Область применения ветрогенераторов
Электроэнергия настолько плотно вошла в повседневность человечества, что оно поневоле попало в зависимость от движущей силы благ цивилизации. С другой стороны угроза истощения традиционных энергоресурсов (газ, нефть, уголь) и непрерывный рост их цен уже не первое десятилетие обращают взоры энергетиков в сторону альтернативных источников электроэнергии. К счастью, постепенно удается обуздать неиссякаемую энергию Солнца и ветра.
Идея ветряных генераторов пришла из средневековья, их прообразом стали ветряные мельницы, моловшие муку, сегодня лопасти ветряных турбин вращают оси генераторов, вырабатывающих электроэнергию. Мировая ветроэнергетика давно уже выросла из «детских штанишек», появление мощных ветрогенераторов предоставляет возможность строить электростанции, способные питать города. Единственным условием для таких станций является расположение в местности со стабильной ветровой активностью (морское побережье, возвышенности, степные регионы). Примером такой электростанции может служить ветропарк в Северном море у побережья Нижней Саксонии (Германия), сумма мощности ее 80 ветрогенераторов составляет 400 МВт.
Наряду с мощными промышленными ветряками, сегодня налажено производство современных ветрогенераторов, работающих на малых мощностях в несколько киловатт, установка таких ветряных электростанций может служить источником электроэнергии для частных домовладений и небольших хозяйств.
Устройство и принцип действия ветровых электростанций
Основу любой электростанции, использующей силу ветра, составляет ветрогенератор. Электрический ток от вращения турбины генератора, при участии контроллера, заряжает батарею аккумуляторов, которая накапливает электроэнергию, питающую мощный инвертор, выдающий на выходе напряжение 220 В, 50 Гц. Это упрощенная функциональная схема, в реальности каждый из узлов может быть представлен целыми комплексами, представленными сложным оборудованием.
По расположению осей вращения все ветровые установки состоят из двух типов:
- вертикальных ветряков с вертикальными осями (ротор Дарье, ротор Савониуса, карусельные);
- крыльчатых, имеющих горизонтальные оси вращения роторов.
Коэффициент использования энергии ветра вертикальных ветрогенераторов несколько ниже, что определяет преимущество над ними горизонтальных устройств, которые используются чаще при создании современных ветряков.
Устройство самого ветрогенератора представлено:
- башней или мачтой, обеспечивающей ему нужную высоту;
- закрепленной наверху и вращающейся вокруг вертикальной оси гондолой;
- винтом с лопастями.
Внутри гондолы, своим вращением отслеживающей направление ветра, расположены: генератор, трансмиссия и элементы стабилизации скорости вращения.
Сфера применения ветрогенераторов
Главное назначение ветровых генераторов – выработка электроэнергии, это справедливо как в отношении промышленных ветровых турбин, так и бытовых ветряных установок мощностью до 5 кВт. Малая ветроэнергетика сегодня только начинает развиваться, однако в ближайшем будущем она может предоставить энергетическую независимость всем желающим обитателям загородного жилья. Особенных требований в плане установки ветряков нет. Высота мачты не должна превышать 25 метров, да сам ветрогенератор должен быть за пределами полетов воздушных судов, при этом, как показывает опыт мощности в 2 – 3 кВт вполне достаточно, чтобы питать современные бытовые приборы и освещение среднего дома. Повысить эффективность ветрогенераторов поможет их комплексное использование совместно с солнечными панелями.