Преимущества и недостатки ветряной электростанции для дома

Монтаж ветряной электростанции на территории частного домовладения помогает решить множество проблем, связанных с регулярностью, доступностью электроснабжения. Не в последнюю очередь ветряные станции устанавливаются с целью получения независимости от централизованной системы энергообеспечения. Необходимый комплект для ветроэлектростанции получится собрать на специализированных сайтах, вроде этого — antika.com.ua/vertikal-nie-vetryanie-ielektroctancii. Мы же в нашем обзоре хотим раскрыть особенности использования энергии ветра, честно и непредвзято обсудить достоинства и недостатки подобного электроснабжения. 

Характеристики и особенности электростанции

Как вы могли догадаться, задача ветряных станций – преобразование энергии ветра в электричество. Учитывая внешние и конструктивные особенности, ветряные электростанции могут располагаться вертикально и горизонтально. Горизонтальные ветряки зависимы от ветра, и для их запуска требуется внешний источник. Вертикальные электростанции функционируют в разы более качественно, отличаясь от горизонтальных высоким КПД и способностью вырабатывать электроэнергию даже при силе ветра в 2-4 метра в секунду.

Конструктивно ветрогенераторы состоят из таких элементов

  1. Мачта. Она может быть монолитной, простой или телескопической.
  2. Редуктор. Функциональный узел генератора, на который монтируются лопасти.
  3. Контейнер. Подвижная часть генератора, которая меняет свое положение в соответствии с направлением ветра.
  4. Генератор – главный узел, отвечающий за преобразование энергии ветра в электричество.

Конструкция и мощность ветрогенератора тесно связаны с особенностями его эксплуатации. Простыми считаются приборы, генерирующие до 300 Вт. При желании такие станции можно запросто транспортировать силами легкового автомобиля. Вырабатываемой мощности будет хватать на зарядку мобильных устройств, освещение или просмотр телевизора. Данный вариант подойдет для отдыха на даче, морском побережье, в лесу.

Более мощные ветроэлектростанции, вырабатывающие 2,5 или 10 кВт электричества, способны обеспечить энергией целый дом. Излишек энергии накапливается в аккумуляторные батареи, запас которых можно расходовать при слабом ветре, или же его полном отсутствии.

Наиболее мощные ветряные станции способны вырабатывать более 20 киловатт электроэнергии, которые можно использовать для запитки сразу нескольких частных домовладений, или одного предприятия.

Недостатки ветряных станций

К числу таковых следует отнести зависимость от ветра. Для работы генератора, минимальная скорость потока не должна опускаться ниже 2-х метров в секунду. Для оптимальной мощности заряда/вырабатываемого электричества, данный показатель должен достигать 10 метров в секунду.

Достоинства ветрогенераторов

Компактность маломощных моделей, надежность, долговечность, доступность. Также в этот список можно добавить высокий КПД в сравнении с другими видами альтернативных источников энергии.

Ветровая электростанция вырабатывает электричество с помощью специальных генераторов в виде ветряных турбин, работающих на энергии ветра. Именно такая энергия классифицируется как экологическая, потому что не используется топливо, полученное в процессе горения.

Как устроена ветровая электростанция

Ветряная электростанция содержит генератор, в котором энергия, вырабатываемая вращением ротора превращается в электрическую энергию. Ротор вращается с помощью винта или турбины. Чем больше генератор, тем больше энергии ветра он будет преобразовывать в электричество. Размер генератора должен соответствовать размеру винта или турбины. Если он будет слишком большим, то это будет препятствовать запуску при слабом ветре.

Преимущества и плюсы ветровых электростанций

  • Бесплатная возобновляемая энергия. Энергия ветра является возобновляемой и бесплатной. Ветряки не выделяют CO2 или других вредных веществ. Ветер является идеальным и бесконечным источником энергии. Строительство большего количества ветряных электростанций приводит к сокращению возникновения электростанций, которые выбрасывают в атмосферу вредные вещества.
  • Разнообразие. Использование энергии ветра, способствует разнообразию источников энергии и позволяет минимизировать зависимость от обычных электростанций или других типов получения энергии.
  • Будущее. У энергии ветра есть будущее! Создание новых ветряных электростанций приводит к технологическому развитию, техническим инновациям и созданию новых рабочих мест.
  • Снижающиеся затраты. Затраты на получение энергии от ветра значительно снизились в последние годы. За последние двадцать лет стоимость снизилась на целых 80%, что делает этот вид энергии в настоящее время наиболее прибыльным из всех типов электростанций.
  • Дополнительная прибыль. Владелец участка, на котором находятся ветряные электростанции, может рассчитывать на прибыль от предоставления этой земли в аренду, поскольку фактическая площадь, необходимая для электростанции невелика. Кроме того, землю, на которой располагается электростанция можно использовать в сельском хозяйстве (для выращивания разных культур) так как станции не имеют вредных выбросов.
  • Благоразумие. Срок службы такой электростанции в среднем составляет 20-30 лет, и после ее демонтажа не остается никаких следов — ни в ландшафте, ни в атмосфере.
  • Эффективность. Процесс эксплуатации ветровых станций довольно прост, время сборки очень короткое, а также затраты на эксплуатацию и обслуживание также довольно низкие. Электростанция производит в 85 раз больше энергии, чем потребляет. Также она имеет относительно небольшие потери при транспортировке энергии.
  • Принятие. Настройка ветровой электростанции пользуется общественным признанием. Подавляющее большинство людей понимают и поддерживают преимущества использования этого вида энергии.

Недостатки ветровых электростанций

  • Инвестиционные затраты. Ветряные электростанции влекут за собой большие инвестиционные затраты. Однако в настоящее время цены на строительство ветряных электростанций постоянно снижаются благодаря новым достижениям в области технологий.
  • Непостоянство. Сила энергии ветра не постоянна, это вызывает колебания в выработке энергии. Ветер не всегда предсказуем, его даже может не быть несколько дней. Это означает, что ветряные турбины не производят одинаковое количество электроэнергии на протяжении всего времени. Иногда это приводит к полному отсутствию электричества.
  • Опасность для птиц. Ветряные электростанции неблагоприятно воздействуют на окружающую среду, и на живые организмы. Они имеют мощные движущиеся элементы, которые могут убивать птиц и летучих мышей. Особенно это опасно в периоды миграции птиц. Однако это происходит редко, а также существует правило, которое гласит, что нельзя строить ветряные электростанции на миграционных маршрутах.
  • Шум. Ветряные электростанции могут создавать шумы. Они являются источниками постоянных низкочастотных шумов. Эти низкочастотные шумы, создаваемые турбинами (около 40 дБ) и неслышимый инфразвук, могут вызывать у человека усталость.
  • Помехи. Некоторые ветряные электростанции с большим диаметром лопастей и высокой скоростью вращения могут вызывать радиолокационные помехи, а также влиять на телевизионный сигнал.
  • Влияние на здоровье. Ветряные электростанции имеют негативное влияние на здоровье людей, живущих рядом с ними. Вследствие их влияния у человек может возникнуть так называемый синдром ветряных турбин (проблемы со сном, концентрацией, головные боли и головокружение), поэтому рекомендуется размещать ветряные электростанции на расстоянии не менее 2,5 — 3 км от жилых зданий;
  • Затраты на размещении. Одно из наиболее подходящих мест для размещения ветряных электростанций это недалеко от берега. Но земля у побережья, как известно, обычно очень дорогая.
  • Нуждаются в поддержке. Ветряные электростанции производят электроэнергию около 30% времени и должны поддерживаться электростанциями, работающими например, на угле, которые в свою очередь продуцируют вредные выбросы.
  • Снижение стоимости земли и недвижимости. Исследования показали, что стоимость недвижимости, расположенной в радиусе 1,6 км от ветряных станций, может существенно снижаться;
  • Последствия. Расходы, связанные с мелиорацией земель и ликвидацией фундамента ветряков после окончания работы станции.
  • Рабочие места. Возведение станций влияет на сокращение количества рабочих мест, для обслуживания дюжины ветряных мельниц требуется всего один человек;

Какой можно сделать вывод

Сторонники возобновляемой энергии выступают за строительство домашних ветряных электростанций, где только могут. Противники утверждают, что ветроэлектростанции оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Это вечный спор консерваторов с новаторами. Поэтому здесь уже каждый сам для себя решает, будет ли он инвестировать в свое будущее или продолжит пользоваться старыми и понятными методами, которые проверены временем.

Сегодня все большее количество потребителей отдает предпочтение ветровым электростанциям для дома. Установка подобного оборудования становится действительно выгодной при завышенной стоимости подведения ЛЭП. Также применение подобных станций считается оптимальным вариантом в том случае, если поселок располагается на значительном расстоянии от центрального электроснабжения.

Назначение ветряных электростанций

Чтобы удовлетворить ежедневные потребности в электроэнергии, необходимо установить оборудование мощностью минимум в 7–10 кВт. В идеале, система должна состоять из нескольких станций, аккумулирующих энергию на одну батарею. Благодаря такому подходу

удастся отрегулировать мощность и емкость батареи

, установив или убрав дополнительные генераторы.

Для организации бесперебойного энергоснабжения лучше всего отдать предпочтение автономному комплексу. Некоторые люди решают использовать дизельный или бензиновый генератор, который следует отключать при сильном ветре. Если же энергии недостаточно для нормального функционирования приборов, то следует запустить резервный источник.

Чтобы работа ветровой электростанции была бесперебойной, необходимо учитывать следующие факторы:

  • ветер должен оставаться стабильным весь год;
  • следует иметь достаточную территорию для установки оборудования;
  • важно получить разрешение властей на монтаж конструкции.

Стоит отметить, что применение ветряных электростанций для дома целесообразно при значительных расходах на электроэнергию. Также подобное решение станет оптимальным при отсутствии возможности подключения к центральной сети. Это объясняется тем, что цена подобных электростанций довольно высокая.

Конструкция и технические характеристики

Стандартные ветровые станции имеют традиционную конструкцию, куда входит:

  • генератор;
  • выпрямитель;
  • инвертор;
  • аккумуляторная батарея.

Дополнительно

используется микропроцессорный контроллер

, который обеспечивает осуществление контроля над системой. Для этой цели могут применяться и другие логические схемы.

Среди всех технических характеристик устройства, необходимо обращать внимание на скорость запуска ротора. Если она будет минимальной, то выработка электроэнергии окажется более стабильной.

Преимущества и недостатки ветровых установок

Ветряные мельницы, использующиеся для обеспечения дома электричеством, имеют несколько важных преимуществ.

  • Такие электростанции считаются действительно экологичными, весь во время их работы не происходит выброс токсичных веществ, которые могли бы негативно повлиять на окружающую среду.
  • Для создания подобных конструкций используются качественные материалы, что продлевает срок эксплуатации и помогает избежать развития коррозии. При правильной эксплуатации ветровая установка прослужит минимум 30 лет.
  • Монтаж конструкции не вызовет никаких сложностей. Соответственно, его удастся выполнить самостоятельно.
  • Современные электростанции во время функционирования не создают вибрации и шума. При этом образующееся магнитное поле не превышает допустимых значений.
  • В большинстве случаев для установки такого оборудования не нужно получать разрешение властей.

Естественно, подобные электростанции, как и все остальные источники энергии, имеют свои недостатки.

  • Ветер может быть непостоянным, а значит, не всегда удастся установить конструкцию.
  • Подобные ветряки могут представлять собой помеху для различных приборов.
  • Следует помнить, что из-за постоянного движения лопастей ветряки представляют угрозу летящим птицам. Соответственно, необходимо убедиться в том, что выбранное место не является территорией гнездования либо миграции птиц.

Основные разновидности ветровых станций

Согласно распространенной классификации все ветряные установки для дома делятся на две группы по расположению оси:

  • горизонтальные;
  • вертикальные.

Первая разновидность считается пропеллерной. Она наиболее распространена благодаря высокому КПД. Недостатком подобных устройств считается сложная конструкция. Так, выполнить подобное изделие своими руками очень сложно. Важно помнить, что работа данной электростанции зависит от силы ветра. При недостаточной скорости установка не будет функционировать.

Вертикальная разновидность считается более простой, при этом она не зависит от направления и силы ветра. Однако КПД таких установок составляет всего 15%.

Если говорить об обоих видах электростанций, то стоит упомянуть их общий недостаток. Речь идет о низком качестве электроэнергии. Его необходимо компенсировать при помощи стабилизаторов, аккумуляторов, а также специальных преобразователей. Вырабатываемая энергия в чистом виде подойдет исключительно для работы лампы и элементарных нагревательных приборов. Обеспечить функционирование различной бытовой техники такая электроэнергия не сможет.

Выбор устройства и цена

При покупке электростанции для дома необходимо обращать внимание непосредственно на генератор. Оптимальным вариантом считается

устройство переменного тока

, которое не нуждается в монтаже и продается по доступной цене. Однако в некоторых случаях такой элемент может оказаться недостаточно эффективным, а значит, придется дополнительно устанавливать зубчатую передачу.

При желании можно самостоятельно собрать генератор при помощи постоянных магнитов. Это сделает оборудование более эффективным и доступным по цене.

Для использования конструкции в домашних условиях подойдет генератор постоянного тока. Такой элемент простой и функциональный, однако, при его эксплуатации важно грамотно рассчитать мощность.

Если говорить о цене электростанции, то стоит отметить, что оборудование, рассчитанное на 5 кВт, обойдется в среднем в 300–400 тыс. рублей. Китайская продукция более дешевая, однако срок ее службы будет небольшим. Также высока вероятность того, что при поломке изделие не удастся починить. Если говорить о ветрогенераторах, то их цена значительно меньше. Такая продукция в зависимости от производителя и технических характеристик стоит около 50–120 тыс. рублей.

Самостоятельное создание электростанции

При желании можно выполнить своими руками конструкцию с горизонтальной осью. Для этих целей потребуются:

  • дрель;
  • сварочный аппарат;
  • ножовка;
  • несколько разных крепежей;
  • аккумуляторная батарея;
  • инвертор;
  • электродвигатель.

Сам процесс изготовления выполняется определенным образом.

  1. Для изготовления лопастей необходимо разрезать на 4 части пластиковую трубу, а затем каждый элемент еще раз разрезать по диагонали.
  2. Лопасти закрепляют к шкиву, который затем фиксируют на валу электродвигателя.
  3. На широкой стороне трубы необходимо приварить еще одну трубу.
  4. Затем здесь фиксируют электродвигатель.
  5. На длинном плече следует установить лист алюминия, который будет функционировать по принципу флюгера.
  6. Далее осуществляется подключение кабеля.
  7. Большую трубу, выполняющую роль мачты, закрепляют в грунте.
  8. После этого нужно заняться сборкой электрической части. В результате правильного выполнения работ энергия должна через реле поступать к аккумуляторной батарее, а затем через инвертор запитывать необходимую технику.

Важно помнить о том, что все ветряные станции для дома могут отличаться своей конструкцией, а значит, их изготовление иногда включает в себя дополнительные этапы.

Благодаря использованию современных ветровых электростанций удастся сэкономить на электроэнергии. Естественно, для этого нужно правильно рассчитать мощность и подобрать оптимальный ветрогенератор. Такой ответственный подход позволит обеспечить энергией один или несколько частных домов.