Ветрогенераторы для загородного дома

Энергия ветра - это экологически чистая, неисчерпаемая энергия, и, самое интересное, ее легко использовать в домашних условиях. Для преобразования энергии ветра в электрическую энергию служат ветряные электростанции или ветрогенераторы. 

Ветрогенераторы, используемые для выработки электрической энергии, бывают разных размеров, типов и модификаций. Большие ветрогенераторы, которые обычно используются на ветряных фермах (электростанциях), могут вырабатывать большое количество электричества - сотни мегаватт, которым можно обеспечивать сотни домов. Небольшие ветряки, которые вырабатывают не больше 100 кВт электроэнергии, используются в частных домах, фермах, подсобных хозяйствах и т.п., служат источником дополнительной электроэнергии, способствуют уменьшению оплаты за основной источник электроэнергии. Очень маленькие ветряки, мощность которых составляет 20-300 Вт, используются для подзарядки аккумуляторов и там, где не требуется большое количество электроэнергии. Небольшие ветроэлектростанции будут экономически эффективны, если будут соблюдены следующие условия:    1) ветер в вашем месторасположении дует стабильно и много дней в году;      2) ваши затраты на электроэнергию высоки;    вы не подключены к питающей сети или она находится далеко от вас.

Большое значение имеет место, где вы собираетесь установить ваш ветрогенератор. Его не следует размещать вблизи деревьев, домов и т.п., т.к. вы не получите полной отдачи от ветряка. Сила ветра всегда больше на вершине холмов, у береговой линии, в степях, в местах, где нет деревьев и строений. Учтите, что деревья могут вырасти, а ветрогенератор - нет. 

Не ожидайте, что ваша ветроэлектростанция будет все время вырабатывать достаточное количество электроэнергии. Скорость ветра в одном и том же месте может сильно различаться и как следствие будет и различаться количество вырабатываемой электроэнергии. И если сила ветра будет меняться в пределах 10%, то вырабатываемая электроэнергия будет изменяться в пределах 25%! 

Существует 2 основных типа ветрогенераторов:

с горизонтальной осью вращения (HAWT - Horizontal Axis Wind Turbine) и вертикальной (VAWT – Vertical Axis Wind Turbine). Горизонтальные ветряки должны быть всегда направлены по ветру. Для этого в их конструкции предусмотрен механизм поворота. В малых ветрогенераторах используется флюгерный механизм разворота по ветру (так называемый "хвост"). Также существует механизм разворота лопастей вдоль ветра при ураганных ветрах (выше 25м/сек) для того, чтобы ветрогенератор смог их перенести без потерь. Мачта для горизонтальных ветрогенераторов должна быть рассчитана так, чтобы лопасти не задевали объектов, которые могут находиться под ними. Из-за большого диаметра лопастей, сложности механизма разворота и большого количества механических сочленений, срок службы малых горизонтальных ветрогенераторв составляет 10-15 лет. Самым большим минусом горизонтальных ветрогенераторов является высокая стартовая ( от 3 м/сек) и номинальная (11-1 5м/сек) скорости ветра – это делает их неэффективным для использования в континентальных районах, где средняя скорость ветра составляет 3-5 м/сек.   

Вертикальные ветрогенераторы работают в любом направлении ветра. Им требуется мачта меньшей высоты, т.к. их лопасти расположены над мачтой, а не сверху и снизу. К тому же из-за того, что лопасти расположены над мачтой, вертикальный ветрогенератор вырабатывает больше энергии, т.к. скорость ветра увеличивается при увеличении расстояния от земли. В таком типе ветрогенераторов меньше вращающихся и прочих механических элементов, поэтому минимальный срок эксплуатации составляет 20-25 лет. Вертикальные ветрогенераторы рассчитаны на рабочую скорость ветра 1-25 м/сек. Обычно они не рассчитаны на ураганные ветра и поэтому при приближении урагана их необходимо опускать. Самым большим плюсом вертикальных ветрогенераторов является низкая стартовая ( обычно от 1-2 м/сек, а у некоторых от 0.5м/сек) и номинальная (7-8 м/сек) скорости ветра. Это делает очень эффективным для использования их в континентальных районах, где средняя скорость ветра составляет 3-5 м/сек. Еще одним важным преимуществом вертикальных ветрогенераторов над горизонтальными является то, что их можно без проблем устанавливать на плоских крышах зданий. Это позволяет размещать их на крышах промышленных объектов и существенно экономить на платежах за энергию для бизнеса. 

Одной из проблем при выборе и сравнении ветрогенераторов является отсутствие единого стандарта измерения выходной мощности. Производители сами выбирают при какой скорости ветра указывать выходную мощность. Чтобы понять, какой именно ветрогенератор подходит именно для вас и вашей местности, то необходимо взять статистические данные по скорости ветра и ее распределению в процентах от всего года. Например, для Подмосковья в районе Каширы статистика показывает, что средняя скорость ветра за год 3.3 м/сек, средняя скорость ветра за 6 месяцев зимы 5,4 м/сек, средняя скорость ветра за 3 самых холодных месяца 5,7 м/сек, а распределение скоростей ветра таково: 
менее 1 м/сек – 11% в год 
от 2 до 5 м/сек – 52% в года 
более 8м/сек - 18% в год. 

Конечно, найти такие данные для каждой местности трудно, поэтому для оценки эффективности того или иного типа ветрогенератора для Подмосковья, мы составили примерную таблицу. В качестве примера взяли ветрогенераторы, которые можно купить в России - стандартный горизонтальный ветрогенератор, уникальный горизонтальный ветрогенератор, который стартует уже при скорости ветра 0.2 м/сек и вертикальные ветрогенераторы, которые Вы можете приобрести у нас. Статистика распределения скорости ветра взята с официального сайтa московского метеобюро. 

Таким образом видно, что выработка и стоимость одного кВт*час энергии горизонтального ветрогенератора мощностью 2кВт примерно равна выработки вертикального ветрогенератора мощностью 600-800Вт. При этом срок службы в два раза выше, а затраты на обслуживание более чем два раза ниже. Заметно также, что несмотря на первоначальную высокую стоимость самого мощного из сравниваемых ветрогенраторов, его экономическая эффективность намного выше чем у менее мощных. Проведенные расчеты подтверждают что для еще более мощных генераторов – 10кВт…100кВт – экономическая эффективность еще выше – расчеты по ней вскоре представим в другой статье. Но такие мощные генераторы трудно применять в домашнем хозяйстве – они рассчитаны для совместного использования коттеджными поселками или небольшими предприятиями. 

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что с появлением современных вертикальных ветрогенераторов, использование ветровой энергии стало возможно и эффективно не только в прибрежных, горных или степных районах, но и в континентальных районах.