Ветрогенераторы в Минске — отличная альтернатива получения электроэнергии
Как может показаться со стороны, получение энергии из воздуха — дело совсем не хитрое. Однако только правильная установка и точный расчёт угла наклона лопастей позволит использовать потоки воздуха, как природный ресурс.
Зарождение ветряной энергетики
Первые ветрогенераторы использовались еще в Древнем Египте. Нехитрые ветряные 
двигатели применялись крестьянами для подъема воды или размола зерна в муку. Ветряные мельницы за много веков совершенно не изменились. С появлением такого инструмента значительно облегчился самый тяжелый труд. Мельницы оказались удивительно полезными источниками получения и использования дарованной природой энергии. Неудивительно, что со временем эту систему начали использовать для получения чистого электричества и уже его направлять на собственные нужды.
Первый полноценный ветряной генератор был установлен в Дании в 1890 году. Это открытие совершило настоящий прорыв в энергетике того времени. Ветряные установки используют для обеспечения электричеством строений, размещенных в местах с неровным рельефом, где проведение стандартной сети просто невозможно.
Ранее при планировании размещения ветряных комплексов учитывалось лишь удобство пользования этими устройствами. В СССР в 1989 году был создан план развития ветряной энергетической промышленности, который включал карту с предварительным размещением устройств. Потенциал ветряка оценивался по скорости движения воздушных масс на высоте порядка 30 метров. В дальнейшем исследования показали, что ветряк в Минске и его мощность возрастает с увеличением расстояния от поверхности. Таким образом, на высоте более 80 метров показатели скорости значительно увеличиваются, в результате повышается и продукция получаемой энергии.
При планировании размещения установок проводится качественная экспертная оценка для получения более подробной информации о возможности и необходимости установки ветроэнергетических комплексов. Создаются карты учета скорости движения воздушных потоков, карты местности с учетом особенностей рельефа, число водоемов, лесов, которые могут значительно оказывать влияние на качество ветряного ресурса.
Ресурсный потенциал Беларуси
На сегодняшний день Беларусь занимает не самую выгодную позицию в отношении сбора воздушной энергии. Из запланированных возможностей в реальность воплотить можно только порядка 5%. Это обуславливается отсутствием большого числа участков, наиболее выгодных для установки генератора. Рельеф местности не позволяет создавать сильных скоростных воздушных потоков, а энергия ветра недостаточна для установки ветряных комплексов. Однако несколько крупных электростанций, основанных на добыче природного ресурса, на территории Беларуси все же установлено. Наиболее благоприятным участком является территория Минской области. Там установлена крупная станция, обладающая мощностью 1.08 МВт. Ее вклад в энергообеспечение страны и города очень велик. По данным статистики, данная станция производит порядка 2ГВтч электроэнергии в год. Сама станция без дополнительного подключения к центральной сети может полноценно обеспечить электричеством около 900 жителей.
Более мелкие станции располагаются в западной части страны (Дружная), в Кореличском районе, в Дзержинском районе. Их мощность ниже, чем у Минской, однако они также вносят свой вклад в развитие энергетики страны. В проекте предполагается строительство еще нескольких станций, однако работы по возведению комплекса еще не начинались. Эти проекты говорят о возведении ветряного парка мощностью более 1600 МВт, который позволит использовать колоссальное количество ветрогенераторов в Минске.
Строение ветряка.
Основной принцип работы ветряка заключается в трансформации кинетической энергии воздушного потока в механическую энергию вращения роторного механизма и последующим ее перевоплощением в стандартное электричество. По способу применения ветроустановки делят на три типа:
- Бытовые — предназначены для частного использования
- Коммерческие.
- Промышленные — устанавливаются крупными корпорациями для сокращения затрат на традиционные централизованные сети. Могут также устанавливаться государством и объединяться в целые электростанции.
Основное преимущество такой станции в отсутствии сырья и отходов производства. Для полноценного функционирования системы достаточно ветряного генератора и поддержание постоянного ветряного потока.
Бытовая традиционная ветряная установка состоит из нескольких основных элементов:
- Ветряная турбина, которая устанавливается на специальной мачте с растяжками. Она имеет лопасти, которые вращают ось, и может иметь ротор.
- Электрогенератор, предназначен для сбора природной энергии.
- Контроллер заряда батареи, куда поступает энергия от генератора.
- Аккумулятор.
- Инвертор. Конвертирует 12-24 вольта в традиционные 220-380 Вт. Он подключен к электросети и снабжает осветительные и технические приборы энергией.
Ветряные комплексы могут быть установлены в любом месте, где существует постоянное передвижение воздушных потоков. Вне зависимости от рельефа, такие установки размещают даже на воде, для обеспечения энергией прибрежные территории.
Турбины могут различаться по размеру, мощности и типу. Самый большой зафиксированный ветряной комплекс имеет лопасти по длине превышающие размеры футбольного поля, а высоту 20-тиэтажного здания. Ветряная электростанция при таких параметрах способна будет обеспечить электричеством 1400 зданий.
Существует три основных типа строения ветряных турбин: с горизонтальной осью, вертикальной и канальные установки.
Ветротурбины с горизонтальной осью вращения
Пропеллерные или крыльчатые турбины являются превосходящим типом из существующих. Они имеют вид традиционной мельницы с перекрещёнными лопастями в виде пропеллера, которые прикреплены к горизонтальной оси. Генератор в таких моделях располагается в верхней части мачты. Главная ось должна быть смонтирована по направлению движения воздуха. Турбины ориентируются при помощи направляющих (в малых турбинах) либо имеют датчики ветра (в больших). Такие датчики улавливают незначительные колебания ветряного потока и корректируют положение и угол лопастей. Некоторые модели такого типа имеют редуктор, который позволяет увеличивать скорость вращения генератора, что немаловажно, если энергия ветра требуется в большом количестве. Лопасти изготавливают из прочного негнущегося материала, чтобы предотвратить их поломку и удары о мачту. Угол наклона лопастей также играет роль в захвате воздушного потока.
За мачтой создается турбулентность, поэтому турбины располагают по направлению ветра. В противном случае неправильное положение составляющих приведет к авариям и разрушению механизмов системы. Четкость и точность при монтаже устройства позволят продлить сроки эксплуатации и предотвратят нежелательные последствия при работе.
Турбины с вертикальной осью вращения
Основной вал ротора в такой модели располагается вертикально, а генератор и другие основные 
элементы системы могут быть расположены близко к земле. Компоненты такой системы более доступны, что снижает стоимость такого устройства. Они созданы специально для местностей, где направление движения воздушных потоков часто меняется или имеет разную силу. Такие системы очень просты и удобны в эксплуатации и быстро монтируются. В таких моделях энергия переводится в механическую ветрогенератором в Минске, а затем с традиционное электричество.
Однако, вертикальная ось вращения менее эффективна, по сравнению с горизонтальной. При работе создается значительное сопротивление ветру. Такие модели не могут быть установлены на большой высоте, поэтому чаще всего применяются в бытовых целях. Вертикальная ось сопровождается при работе неудобствами: вибрацией, шумом, а также вся конструкция менее устойчива и предрасположена быстрому выходу из строя.
Сравнительная характеристика виндроторных ветряных систем (ВВТ) и пропеллерных (ПВТ)
| ПВТ | ВВТ | |
| Техническое обслуживание | Более затратное, сложности при установке за счет высоты расположения турбин | Располагаются ближе к земле, что облегчает установку компонентов системы. |
| Производительность | Высокая. Лопасти перпендикулярно ветру, оптимальная высота. | Низкая. Изменение и корректировка угла наклона лопастей для улавливания ветряного потока снижает производительность. Низкая башня не позволяет получать много воздушной энергии. |
| Скорость пуска | Высокая | Низкая |
| Местоположение | Зависит от рельефа местности | Могут располагаться в любых условиях и так где строительство очень высоких сооружений невозможно. |
| Механизмы | Устанавливаются против ветра, для снижения турбулентности при работе. Необходим механизм, корректирующий отклонения от направления воздушных потоков. | Не требуется механизма отклонения от направления ветра |
| Эстетика | Высокая башня портит пейзаж, делая их видимыми на большом расстоянии | Небольшие, компактные, могут размещаться на крышах домов |
| Установка | Конструкция мачты требует дополнительного оборудования для поднятия весомых частей системы | Дополнительных мер не требуется, установка простая. |
Разновидности турбин с вертикальной осью
- Ротор Дарье. Эта конструкция предложена французским авиационным конструктором Жоржем Дарье в 1931 году. Это традиционный представитель турбины низкого давления, у которой ось вращения располагается перпендикулярно потоку воздуха. Он имеет несколько вертикальных лопастей, вращающихся вокруг основной центральной оси. Система сходна по внешнему виду с венчиком для взбивания. Благодаря перпендикулярной основе часть турбины находится в работе, а часть свободно по инерции вращается по кругу. Лопасти турбины позволяют превышать скорость ветра при работе, что делает их практичнее и функциональнее по сравнению с другими.
Такая турбина может функционировать при любой скорости ветра направлении их движения. Это свойство позволяет всегда получать большое количество энергии.
Главным недостатком такой системы является невозможность само запуска. Для приведения в работу используют небольшой внешний привод, двигатель или комплекс турбин Савониуса. Эта система очень эффективна и применяется во многих структурах для обеспечения энергией сооружения. Существует также особый подтип турбины Дарье, который работает по типу пропеллерного аппарата, но имеет 2-3 самостоятельно прикрепленные лопасти к вертикальной оси.
- Турбина Савониуса. Лопасти такой установки выполнены в виде небольших цилиндров или полуцилиндров и располагаются отлично от ветряков карусельного типа. Коэффициент эффективности у такой системы немного ниже, чем у остальных типов. Такие системы применяются чаще для обеспечения высокой надежности, а не продуктивности. Такое устройство отлично переносит турбулентность и не требует дополнительного оборудования для запуска. Основным их преимуществом стало полное отсутствие шума и вибраций при интенсивной работе.
Система состоит из 2-3 S-образных ковшей, которые практически не оказывают сопротивления потокам воздуха. Мощная энергия ветра создает вращение лопастей.
Сравнительная характеристика систем Дарье и Савониуса
| Система Дарье | Система Савониуса | |
| Установка | Не требуют дополнительных затрат и условий. Компоненты располагаются недалеко от поверхности | |
| Обслуживание | ||
| Механизмы | Может быть интегрирован в здания | Очень примитивная и удобная конструкция системы |
| Работа | Для запуска требуются посторонние пусковые механизмы | Автоматический запуск в работу |
| Производитель-ность | Выше, относительно системы Савониуса, но ниже, чем у пропеллерных систем | Самая низкая производительность из всех турбинных систем. |
Как подобрать тип турбины
Чтобы выбрать ветряк в Минске, который сможет полноценно обеспечить качественную работу всех технических приборов стоит произвести некоторые расчёты по определению мощности ветряного потока.
Для этого стоит знать плотность воздуха (стандартная величина). Площадь территории или охвата, а также скорость ветра, преобладающую в данной местности.
P = ½ x «плотность воздуха» x «площадь охвата» x («скорость ветра»)3,
Где Р – мощность ветряного потока в Ваттах.
Для того чтобы рассчитать площадь охвата ротора системы необходимо знать лишь длину лопасти установки:
A = π x («длина лопасти»)2
Существует также термин «коэффициент мощности». Он показывает то количество энергии, которое может быть извлечено из ресурса. Этот показатель уникален для каждого типа ветровой системы. Чтобы понять, сколько энергии ветряк способен извлечь из воздушного потока, стоит включить этот параметр в первую формулу. Получим:
P доступная = ½ x «плотность воздуха» x «площадь охвата» x («скорость ветра»)3x Cp,
где Р – мощность ветряного потока, а Cp – коэффициент мощности ветряка (вариация 0,05-0,45)
Энергия ветра и окружающая среда
Сегодня, когда проблема загрязнения окружающего мира выходит на первый план, использование альтернативных источников энергии вышло на первые позиции. Такой способ не требует дополнительного дорогостоящего сырья и не выделяет токсичных и опасных продуктов в процессе производства. Одним из недостатков ветряной установки служит большой уровень шума, который существует в процессе работы генератора. Если мы желает создать безопасный источник энергии, стоит подумать о совершенствовании разработок ветровых станции по производству энергии.
Кроме того, для установки таких станций не требуется свободное пространство. Большое число типов систем позволяют устанавливать их в любой точке не зависимости от рельефа местности. На сегодняшний день совершенствуется технология установки генераторов в открытом море, где уровень шума и вибраций не заметен для окружения и не создает негативного влияния.
Оказывается, ветер не такое уж и стихийное бедствие, если правильно и с умом использовать его неповторимые преимущества, как использование ветряного генератора в свою пользу. Главными недостатками при использовании ветра является его непостоянство, и необходимость сохранения энергии на случай отсутствия передвижения воздушных масс или при малой мощности. Для этого стоит задуматься о дополнении уже существующих типов какими-либо резервуарами, которые будут поддерживать работу генератора в штиль.
Приобретая систему, Вы решите задачи энергоснабжения как бытовых, так и промышленных объектов. Энергия ветра абсолютно бесплатна и вечна, поэтому этот источник природной энергии можно использовать много лет. Для этого необходимо приобрести качественное оборудование, которое будет находиться в эксплуатации долгое время. Предлагаемые ветрогенераторы можно устанавливать, не беспокоясь о рельефе местности максимально близко к жилью. С такой системой Вы значительно сэкономите на тратах на стандартное электричество от централизованной сети. Абсолютно в любую погоду Вы будете обеспечены энергией, и не будете переживать о веерных отключениях или авариях на станции. При помощи такой системы любой дом всегда будет отоплен и освещен вне зависимости от центральной сети. Приобретая ветряную установку высчитайте необходимые потребности в энергии, проанализируйте местность, затраты и следуя показателям выбирайте подходящую модель.
О подробностях сотрудничества с нами Вы сможете узнать позвонив нам.