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Windgeneratoren in Russland: Auswahl, Installation und Vermeidung von Enttäuschungen
Die Möglichkeit, kostenlosen Strom durch den Wind zu erhalten, spricht viele Eigentümer einzelner Häuser an, aber ein bestimmter Teil von ihnen scheitert, ist von dieser Methode enttäuscht und schreibt in verschiedenen Foren negative Bewertungen. Sie können jedoch Fehler beim Erstellen solcher Installationen vermeiden und das Beste aus ihnen herausholen.
Der Windgenerator mit seinem Stromkreis und seinen Konstruktionsprinzipien ähnelt jedem anderen elektrischer Generator. Der Hauptunterschied liegt in der Methode zum Drehen des Rotors aufgrund der kinetischen Energie der Luftströme, die von den aerodynamischen Schaufeln erfasst werden.
Geschätzte lokale Bedingungen
Die Geschwindigkeit und Kraft des Windes sollte das Laufrad des Motors zuverlässig drehen, dessen Energie vom Generator verbraucht wird. Wenn dies nicht getan wird, bleiben Sie ohne Strom.
Eine ungefähre Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines aktiven Windes wird durch den durchschnittlichen jährlichen Windverteilungsplan unterstützt. Denken Sie daran, dass es für eine Höhe von 50 Metern von der Erdoberfläche ausgelegt ist. Für reale Bedingungen müssen Korrekturen vorgenommen werden.
Das durchschnittliche jährliche Windverteilungsdiagramm für das Gebiet Russlands, definiert für Höhen von 50 Metern (zur Erhöhung klicken Sie auf das Bild):
Spezifischere Informationen für jeden Bereich können mit den Mitarbeitern der regionalen Wetterstation geklärt werden und die geplante Installationshöhe berücksichtigen. Es ist nicht notwendig, sie nach Windrichtungen zu fragen: Der Windgenerator dreht sich automatisch.
Einfluss von Gelände und Jahreszeit
Je nach Jahreszeit weht der Wind unterschiedlich. In einigen Gebieten kann es zu einer langen Pause kommen.
Außerdem wird der Winddruck stark reduziert:
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Wald und nahe gelegene Bäume;
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benachbarte Häuser und Gebäude;
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die Lage der Struktur im Tiefland oder hinter der Erhebung.
Für die Installation von Windkraftanlagen sind aus allen Richtungen offene Hügel am besten geeignet. Es ist ratsam, die Windkraftanlage auf die maximal zulässige Höhe anzuheben. Es ist besser, ein separates, solides Fundament und einen Turm mit sicher angebrachten Verlängerungen zu verwenden, die die Stabilität erhöhen: Bei starkem Winddruck können enorme Kippkräfte auftreten.
Einzelne Eigentümer montieren Windkraftanlagen auf dem Dach oder der Wand des Hauses. Dies ist nicht die beste Option. Dies gilt für Motoren mit geringer Leistung: Die Gebäudestruktur wird durch wechselnde dynamische Lasten ständig erschüttert, und das Geräusch eines rotierenden Rotors wird durch Bauelemente auf Wohngebäude übertragen.
Beispiel: Auf einem Flachdach des Gebäudes eines benachbarten Kaufhauses - einem zweistöckigen Gebäude aus Stahlbetonplatten für zwei Jahre - arbeitete ein Turm mit einer Antenne des Mobilfunkbetreibers MTS. Nachdem Risse zwischen den Paneelen aufgetreten waren und das Dach zu lecken begann, wurde die Antenne entfernt und das Gebäude überholt.
Auswahl eines Windraddesigns
In der gesamten Geschichte der Menschheit wurde eine Vielzahl von Geräten getestet, die mit Windenergie betrieben werden. Maximaler Wirkungsgrad (hoher Wirkungsgrad) ist Strukturen eigen, die eine Auftriebskraft bilden, wie die gekrümmten Blätter von Flugzeugtriebwerkspropellern (erinnern Sie sich an den berühmten Ausdruck „Vom Propeller“) oder Boots- / Schiffsmotoren, die sich in scharfen Winkeln zu entgegenkommenden Luft- / Flüssigkeitsströmen befinden.
Um ein Modell eines Windrads auszuwählen, muss nicht nur die Windgeschwindigkeit (V) bekannt sein, sondern auch das Design der Lüfterblätter bestimmt werden. Ihr Hauptindikator ist der Bereich der überstrichenen Oberfläche (S), der vom Windfluss beeinflusst wird.
Um die Leistung (N) abzuschätzen, die der Lüfter entfernen kann, wird die Formel verwendet: N = (SρV3)/2.
Der Wert ρ ist die Dichte der Luftmassen.
Einige Verkäufer behaupten den Wirkungsgrad einzelner Windkraftanlagen bei Luftgeschwindigkeiten von bis zu 3 m / s oder die Größe der Blätter, die einen Kreis mit einem Radius von ≤ 1,3 m während des Betriebs beschreiben. Ersetzen Sie die Eigenschaften ihrer Geräte durch die obige Formel: Sie überprüfen die Zuverlässigkeit solcher Werbeaussagen gemäß den elementaren Gesetzen der Physik.
Wind mit einer Geschwindigkeit von ≤3 ms kann keine Energie zuverlässig an einen herkömmlichen Windgenerator übertragen. Unter solchen Bedingungen können Sie jedoch die Klingen mit vergrößerter Fläche verwenden, die durch Erhöhen ihrer Abmessungen - insbesondere der Länge von 2 Metern - erzeugt werden. Solche Strukturen sind jedoch aufgrund der Spannweite von vier Metern besser für Industrieanlagen geeignet.
Wenn wir zum Zeitplan für die Verteilung der Winde zurückkehren und deren spezifische Auswirkungen auf das Windrad (nicht in einer Höhe von 50 Metern) berücksichtigen, wird die Voronezh State University die Kosten für ihre Herstellung und Installation rechtfertigen, wenn die Art der Winde mit der orangefarbenen Zone (ab 5 m / s) oder höher übereinstimmt.
Bei hohen Windgeschwindigkeiten steigt die erzeugte Leistung stark an. In solchen Fällen ist nur ein beliebiger Windgenerator konfiguriert. In anderen Situationen entspricht er möglicherweise nicht seinen Erwartungen.
Einführung in die Herstellerspezifikationen
Die Prüfung und Überprüfung der Leistung des Windgenerators erfolgt werkseitig: ein Windkanal mit einstellbarem Luftstrom von stationären Ventilatoren. Dies überprüft die aerodynamischen Eigenschaften von Flugzeugen und allen Karosserien. Diese Methode spiegelt jedoch nicht die tatsächlichen Betriebsbedingungen einer Windkraftanlage wider.
In einem Windkanal weht der Wind mit ständiger Anstrengung in eine Richtung, aber in Wirklichkeit ändert er sich immer etwas in Geschwindigkeit und Richtung. Beobachten Sie das Verhalten einer normalen Wetterfahne. Und der Windgenerator davon unterscheidet sich sehr von den Auswirkungen von Beschleunigen und Bremsen.
Um dies zu verstehen, reicht es aus, mit der Hand ein einfaches Lager (Flügelblätter) und dann den Rotor eines elektrischen Generators (oder Motors) abzuwickeln, der mit Wicklungen gefüllt ist, die von elektromagnetischen Feldern umgeben sind. Die geschaffene Opposition muss auch im Leerlauf überwunden werden. Beim Anschließen der Last (aus diesem Grund ist alles erledigt) muss mehr Leistung angelegt werden.
Änderung des Winddrucks
Leichte Windböen (stärker / schwächer) haben wenig Einfluss auf die Rotordrehzahl und Windstöße - erheblich. Um dem entgegenzuwirken, werden verschiedene Dämpfungsschemata verwendet, einschließlich Bremsen und Falten von Strukturelementen.
Ein Beispiel sind Windgeneratoren mit einer hohen Kielposition (Heck). Während eines Sturmaufpralls wird die gesamte Struktur abrupt auf ein ziemlich großes Gewicht zurückgekippt.
Nach dem Verringern des Drucks kehrt es an seinen Platz zurück. In einem Windstoß verdoppeln die Türme des Turms die Energie des Sturms. Und wenn ein solcher Windgenerator am Gebäude befestigt ist, nimmt er solche Erschütterungen wahr. Wie?
Das elektromagnetische Bremssystem arbeitet besser und weicher, wodurch die Wicklungen bei kritischen Geschwindigkeiten geschlossen werden. Aber es ist viel komplizierter und teurer.
Windrichtungsänderung
Wind kann Böen von verschiedenen Seiten in einer horizontalen Ebene erzeugen. Viele Konstruktionen von Windgeneratoren reagieren aufgrund der großen Fläche der überstrichenen Oberfläche der Arbeitsblätter sehr empfindlich auf solche Belastungen.
Windgeneratoren beginnen, die Bewegung der Windlast zu wiederholen, aber bei einer signifikanten Masse verläuft die Achse der Windrichtung durch Trägheit und geht zu viel größeren Ablenkwinkeln.
Bei starken Windböen kann es eine senkrechte Richtung erreichen oder durch diese rutschen und im entgegengesetzten Zustand zum Wind anhalten. Das Windrad stoppt, kehrt in seine ursprüngliche Position zurück und kehrt in den Betriebsmodus zurück. In diesen Situationen funktioniert das Schwingungsdämpfungssystem (falls vorhanden) nicht gut.
Die Wetterfahne wird auch nicht sofort in der Richtung installiert, aber ihre Masse ist viel geringer, und die Anstrengungen, die für elektromagnetische Prozesse aufgewendet werden, werden nicht angewendet.
Blitzschutz
Aus irgendeinem Grund vergessen sie es oder erinnern sich zuletzt daran. Aber vergebens. Die Lage von Metallstrukturen in großer Höhe und sogar die Stromerzeugung während eines Gewitters schaffen die Voraussetzungen, um Blitzpotentiale anzuziehen.
Es ist einfacher, über das Design des Blitzschutzes nachzudenken und es zusammen mit der Installation eines Windgenerators zu erstellen, als später die Änderungen vorzunehmen.
Typische Windstation für Heimstationen
Die endgültige Auslegung des Windgenerators muss unter Berücksichtigung der Aufgaben des Stromverbrauchs festgelegt werden. Das Lastverbindungsdiagramm sollte helfen.
Ein vereinfachtes Diagramm eines Heimkraftwerks mit einer Solarbatterie und einem Windgenerator (zum Vergrößern auf das Bild klicken):
Es ist notwendig, einen Windgenerator entsprechend der erzeugten Leistung nach den im Artikel beschriebenen Prinzipien auszuwählen "Solarkraftwerke für zu Hause". Wenn Sie diesen Artikel lesen, werden Sie verstehen, dass Wind- und Solarstationen mit denselben Algorithmen arbeiten.
Bitte beachten Sie, dass solche Stationen perfekt in das Gesamtschema passen und sich ergänzen können, wenn Sie an derselben Stromversorgung arbeiten: Wechselrichter, die Steuerung und Batterien kann aus jeder Quelle arbeiten: Sonnenkollektoren, Wind.
Unter bestimmten Bedingungen ist dies wirtschaftlich machbar. Sie können zwar auf die Solarbatterie verzichten und nur mit einem Windgenerator arbeiten. Sie haben die Wahl.
Einige Quellen empfehlen die Verwendung eines Windgenerators ohne Regler und Batterien, um die Heizelemente, die das Wasser von Kesseln erwärmen, oder Glühlampen mit Strom zu versorgen. In dieser Idee steckt ein reifes Korn: Das Schema ist stark vereinfacht. Nichromfilamente im kalten Zustand haben jedoch einen geringen aktiven Widerstand, wodurch die Ausgangsanschlüsse des Generators einfach überbrückt werden. Dieser Punkt sollte bei jedem Start eines solchen Stromkreises berücksichtigt werden: Schalten Sie das Vorheizgerät ein.
Mögliche Probleme
Beim Betrieb eines Windgenerators können folgende Probleme auftreten:
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Verletzung der Festigkeit der Fundamentbefestigung oder mechanischer Dehnungsstreifen. Sie sollten regelmäßig überprüft werden.
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Vereisung des Körpers und der Klingen bei kaltem Wetter führt zu einem zusätzlichen Gewicht, das erhöhte Belastungen erzeugt und die Effizienz des Systems verringert.
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Verschlechterung der Stabilität aufgrund einer Verletzung der Drehzahl (sich ändernde Windgeschwindigkeit), die für Asynchrongeneratoren am typischsten ist;
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Feuer im Stromkreis mit Isolationsschäden.
Die weltweit besten Hersteller von Windgeneratoren
Die Ausstattung dieser Unternehmen hat sich zuverlässig bewährt und ist daher mit hohen Kosten verbunden. In der Anfangsphase der Entwicklung der Windenergie können Sie jedoch versuchen, ein ähnliches Design mit Ihren eigenen Händen zu erstellen. Die durch die Implementierung erworbenen Fähigkeiten helfen dabei, das Potenzial für Windlasten in Ihrer Region ohne große finanzielle Kosten zu bewerten.
Siehe auch auf electro-de.tomathouse.com
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