Selezioniamo e installiamo un generatore eolico per una casa privata

Produttori mondiali di turbine eoliche

1. Suzlon Energy è un produttore leader di turbine eoliche non solo in Asia, ma in tutto il mondo. L'azienda impiega tredicimila specialisti che lavorano in dieci stabilimenti in India, Belgio, Stati Uniti e Cina. La prima turbina eolica è stata prodotta nel 1996 e già nel 2000 è stata progettata la prima centrale elettrica. La crescita dei volumi di produzione, in accordo con le esigenze del mercato, ha iniziato a crescere in modo significativo nel 2006. Attualmente l'azienda indiana si colloca al sesto posto in termini di performance dei prodotti in questione.
2. Dal 2007, il produttore tedesco ENERCON GmbH è leader nei paesi del mondo e in Germania, dove si trova oltre il cinquanta percento del mercato. I primi prodotti sono usciti dalla catena di montaggio nel 1986. Attualmente, le fabbriche si trovano in India, Svezia e Portogallo.
3. Sinovel appartiene alla prima impresa in Cina a sviluppare, progettare, produrre e vendere parchi eolici onshore e offshore. Sinovel produce turbine per turbine eoliche che vanno da 1,5 a 6,0 megawatt. I prodotti sono suddivisi in quattro linee: SL1500, SL3000, SL5000, SL6000.
4. Il produttore di turbine eoliche Vestas Wind Systems ha stabilimenti in Danimarca, Germania, India, Romania, Regno Unito, Spagna, Svezia, Norvegia, Australia, Stati Uniti e Cina. L'azienda produce turbine eoliche con un diametro del rotore da quarantasette a centosessantaquattro metri, con una capacità da 660 kW a 7 megawatt.

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.

Selezione turbina eolica

I mulini a vento di altissima qualità sono prodotti in Germania, Francia e Danimarca. Questi paesi producono turbine eoliche per fornire elettricità al settore privato residenziale, alle fattorie, alle scuole e ai piccoli punti vendita.In Russia, a causa del basso costo dell'elettricità e del monopolio non detto sulla vendita di energia elettrica, le turbine eoliche, i pannelli solari e altri tipi di energia alternativa non sono molto comuni.

Il generatore eolico mobile è adatto per l'industria petrolifera o per le squadre di montaggio che stanno costruendo nei campi (prototipo)

Ma gli alti costi di connessione di strutture remote alla rete elettrica (ci sono ancora villaggi che non sono elettrificati), la maleducazione dei funzionari, le lunghe procedure per spostarsi e ottenere le specifiche tecniche dalle società monopolistiche costringono i proprietari a utilizzare energia alternativa per le loro strutture.

Prima di tutto, devi capire che l'efficienza di una turbina eolica è di circa il 60%, c'è una dipendenza dalla velocità del vento e sarà necessaria una manutenzione periodica. Se decidi ancora di optare per una turbina eolica, dovresti saperlo. La scelta di un generatore eolico dovrebbe basarsi sulle circostanze specifiche della sua applicazione. Ci sono nuovi sviluppi e modelli: con maggiore efficienza, verticale, orizzontale, ortogonale, senza lama.

Per le aziende o una casa privata, questi dati possono essere sul progetto o sulle bollette dell'elettricità. Se è necessario fornire elettricità al cottage, viene selezionato un modello di turbina eolica da 1-3 kW, l'inverter ha bisogno di bassa potenza e puoi fare a meno delle batterie. Il principio di avere una turbina eolica dacia è semplice: c'è vento - c'è elettricità, non vento - lavoriamo in giardino o in casa. Puoi realizzare tu stesso un semplice generatore eolico, basta raccogliere i materiali necessari e collegarli insieme.

Per una casa privata di residenza permanente, questo principio non funzionerà. Quando spesso non c'è vento, è necessario prestare particolare attenzione all'accumulatore.Ciò richiede una grande capacità. Tuttavia, affinché si carichi più velocemente, anche il generatore di elettricità stesso deve essere di alta potenza. Cioè, i singoli nodi dell'installazione sono strettamente interconnessi tra loro. Una combinazione più affidabile è una simbiosi con un generatore diesel e pannelli solari. Questa è una garanzia al 100% della disponibilità di elettricità in casa, ma anche più costosa.

Le turbine eoliche commerciali sono ora ampiamente utilizzate. L'elettricità generata con il loro aiuto viene venduta a varie imprese prive di approvvigionamento energetico. Tipicamente, tali centrali elettriche sono costituite da diverse turbine eoliche di varie capacità. La tensione alternata di 380 volt che generano viene immessa direttamente nella rete elettrica dell'impresa. Inoltre, le turbine eoliche possono essere utilizzate per caricare un gran numero di batterie, dalle quali l'energia convertita in tensione alternata viene immessa anche nella rete elettrica.

Turbine eoliche di fabbricazione russa

Nella maggior parte dei casi, gli imprenditori installano turbine eoliche, pannelli solari e generatori diesel per le esigenze della propria produzione. Ottenere il permesso per vendere elettricità in Russia è, diciamo, una storia diversa. Dopo un audit energetico, l'alimentazione viene rilasciata, ad esempio, sostituendo le lampade di illuminazione con i LED. Viene calcolato il periodo di ammortamento, in assenza di budget, l'ammodernamento può essere suddiviso in fasi.

Quanto costa un generatore eolico

I prezzi delle turbine eoliche di fabbricazione russa sono inferiori a quelle tedesche, danesi o indiane. I mulini a vento cinesi più economici, anche se la loro qualità è molto inferiore.Le turbine eoliche più semplici per le case private costano fino a $ 500. Possono essere utilizzati per la produzione di energia locale, ma non possono risolvere il problema della piena alimentazione domestica. Generatori eolici più potenti da 3 kW per fornire completamente elettricità a una casa costeranno di più.

Costo approssimativo di un set di generatori eolici per una casa:

• per una piccola casa privata (di campagna), potenza 3 kW/72V, equiv. $ 1700-1800;
• per fornire elettricità al cottage, potenza 5 kW/120V, equiv. $ 4000;
• per fornire elettricità a più case o ad una fattoria, potenza 10 kW / 240V, equiv. $ 8500.

Le turbine eoliche con asse di rotazione verticale della produzione russa sono particolarmente richieste. Tra i vantaggi di questa attrezzatura:

1. piccole velocità del vento necessarie per il movimento del rotore;
2. indipendenza dalla direzione del vento;
3. sottofondo sonoro basso, nessuna vibrazione;
4. Design a prova di uccelli
5. nessun avviamento forzato richiesto;
6. funziona con qualsiasi condizione atmosferica, con qualsiasi forza di vento.

Componenti e calcoli

Il costo di costruzione varia ampiamente, a seconda del design del mulino a vento e dei componenti utilizzati. Esistono due tipi principali di aerogeneratori - ad asse di rotazione orizzontale (deve essere posizionato ad un'altezza, in modo ottimale 25-35 m) e ad asse verticale, che può essere posizionato semplicemente a livello del suolo.

Oltre al generatore stesso, per i mulini a vento con asse di rotazione orizzontale, sono necessari un rotore con pale, un riduttore e una coda girevole, nonché un involucro protettivo. Tutto questo è solitamente montato su un albero alto.Poiché l'albero, di regola, è una struttura piuttosto massiccia e alta, sarà necessario gettare una fondazione sotto di essa e fissarla con cavi estensibili aggiuntivi.

Oltre al prezzo totale della struttura si aggiunge il costo di installazione con gru. Per evitare la costruzione di un albero alto e costoso, per le piccole turbine eoliche, si utilizzano sempre più spesso opzioni di progettazione con un asse di rotazione verticale del rotore, che sono in grado di funzionare a un'altezza inferiore con velocità del vento di 1 m/s . Ma tali sistemi sono relativamente nuovi, quindi non sono state ancora accumulate statistiche inequivocabili sul loro funzionamento. Danno meno elettricità, ma sono molto più economici e non così rumorosi, sono più facili da realizzare con le tue mani.

A terra, al chiuso, è presente un inverter per convertire la corrente continua del generatore in corrente alternata, un set di batterie, sezionatori e interruttori necessari per ridistribuire l'energia elettrica ricevuta e spegnere il dispositivo in caso di emergenza o per riparazione.

La quantità approssimativa di energia generata durante l'anno da un mulino a vento con asse di rotazione orizzontale può essere calcolata utilizzando la seguente formula empirica: E = 1,64 * D * D * V * V * V. Dove: E - elettricità all'anno (kWh/anno), D - diametro del rotore (in metri), V - velocità media annua del vento (SM). Successivamente, calcoliamo la quantità e il costo dell'elettricità consumata dalla tua casa all'anno, quindi moltiplichiamo le cifre ottenute per 25-30 anni: la vita stimata del mulino a vento. Sulla base di ciò, calcoliamo la dimensione richiesta delle lame e il costo totale approssimativo della struttura, a seconda del costo dei componenti.

Se l'albero può essere costruito in modo indipendente, è consigliabile acquistare l'attrezzatura elettrica e il mulino a vento stesso di serie, assemblato in fabbrica. Sebbene gli artigiani abbiano ripetutamente dimostrato esempi di turbine eoliche autocostruite per la casa basate su componenti di altri dispositivi (generatori elettrici per auto, apparecchiature industriali, riescono persino a utilizzare motori elettrici convertiti da elettrodomestici), utilizzano pale del rotore fatte in casa e coda.

Schemi, metodi e suggerimenti sono facili da trovare su Internet o su riviste tecniche specializzate, ma in questo caso tutta la responsabilità per le prestazioni e la sicurezza dell'aerogeneratore costruito ricadrà esclusivamente su di te.

Ovviamente, con l'aumento del diametro delle pale del rotore e dell'altezza dell'albero e, di conseguenza, con la maggiore energia eolica raccolta, la potenza generata aumenta, ma aumenta proporzionalmente il costo finale della struttura.

Secondo varie stime, il costo per costruire una piccola turbina eolica per una casa è compreso tra 2-8mila dollari per 1 kW di elettricità. Se non si dispone di un alimentatore centralizzato a casa, un mulino a vento molto probabilmente costerà meno rispetto alla posa di una linea elettrica da soli o all'alimentazione di un generatore diesel.

Se è stato concepito come mezzo di salvataggio, considerare e trarre conclusioni sulla sua necessità per la casa. A proposito, l'elettricità generata dalle grandi turbine eoliche industriali per 1 kW è già più economica dell'elettricità generata dalle classiche centrali termoelettriche. Il costo dell'elettricità nelle piccole turbine eoliche è leggermente superiore, ma negli ultimi anni è in costante calo.

In ogni caso, se oggi il mulino a vento si rivela non redditizio, non buttare via i calcoli fatti da te: dopo un po ', la comparsa di nuovi modelli di generatori con indicatori ad alta efficienza, i cambiamenti nelle tariffe elettriche possono cambiare radicalmente la tua decisione precedente .

Osserva anche la situazione con la tariffa feed-in, che viene applicata in molti paesi. In base a tale tariffa, l'energia elettrica prodotta in casa utilizzando fonti alternative, inclusa l'energia eolica, può essere restituita alla rete elettrica, ricevendo per essa un sovrapprezzo. La comparsa di una tariffa feed-in nel paese o una modifica della sua tariffa può influire in modo significativo sul tempo di ritorno dell'investimento di un mulino a vento e sui risparmi che porta a casa.

Migliori modalità di utilizzo

Il vento soffia in modo non uniforme e l'aumento della produzione di elettricità con il suo aiuto raramente coinciderà con periodi di massimo consumo in casa. Pertanto, è auspicabile avere l'opportunità di fornire il carico necessario e utilizzare tutta l'elettricità in eccesso generata dal generatore eolico: per riscaldare l'acqua nella caldaia, riscaldatori elettrici all'interno della casa che completano il sistema di riscaldamento, una pompa nel pozzo che pompa l'acqua nel serbatoio sul tetto, o per compiti ancora più esotici come ricaricare le batterie di un veicolo elettrico: dovrebbero accendersi tutti automaticamente in caso di forte vento e con un basso consumo totale.

In generale, nelle condizioni del clima russo con lunghi inverni freddi e velocità del vento relativamente basse, lo schema più efficiente dal punto di vista energetico ed economico è una turbina eolica con un asse di rotazione verticale installato a livello del suolo o su un piccolo albero 5-10 m alto, elevandolo sopra il tetto della casa e coronando alberi da frutto. Il mulino a vento è collegato direttamente a un riscaldatore elettrico separato e a una caldaia all'interno, senza convertitori di corrente e batterie.

È del tutto possibile implementare un tale schema con le proprie mani, senza coinvolgere gli installatori. In questo caso il generatore eolico produce essenzialmente calore per riscaldare la casa, che a sua volta funge da accumulatore di calore adimensionale e permette di non preoccuparsi troppo di variazioni irregolari dell'energia eolica, sfruttando appieno tutta l'energia elettrica generata dal vento Generatore. Inoltre, un tale sistema risulta essere autoregolante: un forte vento raffredda la casa più velocemente, ma allo stesso tempo consente anche a un tandem di un generatore eolico e di un riscaldatore elettrico di riscaldarlo dall'interno.

Tipi di turbine eoliche

Vengono utilizzati due tipi principali di mulini a vento, che presentano differenze fondamentali:

• orizzontale
• verticale

In entrambi i casi si tratta dell'asse di rotazione del rotore. Il design di vari modelli di dispositivi orizzontali differisce poco l'uno dall'altro, rappresentando una specie di ventilatore o elica domestica. I dispositivi verticali hanno una varietà molto maggiore di tipi di design, esteriormente significativamente diversi l'uno dall'altro. Consideriamoli più in dettaglio:

Mulini a vento orizzontali

Le strutture orizzontali sono più efficienti, poiché percepiscono il flusso del vento solo con il lato di lavoro delle pale.Le giranti a tre pale sono le più utilizzate, ma per i modelli piccoli è possibile aumentare il numero di pale.

Sono le strutture orizzontali che vengono utilizzate per la produzione di grandi progetti industriali con un'enorme campata della lama (oltre 100 m), che, se combinate, formano centrali elettriche abbastanza produttive. Gli stati dell'Europa occidentale, come la Danimarca, la Germania, i paesi scandinavi, utilizzano attivamente i mulini a vento per fornire energia alla popolazione.

I dispositivi hanno uno svantaggio: devono essere puntati verso il vento. Per i piccoli generatori eolici, il problema si risolve installando una coda come un aeroplano, che posiziona automaticamente la struttura al vento. I modelli grandi hanno uno speciale dispositivo di guida che controlla la posizione della girante rispetto al flusso.

Strutture verticali

I generatori eolici di tipo verticale hanno un'efficienza inferiore, per cui vengono utilizzati per fornire energia solo ai singoli consumatori: una casa privata, un cottage, un gruppo di dispositivi, ecc. Per l'autoproduzione, tali dispositivi sono i più adatti, poiché hanno un'ampia scelta di opzioni di design, non hanno bisogno di arrampicarsi su un albero molto alto (sebbene questo non sia controindicato per loro).

I rotori verticali possono essere assemblati da qualsiasi materiale disponibile, qualsiasi tipo da una varietà di quelli noti può essere utilizzato come campione:

• Rotori Savonius o Darier
• rotore Tretyakov più moderno
• disegni ortogonali
• dispositivi elicoidali, ecc.

Non è necessario descrivere tutti i tipi in dettaglio, poiché il loro numero è in costante aumento.Quasi tutti i nuovi sviluppi si basano su un asse di rotazione verticale e sono destinati all'uso in case private o proprietà. La maggior parte degli sviluppi offre la propria soluzione al problema principale dei dispositivi verticali: bassa efficienza. Alcune varianti hanno tassi piuttosto elevati, ma hanno una struttura dello scafo complessa (ad esempio, il design di Tretyakov).

Principi di selezione

Per cominciare, formuliamo il problema che ci impegniamo a risolvere: perché esattamente hai bisogno dell'energia eolica, quale processo fornirà. In altre parole, quale sarà il consumatore. Successivamente, il processo di creazione di un progetto per una futura turbina eolica: dovrai decidere che tipo sarà, come esattamente l'energia verrà trasmessa al consumatore finale (corrente elettrica o meccanica - sotto forma di coppia, movimenti di traslazione, in qualche modo diversamente).

Nell'articolo parleremo dei tipi dell'elemento più importante di una turbina eolica: il rotore, analizzeremo i pro ei contro di ciascuna opzione. Toccheremo anche il tema dell'utilizzo dell'energia generata. Ci auguriamo che queste informazioni ti aiutino nella fase di progettazione dell'unità.

Ci auguriamo che queste informazioni ti aiutino nella fase di progettazione dell'unità.

Quanto costa un generatore eolico per una casa

Di seguito i prezzi dei generatori eolici per la casa e il giardino. Di norma, la potenza di tali installazioni è compresa tra 5 e 50 kW.

• 3kW, 48 volt. Viene utilizzata sia l'alimentazione ausiliaria che principale. L'energia generata da tali modelli è sufficiente per garantire la vita del cottage. Il prezzo è di circa 90 mila rubli;
• 5kW, 120 volt.Questo generatore eolico alimenterà senza problemi un'intera casa con un gran numero di elettrodomestici. Il prezzo è di 200-250 mila rubli;
• 10 kW, 240 Volt. Tali generatori eolici possono fornire elettricità a una fattoria o a diversi edifici residenziali. Ci sono molti esempi in cui tali installazioni vengono utilizzate per generare energia in piccoli supermercati, garage, ecc. Il prezzo è di circa 400 mila rubli;
• 20 kW, 240 Volt. Questo è abbastanza per fornire elettricità ad alcune stazioni di distribuzione dell'acqua. Il prezzo è di circa 750 mila rubli;
• 30 kW, 240 Volt. Un tale generatore eolico fornirà elettricità a un condominio di 5-7 piani. Il costo di installazione è di circa un milione di rubli;
• 50 kW, 380 Volt. Tali installazioni sono utilizzate nell'industria. Non sono adatti per l'uso domestico. Il prezzo è di oltre 3 milioni di rubli.

Campi di turbine eoliche

Vantaggi e vantaggi dei parchi eolici

• Energia rinnovabile gratuita. L'energia eolica è rinnovabile e gratuita. I mulini a vento non emettono CO₂ o altre sostanze nocive. Il vento è una fonte di energia ideale e infinita. La realizzazione di più parchi eolici comporta una riduzione della presenza di centrali elettriche che emettono sostanze nocive nell'atmosfera.
• Diversità. L'uso dell'energia eolica promuove una varietà di fonti di energia e riduce al minimo la dipendenza dalle centrali elettriche convenzionali o da altri tipi di generazione di energia.
• Futuro. L'energia eolica ha un futuro! La creazione di nuovi parchi eolici porta allo sviluppo tecnologico, all'innovazione tecnica e alla creazione di nuovi posti di lavoro.
• Costi in diminuzione. I costi dell'energia eolica sono diminuiti notevolmente negli ultimi anni.Negli ultimi vent'anni il costo è sceso fino all'80%, rendendo questo tipo di energia attualmente la più redditizia di tutti i tipi di centrali elettriche.
• Utile aggiuntivo. Il proprietario del sito in cui si trovano i parchi eolici può aspettarsi di trarre profitto dall'affitto di questo terreno, poiché l'area effettiva richiesta per la centrale è piccola. Inoltre, il terreno su cui è situata la centrale può essere utilizzato in agricoltura (per coltivare diverse colture) poiché le stazioni non hanno emissioni nocive.
• Prudenza. La vita utile di una tale centrale elettrica è in media di 20-30 anni e, dopo il suo smantellamento, non rimangono tracce, né nel paesaggio né nell'atmosfera.
• Efficienza. Il processo operativo dei parchi eolici è abbastanza semplice, i tempi di montaggio sono molto brevi e anche i costi di esercizio e manutenzione sono piuttosto bassi. La centrale produce 85 volte più energia di quella che consuma. Ha anche perdite relativamente piccole durante il trasporto di energia.
• Adozione. La creazione di un parco eolico gode dell'accettazione pubblica. La stragrande maggioranza delle persone comprende e sostiene i vantaggi dell'utilizzo di questa forma di energia.

Installa o no

Per decidere se installare un parco eolico è necessario ottenere i seguenti dati iniziali:

• La velocità media del vento nel sito di installazione in metri al secondo. In prima approssimazione, l'immagine è data da una mappa dei venti in Russia. Ma in un particolare luogo di installazione, possono esserci vari fattori che influenzano la velocità del vento, ad esempio colline, letti di fiumi.Per determinare con precisione la mappa del vento annuale, puoi utilizzare la banderuola Wild, un anemometro o condurre osservazioni quotidiane della natura circostante.

• Disponibilità di alimentazione centralizzata, costo di un kilowattora e possibilità di posa di una linea elettrica.

L'algoritmo per valutare il ritorno dell'investimento di un mulino a vento è il seguente:

• In base alla mappa del vento e alle caratteristiche tecniche del dispositivo, determinare la potenza generata per i periodi estivi e invernali o mensili. Ad esempio, per il dispositivo da 2 kW discusso sopra, la potenza generata ad una velocità di 5 m/s sarà di 400 W;
• Sulla base dei dati ottenuti, determinare la capacità annua generata;
• Sulla base del costo di un kilowattora, determinare il prezzo dell'elettricità generata;
• Dividi il costo del kit di turbine eoliche per la cifra risultante e ottieni il rimborso in anni.

Per apportare modifiche al calcolo, considerare:

• Le batterie dovranno essere sostituite almeno una volta ogni tre anni;
• La vita utile di un moderno generatore eolico è di 20 anni;
• Il dispositivo deve essere riparato. Il costo e le condizioni del servizio devono essere chiariti con il venditore dell'attrezzatura;
• Il costo di un kilowattora cresce ogni anno, negli ultimi 10 anni è aumentato di oltre 3 volte. Per il 2017 è prevista una crescita tariffaria di almeno il 4%, quindi si può procedere da questo aumento dei prezzi dell'energia elettrica.

Se i dati di ritorno dell'investimento ottenuti non sono soddisfacenti, ma si desidera disporre di una fonte di energia alternativa o non c'è la possibilità di collegarsi a una fonte di alimentazione centralizzata, è opportuno considerare le opzioni per aumentare l'efficienza del mulino e ridurre il costo del suo installazione e manutenzione.

Sono possibili le seguenti opzioni:

• Installazione di più dispositivi di minore potenza invece di uno grande. Ciò ridurrà il prezzo delle apparecchiature principali, ridurrà i costi di installazione e manutenzione e aumenterà la produttività grazie al fatto che le piccole turbine eoliche sono più efficienti a basse velocità del vento;
• Installazione di uno speciale sistema di gestione dell'alimentazione di rete, combinato con un sistema di alimentazione centrale. Tali dispositivi sono oggi disponibili in commercio.