Для чего нужны ветровые мельницы

Ветряная мельница

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Ветряная мельница — аэродинамический механизм, который выполняет механическую работу за счет энергии ветра, улавливаемой крыльями мельницы. Наиболее известным применением ветряных мельниц является их использование для помола муки.

На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, были единственными машинами, которые использовало человечество. Поэтому применение этих механизмов было различным: в качестве мукомольной мельницы, для обработки материалов (лесопилка) и в качестве насосной или водоподъемной станции.

С развитием в XIX в. паровых машин использование мельниц постепенно стало сокращаться.

«Классическая» ветряная мельница с горизонтальным ротором и удлиненными четырехугольными крыльями является широко распространенным элементом пейзажа в Европе, в ветреных равнинных северных регионах, а также на побережье Средиземного моря. Для Азии характерны другие конструкции с вертикальным размещением ротора.

Содержание

История

Античность

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Предположительно древнейшие мельницы были распространены в Вавилоне, о чем свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 до н. э.). Описание орга́на, приводившегося в действие ветряной мельницей, — первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э. Персидские мельницы описываются в сообщениях мусульманских географов в IX в., отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами. [1] Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон и, так как паруса жестко связаны с осью, мельница не будет вращаться.

Еще один вид мельниц с вертикальной осью вращения известен как китайская мельница или китайский ветряк. Конструкция китайской мельницы значительно отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

Средневековье

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии. [2] В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Такое положение дел было в Европе вплоть до появления двигателей внутреннего сгорания и электрических двигателей в XIX веке. Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками, а ветряные — в равнинных ветреных местностях.

Мельницы принадлежали феодалам, на чьей земле они располагались. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным экономическим циклам, в которые были вовлечены мельницы. С отменой запрета, население стало в состоянии выбирать мельницу по своему усмотрению, таким образом стимулируя технический прогресс и конкуренцию.

Новое время

В конце XVI века в Нидерландах появились мельницы, у которых навстречу ветру поворачивалась только башня. До конца XVIII века ветряные мельницы были в огромном количестве распространены по всей Европе — там, где ветер был достаточно силен. Средневековая иконография ясно показывает их распространенность. В основном они были распространены в ветреных северных областях Европы, в значительной части Франции, Нижних Землях, где в прибрежных районах некогда имелось 10 000 ветряных мельниц, Великобритании, Польше, Прибалтике, Северной России и Скандинавии. В других европейских регионах было всего несколько ветряных мельниц. В странах Южной Европы (Испания, Португалия, Франция, Италия, Балканы, Греция), строились типичные мельницы-башни, с ровной конической крышей и, как правило, фиксированной ориентацией.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Когда в XIX веке произошел общеевропейский экономический скачок, наблюдался и серьёзный рост мельничной промышленности. С появлением множества независимых мастеров произошел единовременный рост числа мельниц.

В России ветряные мельницы традиционно использовалась для помола зерна или подъёма воды. Современные ветряные электростанции обеспечивают электроэнергией небольшие хозяйства и предприятия.

Ветряная мельница в искусстве

См. также

Примечания

Ссылки

Источник

Зачем нужна ветряная мельница

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Принципы размола зерна в муку

Процесс превращения зерна в муку на современных мельницах проходит в несколько этапов. Перед размолом зерно очищается на специальных установках. Сита позволяют разделить массу по размеру, а специальные триеры удаляют из нее примеси. Это довольно хитрая машина, она распознает конфигурацию отдельных зерен и отбрасывает в сторону все, что отличается по форме. Далее масса замачивается. Эта операция нужна, чтобы поверхностный слой (его называют отрубным) легче снимался. В отрубях остается шелуха и зародышевые зоны зерна. Теперь наступает самый ответственный момент – выполняется обрубка. Она позволяет ускорить процесс размола зерна на жерновах. Современные жернова во многом напоминают те, которые использовались еще в древности. Это два круга. Один из них неподвижный, а другой вращается относительно первого. В верхнем имеется питающее отверстие, сюда поступают зерна. Зерно движется от центра к периферии, соприкасаясь с поверхностью жерновов. Те давят с определенным усилием, сдирая тонкий слой, который и превращается в муку. По мере истирания от цельных зерен не остается ничего, кроме муки, которая ссыпается с поверхности неподвижного жернова. Финишная операция – это разделение муки на ситах. Через самые тонкие проходит мука высшего сорта, далее отделяются и другие сортовые фракции. На самом грубом сите остаются сравнительно крупные частицы – это любимая многими (но кто-то ее и не любит) манная крупа.

Как поймать ветер

Природа ветра – это движение потока воздушных масс. Где-то ветер ежедневно дует с большой скоростью, но есть места, где его подолгу не могут дождаться. Первыми его сумели поймать моряки, паруса легко уловили легкое дуновение и потянули суда в направлении потока. Несколько позже научились ставить и косые паруса, появилась возможность двигаться и под углами, лавируя, опытные моряки могут плыть и навстречу ветру. Для привода вращающихся жерновов потребовалось иначе расположить несколько парусов. Их пришили к радиальным направляющим, сидящим на валу. Потом преобразовали в лопасти. Теперь давление воздушного потока заставляет двигаться каждую лопасть, здесь поступательное движение воздуха преобразуется во вращательное движение вала. Ветряная мельница упрощенного привода имела жернова, которые вращались в горизонтальной оси. Много сложностей преодолели изобретатели древности, чтобы найти способы поджимать неподвижный жернов к вращающемуся. Среди рисунков египетских пирамид есть такие, которые показывают, как ветер на мельнице перемалывает зерно в муку.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Классическая ветряная мельница

Вопрос о том, как передать вращение от горизонтальной оси к вертикальной, долго не мог разрешиться. Многократно пытались изменить направление вращения валов. Но техническое решение так и не находилось. В манускриптах есть схемы устройств для преобразования направлений вращения. Наиболее распространенная конструкция приписывается Архимеду (ветряная мельница по Архимеду изображена на фресках, вывезенных римлянами из Сиракуз). Он придумал зубчатые колеса, изготовленные из бревен, закрепленных на ободьях колес. Гениальная идея была воплощена в десятках тысяч мельниц, разбросанных по миру. В них ветер заставляет вращаться горизонтальный вал, на конце которого установлено колесо. На его ободе имеются крепко зафиксированные зубья (круглые бруски), установленные с определенным шагом. Перпендикулярно горизонтальному валу установлен вертикальный. На нем тоже имеется колесо с аналогичными зубьями. Получился аналог шестеренного механизма, передающий крутящий момент под заданным углом (в данном случае 90°). Вертикальный вал вращает подвижный жернов, в него равномерно засыпается зерно, которое превращается в муку. В результате получилась мельница для муки.

Как устроена современная мельница

В современных конструкциях вместо сложного шестеренного механизма, изготовленного из дерева, используются иные устройства для передачи вращения. Сегодня только на побережье Пиренейского полуострова работают несколько десятков мельниц. В них использованы фрикционные вариаторы – редукторы, преобразующие направление вращения, а также обеспечивающие нужную скорость вращения рабочего вала. В Норвегии и Исландии применяется несколько иной привод, там работают конические шестерни, изготовленные из бронзы. На улице XXI век, но ветряная мельница все равно находит применение и в наше время.

Какие мельницы используются сегодня

Большие объемы промышленной переработки зерна невозможно осилить только с использованием ветра. Для привода вращения жерновов применяются синхронные электродвигатели с фазовым ротором. Они могут плавно изменять частоту вращения вала. Для зерна и муки характерно проявление термопластических свойств – расплавление при нагревании. В процессе помола муки температура поверхности жерновов повышается, поэтому скорость вращения ограничивается разумными пределами. Если не ограничить, то может произойти возгорание муки, а ее наличие в воздухе, соответственно, привести к взрыву. Современные жернова внутри себя имеют довольно сложную систему охлаждения. В зоне их работы установлены термодатчики, которые контролируют ход технологического процесса. Внедрение компьютеров в технологии не обошло и мельничное производство. На современных мельницах датчики контроля разных параметров установлены по всей технологической цепи: от приема зерна на склад до упаковки муки в тару и погрузки в транспортное средство, которое доставит ее на хлебопекарный завод или в магазин.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Мельница своими руками

Мини-мельницы применяются в фермерских хозяйствах для приготовления кормов с использованием муки крупного помола. Известно, что организм животных лучше усваивает не цельное зерно, а дробленное. Для этого применяют небольшие зернодробилки или машинки для грубого помола. Мельница своими руками создается в следующей последовательности. Нужно изготовить жернова. Для этого применяют два толстостенных диска, их рабочие поверхности насекаются бородком или зубилом. В результате получаются жернова. Затем в верхнем жернове просверливается отверстие. К нему приваривают конус из тонкостенной жести (питатель, подающий зерно в зону помола). Организуют привод вращающегося жернова, здесь проще всего использовать клиноременную передачу. Поэтому болтами к верхнему диску прикручивают шкив. На валу электродвигателя также устанавливают шкив. Теперь вращение вала двигателя будет передано к жернову мельницы. Остается только заключить всю конструкцию в корпус и начать производить муку.

Источник

Для чего нужны ветряные мельницы?

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Для чего нужны ветряные мельницы? Ветряные мельницы — механизмы, которые выглядят как огромные вентиляторы, — с древних времен использовали для получения энергии и помола зерна.

Ветряные мельницы применяли, чтобы делать муку из пшеницы и кукурузы, распиливать бревна, отжимать масло, производить бумагу и вращать гончарные круги.

В 20-е годы XX века люди пользовались небольшими ветряными мельницами для снабжения ферм электричеством.

Когда в 30-е годы XX века принялись строить большие линии электропередач, местные ветряки стали выходить из употребления, хотя и сейчас их можно кое-где увидеть.

Когда в 70-х годах XX века ограничения поставок нефти вызвали интерес к альтернативным источникам энергии, ветряки снова вошли в моду, особенно в США, в штатах, чье правительство поощряет использование возобновляемых источников энергии.

Очень много ветряных электростанций построено в штатах Калифорния, Техас, Айова, Миннесота и Оклахома.

В наше время множество гигантских ветряков с лопастями длиной до 60 м стоят на обдуваемых ветрами склонах гор и вырабатывают электрическую энергию.

Ветер обдувает наклонные лопасти, укрепленные на валу, что заставляет вал вращаться.

Вал соединен с генератором, который вырабатывает электричество.

Такие устройства обычно называют ветряными электростанциями.

Самая большая в мире ветряная электростанция находится в Техасе.

На ней имеется 421 ветряк, и станция производит достаточно электроэнергии, чтобы снабжать ею 230 000 домов в течение года.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницыДеятельностный подход к психике

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницыКоралл — это животное или растение?

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницыШироколиственные леса Восточной Азии

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницыНеобычные древние календари

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницыСколько костей в человеческом теле?

Источник

Автономное электроснабжение от энергии ветра: выбираем ветрогенератор

Этой статей мы открываем тему, посвященную ветроэнергетике и бытовым электростанциям, функционирующим на основе ветрогенераторов. В ее первой части мы расскажем:

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Перспективы ветроэнергетики

Генерировать электричество из энергии ветра – возможно. Но сразу оговоримся: объем электрической мощности, которую можно «снять» с домашнего ветрогенератора, напрямую зависит от особенностей местности, в которой вы проживаете.

Поэтому, рассматривая автономную электростанцию как альтернативу местным электрическим сетям, предварительно изучите данные статистики по среднегодовой скорости ветра в своем регионе. Определить перспективность строительства автономной системы помогут таблицы интенсивности ветра, используемые при строительстве ветроэлектростанций (их можно найти с помощью любой поисковой системы). Также сориентироваться в вопросе поможет информация о технических характеристиках существующих ветрогенераторов и личные среднесуточные замеры скорости ветра, выполненные с помощью анемометра – прибора для измерения скорости ветра.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

При слабом ветре генератор может вовсе не вырабатывать электричество, при этом свою номинальную мощность устройство развивает только при значительной скорости ветра.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Мощность при ветре 1 – 3м/с – около 3 Вт/ч (как у обычного зарядника от телефона), а при более сильном ветре мощность возрастает. В сутки ветряк вырабатывает примерно 30–60 Вт/ч (при ветре 1 – 3м/с), а при ветре 3 – 5м/с – до 100 Вт/ч. Энергия накапливается в маленьком буферном аккумуляторе, от которого осуществляется зарядка девайсов и работает светодиодное освещение.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Мы привели пример ветрогенератора небольшой мощности, который изготовлен из стандартной динамо-втулки. Он наглядно демонстрирует, что ветроэнергетика (даже на уровне хобби) имеет вполне реальные перспективы.

В целом, планируя строительство домашней ветроустановки, не следует ставить перед ней нереальных задач. Но если все сделать правильно – собрать установку, оснащенную аккумуляторами, контроллером и инвертором, то можно получить вполне удовлетворительные результаты (особенно, если ваш участок расположен вдали от централизованных электрических сетей). А дополнив систему солнечными батареями, можно получать энергию даже при полном отсутствии ветра.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Сейчас живу на даче, и электричество у меня от самодельной комбинированной системы: два ветрогенератора общей мощностью 300 Вт/ч и две солнечные панели общей мощностью 200 Вт/ч. Я расходую около 10-15кВт/ч энергии в месяц. Этой электростанции мне хватает на освещение, телевизор, Интернет и связь. Ну а если больше захочется, то и цена установки соответствующей будет.

Из чего состоит ветровая электростанция

Сам по себе ветрогенератор (независимо от мощности и других технических характеристик) никогда не сможет обеспечить бесперебойное питание подключенных к нему электроприборов. Скорость ветра – неравномерна. Как следствие, объем мощности, вырабатываемой ветрогенератором в течение суток, может очень сильно меняться (временами ветряк, и вовсе, останавливается). Поэтому классическая схема ветроэлектростанции, которая сможет обеспечивать питание потребителей даже в тихую и безветренную погоду, должна иметь следующий вид:

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Учитывая, что ветрогенератор является ключевым элементом электростанции, параметры, по которым следует его выбирать, мы рассмотрим в первую очередь.

Стартовая скорость ветра и момент страгивания ветряка

В регионах, где штормовые воздушные потоки – большая редкость, основной задачей является выбор ветрогенератора, способного вырабатывать электричество даже при сравнительно слабом ветре (4…5 м/с). Способность установки начинать вращение при небольшом ветре характеризуется величиной его стартовой скорости.

Стартовая скорость напрямую зависит от стартового момента (момента страгивания) ветряка – усилие, которое необходимо приложить на рабочий винт ветрогенератора, чтобы он начал свое вращение. Чем меньше стартовая скорость ветра, тем больше дней в году генератор будет радовать вас альтернативной энергией. Большинство ветрогенераторов, которые используются в домашних условиях, имеют стартовую скорость – 2…3 м/с.

При этом есть отдельная разновидность устройств (с парусным винтом), которые очень чувствительны к движению воздуха.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Они стартуют при значительно меньших скоростях ветра (от 0,2 м/с), но обладают крайне ненадежной конструкцией. Поэтому перспективы их использования мы рассматривать не будем.

Стартовую скорость не следует путать с рабочей и номинальной скоростью, поскольку не всегда при минимальных оборотах ротора генератор способен давать ток, достаточный для зарядки аккумулятора.

Рабочая скорость

Для того чтобы генератор не вращался «вхолостую» (например, при небольшой скорости ветра), его рабочие характеристики должны соответствовать погодным условиям, которые преобладают в вашей местности.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Нормальные быстроходные ветряки начинают заряд аккумуляторов при скорости ветра в 3 – 3.5 м/с.

Скорость ветра, при которой ветрогенератор начинает давать ток на нагрузку – это минимальная рабочая скорость. Номинальная (расчетная) скорость ветра – скорость, при которой силовая установка выходит на свою номинальную мощность.

Основные разновидности ветрогенераторов

Наиболее популярны сегодня классические быстроходные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения и тремя лопастями.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Быстроходными считаются ветряки с минимальным количеством лопастей: 2, 3 или, вовсе, с одной (оснащенной противовесом). При сильном ветре такие генераторы очень быстро вращаются и при этом сильно шумят. Особенно это касается однолопастных устройств. Несмотря на то, что проблема шума может показаться незначительной, относиться к ней следует очень серьезно.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

ВГ шуршит: начиная с 5–6 м/с ветер в ушах свистит, заглушая все звуки вокруг. Начиная с 1 кВт, контроллер начинает притормаживать ВГ, после чего устройство начинает не только шуршать, но еще и гудеть.

Форумчанин представил описание брендового быстроходного ветрогенератора, обороты которого (при скорости ветра в 10 м/с) приближаются к показателю 400 об/мин. Из него можно сделать вывод: располагая ветрогенератор вблизи жилых помещений, целесообразно рассмотреть вариант с тихоходным ВГ (если, конечно, не хотите, чтобы доброжелательные соседи однажды превратились в ваших закоренелых врагов). Такие генераторы ввиду своих аэродинамических особенностей даже при сильном ветре не развивают больших оборотов. К тому же, при сравнительно одинаковой мощности диаметр лопастей у тихоходного ветряка всегда меньше, чем у быстроходного устройства. Это делает проще и монтаж, и эксплуатацию установки.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Горизонтальный тихоходный ветряк – это установка, в конструкции которой имеется более трех лопастей, а показатель быстроходности (Z) соответствует значению Z ≤ 5. Где Z – отношение окружной (концевой) скорости лопастей ветряка к скорости ветра.

Число лопастейПоказатель быстроходности, Z
19
27
35
63
121.2

На практике характеристики тихоходного ветряка соответствуют следующим параметрам:

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Частота вращения 400 об/мин – это далеко не тихоходный винт. 120 об/мин и выдача на этих оборотах номинала мощности – это тихоходный ветряк.

Дополнительным преимуществом тихоходной установки является низкая скорость страгивания. Благодаря высокому крутящему моменту, который лопасти передают на рабочий винт генератора, установка стартует даже при небольшом ветре. Высокий момент образуется за счет большей площади лопастей (в сравнении с быстроходными ветряками).

Из-за большого количества лопастей во время работы перед винтом тихоходного генератора образуется воздушная подушка (ветер не успевает проходить через лопасти). Эта особенность оказывает негативное влияние на производительность установки, и из нее вытекают основные недостатки устройства.

К основным недостаткам тихоходного ветряка можно отнести сравнительно низкий КИЭВ и высокую парусность (которая в штормовую погоду может привести к фатальным для установки последствиям). При этом тихоходные ветряки оснащаются генераторами с увеличенным диаметр ротора, а иногда – дополнительными мультипликаторами, которые облегчают запуск и вращение силовой установки. Перечисленные усовершенствования позволяют увеличить линейную скорость ротора и «снять» с генератора больше мощности при небольших оборотах. Такая конструкция генератора значительно увеличивает стоимость всей установки.

Что касается быстроходных генераторов горизонтального типа: благодаря своей простоте и относительной дешевизне эти устройства получили достаточно широкое распространение. И если в конструкции такой установки реализована защита от бури (например, механизм складывания хвоста при сильном ветре), то единственным неудобством во время ее эксплуатации может стать сильный шум.

Тихоходные горизонтальные ветрогенераторы гораздо реже используются на территории частных домовладений. Во многом это связано с характерными особенностями подобных установок.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Маленьких тихоходных генераторов (мощностью до 600 Вт/ч и с размахом винта в 1,5 метра) не бывает! И это не я так плохо искал, и даже не я так придумал. Это законы природы. Хотите тихоходный и «что-то дающий» ветряк – смотрите на вертикалки. Но весят они (даже слабые) тоже немало – у них большая материалоемкость.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

На нашем форуме не так уж и много сообщений, говорящих в пользу вертикальных ветрогенераторов. Некоторые сетуют на то, что их конструкция слишком громоздка, других не устраивает низкая производительность устройств (КИЭВ), многие жалуются на недостаточную способность вертикальных установок к самозапуску и т. д.

Самыми непроизводительными считаются роторы «Савониуса». Их КИЭВ едва ли достигает значения – 0.2.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

В то время как средний КИЭВ роторов с аэродинамическими крыльями (роторы «Дарье») равен 0,4 (что совпадает со средним значением КИЭВ горизонтальных ветряков). Роторы Дарье наиболее популярны среди вертикальных установок, используемых в ветроэнергетике.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Несмотря на перечисленные недостатки, если ветрогенератор получил определенное распространение, то есть у него и свои преимущества. У моделей с вертикальной осью вращения они следующие:

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Сейчас закончил свой ветрячок мощностью 500Вт. Вот, что показали испытания: при 4 м/с – 180Вт, 5м/с – 280Вт, 6м/с – 350Вт, 7м/с – 400Вт, 8 м/с – 470Вт, 9м/с – 520Вт, 10м/с –600Вт. Что касается генератора: сейчас кручу машину «ДБМ185-6-0,4-2», число пар полюсов в ней 8, номинальное напряжение – 27В, частота вращения при идеальном холостом ходе – 390…450 об/мин, пусковой момент (Н*м) – не менее 21,8, сопротивление фазы – 0,28…0,636 Ом.

Диаметр установки, о которой идет речь – 1,2 м, высота – 1 м. Изготовлена она по типу ортогонального Н – ротора Дарье.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Как видим, вертикальная конструкция ветрогенератора вполне имеет право на жизнь. Выбирая подобную установку, очень важно учесть ее производительность, а главное – максимальную скорость ветра, характерную для вашей местности. Ведь вертикальный ветряк практически не имеет механической защиты от бури.

Выбор ветрогенератора по характеристикам мощности

Выбирая ветрогенератор, который развивает номинальную мощность (предположим – 800 Вт/ч) при скорости ветра 8 м/с, не стоит рассчитывать на то, что при ветре 4 м/с установка будет стабильно выдавать 400 Вт/ч.

Ниже приведена зависимость мощности от ометаемой площади рабочего винта и скорости ветра.

Диаметр ветроколеса, мМощность, кВт, при скорости ветра, м/с
45678910
20,0420,0830,1450,230,3450,3450,345
40,170,330,580,921,381,381.38
80,691,342,323,75,55,55,5
121,553.035,258,2512,412,412,4
183,486,611,818,627,839,554.6
309,618,932,651,677,3110,1151,1

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

О мощности: обычно к описанию ветрогенератора прилагается график. Мощность установки зависит от мощности ветра. А мощность ветра пропорциональна скорости ветра в кубе. Но точные параметры генератора проще по графику посмотреть.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

График мощности ветрогенератора изначально учитывает КПД установки, который выражается в коэффициенте использования энергии ветра (КИЭВ). Средний КИЭВ современных электроустановок находится в пределах – от 0,3 до 0,4. Исследуя график мощности, следует рассматривать не сколько номинальные характеристики устройства (их можно получить только при ветре 9–10 м/с), сколько показатели, характерные для среднегодовых значений ветра именно в вашей местности (например, 4–5 м/с). Только так можно правильно оценить потенциал того или иного ветрогенератора.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

У вас, наверняка, приборы будут работать от переменки – 220В. При этом аккумуляторы дают ток постоянный, и его надо преобразовать в переменный. А это потери (до 10%). Еще есть потери при хранении энергии в аккумуляторах и т.д.

Следовательно, технические характеристики ветрогенератора следует соотносить не только с собственными потребностями в электричестве, но и с неизбежными потерями, возникающими во время работы альтернативной электростанции. Необходимо брать во внимание характеристики преобразователей тока, потери на сопротивление проводников (особенно, если генератор расположен на большом расстоянии от конечных потребителей) и т. д.

Напряжение генератора

В идеале номинальное напряжение на выходе генератора должно соответствовать параметрам ваших аккумуляторных батарей. Например, для двух последовательно соединенных аккумуляторов (12 В) подойдет ветрогенератор номиналом 24В. Для четырех таких аккумуляторов (также соединенных последовательно) подойдет ветряк номиналом 48 В и т. д.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Номинальное напряжение аккумуляторов должно соответствовать номинальному напряжению ветряка.

Некоторые современные контроллеры способны компенсировать большую разницу между выходным напряжением ветрогенератора и номиналом аккумуляторов. Но об особенностях дополнительных устройств, входящих в комплект домашней электростанции, мы поговорим в продолжении настоящей статьи.

Мы рассмотрели ключевые параметры, которые следует брать во внимание, выбирая установку для домашней электростанции самостоятельно. Но, как гласит народная мудрость: «учиться следует на чужих ошибках». Нам же ничто не мешает использовать это правило применительно к чужим успехам.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Я очень рекомендую взять у продавцов несколько адресов, по которым установлены ветряки, и съездить по ним. Посетив, поговорить с хозяевами, спросить – как работают, сколько кВт/ч устройства выработали и т. д. Опираясь на полученную информацию, можно принять решение, сэкономив себе и нервы, и деньги.

Руководствуясь чужим опытом, можно частично решить проблему электротехнических расчетов или, хотя бы, получить четкие ориентиры в этом направлении.

Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть фото Для чего нужны ветровые мельницы. Смотреть картинку Для чего нужны ветровые мельницы. Картинка про Для чего нужны ветровые мельницы. Фото Для чего нужны ветровые мельницы

Проблемам выбора подходящего ветрогенератора на страницах FORUMHOUSE посвящена целая тема. Реальный опыт наших пользователей поможет вам немного сориентироваться в существующем многообразии. Также вы можете узнать о различных вариантах использования альтернативной энергии, посетив соответствующую страницу нашего интернет-проекта. Многие наши пользователи уже успели сформировать свое мнение относительно преимуществ или недостатков того или иного ветрогенератора. Ознакомившись с их взглядами на проблему, вы сможете более объективно судить о том, какая установка будет применима конкретно к вашему случаю. И еще: альтернативной может быть не только электрическая, но и тепловая энергия. И наш видеюсюжет наглядно это демонстрирует.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *