Windgenerator voor een privéwoning: apparaat, typen, overzicht van de beste aanbiedingen
Windmolens zijn al lang geen exotische nieuwigheid meer; ze worden nu beschouwd als een van de mogelijke besparingsopties.Luchtstromen over het aardoppervlak vervoeren een enorme hoeveelheid energie, die momenteel met succes wordt gebruikt in industriële windturbines en kleine windturbines voor particulier gebruik.
We zullen u vertellen hoe u de juiste en technisch competente installatie van een windgenerator voor een privéwoning kiest. Ons voorgestelde artikel beschrijft de regels voor het assembleren en exploiteren van mini-energiecentrales. Geïnteresseerde kopers krijgen aanbevelingen over hun keuze en er wordt een beoordeling van populaire modellen gegeven.
De inhoud van het artikel:
Ontwerp en werkingsprincipe van windturbines
Windgeneratoren zijn speciale apparaten die de kinetische energie van de wind omzetten in elektrische energie. Dit zijn onafhankelijke elektriciteitsbronnen die uitstekend geschikt zijn voor installatie in particuliere woongebouwen, kleine en middelgrote boerderijen en productiebases.
Het ontwerp van een standaard mini-krachtcentrale voor huishoudelijk gebruik omvat de volgende functionele elementen:
- Messen aerodynamisch gevormd om wind te vangen.
- Generator om wisselstroom te produceren.
- Controleur voor automatische besturing van een windpark. Hiermee kunt u het opladen van de batterij regelen en de energiestromen tussen apparaten verdelen.
- Opslagapparaat. Speciale batterijen voor het opslaan van opgewekte elektriciteit.
- Omvormer om de parameters van de opgewekte energie naar de netnormen te brengen.
- Mast, waarbij de messen tot een bepaalde hoogte boven het maaiveld worden gebracht.
Er zijn verschillende soorten masten: vrijstaand zonder tuidraden, star vastgemaakt en draaibaar op tuimels. Deze laatste kan worden verlaagd en verhoogd voor onderhoud, maar ook voor reparatie- en restauratiewerkzaamheden.
In werkelijkheid stroomt de energie uit een windpark niet rechtstreeks naar de consument. Het systeem moet worden aangesloten op speciale apparaten voor het omzetten van elektrische stroom.
Na de generator wordt in het circuit een controller geplaatst. Het zet wisselstroom om in gelijkstroom. In deze vorm wordt elektriciteit geaccumuleerd en opgeslagen in batterijen, en vervolgens wordt de energie via een omvormer, die gelijkstroom omzet in wisselstroom, geleverd aan het particuliere elektriciteitsnet.
Dit schema maakt het mogelijk om spanningsinstabiliteit af te vlakken en energie te accumuleren tijdens perioden van volledige afwezigheid van verbruik. En dit maakt het op zijn beurt mogelijk om windgeneratoren te gebruiken met minder vermogen dan het totale vermogen van huishoudelijke elektrische apparaten.
Samen met een autonoom windstation is het mogelijk om zowel zonnepanelen als brandstofgeneratoren te installeren.
Als meerdere apparaten tegelijk worden gebruikt om elektriciteit op te wekken, wordt het circuit aangevuld met een ander element: een automatische stroomonderbreker (ABP). Het is noodzakelijk dat wanneer een bron van alternatieve energie wordt uitgeschakeld, een andere, een back-upbron, wordt opgestart.
Moderne windparken gebruiken verschillende ontwerpen van rotoren - roterende onderdelen. Ze hebben hun voor- en nadelen, verschillende efficiëntie en functionaliteit. Momenteel zijn er veel ontwikkelingen van autonome systemen die kunnen interageren met winden van verschillende snelheden en sterktes.
Soorten windenergiecentrales
Op basis van het type verbruiker wordt onderscheid gemaakt tussen autonome windgeneratoren en netwerkgevoede installaties. De eerste leveren energie aan consumenten die ver verwijderd zijn van centrale elektriciteitsnetwerken.
De tweede kunnen enkele tientallen/honderden windturbines tellen, die één enkel systeem vormen en energie leveren aan een gemeenschappelijk netwerk. Het vermogen van autonome eenheden overschrijdt zelden 75 kW, terwijl het vermogen van netwerkinstallaties begint bij 100 kW.
Afhankelijk van het type constructie worden windgeneratoren onderscheiden:
- Met verticaal as van rotatie;
- Met horizontaal as van rotatie.
Deze apparaten worden gebruikt voor verschillende bedrijfsomstandigheden, maar de meest voorkomende zijn modellen met een horizontale as. Ze werken als gewone windwijzers en hebben een vergelijkbare structuur. De rotoras draait parallel aan het aardoppervlak.
Dergelijke eenheden worden gekenmerkt door een hoog rendement (ongeveer 40%), eenvoudige vermogensaanpassing en een meer betaalbare prijs, maar worden ook gekenmerkt door hoge niveaus van gegenereerde geluids- en trillingsniveaus.Bovendien moeten ze in de richting van de wind gericht zijn.
Windgeneratoren met een verticale rotatie-as hebben een compacter ontwerp en zijn minder gevoelig voor omgevingsfactoren.
Bij apparaten van dit type bevindt de turbine zich loodrecht op het vlak van de aarde. Dergelijke structuren worden zelfs bij zwakke wind gelanceerd en zijn niet afhankelijk van de richting van de luchtstroom.
Er is echter ook een aanzienlijk nadeel: de efficiëntie van dergelijke generatoren is slechts 15%. Bovendien zijn ze duurder dan modellen met horizontale as.
Modellen van windgeneratoren verschillen niet alleen van elkaar in de locatie van de rotatie-as, maar ook:
- aantal messen – er zijn windmolens met twee en drie wieken, en er zijn ook varianten met meerdere wieken;
- materialen voor de vervaardiging van functionele onderdelen – met zeil en vaste wieken;
- propeller spoed – verstelbaar of vast.
Vaste windmolens met meerdere bladen beginnen zelfs bij weinig wind te draaien, maar apparaten met twee en drie bladen hebben sterkere wind nodig om te kunnen werken. Tegelijkertijd creëert elk extra blad in het ontwerp meer weerstand tegen het wiel, waardoor het moeilijker wordt om de standaardwerksnelheid van de generator te bereiken.
Afhankelijk van het materiaal van vervaardiging wieken voor windturbines, kunnen zich bepaalde moeilijkheden voordoen in uw werk. Zeilelementen zijn eenvoudiger te vervaardigen en kosten daardoor minder.
Maar als het nodig is om een betrouwbare werking van een windturbine voor autonome stroomvoorziening te garanderen, is het de moeite waard om de voorkeur te geven aan constructies met stijve bladen van metaal of versterkte glasvezel.
Wat de propellerspoed betreft, ook hier liggen de zaken niet zo eenvoudig. Dankzij de variabele spoed kunt u het bereik van effectieve snelheden voor het exploiteren van een windpark aanzienlijk uitbreiden en dit is een groot pluspunt. Maar tegelijkertijd vermindert een dergelijk mechanisme de algehele betrouwbaarheid van de stationaire installatie en maakt het het windwiel aanzienlijk zwaarder, wat de werking van de eenheid bemoeilijkt.
De haalbaarheid van het installeren van een windgenerator
Kleine windenergiecentrales worden nu op grote schaal gebruikt als alternatieve elektriciteitsbron, waardoor echte besparingen kunnen worden gerealiseerd.
Dergelijke apparaten worden meestal geïnstalleerd in zomerhuisjes, in gebieden ver verwijderd van het elektriciteitsnet. Maar dit is niet de enige reden waarom mensen steeds meer de voorkeur geven aan dit soort structuren.
Niet ieder gebied is echter geschikt voor het plaatsen van een windturbine. Om de mini-energiecentrale volledig te laten functioneren tijdens de door de fabrikant aangegeven levensduur, moeten de klimatologische omstandigheden in het gebied voldoen aan de eisen van speciale apparatuur.
De gemiddelde windsnelheid mag niet minder zijn dan 4,5-5 m/s. Alleen in dit geval zal de installatie van een constructie met een windturbine economisch gerechtvaardigd zijn.
Om geschatte gegevens over de gemiddelde jaarlijkse windsnelheid per regio te vinden, moet u een speciale windkaart bekijken.Nauwkeurigere informatie kan worden verkregen met behulp van een anemometer en een signaalleesapparaat.
Het meetsysteem moet op grote hoogte worden geïnstalleerd, zodat nabijgelegen gebouwen en bomen de resultaten niet vertekenen.
Als u besluit een miniwindpark voor uw woning te plaatsen, moet u ook nadenken over de beschikbare ruimte. Tegelijkertijd moet er rekening mee worden gehouden dat de wind absoluut vrij langs de bladen moet "lopen" en ze zonder obstakels op zijn pad van verschillende kanten moet bereiken.
Daarom worden de toppen van heuvels beschouwd als de ideale plek om een windturbine te installeren, waar de luchtmassa's worden verdicht met een overeenkomstige toename van de druk en de windsnelheid. Zeegebieden en de steppezone worden ook als geschikt beschouwd.
Eventuele obstakels binnen een straal van 250 m hebben invloed werking van een windgenerator. Om maximale efficiëntie-indicatoren te verkrijgen, is het noodzakelijk om de turbine-as minimaal 4-5 m boven het niveau van obstakels te installeren.
Regels voor uitrustingselectie
De selectie van een windgenerator voor uw huis moet op verantwoorde wijze worden benaderd.
U moet vooraf basisinformatie verzamelen:
- Bereken de nominale en maximale hoeveelheid elektriciteit om aan de behoeften van het huis te voldoen.
- Bekijk de gemiddelde jaarlijkse windsnelheid in uw regio om te bepalen wanneer uw windmolen stilstaat.
- Houd rekening met de klimatologische kenmerken van het gebied. Als er in het winterseizoen strenge vorst is, is het installeren van een windpark niet de moeite waard.
- Ontdek de intensiteit van het geluid dat ontstaat wanneer windgeneratoren in werking zijn.
- Vergelijk de technische kenmerken van apparaten van verschillende fabrikanten.
De selectie van functionele componenten voor een windenergiecentrale wordt uitgevoerd op basis van de nominale vermogenswaarde. In dit geval speelt ook de nominale windsnelheid een rol: de waarden waarbij de windgenerator de berekende hoeveelheid elektrische energie opwekt.
Het is ook noodzakelijk om ons te concentreren op het feit dat het vermogen van een windgenerator afhangt van de diameter van het wiel dat door de bladen wordt gevormd. Als de omvang wordt verdubbeld, zal de windmolen bij dezelfde windsnelheid vier keer meer elektriciteit produceren.
Ook de capaciteit van de batterijen is belangrijk. Als er geen wind is, moeten ze voldoende energie hebben om het huis van stroom te voorzien.
Low-power modellen van windgeneratoren met lichte, lage masten kunnen onafhankelijk worden geïnstalleerd. De centrale steun moet op een fundering van gewapend beton worden gemonteerd. Voor laterale stabiliteit van de structuur worden 3-4 striae gebruikt.
Geschatte prijzen en terugverdientijd van windgeneratoren
De populariteit van windturbines groeit elke dag. Ze zijn nuttig voor het uitrusten van grote en dure huisjes, waarvan het onderhoud veel elektrische energie vereist.
Het is raadzaam om windturbines te installeren in bevolkte gebieden waar geen gecentraliseerde stroomvoorziening is of de stroomvoorziening voortdurend wordt onderbroken.
In dergelijke gevallen zullen windgeneratoren te hulp komen, waarvan het gebruik een aantal voordelen heeft:
- transformatie van luchtstroomenergie in gratis elektriciteit;
- milieuveiligheid van windturbines;
- afwezigheid van grondstoffen en afval bij de elektriciteitsproductie;
- minimale slijtage van functionele onderdelen;
- lange levensduur - 25-30 jaar;
- het is niet nodig om de werking van het windpark voortdurend te monitoren.
Nadelen zijn onder meer de variabiliteit en onvoorspelbaarheid van de windsterkte. Om verliezen te minimaliseren, moet je de bron dupliceren of een extra buffer voor energieopslag installeren. Ook vormt een roterend windwiel een potentiële bedreiging voor vliegende vogels.
Een ander belangrijk nadeel van windturbines voor huishoudelijk gebruik zijn hun hoge kosten. Deze omvangrijke constructies zijn gemaakt van dure materialen en omvatten een controller, batterijen, een omvormerinstallatie en een mast.
Opgemerkt moet worden dat huishoudelijke windgeneratoren van Russische fabrikanten, evenals hoogwaardige windturbines geproduceerd in China, veel goedkoper zijn dan hun Europese tegenhangers. De kosten van binnenlandse windturbines met een verticale as met een nominaal vermogen tot 2 kW variëren in het bereik van $ 1300-2500.
Maar voor deze prijs bevat het pakket alleen een generator met bladen.De overige apparatuur moet afzonderlijk worden aangeschaft of doe het zelf. Volledige installaties kosten ongeveer 40-50% meer.
De prijs van windparken voor thuisgebruik met een vermogen van 3 kW tot 7 kW is veel hoger. Dergelijke generatoren met bijbehorende apparatuur kosten de koper $ 5.000 - $ 12.000.
En zelfs als er onderbrekingen zijn in de levering van elektriciteit uit het netwerk, is het niet altijd raadzaam om een windgenerator te installeren. Het zal eenvoudiger en goedkoper zijn om een ononderbroken stroomvoorzieningssysteem op basis van industriële batterijen te installeren in combinatie met een UPS.
Het is zinvol om een windenergiecentrale te plaatsen op plaatsen waar toegang tot een gecentraliseerde energievoorziening volledig afwezig is. De terugverdientijd bedraagt in dit geval 25 jaar.
Voordat u componenten aanschaft voor het assembleren en installeren van een windenergiegenerator, is het raadzaam dit uit te voeren berekeningen met formulesgegeven in ons aanbevolen artikel. Hier vindt u de volgorde en regels voor het uitvoeren van berekeningen.
Review van de beste merken en installaties
De Russische markt voor windgeneratoren biedt zowel betrouwbare, relatief goedkope apparaten van binnenlandse merken als modellen van windturbines van buitenlandse fabrikanten die qua functionaliteit variëren. Om te beslissen over de installatiekeuze voor uw huis, moet u de kenmerken van verschillende eenheden vergelijken.
Nr. 1 - windgeneratoren Condor Home (Rusland)
Een reeks windturbines voor thuisgebruik omvat apparaten met een vermogen van 0,5-5 kW. Ze kunnen dienen als de belangrijkste elektriciteitsbron of als aanvulling.Condor Home-stations zijn aangepast voor gebruik bij lage temperaturen en kunnen zelfs bij weinig wind energie produceren.
Afhankelijk van het model is het generatorhuis gemaakt van kunststof of gegoten aluminium, de bladen zijn gemaakt van glasvezel. Er is een effectief dubbel remsysteem. De mast is van composiet, staat op tuidraden en heeft een hoogte van 8-12 m. Voor het plaatsen van deze units heeft u een paal- of betonfundering nodig.
Het basispakket bestaat uit een mast en scheerlijnen, een generator, een rotor en bladen, een laadregelaar en bevestigingsmiddelen.
Nr. 2 - Falcon Euro mini-energiecentrales (Rusland)
Het zijn hightech windgeneratoren met verticale as met een vermogen van 1-15 kW. Ze worden gebruikt voor primaire/back-upstroomvoorziening aan consumenten die zich op afstand van elektriciteitsleidingen bevinden. Kan gebruikt worden als onderdeel van een complex met zonnepanelen en een brandstofgenerator.
Windmolens zijn uitgerust met krachtige neodymiummagneten. De startwindsnelheid voor het starten van de installatie is 1,5 m/s, de nominale snelheid is 11 m/s. De geïnstalleerde aerodynamische rem helpt de wielsnelheid te beperken. De aangegeven levensduur van de fabrikant is 20 jaar, de fabrieksgarantie op de mini-energiecentrale is 36 maanden.
De basisinstallatiekit van de Falcon Euro bevat verschillende functionele elementen: een windwiel, een generator en controller, een mast en ingebedde onderdelen. De omvormerinstallatie en batterijen worden afzonderlijk geselecteerd.
Nr. 3 - windturbines Sokol Air Vertical (Rusland)
Kleine windenergiecentrales van dit merk kunnen elektriciteit leveren aan zowel kleine huisjes als middelgrote ondernemingen. Voor huishoudelijk gebruik worden SAV-apparaten met een vermogen van 0,5-15 kW geproduceerd.
Ze worden gekenmerkt door een hoog rendement bij lichte wind, werken soepel bij lage en hoge temperaturen in het bereik van -50 °C tot +50 °C, worden gekenmerkt door een laag geluidsniveau en weerstand tegen invloeden van buitenaf.
De opwekking van elektriciteit door Sokol Air Vertical-units is niet afhankelijk van de windrichting. Verticaal-axiale installaties werken in automatische modus zonder onderhoudspersoneel. Het ontwerp biedt een elektromagnetisch en aerodynamisch remsysteem om de snelheid van het windwiel te beperken.
De bladen zijn gemaakt van versterkt polyester of vliegtuigaluminium (afhankelijk van het model) en hebben een zelfafrollend profiel. De generator is een meerpolige driefasige generator met bekrachtiging door permanente magneten.
Het basispakket van een windenergiecentrale bestaat uit: een windturbine met acculaadregelaar, een mast met jongens en een installatieset. De omvormer en batterijen worden afzonderlijk geselecteerd op basis van de technische specificaties.
Nr. 4 - windgeneratoren Energy Wind (Rusland)
Kopers hebben toegang tot modellen met één en drie messen van producten voor universeel gebruik met een vermogen van 1-10 kW. Deze windturbines zijn perfect voor het creëren van projecten om elektriciteit te leveren aan particuliere woongebouwen en huisjes.
Energy Wind-units zijn gebaseerd op duurzame bladen gemaakt van versterkt glasvezel, geverfd met autolak, en een betrouwbaar luchtstroomuitlaatsysteem. Deze units met een horizontale rotatie-as werken stabiel bij temperaturen van -40 tot +40 graden Celsius.
De minimale operationele windsnelheid is 2 m/s, bij sommige bladposities - 3 m/s, is de aanbevolen masthoogte 8-20 m. De gemiddelde levensduur van Russische merkinstallaties is 25 jaar, de officiële garantie van de fabrikant is 3 jaar.
De basisuitrusting van de installaties omvat een elektrische generator met permanente magneet met een montage-eenheid voor de mast en een draaimechanisme, bladen en een set bevestigingsmiddelen voor het monteren van een windturbine. De mast, evenals de controller, omvormer en batterijen voor het opslaan van elektriciteit moeten apart worden aangeschaft.
Nr. 5 - Altek EW-windturbines (China)
Type windturbines – met een horizontale rotatieas. Apparaten met een nominaal vermogen van 1 kW tot 10 kW zijn ideaal voor het oplossen van de problemen met de stroomvoorziening van landhuizen en cottages.
De beschermende behuizing van Altek EW-windturbines is gemaakt van een aluminiumlegering, wat het ontwerp aanzienlijk vergemakkelijkt. De functionele metalen delen van de generator zijn bedekt met silicium voor hittebestendigheid.
De messen zijn gemaakt van vezelversterkt kunststof.De startwindsnelheid voor startende huishoudelijke eenheden van het Chinese merk is 2,5 m/s, de nominale snelheid is 12 m/s.
Het basispakket omvat messen, een generator en een controller. De overige functionele elementen voor de windmolen moeten worden aangeschaft.
Als de kosten van een in de fabriek geproduceerd bouwpakket u te hoog lijken, is het zinvol om het te bouwen DIY-windgenerator. Het artikel dat we aanbevelen beschrijft hoe je van een wasmachine een handig huishoudelijk apparaat kunt maken.
Conclusies en nuttige video over het onderwerp
Vooruitzichten voor het gebruik van windenergiecentrales:
Het werkingsprincipe van moderne windturbines. Hoe windenergie wordt omgezet in elektriciteit:
Ook vandaag de dag vereist het gebruik van windturbines een voortdurende ontwikkeling. De mogelijkheden en langetermijnvooruitzichten van deze alternatieve methode voor het opwekken van elektriciteit zijn veelbelovend. Er zijn echter bepaalde maatregelen nodig, zowel van fabrikanten van apparatuur als van lokale overheden.
Het installeren van kleine windgeneratoren voor particuliere huishoudens zal het probleem van de energievoorziening in de regio's niet volledig oplossen. Maar voor sommige landeigenaren kan deze optie een uitweg zijn.
Vertel ons over uw eigen ervaring bij het kiezen of installeren van een windturbine op een perceel land. Schrijf opmerkingen, plaats foto's en stel vragen in het onderstaande blok. Deel technologische subtiliteiten en nuttige informatie die nuttig zal zijn voor sitebezoekers.
Er is nu voldoende wind, de bossen zijn gekapt - orkanen waaien. Het geluid tijdens de werking en de mogelijkheid van energieaccumulatie zijn verwarrend. Het probleem is nu niet zozeer het opwekken van elektriciteit, maar eerder het accumuleren ervan.
Het zal natuurlijk niet mogelijk zijn om het huis volledig van elektriciteit te voorzien, maar het verwijderen van minstens de helft van de belasting zal al een verlichting voor het budget zijn; elektriciteit is nu erg duur.
Over het algemeen is het verrassend waarom we geen alternatief gebruiken, maar afhankelijk zijn, behoorlijk duur, van energiebedrijven? Conservatisme en angst voor al het nieuwe belemmeren de ontwikkeling van vooruitgang.
En tegen welk budget worden zeer dure windgeneratoren aangeschaft?
De belangrijkste factoren zijn uiteraard niet de betrouwbaarheid of stabiliteit, maar de terugverdientijd van de apparatuur. Als het efficiënt werkt en de investering in maximaal vijf jaar terugbetaalt, ontstaat er vraag naar windturbines. En nu installeren particuliere eigenaren ze om te pronken, meer niet. Sommige andere landen, dit is geen voorbeeld, overheden financieren windenergie simpelweg uit de begroting, wederom een banaal verlangen om op te vallen en extra geld.
Dmitry, al het nieuwe begon ooit met een minimale terugverdientijd (waar komt dit cijfer trouwens vandaan - 5 jaar?), En toen de massaproductie begon, werd de apparatuur goedkoper. En naast de terugverdientijd mogen we ook het milieu niet vergeten. Vooral als het gaat om grote projecten ter vervanging van kolencentrales, de belangrijkste bron van luchtvervuiling.
Onze buurman op het platteland heeft een generator op het dak van zijn huis geïnstalleerd en gebruikt deze nu alleen nog maar. Toegegeven, hij woont niet permanent in de datsja en komt meestal alleen in het weekend.Maar het is in ieder geval niet langer afhankelijk van de stroomvoorziening, en dit is een groot pluspunt. Bovendien komen in onze regio vrij vaak stroomstoringen voor. Het is dus een heel nuttig ding.
Wie kan adviseren hoe je een aerodynamische propeller van Bondarev maakt?
Wat een ingenieur betreft, het advies is analfabeet. Er zijn GEEN verticaal-axiale windturbines.
Wel, competente ingenieurs weten dit.
Chinese windmolens zijn van slechte kwaliteit en produceren zeer weinig energie.