Ознакомительная версия.
2.6.6. Схемы включения ветрогенератора
В загородном доме электрическая сеть может питаться только от ветроэнергетической установки, в схему которой включены аккумуляторные батареи (рис. 2.14).
Рис. 2.14. Автономная ветроэнергетическая установка
Для того чтобы ветроустановка надежно и бесперебойно обеспечивала электричеством загородный дом, в его сеть желательно включить дизель-генератор и солнечную батарею. Это особенно целесообразно в регионе с нестабильными ветрами. При исчерпании запаса энергии, накопленной ветрогенератором, мгновенно и незаметно для пользователя происходит включение дизельного генератора.
Наличие в загородном доме централизованной электрической сети позволяет построить переключение питания дома при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть (рис. 2.15). Переключение производится устройством автоматического включения резерва (АВР), которые специально предназначены для автоматического переключения электропитания с первого питающего ввода на второй в случае пропадания напряжения на первом вводе. Переключение с одного ввода на другой происходит за время от 0,1 до 30 с, при этом временная уставка может регулироваться.
Рис. 2.15. Автономная ветроэнергетическая установка с переключением на центральную электрическую сеть
Схема, приведенная на рис. 2.15, может задействовать ветрогенератор в качестве резервного источника питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потере питания от электросети.
2.6.7. Разновидности ветрогенераторов
Различают две основные конструктивные разновидности ветрогенераторов: вертикальные и горизонтальные (рис. 2.16). У горизонтальных ось вращения ветроколеса расположена горизонтально относительно поверхности земли, у вертикальных, соответственно, вертикально [16].
Рис. 2.16. Автономные горизонтальный (а) и вертикальный (б) ветрогенераторы
Особого различия в работе или производительности обоих видов ветрогенераторов нет. Работают они практически одинаково. Только вертикальные ветрогенераторы дороже горизонтальных почти два раза, вероятно из-за сложности узла вращения лопастей. Некоторые специалисты рекомендуют устанавливать вертикальные ветрогенераторы в местах с высокой турбулентностью и постоянно меняющейся скоростью ветра, а горизонтальные ветряки – во всех остальных случаях [17].
По принципу работы различают автономные ветрогенераторы (off-grid) и подключенные к внешней сети электроснабжения (on-grid). Системы on-grid при нехватке энергоресурса ветрогенератора берут недостающую энергию во внешней сети. Если ветрогенератор вырабатывает энергии больше, чем потребляет подключенный к нему объект, излишки энергии также поступают в сеть.
Ветрогенераторы делятся на промышленные и бытовые. Промышленные ветрогенераторы обладают мощностью до 5–6 МВт. Бытовые ветрогенераторы предназначены для использования частными лицами и обладают мощностью до 10–15 кВт.
Ветрогенераторы большей мощности обычно называют ветряными электростанциями или ВЭС. Такие станции могут обеспечить электроэнергией поселок или небольшой город, но они занимают значительную площадь. Ветрогенераторы, установленные вдоль морского побережья, постоянно поставляют электроэнергию потребителям.
2.6.8. Выбор ветрогенератора
Специалисты рекомендуют перед выбором ветрогенератора оценить следующие основные факторы: пиковую нагрузку на объекте, среднее месячное потребление электроэнергии, среднюю скорость ветра и площадь, отводимую под установку ветрогенератора.
Чем больше высота мачты, тем больше скорость ветра, который крутит "вертушку". Однако с увеличением высоты мачты растет стоимость оборудования и его монтажа. Оптимальным, по мнению специалистов, считается ветрогенератор, поднятый на 10 метров над самым высоким деревом или строением в радиусе 100 метров.
Среднее месячное потребление электроэнергии в вашем коттедже можно посчитать самостоятельно. Для этого достаточно выписать в табличку все электроприборы, указать их мощность, умноженную на время работы, и сложить полученные показатели.
В зависимости от места установки выбирают тип мачты. Если есть свободное пространство, то мачту устанавливают на растяжках. Более компактные варианты – конические или гидравлические мачты и ажурные мачты-фермы. Чем выше мачта, тем больше будет КПД ветрогенератора.
Определить мощность, необходимую для обеспечения загородного дома электроэнергией, можно из следующих соображений [18].
Сначала разделим среднемесячное потребление энергии на 720. Допустим, энергопотребление дома составляет в среднем 800 кВт в месяц, тогда получаем мощность электроэнергии, потребляемой домом, 1112 Вт.
Так как ветер изменчив и непостоянен, то берем генератор с запасом. Чтобы определить необходимый запас обратимся к анемометру: начальная скорость работы многих ветрогенераторов 2 м/с, а номинальная скорость, при которой генератор выдает максимальную мощность, 9-10 м/с. Сделав соответствующие замеры, желательно, в течение месяца, определим процент запаса. Обычно считают, что генератор в среднем работает на 50 % своей мощности. Тогда для расчета берем полученную мощность и умножаем на 2 и по полученному результату 2224 Вт выбираем ветрогенератор.
Для подбора инвертора необходимо найти максимальную потребляемую мощность, т. е. мощность нагрузки. При подключении всех электроприборов к сети мы получаем максимально потребляемую мощность. Например, напряжение, которое вырабатывает генератор EuroWind, составляет 2-120 В, а диапазон мощностей инверторов для данной модели от 1600 до 10 000 Вт.
Для небольшого загородного дома при наличии среднегодовой скорости ветра более 4 м/с достаточно ветроустановки мощностью около 500 Вт для покрытия базовых потребностей в электроэнергии (освещение, телевизор, связь, радио, другая маломощная нагрузка) и от 1,5 до 5 кВт – для электроснабжения почти полностью потребителей в типовом загородном доме, включая стиральную машину, холодильник, компьютеры и т. п. В периоды сильного и продолжительного ветра излишки вырабатываемой электроэнергии могут использоваться для отопления помещений.
В настоящее время на рынке России предлагаются следующие ветроэлектрические установки:
• маломощные 200–600 Вт для дачных участков;
• мощностью 1000-10000 Вт для коттеджей, частных домов;
• мощностью 10-100 кВт для промышленного использования;
• гибридные установки, состоящие из ветрогенератора и солнечных батарей.
Если планируется подключение нагрузки переменного тока, то в состав выбранной системы энергообеспечения включают еще аккумуляторные батареи и инверторы.
2.6.9. Модели ветрогенераторов
Сегодня рынок России предлагает широкий выбор различных типов ветрогенераторов как по конструкции, так и по стоимости. Среди производителей ветрогенераторов для частного пользования, чью продукцию можно купить, отметим такие отечественные компании: «Компания sos220», «САПСАН – ЭНЕРГИЯ», НПО «Электросфера», «МикроАРТ», ООО «Компания ЛМВ Ветроэнергетика» (г. Хабаровск, производит шесть моделей от 250 Вт до 10 кВт), «ГРЦ-Вертикаль», «Мельников» и зарубежные: Winder (Украина, производит три модели номинальной мощностью 1,5, 3 и 8 кВт, Свгг Вггру (Украина, производит две модели, номинальной мощностью 0,15 и 0,8 кВт), ООО «Украинская Альтернативная Энергетика» (г. Киев), Southwest Windpower (США) (см. прил. П2.4). В последние несколько лет малые ветряки китайской сборки доминируют на российском, украинском, европейском и даже американском рынках, благодаря хорошему качеству и приемлемой цене.
В качестве примера рассмотрим семейство отечественных ветроэнергетических установок "Бриз-5000" производства НПО "Электросфера" [19].
Ветроустановка «Бриз-5000»
«Бриз-5000» предназначена для автономного электроснабжения потребителей, не имеющих доступа к сетям централизованного электроснабжения загородных домов однофазным переменным током напряжением 220 В частотой 50 Гц. В состав ветроэнергетической установки входит высококачественный инвертор с синусоидальной формой выходного напряжения. Генератор – синхронный трехфазный с возбуждением от постоянных магнитов. Производитель дает гарантию на работу изделия 20 лет. На рис. 2.17 представлен ветрогенератор «Бриз-5000», предназначенный для нагрева воды. Ветрогенератор снабжен электрическим тормозом и кабелем длиной 70 м. Цена со склада в Санкт-Петербурге 295 000 руб. (без мачты).
Рис. 2.17. Ветрогенератор «Бриз-5000»
Ветроустановка «Бриз-Лидер»
Ветроэлектростанция «Бриз-Лидер» предназначена для электроснабжения объектов, расположенных в зонах со средними и сильными ветрами (рис. 2.18).
Ознакомительная версия.
