Κινητική ανεμογεννήτρια: δομή, αρχή λειτουργίας, εφαρμογή

Η σύγχρονη κινητική ανεμογεννήτρια επιτρέπει την αξιοποίηση της δύναμης των ρευμάτων αέρα, μετατρέποντάς την σε ηλεκτρική ενέργεια. Για τον σκοπό αυτό υπάρχουν εργοστασιακά και αυτοσχέδια μοντέλα συσκευών, που χρησιμοποιούνται τόσο στη βιομηχανία όσο και σε ιδιωτικές κατοικίες.

Θα σας εξηγήσουμε πώς λειτουργούν οι ανεμογεννήτριες αυτού του τύπου, θα σας παρουσιάσουμε τα χαρακτηριστικά της κατασκευής και τις σχεδιαστικές επιλογές. Στο άρθρο που προτείνουμε αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα μιας αιολικής ενεργειακής εγκατάστασης. Οι αυτοδίδακτοι τεχνίτες θα βρουν εδώ χρήσιμα διαγράμματα και συμβουλές συναρμολόγησης.

Αρχή λειτουργίας της ανεμογεννήτριας

Η βάση λειτουργίας της ανεμογεννήτριας είναι η μετατροπή της κινητικής ενέργειας του ανέμου σε μηχανική ενέργεια του ρότορα, η οποία στη συνέχεια μετασχηματίζεται σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η αρχή λειτουργίας είναι αρκετά απλή: η περιστροφή των πτερυγίων, που είναι στερεωμένα στον άξονα της συσκευής, προκαλεί κυκλικές κινήσεις του ρότορα της γεννήτριας, χάρη στις οποίες παράγεται ηλεκτρική ενέργεια.

Η αιολική ενέργεια είναι ένας από τους πλέον υποσχόμενους κλάδους των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Οι σύγχρονες κατασκευές επιτρέπουν την οικονομικά αποδοτική αξιοποίηση της δύναμης των ρευμάτων αέρα, χρησιμοποιώντας την για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος.

Το παραγόμενο ασταθές εναλλασσόμενο ρεύμα «ρεει» προς τον ελεγκτή, όπου μετατρέπεται σε συνεχή τάση, ικανή να φορτίσει τις μπαταρίες. Από εκεί η τροφοδοσία οδηγείται στον αντιστροφέα, όπου μετασχηματίζεται σε εναλλασσόμενη τάση με τιμή 220/380 V, η οποία παρέχεται στους καταναλωτές.

Η ισχύς της ανεμογεννήτριας εξαρτάται άμεσα από την ισχύ της ροής του αέρα (N), υπολογιζόμενη σύμφωνα με τον τύπο N=pSV³/2, όπου V – η ταχύτητα του ανέμου, S – η ενεργή επιφάνεια, p – η πυκνότητα του αέρα.

Δομή της αιολικής γεννήτριας

Οι διάφορες παραλλαγές ανεμογεννητριών διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους.

Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζεται η εσωτερική δομή μιας κλασικής οριζόντιας ανεμογεννήτριας. Τέτοια μοντέλα χρησιμοποιούνται συχνότερα τόσο στη βιομηχανία όσο και στην καθημερινή χρήση.

Οι βιομηχανικές διατάξεις αποτελούν μια πολύπλοκη κατασκευή πολλών μέτρων, για την εγκατάσταση της οποίας απαιτείται θεμέλιο, ενώ ένα οικιακό μοντέλο μπορεί να αποτελείται από ελάχιστα εξαρτήματα (κινητήρας συνεχούς ρεύματος 3-12V, ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1000 μF 6V, δίοδος πυριτίου ανόρθωσης).

Μια τυπική εγκατάσταση περιλαμβάνει τα ακόλουθα εξαρτήματα:

• γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος (η ισχύς εξαρτάται από την ταχύτητα των ανεμοθυελλών)·
• πτερύγια, τα οποία μεταδίδουν την περιστροφή στον άξονα της γεννήτριας (συχνά είναι επιπλέον εξοπλισμένα με μειωτήρες, σταθεροποιητές ταχύτητας περιστροφής του ρότορα)·
• ο ιστός της ανεμογεννήτριας, στον οποίο στερεώνονται τα πτερύγια (όσο πιο ψηλά βρίσκονται αυτά τα στοιχεία, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα αιολικής ενέργειας μπορούν να λάβουν)·
• συσσωρευτές, οι οποίοι αποθηκεύουν ενέργεια, επιτρέποντας τη χρήση της ακόμη και με μικρή ή καθόλου ροή ανέμου. Η μπαταρία επιτελεί επίσης τη λειτουργία σταθεροποίησης της ηλεκτρικής ενέργειας που λαμβάνεται από τη γεννήτρια·
• ελεγκτής – μετατροπέας της εναλλασσόμενης τάσης που λαμβάνεται από τη γεννήτρια σε συνεχή, η οποία χρησιμοποιείται για τη φόρτιση της μπαταρίας. Ο έλεγχος του ελεγκτή γίνεται με περιστροφή των πτερυγίων, γεγονός που επιτρέπει να λαμβάνεται υπόψη η διεύθυνση των ρευμάτων αέρα·
• ΑΒΡ – διάταξη αυτόματης μεταγωγής, η οποία συνδέει την ανεμογεννήτρια με άλλες πηγές ενέργειας (ηλιακά πάνελ, ηλεκτρικό δίκτυο)·
• αισθητήρας διεύθυνσης ανέμου – όργανο που διευκολύνει τα πτερύγια στον εντοπισμό της ροής του ανέμου·
• αντιστροφέας για τη μετατροπή του συνεχούς ρεύματος από τους συσσωρευτές σε εναλλασσόμενη τάση, η οποία χρησιμοποιείται στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις.

Για την πληρέστερη ικανοποίηση των αναγκών των χρηστών, η σχειή μπορεί να εξοπλιστεί με διάφορους τύπους μετρατροπέων:

• Σσκείες με τροποποιημένο ημιτονοειδή μετρατροπέα, που παράγει τετραγχική ημιτονοειδή κχματομχρή. Αχτές οι σκσκείες είναι κατάλληλες για θερμαντικά στοιχεία, λαμπτήρες πχράκτωσης και άλλες σκσκείες που δεν είναι απαιτητικές ώς προς την ποιότητα του δικτύου.
• Μετρατροπείς τριφασικής τάσης, σχεδιασμένοι για τριφασικά ηλεκτρικά δίκτθα.
• Εγκαταστάσεις με καθαρό ημιτονοειδές κχμα, που παράγχην εέρεια για πιο εαίσθητο εξοπλισμό.
• Μετρατροπείς δικτύχ, ικανοί να λειτχργούν χρίς μπαταρίες. Τέτοίες σκσκείες προορίζονται για διατάξεις όπου η ηλεκτρική εέρεια διοχετεύεται απεθέας στο κονό δίκτχο.

Κατά την επιλογή μοντελων, πρέπει οπωσδήπστε να δίνεται προσοχή στον τχπο τχ μετατροπέα.

Τύποι αιολικών γεννητριών

Κατά την ταξινόμηση των ανεμοστροβίλων μπορών να ληφθούν χπόχη χαρακτηριστικά όπς:

• σκοπός
• κατασκευαστικά χαρακτηριστικά
• αριθμός πτερχγίων
• χλικά από τα οπία κατασκεχάζονται
• άξνας περιστροφής
• βήμα έλικας

Ας εξετάσοχμε λεπτομερώς τς δύο πιο σχνά χρησιμοποιόμενες ταξινόμήσεις.

Ταξινόμηση ανεμογεννητριών κατά εφαρμογή

Διακρίνονται τύποι ανεμογεννητριών ποφ διαφέρουν ώς πρς τον σκοπό. Από ατό εξαρτώνται και τα βασικά χαρακτηριστικά των σχσχών, ώς η ισχύς.

Βιομηχανικές ανεμογεννήτριες

Τέτοιες σχσχές εγκαθίστανται από μεγάλες ένεγειακές εταιρείες ή το κράτς για την τροφοδότηση βιομηχανικών εγκαταστάσεων με ηλεκτρική ενέγεια. Οι ανεμογεννήτρις μ ισχύ δεκάδν μεγαβάτ συνήθς τοποθετύνται σε αιολικές θέσεις (ανοικτές χηλές περις, ακτές).

Αιολικά πάρκα, όπου εγκαθίστανται δεκάδες ανεμογεννήτριες, δημιοχργούνται όχι μόνο στην ξηρά αλλά και σε ρηχά νερά. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια συνήθς χρησιμοποείται για βιομηχανικούς σκοπούς.

Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέγεια, κατά κανόνα, διοχετεύεται απενθείας στο δίκτυο, ενώ για τη σταθερότητα και τη ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής των πτερχγίων, οι ανεμογεννήτριες είναι εξοπλισμένος με πρόσθετους μηχανισμούς.

Εμπορικές ανεμογεννήτριες

Τέτοιες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέγειας πρς πώληση ή για την τροφοδότηση των παραγωγικών μοάδων σε περιοχές με αδύνατο ηλεκτρικό δίκτυο (ή με πλήρη απουσία αυτού). Τέτοια αιολικά πάρκα απτελούνται από μία συλλογή ηλεκτρογεννητριών πς μπορεί να έχουν διαφορετική ισχύ.

Η ενέργεια από εμπορικές εγκαταστάσεις μπορεί να διοχετεύεται απενθείας στο ηλεκτρικό δίκτυο ή να χρησιμοποείται για τη φόρτιση μίας μεγάλης συστοιχίας μπαταριών, όπου συσσορεύεται και μετατρέπεται για τροφοδότηση στο ενεργειακό σύστημα.

Οικιακές ανεμογεννήτριες

Μοάδες μικρής ισχύος χρησιμοπούναι για ιδιωτική χρήση. Σύμφωνα με τους κανονισμούς, ανεμογεννήτριες με ιστούς ύψους μικρότερου των 25 μέτρων μπορούν να εγκαθίστανται από τους ιδιοκτήτες γης χωρίς συναίνεση με τις αρχές, ενώ για ψηλότερς ιτοός απαιτείται ειδική άδεια.

Ανεμογεννήτριες χαμηλής και μέσης ισχύος μπορούν να αποτελούν πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για εξοχικές κατοικίες, εξοχικά, σπίτια στην ύπαιθρο και αγροκτήματα.

Οι οικιακές ανεμογεννήτριες είναι κατάλληλες για φόρτιση μπαταριών με τάση 12/24/48V, η ενέργεια από τις οποίες μετατρέπεται σε τάση 220 Volt. Τέτοιες συσκευές επιτρέπουν την πλήρη ή μερική επίλυση του προβλήματος της τροφοδοσίας ηλεκτρικής ενέργειας μικρών εγκαταστάσεων που βρίσκονται μακριά από το κεντρικό δίκτυο ηλεκτροδότησης.

Με τα κριτήρια επιλογής ανεμογεννήτριας για την τροφοδοσία ενέργειας μιας ιδιωτικής κατοικίας θα σας εξοικειώσει ένα άρθρο που είναι αφιερωμένο σε αυτό το ενδιαφέρον θέμα.

Ποικιλίες κατασκευών ανεμογεννητριών

Βάσει των κατασκευαστικών χαρακτηριστικών, οι συσκευές μπορούν επίσης να χωριστούν σε μια σειρά κατηγοριών, αν και όλες οι ποικιλίες καταλήγουν σε δύο βασικούς τύπους: κατακόρυφες και οριζόντιες.

Κλασικές οριζόντιες ανεμογεννήτριες

Τέτοιες εγκαταστάσεις (ονομάζονται επίσης προπελερικές ή πτερυγιοφόρες) συνήθως έχουν 3-5 πτερύγια τοποθετημένα σε οριζόντιο άξονα. Περιστρεφόμενα με υψηλή ταχύτητα, τέτοια στοιχεία επιτρέπουν την απόκτηση της μέγιστης ποσότητας ενέργειας (ΚΙΕΒ έως 0,4).

Εντούτοις, η ποσότητα της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το ύψος της συσκευής (όσο υψηλότερο είναι, τόσο μεγαλύτερο το αποτέλεσμα).

Η οριζόντια ανεμογεννήτρια χρησιμοποιεί την ανυψωτική δύναμη που δημιουργείται όταν η πίεση αυξάνεται στο σημείο όπου η άμεση ροή αέρα περνά μέσα από τα πτερύγια, ανακλώμενη από αυτά τα στοιχεία.

Τέτοιες συσκευές συνήθως εγκαθίστανται σε αιολικά πάρκα, όπου παράγεται ενέργεια για βιομηχανική και εμπορική χρήση, ωστόσο είναι κατάλληλες και για οικιακή εφαρμογή.

Μια ενδιαφέρουσα λύση οριζόντιου ανεμογεννήτρια είναι το μοντέλο με ένα πτερύγιο, με τα χαρακτηριστικά του οποίου θα σας εξοικειώσει η παρακάτω συλλογή φωτογραφιών:

Κατακόρυφες ανεμογεννήτριες

Το ενεργό στοιχείο τέτοιων εγκαταστάσεων είναι ο περιστρεφόμενος ανεμοτροχός. Λόγω κατασκευαστικών χαρακτηριστικών, αυτές οι κατασκευές διαφέρουν ανά τύπο («Βαρέλι», «Σαβόνιους»).

Με την αρχή λειτουργίας της τουρμπίνας της κατακόρυφης γεννήτριας Σαβόνιους θα σας εξοικειώσει η παρακάτω φωτογραφική συλλογή:

Παρά τον χαμηλό συντελεστή αξιοποίησης ενέργειας ανέμου (ΚΙΕΒ) (0,1-0,2), βρίσκουν αρκετά ευρεία εφαρμογή: οι κατακόρυφες εγκαταστάσεις λειτουργούν σε τυρβώδεις ροές αέρα, γεγονός που επιτρέπει την τοποθέτησή τους ακόμη και σε περιοχές όπου σπάνια πνέουν ισχυροί άνεμοι.

Η λειτουργία των κατακόρυφων ανεμογεννητριών δεν εξαρτάται από την κατεύθυνση των ανέμων. Είναι απλές στην εγκατάσταση και λειτουργία, επιπλέον τέτοιες συσκευές μπορούν να τοποθετηθούν κοντά στο έδαφος.

Για την αύξηση της αποτελεσματικότητας των κατακόρυφων ανεμογεννητριών, οι κατασκευαστές συχνά αυξάνουν τις διαστατικές τους παραμέτρους, γεγονός που οδηγεί σε σημαντική αύξηση του κόστους. Δεδομένου ότι τέτοιες εγκαταστάσεις είναι αρκετά εύθραυστες, απαιτούν αυξημένη προστασία από τυφώνες και άλλα φυσικά φαινόμενα.

Ανεμογεννήτριες «Ρότορ Νταριέ»

Τέτοιες συσκευές ανήκουν στην κατηγορία των κατακόρυφων ανεμογεννητριών, ωστόσο έχουν σαφείς διαφορές στη σχεδίαση. Χάρη σε αυτά τα χαρακτηριστικά, επιτυγχάνεται μείωση του θορύβου, καθώς και αύξηση του ΚΙΕΒ, το οποίο πλησιάζει τις τιμές των οριζόντιων μοντέλων.

Η τουρμπίνα χαμηλής πίεσης που προτάθηκε το 1931 από τον Γάλλο αεροναυπηγό Ζορζ Νταριέ, με άξονα περιστροφής κάθετο στον αέρα, βρήκε ευρεία εφαρμογή στην αιολική ενέργεια.

Μειονέκτημα τέτοιων κατασκευών είναι η χαμηλή ροπή εκκίνησης (λόγω της ύπαρξης μόνο δύο πτερυγίων, η συσκευή δυσκολεύεται να ξεκινήσει μόνη της). Για την επίλυση του προβλήματος χρησιμοποιείται συχνά το υβρίδιο «Σαβόνιους+Νταριέ».

Ανεμογεννήτριες ιστιοφόρου τύπου

Για τέτοιες εγκαταστάσεις μπορεί να εφαρμοστεί η αρχή τόσο των κατακόρυφων όσο και των οριζόντιων ανεμογεννητριών. Κύριο δομικό χαρακτηριστικό είναι ο ανεμοτροχός που καλύπτεται από πολλά πτερύγια ή πανιά, ενώ σε αυτά τα μοντέλα δεν υπάρχει αεροδυναμικό προφίλ.

Υπάρχουν πολλά μοντέλα ιστιοφόρων ανεμογεννητριών, τα οποία διαφέρουν ως προς τον αριθμό πτερυγίων, το βάρος και την ισχύ. Όλες αυτές οι παράμετροι πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή της συσκευής.

Παρά το γεγονός ότι οι ιστιοφόρες εγκαταστάσεις χαρακτηρίζονται από χαμηλή ταχύτητα και μικρή απόδοση, χρησιμοποιούνται συχνά στην εθνική οικονομία. Τέτοιες κατασκευές είναι εύκολες στην εγκατάσταση και λειτουργία, και ο συνδυασμός υψηλής ροπής με χαμηλές στροφές επιτρέπει την άμεση κίνηση διαφόρων χρήσιμων μηχανισμών, όπως μια αντλία για άντληση νερού.

Με ένα από τα μοντέλα ιστιοφόρων ανεμογεννητριών που έχουν υλοποιηθεί στην πράξη θα σας γνωρίσει η παρακάτω γκαλερί:

Γεννήτρια για αιολική τουρμπίνα

Για τη λειτουργία των ανεμογεννητριών απαιτούνται συνηθισμένες τριφασικές γεννήτριες. Η κατασκευή τέτοιων συσκευών είναι παρόμοια με τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα, αλλά έχει μεγαλύτερες παραμέτρους.

Στις συσκευές για ανεμογεννήτριες προβλέπεται τριφασική περιέλιξη στάτορα (σύνδεση τύπου «αστέρας»), από όπου βγαίνουν τρία καλώδια που πηγαίνουν στον ελεγκτή, όπου γίνεται η μετατροπή της εναλλασσόμενης τάσης σε συνεχή.

Ο ρότορας της γεννήτριας για ανεμοστρόβιλο κατασκευάζεται με μαγνήτες νεοδυμίου: σε τέτοιες κατασκευές δεν είναι σκόπιμο να χρησιμοποιείται ηλεκτρική διέγερση, καθώς το πηνίο καταναλώνει πολλή ενέργεια.

Για την αύξηση των στροφών χρησιμοποιείται συχνά ένας πολλαπλασιαστής. Αυτή η διάταξη επιτρέπει την αύξηση της ισχύος της υπάρχουσας γεννήτριας ή τη χρήση μιας μικρότερης συσκευής, μειώνοντας το κόστος εγκατάστασης.

Οι πολλαπλασιαστές χρησιμοποιούνται συχνότερα σε κατακόρυφες ανεμογεννήτριες, όπου η περιστροφή του τροχού ανέμου γίνεται πιο αργά. Για οριζόντιες συσκευές με υψηλή ταχύτητα περιστροφής πτερυγίων, οι πολλαπλασιαστές δεν απαιτούνται, γεγονός που απλοποιεί και μειώνει το κόστος της κατασκευής.

Οι λεπτομέρειες συναρμολόγησης και εγκατάστασης μιας ανεμογεννήτριας από πλυντήριο ρούχων και μιας ανεμογεννήτριας από γεννήτρια αυτοκινήτου περιγράφονται λεπτομερώς στα άρθρα που προτείνουμε.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της ανεμογεννήτριας

Ας εξετάσουμε λεπτομερώς τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ανεμοστροβίλων, καθώς από αυτά εξαρτάται η απόφαση να αγοράσετε μια ανεμογεννήτρια ή να την απορρίψετε.

Πλεονεκτήματα των αιολικών συσκευών

Στα πλεονεκτήματα των συσκευών που χρησιμοποιούν αιολική ενέργεια περιλαμβάνονται:

• Φιλικότητα προς το περιβάλλον. Οι εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, την οποία μπορείτε να χρησιμοποιείτε συνεχώς χωρίς να βλάπτετε το περιβάλλον. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ανεμογεννήτριες αντικαθιστά την ενέργεια των θερμοηλεκτρικών σταθμών, μειώνοντας τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
• Πολυχρηστικότητα. Οι αιολικοί σταθμοί μπορούν να κατασκευαστούν σχεδόν παντού: σε πεδιάδες, βουνά, χωράφια, νησιά, ακόμα και σε ρηχά νερά. Η αιολική ενέργεια εκτιμάται ιδιαίτερα σε απομακρυσμένες περιοχές όπου είναι δύσκολο να επεκταθούν οι συνήθεις ηλεκτρικές υποδομές. Σε αυτή την περίπτωση, οι ανεμογεννήτριες επιτρέπουν την παροχή ενέργειας σε εγκαταστάσεις, εξασφαλίζοντάς τους ανεξαρτησία από τυχαίους παράγοντες (π.χ. από μη έγκαιρη παράδοση καυσίμων).
• Αποτελεσματικότητα χρήσης. Τα σύγχρονα μοντέλα μετατρέπουν σε ενέργεια ακόμα και ασθενείς ανέμους – το ελάχιστο όριο είναι 3,5 m/s. Με αυτό τον τρόπο μπορεί να παραχθεί πρόσθετη ηλεκτρική ενέργεια για το κεντρικό δίκτυο, καθώς και να οργανωθεί η ηλεκτροδότηση μεμονωμένων εγκαταστάσεων (νησιωτικών ή τοπικών) ανεξάρτητα από την ισχύ τους.
• Αξιόπιστη εναλλακτική λύση στις παραδοσιακές πηγές. Οι σταθεροί αιολικοί σταθμοί μπορούν να καλύψουν πλήρως τις ανάγκες ηλεκτρισμού μιας κατοικίας ή ακόμα και μιας μικρής παραγωγικής μονάδας. Σε αυτή την περίπτωση, η ανεμογεννήτρια θα αποθηκεύει στις μπαταρίες την απαιτούμενη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας, που προορίζεται για χρήση κατά τις περιόδους άπνοιας.
• Οικονομικότητα. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας (φυσικό αέριο, τύρφη, λιθάνθρακας, πετρέλαιο), οι ανεμοστρόβιλοι επιτρέπουν σημαντική μείωση του ενεργειακού κόστους. Σε πολλές περιπτώσεις, η κατασκευή ενός αιολικού σταθμού είναι φθηνότερη από τη σύνδεση στα υπάρχοντα ενεργειακά συστήματα.

Η χρήση ανεμογεννητριών μπορεί να αποτελέσει εναλλακτική λύση στήν χρήση ακριβών γεεννητριών ντίζελ, μειώνοντας επιπλέον το κόστος μεταφοράς και αποθήκευσης καυσίμου έως και 80%.

Η μέση ισχύς μιας ανεμογεννήτριας διαφέρει σημαντικά από την τιμή αιχμής φορτίου. Η ανεμογεννήτρια είναι υπεύθυνη μόνο για την ποσότητα ενέργειας που παράγεται σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο στή μέση μηνιαία ταχύτητα ανέμου που είναι χαρακτηριστική για την περιοχή.

Για μια πιο ακριβή αξιολόγηση των αιολικώ ν πόρων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικά εξαγόμενα δεδομένα (παράμετροι Βέιμπουλ). Αυτά τα δεδομένα αντικατοπτρίζουν την κατανομή ανέμων διαφορετικής ισχύος που είναι χαρακτηριστική για μια συγκεκριμένη περιοχή. Τέτοιες πληροφορίες είναι σημαντικό να λαμβάνονται υπόψη κατά την ανάπτυξη έργων αιολικώ ν πάρκων, η ισχύς τω ν οποίων είναι δεκάδες MΠ.

Η ισχύς που παράγεται από μια ανεμογεννήτρια είναι ανάλογη με την τριπλάσια ταχύτητα του ανέμου. Κατά συνέπεια, αυτή η τιμή είναι πολύ μικρή σε ασθενείς ροές αέρα, αλλά όταν ενισχύονται, αυξάνεται απότομα. Λόγω της μεταβλητότητας της κατεύθυνσης και της ταχύτητας του ανέμου, κατά τον σχεδιασμό της ανεμογεννήτριας πρέπει να προβλεφθούν σταθερποιητικά εξαρτήματα.

Οι κανόνες και οι τύποι για τον υπολογισμό της ισχύος μιας ανεμογεννήτριας παρουσιάζονται εδώ, συνιστούμε να διαβάσετε αυτές τις πολύ χρήςιμες πληροφορίες.

Σε μικρά αυτόνομα συστήματα, αυτή τη λειτουργία εκτελούν οι μπαταρίες, η φόρτιση τω ν οποίων αρχίζει να αυξάνεται μόλις η ισχύς της ανεμογεννήτριας υπερβεί το φορτίο.

Όαν το φορτίο αυξάνεται, η μπαταρία μπορεί να αποφορτιστεί. Αυτό το χαρκτηριστικό λειτουργίας είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη κατά την επιλογή μιας οικιακής μονάδας, η ισχύς της οποίας πρέπει να ταιριάζει με τη μηνιαία ή ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η αποτελεσματική χρήση των ροών ανέμου διευκολύνεται από την ποικιλία των σχεδίω ν των ανεμογεννήτριώ ν.

Οι οριζόντιες ανεμογεννήτριες δίνουν υψηλές αποδόσεις σε πεδινές περιοχές όπου υπάρχει πολύς αέρας, ενώ οι κάθετες ανεμογεννήτριες λειτουργούν καλύτερα σε περιοχές με τυρβώδεις ροές που παρατηρούνται χαμηλά από το έδαφος (στην κορυφή λόφων, οροσειρών).

Κύρια μειονεκτήματα των ανεμογεννητριών

Ταυτόχρονα, οι ανεμογεννήτριες έχουν και τα αρνητικά τους σημεία:

• Είναι δύσκολο να προβλεφθεί εκ των προτέρων η ένταση του ανέμου, καθώς αλλάζει συχνά. Γι' αυτό, είναι επιθυμητό να σχεδιασθεί μια εφεδρική λύση, προβλέποντας μια εναλλακτική πηγή ενέργειας (ηλιακά πάνελ, σύνδεση στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας).
• Οι κάθετες συσκευές διατρέχου ν τον κίνδυνο καταστροφής τω ν πτερυγίω ν του ρότορα λόγω τω ν φυγόκεντρω ν δυνάμεω ν κατά την περιστροφή τω ν πτερυγίω ν γύρω από τον κύριο άξονα. Ως αποτέλεσμα αυτού τυ φαινόμενου, σημαντικά δομικά στοιχεία παραμορφώνονται και καταστρέφονται με την πάροδο του χρόνου, και ο μηχανισμός παθαίνει βλάβη.
• Οι ανεμογεννήτριες είναι καλύτερο να εγκαθίστανται σε ελεύθερο χώρο, καθώς τα κοντινά κτίρια μπορούν να «σβήσουν» τον άνεμο, δημιουργώντας μια «νεκρή» ζώνη αέρα.
• Για την αποθήκευση της πλεονάζουσας ενέργειας των ανεμογεννητριών, πρέπει να προβλεφθεί στη σχεδίαση η χρήση συσσωρευτών και άλλων πρόσθετων συσκευών, που χρησιμεύουν για τη μετατροπή της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας σε ρεύμα με κατάλληλα καταναλωτικά χαρακτηριστικά.
• Κατά τη λειτουργία, οι ανεμογεννήτριες παράγουν θόρυβο, ο οποίος μπορεί να προκαλεί δυσφορία στους ανθρώπους και να απομακρύνει τα ζώα. Οι λεπίδες των μηχανημάτων μπορούν επίσης να προκαλέσουν τον θάνατο των πουλιών που πλησιάζουν.
• Σύμφωνα με γνώμη ορισμένων ειδικών, οι ανεμογεννήτριες μπορούν να υποβαθμίσουν τη λήψη ραδιοφωνικών και τηλεοπτικών εκπομπών.

Στα αρνητικά σημεία μπορεί επίσης να συμπεριληφθεί το αρκετά υψηλό κόστος τέτοιων μονάδων, ωστόσο η φθηνότητα της πηγής ενέργειας εξουδετερώνει σε μεγάλο βαθμό αυτόν τον παράγοντα.

Διαγράμματα και τρόποι σύνδεσης

Αν και μια ανεμογεννήτρια μπορεί να λειτουργεί και αυτόνομα, πολύ καλύτερο αοτέλεσμα επιτυγχάνεται με τη βοήθεια σνδυασμένων σχημάτων, που προβλέπουν τον σνδυασμό της ανεμογεννήτριας με ηλιακούς σλλέκτες, κεντρικό δίκτυο ηλεκτρισμού, πετρελαιοκίνητες ή αεριοκίνητες πηγές ενέργειας.

Αυτόνομη λειτουργία. Σε αυτήν την περίπτωση εγκαθίσταται μια μεμονωμένη μονάδα, με τη βοήθεια της οποίας συλλαμβάνεται και αποθηκεύεται η αιολική ενέργεια, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα που είναι απαραίτητο για τους καταναλωτές.

Στο σχήμα παρουσιάζεται ο απλούστερος τρόπος χρήσης μιας ανεμογεννήτριας, τον οποίο είνα σκόπμο να χρησιμοποιηθεί σε περιοχές όπου φυσούν σνεχώς ισχυροί άνεμοι.

Σνδυασμός ανεμογεννήτριας με ηλιακούς συλλέκτες. Η σνδυασμένη επιλογή θεωρείται αξιόπιστος και αποτελεσματικός τρόπος ηλεκτροδότησης. Σε περίπτωση απουσίας ανέμου, ο σσουρευτής λειτουργεί από ηλιακούς σλλέκτες, ενώ σε σννεφιασμένο καιρό και κατά τη διάρκεια της νύχτας η φόρτιση γίνεται από την ανεμογεννήτρια.

Ιδανική επιλογή για μια ιδιωτική κατοικία ή εκμετάλλευση που βρίσκεται μακριά από το κεντρικό δίκτυο ηλεκτρισμού. Ένα τέτοιο σνδυασμένο σχήμα επιτρέπει τη χρήση δύο τύπων ανανεώσιμης ενέργειας.

Σνδυασμένη λειτουργία ανεμογεννήτριας και ηλεκτρικού δικτύου. Μια ανεμογεννήτρια μπορεί να σνδυαστεί με ηλεκτρικές επικοινωνίες.

Ένα τέτοιο σχήμα είνα τυπικό για βιομηχανικές και εμπορικές σκευές. Σύνδεση με ηλεκτρικές επικοινωνίες προβλέπουν επίσης μερικά μοντέλα οικιακών ανεμογεννητριών.

Σε περίπτωση περίσσειας της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, αυτή διοχετεύεται στο κεντρικό δίκτυο, ενώ σε περίπτωση έλλειψης υπάρχει η δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί ηλεκτρικό ρεύμα από το κοινό ενεργειακό σύστημα.

Ιδιαιτερότητες χρήσης ανεμογεννητριών

Επί του παρόντος, οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας. Βιομηχανικά μοντέλα διαφορετικής ισχύος χρησιμοποιούνται από εταιρείες πετρελαίου και φυσικού αερίου, τηλεπικοινωνιακές εταιρείες, γεωτρητικούς και γεωλογικούς σταθμούς, παραγωγικές εγκαταστάσεις και κρατικούς φορείς.

Η ανεμογεννήτρια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετη πηγή ενέργειας σε νοσοκομεία και άλλα ιδρύματα, για να εξασφαλίσει συνεχή παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης

Ιδιαίτερα σημαντική είναι η εφαρμογή ανεμογεννητριών για την ταχεία αποκατάσταση της διακοπείσας ηλεκτρικής ενέργειας σε καταστροφές και φυσικές θεομηνίες. Για το σκοπό αυτό, οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνται συχνά από μονάδες Πολιτικής Προστασίας.

Οι οικιακές ανεμογεννήτριες είναι ιδανικές για την οργάνωση φωτισμού και θέρμανσης σε οικιστικά συγκροτήματα και ιδιωτικές κατοικίες, καθώς και για γεωργικούς σκοπούς σε αγροκτήματα.

Πρέπει να λάβετε υπόψη ορισμένα σημεία:

• Οι συσκευές έως 1 kW μπορούν να παρέχουν επαρκή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας μόνο σε περιοχές με αέρα. Συνήθως η ενέργεια που παράγουν επαρκεί μόνο για φωτισμό LED και για την τροφοδοσία μικρών ηλεκτρονικών συσκευών.
• Για την πλήρη ηλεκτροδότηση ενός εξοχικού σπιτιού, απαιτείται ανεμογεννήτρια ισχύος άνω του 1 kW. Αυτή η ισχύς είναι επαρκής για την τροφοδοσία φωτιστικών, καθώς και υπολογιστή και τηλεόρασης, ωστόσο δεν είναι αρκετή για να τροφοδοτήσει ένα σύγχρονο ψυγείο που λειτουργεί συνεχώς.
• Για την ενεργειακή τροφοδοσία μιας μονοκατοικίας, απαιτείται ανεμογεννήτρια ισχύος 3-5 kW, ωστόσο ούτε αυτή η ισχύς επαρκεί για τη θέρμανση των σπιτιών. Για να αξιοποιήσετε μια τέτοια λειτουργία, απαιτείται μια ισχυρότερη επιλογή, από 10 kW και άνω.

Κατά την επιλογή μοντέλου, πρέπει να λάβετε υπόψη ότι η ισχύς που αναγράφεται στη συσκευή επιτυγχάνεται μόνο σε μέγιστη ταχύτητα ανέμου. Έτσι, μια συσκευή 300 W θα παράγει την αναγραφόμενη ενέργεια μόνο όταν η ταχύτητα του ανέμου είναι 10-12 m/s.

Σε όσους επιθυμούν να κατασκευάσουν μια ανεμογεννήτρια μόνοι τούς, προτείνουμε το επόμενο άρθρο, το οποίο περιέχει λεπτομερείς χρήσιμες πληροφορίες.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Στο παρακάτω βίντεο παρέχονται λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με την αρχή λειτουργίας και τη δομή μιας οικιακής ανεμογεννήτριας:

Η ανεμογεννήτρια είναι μια εξαιρετική πηγή παραγωγής ήλεκτρικής ενέργειας, την οποία θα εκτιμήσουν ιδιαίτερα οι κάτοικοι απομακρυσμένων περιοχών. Διάφορες ρωσικές και ξένες εταιρείες προσφέρουν μεγάλη ποικιλία ανεμογεννητριών, επιπλέον, τα οικιακά μοντέλα μπορούν να κατασκευαστούν και μόνοι σας.

Παρακαλούμε, γράψτε σχόλια στο πάρακατω πλαίσιο. Μοιραστείτε πώς κατασκευάσατε μια ανεμογεννήτρια στο οικόπεδό σας ή πώς λειτουργεί μια ανεμογεννήτρια στους γείτονές σας. Κάντε ερωτήσεις, μοιραστείτε χρήσιμες πληροφορίες και φωτογραψίες σχετικά με το θέμα.