Generatore eolico cinetico: dispositivo, principio di funzionamento, applicazione

Dispositivo turbina eolica

I generatori eolici sono assolutamente rispettosi dell'ambiente e sono in grado di fornire ai consumatori energia gratuita per un tempo illimitato. Generatori eolici: i parchi eolici hanno capacità diverse, il che consente di utilizzarli in aree diverse.

La massima efficienza di un parco eolico può essere raggiunta installandolo in luoghi con correnti d'aria attive costanti. Di solito, per questo vengono utilizzate montagne e colline, coste dei mari e degli oceani e altre condizioni simili. La parte principale dell'installazione è la girante, che funge da turbina. Nella maggior parte dei casi, le strutture dei parchi eolici a tre pale vengono utilizzate sotto forma di un'elica, installata ad alta quota dalla superficie terrestre.
Per ottenere il massimo effetto, le pale, insieme al rotore, vengono regolate nella posizione ottimale utilizzando meccanismi speciali, a seconda della direzione e della forza del vento. Esistono altri modelli - tamburo, che non dipendono dai fattori di cui sopra e non richiedono alcuna regolazione. Tuttavia, se l'efficienza delle installazioni dell'elica è al livello del 50%, per i dispositivi a tamburo è molto inferiore.

Ogni centrale pneumatica, indipendentemente dal progetto, è completamente collegata all'azione delle correnti d'aria, che spesso ne modificano le prestazioni. Questo a sua volta porta a variazioni nel numero di giri della girante e nella potenza elettrica prodotta. Questa situazione richiede l'abbinamento del generatore e della rete elettrica con l'ausilio di apparecchiature aggiuntive.

Di norma, le batterie vengono utilizzate per questo insieme agli inverter. Innanzitutto, la batteria viene caricata dal generatore, per il quale l'uniformità della corrente non ha importanza. Inoltre, la carica della batteria, convertita nell'inverter, viene trasferita alla rete.

Le strutture dell'elica WPP possono essere controllate se necessario. Se la velocità del vento è troppo elevata, l'angolo di attacco delle pale viene modificato, fino al minimo.Ciò porta ad una riduzione del carico del vento sulla turbina. Tuttavia, sotto l'influenza degli uragani, le giranti dei parchi eolici sono spesso deformate e l'intera installazione domestica si guasta. Non è possibile evitare completamente gli impatti negativi, poiché i generatori elettrici si trovano ad un'altezza media di 50 m, per questo motivo è possibile utilizzare venti più forti e stabili prevalenti ad alta quota.

Come scegliere un generatore eolico

Per scegliere un generatore eolico è necessario:

1. Calcolare la potenza installata degli apparecchi elettrici che si prevede di essere collegati a questa fonte di energia.
2. Sulla base dei valori di potenza ottenuti e della velocità media annua del vento, nella regione di installazione dell'unità, viene determinata la potenza del generatore. La potenza va presa tenendo conto del fattore di sicurezza, basato sulla crescita dei carichi e per non sovraccaricare il dispositivo durante i picchi di carico.
3. È necessario tenere in considerazione il clima nel luogo in cui è installato il dispositivo, poiché le precipitazioni influiscono negativamente sulle prestazioni del generatore. Tenere conto delle caratteristiche climatiche del luogo di residenza.
4. La determinazione dell'efficienza dell'impianto è uno degli indicatori più importanti.
5. Scopri le prestazioni del generatore in relazione al rumore prodotto durante il funzionamento.
6. Condurre un'analisi comparativa di vari tipi di generatori per tutte le caratteristiche e parametri.
7. Leggi le recensioni degli utenti di installazioni simili.
8. Fai un'analisi dei produttori nazionali ed esteri, studia le recensioni su queste imprese.

Posizionamento di un generatore eolico a bassa velocità

Una piccola fondazione è posta in un pezzo di terreno, in cui è fissato l'albero. Vicino alla torre, ai piedi, c'è un armadio elettrico.Nella parte superiore è installato un meccanismo rotante, su di esso è montata una gondola. All'interno di quest'ultimo sono presenti anemometro, generatore, trasmissione e freni. Un cappuccio del rotore è fissato alla gondola, in cui sono bloccate le lame. Ogni ala è collegata a un sistema che regola automaticamente il passo.

L'installazione di una turbina eolica a bassa velocità inizia con la fondazione e l'installazione dell'albero

Dopo aver completato l'installazione del generatore, montano sistemi per la protezione contro i fulmini e la trasmissione di informazioni sul lavoro, oltre a una carenatura e un meccanismo di estinzione.

Un generatore eolico a bassa velocità è un dispositivo in grado di fornire elettricità a un'area suburbana. L'uso è giustificato in zone con vento leggero.

Specifiche

Al momento dell'acquisto regolatore di carica della turbina eolica devi studiare attentamente la sua scheda tecnica. Nella scelta, le caratteristiche sono importanti:

• potenza - deve corrispondere alla potenza della turbina eolica;
• tensione - deve corrispondere alla tensione delle batterie installate sul mulino a vento;
• Massimo potenza - indica la potenza massima consentita per il modello di controller;
• Massimo corrente - indica con quali potenze massime del generatore eolico può funzionare il controller;
• gamma di tensione - indicatori max. e min. tensione della batteria per un corretto funzionamento del dispositivo;
• capacità di visualizzazione: quali dati sul dispositivo e sul suo funzionamento vengono visualizzati sul display di un particolare modello;
• condizioni operative - a quali temperature, livello di umidità può funzionare il dispositivo selezionato.

Se non puoi scegliere tu stesso un dispositivo di controllo della carica, contatta un consulente e mostragli la scheda tecnica del tuo mulino a vento. Il dispositivo viene selezionato in base alle capacità dell'installazione del vento.Condizioni operative errate e deviazioni dall'intervallo di tensione influiranno negativamente sul funzionamento dell'intero sistema eolico.

Generatore a turbina eolica

Per il funzionamento dei mulini a vento sono necessari generatori trifase convenzionali. Il design di tali dispositivi è simile ai modelli utilizzati sulle auto, ma ha parametri più grandi.

I dispositivi per turbine eoliche hanno un avvolgimento statorico trifase (connessione a stella), da cui escono tre fili, che vanno al controller, dove la tensione CA viene trasformata in CC.

Il rotore del generatore per una turbina eolica è realizzato su magneti al neodimio: in tali progetti non è consigliabile utilizzare l'eccitazione elettrica, poiché la bobina consuma molta energia

Per aumentare la velocità, viene spesso utilizzato un moltiplicatore. Tale dispositivo consente di aumentare la potenza del generatore esistente o di utilizzare un dispositivo più piccolo, riducendo i costi di installazione.

I moltiplicatori sono più spesso utilizzati nelle turbine eoliche verticali, in cui il processo di rotazione della ruota eolica è più lento. Per i dispositivi orizzontali con un'elevata velocità di rotazione delle lame non sono necessari moltiplicatori, il che semplifica e riduce i costi di costruzione.

Come eseguire da soli un calcolo del generatore eolico

Le formule vengono utilizzate per calcolare il parametro di potenza delle apparecchiature che verranno utilizzate in una determinata area. Innanzitutto si calcola la quantità di energia che consente al generatore eolico di generare durante tutto l'anno.

Calcolo della potenza totale dell'apparecchiatura

Per completare l'attività, vengono eseguite le seguenti azioni:

1. Per prima cosa si fanno i calcoli.In base ai risultati ottenuti, vengono selezionate la lunghezza degli elementi di rotazione, nonché l'altezza della torre.
2. Viene eseguita un'analisi della velocità media del flusso d'aria caratteristica di una particolare area. Ciò richiederà attrezzature speciali. Con esso, è necessario monitorare la forza del flusso d'aria per diversi mesi. Se non è presente uno strumento, è possibile richiedere i risultati ai rappresentanti della stazione meteorologica locale.

Calcolo della potenza il generatore eolico viene eseguito secondo la formula P=krV 3S/2.

Denominazioni dei simboli:

• r è il parametro della densità del flusso d'aria, in condizioni normali questo valore è 1.225 kg/m3;
• V è la velocità media del vento, misurata in metri al secondo;
• S è l'area totale del flusso d'aria, misurata in metri;
• k è il parametro di efficienza della turbina installata nell'apparecchiatura;

Utilizzando questi calcoli, è possibile determinare con precisione la quantità di energia richiesta per un gruppo elettrogeno in una determinata area. Se viene acquistata un'attrezzatura di marca, la sua confezione dovrebbe indicare a quale forza del flusso d'aria il funzionamento del dispositivo sarà più efficiente. In media, questo valore sarà compreso tra sette e undici metri al secondo.

L'ingegnere utente di Odessa ha parlato in dettaglio della procedura per l'assemblaggio del dispositivo generatore, nonché dell'esecuzione dei calcoli.

Calcolo delle eliche per una turbina eolica

La procedura di calcolo viene eseguita secondo la formula Z=LW/60/V, notazione simbolica:

• Z è il valore a bassa velocità di un'elica;
• L è la dimensione del cerchio che descriveranno gli elementi di rotazione;
• W è la velocità di rotazione di una vite;
• V è il parametro di velocità dell'alimentazione del flusso d'aria.

Sulla base di questa formula, viene calcolato il numero di giri. Ma per il calcolo è necessario tenere conto del passo di una vite dell'attrezzatura. Si calcola con la formula H=2pR* tga.

Descrizione dei simboli:

• 2n è un valore costante di 6,28;
• R è il valore del raggio che descriverà gli elementi di rotazione dell'attrezzatura;
• tg a è l'angolo di sezione.

Calcolo di un inverter per un generatore eolico

Prima di eseguire questi calcoli, è necessario tenere conto del punto seguente. Se nella rete domestica viene utilizzata solo una batteria da 12 volt, non ha senso installare un inverter. La potenza media di un cottage estivo o di un'abitazione privata è di circa 4 kW, soggetta a carichi massimi. Per una tale rete, il numero di batterie sarà di almeno dieci, ognuna delle quali è progettata per 24 volt. Con così tante batterie, è consigliabile utilizzare un dispositivo inverter.

Ma per queste condizioni, quando vengono utilizzate dieci batterie da 24 volt, avrai bisogno di un generatore eolico da almeno 3 kW. Le apparecchiature più deboli non saranno in grado di fornire energia per un tale numero di batterie. Per gli elettrodomestici, questa potenza potrebbe essere troppo alta.

Il calcolo del parametro di potenza del dispositivo inverter viene effettuato come segue:

1. Innanzitutto, è necessario riassumere le caratteristiche di potenza di tutti i consumatori di energia.
2. Quindi viene determinato il tempo di consumo.
3. Viene calcolato il parametro del carico di picco.

Alexander Kapustin ha mostrato la procedura per avviare un generatore eolico con un inverter.

Efficienza

È abbastanza semplice valutare l'efficienza energetica di un'unità di un certo tipo e design e confrontarla con le prestazioni di motori simili.È necessario determinare il coefficiente di utilizzo dell'energia eolica (KIEV). Viene calcolato come rapporto tra la potenza ricevuta sull'albero della turbina eolica e la potenza del flusso del vento che agisce sulla superficie della ruota eolica.

Il fattore di utilizzo dell'energia eolica per varie installazioni varia dal 5 al 40%. La valutazione sarà incompleta senza tener conto dei costi di progettazione e costruzione dell'impianto, dell'importo e del costo dell'elettricità generata. Nell'energia alternativa, il periodo di ammortamento di una turbina eolica è un fattore importante, ma è anche necessario tenere conto dell'effetto ambientale che ne deriva.

Cos'è un generatore eolico?

Un generatore eolico è un dispositivo che utilizza l'energia eolica per generare elettricità. Le correnti d'aria, che si muovono liberamente nell'atmosfera, hanno un'energia gigantesca e, inoltre, completamente libere. L'energia eolica è un tentativo di estrarla e farne buon uso.

Un generatore eolico è un insieme di dispositivi che ricevono, elaborano e preparano l'energia per l'uso. Le correnti del vento interagiscono con il rotore del mulino a vento, facendolo ruotare. Il rotore è overdrive (o direttamente) collegato a un generatore che carica le batterie. La carica attraverso l'inverter viene elaborata in una forma standard (220 V, 50 Hz) e fornita ai dispositivi di consumo.

A prima vista, il complesso è piuttosto complicato. Esistono anche modelli più semplici, come i mulini a vento che alimentano le pompe. Tuttavia, gli apparecchi complessi richiedono un set completo di apparecchiature in grado di fornire un'alimentazione stabile e di alta qualità.

Varietà di turbine eoliche

Esistono diversi tipi di generatori eolici.In base al numero di pale, i mulini a vento sono a tre, due, una e più pale. Vengono prodotti anche dispositivi senza pale, dove la "vela", simile a un grande piatto, funge da parte di cattura del vento. Tali apparecchiature hanno un'efficienza maggiore rispetto ad altri dispositivi, ma non sono ancora ampiamente utilizzate. È interessante notare che meno pale ha un mulino a vento, più energia produce.

Esempi di turbine eoliche piatte

A seconda del materiale utilizzato, le lame sono rigide (in metallo o fibra di vetro) e in tessuto. Il secondo tipo sono le cosiddette turbine eoliche a vela, sono più economiche, ma perdono in praticità ed efficienza rispetto a quelle robuste.

Un'altra caratteristica importante è la caratteristica di beccheggio dell'elica, che permette di variare la velocità di rotazione delle pale. I dispositivi a passo variabile consentono di mantenere l'efficienza a diverse velocità del vento. Ma allo stesso tempo, il costo del sistema aumenta e l'affidabilità diminuisce a causa della complessità del progetto. Pertanto, nella maggior parte dei casi, vengono utilizzati dispositivi a passo fisso, di facile manutenzione e affidabili.

Tipi di turbine eoliche in base alla posizione dell'asse di lavoro

L'asse di rotazione di lavoro dell'aerogeneratore può essere posizionato sia verticalmente che orizzontalmente

In entrambi i casi, ci sono vantaggi e svantaggi a cui dovresti prestare attenzione quando scegli.

Esistono diversi tipi di turbine eoliche verticali:

1. Generatori eolici Savonius, il cui design è costituito da diversi semicilindri, che sono fissati su un asse in posizione verticale. La forza di un tale dispositivo è la capacità di lavorare in qualsiasi direzione del vento. Ma c'è anche un grave inconveniente: l'energia eolica viene utilizzata solo dal 25 al 30%.
2. Nel rotore Darrieus, gli elastici sono usati come lame, fissati su travi senza l'uso di un telaio. L'efficienza del modello è la stessa della versione precedente, ma è necessaria un'installazione aggiuntiva per avviare il sistema.
3. I mulini a vento multipala sono i più efficienti tra i dispositivi verticali.
4. L'opzione più rara sono i dispositivi con un rotore elicoidale. Lame appositamente attorcigliate garantiscono una rotazione uniforme della ruota del vento, ma la complessità del design rende il prezzo troppo alto, il che limita l'uso di meccanismi di questo tipo.

I mulini a vento ad asse orizzontale sono più comuni di quelli verticali perché sono più efficienti ma più costosi.

Tipi di aerogeneratori lungo l'asse di lavoro

Gli svantaggi includono la dipendenza dell'efficienza dalla direzione del vento e la necessità di regolare la posizione della struttura utilizzando una banderuola. Si consiglia di installare una turbina eolica di questo tipo in un'area aperta dove non sarà coperta da alberi e edifici, ed è meglio lontano dal luogo di residenza permanente delle persone. È piuttosto rumoroso e rappresenta un pericolo per gli uccelli che volano.

Produttori di turbine eoliche

Il mercato comprende sia dispositivi di origine straniera (principalmente Nord America, Europa e Cina) che installazioni domestiche. Il prezzo dipende dalla potenza e dalla configurazione, ad esempio dalla presenza di batterie solari, e varia da decine a centinaia di migliaia di rubli.

Principali caratteristiche tecniche

I modelli di controller utilizzati come parte di una particolare turbina eolica differiscono nelle loro caratteristiche tecniche, riflesse nel passaporto del prodotto, queste sono:

• La potenza nominale, che è l'indicatore principale del dispositivo, deve corrispondere alla potenza del generatore eolico;
• La tensione nominale, anche l'indicatore principale, deve corrispondere alla tensione delle batterie che compongono l'aerogeneratore;
• Potenza massima, determina il valore massimo consentito per uno specifico modello di dispositivo;
• La corrente massima caratterizza la capacità del dispositivo di operare alle massime prestazioni del generatore eolico;
• Il valore di tensione massima e minima sulla batteria determina il range di tensione in cui opera il dispositivo;
• Se il modello può funzionare contemporaneamente con una turbina eolica e una centrale solare - la massima corrente di carica generata dai pannelli solari;
• Tipo di visualizzazione e parametri di funzionamento visualizzati su di esso;
• Caratteristiche operative - temperatura e umidità ambiente;
• Dimensioni e peso complessivi.

Le turbine eoliche sono tutte uguali?

molte classificazioni per la fabbricazione di lame, alla superficie terrestre,

La maggior parte delle turbine eoliche attualmente esistenti (centrali eoliche) possono essere attribuite a una, due, tre o più pale. Una piccola parte dei dispositivi più moderni non contiene affatto lame e il vento al loro interno cattura la cosiddetta "vela", che sembra un piattino. Dietro ci sono i pistoni che azionano il sistema idraulico e già genera corrente elettrica. L'efficienza di tali installazioni è superiore a quella di tutte le altre. Relativamente ai sistemi a pale, l'andamento è il seguente: meno pale, più energia produce il generatore.

Varietà di turbine eoliche

potrebbe essere più economico,

Se confrontiamo le turbine eoliche in base al passo dell'elica, i dispositivi con un passo fisso sono più affidabili. Esistono mulini eolici a passo variabile che possono modificare la velocità di rotazione, ma il loro design ingombrante comporta costi aggiuntivi per l'installazione e la manutenzione di un tale sistema.

I progetti dei mulini a vento sono i più diversi, se li consideriamo dal punto di vista della direzione dell'asse di rotazione rispetto al suolo.

I dispositivi le cui lame ruotano attorno a un asse verticale, a loro volta, possono essere suddivisi in diversi tipi.

1. I generatori eolici Savonius sono diverse metà di cilindri cavi all'interno, piantati su un asse verticale. Il loro principale vantaggio è la capacità di ruotare indipendentemente dalla velocità e dalla direzione del vento. Uno svantaggio significativo è la capacità di utilizzare l'energia eolica solo per un terzo.
2. Un rotore Darier è un sistema di due o più lame che sono piastre piatte. Un dispositivo del genere è facile da realizzare, ma non funzionerà per ottenere molta energia con esso. Inoltre, è necessario un meccanismo aggiuntivo per avviare un tale rotore.
3. Il rotore elicoidale, grazie a pale appositamente attorcigliate, ha una rotazione uniforme. Il dispositivo è durevole, ma a causa della complessità del design è costoso.
4. Le turbine eoliche multipala con un asse di rotazione verticale sono l'opzione più efficiente nel loro gruppo.

Anche i mulini a vento con un asse di rotazione orizzontale hanno i loro vantaggi e svantaggi. Il loro principale vantaggio è l'elevata efficienza.Tra gli svantaggi di tali strutture, vale la pena notare la necessità di catturare la direzione del vento con una banderuola e il cambiamento di efficienza a seconda della direzione del vento. A questo proposito, le installazioni orizzontali sono più appropriate in aree aperte. Nello stesso luogo in cui le pale saranno schermate dal vento da edifici, alberi o, ad esempio, colline, è meglio installare una turbina eolica di design diverso.

Inoltre, una tale turbina eolica è costosa e il suo aspetto nelle vicinanze non provocherà sicuramente grande gioia tra i tuoi vicini. Le sue lame possono facilmente abbattere un uccello in volo e fare molto rumore.

Quali altri tipi di turbine eoliche esistono? Bene, certo, il nostro, nazionale e importato. Tra questi ultimi, in testa le unità europee, cinesi e nordamericane. Allo stesso tempo, la presenza sul mercato degli aerogeneratori domestici non può che rallegrarsi.

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Il prezzo di tali dispositivi è determinato, prima di tutto, dalla loro potenza e dalla presenza di elementi aggiuntivi, ad esempio i pannelli solari, e varia in un intervallo molto ampio, da alcune decine a diverse centinaia di migliaia di rubli.

Realizzare un mulino a vento con le tue mani

Il lavoro principale da svolgere è la fabbricazione e l'installazione di un rotore rotante. Prima di tutto, dovresti scegliere il tipo di struttura e le sue dimensioni. Conoscere la potenza richiesta del dispositivo e le capacità di produzione aiuterà a determinarlo.

La maggior parte dei nodi (se non tutti) dovranno essere realizzati da soli, quindi la scelta sarà influenzata dalle conoscenze di cui dispone il creatore del progetto, dai dispositivi e dai dispositivi che conosce meglio. Di solito, viene prima realizzato un mulino a vento di prova, con l'aiuto del quale vengono verificate le prestazioni e specificati i parametri della struttura, dopodiché iniziano a produrre un generatore eolico funzionante.

Principio di funzionamento

Inoltre, la forza di rotazione viene convertita in elettricità, che viene immagazzinata nella batteria. Più forte è il flusso d'aria, più velocemente girano le pale, producendo più energia. Poiché il funzionamento del generatore eolico si basa sul massimo utilizzo di una fonte di energia alternativa, un lato delle pale ha una forma arrotondata, l'altro è relativamente piatto. Quando il flusso d'aria passa sul lato arrotondato, viene creata un'area di vuoto. Questo aspira la lama, tirandola di lato. Questo crea energia, che fa girare le lame.

Schema di funzionamento di un generatore eolico: viene mostrato il principio di conversione dell'energia eolica e il funzionamento dei meccanismi interni

Durante i loro giri, le viti ruotano anche l'asse collegato al rotore del generatore. Quando dodici magneti attaccati al rotore ruotano nello statore, viene creata una corrente elettrica alternata che ha la stessa frequenza delle normali prese della stanza. Questo è il principio di base di come funziona una turbina eolica. La corrente alternata è facile da generare e trasmettere su lunghe distanze, ma impossibile da immagazzinare.

Diagramma schematico di un generatore eolico

Per fare ciò, deve essere convertito in corrente continua. Questo lavoro viene svolto da un circuito elettronico all'interno della turbina.Per ottenere una grande quantità di elettricità, vengono realizzati impianti industriali. Un parco eolico di solito è costituito da diverse dozzine di installazioni. Grazie all'uso di un tale dispositivo a casa, puoi ottenere una significativa riduzione dei costi energetici. Il principio di funzionamento delle turbine eoliche consente di utilizzarle nelle seguenti opzioni:

• per lavoro autonomo;
• in parallelo con la batteria tampone;
• insieme ai pannelli solari;
• in parallelo con un generatore diesel o benzina.

Se il flusso d'aria si muove a una velocità di 45 km/h, la turbina genera 400 watt di elettricità. Questo è sufficiente per illuminare l'area suburbana. Questa potenza può essere accumulata raccogliendola in una batteria.

Uno speciale dispositivo controlla la carica della batteria. Al diminuire della carica, la rotazione delle lame rallenta. Quando la batteria è completamente scarica, le lame ricominciano a ruotare. In questo modo, la carica viene mantenuta a un certo livello. Più forte è il flusso d'aria, più elettricità può produrre la turbina.

Come una turbina eolica viene alimentata da una fonte alternativa

I mulini a vento non "si nutrono" della massa d'aria, sono sintonizzati per consumare la velocità del vento. In altre parole: il vento si avvicina alla turbina eolica ad alta velocità e la lascia a una velocità inferiore. La differenza di velocità del vento prima e dopo il generatore eolico determina quanta energia è stata assorbita da questo dispositivo.

Alcuni tipi di turbine eoliche lo fanno meglio, altri peggio. Ma questa è la funzione principale del generatore eolico: rallentare il vento.

Il confine tra efficienza e limitazione

Non credere mai alle affermazioni secondo cui una certa turbina eolica funziona al 100% di efficienza.Ciò significa che il vento dietro le pale del mulino a vento deve fermarsi completamente. Una prova assurda dimostra chiaramente una falsa affermazione.

Una turbina eolica con un'efficienza ideale deve trovare l'equilibrio in cui il vento emette energia sufficiente in modo che debba solo uscire dalla finestra di apertura del dispositivo per ulteriori movimenti. L'efficienza in questo caso determina la differenza di velocità del vento prima e dopo la turbina, influenzando direttamente il fattore di potenza del mulino, che assume la seguente formula: P_Uscita= 1/2 × r × S × V3 × efficienza.

La massima efficienza di una turbina eolica, più di 100 anni fa, è stata confermata dallo scienziato tedesco Betz nel suo fondamentale lavoro scientifico. Prendendo come base la formula di cui sopra, il tedesco ha dimostrato in modo estremamente coerente che il massimo di 16/27 di energia può essere estratta dal vento. Successivamente, i suoi calcoli sono stati leggermente corretti dall'italiano Loregio e si è scoperto che l'efficienza massima per un generatore eolico è del 59%.

Ciò è chiaramente visibile nella differenza nei principi di funzionamento delle turbine Savonius e Darrieus. Dopotutto, i mulini a vento di Savonius assorbono solo la forza di spinta del vento e i progetti di Darier utilizzano anche il sollevamento aerodinamico, che aumenta la velocità di rotazione delle pale.

Il principio di funzionamento della turbina eolica

In assenza o frequenti interruzioni di corrente, è meglio realizzare con le proprie mani un mini generatore eolico o più turbine eoliche (turbine eoliche) per l'alimentazione individuale. Un dispositivo fatto in casa converte l'energia cinetica del vento in energia meccanica a causa della rotazione della ruota del vento.

Inizialmente, l'energia meccanica che fa ruotare il rotore viene convertita in una corrente alternata trifase.Il flusso di energia attraverso il controller è immagazzinato in una batteria CC. Infine, l'inverter di tensione modifica la corrente per fornire energia elettrica agli elettrodomestici e all'illuminazione.

Il principio di funzionamento di un mulino a vento è semplice e consiste nell'azione di tre tipi di forza sulle pale. Impulso e sollevamento superano il sistema di forza frenante e avviano il movimento del volano. Dopo la formazione di un campo magnetico da parte del rotore sulla parte stazionaria del generatore, la corrente inizia attraverso i fili.

Campi di applicazione del dispositivo

Infatti, le turbine eoliche sono in grado di fornire energia agli oggetti per vari scopi. Le turbine eoliche di grande capacità sono adatte per l'alimentazione su scala industriale. I dispositivi fatti in casa correttamente progettati forniscono al proprietario del sito un'alimentazione ininterrotta. Puoi realizzare un generatore eolico per una casa privata con le tue mani con costi di manodopera e contanti minimi.

Vantaggi del dispositivo

Il vantaggio principale di una turbina eolica domestica è il risparmio sulle bollette elettriche. Il denaro speso per i componenti e l'installazione viene rimborsato con forniture di elettricità gratuite.

Ulteriori vantaggi di una turbina eolica fatta in casa:

• il modello di fabbrica è molte volte più costoso;
• design ecologico che funziona senza carburante;
• durata illimitata (in caso di guasto, i componenti sono facilmente sostituibili);
• idoneità in condizioni climatiche idonee con velocità media annua del metro da 4 m/s.

Screpolatura

Il lato negativo di un singolo mulino a vento include:

• dipendenza dal tempo;
• tempeste e uragani spesso mettono fuori gioco il meccanismo;
• sono necessarie misure preventive;
• gli alberi alti necessitano di messa a terra;
• alcuni modelli superano il livello di rumore consentito.

Generatore a turbina eolica

Per il funzionamento dei mulini a vento sono necessari generatori trifase convenzionali. Il design di tali dispositivi è simile ai modelli utilizzati sulle auto, ma ha parametri più grandi.

I dispositivi per turbine eoliche hanno un avvolgimento statorico trifase (connessione a stella), da cui escono tre fili, che vanno al controller, dove la tensione CA viene trasformata in CC.

Il rotore del generatore per una turbina eolica è realizzato su magneti al neodimio: in tali progetti non è consigliabile utilizzare l'eccitazione elettrica, poiché la bobina consuma molta energia

Per aumentare la velocità, viene spesso utilizzato un moltiplicatore. Tale dispositivo consente di aumentare la potenza del generatore esistente o di utilizzare un dispositivo più piccolo, riducendo i costi di installazione.

I moltiplicatori sono più spesso utilizzati nelle turbine eoliche verticali, in cui il processo di rotazione della ruota eolica è più lento. Per i dispositivi orizzontali con un'elevata velocità di rotazione delle lame non sono necessari moltiplicatori, il che semplifica e riduce i costi di costruzione.

Le specifiche del montaggio e dell'installazione di una turbina eolica da una lavatrice e una turbina eolica da un generatore per auto sono descritte in dettaglio negli articoli che consigliamo.

Impostare

• Rotore a lame. Essi, a seconda del modello, possono essere: uno, due, tre o più;
• Riduttore o, in altre parole, un riduttore atto a regolare la velocità tra generatore e rotore;
• L'involucro è protettivo. Il suo scopo è chiaro dal nome: protegge tutti i componenti della struttura dalle influenze esterne;
• La coda è responsabile della virata nella direzione del vento che soffia;
• La batteria è ricaricabile.Il suo compito è accumulare energia, ad es. scorta. Poiché il tempo non è sempre favorevole per la centrale, questa sarà sempre di aiuto in caso di maltempo;
• installazione inverter. Viene utilizzato per convertire la corrente continua in corrente alternata, che alimenta gli apparecchi elettrici utilizzati nella vita di tutti i giorni.

Calcolo delle dimensioni e del posizionamento

Per calcolare il numero di generatori richiesto per un impianto eolico, tenere conto di:

• potenza richiesta;
• numero di giorni ventosi;
• caratteristiche della posizione.

Quindi, affinché l'installazione di una turbina eolica sia giustificata dai costi, è necessario determinare il numero di giorni ventosi all'anno, nonché la loro direzione predominante. Le zone balneari e le zone di montagna hanno la posizione più vantaggiosa, poiché qui la forza del vento supera i 60-70 m / s, e questo è abbastanza per abbandonare l'elettricità locale.

Sul territorio pianeggiante, il vento è caratterizzato da un flusso uniforme, ma la sua forza a volte non è sufficiente per fornire completamente una casa privata. L'installazione vicino a piantagioni e foreste non è affatto redditizia, poiché l'energia eolica viene consumata e indugia maggiormente sugli alberi.

Il flusso del vento ha un aumento di potenza direttamente proporzionale alla distanza dalla superficie terrestre. Di conseguenza, più alto è l'albero del mulino a vento, maggiore è lo slancio che può catturare. Tuttavia, più viene rimosso dal terreno, maggiore è il rinforzo necessario. I supporti ausiliari non possono sempre reggere completamente il mulino a vento. In un forte vento rafficato, la probabilità che un albero alto cada è molto maggiore di un albero posto a un livello di 5-7 metri.

La rimozione ottimale dell'albero da terra è di 10-15 metri. Il suo fissaggio viene effettuato con due metodi:

1. Calcestruzzo delle fondamenta: scavano quattro pozzi profondi, ma di piccolo diametro, in cui sono immerse e cementate le estensioni delle turbine eoliche. Il processo è lungo e costoso, ma è il più affidabile. Con un forte vento, l'albero rimarrà immobile e l'unico danno potrebbe essere la rottamazione delle pale.
2. Smagliature metalliche: con l'aiuto di un cavo metallico, il mulino a vento viene fissato perpendicolarmente alla superficie della terra, mentre il cavo è ben teso, fissandone le estremità al suolo.

La durata del funzionamento della centrale elettrica nel suo insieme dipende dalla scelta del metodo di fissaggio dell'albero.

La presenza di attrezzature speciali, nonché l'esperienza nell'esecuzione di tali lavori, salveranno il parco eolico da guasti prematuri.

Generatore eolico a vela

Se le pale dei mulini a vento tradizionali sono realizzate con materiali duri, nella vela, al contrario, sono realizzate con materiali morbidi. Adatto a qualsiasi tessuto denso, come il telone. Spesso in tali costruzioni vengono utilizzati laminati non tessuti. Esternamente, un generatore eolico a vela sembra un grande giradischi per bambini.

In base alla progettazione, i mulini a vento a vela sono divisi in due tipi.

• Circolare con pale a vela triangolari
• Con una ruota a vela, anche circolare

Generatore eolico a vela con pale triangolari

Le pale delle vele triangolari sono solitamente realizzate isoscele, ma in molti casi la loro forma viene selezionata individualmente, in base ai carichi del vento dell'area in cui sono installate. Un mulino a vento a vela inizia a funzionare a una velocità del vento di 5 m / s. La sua efficienza è superiore a quella della maggior parte dei mulini a pale, ma allo stesso tempo non è priva di molte carenze. Quindi, quando il vento cambia, la "barca a vela" si ferma e ha bisogno di tempo per girare nella nuova direzione del flusso del vento.

Un altro inconveniente è la fragilità delle "vele" stesse. Spesso si strappano, si guastano e richiedono una sostituzione completa.
Si ritiene che un generatore a vela circolare sia privato di queste carenze. La sua efficienza è doppia rispetto a quella di un generatore con pale a vela. Esternamente sembra una parabola satellitare e si differenzia dai soliti generatori in quanto non ha pale, cilindri o rotori rotanti. Questo generatore vibra sotto pressione o raffiche di vento, trasferendo energia meccanica al generatore con le sue vibrazioni.