… народные ветряки! Rotating Header Image

ветряные электростанции

3923

Самодельный парусный ветряк «Ветролов» – ключ на старт

В начале года принято ставить новые цели. Но мы сначала немного вспомним год минувший и подведем итоги. Несмотря на то, что мы не вполне уложились в сроки, которые ставили перед собой, все значительные этапы строительства «Ветролова» можно считать завершенными. И пожалуй, сейчас действительно можно сказать, что до старта тестирования ветрогенератора остались считанные дни. Позвольте представить команду, которая трудилась над парусным ветрогенератором “Ветролов” почти 10 месяцев.


Вадим Беляев – главный конструктор компании “Ветронет”. “Генератор идей”, автор всех основных технических решений, несколько из которых запатентованы в Украине и России. Яхтсмен-любитель. По образованию инженер-механик. Первый практический конструкторский опыт получил в структуре ракетостроительного ЮМЗа. Опыт работы конструктором около 20 лет. Опыт работы в организации, разрабатывающей высотные конструкции и энергетические объекты около 6 лет.


Юрий Гальцев. Конструктор, технолог и механик. Руководит изготовлением узлов и конструкций ветряков, ведет работу с подрядчиками. Автор электрической части генератора ветряка и многих других конструкционных решений. Автолюбитель и автогонщик в прошлом.


Владимир Беляев. Технический консультант и снабженец.


Юрий Шамрай, слесарь-электромонтажник. Сварщик. Принимает активное участие в проработке различных конструктивных решений.


Андрей Кирпа, профессиональный маляр, аэрограф, сварщик, монтажник. Принимает активное участие в проработке различных конструктивных решений.


Андрей Тесленко. Маркетинг, выставки, работа с клиентами. Переговоры и снабжение.

История создания “народного ветряка”, его основные этапы мы бы охарактеризовали так.

Этап 1. Идеологический

Мы окончательно определились с понятием «народности» ветряка. На протяжении всего года внутри команды существовало несколько мнений, но следует уточнить, что изначально мы не планировали делать «народный» синонимом «бесплатный». Скорее, речь идет о доступности – технической и материальной. А вот о стоимости чертежей дискуссия не прекращалась долгое время. Сделать их бесплатными и общедоступными после того, как на разработку были потрачены тысячи долларов – значит поставить под сомнение основополагающие принципы бизнеса и обесценить собственный труд.

Поэтому мы представим в открытый доступ образцы чертежей, по которым покупатели готового ветрогенератора смогут составить представление о конструкции, и предложим вариант покупки чертежей для самостоятельной сборки по умеренной цене.

Этап 2. Технический

Надо признать, что сроки запуска самодельного ветряка «Ветролов», которые мы ставили перед собой, переносились не раз и даже не два. И хотя мы не брали никаких обязательств, кроме моральных, и то, больше перед собой, до начала полноценных испытаний, хочется все же объяснить, в чем причина отложенного старта. Тем более за время работы вокруг проекта «Ветронет» сложилась большая группа поддерживающих нас, заинтересованных и активных читателей, будущих покупателей.

Конечно, мы не до конца представляли объем работ. Вернее, несколько идеализировали процесс и оттого не смогли правильно рассчитать время. Представьте себе, что вы решили собрать некий механизм. Вы почти объективно сможете подсчитать, как быстро вам это удастся сделать, если все детали уже в наличии. И более того – абсолютно соответствуют нуждам и не требуют доработки.  А в наши расчеты вкрался сначала незаметный, но оказавшийся важным человеческий фактор. Никто не мог предвидеть, что поставщики настолько затянут сроки поставок деталей и небрежно отнесутся к заказам. Так, после долгого ожидания мы получили заказ, где обнаружились однополярные магниты вместо разнополярных, а в статоре оказались катушки разной толщины. Часть деталей была отправлена обратно, часть дорабатывалась собственными силами. Это всего один эпизод, демонстрирующий временные потери, их было гораздо больше.

Но нам не хочется искать виноватых, тем более, что за этими мелкими неприятностями скрывается огромный пласт накопленного нами бесценного опыта, который и позволяет называть «Ветролов» самодельным народным ветряком.

Этап 3.  Завершающий и предваряющий

Итак, на сегодняшний день самодельный ветряк «Ветролов» вот-вот соберется воедино. Уже готовы:

– мачта ветрогенератора;
– качающаяся опора мачты;
– лопасти;
– генератор;
– контроллер и инвертор.

Тестировать ветряк планируем в двух разных по степени интенсивности потоков ветра зонах : прибрежной и степной – в Крыму и под  Киевом. Все результаты, вне зависимости от успешности испытаний, будем демонстрировать здесь. Мы провели большую работу, совершили достаточно ошибок и многому научились, чтобы в будущем вам не пришлось наступать на те же грабли. Поэтому просто пожелайте нам удачи на финишной прямой!

Ветрогенератор: зри в ротор

Чтобы точно знать, какой ветрогенератор будет лучше всего соответствовать нуждам семьи и на всю катушку использовать условия местности, надо определиться с тем, какие ветрогенераторы  бывают и в каких сферах применяются.

Промышленное использование ветрогенератора

Ветрогенератор, пригодный для промышленного использования, отличается большими размерами, потребностью в значительной силе ветра и соответственно вырабатываемой мощностью. О промышленном использовании ветрогенератора можно говорить, когда вырабатываемая мощность не опускается ниже 10 КВт – например, для вентиляции горячего цеха в кондитерской промышленности. Вот собственно и все, что нужно знать о таком ветрогенераторе для общего развития, поскольку мы заняты строительством народного ветряка, а наши читатели пока не планируют стать олигархами ветроэнергетики.

Частное использование ветровой электростанции

Как следует из названия, сюда относят ветрогенераторы меньшей мощности, обеспечивающие энергетические потребности небольшого числа частных лиц. Хотя мощности большой частной ветровой электростанции может хватить даже на «питание» целого поселка, мы оставим большие мощности в качестве будущих целей и займемся нашими народными ветряками. Их размеры, мощность и цена должны удовлетворять среднего потребителя электроэнергии или 1 – 2 дома. И здесь вновь стоит сказать, что предпочитаемый тип ветрогенератора напрямую зависит от условий местности.

Лопастник считается более эффективным в зонах, где стабильны сильные ветра – это в основном прибрежная полоса или горная местность. Оптимальная скорость ветра для работы лопастника – 9 – 12 м/с. При малом ветре полезность такого ветрогенератора, даже если он находится на традиционно высокой мачте, низка.

Парусник (парусный ветрогенератор) получил распространение в наших широтах. Он стартует при минимальном ветре и, хотя имеет меньшую по сравнению с лопастником быстроходность и соответственно, вырабатываемую мощность, исправно обеспечивает нас ветроэлектричеством тогда, когда «конкурент» задумчиво покачивает лопастями на своей мачте.

Продавцы лопастных ветрогенераторов часто указывают на неоспоримые конкурентные преимущества своего товара – быстроходность, мощность на выходе, износоустойчивость и устойчивость к штормовым ветрам. И мы согласны с ними.

В нашем парусном ветрогенераторе система ухода от сильного ветра реализована следующим образом: при усилении ветра давление на ветроколесо растет, и ось колеса опускается, при этом паруса имеют меньшую площадь и сопротивление ветру минимально.

Также они отмечают низкий КПД парусного ветряка при скорости ветра 1,5 м/с. И мы снова согласны с ними. Однако лопастный ветрогенератор в тех же условиях вовсе не вырабатывает энергии. Стоит ли критиковать низкий КПД парусного ветрогенератора при нулевом КПД лопастного ветрогенератора в тех же условиях? Наверное, нет. Тем более, что можно усилить ветряк накопительным элементом, который выступит в роли копилки. При маловетреной погоде туда будут падать эти «копейки, что рубль берегут».

Ветрогенератор в Украине

У каждого типа ветрогенератора свои преимущества, и мы прекрасно понимаем преимущества и недостатки каждого из них. Лопастный ветрогенератор будет прекрасно работать на высоте от 50 метров, поскольку там ветер относительно постоянный, не «рыскающего» типа. Другое дело, что в Украине средняя скорость ветра 4 – 5 м/с – и это все-таки «территория» эффективности парусного ветрогенератора. Преимущества лопастника просто потеряются в наших условиях, либо стоимость мачты для его установки превысит стоимость самого ветряка. Пусть они показывают свою эффективность в прибрежных районах, а мы будем готовить самодельный ветрогенератор для наших условий.

Ловля ветра на живца или Изобретаем ветряк второй раз

Чтобы лучше разобраться в причинах вдруг появившейся моды на ветрогенераторы, в том числе, домашние, надо вернуться на тысячелетия назад. Спиральное развитие истории позволяет найти в прошлом ответы на многие вопросы недалекого будущего.

Ветряки: дотопливная эра – наши дни

Ветер использовали задолго до того, как пришла и утвердилась топливная эра, более энергоэффективная по сравнению с примитивными тогда конструкциями ветряков. Да и стоимость ископаемых ресурсов была совсем иной.
Сначала ветер направлял парусные суда древних мореплавателей, намного позже помогал молоть зерно ветряным машинам с вертикальной осью вращения. Критское колесо, прообраз современных ветряков, обеспечивало функционирование ирригационной системы стран Средиземноморья. В 14 веке ветряные мельницы были усовершенствованы в Голландии, и в том же неизменном виде «всплыли» в США образца 1854 года. Американцы разнообразно использовали ветряки, в том числе и для выработки электроэнергии, и к середине 20 века армия ветряков на одной только территории США выросла до 6 млн. единиц. Однако на этом победное шествие ветроэнергетики приостановилось. Гораздо проще и эффективнее оказалось использование продуктов нефтепереработки. Их энергетическая эффективность не зависела от сезона ветров и местности, а экология тогда волновала человечество меньше, чем скорость оборота деньги – нефть – энергия.

Ветряки возвращаются?

Нынешний интерес к ветрогенераторам также возник не на волне исключительной сознательности людей и заботе об экологии. В первую очередь, вернуться к ветроэнергетике заставили нефтяные кризисы, высокие цены на топливо и обещанный к двадцатым годам нынешнего века кризис нехватки ресурсов. Правительства стран отдают себе отчет, что нефтехранилища, заполняемые под завязку, в действительности ничем не помогут, когда нефтересурсы будут исчерпаны. Их строительство – явление скорее психотерапевтического порядка, нежели стабилизационного. И потому нет ничего удивительного, что именно сейчас правительственное субсидирование ветроэнергетики идет в самых крупных государствах мира.

Государства за «зеленую» энергетику

Сразу после избрания Барак Обама обнародовал свое видение решения проблемы исчерпаемых ресурсов. Демократы предложили пакет экономических стимулов (787 миллиардов долларов) на разработку и усовершенствование использования возобновляемых источников энергии в штате Колорадо. В США, где 3% вырабатываемой электроэнергии приходится на долю ветряков, планируется увеличить этот процент до 6-ти к 2012 году, а к 2025 довести его до 25! Дания уже сейчас генерирует 20% электричества при помощи ветряков и в ближайшем будущем собирается увеличить это число до 50%. Все эти меры говорят о том, что человечество вынуждено вновь изобретать ветряк, а вернее, обращаться к неисчерпаемым ресурсам «зеленой» энергетики.

Народный ветряк – энергонезависимость дома

Если пойти от государственного к частному, то не менее резонной выглядит и ставка многих домовладельцев на энергонезависимость своего жилища, которая обеспечивается «домашним» ветрогенератором. Первоначальное вложение капитала компенсируется очень долгой службой ветряка, отсутствием дополнительных вложений в топливо, которые неизбежны при эксплуатации, например, дизельгенератора, экологичностью аппарата и независимостью жилища от центральных источников питания. Простота конструкции делает ветряк по-настоящему народным, поскольку позволяет собрать его самостоятельно.

Валерия Федоренко, специально для www.vetronet.com

Вітряки та сонячні батареї: дозволи та податки

за свет заплатили?В людини, яка хоче встановити на своєму маєтку вітряк або сонячну батарею, закономірно виникають питання: а чи не буде через це проблем із службою енергонагляду, податковою інспекцією тощо? Чи потрібні якісь дозволи? Чи можливо зберегти за собою вже наявне підключення до центральної мережі? Чи потрібно сплачувати податок за використання природних ресурсів?

Найчастіше такі сумніви виникають щодо вітряків. Напевно, тому що конструкція вітряка складніша за сонячну батарею, і при невірній експлуатації або поломці дійсно може завдати шкоди здоров’ю людей або будівлям (були, наприклад, випадки відривання лопатей). До того ж, вітряк може бути джерелом шуму або інфразвуку.

В той же час, спеціального законодавства про побутове використання вітроенергетичних та сонячних установок в Україні не існує. Виробники вітряків зазвичай пропонують прирівнювати їх до звичайних побутових електроприладів (адже ми використовуємо на тих самих умовах бензинові та дизель-генератори, чи не так?). При цьому вони посилаються на Постанову Кабміну “Про державну експертизу з енергозбереження” та на додаток до неї – “Інструкції про порядок передачі документації та здійснення державної експертизи з енергозбереження”, з яких начебто слідує, що в Україні можна без будь-якої реєстрації використовувати для особистих потреб вітряні та сонячні установки потужністю менш ніж 75 кВт.

Дійсно, постанова “Про державну експертизу з енергозбереження” звільняє від обов’язкової експертизи будь-яку техніку, яка не є енергоємною (а “енергоємною технікою” вважається обладнання потужністю 75 кВт та більше). Щоправда, у частині “Перелік об’єктів, які підлягають державній експертизі з енергосбереження” присутній доволі спорний пункт:

Обладнання, побутова техніка, нагрівальні та освітлювальні
прилади, що створюються в Україні******

****** До цього типу обладнання належать обладнання та побутова техніка, які потребують дозволу державних інспекцій України (Держнаглядохоронпраці, Енергонагляду, Державної газової інспекції) на їх установку і використання і для яких споживання природного газу становить від 1 куб. м/год., котельні, потужність яких становить від 0,5 Гкал/год. (1 тонна пари/год.), а також електричне обладнання потужністю понад 5 кВт.

Але тут, власне, йдеться про прилади-споживачі електроенергії (адже предметом експертизи для цієї категорії є рівень використання паливно-енергетичних ресурсів).
Податку на використання енергії вітру чи сонця у нас також немає. Згідно із чинним законодавством, Збір за спеціальне використання природних ресурсів сплачується лише за користування земними надрами, лісовими та водними ресурсами.

Це все наші права, а тепер трошки про обов’язки.

По-перше, обладнання, яке Ви використовуєте, обов’язково має бути сертифіковане в Україні і мати висновок про відповідність Системі стандартів з охорони праці (ССТБ). Вітряки зазвичай монтуються на високій опорі, тому необхідно забеспечити захист від удару блискавки (встановити громовідвід).

По-друге, в Україні заборонений продаж енергії від приватних вітряків та сонечних батарей фізичним та юридичним особам або у загальну мережу. Вже були випадки порушення кримінальної справи з цього приводу в Криму та Одесі.

Ось це і все. Як бачимо, законодавство досить лояльне.

Energy-Blog

Аэродинамика парусного ветроколеса

В отечественной аэродинамике рассматривающих (иногда) вопросы утилизации энергии ветровых потоков, абсолютно необоснованно введено ушлыми (именно так) предпринимателями определение “КИЭВ” – коэффициент использования энергии ветра.

Эта условная единица (для модели плоских ветров) призвана заменить обычный КПД. Данный “показатель”притянут в теорию слабых потоков за уши (по аналогии и методе цикла Карно) – простой подменой температурных величин – скоростями обтекания. Но 1 градус (по любой шкале), и в Африке равен все тому же 1 градусу. А вот скорости обтекания разных объектов (крыло и кирпич) – отличаются.

Математически верная логика термодинамических процессов призвана описывать циклы имеющие конечный (базовый) потенциал располагаемой энергии и позволяет определить следующее: если Вы имеете тепловую машину мощностью 100 л.с. (при КПД 30%), то реально на полезную работу приходится всего – 30 л.с. Иначе: эти 30% и являются полной (100%) – располагаемой (реально имеющейся в наличии) мощности для данной конструкции. Для тепловых машин – лучшего инструментария пока нет.

Иначе все в практической аэродинамике. Для определения разности давлений (над крылом и под крылом) используется количество движения которое определяется как скорость объекта при движении в воздухе, или движение воздуха в котором находится объект. Следовательно, давно постулированное г.Бернулли утверждение о зависимости давления от скорости здесь уместно, а это значит, что в конечном счете аэродинамический К зависит от разности давлений, – именно поэтому объект перемещается из области повышенного давления в область пониженного давления.Заглянем в атлас (любой) авиационных профилей, и обратим внимание на скорость потоков обтекания профиля при которых перепад давлений максимальный. Они (скорости) все без исключения лежат в области расположенной гораздо ВЫШЕ чем скорость имеющегося в наличии повседневного ветра (3м/сек).

Можно ли в здравом уме применять в малом диапазоне ветров (скоростей обтекания) данную методу, не имея результатов реальной продувки? Оказывается “можно” – имея на вооружении модель плоского ветра, “теоретики”разных рангов доказывают, что лопастные ветроколеса более полно утилизируют энергию малых ветров. А будет ли вообще вращаться “лопастник” на слабых ветрах? Разумеется нет, как нет и повода даже думать о применении лопастников на территории СНГ в качестве альтернативных источников энергии утилизирующих слабые потоки, – из практики известно что на повседневных ветрах СНГ лопастники не работают, никогда не работали и работать не будут. Для этого надо принудительно вращать лопастное ветроколесо, или… ждать когда Всевышний ниспошлет сильный ветер.

Парусники работают – во всем диапазоне ветров

Проектировщики (мощных) лопастных быстроходных ветроколес довольно грамотно используют ветра. Начиная со скорости 10м/сек. – комлевая (широкая) часть лопасти движет лопасть (как парус), а при наличии сильного ветра концевые профили (достигая больших скоростей) используют уже появившиеся высокие скорости потоков обтекания. Вполне разумно. Достаточно практично. Именно на больших скоростях обтекания и необходимо профилировать и “закручивать” (по размаху) лопасть. Вот только располагаемая мощность – (энергия воздушного потока) приходящая на ВСЮ ометаемую площадь распределяется так: центральная часть лопастного колеса – двигатель, а периферийная часть – преобразователь энергии (уже высоких) скоростей ветра в крутящий момент на валу генератора.

Двойное преобразование располагаемой энергии позволяет превосходно использовать энергию ветра от 10-12 метров в секунду, решая заодно проблему быстроходности генераторов. Задача парусного ветроколеса, – использовать всю располагаемую мощность приходящую на ометаемую площадь. Поскольку полезную работу могут произвести только реальные силы, рождающиеся при срабатывании ПЕРЕПАДА давлений, то «разбор полетов» необходимо производить инструментами привычными скорее для аэростатики, а не для аэродинамики.  (далее…)