Generatore eolico per una casa privata: dispositivo, tipologie, revisione delle migliori offerte
I mulini a vento hanno da tempo cessato di essere una novità esotica; ora sono considerati una delle possibili opzioni di risparmio.I flussi d'aria sulla superficie terrestre trasportano un'enorme quantità di energia, che attualmente viene utilizzata con successo nelle turbine eoliche industriali e nelle piccole turbine eoliche per uso privato.
Ti diremo come scegliere l'installazione giusta e tecnicamente competente di un generatore eolico per una casa privata. Il nostro articolo proposto descrive le regole per l'assemblaggio e il funzionamento delle mini centrali elettriche. Agli acquirenti interessati vengono forniti consigli sulla loro scelta e viene fornita una valutazione dei modelli popolari.
Il contenuto dell'articolo:
Progettazione e principio di funzionamento delle turbine eoliche
I generatori eolici sono speciali dispositivi che trasformano l'energia cinetica del vento in energia elettrica. Si tratta di fonti di energia elettrica indipendenti che sono eccellenti per l'installazione in edifici residenziali privati, aziende agricole di piccole e medie dimensioni e basi di produzione.
La progettazione di una minicentrale standard per uso domestico comprende i seguenti elementi funzionali:
- Lame forma aerodinamica per catturare il vento.
- Generatore per produrre corrente alternata.
- Controllore per il controllo automatico di un parco eolico. Permette di regolare la carica della batteria e distribuire i flussi di energia tra i dispositivi.
- Dispositivo di archiviazione. Batterie speciali per immagazzinare l'elettricità generata.
- Invertitore adeguare i parametri dell'energia prodotta agli standard di rete.
- Albero, sollevando le lame ad una certa altezza sopra il livello del suolo.
Esistono diversi tipi di pali: autoportanti senza tiranti, fissati rigidamente e rotanti su tiranti. Quest'ultimo può essere abbassato e alzato per interventi di manutenzione, nonché per lavori di riparazione e restauro.
In realtà, l’energia proveniente da un parco eolico non arriva direttamente al consumatore. Il sistema deve essere collegato a dispositivi speciali per la conversione della corrente elettrica.
Un controller è posizionato nel circuito dopo il generatore. Converte la corrente alternata in corrente continua. In questa forma, l'elettricità viene accumulata e immagazzinata in batterie, e poi da queste, attraverso un inverter, che trasforma la corrente continua in corrente alternata, l'energia viene fornita alla rete elettrica privata.
Questo schema consente di appianare l'instabilità della tensione, nonché di accumulare energia durante i periodi di completa assenza di consumo. E questo, a sua volta, consente di utilizzare generatori eolici di potenza inferiore alla potenza totale degli elettrodomestici.
Insieme ad una centrale eolica autonoma è possibile installare sia moduli solari che generatori di carburante.
Se vengono utilizzati più dispositivi contemporaneamente per generare elettricità, il circuito viene integrato con un altro elemento: un interruttore automatico (ABP). È necessario affinché quando una fonte di energia alternativa viene spenta, ne viene avviata un'altra, di riserva.
I moderni parchi eolici utilizzano vari modelli di rotori: parti rotanti. Hanno i loro vantaggi e svantaggi, diversa efficienza e funzionalità. Attualmente esistono molti sviluppi di sistemi autonomi in grado di interagire con venti di diverse velocità e intensità.
Tipologie di impianti eolici
In base alla tipologia del consumatore si distingue tra generatori eolici autonomi e impianti alimentati dalla rete. I primi forniscono energia ai consumatori lontani dalle reti elettriche centrali.
I secondi possono annoverare diverse decine/centinaia di aerogeneratori, che formano un unico sistema e forniscono energia ad una rete comune. La potenza delle unità autonome raramente supera i 75 kW, mentre la potenza degli impianti di rete parte da 100 kW.
A seconda della tipologia costruttiva si distinguono i generatori eolici:
- Con verticale asse di rotazione;
- Con orizzontale asse di rotazione.
Questi dispositivi sono utilizzati per diverse condizioni operative, ma i più comuni sono i modelli con asse orizzontale. Funzionano come normali banderuole e hanno una struttura simile. L'asse del rotore ruota parallelamente alla superficie terrestre.
Tali unità sono caratterizzate da un'elevata efficienza (circa il 40%), una semplice regolazione della potenza e un prezzo più conveniente, ma sono anche caratterizzate da elevati livelli di rumore e vibrazioni generate.Inoltre, devono essere orientati nella direzione del vento.
I generatori eolici con asse di rotazione verticale hanno un design più compatto e sono meno sensibili ai fattori ambientali.
In dispositivi di questo tipo, la turbina si trova perpendicolare al piano terrestre. Tali strutture vengono lanciate anche con vento debole e non dipendono dalla direzione del flusso d'aria.
Tuttavia, c'è anche uno svantaggio significativo: l'efficienza di tali generatori è solo del 15%. Inoltre, sono più costosi dei modelli ad asse orizzontale.
I modelli di generatori eolici differiscono tra loro non solo per la posizione dell'asse di rotazione, ma anche:
- numero di lame – ci sono mulini a vento a due e tre pale, e ci sono anche modifiche multi-pala;
- materiali per la produzione di parti funzionali – a vela e pale rigide;
- passo dell'elica – regolabile o fisso.
I mulini a vento stazionari multi-pala iniziano a ruotare anche con venti deboli, ma i dispositivi a due e tre pale richiedono venti più forti per funzionare. Allo stesso tempo, ogni pala aggiuntiva nel design crea maggiore resistenza alla ruota, rendendo più difficile raggiungere la velocità operativa standard del generatore.
A seconda del materiale di fabbricazione pale per turbine eoliche, potrebbero sorgere alcune difficoltà nel tuo lavoro. Gli elementi a vela sono più facili da produrre e quindi costano meno.
Ma se è necessario garantire il funzionamento affidabile di una turbina eolica per l'alimentazione autonoma, vale la pena dare la preferenza alle strutture con pale rigide in metallo o fibra di vetro rinforzata.
Per quanto riguarda il passo dell'elica, anche qui le cose non sono così semplici. Il passo variabile consente di espandere in modo significativo la gamma di velocità effettive per il funzionamento di un parco eolico e questo è un grande vantaggio. Ma allo stesso tempo, un tale meccanismo riduce l'affidabilità complessiva dell'installazione fissa e rende significativamente più pesante la ruota eolica, complicando il funzionamento dell'unità.
La fattibilità dell'installazione di un generatore eolico
I piccoli impianti eolici sono ormai ampiamente utilizzati come fonti alternative di energia elettrica, che consentono di ottenere risparmi reali.
Tali dispositivi sono solitamente installati nei cottage estivi, in aree lontane dalle principali reti elettriche. Ma questo non è l’unico motivo per cui le persone preferiscono sempre più strutture di questo tipo.
Tuttavia, non tutte le aree sono adatte per l’installazione di una turbina eolica. Affinché la minicentrale funzioni pienamente durante la vita utile dichiarata dal produttore, le condizioni climatiche dell'area devono soddisfare i requisiti di attrezzature speciali.
La velocità media del vento non dovrebbe essere inferiore a 4,5-5 m/s. Solo in questo caso sarà economicamente giustificata l’installazione di una struttura con aerogeneratore.
Per conoscere i dati approssimativi sulla velocità media annua del vento per regione, è necessario visualizzare un'apposita mappa del vento.Informazioni più precise possono essere ottenute utilizzando un anemometro e un dispositivo di lettura del segnale.
Il sistema di misurazione deve essere installato ad alta quota in modo che gli edifici e gli alberi vicini non distorcano i risultati.
Se decidi di installare un mini parco eolico per la tua casa, dovresti pensare anche allo spazio a disposizione. Allo stesso tempo, è necessario tenere conto del fatto che il vento deve “camminare” in modo assolutamente libero lungo le pale e, senza ostacoli sul suo percorso, raggiungerle da diversi lati.
Ecco perché il luogo ideale per installare una turbina eolica è considerato la cima delle colline, dove le masse d'aria si compattano con un corrispondente aumento della pressione e della velocità del vento. Sono considerate idonee anche le regioni marine e la zona steppica.
Eventuali ostacoli entro un raggio di 250 m avranno effetto funzionamento del generatore eolico. Per ottenere indicatori di massima efficienza è necessario installare l'asse della turbina sopra il livello degli ostacoli di almeno 4-5 m.
Regole per la scelta dell'attrezzatura
La scelta di un generatore eolico per la tua casa dovrebbe essere affrontata in modo responsabile.
È necessario raccogliere in anticipo le informazioni di base:
- Calcola la quantità nominale e massima di elettricità per soddisfare il fabbisogno della casa.
- Visualizza la velocità media annuale del vento nella tua zona per determinare quando il tuo mulino a vento sarà inattivo.
- Prendi in considerazione le caratteristiche climatiche della zona. Se nella stagione invernale si verificano forti gelate, non vale la pena installare un parco eolico.
- Scopri l'intensità del rumore creato quando i generatori eolici funzionano.
- Confronta le caratteristiche tecniche dei dispositivi di diversi produttori.
La scelta degli elementi funzionali che compongono un impianto eolico viene effettuata in base al valore della potenza nominale. In questo caso gioca un ruolo anche la velocità nominale del vento: i valori ai quali il generatore eolico genera la quantità calcolata di energia elettrica.
Occorre inoltre soffermarsi sul fatto che la potenza di un generatore eolico dipende dal diametro della ruota formata dalle pale. Se la sua dimensione venisse raddoppiata, il mulino a vento produrrebbe 4 volte più elettricità alla stessa velocità del vento.
Anche la capacità delle batterie è importante. Se non c’è vento, dovrebbero avere abbastanza energia per alimentare la casa.
I modelli a bassa potenza di generatori eolici con alberi leggeri e bassi possono essere installati in modo indipendente. Il supporto centrale deve essere montato su una fondazione in cemento armato. Per la stabilità laterale della struttura vengono utilizzate 3-4 smagliature.
Prezzi approssimativi e rimborso dei generatori eolici
La popolarità delle turbine eoliche cresce ogni giorno. Sono utili per attrezzare cottage grandi e costosi, la cui manutenzione richiede molta energia elettrica.
Si consiglia di installare gli aerogeneratori in aree popolate dove non è presente un'alimentazione elettrica centralizzata o l'erogazione di energia elettrica è costantemente interrotta.
È in questi casi che verranno in soccorso i generatori eolici, il cui utilizzo presenta numerosi vantaggi:
- trasformazione dell'energia del flusso d'aria in energia elettrica gratuita;
- sicurezza ambientale delle turbine eoliche;
- assenza di materie prime e rifiuti nella produzione di energia elettrica;
- usura minima delle parti funzionali;
- lunga durata - 25-30 anni;
- non è necessario monitorare costantemente il funzionamento del parco eolico.
Gli svantaggi includono la variabilità e l'imprevedibilità della forza del vento. Per ridurre al minimo le perdite, è necessario duplicare la fonte o installare un buffer aggiuntivo per l'accumulo di energia. Inoltre, una ruota eolica rotante rappresenta una potenziale minaccia per gli uccelli in volo.
Un altro svantaggio significativo delle turbine eoliche per uso domestico è il loro costo elevato. Queste strutture ingombranti sono realizzate con materiali costosi e comprendono un controller, batterie, un'installazione di inverter e un albero.
Va notato che i generatori eolici domestici dei produttori russi, così come le turbine eoliche di alta qualità prodotte in Cina, sono molto più economici delle loro controparti europee. Il costo delle turbine eoliche domestiche ad asse verticale con una potenza nominale fino a 2 kW varia tra 1.300 e 2.500 dollari.
Ma a questo prezzo la confezione comprende solo un generatore con pale.L'attrezzatura rimanente dovrà essere acquistata separatamente o fallo da solo. Le installazioni complete costano circa il 40-50% in più.
Il prezzo dei parchi eolici per uso domestico con una potenza compresa tra 3 kW e 7 kW è molto più alto. Tali generatori con le apparecchiature associate costeranno all'acquirente $ 5.000- $ 12.000.
E anche quando si verificano interruzioni nella fornitura di energia elettrica della rete, non sempre è consigliabile installare un generatore eolico. Sarà più semplice ed economico installare un sistema di continuità basato su batterie industriali in combinazione con un UPS.
Ha senso installare un impianto eolico in luoghi dove l’accesso ad una fornitura energetica centralizzata è completamente assente. Il periodo di rimborso in questo caso è di 25 anni.
Prima di acquistare componenti per l'assemblaggio e l'installazione di un generatore eolico, è consigliabile effettuare calcoli mediante formuleindicato nel nostro articolo consigliato. Qui troverai l'ordine e le regole per eseguire i calcoli.
Rassegna dei migliori marchi e installazioni
Il mercato russo dei generatori eolici offre sia dispositivi affidabili e relativamente economici di marchi nazionali, sia modelli di turbine eoliche di produttori stranieri che variano in termini di funzionalità. Per decidere la scelta dell'installazione per la tua casa, devi confrontare le caratteristiche delle diverse unità.
N. 1 - generatori eolici Condor Home (Russia)
Una serie di turbine eoliche per uso domestico comprende dispositivi con una potenza di 0,5-5 kW. Possono servire come fonte principale di elettricità o aggiuntiva.Le stazioni domestiche Condor sono adatte al funzionamento in condizioni di bassa temperatura e sono in grado di produrre energia anche in caso di vento debole.
A seconda del modello, l'alloggiamento del generatore è in plastica o alluminio pressofuso, le pale sono in fibra di vetro. C'è un efficace doppio sistema di frenata. L'albero è composito, su tiranti e ha un'altezza di 8-12 m Per installare queste unità è necessaria una fondazione su pali o in cemento.
Il pacchetto base include un albero e tiranti, un generatore, un rotore e pale, un controller di carica e elementi di fissaggio.
N. 2 - Minicentrali Falcon Euro (Russia)
Sono generatori eolici ad asse verticale ad alta tecnologia con una potenza di 1-15 kW. Sono utilizzati per l'alimentazione primaria/di riserva ai consumatori lontani dalle linee elettriche. Può essere utilizzato come parte di un complesso con pannelli solari e generatore di carburante.
I mulini a vento sono dotati di potenti magneti al neodimio. La velocità del vento iniziale per avviare l'installazione è di 1,5 m/s, la velocità nominale è di 11 m/s. Il freno aerodinamico installato aiuta a limitare la velocità della ruota. La durata dichiarata dal produttore è di 20 anni, la garanzia di fabbrica sulla minicentrale è di 36 mesi.
Il kit di installazione base Falcon Euro comprende diversi elementi funzionali: una ruota eolica, un generatore e un controller, un albero e parti integrate. L'installazione dell'inverter e le batterie vengono selezionate separatamente.
N. 3 - turbine eoliche Sokol Air Vertical (Russia)
I piccoli impianti eolici di questo marchio possono fornire elettricità sia ai piccoli cottage che alle medie imprese. Per uso domestico vengono prodotti dispositivi SAV con una potenza di 0,5-15 kW.
Sono caratterizzati da un'elevata efficienza con venti leggeri, funzionano senza problemi a basse e alte temperature nell'intervallo da -50 °C a +50 °C, sono caratterizzati da bassi livelli di rumore e resistenza agli influssi esterni.
La generazione di elettricità da parte delle unità Sokol Air Vertical non dipende dalla direzione del vento. Le installazioni assiali verticali funzionano in modalità automatica senza personale di manutenzione. Il design prevede un sistema di frenatura elettromagnetico e aerodinamico per limitare la velocità della ruota eolica.
Le pale sono realizzate in poliestere rinforzato o alluminio aeronautico (a seconda del modello) e hanno un profilo autosvolgente. Il generatore è un generatore trifase multipolare con eccitazione da magneti permanenti.
Il pacchetto base di un impianto eolico comprende: una turbina eolica con regolatore di carica della batteria, un palo con tiranti e un kit di installazione. L'inverter e le batterie vengono selezionati separatamente in base alle specifiche tecniche.
N. 4 - generatori eolici Energy Wind (Russia)
Gli acquirenti hanno accesso a modelli a una e tre pale di prodotti di uso universale con una potenza da 1 a 10 kW. Queste turbine eoliche sono perfette per creare progetti per fornire elettricità a edifici residenziali e cottage privati.
Le unità Energy Wind si basano su pale durevoli in fibra di vetro rinforzata, verniciate con smalto per auto e un affidabile sistema di scarico del flusso d'aria. Queste unità con asse di rotazione orizzontale funzionano stabilmente a temperature comprese tra -40 e +40 gradi Celsius.
La velocità minima del vento operativa è 2 m/s, in alcune posizioni delle pale - 3 m/s, l'altezza consigliata del montante è 8-20 m. La durata media delle installazioni di marca russa è di 25 anni, la garanzia ufficiale del produttore è 3 anni.
L'attrezzatura di base dell'impianto comprende un generatore elettrico a magnete permanente con un'unità di montaggio per l'albero e un meccanismo rotante, pale e un set di elementi di fissaggio per l'assemblaggio di una turbina eolica. Il palo, così come il controller, l'inverter e le batterie per l'accumulo di energia elettrica devono essere acquistati separatamente.
N. 5 - Turbine eoliche Altek EW (Cina)
Tipo di turbine eoliche – con asse di rotazione orizzontale. I dispositivi con una potenza nominale da 1 kW a 10 kW sono ideali per risolvere i problemi di alimentazione elettrica di case di campagna e cottage.
L'involucro protettivo delle turbine eoliche Altek EW è realizzato in lega di alluminio, il che facilita notevolmente la progettazione. Le parti metalliche funzionali del generatore sono rivestite di silicone per resistere al calore.
Le lame sono realizzate in plastica rinforzata con fibre.La velocità del vento iniziale per l'avvio delle unità domestiche del marchio cinese è di 2,5 m/s, la velocità nominale è di 12 m/s.
Il pacchetto base include pale, un generatore e un controller. I restanti elementi funzionali per il mulino a vento devono essere acquistati.
Se il costo di un kit prodotto in fabbrica ti sembra troppo alto, ha senso costruirlo Generatore eolico fai da te. L'articolo che consigliamo descrive come realizzare un utile elettrodomestico da una lavatrice.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Prospettive per l’utilizzo degli impianti eolici:
Il principio di funzionamento delle moderne turbine eoliche. Come l'energia eolica viene convertita in elettricità:
Ancora oggi l’utilizzo delle turbine eoliche richiede uno sviluppo costante. Le capacità e le prospettive a lungo termine di questo metodo alternativo di generazione di elettricità sono promettenti. Tuttavia, sono necessarie alcune misure sia da parte dei produttori di apparecchiature che da parte delle amministrazioni locali.
L'installazione di piccoli generatori eolici per le abitazioni private non risolverà completamente il problema dell'approvvigionamento energetico nelle regioni. Ma per alcuni proprietari terrieri questa opzione potrebbe essere una via d’uscita.
Raccontaci la tua esperienza nella scelta o nell'installazione di una turbina eolica su un terreno di campagna. Si prega di scrivere commenti, pubblicare foto e porre domande nel blocco sottostante. Condividi sottigliezze tecnologiche e informazioni utili che saranno utili ai visitatori del sito.
Adesso c'è abbastanza vento, le foreste sono state abbattute e soffiano gli uragani. Il rumore durante il funzionamento e la possibilità di accumulo di energia creano confusione. Il problema ora non è tanto generare elettricità quanto accumularla.
Certo, non sarà possibile fornire completamente la casa con l'elettricità, ma togliere almeno la metà del carico sarà già un sollievo per il budget; l'elettricità ora è molto cara.
In generale, è sorprendente il motivo per cui non utilizziamo un’alternativa, ma dipendiamo, in modo piuttosto costoso, dalle società energetiche? Il conservatorismo e la paura di tutto ciò che è nuovo ostacolano lo sviluppo del progresso.
E con quale budget verranno acquistati i costosissimi generatori eolici?
I fattori chiave ovviamente non sono l’affidabilità o la stabilità, ma il ritorno dell’investimento sull’attrezzatura. Se funzionerà in modo efficiente e ripagherà l’investimento in non più di cinque anni, allora ci sarà domanda di turbine eoliche. E ora i privati li installano solo per mettersi in mostra, niente di più. In altri paesi, questo non è un esempio, i governi semplicemente finanziano l'energia eolica dal bilancio, ancora una volta un banale desiderio di distinguersi e soldi extra.
Dmitry, tutto ciò che è nuovo una volta è iniziato con un rimborso minimo (a proposito, da dove viene questa cifra: 5 anni?), e poi, con l'inizio della produzione di massa, l'attrezzatura è diventata più economica. E, oltre al rimborso, non dobbiamo dimenticare l’ambiente. Soprattutto quando si tratta di grandi progetti che sostituiscono le centrali elettriche a carbone, principale fonte di inquinamento atmosferico.
Il nostro vicino di campagna ha installato un generatore sul tetto di casa sua e ora lo usa solo. È vero, non vive stabilmente nella dacia e viene per lo più solo nei fine settimana.Ma almeno non dipende più dall'alimentazione, e questo è un grande vantaggio. Inoltre, nella nostra zona, le interruzioni di corrente si verificano abbastanza spesso. Quindi è una cosa abbastanza utile.
Chi può consigliare come realizzare un'elica aerodinamica Bondarev?
Per quanto riguarda un ingegnere, il consiglio è analfabeta. NON esistono turbine eoliche ad asse verticale.
Perché gli ingegneri competenti lo sanno.
I mulini a vento cinesi sono di scarsa qualità e producono pochissima energia.