Як працюють вітряні турбіни. Інноваційна вертикально-осьова вітряна турбіна (VAWT) для вироблення електроенергії Географія експлуатації турбінної ЗСУ

Вітроенергетика активно розвивається по всьому світу, і ні для кого давно не секрет, що це один із найперспективніших напрямків альтернативної енергетики на Наразі. До середини 2014 року загальна потужність всіх встановлених у світі вітрогенераторів становила 336 гігават, а найбільший і потужний вертикальний трилопатевий вітрогенератор Vestas-164 був встановлений і запущений на початку 2014 року в Данії. Його потужність досягає 8 мегават, а розмах лопатей становить 164 метри.

Незважаючи на давно обкатану технологію виготовлення лопатевих турбін та вітряків загалом, багато ентузіастів прагнуть покращити технологію, підвищити її ефективність та зменшити негативні фактори.

Як відомо, коефіцієнт використання енергії вітрового потоку у найкращому випадкудосягає 30%, вони досить галасливі та порушують природний тепловий баланс прилеглих територій, підвищуючи температуру приземного шару повітря ночами. Також вони дуже небезпечні для птахів та займають значні площі.

Які ж альтернативи існують? Насправді, творчість сучасних винахідників не знає кордонів і різних альтернативних варіантіввигадана безліч.

Давайте розглянемо 5 найбільш незвичайних із примітних для галузі альтернативних конструкцій вітрогенераторів.

Починаючи з 2010 року, американська компанія Altaeros Energies, заснована в Массачусетському дослідницькому інституті, розробляє вітрогенератори нового покоління. Новий тип вітрогенераторів призначений для роботи на висотах до 600 метрів, доки звичайні вітрогенератори просто не можуть дістати. Саме на таких великих висотах постійно дмуть найсильніші вітри, які в 5-8 разів сильніші за вітри поблизу поверхні землі.

Генератор є надувною конструкцією, схожою на накачений гелієм дирижабль, в який встановлена ​​трилопатева турбіна на горизонтальній осі. Такий вітряний генератор було запущено у 2014 році на Алясці на висоту близько 300 метрів для випробувань протягом 18 місяців.

Розробники запевняють, що дана технологія дозволить отримувати електроенергію вартістю 18 центів за кіловат-годину, що вдвічі дешевше за звичайну вартість вітряної електроенергії на Алясці. У майбутньому такі генератори цілком можуть замінити дизельні електростанції, а також знайти застосування на проблемних територіях.

У перспективі цей пристрій буде не просто генератором електроенергії, а й частиною погодної станції та зручним засобом забезпечення Інтернету на далеких від відповідної інфраструктури територіях.

Після встановлення така система не вимагає присутності персоналу, не займає великої площі, і майже безшумна. Вона може контролюватись дистанційно, і вимагає технічне обслуговуваннялише один раз на 1-1,5 роки.

Ще одне цікаве рішеннязі створення незвичайної конструкції вітряної електростанції реалізується в Об'єднаних Арабські Емірати. Неподалік Абу-Дабі будується місто Мадсар, в якому планують звести досить незвичайну. вітряну електростанцію, названу розробниками Windstalk.

Засновник нью-йоркської дизайнерської компанії Atelier DNA, яка розробляє дизайн цього проекту, сказав, що головною ідеєю було знайти в природі кінетичну модель, яка могла б служити для генерації електроенергії, і таку модель знайшли. 1203 стебла з вуглецевого волокна, кожен близько 55 метрів заввишки, з бетонними основамишириною по 20 метрів будуть встановлені на відстані 10 метрів між собою.

Стебла будуть армовані гумою, і мають ширину близько 30 см біля основи, а вгору звужуються до 5 сантиметрів. Кожне таке стебло буде містити шари електродів, що чергуються, і керамічних дисків, виготовлених з п'єзоелектричного матеріалу, який генерує електричний струм, коли зазнає тиску.

Коли стебла гойдатимуться на вітрі, диски стискатимуться, генеруючи електричний струм. Жодного шуму лопатей вітряних турбін, жодних жертв серед птахів, нічого крім вітру.

Ідея виникла завдяки спостереженню за очеретами, що гойдаються на болоті.

Проект Windstalk компанії Atelier DNA посів друге місце в конкурсі Land Art Generator, який спонсорує Мадсар для вибору кращого, з-поміж міжнародних заявок, твору мистецтва, який зможе генерувати енергію завдяки відновлюваним джерелам.

Площа, що займає ця незвичайна вітряна станція, охопить 2,6 гектара, а за потужністю відповідатиме звичайному вітрогенератору, що займає аналогічну площу. Система ефективна через відсутність втрат тертя, властивих традиційним механічним системам.

В основі кожного стебла буде встановлений генератор, що перетворює крутний момент від стебла за допомогою системи амортизаторів і циліндрів, аналогічно системі Levant Power, розробленої в Кембриджі, штат Массачусетс.

Оскільки вітер не постійний, буде застосовано систему акумулювання енергії, щоб накопичена енергія могла витрачатися і тоді, коли немає вітру, пояснюють співробітники, які працюють над проектом.

На вершині кожного стебла буде встановлено світлодіодний ліхтар, яскравість свічення якого безпосередньо залежатиме від сили вітру і кількості електроенергії, що генерується в даний момент.

Windstalk буде працювати на хаотичному похитуванні, що дозволяє розташувати елементи набагато ближче один до одного, ніж це можливо зі звичайними лопатевими вітрогенераторами.

Аналогічний проект Wavestalk опрацьовується для перетворення енергії океанських течій та хвиль, де схожа система перебуватиме у перевернутому вигляді під водою.

Проект, розроблений фірмою Saphon Energy з Тунісу, також як і Windstalk, є безлопатевим вітряним генератором, але цього разу пристрій має конструкцію вітрильного типу.

Цей безшумний генератор, що формою нагадує супутникову тарілку, отримав назву Saphonian. Він не має частин, що обертаються, і абсолютно безпечний для птахів. Екран генератора здійснює під дією вітру руху вперед-назад, створюючи коливання в гідравлічній системі.

Мета проекту – покращити характеристики вітряних генераторів щодо використання вітрового потоку. Вітер буквально запрягається в вітрило, яке здійснює під його дією руху вперед-назад, при цьому немає ні лопатей, ні ротора, ні передач. Така взаємодія дозволяє перетворити більше кінетичної енергії на механічну за допомогою поршнів.

Енергію можна накопичувати в гідравлічних акумуляторах, або перетворювати на електричну допомогою генератора, або ж приводити з її допомогою в обертання який-небудь механізм. Якщо звичайні вітрогенератори мають ККД 30%, цей генератор парусного типу дає все 80%. Його ефективність перевершує вітряки лопатевого типу у 2,3 рази.

Внаслідок відсутності дорогих компонентів, як це має місце у вітряній турбіні (лопаті, маточини, коробки передач), у випадку з Saphonian, витрати на обладнання знижуються до 45%.

Аеродинамічна форма Saphonian має ту перевагу, що турбулентні вітряні потоки незначно впливають на тіло вітрила, аеродинамічна сила лише збільшується. Саме через турбулентність вітряні турбіни і не використовуються в міських районах, а Saphonian можна і там використовувати. Крім того, шкідливі акустичні та вібраційні фактори зведені до мінімуму. Компанія Saphon Energy отримала премію від KPMG за зусилля у розвитку інновацій.

Ще один революційний підхід до використання вітряної енергії був реалізований ще в 2008 році винахідником - ентузіастом з Каліфорнії. Великі вітряні генератори для малих міст мають розміри з 30 поверховий будинок, які лопаті досягають розмірів крил Боїнга 747.

Ці гігантські генератори, безумовно, виробляють багато енергії, проте виробництво, транспортування та встановлення таких систем складні та дорогі. Незважаючи на це, промисловість зростає більш ніж на 40 відсотків щороку. Саме так міркував Даг Селсам з Каліфорнії, перш ніж поставити свою амбітну мету. Він вирішив, що цілком реально отримати більше енергії, використовуючи для цього менше матеріалів.

Встановивши десяток або кілька десятків маленьких роторів на одному валу, пов'язаному з одним генератором, Даг зрештою досяг поставленої мети. Один кінець довгого валу він з'єднав з генератором, а другий кінець запустив у височінь на повітряних кулях з гелієм. Система запрацювала, як і передбачалося.

У підручниках Даг читав, що одногвинтової турбіни цілком достатньо для отримання максимуму, однак у Дага виникли сумніви. Він вважав інакше: що більше роторів, то більше енергії вітру доступне використання.

Якщо кожен ротор буде розташований під потрібним кутом, то кожен ротор отримає власний вітер, і це підвищить ефективність генерації.

Звичайно, це ускладнює фізику, адже тепер потрібно було переконатися, що кожен ротор ловить свій власний потік, а не лише потік від ротора, що розташований поруч. Потрібно було з'ясувати оптимальний кутдля валу по відношенню до вітру та ідеальна відстань між роторами. І, зрештою, виграш було отримано із застосуванням меншої кількості матеріалу.

У 2003 році винахідник отримав грант у розмірі 75 000 доларів від Каліфорнійської енергетичної комісії на розробку 3000-ватної турбіни на сім роторів. Завдання було успішно вирішене, і Даг Селсам вже продав понад 20 своїх 2000-ватних турбін з подвійним ротором кільком домовласникам. Він збудував ці пристрої у своєму заміському гаражі.

Ідея Дага стала однією з небагатьох ідей, які насправді мають всі шанси на те, щоб досягти великих успіхів у комерційному світі. Селсам каже, що два ротори - це лише початок. Ймовірно, колись він побачить свої мультироторні турбіни довжиною милю по небу.

Компанія Archimedes, офіс якої розташований у Роттердамі, Нідерланди, вигадала свою концепцію незвичайних вітряних турбін, які можна встановлювати прямо на дахах житлових будинків.

За задумом авторів проекту, ефективна малошумна конструкція може цілком забезпечити невеликий дімелектроенергією, а комплекс таких генераторів, що працює разом із , здатний і зовсім звести до нуля залежність великої будівлівід зовнішніх джерел електроенергії. Нові вітрові турбіни одержали назву Liam F1.

Невелика турбіна діаметром 1,5 метра і вагою близько 100 кілограм може бути встановлена ​​на будь-якій стіні або даху житлового будинку. Зазвичай, висота терасних дахів – 10 метрів, а вітер у країні майже завжди Південно-Західний. Цих умов достатньо, щоб правильно розмістити турбіну на даху, та ефективно використати енергію вітру.

Дві проблеми звичайних вітрогенераторів вирішені тут: шум звичайних лопатевих турбін та дорожнеча установки громіздкого обладнання. У звичайних вітряних генераторівВитрати встановлення часто не окупаються. Рівень шуму турбіни Liam близько 45дБ, а це навіть тихіше за шум дощу (шум дощу в лісі - 50дБ).

За формою нагадує панцир равлики, турбіна подібно до флюгера розгортається за вітром, захоплюючи повітряний потік, знижуючи його швидкість, і змінюючи напрямок. Директор компанії Марінус Міремета стверджує, що ефективність новаторської турбіни досягає 80% від максимально доступної теоретично у вітровій енергетиці ефективності. І цього вже цілком достатньо.

У Нідерландах середня сім'я споживає 3300 кВт-год електричної енергії за рік. За даними розробників, половину цієї енергії може забезпечити одна турбіна Liam F1 за швидкості вітру не менше 4,5 м/с.

Можна розмістити три такі турбіни у вершинах трикутника на даху будинку, тоді кожна з турбін буде забезпечена вітром і вони не заважатимуть один одному, а навпаки стануть допомагати один одному.

Якщо мова йдепро встановлення в місті, де мають місце турбулентні потоки, то виробник пропонує трохи піднімати вітрогенератори, що встановлюються на міських дахах, кріплячи їх на жердині, щоб стіни сусідніх будинків не заважали вітряним потокам.

Передбачувана вартість нової турбіни разом із установкою складає 3999 євро. Оскільки пристрій має розмір більше одного метра, може знадобитися особлива ліцензія на його використання, тому, на крайній випадок, фірмою виробляються і турбіни mini-Liam, діаметр яких 0,75 метра.

Виробники планують застосовувати свої турбіни не лише для електропостачання житлових та промислових будівель, а й для електропостачання морських суден.

Як бачимо, цікавих альтернатив у виробників вітрогенераторів достатньо.

Якщо в даний час існує безліч більш просунутих способів одержання енергії, то раніше практично всюди використовувалися вітрові турбіни. Звісно, ​​вони використовуються і зараз, але кількість значно скоротилася. Щоб зрозуміти принцип їхньої роботи, важливо знати, що вітер – це форма сонячної енергії.

Загальний опис

Вітрові турбіни працюють за допомогою потоків вітру. Але чому саме вітер може дати електроенергію? Це явище виникає через те, що відбувається нерівномірне нагрівання атмосфери землі, структура поверхні планети нерегулярна, а також тому, що вона обертається. Вітрові турбіни, або вітрогенератори, здатні перетворити кінетичну механічну, яку можна використовувати для деяких інших завдань.

Як саме ці пристрої виробляють електричну енергію за допомогою звичайного вітру? Насправді, все досить просто. Принцип роботи такої турбіни прямо протилежний роботі вентилятора. Під дією сили вітру у вітрової турбіни повертаються лопаті, які, у свою чергу, змушують обертатися вал, з'єднаний з генератором, що виробляє електричну енергію.

Типи турбін

Існує кілька типів різноманітних турбін. Інженери виділяють дві основні категорії, що використовуються зараз. Перша категорія – горизонтально-осьові, а друга категорія – вертикально-осьові. Перший вид вітрових турбін має звичайну конструкцію, що включає в себе дві або три лопаті. Агрегати з трьома лопатями працюють за принципом проти вітру. Самі елементи встановлені так, що дивляться на вітер.

Одна з найбільших турбін у всьому світі – це GE Wind Energy. Потужність цього пристрою – 3,6 мегавата. Тут варто відзначити, що чим більше турбіна, тим ефективніша. До того ж співвідношення користі та ціни також покращується зі збільшенням розміру агрегату.

Загальні показники турбін

Перший показник, яким вибирається пристрій, - це потужність. Якщо брати "сервісні" турбіни, то їхня потужність може починатися від 100 кВт і досягати декількох мВт. Також важливо відзначити, що і вертикальні вітрові турбіни, і горизонтальні можуть бути зібрані групи. Такі групи найчастіше називають вітряними фермами. Призначення таких ділянок – це оптове постачання електроенергії до потрібного об'єкту.

Якщо говорити про невеликі одиночні турбіни, потужність яких нижче 100 кВт, то використовуються вони найчастіше для постачання електрики приватних будинків, телекомунікаційних антен або ж для подачі енергії на водоперекачувальні насоси. Варто зазначити, що невеликі за своїми розмірами турбіни також можуть використовуватися в комплекті з акумуляторами або сонячними батареями. Така система отримала назву гібридної. Використовуються вони у тих місцях, де немає іншої можливості для підключення до електричної мережі.

Переваги вертикальних турбін

В даний час набагато частіше використовується вертикальний тип пристроїв. Це обумовлено тим, що вертикальний тип має низку переваг перед горизонтальними.

На вишки вертикального типу навантаження буде діяти більш рівномірно, що дає таку можливість, як простіше створення більшої, за своїми габаритами, конструкції. До того ж для встановлення ротора на такий тип турбіни немає необхідності додаткового обладнання. Важливою перевагою, що підвищує ефективність роботи стало те, що лопаті вертикальних турбін можна зробити закрученими - у вигляді спіралі. Це дуже важливо, тому що в цьому випадку енергія вітру впливатиме на них і на вході, і на виході, що, звичайно, збільшує ефективність установки.

Однією з найважливіших переваг вертикальних турбін стало те, що при їх установці немає сенсу в налаштуванні осі на потік вітру. Такий тип пристроїв буде працювати при потоці вітру, що дме з будь-якої сторони.

Вітрова роторна турбіна Болотова

Ця установка виділяється і натомість інших пристроїв. Для нормальної роботи турбіни немає потреби в пристосуванні її до різноманітних погодних умов. Вітросиловий елемент цієї конструкції здатний сприймати вітер з будь-якої зі сторін, без проведення будь-яких настроювальних операцій. До того ж, такий тип станції не вимагає повороту вежі при зміні напрямку вітру. Ще одна перевага вертикальних вітрових турбін (VAWT - вітроелектростанція з вертикально розташованим валом генератора) в тому, що вони мають спеціальну конструкцію, що дозволяє працювати з вітряними потоками будь-якої потужності. Можлива робота навіть за штормових поривів. Є можливість вибору кількості настановних модулів. Від їхньої кількості залежатиме вихідна потужність турбіни. Тобто змінюючи кількість модулів, можна змінювати потужність агрегату, що дуже зручно. Ще одна з переваг полягає в тому, що ветросиловий елемент конструкції зібраний таким чином, що дозволяє проводити перетворення з високим ККД кінетичної енергії в механічну.

Розміри вітрової турбіни Бірюкова та Блінова

Даний пристрій має двоповерховий ротор з діаметром 0,75 м. Висота цього елемента - 2 м. При дії свіжого вітру такий ротор був здатний повністю розкрутити ротор асинхронного валу з потужністю до 1,2 кВт. Турбіна могла витримувати чинність вітру без поломок до 30 м/с.

Варто розповісти, чому вітрова установка вважається досягненням двох учених. Вся річ у тому, що у 60-х pp. в СРСР вчений Бірюков запатентував карусельний із КИЕВ 46%. Однак трохи пізніше інженер Блінов зміг використати ту саму конструкцію, але вже з показником 58% КИЕВ.

Турбіни гіперболоїдного виду

В основу вітрових турбін гіперболоїдного типу лягли ідеї такого інженера як Шухов Володимир Григорович.

До особливостей цього типу турбіни можна віднести те, що вона має більшу робочу зону вітрового потоку. Якщо порівнювати цей показник з іншими категоріями пристроїв, то гіперболоїдний тип показує результати на 7-8% краще, якщо рахувати від площі, що омітається. Цей показник справедливий для тих типів, у яких робоча зонавітрового потоку крильчата. Якщо порівнювати такий тип, наприклад, із турбінами Дар'ї та Савоніуса, то різниця буде в 40-45%.

До особливих властивостей цієї категорії агрегатів також варто віднести і те, що вони здатні працювати і з висхідними потоками повітря. Це дуже продуктивно, якщо встановити генератор біля озера, болота, на схилі пагорба тощо.

До плюсів таких турбін відноситься і те, що лінія контакту активного шару повітря, який омиває гіперболоїд, буде довшою в 1,6 рази, ніж у аналогічного циліндра, що обертається як вітрогенератор роторного типу. Звичайно, звідси висновок, що коефіцієнт корисної дії буде більшим у стільки ж разів.

Недоліки

Незважаючи на безліч плюсів та особливостей цих турбін, у них є й низка деяких недоліків.

До негативних факторів варто віднести те, що при обертанні лопатей генератора проти вітряних потоків, цей тип генератора нестиме суттєві втрати, що, у свою чергу, призведе до зниження ефективності роботи приблизно в два рази. Зниження цього показника є дуже помітним, якщо порівнювати вертикальні турбіни з горизонтальними, які таких втрат не мають.

Ще одним недоліком стане і те, що вертикальний вітрогенератор має бути дуже довгим. Якщо розташувати його близько до землі, де швидкість вітру значно нижча, ніж на великій висоті, то можуть бути проблеми із запуском ротора, якому потрібен поштовх для початку роботи. Сам собою він ніяк не запускається. Можна, звичайно, встановлювати спеціальні вежі, щоб підняти лопаті вище, проте нижня частина ротора все одно буде занадто низько.

До інших недоліків можна віднести те, що взимку на лопатях вітрогенераторів утворюватимуться бурульки. Також варто відзначити велику кількість шуму, який видають турбіни під час роботи. Деякі з установок навіть здатні виробляти при роботі шкідливий інфразвук. Він викликає вібрацію, через що можуть деренчити шибки, вікна, посуд.

Цікавий факт: вітрові турбіни RimWorld використовувалися як джерело енергії.

Вітрова турбіна гіперболоїдного типу по Шухову здатна працювати навіть у висхідних потоках повітря, що має місце, як правило, поряд з річкою, озером, болотом, на схилах пагорбів та ярів. Створюються умови «самовсмоктування» та «самопідтримки», як і в гелікоїдних турбінах, хоча це не відіграє вирішальної ролі в роботі.

Технологія очікує фінансування та перебуває в процесі розробки!

Опис:

В основі вітрової турбіни гіперболоїдного типу по Шухову закладено ідеї великого російського інженера та вченого Шухова В.Г.

На малюнку робоча зона вітрового потоку забарвлена ​​червоним кольором. За цим параметром вона (вітрова турбіна гіперболоїдного типу по Шухову) перевершує інші типи турбін, а саме: робоча зона вітрового потоку крильчастого типу - 7-8% від площі, що омітається; турбіни Дар'ї та Савоніуса – 45-50%; у разі – 60-70%.

Вітрогенераторподібного типу здатний працювати навіть у висхідних потоках повітря, що має місце, як правило, поряд з річкою, озером, болотом, на схилах пагорбів та ярів.

Створюються умови «самовсмоктування» та «самопідтримки», як і в гелікоїдних турбінаххоча це не відіграє вирішальної ролі в роботі.

Переваги:

- Лінія контакту активного шару потоку повітря, що омиває гіперболоїд, в 1,6 рази довше аналогічної лінії обертового циліндра вітрогенератора роторного типу з прямими лопатями. Природно очікувати, як і ККД вітроустановкибуде вище пропорційно до цієї ж величини,

– конструктивне пристрійробочого органу в поєднанні з легкістю, міцністю та збалансованістю дозволяє вузли установки (редуктор, електрогенераторта ін.) розмістити всередині вбудованого обсягу, що зменшує габарити та масу всієї установки в цілому,

– сумарний момент інерції конструкції визначається як сума творів мас матеріальних точокна величину квадрата довжини радіусу. Виходячи з цього, слід, що момент інерції спокою конструкції, як мінімум, вдвічі менше моменту інерції циліндра, що обертається, вітроустановки з прямими лопатями, і, отже, потрібна сила вітру в момент стругування вдвічі менше.

Порівняння характеристик:

Характеристики	Вітрогенератор крильчастого типу	Вітрогенератори з вертикальною віссю	Вітрова турбіна гіперболоїдного типу
Потужність, кВт	1,0	1,0	1,0
Габаритні розміри, мм	2 800 мм у діаметрі (коло, що описується лопатями)	454 мм у діаметрі, 4 000 мм. висота лопатей	520 мм у діаметрі, 850 мм. висота лопатей
Маса (вітродвигун та генератор), кг	70	98	43
Сила вітру в момент стругування, м/сек	2,0	3,0	1,0 – 1,4
Частота обертання, об/хв	300-400	180-300	600-900

Примітка: опис технології на прикладі вітрової турбіни гіперболоїдного типу Шухова.

вертикальна invelox rimworld вітрова турбіна підвищеної продуктивності
вітрова роторна турбіна болотова своїми руками
звт закрита вітряна турбіна з сонячними батареями запчастини фуллера своїми руками овчинників
купити однолопатеві закриті вітрові турбіни будинку ціна
ккд генератор турбін вітрових електростанцій
міні вітрової турбіна генератор

Коефіцієнт затребуваності 1 552

Пошук технологій

Знайдено технологій 1

Може бути цікаво:

• Модульний комплекс "Сибір" призначений для вилучення золота, платини та рідкісноземельних …

Енергія вітру – безкоштовна, відновлювана, безпечна енергія. Установкою, що перетворює енергію повітряних потоків на електричну

або теплову називають вітрогенератор. Більшість сучасних вітряних установок мають порівняно низький ККД (до 30%) та високу вартість виробництва.

Проект турбіни вітрогенератора

Головними завданнями всіх вчених, які займаються проблемами вітроенергетики, є зниження вартості виробництва вітряків, підвищення їхнього ККД та потужності.

Класифікація

Вітрогенератори поділяються за розташуванням осі обертання на конструкції з:

• вертикальною віссю (перпендикулярної землі);
• горизонтальною віссю (паралельній землі).

За матеріалами, з яких виробляють лопаті, вітряки класифікуються на:

• жестколопастні;
• вітрильні.

За кількістю лопат поділяється на:

• генератори з двома лопатями;
• генератори з трьома лопатями;
• багатолопатеві генератори, з числом лопатей від 50-ти.

Вітрогенератори турбінного типу відносяться до категорії нового покоління, їх встановлюю на даху у вигляді вентиляторів і вони не турбують шумом сусідів.

За типом гвинтового кроку розрізняють генератори з:

• постійним кроком;
• змінним кроком.

За типом конструкції:

• лопатеві;
• турбінні.

По призначенню:

• побутові;
• комерційні;
• промислові.

Промислові вітряки будують переважно з горизонтальною віссю обертання і жорсткими лопатями.

Вітрова турбіна Liam F1 Urban виробляє ККД 80%

Вітрильники вітрильники і генератори з вертикальними осями обертання часто встановлюють для постачання енергією приватних будинків і малих будівель.

Вітротурбінна установка – вітрогенератор, турбіна якого має циліндричну форму з встановленими всередині неї лопатями. По суті, це вітряк із горизонтальною віссю обертання, краї лопатей якого захищені циліндром. Відрізняється простий, надійною конструкцією, великим, порівняно з лопатевими вітряками, ККД.

Принципова відмінність

Вітрова турбіна є циліндричним контуром. Усередині контуру розташовуються лопаті, що обертають. Складається конструкція з:

• турбіни;
• зовнішнього чи внутрішнього обтічника;
• обтічника вузла генератора турбіни;
• гондоли;
• генератора;
• інвертор;
• акумулюючого модуля;
• блок управління;
• динамічного вузла кріплення.

Вітряки даного типу характеризуються відсутністю незахищених лопатей обертання, а також системи, призначеної для їх регулювання та орієнтування на напрямок вітру. Це підвищує надійність, безпеку конструкції. Циліндрична формаобтічник самостійно розвертається, уловлюючи вітер, а обтічник, що працює як сопло, підвищує потужність установки.

Залежно від необхідної потужності та призначення конструкція може мати безліч модифікацій. Наприклад, при виготовленні турбіни можуть використовуватись різні матеріали. Варіюватися можуть геометричні розміри, спосіб розміщення (на опору, ферму та ін.). Можливе додаткове оснащення модулями сонячних батарей.

Прототип вітрогенератора турбінного типу для бізнесу

Вітротурбінні агрегати випускають побутового та промислового призначення.

Принцип роботи установки

Для нормальної роботи вітрової установки турбінного типу необхідний вітер, що дме зі швидкістю від 2 до 60 м/с. Принцип роботи установки такий. Агрегат самостійно вловлює напрямок вітру, повертається в потрібну сторону. Потік повітря попадає на лопаті, обертає їх. Повітряні маси повідомляють кінетичну енергію руху лопатям, де вона перетворюється на енергію механічну, що обертає ротор.

Турбіна вітрогенератора Російської розробки проходить випробування.

Обертання ротора продукує трифазний струм, що надходить на генератор. Звідти струм йде в контролер, де відбувається його випрямлення, далі він протікає через акумулятори, заряджає їх потім надходить на інвертор. Інвертор випускає однофазний змінний струм, Частота його коливань 50 Герц для мереж напругою 220 В, або трифазний струм напругою 380 В, необхідний промисловим підприємствам, а також для живлення навантаження.

Переваги турбінної вітроустановки

Вітрогенератор турбінної конструкції має істотні переваги над вітряками інших конструкцій.

1. Висока чутливість до вітру. Мінімальна швидкість вітру для приведення лопатей протягом від 2 м/с; вітрякам іншого типу потрібна швидкість вітру від 4 м/с.
2. Генератор здатний працювати при ураганних швидкостях вітру (до 60 м/с). Більшість інших вітряків працює до 25-30 м/с.
3. Коефіцієнт корисної дії вітряного турбогенератора майже вдвічі перевищує ККД вітряка, що має незахищені лопаті. За рахунок сопельної конструкції обтічника, турбінний вітряк значно потужніший за агрегати інших конструкцій.
4. Турбоустановка безпечна для птахів та кажанів. Вітряки з відкритими лопатями часто стають причиною загибелі тварин, що літають, які не здатні визначити межі небезпечної зони. Вітроустановку турбінної конструкції кажани та птиці ідентифікують як єдину перешкоду та успішно її огинають.
5. Вітряки більшості конструкцій роблять багато шуму, за певних швидкостей вітру генерують інфразвук, тому їх не можна ставити поблизу житлових будинків, ферм, лісових господарств. Турбінні установки не продукують інфразвук, згубний для людей та тварин. Їх можна встановлювати поруч із житловим будинком. Турбінні вітряки не провокують штучну міграцію тварин.
6. Найменша, порівняно з лопатевими, вартість виробництва. Виготовлення вільних лопат – складний, дорогий процес. Їхня відсутність помітно здешевлює і спрощує виробництво установки.
7. Легкість та швидкість монтажу. Комплектуючі турбогенератори виробляють на заводі; там же здійснюється складання основних блоків. Установка включає лише компонування, з'єднання блоків, кріплення до опори. Монтаж відбувається за допомогою стандартних витягів.
8. Легкість обслуговування. Сервісне обслуговування турбінних вітряків значно простіше і дешевше, ніж лопатевих. При правильній експлуатації установки, періодичному грамотному сервісному обслуговуванні термін експлуатації досягає 50 років.
9. Вітросилова установка турбінного типу, на відміну від класичних вітряків, не заважає льотчикам та диспетчерам льотних служб, не виявляється радарами ППО, не створює загрози національній безпеці.

Галузь застосування

Максимального ККД вітротурбінний генератор досягає поблизу природних водоймчерез майже цілорічний рух повітря та високу чутливість до вітру. І також його встановлюють у містах, селищах. Конструкція установки дозволяє користуватися генератором для автономного або комбінованого освітленняприватних будинків та дач.

Корисний вітрогенератор у населених пунктах, що розташовані далеко від міст, райцентрів, де часто трапляються перебої з електрикою. Вітротурбінну установку можна використовувати поблизу аеродромів, військових полігонів. Залишаючись невидимою для радарів, вона не несе небезпеки для пілотів та систем національної безпеки.

Винайшли міський вітрогенератор закритого типу, який буде безпечний як для людей, так і для тварин.

Як відомо, сучасні «пропелерні» вітряки небезпечні як для людей, так і для птахів і кажанів, крім того такі. Щоб не повторювати помилки світових виробників, російські вчені розробили вітряк закритого типу, що нагадує форму турбіни літака.


Конструкція складається з 32 лопаток замість 2-х або 3-х лопатей, що суттєво підвищує ККД вітряка та знижує його вартість. Крім того, кожух, у який укладені лопаті, у разі руйнування лопаті забезпечує безпеку для оточуючих. А висока швидкість обертання дозволяє уникнути шкідливих для здоров'я інфразвукових коливань.


Такий вітрогенератор має рекордно низьку вартість генерування електроенергії. Його можна встановлювати у житловій зоні, у т.ч. на дахах міських будівель. Він виконує практично всі необхідні вимоги: зручність, дешева вартість монтажу та низька електроенергія.

Як запевняють розробники, їхній вітрогенератор підходить для будь-яких кліматичних умов і починає працювати при поривах вітру від 1,8 м/с і безперебійно функціонує до 25 м/с.

«Це єдина модель генератора, яка може бути встановлена ​​там, де живе чи працює людина. Він унікальний за своїми характеристиками безпеки і водночас ще й продуктивний», - каже один із розробників вітрогенератора нового типу Володимир Канін.

Унікальною конструкцією пітерців зацікавилися установники стільникового обладнання, комплектів для мобільних бурових установок та геологічних партій, а також адміністрації північних енергодефіцитних регіонів Росії.

Аналогічні проекти існують у США, Японії, Китаї та Німеччині. Але як запевняють у компанії Optiflame Solutions, зважаючи на все, вони єдині, хто цілеспрямовано будує саме «міські», безпечні для житлового середовища вітряки. У грудні 2010 року вони стали одними із перших учасників інноваційного центру «Сколково». Цього року команда Optiflame Solutions увійшла до десятки фіналістів найбільшого в країні конкурсу стартапів GenerationS з треку CleanTech (чисті технології).

Як стверджує Канін, зараз у світі існує близько 300 різних проектів вітрогенераторів, насправді ж налічується не більше 10 прототипів, які можна помацати. Решта лише на ескізах.

На цьому тлі їх закритий вітрогенератор виглядає дуже перспективно. І нам залишається лише побажати удачі російським розробникам.