Оплата электроэнергии сегодня составляет значительную часть расходов на содержание дома. В многоквартирных домах единственным способом экономии является переход на энергосберегающие технологии и оптимизация расходов с помощью многотарифных систем (работа в ночное время оплачивается по сниженному тарифу). А если у вас есть жилая недвижимость, вы можете не только сэкономить на потреблении, но и обеспечить самодостаточность частных домов.
Это распространенная практика, которая зародилась в Европе и Северной Америке и активно внедряется в России в течение последних двух десятилетий. Однако оборудование для автономного энергоснабжения стоит очень дорого, и окупаемость "до нуля" не может наступить раньше, чем через 10 лет. В некоторых штатах можно подавать электроэнергию в общественную сеть за фиксированную плату, что сокращает время окупаемости. В Российской Федерации большинство пользователей "бесплатной" энергии предпочитают строить собственные ветряные турбины и использовать их только для личных нужд, поскольку для оформления "возврата" требуется множество бюрократических процедур.
Правовая сторона вопроса
Самодельные ветрогенераторы не попадают под запрет, и за их строительство и использование не предусмотрено административных или уголовных наказаний. Если мощность ветряной турбины не превышает 5 кВт, она является бытовым прибором и не требует согласования с местной коммунальной компанией. Кроме того, если прибыль от продажи электроэнергии не получена, то и налоги платить не нужно. Кроме того, импровизированные серийные ветряные турбины даже такой мощности требуют сложных инженерных решений. Создание таких ветряных турбин по тексту является простым делом. Поэтому выходная мощность импровизированных ветряных турбин редко превышает 2 кВт. Фактически, этой мощности обычно достаточно для электроснабжения частного дома (при отсутствии бойлера и мощного кондиционера, конечно).
В данном случае речь идет о федеральном законодательстве. Поэтому не лишним будет проверить наличие региональных и местных нормативных актов, которые могут налагать определенные ограничения или запреты, прежде чем принять решение взять строительство ветряной турбины в свои руки. Например, если ваш дом находится в особо охраняемой природной зоне, вам может потребоваться дополнительное разрешение на использование энергии ветра (природного ресурса).
Надоедливые соседи могут стать причиной юридических проблем. Поскольку жилые ветряные турбины относятся к индивидуальным зданиям, существуют также ограничения на
- Высота мачты (даже если ветрогенератор без лопастей) не может превышать местные нормы. Кроме того, могут применяться ограничения в зависимости от расположения участка. Например, взлетно-посадочная полоса ближайшего аэропорта может находиться над вашим Кроме того, в непосредственной близости от вашего местоположения могут находиться линии электропередач. Падающие конструкции могут повредить столбы и кабели. Общий предел для нормальной ветровой нагрузки составляет 15 метров в высоту (некоторые импровизированные ветряные турбины достигают 30 метров). Если поперечное сечение мачты и корпуса устройства велико, то, скорее всего, будут поступать жалобы от соседей, чьи владения находятся в тени. Неудивительно, что такие жалобы обычно возникают "по злому умыслу", но есть и законные основания.
- Шум лезвия. Основная причина проблем с соседями. Когда классическая горизонтальная конструкция находится в рабочем состоянии, ветряные турбины издают инфракрасный звук. Это не просто неприятный звук. При определенных уровнях радиоволны могут быть опасны для людей и домашних животных. Самодельные генераторы для ветряных турбин обычно не являются инженерными "шедеврами" и сами могут издавать много шума. Настоятельно рекомендуется провести официальную проверку прибора в контролирующем органе (например, СЭС) и получить письменное заключение, свидетельствующее об отсутствии превышения установленных пределов шума.
- Электромагнитные излучения. Все электрооборудование излучает электромагнитные помехи. Рассмотрим, например, ветряную турбину из автомобильного генератора. Конденсаторный фильтр устанавливается на автомобиль для уменьшения помех в приемнике автомобиля. Обязательно учитывайте это при планировании проекта.
Важно: Все генерирующие устройства должны быть заземлены. Помимо обеспечения безопасности, это помогает снизить уровень помех.
Совет: Чем больше документов вам потребуется для подтверждения того, что ваша ветряная турбина безопасна для окружающей среды, тем легче будет отбиваться от "нападок" со стороны назойливых соседей или инспекторов по надзору.
Разновидности генераторов
Прежде чем решить, как построить собственную ветряную турбину, рассмотрите особенности конструкции.
Может быть горизонтальным или вертикальным, в зависимости от положения генераторного блока.
- Классическая конструкция — ось вращения параллельна земле, а плоскость лопастей вертикальна. Такие системы включают свободное вращение вокруг вертикальной оси для позиционирования "с наветренной стороны". Для того чтобы плоскость вращения всегда занимала истинное положение, перпендикулярное направлению ветра, необходим хвостовой закрылок, который работает по принципу флюгера. Принцип работы прост. Ветер меняет направление и воздействует на хвостовое оперение, а ось вращения генератора всегда находится на одной линии с воздушным потоком. Единственная проблема — подключение кабеля питания. Если корпус генератора достаточно сильно вращается вокруг вертикальной оси, провода могут намотаться на полотно и оборваться. Поэтому необходимо установить ограничитель. Полностью повернуть корпус невозможно, но корпус будет висеть в мертвой точке. Промышленные модели оснащены электронным трекером направленного действия, который использует встроенный электродвигатель для вращения корпуса. Проблема заключается в том, что воздух течет продольно и вдоль оси вращения. Однако эффективность зависит от угла атаки. Чем дальше ветер отклоняется от угла 90°, тем меньше эффективность, но аэродинамика пропеллера затрудняет разработку собственной конструкции.
- Лучший вариант — вертикальный генератор (т.е. ось вала перпендикулярна земле). При таком расположении аэродинамических спиралей он не зависит от направления ветра. Вращение одинаково эффективно и зависит только от интенсивности воздушного потока. Форма плавников может быть самой разной и оставляет простор для механического мышления. Существует множество интересных аэродинамических схем, разработанных научными учреждениями. И большинство из этих разработок находятся в свободном доступе. Более того, конструкции, опубликованные в советской технической литературе, могут оказаться наиболее разумными. Роторные пропеллеры имеют неоспоримые преимущества. Вертикальные генераторы статичны и упрощают электрическое подключение. Нет необходимости размещать ограниченное вращение, как в горизонтальных системах.
В зависимости от производимого напряжения
- Собранные своими руками ветрогенераторы на 220 вольт не требуют дополнительных преобразователей величины напряжения и являются планом немедленного применения. Однако их работа зависит от интенсивности ветра. По крайней мере, для выходов, которые действуют как регуляторы для различных скоростей вращения вала, требуются стабилизаторы. Если ветра нет, система просто не работает. Безусловно, есть свои преимущества. Как правило, используются мощные электродвигатели, а на пропеллер может быть установлен вал ротора. Переделка требует минимальных трудозатрат, и эти двигатели уже имеют полезные пьедесталы, остается только создать опорную платформу. Электрические двигатели можно найти при минимальных финансовых затратах из отбракованных электроприборов. Например, промышленные вентиляторы. Двигатели для бытовых приборов, таких как стиральные машины и пылесосы, также подходят.
- Например, ветряные турбины рассчитаны на напряжение 12 вольт (24-вольтовые редко встречаются). Самая популярная конструкция — ветряк с автомобильным генератором. Их также разбирает автомобильный донор, наполненный преобразователями напряжения. Перепроектирование схемы не требуется. На выход требуется подавать или 14 вольт (при таком напряжении заряжается аккумулятор внутри автомобиля), или 12 вольт, при которых получается выход. Шкивы позволяют сконструировать ремни с желаемым соотношением скоростей. Его также можно удалить из карднера. При желании ребра соединяются непосредственно с валом. Эти ветрогенераторы могут использоваться как в режиме потребителя, так и в режиме прямого подключения к автомобилю и могут копировать системы зарядки аккумуляторов. Там, где для питания требуется напряжение 12 вольт, питание поступает непосредственно от клемм аккумулятора. Для получения напряжения 220 вольт используется преобразователь. Подходящий вариант — источник бесперебойного питания. Система работает следующим образом. При накачивании насосом аккумулятор заряжается, если заряд меньше, чем может обеспечить генератор. Если предел превышен, энергия вырабатывается батареей.
Типовые примеры самодельных ветрогенераторов
Конструкция ветряной турбины одинакова независимо от выбранной системы.
- Пропеллер может быть установлен непосредственно на валу генератора или на передаче ремней (цепи, шестерни).
- Сам генератор. Это либо готовое устройство (от автомобиля), либо обычный электродвигатель, который вырабатывает электричество при вращении.
- Инвертор, регулятор напряжения, стабилизатор — в зависимости от выбранного напряжения.
- Регулируемый элемент — батарея, которая гарантирует непрерывное производство независимо от наличия ветра.
- Монтажная конструкция: полотно, потолочный кронштейн.
Пропеллер.
Его можно сделать из любого материала: даже из пластиковых бутылок. Однако гибкие ребра значительно ограничивают мощность.
Достаточно вырезать полость для поступления воздуха.
Неплохой вариант — домашний ветряк из холодильника. Вы получаете законченную конструкцию с профессионально изготовленными лезвиями и сбалансированным электродвигателем.
Аналогичные конструкции были сделаны из охладителей компьютерных блоков питания. Однако мощность таких генераторов катастрофически мала — ее достаточно, чтобы зажечь светодиодную лампу или зарядить мобильный телефон.
Тем не менее, система очень эффективна.
Лезвия неплохие и сделаны из алюминиевой фольги. Материал доступен по цене, легко поддается формовке, а пропеллер очень легкий.
Чтобы изготовить вращающийся пропеллер для вертикального генератора, можно использовать вертикально вырезанную банку. Для мощных систем используются полустальные бочки (емкостью до 200 литров).
Конечно, особое внимание следует уделить надежности. Прочные рамы и подшипниковые оси.
Генераторы.
Как указано выше, могут быть использованы электродвигатели от готовых транспортных средств или промышленного электрооборудования (бытовых приборов). Пример: ветряные турбины, сделанные из отверток. Используется вся конструкция, включая двигатель, коробку передач и патрон для крепления лопастей.
Компактные генераторы взяты от шагового двигателя принтера. Опять же, мощности достаточно для питания светодиодной лампы или зарядного устройства для смартфона. В природе — необходимо.
Если вы хорошо владеете паяльником и неплохо разбираетесь в радиомеханике, вы можете собрать генератор самостоятельно. Популярные системы: ветряные турбины с неодимовыми магнитами. Преимущества проектирования — мощность при ветровой нагрузке в вашем регионе может быть рассчитана индивидуально. Почему именно неодимовые магниты? Высокая мощность и компактность.
Вы можете восстановить ротор существующего генератора.
Или создайте свой собственный дизайн, создавая катушки.
КПД таких ветряных турбин на порядок выше, чем КПД электродвигателей. Еще одно очевидное преимущество — компактная конструкция. Неодимовые генераторы плоские и могут быть установлены непосредственно на центральное звено пропеллера.
Web.
Знание электроники не обязательно, но от ее долговечности зависит жизнеспособность всей ветряной турбины.
Например, если высота мачты составляет от 10 до 15 метров, требуется правильно рассчитанная растяжка и противовес. В противном случае сильные порывы ветра могут опрокинуть конструкцию.
Если мощность генератора не превышает 1 кВт, вес конструкции не так велик, и вопрос прочности мачты имеет второстепенное значение.
Самодельные ветряные турбины не так сложны, как может показаться. Учитывая высокую стоимость заводской продукции, можно добиться значительной экономии, превратив дом в ветряную электростанцию и используя очень доступные материалы. Учитывая низкую стоимость строительства ветряной турбины, она окупится довольно быстро.