Энергия ветра: о пользе эксплуатации ветрогенераторов

Установка ветрогенератора – самый доступный способ использования альтернативной энергии в частном секторе. С помощью ветрогенератора можно обеспечить дом резервным источником электроэнергии и снизить коммунальные траты.

Как работает ветрогенератор

Принцип преобразования энергии ветра в электрическую еще в XVIII веке предложил американец Чарльз Браш. С тех пор ветряки распространились по миру. С появлением тепловых, атомных и гидроэлектростанций их популярность стала падать. Во-первых, для получения электроэнергии в промышленных объемах надо создать целую сеть ветроустановок, что не всегда возможно и целесообразно. Во-вторых, ветер – явление переменчивое, поэтому спрогнозировать эффективность результата, особенно на больших объектах, достаточно сложно. А в-третьих, рядовые потребители просто обрадовались легкости подключения к общей сети электроэнергии и невысокой цене за ее использование.

Однако рост цен и уменьшение запасов невозобновляемых ресурсов привели к появлению новых идей и возможностей выработки энергии, спровоцировав возрождение ветроэнергетики. Многие страны, в частности Дания, Испания и другие, ввели программы, поддерживающие использование нетрадиционных источников энергии, предоставляют определенные экономические льготы или скупают излишки электроэнергии. В Украине ветроэнергетика развивается не так быстро, как могла бы – из-за отсутствия стимулирования со стороны государства. И все же она движется вперед. Причины тому – самосознание людей, желание автономности от нестабильных сетей.

Типы ветрогенераторов

Существует два основных типа ветротурбин – с горизонтальной и вертикальной осью вращения.

  • Горизонтально-осевые (крыльчатые) ветрогенераторы составляют до 95 % всех установок в мире. Они имеют вертикальные лопасти, размещенные на мачте на горизонтальной оси.
  • Вертикально-осевые (карусельчатые) ветрогенераторы – более поздняя разработка, датируемая XX веком. Одни хвалят их за малошумность работы и компактность, другие сетуют на вибрации вертикального устройства и его непрактичность.

Принцип действия ветрогенератора

Как известно, ветер – это перемещение воздушных масс над земной поверхностью. Несмотря на то что пощупать их нельзя, объем масс весьма значительный: 1 м3 воздуха на уровне моря весит 1,225 кг и скрывает большой потенциал энергии.

Ветрогенератор, или ветроэнергетическая установка (ВЭУ), берет у воздуха энергию, называемую кинетической, и превращает ее в электрическую. Современные ВЭУ могут «отобрать» у воздуха до 40-45 % кинетической энергии.

Все ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные и бытовые (домашние, для частного использования). Промышленные представляют собой сети ветрогенераторов и чаще всего принадлежат государству. Малые ветрогенераторы обеспечивают энергией частные дома. Возможно и коллективное их использование для нескольких коттеджей. Главное преимущество такой энергетики – полное отсутствие и сырья, и отходов.

Основные элементы ветрогенератора – ротор, лопасти и генератор, установленные на мачте. Лопасти раскручиваются ветром и приводят в движение вал генератора, где и происходит преобразование кинетической энергии ветра в электрическую. Мачта позволяет поднять ветрогенератор на большую высоту, туда, где скорость ветра выше и стабильнее.

При подключении такой установки к общей сети электроснабжения она получает название сетевой, а ее хозяин не пользуется собственной электроэнергией напрямую, а экономит на оплате «общественной». Однако в Украине такой вариант практически нереализуем.

Поэтому наиболее распространены автономные ветрогенераторы. В их состав дополнительно входят аккумуляторные батареи для накапливания электроэнергии, контроллер заряда аккумуляторов и инвертор для преобразования постоянного тока из аккумуляторов в переменный.

Есть еще датчик направления ветра, который помогает установке самостоятельно определять направление и скорость воздушных масс, и автоматический переключатель источника питания, который в безветренную погоду быстро подключает дом к дизельному генератору или общей сети энергоснабжения.

Ветроустановка также включает в себя киль или электропривод для ориентирования на ветер и систему аварийной остановки при штормовом ветре для предотвращения поломки. В зависимости от условий эксплуатации срок службы ветрогенератора может достигать 25 лет.

Мифы и факты о ветрогенераторах

С ветрогенераторами, как и с альтернативными источниками в целом, связаны не только хорошие, но и плохие отзывы. Основная проблема для многих – шум от ветровой турбины. Производители пытаются устранить этот недостаток, с каждым годом снижая уровень шума. Второй важный вопрос – мерцающая тень от вращающихся лопастей, которая неприятна и даже вредна для здоровья человека. Обе проблемы можно решить, расположив ВЭУ подальше от дома или с его северной стороны, чтобы тень от рядом расположенного устройства падала в направлении от дома.

Жить рядом с ветрогенератором безопасно, он не влияет на работу теле- и радиоприборов. Как и любое массивное устройство, ветрогенератор может стать помехой для телесигнала, только если будет располагаться непосредственно между ретрансляционной вышкой и антенной-приемником.

В целом, ветроустановку целесообразно использовать:

  • в регионах, где среднегодовая скорость ветра 3 м/c и выше;
  • в местах, где часто отключают электроэнергию;
  • в местах, где отсутствует сетевая электроэнергия и подключение к сети обходится очень дорого;
  • в случаях, когда требуется полная или частичная энергонезависимость.