Продолжая тему возможности обустройства автономного жилья, поговорим о ветрогенераторах.
Сила ветра использовалась как движитель очень давно, однако обычно поток воздуха давал именно движение, перемещение - по морю и даже по суше.
В случае же с ветрогенератором воздействие ветра идет на выработку электричества: кинетическая энергия ветра вращает лопасти ветряка и дает механическую энергию вращения ротора, которая преобразуется в электрический ток.
Поскольку наш канал связан с частным домостроением, мы не будем рассматривать промышленные и коммерческие ветрогенераторы (ветряные электроустановки - ВЭУ), поговорим только о бытовых. Количество вырабатываемой энергии, то есть мощность, рассчитывается по формуле
Таким образом, мощность ветрогенератора напрямую зависит от скорости ветра и габаритов лопастей. Формально чем больше размер ветряка и чем сильнее ветер, тем мощнее будет изделие. Фактически же коэффициент полезного действия устройства обычно не достигает 40% (хорошим считается КПД 35...38%), а габариты ограничены условиями прочности материала.
Сила ветра и, что тоже важно, постоянство потока очень сильно влияют на эффективность ВЭУ. Если жилье расположено в окружении плотной застройки или посадок, в низине, с крупной преградой на пути преобладающих ветров - большого смысла в установке ветряка не будет.
Бытовые генераторы различаются по:
- положение оси - горизонтальной и вертикальной;
- количеству лопастей. Многолопастные ветряки считаются тихоходными, поскольку скорость вращения снижается с ростом числа лопастей. Оптимальное число лопастей - три;
- типу вращающегося элемента - лопасти, барабан, ротор.
Для бытовых целей чаще всего используются ВЭУ с вертикальной осью, монтируемые на крыше дома или на отдельной мачте. Плюс именно такого механизма в том, что при горизонтальной оси не принципиален угол прихода воздушного потока - лопасти будут вращаться при ветре с любой стороны. Кроме того, высота подъема по отношению к уровню земли для ветрогенератора составляет 8...12 м.
Для ВЭУ с горизонтальной осью также возможен монтаж на крыше, но поднимать его придется выше и либо использовать устройство поворотного типа, либо мириться с тем, что при определенном направлении ветра механизм будет работать гораздо хуже.
В отличие от водяных колес, о которых шла речь в предыдущей статье и которые вполне можно сделать самостоятельно, реализовывать проекты ветрогенератора своими руками не так-то просто. Необходимо правильно спроектировать форму лопастей или ротора, подобрать комплектующие, смонтировать саму систему. На рынке представлено достаточно моделей от вполне бюджетных до дорогих, позволяющих частично обеспечить свое жилье бесплатной (без учета стоимости оборудования, увы) энергией.
На Алиэкспрессе, например, стоимость простейшего ветрогенератора с тремя или пятью лопастями и мощностью 100...400 Вт начинается от 230...260 долларов. Портативные модели, вырабатывающие напряжение 24...48 В и мощность до киловатта, стоят уже от пятисот долларов, то же касается роторных изделий.
Киловаттные модели с номинальным напряжением 24 или 48 В начинаются уже от 1000 долларов (например, Ветрогенератор Exmork 1.0 кВт, 24 в). Более эффективные роторные механизмы ( Вертикальный ветрогенератор (VAWT) Aero-Hunter AHV-1000 ) стоят уже 2...3 тысячи долларов. К ним необходимо приобретать также аккумуляторы и уточнять состав поставки - возможно, помимо аккумулятора отдельно придется купить также инвертор и контроллер.
При выборе конкретной модели стоит обратить внимание на:
- информацию о номинальной (обычно указывается в маркировке) и максимальной мощности;
- допустимом диапазоне скорости ветра и начальной скорости, при которой ВЭУ может начинать работать;
- способе крепления;
- сроке работы.
Не стоит забывать: в моменты штиля или при очень слабом ветре ветрогенератор работать не будет. Следовательно, полагаться только на энергию ветра для обеспечения жилья/фермы/производства электроэнергией явно не стоит. Оптимальной считается связка ВЭУ-солнечные коллекторы или ВЭУ-дизельный генератор.