היום, ככל שתעריפי החשמל עולים והרצון של אנשים לבנות קוטג'ים כפריים ודאצ'ות הרחק מ"ציוויליזציה" עולה, בעלי אחוזות פרטיות רבים פונים יותר ויותר למקורות אנרגיה חלופיים. הזול ביותר כרגע הוא כוח הרוח. לשימוש בו, מכשירים מיוחדים מיועדים. בהמשך המאמר, נשקול מהו גנרטור רוח.
טרמינולוגיה
מחולל חשמל של טחנת רוח הוא מכשיר הממיר את האנרגיה הקינטית של זרימת האוויר למכנית. כוח זה מתחיל את סיבוב הרוטור. כתוצאה מעבודתו, אנרגיה מכנית מומרת לאחר מכן לאנרגיה חשמלית.
שימוש תעשייתי
מכשירים כאלה נבנים על ידי חברות אנרגיה פרטיות או ציבוריות גדולות. בדרך כלל הם משולבים במה שנקרא רשתות. התוצאה היא חוות רוח. רשתות תעשייתיות אלו שונותמגרעין או תרמי על ידי היעדר מוחלט של חומרי גלם (דלק) ופסולת. על מנת שגנרטור חוות הרוח יעבוד ללא תקלה, קצב זרימת האוויר השנתי הממוצע חייב להיות גבוה. ההספק של מערכות מודרניות יכול להגיע ל-7.5 MW.
כמה קשיים תפעוליים
גנרטור הרוח התעשייתי מותקן באתר שהוכן במיוחד בתוך שבעה או עשרה ימים. וקבלת היתרים לבניית מבנה יכולה לקחת יותר משנה במקרים מסוימים. כמו כן, נדרשים מחקרים ארוכי טווח באתר בו תתבצע התקנת גנרטורים רוח. לפחות במהלך השנה לומדים את הכיוון והמהירות של זרימות האוויר. כל הפעילויות הללו מגדילות משמעותית את תקופת יישום הפרויקטים.
רקע היסטורי קצר
ראוי לציין שאנשים החלו להשתמש באנרגיית רוח בימי קדם. דוגמה פשוטה היא מפרש. טחנות רוח נבנו כבר 200 שנה לפני תקופתנו, ולאחר גילוי החשמל, אנשים החלו לנסות להשתמש בכוחם של זרמי האוויר כדי להשיגו. עד שנות ה-50 של המאה הקודמת, הייתה עבודה רציפה על תכנון ועיצוב של ציוד חדש בברית המועצות. גנרטורים רוח היו בשימוש נרחב בארץ.
היקף היישום
מחולל הרוח יכול לשמש ישירות למטרה המיועדת לו, או שהוא יכול לבצע פונקציות דקורטיביות בלבד. המדחף יכול להיות מצויד עם מחגר ולשיםהמכשיר לכל מקום מתאים. למטרות תעשייתיות, גנרטור רוח שימש קודם לכן לטחינת תבואה. כיום, ציוד אחר משמש למטרות אלה, ככלל. גנרטורים רוח משמשים לעתים קרובות עבור הבית. ביקורות של בעלי נדל ן פרברי מעידות על היעילות של עיצוב כזה בתהליך שאיבת מים. לכן, לדברי חלק מהמשתמשים, היחידה מסוגלת להרים כ-30-50 ליטר לשעה מבאר או באר. גנרטורים כאלה רלוונטיים מאוד לנתינה. מבני רוח הם לעתים קרובות הכרחיים כאשר יש הפרעות באספקת הזרם לרשת. הם משמשים גם להפעלת מערכת החימום. עם זאת, גנרטור הרוח נמצא בשימוש הנפוץ ביותר לייצור חשמל.
Classification
אם היה צורך לרכוש גנרטור רוח לבית פרטי, אז כדאי ללמוד עוד על סוגי יחידה זו ועל עקרון הפעולה. העיצוב יכול להיות מסוג קרוסלה. במקרה זה, יש לו ציר סיבוב אנכי. כמו כן, העיצוב יכול להיות כנף. המשמעות היא שציר הסיבוב של היחידה הוא אופקי. לאחר מכן, שקול כל סוג בנפרד.
עיצוב קרוסלה
לגנרטור רוח כזה ללא ספק יש את היתרונות שלו. הוא צובר במהירות אחיזה בתהליך של הגדלת עוצמת זרימת האוויר. לאחר מכן, מהירות הסיבוב היא כמעט באותה רמה. עיצוב זה עוקב באופן עצמאי אחר כיוון הרוח. זה אומר שהיא לא צריכה תוספתמתקנים. מחולל הרוח מסוג קרוסלה נע לאט. זה מאפשר שימוש בתוכניות פשוטות למדי. יחד עם זאת, מהירות נמוכה מגבילה באופן משמעותי את השימוש במבנים. זאת בשל העובדה שיש צורך להשתמש בנוסף בתיבות הילוכים מוגברת. למכפילים יש יעילות נמוכה למדי. ללא תיבת הילוכים, פעולתו של גנרטור רוח קשה משמעותית.
עיצוב כנף
מה זה מחולל כזה (רוח)? ביקורות של משתמשים רבים מדברות בעד עיצוב זה. ליחידה מסוג כנף יש הרבה יתרונות בהשוואה לאלו שתוארו לעיל. ליתרונות הבלתי מעורערים שיש למחולל רוח כזה, המשתמשים מייחסים מהירות סיבוב גבוהה למדי. הודות לכך, אין צורך בשימוש נוסף במכפיל. הלהבים של מבנה השבשבת חייבים להיות ממוקמים בניצב לזרימת האוויר, כלומר אנכית. לשם כך, מייצב משמש. יתרון נוסף שמשתמשים אומרים שיש לגנרטור הרוחות שבשבת הוא יעילות המרת האנרגיה הגבוהה של זרימת האוויר. יחד עם זאת, מהירות הסיבוב בעיצובים כאלה עומדת ביחס הפוך למספר הלהבים. בהקשר זה, ליחידות יש, ככלל, לא יותר משלושה אגפים. הפופולריות הרחבה של מתקנים כאלה נובעת גם מהקלות בייצור של מבנים.
קריטריונים לבחירת מכשיר
קודם כל, יש צורך לקבוע בדיוק את המהירות הממוצעת והכיוון המועדף של זרימת האוויר במקום שבו היחידה תפעל. אתה צריך להיות מודע לכמה פרמטרים. אז, המהירות הראשונית שבה מתחיל סיבוב הלהבים היא 2 מ ש. היחידה משיגה יעילות מקסימלית עם זרימה של 9-12 מ'/ש'. הספק הגנרטור תלוי בקוטר המדחף ובמהירות הרוח.
תכונות עיצוב
מה מורכב מחולל רוח ביתי? העיצוב עצמו כולל גלגל עם להבים. יש לו גם תיבת הילוכים. מנגנון זה נועד להמיר ולהעביר מומנט. גם בעיצוב יש תורן. המכשיר עצמו מותקן עליו. כמו כן, היחידה מצוידת בסוללה ובמהפך. בעזרת האחרון, הזרם הישיר מומר לזרם חילופין יעיל.
מכשיר ורשת
רוב היחידות הקיימות היום פועלות עם מקור חשמל מרכזי או מקומי. לדוגמה, זה יכול להיות גנרטור דיזל. הצורך להשתמש במקור נוסף מוסבר על ידי חוסר היציבות של זרימות האוויר. במקרה זה, הרשת מבצעת משימת ייצוב. ישנם תנאים מסוימים לשימוש במבנים כאלה. אחד העיקריים שבהם הוא שההספק של הרשת חייב להיות בהכרח גבוה מזה של מחולל רוח, לפחות פי 1.8.
עקרון העבודה
זרמי אוויר חזקים מניעים את להבי גנרטור רוח. הם מתחילים להסתובב. האנרגיה המתקבלת מועברת למכפיל דרך הרוטור. אֵיךלעיל נאמר שהיחידות יכולות לתפקד הן בנפרד והן בקבוצות. בעיצובים מסוימים, מכפילים מותקנים כדי לשפר את ביצועי המכשיר. יש לומר שלא כל אחד יכול לרכוש יחידה כזו. בהקשר זה, יש אנשים שבונים גנרטורים רוח לביתם במו ידיהם. כיצד לעשות זאת, נשקול עוד.
סוג היחידה
מהם גנרטורי רוח לבית? ישנם שני סוגים של מכשירים. הראשון הוא אופקי והשני הוא מחולל רוח אנכי. העיצוב האחרון, לטענת המשתמשים עצמם, קל יותר להרכבה והתקנה - איזון המכשיר קל למדי. בנוסף, למערכת זו יש מקדם גבוה יותר של פעולת רוח יעילה. ככל שהמכשיר הנבחר להרכבה חזק יותר, כך משקלו וקוטר הגלגל יהיו גדולים יותר. זה, בתורו, יקשה על האיזון וההתקנה.
Components
לפני שאתה מייצר גנרטור רוח, עליך להכין את כל האלמנטים והפרטים הדרושים:
- 12 V סוללה. אתה יכול להשתמש במכשיר רכב, אבל עדיף לקנות מכשיר חלופי. סוללה כזו תהיה בטוחה ועמידה יותר.
- Generator 12 V.
- רוטור 1.5-2 מ'.
- חבית או דלי מתכת (גדול). רצוי להשתמש במיכל עשוי אלומיניום או נירוסטה.
- ממסר טעינת סוללה.
- ממסר לטעינת מנורה (רכב, למשל).
- מתג אטום למחצה.
- תיבת צומת.
- מד מתח. אתה יכול להשתמש במכונית.
- תורן, שגובהו בין 2 ל-10 מטרים. אתה יכול גם להכין לבד. זה ידרוש צינורות PVC וחלקי מתכת עבור הבסיס.
- 4 ברגי M6.
- חוטים.
- חוט אל חלד או מהדקים. אלמנטים אלה יחוברו לתורן.
תצטרך גם את הכלים הבאים:
- Cutters.
- מקדחה ותרגילים.
- מברג.
- Keys.
הרכבת התורן
לפני התקנתו יש למלא את התשתית בהתאם לנפח הבסיס ולחתך הצינור. במקרה זה, יש לקחת בחשבון את תכונות האקלים והקרקע. התקנת תורן עם טורבינת רוח מתבצעת לאחר התמצקות המרגמה (לפחות שבוע לאחר היציקה). אתה יכול פשוט לחפור עמוד באדמה ולתקן את חוטי הבחור. עם זאת, אפשרות זו פחות אמינה.
Rotor
הקוטר נבחר לפי מהירות הרוח הממוצעת. מייצרים רוטור ומחדשים גלגלת (גלגל חיכוך מיוחד עם שפה או חריץ מסביב להיקף, שנועד להעביר תנועה לרצועת הנעה או חבל). למעשה, עם מהירויות רוח של עד 6-7 מ' לשנייה, ההספק של אלמנט של 3 מ' יהיה גבוה יותר.
Wings
החבית מחולקת ל-4 חלקים שווים. לשם כך משתמשים בסרט מדידה וטוש. הלהבים נחתכים במספריים למתכת. לאחר מכן הכנפיים מקובעות לגלגלת ולתחתית. בתור מחבריםמשתמשים בברגים. מקומות עבורם צריכים להימדד בצורה מדויקת מאוד, אחרת בעתיד תצטרך לעתים קרובות להתאים את הסיבוב. הלהבים מתקפלים בעדינות, בסבירות גבוהה, כדי למנוע משבים מיותרים בזרימת האוויר.
Assembly
חוטים מחוברים לגנרטור והמעגל מורכב בקופסת המתגים. היחידה מחוברת לתורן. החוטים מקובעים על המוט ועל הגנרטור. לאחר מכן, היחידה, ולאחר מכן הסוללה מחוברת למעגל. בעזרת חוטים, חתך הרוחב שלהם הוא עד 2.5 קילוואט, העומס מחובר. בהתאם למידת הכיפוף של הלהבים, מהירות הסיבוב נקבעת. יחידה כזו צריכה להספיק כדי לספק אנרגיה לבית כפרי או קוטג'.
פרודוקטיביות מוגברת
כאשר התורן מורם עד 20-25 מטר, מהירות זרימת האוויר תגדל ב-30%. במקביל, גם ייצור האנרגיה יוגדל עד פי 1.5. אפשרות זו משמשת במהירות רוח מופחתת (עד 4 מ' לשנייה). עם תורן גבוה תבוטל השפעת העצים והמבנים. הנה איך ליצור טורבינת רוח משלך.
פיתוח תעשייה
היום אתה יכול לקנות גנרטור רוח ביתי בעלות סבירה. זה מדבר על התפתחות מתמדת ופעילה של התעשייה הזו. על ידי רכישה או הרכבה של המתקן בעצמך, אתה יכול להבטיח את העצמאות האנרגטית של הבית שלך במשך זמן רב למדי. ככלל, יחידה עם הספק מדורג של 1 קילוואט מספיקה לבניין קטן. במקביל, מהירות הרוח באזור ההפעלה של המכשירצריך להיות 8 m/s. אם אין זרימת אוויר יציבה באזור, או שהוא חלש, ניתן לצייד את המכשיר בגנרטור דיזל או בתאים פוטו-וולטאיים. כיום ברוסיה מציינת רק את הופעתה של נטייה להתקנת גנרטורים רוח. רק כמה יצרנים של יחידות בעלות הספק נמוך לצרכים ביתיים מיוצגים בשוק המקומי. העלות של טורבינות רוח עבור 1 קילוואט בסט שלם מתחיל מ 35-40 אלף רובל. אלו מחירים מלפני שנתיים. אין צורך להנפיק אישור כדי להתקין את המכשיר.
חסרונות ויתרונות של ניצול
למרות הצמיחה המתמדת של תעריפי האנרגיה, עלות החשמל עצמה אינה מהווה במידה כלשהי ערך משמעותי בחלק הארי של התעשיות עם עלויות אחרות. עבור הצרכן כיום, יציבות ואבטחת אספקה הם גורמי מפתח. הסיבות העיקריות המעוררות עלייה בעלות האנרגיה לשימוש תעשייתי, המתקבלת מגנרטורים רוח, הן:
- הצורך בפעולה אוטונומית למשך זמן מה. במקרים אלה נעשה שימוש בסוללות.
- הצורך באנרגיה חשמלית באיכות תעשייתית. לשם כך נעשה שימוש במהפך.
- הצורך בזמן פעילות מתמשך. במקרים כאלה, נעשה שימוש נוסף בגנרטורים של דיזל.
באשר לשימוש במכשירים בחיי היומיום, חסרונות הפעולה צריכים לכלול:
- העלות הגבוהה של סוללות. היאכ-25% ממחיר המכשיר עצמו.
- העלות הגבוהה יחסית של המהפך.
- כדי להבטיח אספקת חשמל אמינה, במקרים מסוימים נעשה שימוש בגנרטור דיזל. העלות שלו דומה למחיר המכשיר עצמו.
עם זאת, יש לציין שגורמים אלו מאבדים את הרלוונטיות שלהם עם UPS מודרנית להמרה כפולה ורשת משותפת. כיום, מבחינה כלכלית, כדאי ביותר למטרות תעשייתיות לקבל בעזרת מחולל רוח לא חשמל, אלא זרם ישר או חילופין. לאחר מכן, הוא מומר לחום עבור מים חמים וחימום הבית. לשם כך משתמשים בגופי חימום. לתכנית זו יש את היתרונות שלה. בפרט, במקרה זה, דוד רגיל עם מים יכול לפעול כצובר אנרגיה, לצריכת חום אין דרישות כה מחמירות להמשכיות ואיכות האספקה.
