Какой выбрать ветрогенератор для частного дома
Ветрогенератор (ветряк) — это устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в механическую с последующим переводом в электричество. Производство ветрогенераторов в России за последние годы значительно выросло вместе интересом потребителей. Сегодня на рынке представлены импортные и российские ветрогенераторы мощностью от 0,1 до 70 кВт. Купить ветрогенераторы для дома можно в перечисленных ниже компаниях, продукция которых наиболее популярна у потребителей:
- ООО «Ветро Свет» (Санкт-Петербург), мощность ветряков 0,25–1,5 кВт;
- ООО «СКБ Искра» (Москва), мощность 0,5 кВт;
- OOO «ГРЦ-Вертикаль» (Челябинская обл., Миасс), мощность 1,5–30 кВт;
- ООО «Сапсан-Энергия» (Московская обл.), мощность 0,5–5 кВт;
- ЗАО «Ветроэнергетическая компания» (Санкт-Петербург), мощность 5 и 30 кВт;
- ЛМВ «Ветроэнергетика» (Хабаровск), мощность 0,1–10 кВт.
Различают бытовые и промышленные ветрогенераторы:
- Бытовые ветрогенераторы ‑ ветряки небольшой мощности, достаточной для обеспечения энергией частного дома. Для их работы нужна постоянная скорость ветра от 4 м/сек, а последние разработки оборудования позволяют вырабатывать электроэнергию и на слабых ветрах.
- Промышленные ветрогенераторы имеют мощность в несколько мВт. Такие установки работают на крайнем севере в районах с постоянными сильными ветрами.
Необходимые условия для эксплуатации вертогенератора:
- среднегодовая скорость ветра не менее 4 м/сек;
- свободное место для установки ветряка (лучше на возвышенности);
- официально согласовывать установку с местной администрацией не потребуется — следует просто поставить ее в известность;
- согласие соседей на установку — шум, создаваемый ветряком, может вызвать недовольство живущих рядом людей;
- кроме самой установки, понадобится масса дополнительного оборудованная: аккумуляторы, инвенторная установка, система управления, мачта.
Самодельный ветрогенератор для дома и дачи
Для резервного электроснабжения загородного дома или дачи, наиболее подойдет вертикальный ветровой генератор, что обусловлено простотой конструкции, возможностью работать при малых ветровых нагрузках и отсутствие необходимости в монтаже высоких мачт, служащих площадкой для установки ветрового генератора.
Из рассмотренных выше вариантов изготовления подобных устройств своими силами, наиболее эффективен вариант с использованием неодимовых магнитов. В этом случае изготавливается опорная конструкция, в нижней части которой устанавливается изготовленный генератор и приемное устройство, в виде полусфер, как показано на ниже приведенном рисунке:
Ведущий вал изготавливается из стальной шпильки, которая помещается в подшипники, устанавливаемые на несущей конструкции, которая в свою очередь изготавливается из профильного (уголок, труба и т.д.) и листового металла.
В нижней части шпилька крепится к оси генератора, а в ее верхней части, монтируется конструкция, на которую устанавливаются лопасти.
Каракас лопасти (полусфера) может быть изготовлен из дерева, фанеры или толстого пластика. Для поверхности лопастей, используется тонкая фанера, тонкий пластик или легкий металл (оцинкованное железо и т.д.), которые закрепляются на каркасе лопасти, после чего выполняется их монтаж на конструкцию в верхней части шпилек.
После завершения сборки, собранное изделие устанавливается на подготовленном заранее месте и включается в работу.
Монтаж установки, которая превратит ветер в энергию
Чтобы установить собранную конструкцию на длинной мачте (а она будет довольно тяжёлой), нужно сделать следующее:
- В земле бетонируется надёжное основание.
- Во время заливки, в него вливают шпильки для крепления мощного шарнира (легко делается своими руками).
- После полного затвердевания, шарнир одевается на шпильки и закрепляется гайками.
- Мачта крепится к подвижной половине шарнира.
- В верхней части мачты при помощи фланца (приваривается), крепятся три — четыре растяжки. Понадобится стальной трос.
- За один из тросов мачта на шарнире поднимается (можно тянуть автомобилем).
- Растяжки фиксируют строго вертикальное положение мачты.
Ветряк из тракторного генератора
Законность установки ветрогенератора
Перед непосредственной установкой ветрогенератора необходимо ознакомиться с требованиями и ограничениями, предусмотренными действующим законодательством.
Так, если мощность устройства не превышает 1 кВт, то ветрогенератор считается бытовым прибором и на него не распространяется ни одна из существующих регламентаций.
При этом 1 кВт вполне достаточно для маленького жилого дома или дачи. Конечно, если не пользоваться мощной техникой. Для освещения, работы телевизора и компьютерной техники данной мощности хватит с лихвой. Можно будет даже пользоваться некоторыми типами домашнего электроинструмента.
Сертификации же, подлежат установки мощностью 75 кВт и более. В иных случаях не потребуется наличие разрешительных документов.
Еще стоит учитывать, что никакие ветровые установки не облагаются налогом. Ведь ветер является бесплатным ресурсом. При использовании генератора в личных целях к пользователю не будут возникать вопросы со стороны представителей власти.
Ограничения распространяются разве что на высоту мачты. Особенно если установка будет размещаться вблизи аэродромов, вышек связи или линии электропередач. Возможно, претензии начнут предъявлять экологические службы. К примеру, их специалисты могут указать на то, что мачта создает препятствия для свободного перелета птиц.
Конечно же, перед установкой мачты необходимо выяснить, не будет ли она мешать соседям по участку. Например, некоторые люди опасаются возможного падения мачты. Такой страх вполне закономерен и чтобы развеять все предрассудки, рекомендуется убедить соседей в том, что мачта надежно закреплена. Еще соседей может раздражать вибрация от мачты и громкая ее работа. В таком случае лучше выбрать качественный и тихо работающий генератор.
Есть вероятность того, что мачта спровоцирует ухудшение приема радио или телевизионного сигнала. Пострадать может и мобильная связь. Во избежание возникновения конфликтной ситуации с соседями, рекомендуется заранее с ними договориться об установке ветрогенератора.
Также оборудование необходимо разместить так, чтобы оно не нарушало привычный жизненный уклад соседей. Обязательно во время установки ветряка нужно учитывать и правила техники безопасности. Стоит учитывать, что лопасти вращаются с очень высокой скоростью, а отколовшийся от них кусок способен развить скорость больше 100 км/ч. Во избежание повреждения имущества и нанесения вреда жизни и здоровью человека, установка должна находиться на безопасном расстоянии от домостроения.
Как сделать ветрогенератор своими руками
Чтобы смонтировать это устройство в домашних условиях вам потребуется:
- Доскональные знания электрика;
- Источник питания. Это может быть генератор переменного тока или асинхронный двигатель.
- Надежное место для установки аппарата. Так как вес отдельных бытовых агрегатов может достигать от 200 до 800 кг.
- Ниодимовые магниты. Этот класс магнитов обладает большей производительностью;
Различные виды форм. В нашем случае более подходят прямоугольные или круглые
- Провода подходящего сечения;
- Материалы для монтажа рамы и непосредственно ветряка.
Как уже описывалось выше, существуют множество вариантов конструкций. От габаритов и способа соединения узлов зависит шумовой фон, создаваемый агрегатом. Если вы не хотите неприятностей с соседями, обсудите этот вопрос заранее, так как отдельные агрегаты работают достаточно шумно, например, как собранный своими руками ветряной генератор в следующем видео.
После проведения всех предварительных мероприятий вам потребуется подобрать подходящий вашим потребностям источник питания. При ограниченных финансовых возможностях возможны два бюджетных варианта:
- Автомобильный генератор;
- Асинхронный двигатель со стиральной машины.
У каждого варианта есть свои положительные и отрицательные стороны.
Вариант ветрогенератора из стиральной машины своими руками
Для увеличения мощности двигатель модернизируют, заменяя ферритовые магниты на ниодимовые. Следует отметить, что установка магнитов довольно трудоемкий процесс, требующий определенных навыков.
Пример расположения ниодимовых магнитов в двигателе от стиральной машины
В целях экономии времени и нервов, более простой вариант – это покупка готового ротора подходящего размера.Рационально применять такой двигатель в устройстве с небольшими габаритами.
Изготовление ветрогенератора своими руками из автомобильного генератора
Этот вариант также нуждается в доработке, так как стандартный образец работает при 5000 – 6000 оборотах в минуту. В модернизацию входят:
Прибор укомплектовывается ниодимовыми магнитами. Они устанавливаются в строгом порядке, то есть полюса чередуются. Для удобства из плотного картона вырезается шаблон;
Шаблон расположения магнитов
- Перематывается обмотка статора. Количество витков увеличивается, следовательно, сечение провода уменьшается.
- В стандартной комплектации нет магнитов, поэтому центральный вал нужно выполнить из немагнитного материала, например, из титана.
Но даже при соблюдении всех требований для оптимального напряжения, ротор должен вращаться от 500 раз в минуту.
Общие отрицательные характеристики:
- Оба варианта недолговечны, требуют ежегодного ремонта или замены;
- Вырабатываемой мощности не хватит на полноценное энергоснабжение;
- Нуждаются в существенной доработке.
Если уж вы обладаете нужными знаниями и примерно знаете, как сделать ветрогенератор на 220В своими руками более рационально будет смонтировать агрегат большей мощности.
Один из многочисленных аварийных случаев
Электричество из нуля и заземлителя
Этот способ подходит для жителей частных домов, если у них есть заземляющий контур. Знаете ли вы, что между заземлителем и нулевым проводом часто наблюдается разность потенциалов в 10-20 Вольт? Это значит, что их можно использовать бесплатно. Повысить их вы можете с помощью трансформатора.
Энергия потребленная таким образом счётчиком учитываться не будет. Такое напряжение можно определить либо вольтметром, либо подключив между этими двумя проводами низковольтную лампочку типа тех, что устанавливают в габариты или приборные панели автомобилей.
Важно! Не перепутайте фазу с нулём – это опасно!
Стоит отметить, что в качестве заземлителя используется отдельное устройство из металлических штырей, вбитых на глубину более 1 метра. Трубопровод в большинстве случаев не даст хорошего результата. Подробнее про заземление в частном доме вы можете узнать из нашей отдельной статьи.
Создание самодельного ветряка
Самодельный ветровой генератор может применяться как основной или дополнительный источник энергии. Как вспомогательное устройство он может запитывать светильники в доме и на улице, греть воду в бойлере. Как главный источник электроэнергии он может подпитывать всю бытовую технику, отопительные системы и осветительную группу. Самостоятельное изготовление ветряка более выгодно, чем покупка магазинной модели. Устройства до 5 кВт могут обойтись в сумму до 200000 рублей, их ремонт также является дорогостоящим.
Основные узлы ветрогенератора
Генератор
Перед тем как сделать ветряную электростанцию своими руками, нужно собрать необходимые комплектующие. Для создания ветряка потребуются следующие детали:
- Лопасти. Они могут выполняться из различных материалов.
- Генератор. Можно собрать его самостоятельно или приобрести готовый.
- Хвостовая часть. Помогает движению лопастей по направлению с максимально возможным КПД.
- Мультипликатор. Позволяет увеличить скорость вращения ротора.
- Мачта для крепежа. Фиксатор всех узлов.
- Натяжные тросы. Также фиксируют всю конструкцию ветроэлектростанции, сделанную своими руками.
- Аккумулятор, контроллер заряда, инвертор.
Новички могут создать генератор по простейшей схеме.
Сборка генератора
Сборка генератора
Ветряк можно создать из любых материалов, даже из пластиковых бутылок. Он будет вращаться от ветра и издавать шум. Схемы сборки таких устройств бывают разные – ось может устанавливаться вертикально, горизонтально. Прибор может быть абсолютно разных размеров.
Основа самодельного ветряка – генератор. Для его самостоятельной сборки потребуется:
- Статор. Делается из двух металлических листов, которые вырезаются в виде круга диаметром 500 мм. К каждому кругу приклеивается по 12 неодимовых магнитов диаметром 50 мм. Полюса должны обязательно чередоваться. Во второй окружности полосы ставятся со сдвигом.
- Ротор. Состоит из 9 катушек с медной проволокой диаметром 3 мм. На каждой катушке должно быть по 70 обмоток. Размещаются на немагнитной основе.
- Ось. Она проделывается в середине ротора. Для устойчивости конструкцию следует отцентровать.
Монтаж лопастей
Изготовление лопастей из полипропиленовой трубы
При ветряной погоде из самодельной ветроэлектростанции можно получить до 3,5 кВт мощности. В среднем этот показатель будет около 2 кВт. В самом простом горизонтальном генераторе делается три лопасти. Их можно выполнять из следующих материалов:
- Древесина. К минусам можно отнести образование трещин в процессе эксплуатации. В будущем потребуется замена лопастей.
- Полипропилен. Это оптимальный вариант для ветрогенераторов с небольшой мощностью.
- Металл. Считается самым прочным, качественным, долговечным и надежным материалом для лопастей ветряка. Рекомендуется выбирать для таких целей дюралюминий – он надежный и не особо тяжелый.
Когда лопасти созданы, их следует установить вместе с ротором на монтажную площадку. На ней же закрепляется хвостовая часть.
Запуск
Схема сборки
Важно правильно выбрать место, где будет находиться ветряк. Элемент следует поставить вертикально и как можно выше, чтобы он попадал в зону сильных ветров. Рядом не должно быть никаких крупных зданий и деревьев, а также других объектов, которые будут мешать циркуляции потоков воздуха в ветровой мельнице для электричества
Рядом не должно быть никаких крупных зданий и деревьев, а также других объектов, которые будут мешать циркуляции потоков воздуха в ветровой мельнице для электричества.
Когда собранная установка начнет работать, к ней нужно подключить мультиметр. Он присоединяется к ветви генератора с целью проверки наличия напряжения. Когда оно зарегистрировано, можно считать, что ветряк готов к полноценной эксплуатации. Далее продумывается схема подачи получаемого электропитания к жилищу и другим объектам.
Подключение в доме
Схема подключения
К ветряной установке нужно подключить бытовые приборы, которые будут запитываться от нее. Для этого потребуется приобрести инверторный преобразователь с показателем эффективности 99%. Тогда будут минимальные потери при преобразовании постоянного тока в переменный.
В корпусе будет присутствовать 3 узла:
- Аккумулятор. Накапливает энергию.
- Контроллер заряда. Отвечает за длительность службы батареи.
- Преобразователь. Переводит постоянный ток в переменный.
Ветрогенератор – источник электроэнергии
Тарифы на коммунальные услуги поднимаются как минимум один раз в год. А если присмотреться, то в некоторые годы та же электроэнергия поднимается в цене два раза – цифры в платежных документах растут как грибы после дождя. Естественно, все это ударяет по карману потребителя, доходы которого не показывают столь устойчивого роста. А реальные доходы, как показывает статистика, показывают тенденцию к падению.
Еще совсем недавно бороться с ростом тарифов на электроэнергию можно было одним простым, но незаконным способом – с помощью неодимового магнита. Это изделие прикладывалось к корпусу расходомера, в результате чего тот останавливался. Но пользоваться данной методикой мы настоятельно не рекомендуем – это небезопасно, незаконно, а штраф при поимке будет таким, что мало не покажется.
Схема была просто великолепная, но впоследствии она перестала работать по следующим причинам:
Участившиеся контрольные обходы стали массово выявлять недобросовестных хозяев.
- Участились контрольные обходы – по домам ходят представители контролирующих органов;
- На счетчики стали наклеиваться специальные стикеры – под действием магнитного поля они темнеют, разоблачая нарушителя;
- Счетчики стали невосприимчивыми к магнитному полю – здесь устанавливаются электронные учетные узлы.
Поэтому люди стали уделять внимание альтернативным источникам электроэнергии, например, ветрогенераторам. Еще один способ разоблачить нарушителя, ворующего электроэнергию – провести экспертизу уровня намагниченности счетчика, которая с легкостью выявляет факты хищения.. Еще один способ разоблачить нарушителя, ворующего электроэнергию – провести экспертизу уровня намагниченности счетчика, которая с легкостью выявляет факты хищения.
Еще один способ разоблачить нарушителя, ворующего электроэнергию – провести экспертизу уровня намагниченности счетчика, которая с легкостью выявляет факты хищения.
Ветряки для дома становятся привычным явлением в районах, где часто дуют ветра. Ветровой электрогенератор использует для выработки электроэнергии энергию ветровых потоков воздуха. Для этого они оснащаются лопастями, которые приводят в движение роторы генераторов. Полученная электроэнергия преобразуется в постоянный ток, после чего передается потребителям или запасается в аккумуляторных батареях.
Ветрогенераторы для частного дома, как самодельные, так и заводской сборки, могут основными или вспомогательными источниками электроэнергии. Вот типичный пример работы вспомогательного источника – он греет воду в бойлере или питает низковольтные домашние светильники, в то время как остальная домашняя техника работает от основной электросети. Также возможна работа как основного источника электричества в домах, не подключенных к электрическим сетям. Здесь они питают:
- Люстры и светильники;
- Крупную бытовую технику;
- Отопительные приборы и многое другое.
Соответственно, для того чтобы обогревать свое жилье, необходимо сделать или приобрести ветряную электростанцию на 10 кВт – этого должно хватить на все нужды.
Ветровая электростанция может питать как традиционные электроприборы, так и низковольтные – они работают от 12 или 24 вольт. Ветряной генератор на 220 В выполняется по схеме с применением инверторных преобразователей с накоплением электроэнергии в аккумуляторах. Ветрогенераторы на 12, 24 или 36 В устроены проще – здесь применяются более простые контроллеры заряда батарей со стабилизаторами.
Вертикальный ветрогенератор своими руками
Используемые материалы и оборудование
Габариты турбины могут быть выбраны произвольно – чем больше, тем мощнее. В примере диаметр изделия – 60 см.
Для изготовления вертикальной турбины понадобится:
- Труба Ø 60 см (желательно из нержавеющей стали – оцинковка, дюраль и т.д.).
- Прочный пластик (два диска диаметром 60 см).
- Уголочки для крепления лопастей (по 6 шт. на каждую) – 36 шт.
- Для основы – ступица автомобильная.
- Гайки, шайбы винты для крепления.
Оборудование и инструмент:
- Лобзик.
- Болгарка.
- Дрель.
- Отвёртка.
- Ключи.
- Перчатки, маска.
Для балансировки лопастей можно использовать небольшую металлическую пластину, магниты, а при небольшом дисбалансе можно просто просверлить отверстия.
Чертеж устройства ветрогенератора
Изготовление вертикального ветряка
- Металлическая труба разрезается вдоль так, чтобы получилось 6 одинаковых лопастей.
- Из пластика вырезается две одинаковых окружности (диаметр 60 см). Это будет верхняя и нижняя опора турбины.
- Чтобы немного облегчить конструкцию, можно вырезать в верхней опоре по центру круг Ø 30 см.
- В зависимости от того, сколько на автомобильной ступице отверстий, размечаются по ним точно такие же отверстия для крепления в нижней пластиковой опоре. Просверливаются дрелью.
- По шаблону нужно разметить расположение лопастей (два треугольника, образующих звезду). Отмечаются места крепления уголков. На двух опорах должно получиться идентично.
- Лопасти обрезать лучше не по одной, а все сразу (используется болгарка).
- Места креплений уголков нужно отметить и на лопастях. Затем просверлить отверстия.
- При помощи уголков лопасти крепятся к кругам-основаниям болтами и гайками через шайбы.
Чем длиннее лопасти, тем мощнее будет агрегат, но тем труднее его будет отбалансировать, в сильный ветер конструкцию «разболтает».
Генератор своими руками
Для ветряка нужно подбирать самовозбуждающийся генератор на постоянных магнитах (такие использовались в тракторах Т-4, МТЗ, т-16, т-25).
Если поставить обычный автомобильный генератор, у них обмотка напряжения работает от аккумулятора, то есть: нет напряжения – нет возбуждения.
Значит, если установить автогенератор + аккумулятор, и долгое время будет слабый ветер, аккумулятор просто разрядится и когда ветер появится вновь, система не запустится.
Либо изготовить ветрогенератор на неодимовых магнитах своими руками. Выдавать такой агрегат будет при слабом ветре 1,5 кВт, максимально, при сильном ветре 3,5 кВт. Инструкция по шагам:
Делаются два металлических блина, диаметром по 50 см.
На них по периметру на супер-клей крепятся по 12 неодимовых магнитов на каждой (размером примерно 50 х 25 х 1,2 мм). Магниты чередуются: «север» – «юг».
Блины размещаются друг напротив друга, полюса тоже ориентируются «север» – «юг».
Между ними размещается самодельный статор. Это 9 катушек медной проволоки сечением 3 мм. По 70 витков в каждой. Между собой они соединяются по схеме «звезда» и заливаются полимерной смолой. Катушки наматываются в одну сторону. Для удобства начало и конец обмотки нужно пометить (например, изолентой разных цветов).
Самодельный генератор для ветряка из неодимовых магнитов
Толщина статора около 15 – 20 мм. При его изготовлении нужно предусмотреть выходы обмоток с катушек через болты с гайками. С них будет идти питание генератора.
Расстояние между статором и ротором – 2 мм.
Суть работы в том, что север и юг магнитов меняются местами, что заставляет электрический ток «бегать» через катушку.
Магниты роторов будут очень сильно притягиваться. Чтобы соединить детали плавно, нужно просверлить в них отверстия и нарезать резьбу для шпилек. Роторы сразу выравниваются относительно друг друга и, постепенно, при помощи ключей, опускается верхний на нижний. После всего временные шпильки убираются.
Этот генератор можно использовать как на вертикальную, так и на горизонтальную модель.
Процесс сборки
- На мачте устанавливается кронштейн для крепления статора (он может быть трёх или шести лопастной).
- Над ним закрепляется гайками ступица.
- В ступице 4 шпильки. На них закручивается генератор.
- Статор генератора соединяется с кронштейном, неподвижно закреплённым на мачте.
- На вторую пластину ротора закрепляется лопастная турбина.
- От статора провода клеммами подключаются на регулятор напряжения.
Разновидности генераторов: преимущества и недостатки
Перед тем как собрать ветрогенератор своими руками следует изучить преимущества, недостатки разных типов. Наиболее популярны следующие виды:
- вертикальные;
- горизонтальные.
Среди вертикальных выделяют подкатегории:
генераторы Савониуса – характеризуются постоянной угловой скоростью (КПД составляет 30%);
ротор Дарье (простая сборка, но присутствуют сильные вибрации);
- Геликоидный ротор – характеризуется равномерностью вращения вала (благодаря закрученным равномерно лопастям);
- многолопастной ротор – имеет центральную ось, чувствителен даже к небольшому ветру;
ортогональный – выделяется нестандартным дизайном, вырабатывает энергию при силе ветре 0.7 м/с.
Основные преимущества вертикального типа:
- не требуется настраивать – потоки ветра не играют роли;
- возможна установка ниже 4 метров – обслуживание не доставляет серьезных проблем;
- уровень шума редко превышает 40 дБ.
Единственный минус – сравнительно малый КПД. Причина проста – низкая скорость вращения ротора. Вертикальный ветрогенератор своими руками собрать, обслуживать несколько проще. Горизонтальные (крыльчатые) – обычно снабжаются несколькими лопастями. Потому вертикальная разновидность отличается большим КПД.
Единственный минус – необходимо постоянно настраивать расположение, определять направление ветрового потока. Подобная особенность несколько снижает производительность. Ветрогенераторы для частного дома своими руками, изготавливаемые подобным способом, делятся на группы:
- однолопастные – выделяются двигательными оборотами;
- трехлопастные – выгодно отличаются большой производительностью (выработка – 7 мВт);
- многолопастные (до 50 «крыльев») – имеют внушительную инерцию, устанавливаются для обеспечения вращения водяных насосов.
Существуют гибридные модификации. Изготовить самостоятельно, в домашних условиях, подобные затруднительно.
