas de energia, o custo da eletricidade em si não é de forma alguma um valor significativo no grosso das indústrias com outros custos. Para o consumidor de hoje, a estabilidade e a segurança do abastecimento são fatores-chave. Os principais motivos que provocam o aumento do custo da energia para uso industrial, obtida de geradores eólicos, são:
- A necessidade de operação autônoma por algum tempo. As baterias são usadas nestes casos.
- A necessidade de energia elétrica de qualidade industrial. Um inversor é usado para isso.
- A necessidade de tempo de atividade contínuo. Nesses casos, geradores a diesel são usados adicionalmente.
Quanto ao uso de dispositivos na vida cotidiana, as desvantagens de operação devem incluir:
- O alto custo das baterias. Ela éaproximadamente 25% do preço do próprio dispositivo.
- O custo relativamente alto do inversor.
- Para garantir um fornecimento confiável de eletricidade, um gerador a diesel é usado em alguns casos. Seu custo é comparável ao preço do próprio dispositivo.
No entanto, deve-se notar que esses fatores perdem sua relevância com um moderno UPS de dupla conversão e uma rede comum. Hoje, do ponto de vista econômico, é mais conveniente para fins industriais receber com a ajuda de um gerador eólico não eletricidade, mas corrente contínua ou alternada. Posteriormente, é convertido em calor para água quente e aquecimento doméstico. Para isso, são utilizados elementos de aquecimento. Este esquema tem suas vantagens. Em particular, neste caso, uma caldeira comum com água pode atuar como acumulador de energia, para o consumo de calor não existem requisitos tão rígidos para a continuidade e qualidade do fornecimento.
