Jak funguje větrný generátor jednoduchými slovy?

Ve zjednodušené formě lze princip činnosti větrného generátoru znázornit následovně.

Síla větru uvádí do pohybu lopatky, které pomocí speciálního pohonu nutí rotor se otáčet. Díky přítomnosti statorového vinutí se mechanická energie přeměňuje na elektrický proud. Aerodynamické vlastnosti vrtulí umožňují rychlé roztočení turbíny generátoru.

Princip činnosti

Dále se rotační síla přemění na elektřinu, která se akumuluje v baterii. Čím silnější je proudění vzduchu, tím rychleji se lopatky točí a produkují více energie. Jelikož je provoz větrného generátoru založen na maximálním využití alternativního zdroje energie, má jedna strana lopatek zaoblený tvar, druhá je relativně plochá. Když proud vzduchu prochází přes zakřivenou stranu, vytváří se oblast vakua. To nasává čepel a pohybuje ji do strany. To vytváří energii, která způsobuje roztočení lopatek.

Schéma činnosti větrného generátoru: je znázorněn princip přeměny větrné energie a fungování vnitřních mechanismů

Vrtule při svých otáčkách otáčejí i osu spojenou s rotorem generátoru. Při rotaci dvanácti magnetů připevněných k rotoru ve statoru vzniká střídavý elektrický proud, který má stejnou frekvenci jako v běžných vnitřních zásuvkách. To je základní princip fungování větrné turbíny. Střídavý proud se snadno generuje a přenáší na velké vzdálenosti, ale nelze jej uložit.

Schematické schéma větrného generátoru

K tomu musí být převeden na stejnosměrný proud. Tuto práci vykonává elektronický obvod uvnitř turbíny. Pro získání velkého množství elektřiny se vyrábějí průmyslové závody. Větrná farma se obvykle skládá z několika desítek instalací. Používáním takového zařízení doma můžete dosáhnout výrazného snížení nákladů na energii. Princip fungování větrných generátorů umožňuje jejich použití v následujících možnostech:

• pro autonomní provoz;
• paralelně se záložní baterií;
• spolu se solárními panely;
• paralelně s dieselovým nebo benzínovým generátorem.

Pokud se proud vzduchu pohybuje rychlostí 45 km/h, turbína vyrobí 400 W elektřiny. To stačí k osvětlení letní chaty. Tato energie může být akumulována jejím shromažďováním v baterii.

Nabíjení baterie řídí speciální zařízení. S klesajícím nábojem se rotace lopatek zpomaluje. Po úplném vybití baterie se nože začnou znovu otáčet. Tímto způsobem se nabíjení udržuje na určité úrovni. Čím silnější je proudění vzduchu, tím více elektřiny může turbína vyrobit.

Brzdný systém otáčení nožů

Aby nedošlo k poruše jednotky vlivem silného tlaku vzduchu, je vybavena speciálním brzdným systémem. Pokud dříve pohybující se magnety indukovaly proud ve vinutí, nyní se tato síla použije k zastavení rotujících magnetů. K tomu se vytvoří zkrat, který zpomalí pohyb rotoru. Výsledná protiakce zpomaluje rotaci magnetů.

Návrh větrného generátoru a komponentů

Když vítr překročí 50 km/h, brzdy automaticky zpomalí rotaci rotoru. Pokud rychlost vzduchu dosáhne 80 km/h, brzdový systém zcela zastaví lopatky. Všechny části turbíny jsou navrženy tak, aby maximalizovaly využití energie vzduchu. Když fouká vítr, lopatky se otáčejí a generátor přeměňuje jejich pohyb na elektřinu. Turbína, která provádí dvojí přeměnu energie, vyrábí elektřinu z normálního pohybu vzduchových hmot.

Externě větrný generátor připomíná korouhvičku – je nasměrován ve směru, odkud vítr fouká

Toto zařízení je velmi užitečné nejen v některých extrémních podmínkách, ale i v běžném každodenním životě. Docela často se systémy větrných generátorů používají na chatách nebo v osadách, kde dochází k pravidelným výpadkům proudu. Samostatně vyrobený autonomní zdroj elektřiny má následující výhody:

• instalace je šetrná k životnímu prostředí;
• není potřeba do něj tankovat;
• nehromadí se žádný odpad;
• zařízení pracuje velmi tiše;
• má dlouhou životnost.

Všechny větrné generátory pracují podle stejného schématu. Nejprve se střídavé napětí získané z tlaku větru přemění na stejnosměrný proud. Díky tomu se baterie nabíjí. Střídač pak opět vyrábí střídavý proud. To je nezbytné, aby žárovky svítily; fungovala lednička, TV atd. Díky dobíjecí baterii můžete v bezvětří používat elektrospotřebiče. Navíc při silných poryvech větru zůstává napětí v síti stabilní.

Zvýšení výkonu instalace

Některé větrné generátory jsou navrženy s větrným senzorem. Sbírá data o směru a rychlosti proudění vzduchu. Generátor větrného mlýna nemůže produkovat více, než je jeho jmenovitý výkon, nicméně každé zařízení obsahuje rezervu, která se může pohybovat v rozmezí 10-30 % vypočtené. S touto „rezervou“ byste neměli počítat, protože ochrana proti přetížení je ve větrném generátoru zabudována programově a strukturálně.

Výkon větrné turbíny lze zvýšit pomocí záložního systému napájení na baterie.

Výstupní výkon (kW) větrného generátoru je určen výkonem střídače. Na základě dodaných kilowattů můžete určit maximální počet připojených elektrických spotřebičů. Pro zvýšení výstupního výkonu instalace je nutné paralelně zapojit několik měničů.

U třífázových napájecích obvodů je nutné instalovat střídač pro každou fázi.

Pokud výkon ve fázi nestačí, zvyšte počet střídačů, pokud to výrobce poskytuje. Pokud je bezvětří, napájení přestane fungovat. Nedochází k výrobě energie, proto jsou k větrnému generátoru připojena zařízení pro ukládání energie, viz schéma níže.

Schéma pro zvýšení výkonu a kapacity větrného generátoru

Akumulátor energie se skládá z kombinace invertor-baterie. V této části si můžete přečíst o bateriích a v této části o úložných zařízeních. Zvyšováním kapacity dobíjecích baterií se zvyšuje množství uložené energie, ale také doba nabíjení. Rychlost nabíjení baterie závisí na výkonu generátoru a počtu střídačů, které také mohou procházet pouze výkonem poskytovaným výrobcem. resp. rychlost nabíjení baterie závisí na propustnosti střídače a nezávisí na výkonu větrného generátoru.

Výběr větrného generátoru

Nejkvalitnější větrné turbíny se vyrábějí v Německu, Francii a Dánsku. Tyto země vyrábějí větrné turbíny, které dodávají elektřinu rezidenčnímu soukromému sektoru, farmám, školám a malým maloobchodním prodejnám. V Rusku kvůli nízkým nákladům na elektřinu a neoficiálnímu monopolu na prodej elektřiny nejsou větrné turbíny, solární panely a další druhy alternativní energie příliš běžné.

Mobilní větrný generátor je vhodný pro ropný průmysl nebo instalační týmy provádějící výstavbu na polích (prototyp)

Ale vysoké náklady na připojení vzdálených zařízení k rozvodným sítím (stále existují neelektrifikované vesnice), hrubost úředníků a zdlouhavé procedury obcházení a získávání specifikací od monopolních společností nutí vlastníky využívat pro svá zařízení alternativní energii.

Nejprve musíte pochopit, že účinnost větrné turbíny je asi 60%, závisí na rychlosti větru a bude vyžadována pravidelná údržba. Pokud se rozhodnete pro větrný generátor, měli byste to vědět. Větrný generátor si musíte vybrat na základě konkrétních okolností jeho použití. Existují nové vývojové trendy a modely: se zvýšenou účinností, vertikální, horizontální, ortogonální, bezlopatkové.

Vypočítá se činný a odporový výkon všech spotřebičů energie.

U firem nebo soukromých domů mohou být tyto údaje ve vyúčtování projektu nebo energie. Pokud potřebujete zajistit elektřinu pro vaši chatu, vyberte model větrné turbíny o výkonu 1-3 kW, střídač potřebuje málo energie a vystačíte si s bateriemi. Princip větrné turbíny dacha je jednoduchý: pokud je vítr, je elektřina, pokud není vítr, pracujeme na zahradě nebo kolem domu. Jednoduchý větrný generátor si můžete vyrobit sami, stačí shromáždit potřebné materiály a spojit je dohromady.

U soukromého trvalého bydliště tento princip nebude fungovat. Pokud často nefouká vítr, je třeba věnovat zvláštní pozornost baterii. Zde je potřeba velká kapacita. Aby se však nabíjel rychleji, musí mít vysoký výkon i samotný generátor elektřiny. To znamená, že jednotlivé jednotky instalace jsou vzájemně úzce propojeny. Spolehlivější kombinací je symbióza s dieselagregátem a solárními panely. To je 100% záruka dostupnosti elektřiny v domě, ale je také dražší.

Pokud máte studnu, budete zcela energeticky nezávislí na externích sítích.

Komerční větrné turbíny jsou nyní široce používány. Elektřina získaná s jejich pomocí se prodává různým podnikům, které mají nedostatek energie. Typicky se takové elektrárny skládají z několika větrných generátorů různého výkonu. Střídavé napětí 380 voltů, které generují, je dodáváno přímo do podnikové elektrické sítě. Větrné generátory lze navíc využít k nabíjení velkého množství akumulátorů, ze kterých je energie přeměněná na střídavé napětí dodávána i do elektrické sítě.

Větrné generátory vyrobené v Rusku

Ve většině případů majitelé podniků instalují větrné turbíny, solární panely a dieselové generátory pro vlastní výrobní potřeby. Získání povolení k prodeji elektřiny v Rusku je, řekněme, jiný příběh. Po energetickém auditu se energie uvolní například výměnou svítidel za LED. Doba návratnosti se počítá, při absenci rozpočtu lze modernizaci rozdělit na etapy.

Technologie se vyvíjejí. Vznikají energeticky nezávislé domy, kanceláře, stanice na zemi a vodě. Náš tým inženýrů vám pomůže s výběrem, kalkulací, návrhem a instalací zařízení. Jsme připraveni odpovědět na vaše dotazy v komentářích nebo prostřednictvím formuláře.