Ветрогенератор для частного дома: специфичность и технология изготовления

В данной статье подробно рассматривается такой вид оборудования, как ветрогенератор для частного дома: особенности конструкций, его назначение и сфера применения, внутреннее устройство и классификация. В тексте можно найти полезную информацию, которая поможет определиться с выбором качественного ветряка, средние расценки на популярные виды оборудования, а также подробное описание технологии изготовления.

Ветрогенератор для частного дома: назначение и особенности конструкций

Ветряные электростанции для частного дома широко используются в качестве альтернативных источников электрической энергии, позволяющих добиться экономии. Нередко подобные устройства устанавливаются на дачных участках.

Чаще всего они применяются в удаленных от основных электросетей зонах. Однако это далеко не единственная причина, свидетельствующая в пользу того, чтобы купить ветрогенератор для частного дома. Большинство владельцев земельных участков используют эти конструкции, чтобы добиться автономности и экономии.

Не каждый участок подходит для установки таких устройств, поскольку не везде условия соответствуют требованиям данного оборудования. В первую очередь это касается скорости ветра. Чтобы ветряная электростанция смогла нормально функционировать, средняя скорость ветра должна составлять не менее 4-4,5 м/с. Только в этом случае монтаж конструкции будет экономически оправдан.

Чтобы узнать среднегодовую скорость ветра, можно использовать карту ветров. Она отражает приблизительные данные по регионам. Более точные показатели можно получить, используя специальный прибор – анемометр, а также устройство для считывания его сигналов.

Обратите внимание! Устройство для измерения данных необходимо устанавливать очень высоко, иначе деревья и постройки будут искажать результат.

Принцип действия и строение ветряного генератора

Ветрогенератор – особый вид оборудования, преобразующий кинетическую энергию ветра в механическую. Она приводит в движение лопасти ротора, установленного на генераторе. В результате этого в его обмотках создается переменный ток. Сгенерированная электрическая энергия накапливается в аккумуляторных батареях, откуда подается на бытовые приборы.

Описанная схема работы упрощена. Разумеется, устройство ветрогенератора гораздо сложнее. В энергетической цепочке также присутствует контроллер. Его функция заключается в преобразовании трехфазного переменного тока в постоянный. После чего он поступает на зарядку батарей.

Большая часть бытовой техники не способна питаться от постоянного тока. Поэтому в цепочке за аккумулятором устанавливается инвертор. Он преобразует постоянный ток в переменный, напряжение которого составляет 220В. Все эти операции отбирают часть исходной энергии – примерно 15-20%.

Подпитка здания может осуществляться не только от ветряной электростанции, но и от солнечных батарей, а также от бензинового или дизельного генератора. Если эти элементы присутствуют в цепочке, то схема дополняется еще одним компонентом – автоматическим выключателем. Когда отключается основной источник тока, он запускает резервные.

Ветряная электростанция состоит из следующих компонентов:

• ротора с лопастями (в зависимости от особенностей модели, лопастей для ветрогенератора может быть несколько, как правило, их 2 или 3, хотя существуют и многолопастные варианты);
• коробки передач или редуктора, осуществляющего контроль скорости между генератором и ротором;
• защитного кожуха, ограждающего детали конструкции от негативного влияния внешних факторов;
• «хвоста», обеспечивающего поворот конструкции вслед за направлением ветра;
• накопительной батареи, сохраняющей определенный запас энергии;
• инверторной установки, преобразующей один вид тока в другой.

Какую можно купить ветряную электростанцию: классификация оборудования

Существует несколько классификаций, согласно которым осуществляется разделение ветряных электростанций на группы:

1. По направлению вращательного движения лопастей – горизонтальные и вертикальные ветряки.
2. По количеству лопастей – двух-, трех- и многолопастные устройства.
3. По типу материала, используемого для производства лопастей – конструкции с парусными и жесткими лопастями.
4. По способу управления – ветряки с фиксированным или регулируемым шагом лопастей.

Полезный совет! В большинстве случаев специалисты рекомендуют владельцам загородного жилья купить ветряк с фиксированным шагом лопасти, поскольку регулируемые устройства слишком сложны в эксплуатации.

Ветряная электростанция с горизонтальной осью размещается перпендикулярно по отношению к потоку воздуха. Конструкция имеет схожее строение и функционирует по тому же принципу, что и обычный флюгер. Ветряки с роторным генератором имеют высокий КПД, при этом они доступны в цене. В основе работы этих устройств лежит сопротивление воздушного потока.

Ветряки с вертикальной осью, или ортогональные ветрогенераторы, имеют компактную конструкцию, однако их цена значительно выше. Благодаря особому строению этот тип оборудования абсолютно независим от направления ветра. Лопасти имеют вид турбин, благодаря чему значительно снижается нагрузка на осевую часть. Купить вертикальный ветрогенератор будет целесообразно в тех случаях, если ветер на участке постоянно меняет свое направление.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций для дома

Как и любому другому виду оборудования, ветряным электростанциям присущи как преимущества, так и недостатки. Чтобы решиться на покупку этого устройства, желательно взвесить его сильные и слабые стороны.

Почему выгодно купить ветрогенератор (220В) для частного дома:

1. Отсутствие дополнительных затрат, поскольку для работы устройства не требуется топливо.
2. Нет необходимости в постоянном контроле. Конструкция вырабатывает электроэнергию самостоятельно каждый раз, когда дует ветер.
3. Относительно бесшумный и полностью экологичный способ добычи электроэнергии.
4. Устройство может использоваться практически в любых климатических условиях.
5. Износ деталей минимален.

Установка ветрогенератора для дома сопровождается следующими недостатками:

• затраты на приобретение оборудования окупаются через 5-6 лет;
• относительно небольшой показатель КПД, что отражается на мощности;
• высокая цена ветрогенераторов;
• чтобы компенсировать бездействие устройства в безветренные дни, требуется дополнительное оборудование: генератор и накопительная батарея (стоимость этих элементов очень высокая);
• в некоторых режимах ветряки для дома издают инфразвуки (то же самое происходит, если установка оборудования выполнена с ошибками);
• требуется регулярное проведение профилактических работ;
• ураган может серьезно повредить оборудование.

Полезный совет! Обязательно нужно просчитать рентабельность перед тем как купить ветрогенератор для дома, цена оборудования может оказаться слишком высокой, и затраты на его приобретение не окупятся. Для этого необходимо вычислить средний показатель мощности дома (учитывается мощность всех электрических приборов), оценить местность, где будет устанавливаться оборудование, и выяснить, каково количество ветреных дней в году.

Целесообразность покупки: цены ветрогенераторов для частного дома

Стоимость ветряков для частных домов довольно высокая. Затраты на приобретение оборудования окупятся лишь в том случае, если местность располагает подходящими условиями.

Установка ветряной электростанции оправдана в следующих случаях:

• местность соответствует требованиям оборудования;
• для региона, в котором находится участок, характерны сильные ветры;
• отсутствует возможность в использовании других альтернативных источников электрической энергии.

В других случаях затраты на покупку ветрогенератора для дома не окупятся. Если же количество ветреных дней в году невелико, эти устройства можно дополнить солнечными батареями или же генераторами, работающими на дизеле или бензине.

Как повысить рентабельность ветряка для частного дома

Приморские районы, а также открытые площадки в горной местности идеально подходят для установки ветряного оборудования. В этих регионах скорость ветра составляет более 60-70 м/с. Жители этих районов могут полностью отказаться от центральных систем электроснабжения и перейти на ветряные станции. На равнинных территориях потоки ветра более равномерны, однако их силы недостаточно для того, чтобы полноценно обеспечить дом электричеством.

Крайне нежелательно устанавливать оборудование неподалеку от лесов и посадок. Деревья будут задерживать часть энергии, что снизит рентабельность ветряков. Мощность воздушного потока возрастает по мере удаления от земли. Значит, чем выше мачта ветряной станции, тем больший импульс устройство сможет захватить. С другой стороны, излишне высокая конструкция нуждается в дополнительном усилении. Сильным порывам ветра будет проще повалить ее, чем ветряки с мачтой, которая достигает отметки 5-7 м.

Специалисты рекомендуют устанавливать оборудование на высоте 10-15 м от земли. Закрепить подобную конструкцию можно двумя способами:

1. Путем бетонирования основы.
2. Используя металлические растяжки.

Чтобы забетонировать основу ветряка, потребуется выкопать четыре глубоких скважины с небольшим диаметром. В них погружаются растяжки мачты, после чего они заливаются цементным раствором. Этот процесс довольно трудоемкий и затратный, однако он отличается высокой надежностью. Даже при сильных порывах ветра мачта будет оставаться неподвижной. Единственный риск заключается в поломке лопастей.

Фиксация мачты с помощью растяжек предполагает использование металлического троса. Он натягивается до тех пор, пока ветряк не будет располагаться строго перпендикулярно по отношению к поверхности земли. После этого растяжки троса надежно закрепляются в грунте.

Важно! Ветряки с высокими мачтами нуждаются в заземлении.

Какой лучше купить ветрогенератор для дома: производители и стоимость

К выбору ветряной электростанции необходимо подходить основательно. Основными критериями выступают мощность оборудования, тип оси (горизонтальная или вертикальная), а также производитель. Перед покупкой необходимо тщательно изучить технические характеристики и сравнить продукцию разных производителей.

Цены ветрогенераторов российского производства:

Производитель	Цена, тыс. руб.
Ветроэнергетическая компания	30-300
Rkraft	65-908
Ветроэнергетика	78-130
Сапсан-Энергия	149-319
ГРЦ-Вертикаль	204-600

 

Многие из этих организаций занимаются производством оборудования по индивидуальным заказам, а также оказывают помощь в проектировании и выполнении расчетов.

Цены ветряков для дома зарубежного производства значительно выше. Минимальная стоимость установок составляет 120 тыс. руб. Продукция зарубежных компаний отличается высоким уровнем качества благодаря использованию на производстве высокотехнологичного оборудования. Однако ремонт таких установок будет дорогостоящим, а покупка запчастей может сопровождаться сложностями.

Преимущества ветряков заводского производства:

• возможность приобрести устройство в полной комплектации и даже заказать его профессиональную установку;
• обширный выбор производителей и модификаций с различными характеристиками;
• гарантия качества;
• возможность вызова квалифицированного специалиста для осуществления ремонтных работ.

С учетом высокой стоимости заводского оборудования многие владельцы загородных участков отдают предпочтение конструкциям, изготовленным своими руками. На изготовление самодельного ветрогенератора уходит около 3000-5000 руб. Большая часть этой суммы тратится на покупку качественной аккумуляторной батареи, которая способна на протяжении длительного времени удерживать заряд.

Статья по теме:

Солнечные батареи своими руками: доступный источник электроснабжения

Что представляет собой устройство, принцип его работы. Разновидности солнечных батарей. Целесообразность использования для дачи и дома.

Преимущества изготовленных своими руками ветряных электростанций:

• существенная экономия денежных средств;
• при создании самодельного ветряка конструктор будет знать все особенности его строения;
• возможность изготовить основные детали и лопасти для ветрогенератора своими руками из подручных материалов.

Самодельные конструкции, в отличие от заводских ветряных электростанций, выходят из строя гораздо чаще.

Обратите внимание! Для монтажа заводской конструкции лучше вызвать специалиста. В противном случае любая ошибка, допущенная в процессе установки, станет причиной потери гарантии.

Как изготовить ветряк своими руками: технология и рекомендации

Эксплуатация самодельного устройства на участке может вызвать негодование со стороны соседей. Поэтому перед тем как сделать ветрогенератор своими руками, нужно позаботиться о соблюдении нескольких правил.

На все индивидуальные постройки налагаются ограничения по высоте. Установка ветряка с высотой мачты более 15 м запрещена, если поблизости от него находятся следующие объекты:

• туннели;
• мосты;
• аэропорты.

Ветряная установка не должна создавать эфирных помех. Чтобы предотвратить их появление, рекомендуется использовать специальную защиту. Кроме этого следует контролировать уровень издаваемого лопастями шума и держать его в пределах нормы.

Материалы, необходимые для изготовления вертикального ветрогенератора своими руками

Ветряную электростанцию с вертикальной осью можно использовать для того, чтобы обеспечить электрической энергией различные постройки хозяйственного назначения или небольшой садовый домик. Ее мощности хватит, чтобы подсветить придомовую территорию в темное время суток.

Для создания ветрогенератора своими руками из автомобильного генератора потребуются следующие материалы:

• аккумуляторная батарея на 12V (кислотная или гелиевая);
• вместительная емкость цилиндрической формы из алюминия или нержавейки (кастрюля, ведро);
• генератор автомобильный (12V);
• вольтметр;
• полугерметичная кнопка-выключатель (12V);
• автомобильное реле зарядки аккумуляторной батареи или контрольной лампы заряда;
• преобразователи (12-220V и 700-1500W);
• провода с размером сечения 2,5 и 4 мм;
• хомут для фиксации генератора на мачте (2 шт.).

Для выполнения работы потребуются такие инструменты и приспособления, как:

• болгарка (можно использовать ножницы по металлу);
• маркер или строительный карандаш;
• кусачки и рулетка;
• дрель с набором сверл;
• отвертка и набор ключей.

Технология изготовления ветрогенератора из автомобильного генератора

В качестве основы будет использоваться цилиндрическая емкость, например, ведро, старая выварка или кастрюля. Используя карандаш и рулетку, необходимо нанести на нее разметку, чтобы получилось разделение на 4 равные части. Согласно меткам делаются надрезы с помощью болгарки так, чтобы получились вертикальные пластины-лопасти. При этом очень важно не дорезать металл до конца.

Обратите внимание! Если емкость изготовлена из окрашенной жести или стали с оцинковкой, нельзя использовать болгарку для нарезки, иначе металл перегреется. В этом случае желательно использовать ножницы.

В шкиве, а также днище емкости следует выполнить отверстия для болтов. На этом этапе создания ветрогенератора для частного дома своими руками необходимо крайне внимательно и аккуратно отнестись к симметрии. Любые неточности в размещении отверстий приведут к дисбалансу конструкции во время вращения.

Лопасти следует отогнуть, при этом они не должны слишком торчать наружу. Выполняя эту работу, необходимо учитывать направление вращательного движения генератора. Чаще всего ветряк ориентируют по часовой стрелке. От выбранного угла изгиба лопастей будет зависеть вращательная скорость и площадь контакта воздушных потоков с конструкцией.

Далее на шкиве закрепляется емкость с лопастями. Генератор устанавливается на мачту, после чего он фиксируется с помощью хомутов. Останется только соединить все провода и выполнить сборку цепи. Все кабели фиксируются на мачте ветряка. Для подключения накопительной батареи следует использовать провода с размером сечения 4 мм. Для этого достаточно будет отрезка длиной 100 см. Подключение в сеть бытовых и осветительных приборов осуществляется с помощью проводов с размером сечения 2,5 мм. Для инвертора или преобразователя требуется провод с сечением 4 мм.

Как сделать ветрогенератор из стиральной машины

Для создания своими руками ветрогенератора из стиральной машины потребуется список определенных деталей. Часть из них можно снять со старых бытовых приборов, а остальное придется купить.

Конструкция ветряка будет состоять из следующих элементов:

• редуктора для корректирования вращательной скорости;
• ротора с лопастями;
• защитного кожуха;
• накопительной батареи;
• хвостовой части;
• инвертора;
• мачты для фиксации генератора.

Генератор конструкции изготавливается из электрического двигателя от стиральной машины. Его мощность должна составлять не менее 1,5 кВт.

Кроме этого потребуется:

• наждачная бумага и клеевой состав;
• неодимовые магниты по 5 и 12 мм (32 шт.);
• эпоксидная смола или холодная сварка.

Неодимовые магниты будут устанавливаться на ротор. Их можно приобрести во многих стационарных или интернет-магазинах. С ротора асинхронного мотора необходимо снять сердечники. После этого данные детали частично срезаются. Глубина реза не должна превышать 2 мм. Для этого можно использовать токарный станок. Далее в сердечниках необходимо выполнить пазы, глубина которых равна 5 мм.

На следующем этапе изготовления ветрогенератора для дома своими руками выполняется установка магнитов. Для начала на сердечник монтируется жесткое покрытие. После этого на соответствующие места на равном расстоянии ставятся магниты. Очень важно при этом соблюдать дистанцию, иначе в будущем магниты слипнутся, что негативным образом скажется на мощности ветряной электростанции. Для фиксации этих деталей лучше использовать суперклей. Во время работы желательно надеть защитные очки, поскольку магниты в процессе приклеивания могут отскакивать.

Когда шаблон с магнитами полностью готов, он укладывается на ротор. Образовавшиеся пробелы необходимо заполнить с помощью эпоксидной смолы или холодной сварки. По окончании работы ротор аккуратно зажимается в тисках, а его поверхность обрабатывается наждачной бумагой. Перед запуском ветряка следует проверить все подшипники и болтовые соединения на прочность. Не стоит использовать для сборки конструкции даже частично изношенные детали, лучше купить новые.

Для создания крыльчатки лучше выбрать легкий материал с высоким запасом прочности. Для этих целей подойдет стеклопластик. В результате лопасти получаются легкими и стойкими на износ. Мачту лучше изготавливать из стальных труб. Оптимальный размер диаметра составляет 32 мм.

Со сборкой ветряка может справиться любой человек, имеющий представление о том, как работают электрические цепи. Главное при этом – внимательно относиться ко всем деталям и тщательно проверять все свои действия. Чтобы исключить вероятность ошибок, можно воспользоваться наглядными видеоматериалами, где подробно описывается весь процесс изготовления деталей и их дальнейшей сборки.

Как изготовить ветрогенератор своими руками на 220В (4 кВт): видео