- Diseño y principio de funcionamiento de aerogeneradores.
- Tipos de plantas de energía eólica.
- La viabilidad de instalar un generador eólico.
- Resumen de las mejores marcas e instalaciones.
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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Los molinos de viento han dejado de ser una novedad exótica, ahora se consideran una de las posibles opciones de ahorro. Los flujos de aire sobre la superficie de la tierra transportan una gran cantidad de energía que ahora se usa con éxito en aerogeneradores industriales y pequeños aerogeneradores para uso privado.
Le diremos cómo elegir e instalar técnicamente correctamente un generador de viento para una casa privada. En nuestro artículo propuesto, se describen las reglas para el montaje y la operación de mini centrales eléctricas. Los compradores interesados reciben consejos para elegir una calificación de modelos populares.
Diseño y principio de funcionamiento de aerogeneradores.
Los generadores eólicos son dispositivos especiales que transforman la energía eólica cinética en energía eléctrica. Estas son fuentes de electricidad independientes que son excelentemente adecuadas para la instalación en hogares privados, fincas pequeñas y medianas y bases de producción.
El diseño de una mini central eléctrica estándar para uso residencial incluye los siguientes elementos funcionales:
- Las palas de forma aerodinámica para atrapar el viento.
- Generador para la producción de corriente alterna.
- Controlador para control automático de estación de viento. Le permite ajustar la recarga de las baterías, distribuye los flujos de energía entre los dispositivos.
- Conducir Baterías especiales para la acumulación de electricidad generada.
- Inversor para llevar los parámetros de la energía generada a los estándares de la red.
- El mástil eleva las cuchillas a una cierta altura sobre el nivel del suelo.
Los mástiles son diferentes: independientes sin estrías, fijados rígidamente y activando las estrías. Este último se puede bajar y elevar para mantenimiento, así como para llevar a cabo trabajos de reparación.
Bajo la influencia de las palas de viento montadas en el eje del generador, comienzan a girar, contribuyendo al lanzamiento del rotor. Como resultado, la energía cinética del flujo de aire se convierte en mecánica, y luego en energía eléctrica. Parece un esquema muy simplificado del molino de viento.
De hecho, la energía de la planta de energía eólica no se suministra directamente al consumidor. El sistema debe estar conectado a dispositivos especiales para la conversión de la corriente eléctrica.
Un controlador se coloca en el circuito después del generador. Convierte la corriente alterna en corriente continua. De esta forma, la electricidad se acumula y almacena en baterías, y luego, a través de un inversor, que transforma la corriente continua en corriente alterna, la energía se suministra a la red privada.
Tal esquema permite suavizar la inestabilidad de la tensión, así como acumular energía durante períodos de completa falta de consumo. Y esto, a su vez, le permite utilizar generadores eólicos de menor potencia que la potencia total de los electrodomésticos.
Durante la conversión de la corriente eléctrica según el esquema variable-constante-variable, se producen ciertas pérdidas de energía, que constituyen aproximadamente el 20%.
Junto con la estación eólica autónoma, puede instalar módulos solares y generadores de combustible.
Si varios dispositivos para generar electricidad están involucrados al mismo tiempo, el circuito se complementa con un elemento más: un interruptor automático (ABP). Es necesario para que cuando se desconecte una fuente de energía alternativa, se inicie otra - copia de seguridad.
La estructura de las estaciones de viento modernas utiliza varios diseños de rotores - piezas giratorias. Tienen sus ventajas y desventajas, diferente efectividad y funcionalidad. Actualmente, hay muchos desarrollos de sistemas autónomos que pueden interactuar con vientos de diferentes velocidades y fuerzas.
Tipos de plantas de energía eólica.
Según el tipo de consumidores, se distinguen generadores eólicos autónomos e instalaciones de propósito de red. Los primeros proporcionan energía a los consumidores alejados de las redes eléctricas centrales.
El segundo: puede haber varias decenas / cientos de aerogeneradores, que forman un solo sistema y dan energía a la red general. La potencia de las unidades autónomas rara vez supera los 75 kW, mientras que la potencia de las instalaciones de red se inicia a partir de 100 kW.
Dependiendo del tipo de construcción, se distinguen los aerogeneradores:
- con un eje vertical de rotación;
- Con un eje horizontal de rotación.
Estos dispositivos se utilizan para diferentes condiciones de operación, pero la mayoría de las veces hay modelos con un eje horizontal. Funcionan como veletas comunes y tienen una estructura similar. El eje del rotor gira paralelo a la superficie de la tierra.
Dichas unidades se distinguen por altos índices de eficiencia (alrededor del 40%), un simple ajuste de la potencia y un precio más asequible, pero también se caracterizan por un alto nivel de ruido y vibraciones generadas. Además, necesitan centrarse en la dirección del viento.
Para instalar un molino de viento con un rotor horizontal, necesita aproximadamente 120 m de espacio libre y un mástil de no menos de 8 m de altura
Los generadores eólicos con un eje de rotación vertical tienen un diseño más compacto, son menos susceptibles a los factores ambientales.
En dispositivos de este tipo, la turbina se ubica perpendicular al plano de la Tierra. Tales construcciones funcionan incluso con vientos débiles y no dependen de la dirección del flujo de aire.
El bajo nivel de ruido (hasta 30 dB) permite instalar turbinas eólicas verticales en los techos de los edificios
Sin embargo, existe una desventaja significativa: la eficiencia de dichos generadores es de solo el 15%. Además, son más caros que los modelos con un eje de rotación horizontal.
Los modelos de aerogeneradores difieren no solo en la ubicación del eje de rotación, sino también en:
- el número de cuchillas : hay molinos de viento con dos y tres cuchillas, también hay modificaciones de cuchillas múltiples;
- materiales para la fabricación de piezas funcionales, con vela y palas rígidas;
- paso de tornillo - ajustable o fijo.
La rotación de los aerogeneradores estacionarios de cuchillas múltiples comienza incluso con viento ligero, pero para el funcionamiento de los dispositivos de dos y tres palas se necesita un viento más fuerte. Al mismo tiempo, cada cuchilla adicional en el diseño crea una mayor resistencia de la rueda, lo que dificulta el logro de la velocidad de operación estándar del generador.
Dependiendo del material de fabricación de palas para aerogeneradores, puede haber ciertas dificultades en el trabajo. Los elementos de navegación son más fáciles de fabricar y, por lo tanto, cuestan menos.
Pero si es necesario garantizar el funcionamiento confiable de la turbina eólica para una fuente de alimentación autónoma, es necesario dar preferencia a las estructuras con aspas rígidas hechas de metal o fibra de vidrio reforzada.
En cuanto a la inclinación del tornillo, tampoco es tan simple. El paso variable le permite ampliar significativamente el rango de velocidades efectivas para una estación de viento, y esto es una gran ventaja. Pero al mismo tiempo, este mecanismo reduce la confiabilidad general de la instalación estacionaria y pesa significativamente la rueda de viento, lo que complica el funcionamiento de la unidad.
La viabilidad de instalar un generador eólico.
En la actualidad, las pequeñas centrales de energía eólica se utilizan ampliamente como fuentes alternativas de electricidad que le permiten lograr ahorros reales.
Dichos dispositivos, por regla general, se instalan en áreas suburbanas, en áreas remotas a las redes eléctricas principales. Pero esta no es la única razón por la cual las personas prefieren cada vez más estructuras de este tipo.
Los propietarios de tierras utilizan con éxito los generadores eólicos para lograr una autonomía completa y un importante ahorro energético
Sin embargo, no todas las zonas son adecuadas para instalar un aerogenerador. Para que una mini planta de energía funcione completamente durante el período de operación declarado por el fabricante, las condiciones climáticas del área deben cumplir con los requisitos de equipo especial.
La velocidad promedio del viento no debe ser inferior a 4.5-5 m / s. Solo en este caso se justificará económicamente la instalación de una estructura con aerogenerador.
Para obtener datos aproximados sobre la velocidad promedio anual del viento por región, necesita ver un mapa especial de los vientos. Se puede obtener información más precisa usando un anemómetro y un dispositivo para leer señales.
El sistema de medición debe instalarse a una gran altura para que los edificios y árboles cercanos no distorsionen los resultados.
Si decide instalar un mini parque eólico para su hogar, también debe pensar en la disponibilidad de espacio libre. Debe tenerse en cuenta que el viento debe "caminar" libremente por las aspas, sin que haya obstáculos en su camino que los alcancen desde diferentes lados.
Es por eso que el lugar ideal para instalar un aerogenerador son las colinas, donde las masas de aire se compactan con un aumento correspondiente en la presión y la velocidad del viento. También se consideran adecuadas las regiones marítimas y la zona de la estepa.
Para aprovechar al máximo el molino de viento, debe instalarlo en un lugar donde no haya árboles ni edificios altos.
Cualquier obstáculo dentro de un radio de 250 m afectará el funcionamiento del generador eólico. Para obtener la máxima eficiencia, es necesario ajustar el eje de la turbina por encima del nivel de obstáculo al menos 4-5 m.
Reglas de selección de equipos.
La selección del generador de viento para la casa debe ser abordada de manera responsable.
De antemano necesitas recopilar información básica:
- Calcule la cantidad nominal y máxima de electricidad para satisfacer las necesidades de la casa.
- Vea los datos sobre la velocidad promedio anual del viento en el área de residencia para determinar los períodos en los que el aerogenerador estará inactivo.
- Tener en cuenta las características climáticas de la zona. Si en la temporada de invierno hay heladas severas, la instalación de una estación de viento no estará justificada.
- Averigüe la intensidad del ruido generado cuando los aerogeneradores están funcionando.
- Comparar las características técnicas de los dispositivos de diferentes fabricantes.
La selección de los componentes de los elementos funcionales para una instalación de energía eólica se realiza de acuerdo con el valor de potencia nominal. En este caso, la función y la velocidad nominal del viento, los valores a los que el generador eólico produce la cantidad calculada de energía eléctrica.
Si la instalación produce una potencia máxima a una velocidad del viento de 11 m / sy el promedio en su área alcanza los 4, 5 m / s, el molino de viento no producirá la cantidad de energía declarada por el fabricante.
También se debe prestar atención al hecho de que la potencia del generador eólico depende del diámetro de la rueda formada por las cuchillas. Si aumenta el tamaño de 2 veces, la turbina eólica a la misma velocidad producirá 4 veces más electricidad.
También es importante la capacidad de las baterías. En el caso de la calma, deben tener suficiente energía para proporcionar un hogar.
Es mejor confiar la instalación de una planta de energía eléctrica de mini molinos de viento a una empresa que se especializa en este tipo de trabajo. El objetivo principal es proporcionar la máxima seguridad. El diseño general del molino de viento debe garantizar la estabilidad incluso en condiciones climáticas extremas.
Se pueden instalar de forma independiente modelos de turbinas eólicas de bajo consumo con mástiles de poca luz. El soporte central debe montarse sobre una base de hormigón armado reforzado. Para la estabilidad lateral del diseño use 3-4 estrías.
Precios aproximados y turbinas eólicas de amortización.
La popularidad de los aerogeneradores crece día a día. Son rentables para equipar cabañas grandes y caras, cuyo contenido requiere mucha energía eléctrica.
Es recomendable instalar turbinas eólicas en asentamientos donde no hay una fuente de alimentación centralizada o la fuente de alimentación se realiza con interrupciones constantes.
Es en tales casos que las turbinas eólicas vendrán al rescate, cuyo uso tiene varias ventajas:
- Transformación de la energía del flujo de aire en electricidad libre.
- seguridad ambiental de aerogeneradores;
- Falta de materias primas y residuos en la producción de electricidad.
- desgaste mínimo de las piezas funcionales;
- larga vida útil - 25-30 años;
- No es necesario controlar constantemente el funcionamiento del parque eólico.
Las desventajas incluyen la variabilidad y la imprevisibilidad de la energía eólica. Para minimizar las pérdidas, es necesaria la duplicación de la fuente o la instalación de un búfer adicional para el almacenamiento de energía. Además, una rueda de viento giratoria representa una amenaza potencial para las aves voladoras.
Las plantas de energía eólica generan un ruido comparable al ruido de los vehículos al conducir a una velocidad de aproximadamente 70 km / h. El aumento del nivel de ruido no solo asusta a los animales, sino que también causa molestias a las personas.
Otra desventaja importante de los aerogeneradores para uso residencial es el alto costo. Estas estructuras voluminosas están hechas de materiales caros, completos con un controlador, baterías, una unidad inversora y un mástil.
Cabe señalar que las turbinas eólicas domésticas de los fabricantes rusos, así como las turbinas eólicas de alta calidad fabricadas en China, son mucho más baratas que las contrapartes europeas. El costo de los aerogeneradores domésticos con un eje vertical con una potencia nominal de hasta 2 kW varía en el rango de $ 1300-2500.
Pero a este precio el equipo incluye solo un generador con cuchillas. El resto del equipo deberá comprarse por separado o hacerlo usted mismo. Las instalaciones completas son más caras en un 40-50%.
El precio de las estaciones de viento para uso doméstico con una capacidad de 3 kW a 7 kW es mucho mayor. Tales generadores con equipo relacionado le costarán al comprador $ 5000-12000.
Actualmente, el uso de turbinas eólicas como alternativa al suministro de energía centralizado no es rentable debido al alto costo de los equipos.
E incluso cuando hay interrupciones en el suministro de la red eléctrica, no siempre es recomendable instalar un generador de viento. Será más fácil y económico instalar un sistema de energía ininterrumpible basado en baterías industriales en combinación con un UPS.
Tiene sentido instalar una planta de energía eólica en lugares donde el acceso a la fuente de alimentación centralizada está completamente ausente. El periodo de amortización en este caso es de 25 años.
Antes de comprar componentes para ensamblar e instalar un generador de energía eólica, es recomendable realizar cálculos utilizando las fórmulas que se ofrecen en el artículo que recomendamos. Aquí encontrará el orden y las reglas para realizar cálculos.
Resumen de las mejores marcas e instalaciones.
En el mercado ruso de generadores eólicos, se presentan dispositivos confiables y relativamente económicos de marcas nacionales, así como varios modelos funcionales de turbinas eólicas de fabricantes extranjeros. Para determinar la elección de instalación para el hogar, necesita comparar las características de las diferentes unidades.
No. 1 - Condor Home aerogeneradores (Rusia)
Una serie de aerogeneradores para uso doméstico incluye dispositivos con una capacidad de 0, 5-5 kW. Pueden ser la principal fuente de electricidad o adicional. Las estaciones de inicio de Condor están adaptadas para operar en condiciones de baja temperatura y son capaces de producir energía incluso con viento ligero.
Dependiendo del modelo, la caja del generador está hecha de plástico o aluminio fundido, las cuchillas están hechas de fibra de vidrio. Hay un sistema de doble frenado eficaz. El mástil es de material compuesto, estirado, tiene una altura de 8 a 12 m. Para instalar estas unidades, se necesita una pila o cimientos de hormigón.
Los generadores de viento hechos en casa de Condor Home son productos completamente terminados que no requieren conocimientos especiales ni habilidades técnicas para trabajar. Los dispositivos están diseñados para electrificar tanto edificios separados como pequeños asentamientos como parte de plantas de energía eólica.
El equipo básico incluye mástil y extensiones, generador, rotor y cuchillas, controlador de carga, elementos de fijación.
No. 2 - mini centrales eléctricas Falcon Euro (Rusia)
Son generadores eólicos verticales de alta tecnología con una capacidad de 1-15 kW. Se utiliza para la alimentación principal / de respaldo para los consumidores a distancia de las líneas eléctricas. Puede ser utilizado como parte de un complejo con paneles solares y un generador de combustible.
Los molinos de viento están equipados con potentes imanes de neodimio. La velocidad de arranque del viento para iniciar la instalación es de 1.5 m / s, velocidad nominal de 11 m / s. El freno aerodinámico instalado ayuda a limitar la velocidad de la rueda. La vida útil reclamada del fabricante es de 20 años, la garantía de fábrica de las minicentrales es de 36 meses.
Los generadores eólicos Falcon Euro son notables por su confiabilidad en la operación y mantenimiento sin pretensiones. Con la ayuda de los dispositivos de esta serie, es fácil resolver los problemas de la fuente de alimentación de objetos locales e insulares.
El conjunto básico de instalación de Falcon Euro incluye varios elementos funcionales: rueda de viento, generador y controlador, mástil, partes integradas. La instalación del inversor y las baterías recargables se seleccionan por separado.
No. 3 - aerogeneradores Sokol Air Vertical (Rusia)
Los pequeños aerogeneradores de esta marca pueden proporcionar electricidad, pequeñas cabañas y empresas medianas. Para uso doméstico, los dispositivos SAV están disponibles con una capacidad de 0.5-15 kW.
Se caracterizan por su alta eficiencia con vientos bajos, funcionan sin problemas a temperaturas bajas y altas en el rango de -50 ° C a +50 ° C, tienen un bajo nivel de ruido generado y resistencia a influencias externas.
Генерация электроэнергии агрегатами Sokol Air Vertical не зависит от направления ветра. Вертикально-осевые установки работают в автоматическом режиме без обслуживающего персонала. В конструкции предусмотрена электромагнитная и аэродинамическая система торможения для ограничения оборотов ветроколеса.
Лопасти изготовлены из армированного полиэфира или авиационного алюминия (в зависимости от модели), имеют самораскручивающийся профиль. Генератор – многополюсный трёхфазный с возбуждением от постоянных магнитов.
Ветряки Sokol Air Vertical выдают номинальную мощность при показателях 7-8 м/c, что позволяет использовать их в регионах с низкой среднегодовой скоростью ветра
В базовую комплектацию ветряной электростанции входят: ветроустановка с контроллером заряда аккумуляторов, мачта с растяжками, монтажный набор. Инвертор и аккумуляторы подбираются по техническому заданию отдельно.
№4 - ветрогенераторы Energy Wind (Россия)
Покупателям доступны одно- и трёхлопастные модели продуктов универсального применения мощностью 1-10 кВт. Эти ветряки прекрасно подходят для создания проектов обеспечения электричеством частных жилых домов и коттеджей.
Основу установок Energy Wind составляют прочные лопасти из армированного стекловолокна, окрашенные автоэмалью, и надёжная система вывода из воздушного потока. Эти агрегаты с горизонтальной осью вращения стабильно работают при температурах от -40 до +40 градусов по шкале Цельсия.
Минимальная рабочая скорость ветра – 2 м/с, при некоторых положениях лопасти – 3 м/с, рекомендуемая высота мачты – 8-20 м. Средний срок эксплуатации установок российского бренда составляет 25 лет, официальная гарантия от производителя – 3 года.
Ветрогенераторы Energy Wind не требуют постоянного ухода или техобслуживания, что способствует быстрому реинвестированию вложенных финансовых средств
Базовая комплектация установок включает электрогенератор на постоянных магнитах с узлом крепления к мачте и поворотным механизмом, лопасти, комплект крепёжных элементов для сборки ветроустановки. Мачту, а также контроллер, инвертор и батареи для накопления электроэнергии нужно приобрести отдельно.
№5 - ветряки Altek EW (Китай)
Вид ветротурбин – с горизонтальной осью вращения. Устройства номинальной мощностью от 1 кВт до 10 кВт отлично подходят для решения задач электрообеспечения загородных жилых домов и дач.
Защитный кожух ветряков Altek EW изготовлен из алюминиевого сплава, что существенно облегчает конструкцию. Функциональные металлические части генератора покрыты кремнием для термостойкости.
Лопасти изготовлены из фиброармированного пластика. Стартовая скорость ветра для запуска бытовых агрегатов китайского бренда составляет 2, 5 м/с, номинальная скорость – 12 м/с.
Ветрогенераторы Altek EW – одни из самых доступных устройств для выработки электричества, которые представлены на современном рынке альтернативной энергетики
В состав базовой комплектации включены лопасти, генератор и контроллер. Остальные функциональные элементы для ветряка необходимо докупить.
Если стоимость комплекта заводского производства покажется вам излишне высокой, есть смысл соорудить ветрогенератор своими руками. В рекомендуемой нами статье описано изготовление полезного в хозяйстве агрегата из стиральной машинки.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Перспективы использования ветроэнергетических установок:
Принцип функционирования современных ветровых турбин. Как энергия ветра преобразуется в электричество:
Даже сегодня использование ветрогенераторов требует постоянного развития. Возможности и долгосрочные перспективы этого альтернативного способа выработки электроэнергии многообещающие. Однако нужны определённые меры как со стороны производителей оборудования, так и от администраций населённых пунктов.
Установка малых ветряных генераторов для частных домохозяйств проблему энергоснабжения в регионах полностью не решит. Но для отдельных владельцев участков данный вариант может стать выходом из положения.
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