Categories: Articles destacats » Alimentació autònoma
Nombre de visualitzacions: 20109
Comentaris sobre l'article: 3
Generadors eòlics a Rússia: com triar, instal·lar i evitar decepcions
La capacitat de rebre electricitat gratuïta pel vent fa una crida a molts propietaris de cases individuals, però una part d’elles falla, queda decebut amb aquest mètode i escriu comentaris negatius en diversos fòrums. Però podeu evitar errors en crear aquestes instal·lacions i treure’n el màxim partit.
El generador eòlic amb els seus principis de disseny i circuit elèctric s’assembla a qualsevol altre generador elèctric. La diferència principal rau en el mètode de girar el seu rotor a causa de l'energia cinètica dels fluxos d'aire capturats per les fulles aerodinàmiques.
Condicions locals estimades
La velocitat i la potència del vent han de fer girar de forma fiable l’impulsor del motor, l’energia que consumeix el generador. Si no es fa, es deixarà sense electricitat.
El calendari mitjà anual de distribució del vent ajudarà a una estimació aproximada de la probabilitat de vent actiu. Només heu de tenir en compte que està dissenyat per a una alçada de 50 metres de la superfície de la terra. Per a condicions reals, cal introduir esmenes.
El gràfic anual de distribució de vents del territori de Rússia, definit per altures de 50 metres (per augmentar, feu clic a la imatge):
Podeu aclarir informació més específica per a cada àrea amb els empleats de l'estació meteorològica regional i tenir en compte l'alçada prevista de la instal·lació. No cal demanar-los indicacions del vent: el generador eòlic gira automàticament.
Efecte del terreny i temporada
Depenent de la temporada, el vent bufa de diferents maneres. En algunes zones pot haver-hi una calma llarga.
A més, la pressió del vent es redueix bruscament:
-
bosc i arbres propers;
-
cases i edificis veïns;
-
la ubicació de l'estructura a la terra baixa o darrere de l'altitud.
Per a la instal·lació d’instal·lacions elèctriques eòliques, s’adapten millor les pujades de muntanya obertes des de totes les direccions. És aconsellable pujar l’aerogenerador a l’altura màxima admissible. És millor utilitzar un fonament separat i sòlid i una torre amb extensions fixades que augmentin l’estabilitat: amb una forta pressió del vent es poden produir grans forces d’inversió.
Els propietaris particulars munten instal·lacions d’energia eòlica al terrat o a la paret de la casa. Aquesta no és la millor opció. És aplicable als motors de baixa potència: l'estructura de l'edifici es veurà constantment sacsejada canviant les càrregues dinàmiques i el soroll d'un rotor giratori es transmetrà a través dels elements de la construcció fins als locals residencials.
Exemple: en un terrat pla de l’edifici d’un gran magatzem veí - un edifici de dos pisos fet amb lloses de formigó armat durant dos anys, va funcionar una torre amb una antena de l’operador mòbil MTS. Després que apareguessin esquerdes entre els panells i el sostre es va començar a filtrar, es va retirar l'antena i es va revisar l'edifici.
Elecció del disseny de la roda de vent
En tota la història de la humanitat, s’han provat un gran nombre de dispositius alimentats per energia eòlica. L’eficàcia màxima (alta eficiència) és inherent a les estructures que formen una força elevadora com les pales corbes de les hèlixs dels motors d’avions (recordeu la famosa expressió “Des de l’hèlix”) o els motors d’embarcació / vaixell situats en angles clars per als fluxos d’aire / líquid que s’aconsegueixin.
Per escollir un model de roda de vent, és necessari no només conèixer la velocitat del vent (V), sinó també determinar el disseny de les pales del ventilador. El seu principal indicador és l’àrea de la superfície escombrada (S), afectada pel cabal del vent.
Per estimar la potència (N) que pot treure el ventilador, s’utilitza la fórmula: N = (SρV3)/2.
El valor ρ és la densitat de masses d'aire.
Alguns venedors asseguren l’eficiència de les centrals eòliques individuals a velocitats de l’aire de fins a 3 m / s o la mida de les pales que descriuen un cercle amb un radi de ≤1,3 metres durant el funcionament. Substituïu les característiques dels seus dispositius a la fórmula anterior: comproveu la fiabilitat d’aquestes declaracions publicitàries segons les lleis elementals de la física.
El vent amb una velocitat de ≤3m⁄sec no pot transmetre energia de forma fiable a un generador eòlic convencional. Però, per a aquestes condicions, podeu utilitzar les fulles de superfície augmentada, que es crea augmentant les seves dimensions, sobretot la longitud de 2 metres. Tot i això, aquestes estructures, a causa de la superfície de quatre metres, són més adequades per a plantes industrials.
Si tornem al calendari de distribució dels vents i tenim en compte el seu efecte específic sobre la roda de vent (no a una altura de 50 metres), llavors si la naturalesa dels vents coincideix amb la zona taronja (a partir de 5 m / s) o superior, la Universitat Estatal de Voronezh justificarà els costos de la seva producció i instal·lació.
A grans velocitats del vent, l’energia generada augmenta bruscament. En aquests casos, només es configura qualsevol generador eòlic. En altres situacions, pot no estar a l’altura de les seves expectatives.
Introducció a les especificacions del fabricant
La prova i la comprovació de la potència del generador eòlic es realitza a la fàbrica: un túnel de vent amb un flux d’aire ajustable dels ventiladors estacionaris. Això comprova les característiques aerodinàmiques dels avions i de totes les carrosseries. Però aquest mètode no reflecteix les condicions de funcionament reals d'una instal·lació elèctrica eòlica.
En un túnel de vent, el vent bufa en una direcció amb un esforç constant, però en realitat sempre canvia una mica tant en velocitat com en direcció. Observeu el comportament d'una paleta meteorològica regular. I el generador eòlic a partir d’aquest és molt diferent dels efectes de l’acceleració i la frenada.
Per entendre-ho, n’hi ha prou amb intentar desenrotllar amb la mà un simple rodament (pales de paletes), i després el rotor d’un generador elèctric (o motor) farcit de bobinatges envoltats de camps electromagnètics. L’oposició creada haurà de ser superada fins i tot al ralentí. En connectar la càrrega (per això, tot es fa), cal aplicar més potència.
Canvi de la pressió del vent
Les ràfegues de vent lleuger (més fortes / més febles) tenen poc efecte sobre la velocitat del rotor i els cops del vent, de manera significativa. Per contrarestar-los, s’utilitzen diversos esquemes d’amortiment, incloent el frenat i el plegament d’elements estructurals.
Un exemple són els generadors eòlics amb una posició elevada de la quilla (extrem de la cua). Durant un impacte de tempesta, tota l'estructura s'inclina bruscament cap a un pes bastant gran.
Després de reduir la pressió, torna al seu lloc. En un cop de vent, les torres de la torre doblen l'energia de la tempesta. I si un generador eòlic està fixat a l’edifici, aleshores es perceben aquest xoc. Què?
El sistema de frenada electromagnètic funciona millor i més suau, cosa que tanca els enrotllaments a velocitats crítiques. Però és molt més complicat i car.
Direcció del vent
El vent pot crear ratxes de diferents costats en un pla horitzontal. Molts dissenys de generadors eòlics reaccionen molt sensiblement a aquestes càrregues a causa de la gran àrea de la superfície arrasada de les fulles de treball.
Els generadors eòlics comencen a repetir el moviment de la càrrega del vent, però, tenint una massa important, l’eix de la direcció del vent passa per inèrcia i es dirigeix a angles de desviació molt més grans.
Amb ràfegues importants de vent, pot arribar a una direcció perpendicular o lliscar-hi i parar en estat contrari al vent. La roda de vent s’aturarà, tornarà a la seva posició original i sortirà al mode de funcionament. En aquestes situacions, el sistema d’amortiment de vibracions (si n’hi ha) no funciona bé.
La paleta meteorològica tampoc no s’instal·la immediatament en la direcció, però la seva massa és molt menor i no s’apliquen els esforços realitzats en processos electromagnètics.
Protecció contra llamps
Per alguna raó, s’obliden d’ella o ho recorden per últim. Però en va. La ubicació d’estructures metàl·liques a gran altitud i, fins i tot, generació d’electricitat durant una tempesta de tronada crea els requisits previs per atraure potencials de raig.
És més senzill pensar en el disseny de la protecció contra llamps i crear-ho juntament amb la instal·lació d’un generador eòlic que després per fer les modificacions.
Circuits típics de l'estació domèstica
Cal determinar el disseny final del generador eòlic tenint en compte les tasques del consum d’energia elèctrica. El diagrama de connexió de càrrega us pot ajudar.
Diagrama simplificat d'una central elèctrica domèstica amb una bateria solar i un generador eòlic (feu clic a la imatge per ampliar-la):
Cal començar a seleccionar un generador eòlic d’acord amb la potència generada segons els principis descrits a l’article “Centrals solars per a la llar”. Llegiu aquest article i entendreu que les estacions eòliques i solars funcionen amb els mateixos algoritmes.
Tingueu en compte que aquestes estacions poden adaptar-se perfectament al règim general i complementar-se, treballar conjuntament amb el mateix equipament elèctric: inversor, el controlador i bateries pot funcionar des de qualsevol font: plaques solars, vent.
En determinades condicions, és viable econòmicament. Tot i que podeu abandonar la bateria solar i treballar només des d’un generador eòlic. L’elecció és vostra.
Algunes fonts recomanen l’ús d’un generador eòlic sense controlador i bateries per alimentar els elements de calefacció que escalfen l’aigua de les calderes o bombetes incandescents. En aquesta idea hi ha un gra madur: l’esquema es simplifica molt. Però els filaments de nichrom en estat fred tenen una resistència activa baixa, cosa que simplement evita els terminals de sortida del generador. S'ha de tenir en compte aquest punt a cada inici d'aquest circuit: engegueu el dispositiu de precalentament.
Possibles problemes
Quan feu servir un generador eòlic, podeu experimentar:
-
violació de la força de la fixació de fonament o de les estries mecàniques. S’han d’inspeccionar periòdicament;
-
la guinda del cos i les fulles a la temperatura freda comporta l’aparició de pes addicional, cosa que crea un augment de les càrregues i redueix l’eficiència del sistema;
-
deteriorament de l'estabilitat per una violació de la velocitat de rotació (variació de la velocitat del vent), que és més típica dels generadors asíncrons;
-
incendi al circuit elèctric amb danys aïllants.
Els millors fabricants mundials de generadors eòlics
L’equip d’aquestes empreses s’ha demostrat de manera fiable, per tant té un cost elevat. Tanmateix, en l’etapa inicial del desenvolupament de l’energia eòlica, podeu intentar fer un disseny similar amb les vostres pròpies mans. Les habilitats obtingudes en la seva implementació ajudaran a valorar el potencial de càrregues eòliques de la vostra zona sense grans costos financers.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: