Технологии выработки альтернативной энергии давно развиваются крупнейшими компаниями во всем мире. Отдельные европейские страны предусматривают возможности экономии за счет внедрения подобных разработок в энергетические сети уже в ближайшие годы. Одним из самых перспективных направлений этой области является ветровая энергетика, которая не так популярна по сравнению с солнечными батареями, но при этом обладает своими преимуществами. В частности, ветрогенераторы для дома отличаются эффективностью выработки энергии и абсолютной экологической безвредностью в эксплуатации.
Устройство ветрогенераторов
В состав бытовой ветроэлектрической установки входит электрогенератор и турбина, которая устанавливается на специальной мачте с растяжками и раскручиваемыми лопастями. Для обработки получаемой энергии предусматривается контроллер заряда батарей, соединенный с аккумуляторами. Как правило, в качестве элементов питания используются необслуживаемые компоненты на 24 В. Также в конструкции предусматривается инвертор, который подключается к электросети. Более сложным устройством обладают промышленные ветровые генераторы, представляющие целый комплекс оборудования. Можно сказать, это полноценные станции, включающие силовой шкаф с элементами управления, коммуникационные развязки, электрические генераторы, системы слежения за параметрами ветра, устройства контроля лопастей, средства пожаротушения, молниезащиту и другие компоненты.
Принцип работы
Любой ветрогенератор работает на принципах преобразования энергий. Вращение активных компонентов (лопастей или роторов) вырабатывает подъемную и импульсную силы, за счет чего приходит в действие и маховик. В процессе раскручивания маховика ротор формирует магнитное поле на недвижимой части установки. В результате на провода начинает поступать электрический ток. Такая модель является общей и относится практически ко всем станциям этого типа. Другое дело, что на практике эксплуатации ветровые генераторы могут подвергаться корректировкам из-за погодных условий. Хотя разработчики конструкций тех же лопастей стремятся максимально предусматривать разные показатели и силы воздействия ветра, все-таки это явление непредсказуемо и может сопровождаться множеством других факторов.
Мощность установок
На данном этапе развития области рано говорить о стандартизированных форматах выпуска таких агрегатов, но определенные закономерности в показателях основных характеристик прослеживаются. Например, мощность ветрогенератора для бытовых нужд обычно составляет не более 100 кВт. Как ни странно, востребованы и модели, обеспечивающие до 1 кВт, подобные установки относят к микроветровой энергетике. Их применяют при оснащении яхт, сельскохозяйственных ферм и т. д.
Более серьезное промышленное и коммерческое оборудование производят не так много компаний, но мощность таких установок может достигать 5 МВт. Как правило, это массивные турбины, масса которых достигает несколько тонн. В то же время производители стремятся делать оборудование мобильным или, по крайней мере, предусматривать возможность транспортировки. Если же говорить о моделях для домашнего применения, то в большинстве случаев это ветрогенераторы на 220В, общая мощность которых может составлять порядка 4 кВт.
Особенности малых ветрогенераторов
Этот класс оборудования представляет наибольший интерес со стороны коммерческих компаний и рядовых потребителей, заинтересованных в использовании ветровой энергии. Установки этого типа располагают стандартной конструкцией, включающей лопасти, ротор, турбины, средства ориентации, генератор с мачтой, инвертор и аккумуляторы. К особенностям же таких устройств можно отнести независимость от центральных электросетей – это значит, что малые ветрогенераторы для дома могут работать в автономном режиме. Такой формат эксплуатации наиболее привлекателен для владельцев загородной недвижимости, где отсутствует стабильное снабжение от центральной электросети. Кроме этого создатели таких установок в некоторых моделях стремятся совмещать концепцию ветрогенератора и солнечной батареи. В результате бытовая мини-станция оснащается модулем постоянного тока для связи с солнечными панелями.
Разновидности генераторов
Принципиальное разделение таких установок обусловило классификацию по осям вращения. В частности, существует вертикальный ветрогенератор и его горизонтальный аналог крыльчатого типа. Агрегаты первого первой группы отличаются чувствительностью к порывам и не нуждаются в специальной ориентации. Однако подобные модели имеют и серьезный недостаток – по сравнению с горизонтальными установками их рабочая поверхность в два раза меньше по площади. То есть вертикальная роторная ось вращения турбин лучше ориентируется под характеристики ветра, но изначально обеспечивает меньший объем энергии.
В свою очередь, крыльчатые модели с горизонтально направленной осью способны взаимодействовать с потоками ветра большей площадью. Конечно, есть проблема с направлением рабочих элементов, но эта задача решается с помощью обычного флюгера. Соответственно, по совокупности достоинств крыльчатые установки на данный момент перспективнее, чем вертикальный ветрогенератор карусельного типа. Впрочем, конструкции совершенствуются, и не исключено, что на первый план выйдет нечто среднее между этими вариантами.
Производители ветрогенераторов
На рынке ветрогенераторов первенство берут европейские и китайские производители. В частности, наибольшие успехи показывает датская компания Vestas, а также китайские производители Goldwind и Sinovel.
Что касается отечественных предприятий, то им тоже есть чем похвастаться. На рынке, к примеру, доступны модели от компании «Сапсан-Энергия». На сегодняшний день пользователям доступны две версии установок этой марки – на 1000 и 5000 Вт. Челябинское предприятие «ГРЦ-Вертикаль» выпускает как раз установки вертикального типа с номинальной мощностью от 1500 до 30 000 Вт. Можно найти и российские ветрогенераторы для обеспечения небольшими объемами энергии. К примеру, компания «Стройинжсервис» предлагает ветровой генератор на 500 Вт. Важно отметить, что практически каждый российский производитель обеспечивает и сервисное обслуживание оборудования, поэтому проблем в содержании техники не должно возникать.
Вопрос цены
Каждый производитель, несмотря на использование общих принципов реализации установок, все же идет своим путем. В итоге получаются агрегаты с уникальными характеристиками и, соответственно, ценниками. В начальном сегменте можно найти ветровой генератор, цена которого будет варьироваться от 40 до 70 тыс. руб. Это бытовая мини-станция с автономным режимом работы, которая оптимально подойдет для запросов небольшого дома. Далее следуют предложения стоимостью 100-150 тыс. руб. Как правило, это агрегаты мощностью от 5000 Вт, которые могут использоваться и для коммерческих целей.
Целесообразность использования ветрогенераторов
По оценкам специалистов, такие установки не всегда выгодно использовать для обеспечения частных нужд. Это связано с высокими ценами на аккумуляторные батареи, инверторы и монтаж. Кроме этого иногда требуется и установка дизель-генератора в качестве дополнения, что также увеличивает расходы на организацию такого способа снабжения энергией. Тем не менее ветровые генераторы себя могут оправдать, если преобразование осуществляется напрямую в тепло. В этом случае реализуется функция генератора как системы отопления, возможности которой можно использовать и для горячего водоснабжения, и для элементарного обогрева дома.
Заключение
При всех недостатках ветровые установки активно продвигаются на рынке, привлекая все новых пользователей. Это обусловлено перспективами сегмента и привлекательностью тех возможностей, которые обеспечивают бесплатные источники энергии. Уже сегодня ветровые генераторы способны брать на себя полное энергообеспечение частных домов. Конечно, не во всех регионах использование таких установок себя оправдывает в силу климатических особенностей. Но даже в этих случаях специалисты рекомендуют не отказываться от подобных предложений, дополняя установки фотоэлектрическими элементами, топливными генераторами и другими вспомогательными источниками энергии.
