Енергію вітру людина використовувала з прадавніх часів. Спершу це були вітрильні судна, потім вітряні млини і тільки в ХХ столітті енергію вітру стали використовувати для отримання електроенергії. Сьогодні вітрогенератори дуже поширений вид устаткування для отримання дармової електроенергії. Особливо ефективні вітрогенератори в тих регіонах, де сильний вітер майже постійне явище. Але і в середній смузі європейського континенту вітрогенератори використовуються все частіше. Безумовно, використання вітрогенератора як джерела енергії має свої плюси і мінуси як і будь-яке устаткування.
 |
По своєму пристрою вітрогенератор складається з декількох основних і допоміжних блоків. До Основних компонент вітрогенератора відносяться:
– щогла;
– пропелер;
– генератор.
Допоміжні компоненти вітрогенератора:
– акумулятрні батареї;
– контроллер-інвертор;
– АВР (автоматичний перемикач джерела живлення).
Призначення щогли, пропелера та генератора пояснювати зайве. Що ж до електричного устаткування вітрогенератора, то контроллер перетворює змінний струм від генератора в постійний, щоб він міг накопичуватися в акумуляторах. Інвертор виробляє зворотній процес – перетворює постійний струм на виході акумулятора в змінний струм, придатний для роботи побутових приладів. Акумулятор вітрогенератора не лише накопичує енергію, але і виконує функцію ресівера, забезпечуючи рівномірність напруги незалежно від орієнтації генератора і швидкості вітру. АВР забезпечує автоматичне перемикання між декількома різними джерелами енергії: у випадку якщо слабшає основне джерело, наприклад, виникають перебої в роботі стаціонарної електромережі, або навпаки пропадає вітер. АВР вітрогенератора так само може перемикати забір електроенергії на дизельну установку або геліосистему, гарантуючи, таким чином, безперервність енергопостачання.
Основними характеристиками вітрогенератора, які потрібно враховувати при виборі моделі, – це його КИЭВ, тобто коефіцієнт використання енергії вітру та потужність. У кращих моделях веітрогенераторів КИЭВ досягає 45%). Потужність побутових (не промислових) моделей вітрогенераторів складає від 300Вт до 10кВт.
Важливим для вітрогенераторів є такий показник як швидкохідність. Він вказує відношення швидкості вітру до швидкості обертання пропелера при цьому вітрі. Зазвичай швидкохідність вітрогенератора складає 5-7 одиниць. Це означає, що якщо при швидкохідності 5 вітер дме із швидкістю 10м/сік, то лопать гвинта рухається із швидкістю 50м/сек.
Крім того, слід знати, що разом з поширеними вітрогенераторами з горизонтальною віссю обертання, існують і вертикально-орієнтовані вітрогенератори, гвинт в яких представляє крильчатку, що горизонтально обертається. У таких пристроях немає необхідності орієнтуватися на вітер, але вони не набули широкого поширення оскільки більш складні у виробництві і в управлінні.
 |
Монтаж вітрогенератора досить складний захід, для якого вимагається спеціально навчений персонал і важка будівельна техніка зокрема підйомний кран. Сама по собі зборка вітрогенератора зазвичай займає не більше доби. Але лише у тому випадку, коли для вежі підготовлена основа. Оскільки вежа вітрогенератора піддається потужному вітровому навантаженню, під неї заливається спеціальний бетонний фундамент. Підготовка фундаменту під вітрогенератор проводиться не менше чим за 21день до початку монтажу вишки. Залити фундамент під вітрогенератор власник будинку може і своїми руками, але при цьому виконавши необхідні технічні умови. Крім того, необхідно заздалегідь придбати у компанії-постачальника вітрогенераторів заставні деталі-кріплення, які замонолічуються в бетонну основу. Площа бетонної основи під вітрогенератор складає від 1 до 12м2 залежно від висоти щогли.
Для вітрогенераторів можуть використовуватися різні типи щогл: монолітні та збірні, конічні щогли або щогли з кріпленням на розтяжках.
Монтаж устаткування, зокрема зборка та установка пропелера генератора і підключення усього пристрою в єдину мережу, виконуються тільки сертифікованими фахівцями. Ніяка самодіяльність тут не допускається. Усе електроустаткування вітряка повинне монтуватися в спеціально відведеному приміщенні – сухому та провітрюваному. Температура має бути від +10 до +30С, а вологість не більше 80%. Після закінчення монтажу вітрогенератора обов'язково заключається договір на ремонт і сервісне обслуговування.
 |
Основним перевага вітрогенератора, як джерела енергії, являється безкоштовна електрика (якщо не брати до уваги первинні інвестиції). Заплативши одного дня певну суму грошей Ви значною мірою вирішуєте для себе проблему незалежності на десятки років. Самі по собі ці установки вітрогенераторів надійні, екологічно безпечні і практично не чинять шуму. Крім того, в більшості випадків вітрогенератор дозволяє отримувати дармову енергію саме тоді, коли в ній є підвищена потреба, а саме в холодну пору року. У кінці осені і на початку зими, коли настають холоди і витрачається електроенергія на обігрів будинку, її недолік заповнюється за рахунок того, що саме в цей час найбільш сильні вітри, і вітрогенератор працює з повною віддачею.
Важливе те, що вітрогенератор добре в технічному сенсі поєднується з іншими джерелами енергії і може працюють в парі з дизельними генераторами, сонячними батареями або іншими джерелами енергії, створюючи єдиний замкнутий цикл. До речі, корисно знати що в СНД існує вторинний ринок генераторів і є можливість недорого придбати вітряк, вживаний.
 |
До недоліків вітрогенераторів можна віднести нестійкість роботи і повну залежність від погоди, точніше від сили вітру. Сам по собі вітрогенератор не може бути єдиним джерелом енергії, за винятком хіба що особливо вітряних місць, наприклад, морського узбережжя. Тому раціонально використовувати вітрогенераторидалеко не в кожній місцевості.
Неприємний момент – висока вартість вітрогенераторів. При цьому потрібно відмітити, що з усього комплекту постачання тільки 20-25% вартості доводиться на сам генератор. Решта – вартість інвертора і акумуляторів. Термін роботи і місткість акумуляторів на сьогодні все ще залишають бажати кращого. Досить великий і термін окупності – він рідко буває менше 10 років. Крім того, хоча сама крильчатка і розташована високо над землею, треба враховувати, що багатообертний гвинт при сильному вітрі може завдати серйозної травми людина, яка по необережності виявиться поблизу гвинта. Небажано залишати вітрогенератори надовго без нагляду.
Умови застосування вітрогенераторів
Як вже було сказано, максимальна користь від вітрогенератора може бути досягнута тільки у вітряному районі. Зокрема в місцях, що характеризуються середньорічною швидкість вітру більш 5м/с (чи хоч би 3м/с). Якщо йдеться про генератор малої потужності, то корисно упізнати в найближчій метеослужбі середньорічну швидкість вітру у вашій місцевості. Можливо, з цієї причини найбільшою популярністю користуються генератори відносно малої потужності. Їх купують власники будинків, розташованих поблизу морського узбережжя. Виправдовують себе вітрогенератори біля будинків, від яких дуже віддалені мережі централізованого енергопостачання. Досить часто таке рішення приймають жителі віддалених селищ, островів. Виправдана установка вітрогенератора в місцях, де часто зустрічаються перебої з подачею електроенергії. Вітрогенератор може бути корисний, якщо вам не треба багато енергії, наприклад, для енергозабезпечення дачі, невеликого будинку або мисливського господарства.
| Інженер електрик ТОВ Харків "Енергетична альтернатива" Григорій Грицаченко повідомив iBud.ua наступне про вітрогенераторах: Я дотримуюся тієї точки зору, що для наших широт найбільш раціональне альтернативне джерело – це не лише вітроелектростанція, а швидше гібридна система – вітростанція плюс сонячна батарея. У наших широтах в серпні-вересні немає вітру, а взимку немає сонця. Якщо до будинку не підведено електропостачання, то одним вітрогенератором в наших широтах не обійдешся. Крім того, вибираючи вітроустановку правильно орієнтуватися не на площу будинку, а на реальну кількість споживаної енергії за певний період часу. Забезпечити потребу в 400-500кВт цілком можливо. Але вартість системи з вітрогенератора і сонячних панелей дуже висока – біля 20тис.у. о. Така система буде повністю автоматизована. Вартість ж тільки вітрогенератора починається від 1500у.о при потужності 50кВт в місяць. Вітрогенератор вартістю в 35тыс. гривень може дати пікове навантаження до 11кВт і місячне вироблення до 200кВт. Найбільш затребуваними є вітрогенератори з потужністю 400-500кВт. Їх ціна 4-5тис.у. о. Розрахунковий термін роботи вітрогенератора не менше 20років за умови, що він проходитиме профілактику раз в півроку. |
Ефективність роботи вітрогенератора
Часто можна зіткнутися з питанням, від чого залежить ефективність роботи вітрогенератора. В основному таких чинника два:
1. конструкція конкретного вітрогенератора;
2. умов місцевості, в якій він розташований.
У конструктивному сенсі найважливішим параметром, що впливає на ефективність і продуктивність вітроустановки, є так звана "площа обмеження". Цей технічний термін пояснює, з якої площі установка "збирає" вітер. Залежить вона від довжини лопатей і висоти щогли.
Для розрахунку ефективності вітрогенератора існує цілий ряд формул, але залишимо їх інженерам. Існує поширена помилка, що ефективність вітрогенератора можна збільшити за рахунок збільшення числа лопатей. Як не парадоксально, але це не так. Як показала практика, при збільшенні числа лопатей збільшується і аеродинамічний опір обертання гвинта. Багаторічні випробування показали, що три лопаті є оптимальною величиною. Тому 95% усіх вироблюваних у світі вітрогенераторів мають три лопаті.
Збільшивши вдвічі розмір лопатей (довжину і площу), можна збільшити потужність установки вчетверо. Природно, ефективність вітрогенератора залежить і від технічних рішень фірми-виробника.
Електрогенератори і вітрові установки, що збираються в Україні, пише iBud.ua, відрізняються високою якістю та сучасними інженерними рішеннями.
 |
При ухваленні рішення про те, чи встановлювати на ділянці вітрогенератор, можуть з'явитися і питання адміністративного порядку. В цьому випадку вам корисно знати наступне:
– українське законодавство по енергоресурсах не передбачає сертифікації для вітчизняних вітрогененраторів і не розглядає іноземні сертифікати. Тому установка вітрогенератора не вимагає спеціальних дозвільних документів;
– використання побутового (до 75кВт) вітрогенератора прирівнюється до використання дизель-генератора або сонячних батарей. Тобто прирівнюється до побутових електроприладів.
– якщо висота щогли вітрогенератора не перевищує 30м, а потужність не більше 75кВт, вам не потрібні ніякі довідки, заключення і дозволи;
– вітрогенератор побутового класу не генерує електромагнітне поле, здатне вплинути на здоров'я людини. Для промислових вітрогенераторів існують обмеження по місцю їх розташування.
– в паспорті кожного вітрогенератора вказані параметри, при яких його експлуатація безпечна, а так само перераховані чинники, які можуть спровокувати поломку вітрогенератора.
