Ветрогенератор. Расчет и особенности ветрогенератора
Однолопастная
схема ветродвигателя обеспечивает вращение генератора в 1, 5-2 раза быстрее 2-х
и 3-х лопастных аналогов с тем же КПД, что снижает вес и стоимость генератора ровно
настолько же. Генератор на редкоземельных магнитах неодим-железо-бор на 50%
изготовлен из стеклопластика, нетрадиционного материала для генераторов, что
снижает его вес и упрощает технологию производства.
Использование электроэнергии от ветра экономически выгодно при среднегодовых
скоростях ветра более 5 м/с, либо при отсутствии (или нерегулярной подаче)
сетевого электричества.
Особое внимание стоит уделять не только мощности ветрогенератора (именно
ветрогенератора, а не инвертора, входящего в комплект), но и при какой скорости
ветра эта мощность может быть получена.
Некоторые продавцы готовых изделий представляют завышенные показатели. Не
сложно самому подсчитать мощность, которую способен отдать ветрогенератор с
винтом конкретного диаметра. Мощность ветрогенератора практически зависит
только от скорости ветра V и диаметра винта D, а все остальные факторы -
количество лопастей, их вес, площадь, профиль, генератор, подшипники большой
погрешности не дают.
Упрощенная формула расчета реально отдаваемой ветром мощности в зависимости от
скорости ветра и диаметра винта: Р(кВт) = D2V3/7000, с точностью ±20 % (зависит
от КПД винта и генератора); допуск +20% - идеальная ВЭУ, ее цена увеличится в
2-3 раза, а -20% напоминает первый и малоэффективный ветряк энтузиаста-любителя.
При равной мощности ВЭУ выбирайте ту, у которой диаметр ветроколеса (лопасти)
больше.
При выборе ВЭУ необходимо иметь в виду, что наиболее экономически эффективную
отдачу мощности (при ветровых условиях конкретной местности) получают при
2-кратной среднегодовой скорости ветра, которую можно назвать номинальной.
Для Московского региона Vср.год. = 4 м/с, a Vном. = 8 м/с.
Для ВЭУ с диаметром винта 5м мощность Р = 52-(4х2)3/7000 = 1, 83 кВт. Таким
образом, номинальная мощность ВЭУ не превысит 2 кВт при диаметре винта 5 м, а более мощные ВЭУ с таким
же диаметром винта практически никакого выигрыша не дадут, но их цена будет
выше.
Разумеется, там, где много открытого пространства (степи, возвышенности,
непересеченная местность, «бескрайняя целина» полей, вблизи моря) установка ВЭУ
наиболее эффективна, скорость ветра больше «средней», а главное, стабильнее.
Поэтому даже в одной местности (к примеру, Санкт-Петербург) есть места наиболее
привлекательные для установки ВЭУ (на берегу Финского залива) и менее привлекательные
- в спальном районе среди домов.
Для Санкт-Петербурга (а также в приморских и степных районах) средняя скорость
ветра в год Уср.год. = 5, 5 м/с, Vном. =11 м/с, и номинальная мощность будет
равна Р = 52—(5, 5x2)3/7000 = 4, 75 кВт, что соответствует ВЭУ с номйнальной
мощностью 5 кВт и тем же винтом диаметром 5 м.