Větrné generátory a na nich založené autonomní napájecí systémy

Tato zařízení přeměňují kinetickou energii větru na mechanickou energii otáčení hnacího hřídele. Vertikální osa větrné turbíny je spojena s rotorem, který také pracuje ve svislé poloze. Rotor a generátor jsou umístěny ve spodní části věže.

Lopatky větrného mlýna jsou připojeny přímo k centrální hřídeli spojené s rotorem generátoru. Generátor je umístěn ve spodní části instalace, někdy dokonce na úrovni země.

Když se tedy listy vrtule otáčejí, rotor generátoru se také začne pohybovat a je tedy možné vyrábět elektřinu.

Video: provoz generátoru se svislou osou otáčení

Uvažované větrné mlýny nevyžadují další zařízení, které určuje směr větru a přizpůsobuje mu polohu větrného mlýna. Na větrných generátorech s vodorovnou osou otáčení funguje jako takové zařízení speciální ocasní list.

Tyto turbíny jsou navíc odolnější vůči turbulencím než standardní horizontální.

Uvádíme některé modely takových generátorů, které jsou dnes k dispozici: Giromill, rotor Darrieus, větrné mlýny s rotujícími plachtami a turbíny Savonius.

Výhody

• Hlavní výhodou je ortogonální umístění osy rotoru, což umožňuje umístění zařízení blízko povrchu země. Větrný generátor a převodový mechanismus jsou tedy umístěny ve stejné výšce a pro jejich instalaci nevyžadují konstrukci vysokých konstrukcí.
• Turbína navíc nemusí být orientována po směru větru, díky čemuž je její obsluha velmi snadná.
• Použití vertikálních větrných generátorů poskytuje vysoký efekt, když jsou instalovány na vrcholcích kopců, stolových hor, podél horských hřebenů a na jiných místech, kde jsou přítomny turbulentní proudění vzduchu blízko zemského povrchu.
• V místech, kde je zakázáno umístění vysokohorských větrných turbín, lze umístit vertikální. Zároveň ušetříte peníze a čas, který byste si vyžádali získání příslušných schválení pro vývoj a instalaci vysokověžových instalací větrných turbín s horizontálním hřídelem.
• Nespornou výhodou zařízení s vertikální hřídelí je také jejich schopnost otáčet se v libovolném směru spolu s větrem.

Omezení

• Jednou z nevýhod vertikálních turbín je jejich nízká účinnost v oblastech stálého větru. To je způsobeno vysokou odporovou silou působící na opačné straně, když se snaží zachytit pohybující se proud vzduchu. Proto na pláních a dalších místech s převládajícím konstantním prouděním větru jsou horizontální větrné turbíny nejlepší volbou. Umožňují nejúplnější využití větrné energie v těchto oblastech. V případě turbulentního proudění v blízkosti zemského povrchu se doporučuje používat ortogonální větrné turbíny.
• Další nevýhodou vertikálních větrných turbín je možnost zničení vrtulových listů. Je to dáno tím, že při otáčení kolem hlavní osy na ně neustále působí odstředivé síly. To znamená, že v průběhu času se čepele ohýbají, praskají a kolabují. Pokud se rozbijí, je celý stroj mimo provoz.
• Pokud umístíte větrný mlýn vedle budovy, nebude fungovat, protože je v mrtvém vzdušném prostoru.

Výkon

Vertikální větrné turbíny existují již tisíce let, ale kvůli nízké spolehlivosti a účinnosti jsou v nemilosti. Vyrábějí se však dodnes.

Výrobci tvrdí, že tato zařízení dokážou zachytit vítr z jakéhokoli směru, což ve skutečnosti platí i pro horizontální turbíny.

Ve srovnání s horizontálními instalacemi mají uvažované modely nižší účinnost.

Alternativní zdroje energie jsou v poslední době velmi oblíbené. Vzhledem k palivové a energetické krizi, která se v posledních letech zhoršila, jsou obnovitelné zdroje energie jediným skutečným řešením.

Jako alternativní zdroje jsou využívány ekonomické solární kolektory, tepelná čerpadla a větrné generátory. Nejpohodlnějším a cenově dostupným zdrojem energie jsou větrné generátory, kterým se budeme věnovat podrobněji.

<strong>Princip činnosti větrného generátoru</strong>

Větrné generátory (WG) přeměňují kinetickou energii větru na elektrickou energii pomocí generátoru. Rotaci rotoru zajišťují lopatky větrného mlýna, které se otáčejí jako vrtule letadla. Konstrukce generátoru větrné turbíny je velmi podobná té, která se používá u generátorů v tepelných elektrárnách. Dnes existují dva typy větrných turbín s horizontální a vertikální osou.

<strong>Větrné turbíny s horizontální osou</strong>

Tento typ instalace je vybaven dvěma nebo třemi lopatkami, které jsou instalovány v horní části věže. Tento typ větrné turbíny je nejběžnější. U takového větrného mlýna je hnací hřídel rotoru umístěn ve vodorovné poloze. U větrných mlýnů tohoto typu s velkým počtem lopatek je rotorem disk, proto se takové instalace nazývají monolitické. Aby instalace fungovala efektivně, musí její lopatky neustále interagovat s větrem. Monolitické konstrukce fungují dobře při nízkých rychlostech větru, kdy dvě nebo tři lopatky musí dosáhnout vysokých rychlostí, aby pokryly proudění větru. Teoreticky můžeme dojít k závěru, že čím více lopatek, tím efektivnější je jeho provoz. V praxi se ale ukazuje, že vícelopatkové větrné turbíny nejsou tak účinné jako nemonolitické rotory. To je způsobeno tím, že břity umístěné blízko sebe navzájem interferují.

<img src=”https://enpartner.ru/images/news/vetrogenerotory/horizontal-vertical-turbine.jpg” />

<strong>Větrná turbína s vertikální osou otáčení</strong>

U větrných mlýnů se svislou osou otáčení je hřídel rotoru umístěna ve svislé poloze. Tento typ turbíny má delší lopatky než turbíny s horizontální osou. Lopatky jsou upevněny v horní a spodní části věže. Hlavním rozlišovacím znakem tohoto typu turbíny od předchozího je, že bez ohledu na směr větru je rotor stále ve stejné poloze. Princip fungování této instalace je stejný jako u předchozí.

Bez ohledu na typ instalace se liší způsobem interakce s větrem, to znamená, že lopatky jsou pevné a s měnícím se úhlem. Každý design má své výhody i nevýhody. Například instalace s pohyblivými lopatkami využívají proudění větru mnohem efektivněji, což jim umožňuje vyrábět více elektrické energie. Pro takovou práci musí být zařízení vybaveno speciálními ložisky, která se velmi často stávají příčinou poruchy větrného mlýna. Instalace s pevnými lopatkami jsou jednodušší a levnější na údržbu, ale jejich účinnost je poněkud nižší.

<strong>Hybridní systémy (vítr + slunce)</strong>

Pro zvýšení účinnosti alternativních zdrojů energie a také pro zajištění nepřetržité dodávky elektřiny do zařízení se dnes často využívají hybridní systémy. To znamená, že větrné generátory jsou doplněny solárními panely, což vede k efektivní autonomní větrně-solární elektrárně. Použití takových větrně-solárních instalací umožňuje poskytnout jakémukoli zařízení potřebnou energii z obnovitelných zdrojů. Výhodou těchto hybridů je jejich přijatelná cena a vysoká účinnost. Použití vysoce kvalitních komponent a profesionální montáž vám umožní zbavit se problémů, které mohou nastat během provozu.

<strong>Regulátory větrných turbín</strong>

Regulátor je zařízení, jehož hlavní funkcí je řídit nabíjení a vybíjení baterie a také hlídat maximální přípustnou rychlost větrného generátoru. Toto zařízení však není určeno pouze k ochraně větrných turbín, ale plní také řadu důležitých funkcí, včetně:

• Zastavení větrného mlýna při silném větru;
• Digitální procesor umožňuje udržovat optimální nabití baterie;
• Účinně přeměňuje energii větrné turbíny na elektrický náboj baterie a tepelnou energii z topných těles;
• Zajišťuje spuštění větrného mlýna i při slabém větru;
• Ovládání invertorem.

• Napětí 12, 24 a 48 voltů;
• Výkon ovladače, W.
• Kompatibilní s jinými alternativními zdroji energie;
• Zařízení pro regulaci rychlosti větru, ochrana proti přetížení, monitorování baterie.

Uvažujme obvod regulátoru, který je instalován na větrném generátoru. Toto zařízení se skládá z diodového usměrňovače, který přeměňuje střídavý proud na stejnosměrný proud, což je velmi důležité pro nabíjení baterie. Stykač se používá k zapínání a vypínání obvodu nabíjení baterie a ampérmetr a voltmetr odebírají údaje z nabití baterie. Výrobci větrných turbín dnes zákazníkům nabízejí řídicí regulátory určené pro různé typy větrných turbín.

<strong>Výhody nákupu větrné elektrárny od Investiční společnosti EnergoPartner</strong>

Větrné generátory jsou zařízení, jejichž princip fungování je založen na přeměně obnovitelných zdrojů energie na elektrickou energii. Větrné turbíny mají mnoho nepopiratelných výhod:

• Získáte úplnou nezávislost na průmyslových zdrojích elektřiny;
• Není třeba vést elektrické vedení na velké vzdálenosti;
• Možnost využití větrných generátorů s jinými zdroji energie;
• Instalace snižuje náklady;
• Zvyšuje stabilitu napájení.

Společnost IC “EnergoPartner” se zabývá instalací, uváděním do provozu a diagnostikou systémů elektrických zařízení. Hlavní činností společnosti je organizace alternativních zdrojů napájení. Kromě toho prodáváme solární panely, měniče napětí, UPS, regulátory, větrné generátory a související zařízení. Mezi důležité výhody spolupráce s firmou patří:

• Aplikace inovativních technologií a zařízení;
• Zaměstnanci společnosti prošli speciálním školením a obdrželi příslušné certifikáty;
• Provádíme průzkumy, energetické audity a vyvíjíme programy dodávek energie.

<strong>Co potřebují vědět ti, kteří plánují instalaci větrného generátoru</strong>

Pokud plánujete instalaci větrné turbíny o výkonu nad 10 kW pro potřeby domácnosti, je důležité získat informace o změnách rychlosti větru v různých časových obdobích. V místě, kde se plánuje instalace větrné turbíny, je nutné získat údaje o chování větru v oblasti za posledních 20 let. Pokud jde o instalaci zařízení s nízkým výkonem, bude stačit získat údaje o vývoji větru za poslední sezónu. Stále by však bylo užitečné poradit se s odborníkem, který vezme v úvahu vlastnosti terénu a získá údaje od meteorologické služby o větru v této oblasti.

Větrný generátor by měl být instalován v otevřeném prostoru, kde nejsou žádné překážky, které by mohly blokovat proudění vzduchu. Výška instalace větrné turbíny by měla být o několik metrů vyšší než jakákoli překážka, jejíž vzdálenost by měla být alespoň 150 metrů.

Pro výpočet výkonu instalace je třeba vypočítat průměrnou měsíční spotřebu elektřiny s přihlédnutím k seznamu všech domácích elektrických spotřebičů a jejich maximálnímu výkonu během provozu. Nejčastěji jsou v prodeji větrné stanice pro domácí použití o výkonu 2 až 10 kW. Na mnoha zdrojích můžete vidět informace, že pro čtyřčlennou rodinu stačí instalace 10 kW. Výpočty však musí být prováděny individuálně pro každý objekt. Stejně tak je důležité vybavit větrnou instalaci všemi nezbytnými ochrannými systémy proti blesku a námraze a také poskytnout vysoce kvalitní základ. V každém případě při výběru větrných turbín a výpočtu výkonu vyvstane spousta souvisejících otázek, na které vám budou schopni odpovědět specialisté společnosti EnergoPartner IC.