So berechnen Sie eine Windkraftanlage: Formeln + praktisches Rechenbeispiel

Modellauswahl

Die Kosten für einen Satz aus Windgenerator, Wechselrichter, Mast, SHAVRA - einem automatischen Umschaltschrank - hängen direkt von der Leistung und Effizienz ab.

Maximale Leistung kW	Rotordurchmesser m	Masthöhe m	Nenngeschwindigkeit m/s	Stromspannung Di
0,55	2,5	6	8	24
2,6	3,2	9	9	120
6,5	6,4	12	10	240
11,2	8	12	10	240
22	10	18	12	360

Wie Sie sehen, werden, um das Anwesen ganz oder teilweise mit Strom zu versorgen, leistungsstarke Generatoren benötigt, die in Eigenregie recht problematisch zu installieren sind. Ohnehin mindern hohe Kapitalinvestitionen und die Notwendigkeit der Mastinstallation mit Hilfe von Spezialequipment die Popularität von Windenergieanlagen für den Eigenbedarf deutlich.

Es gibt tragbare Windturbinen mit geringer Leistung, die Sie auf Reisen mitnehmen können. Diese Modelle sind kompakt, schnell am Boden montiert, benötigen keine besondere Pflege und liefern genügend Energie für einen gemütlichen Zeitvertreib in der Natur.

Und obwohl die maximale Leistung eines solchen Modells nur 450 W beträgt, reicht dies aus, um den gesamten Campingplatz auszuleuchten und ermöglicht die Nutzung von Haushaltselektrogeräten abseits der Zivilisation.

Für mittlere und kleine Unternehmen könnte die Installation mehrerer erzeugender Windparks zu erheblichen Einsparungen bei den Energiekosten führen. Viele europäische Unternehmen beschäftigen sich mit der Herstellung von Produkten dieser Art.

Dies sind komplexe technische Systeme, die eine vorbeugende Wartung und Instandhaltung erfordern, aber ihre Nennleistung ist so bemessen, dass sie den Bedarf der gesamten Produktion decken kann. In Texas beispielsweise, im größten Windpark der Vereinigten Staaten, erzeugen nur 420 solcher Generatoren 735 Megawatt pro Jahr.

Vor- und Nachteile der Installation einer Windkraftanlage

Diese Geräte gehören wie Sonnenkollektoren zur Kategorie der alternativen Energiequellen. Aber im Gegensatz zu Photovoltaikzellen, die Sonnenlicht benötigen, kann eine Windkraftanlage 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr effizient betrieben werden.

Vorteile	Mängel
Kostenlose Energie überall	Ausstattungspreis
Ökologische Energie	Installationskosten
Energieunabhängigkeit vom Staat und seinen Tarifen	Servicekosten.
Unabhängigkeit von Sonnenlicht	Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit

Um all diese Vor- und Nachteile auszugleichen, machen sie oft einen Haufen: einen Windgenerator mit einem Solarpanel. Diese Anlagen ergänzen sich gegenseitig und reduzieren so die Abhängigkeit der Stromerzeugung von Sonne und Wind.

Berechnung der Windgeneratorleistung

In den meisten Fällen hängt die Machbarkeit der Installation von Windparks von den durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten in einem bestimmten Gebiet ab. Die Installation von Windkraftanlagen ist mit einer Mindestwindstärke von vier Metern pro Sekunde gerechtfertigt. Bei einer Windgeschwindigkeit von neun bis zwölf Metern pro Sekunde arbeitet das Windrad mit maximaler Geschwindigkeit.

Horizontaler Windgenerator

Darüber hinaus hängt die Leistung solcher Geräte auch von den Oberflächen der verwendeten Schaufeln und von der Durchmessergröße der Rotorvorrichtung ab. Bei bekannten durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten für eine bestimmte Region kann der erforderliche Generator mit einer bestimmten Propellergröße ausgewählt werden.

Die Berechnung erfolgt nach der Formel: P \u003d 2D * 3V / 7000 kW, wobei P die Leistung, D die diametrale Größe der Schraubenvorrichtung und ein Parameter wie V die Windstärke in Metern pro Sekunde angibt . Diese Formel ist jedoch nur für horizontale Windkraftanlagen geeignet.

alternative Energie

Auch die Windlast kann Vorteile bringen, indem sie zum Beispiel die Kraft des Windes in Windkraftanlagen umwandelt. Bei einer Windgeschwindigkeit V = 10 m/s hat die Windmühle also bei einem Kreisdurchmesser von 1 Meter Blätter d = 1,13 m und erzeugt etwa 200–250 W Nutzleistung. Ein Elektropflug, der so viel Energie verbraucht, kann in einer Stunde etwa fünfzig (50 m²) Land auf einem persönlichen Grundstück pflügen.

Wenn Sie die Größe des Windgenerators anwenden - bis zu 3 Meter, und die durchschnittliche Luftströmungsgeschwindigkeit von 5 m / s, können Sie 1-1,5 kW Leistung erhalten, die ein kleines Landhaus vollständig mit kostenlosem Strom versorgt.Mit der Einführung des sogenannten "grünen" Tarifs wird die Amortisationszeit von Geräten auf 3-7 Jahre reduziert und kann in Zukunft Nettogewinne bringen.

Berechnung von Propellern von Windkraftanlagen

Beim Entwerfen einer Windmühle werden normalerweise zwei Arten von Schrauben verwendet:

1. Drehung in der horizontalen Ebene (Flügel).
2. Rotation in der vertikalen Ebene (Savonius-Rotor, Darrieus-Rotor).

Schneckenkonstruktionen mit Drehung in einer der Ebenen können mit der Formel berechnet werden:

Z=L*B/60/V

Für diese Formel: Z ist der Geschwindigkeitsgrad (niedrige Geschwindigkeit) des Propellers; L ist die Größe der Länge des Kreises, der von den Klingen beschrieben wird; W ist die Drehzahl (Frequenz) der Drehung des Propellers; V ist der Luftdurchsatz.

Dies ist das Design der Schraube namens "Rotor Darier". Diese Version des Propellers gilt als effektiv bei der Herstellung von Windkraftanlagen mit geringer Leistung und Größe. Die Berechnung der Schraube hat einige Besonderheiten

Anhand dieser Formel können Sie ganz einfach die Anzahl der Umdrehungen W - die Drehzahl - berechnen. Und das Arbeitsverhältnis von Umdrehungen und Windgeschwindigkeit finden Sie in den Tabellen, die im Netzwerk verfügbar sind. Beispielsweise gilt für einen Propeller mit zwei Flügeln und Z=5 die folgende Beziehung:

Anzahl der Klingen	Grad der Geschwindigkeit	Windgeschwindigkeit m/s
2	5	330

Einer der wichtigen Indikatoren des Windmühlenpropellers ist auch die Steigung. Dieser Parameter kann mit der Formel bestimmt werden:

H=2πR*tgα

Hier: 2π ist eine Konstante (2*3,14); R der von der Klinge beschriebene Radius ist; tg α ist der Schnittwinkel.

Berechnung der Windgeneratorleistung

Auch die Eigenfertigung einer Windmühle bedarf einer Vorkalkulation. Niemand möchte Zeit und Material für die Herstellung von wer weiß was aufwenden, er möchte im Voraus eine Vorstellung von den Fähigkeiten und der erwarteten Leistung der Anlage haben.Die Praxis zeigt, dass Erwartungen und Realität schlecht miteinander korrelieren, Installationen, die auf der Grundlage von ungefähren Schätzungen oder Annahmen erstellt wurden, die nicht durch genaue Berechnungen gestützt werden, liefern schwache Ergebnisse.

Daher werden in der Regel vereinfachte Berechnungsmethoden verwendet, die Ergebnisse nahe genug an der Wahrheit liefern und nicht die Verwendung einer großen Datenmenge erfordern.

Formeln zur Berechnung

Zum Berechnung des Windgenerators erfolgen folgende Aktionen:

• Ermitteln Sie den Strombedarf Ihres Hauses. Dazu ist es notwendig, die Gesamtleistung aller Geräte, Anlagen, Beleuchtung und anderer Verbraucher zu berechnen. Die resultierende Menge zeigt die Menge an Energie, die benötigt wird, um das Haus mit Strom zu versorgen.
• der resultierende Wert muss um 15-20% erhöht werden, um für alle Fälle etwas Gangreserve zu haben. Es besteht kein Zweifel, dass diese Reserve benötigt wird. Im Gegenteil, es kann sich als unzureichend herausstellen, obwohl die Energie meistens nicht vollständig genutzt wird.
• Kennt man die benötigte Leistung, kann man abschätzen, welcher Generator zur Lösung der Aufgaben eingesetzt bzw. hergestellt werden kann. Das Endergebnis der Verwendung einer Windmühle hängt von den Fähigkeiten des Generators ab. Wenn sie die Anforderungen des Hauses nicht erfüllen, müssen Sie entweder das Gerät wechseln oder ein zusätzliches Kit bauen
• Berechnung von Windkraftanlagen. Tatsächlich ist dieser Moment der schwierigste und umstrittenste im ganzen Verfahren. Es werden die Formeln zur Bestimmung der Durchflussleistung verwendet

Betrachten Sie zum Beispiel die Berechnung einer einfachen Option. Die Formel sieht so aus:

P=k R V³ S/2

Wobei P die Durchflussleistung ist.

K ist der Koeffizient der Windenergienutzung (ein Wert, der von Natur aus nahe am Wirkungsgrad liegt) und liegt zwischen 0,2 und 0,5.

R ist die Luftdichte. Er hat unterschiedliche Werte, der Einfachheit halber nehmen wir 1,2 kg/m3.

V ist die Windgeschwindigkeit.

S ist der Abdeckungsbereich des Windrads (bedeckt von rotierenden Flügeln).

Wir betrachten: bei einem Radius eines Windrades von 1 m und einer Windgeschwindigkeit von 4 m/s

P = 0,3 x 1,2 x 64 x 1,57 = 36,2 W

Das Ergebnis zeigt, dass der Leistungsfluss 36 Watt beträgt. Dieser ist sehr klein, aber das Laufrad des Zählers ist zu klein. In der Praxis werden Windräder mit einer Flügelspannweite von 3-4 Metern verwendet, da sonst die Leistung zu gering ist.

Was zu beachten ist

Bei der Berechnung der Windmühle sollten die Konstruktionsmerkmale des Rotors berücksichtigt werden. Es gibt Laufräder mit vertikaler und horizontaler Rotationsart, die unterschiedliche Effizienz und Leistung haben. Horizontale Strukturen gelten als die effektivsten, erfordern jedoch hohe Installationspunkte.

Ebenso wichtig ist es, eine ausreichende Laufradleistung sicherzustellen, um den Generatorrotor zu drehen. Geräte mit steifen Rotoren, die eine gute Energieabgabe ermöglichen, erfordern eine beträchtliche Leistung an der Welle, die nur von einem Laufrad mit großer Fläche und großem Durchmesser der Schaufeln bereitgestellt werden kann.

Ein ebenso wichtiger Punkt sind die Parameter der Rotationsquelle - des Windes. Bevor Sie Berechnungen anstellen, sollten Sie so viel wie möglich über die Stärke und die vorherrschenden Windrichtungen in einem bestimmten Gebiet erfahren. Berücksichtigen Sie die Möglichkeit von Hurrikanen oder Sturmböen, finden Sie heraus, wie oft sie auftreten können. Ein unerwarteter Anstieg der Durchflussmenge ist gefährlich für die Zerstörung des Windrads und den Ausfall der Wandlerelektronik.

Fertiger vertikal ausgerichteter Windgenerator

Vor allem in den letzten Jahren ist das Interesse an Windenergieanlagen wieder gestiegen. Es gibt neue Modelle, die bequemer und praktischer sind.

Bis vor kurzem wurden hauptsächlich horizontale Windkraftanlagen mit drei Flügeln verwendet. Und vertikale Ansichten breiteten sich aufgrund der starken Belastung der Lager des Windrads nicht aus, wodurch eine erhöhte Reibung entstand und Energie absorbierte.

Aber dank der Verwendung der Prinzipien der Magnetschwebebahn begann der Windgenerator auf Neodym-Magneten genau vertikal ausgerichtet mit einer ausgeprägten freien Trägheitsrotation verwendet zu werden. Derzeit hat es sich als effektiver als horizontal erwiesen.

Leichter Start wird durch das Prinzip der Magnetschwebebahn erreicht. Und dank des Multipols, der bei niedrigen Drehzahlen die Nennspannung liefert, ist es möglich, komplett auf die Getriebe zu verzichten.

Einige Geräte können mit der Arbeit beginnen, wenn die Windgeschwindigkeit nur eineinhalb Zentimeter pro Sekunde beträgt, und wenn sie nur drei oder vier Meter pro Sekunde erreicht, kann sie bereits der erzeugten Leistung des Geräts entsprechen.

Amortisation von Windparks

Bei Windkraftanlagen, die zum Zwecke des Stromverkaufs, also als industrielle Produktion, errichtet werden, sieht die Frage der Amortisation etwas erfolgreicher aus. Der Verkauf von Produkten - elektrischer Strom - ermöglicht Ihnen, die Kosten für den Kauf, den Betrieb und die Reparatur von Windmühlen zu erstatten. Gleichzeitig sehen praktische Ergebnisse nicht immer glänzend aus. Daher haben die größten Windkraftanlagen der Welt mit großen Mengen an Energieerzeugung eine äußerst geringe Rentabilität, und einige von ihnen gelten als nicht nachhaltig.

Der Grund für diese Situation liegt im unglücklichen Verhältnis von Gerätekosten, Lebensdauer und Leistung des Komplexes. Einfach ausgedrückt, hat die Turbine während der Lebensdauer keine Zeit, genug Energie zu produzieren, um die Anschaffungs- und Wartungskosten zu rechtfertigen.

Diese Situation ist typisch für die meisten Windparks. Die Instabilität der Energiequelle, die geringe Effizienz des Designs in der Summe bilden eine wenig rentable Produktion, wenn wir rein wirtschaftlich sprechen. Unter den Möglichkeiten zur Steigerung der Rentabilität sind die effektivsten:

• Produktivitätssteigerung
• geringere Betriebskosten

Unter Berücksichtigung der Besonderheiten der russischen Meteorologie besteht ein vielversprechender Weg darin, die Anzahl der Windkraftanlagen in der Station zu erhöhen, aber ihre Leistung zu reduzieren. Es stellt sich ein System heraus, das viele Vorteile hat:

• Einzelne Windmühlen können bei leichtem Wind Strom erzeugen, wenn große Modelle nicht starten können
• Anschaffungs- und Wartungskosten für Geräte werden reduziert
• Der Ausfall einer einzelnen Einheit verursacht keine ernsthaften Probleme für die Anlage als Ganzes
• reduzierte Inbetriebnahme- und Transportkosten

Der letzte Punkt ist besonders relevant für unser Land, wo die Installation von Windkraftanlagen in abgelegenen oder bergigen Regionen stattfindet und die Probleme der Lieferung und Montage der Struktur äußerst akut sind.

Eine weitere Möglichkeit, die Rentabilität zu steigern, ist der Einsatz vertikaler Strukturen. Diese Option wird in der weltweiten Praxis als wenig produktiv angesehen und eignet sich zur Energieversorgung einzelner Verbraucher - eines Privathauses, Beleuchtung, Pumpen usw.

Welche Windkraftanlagen sind am effizientesten

Horizontal

vertikal

Am beliebtesten ist diese Art von Ausrüstung, bei der die Rotationsachse der Turbine parallel zum Boden verläuft. Solche Windkraftanlagen werden oft als Windmühlen bezeichnet, bei denen sich die Flügel gegen die Windströmung drehen. Das Design des Geräts umfasst ein System zum automatischen Scrollen des Kopfes. Es ist erforderlich, die Windströmung zu finden. Außerdem wird eine Vorrichtung benötigt, um die Schaufeln zu drehen, damit auch mit geringer Kraft Strom erzeugt werden kann. Der Einsatz solcher Geräte ist in Industriebetrieben sinnvoller als im Alltag. In der Praxis werden sie häufiger zur Erstellung von Windparkanlagen verwendet.

Vorrichtungen dieser Art sind in der Praxis weniger effektiv. Die Rotation der Turbinenschaufeln erfolgt parallel zur Erdoberfläche, unabhängig von Windstärke und -vektor. Auch die Richtung der Strömung spielt keine Rolle, bei jedem Aufprall rollen die Rotationselemente dagegen. Dadurch verliert der Windgenerator einen Teil seiner Leistung, was zu einer Verringerung der Energieeffizienz der gesamten Anlage führt. Aber in Bezug auf Installation und Wartung sind Geräte, bei denen die Lamellen vertikal angeordnet sind, besser für den Heimgebrauch geeignet. Dies liegt daran, dass die Getriebebaugruppe und der Generator am Boden montiert sind. Zu den Nachteilen solcher Geräte gehören eine teure Installation und erhebliche Betriebskosten. Für die Montage des Generators ist ausreichend Platz erforderlich. Daher ist die Verwendung von vertikalen Geräten in kleinen privaten Betrieben besser geeignet.

Zweiflügelig	Dreiflügelig	mehrblättrig
Diese Art von Einheiten ist durch das Vorhandensein von zwei Rotationselementen gekennzeichnet.Diese Option ist heute praktisch ineffizient, aber aufgrund ihrer Zuverlässigkeit weit verbreitet.	Diese Art von Ausrüstung ist die häufigste. Dreiblattaggregate werden nicht nur in Landwirtschaft und Industrie, sondern auch in Privathaushalten eingesetzt. Diese Art von Ausrüstung hat aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Effizienz an Popularität gewonnen.	Letzteres kann 50 oder mehr Rotationselemente aufweisen. Um die Erzeugung der erforderlichen Strommenge sicherzustellen, ist es nicht erforderlich, die Schaufeln selbst zu drehen, sondern sie auf die erforderliche Drehzahl zu bringen. Das Vorhandensein jedes zusätzlichen Rotationselements erhöht den Parameter des Gesamtwiderstands des Windrads. Infolgedessen wird die Leistung des Geräts bei der erforderlichen Drehzahl problematisch. Karussellvorrichtungen, die mit mehreren Flügeln ausgestattet sind, beginnen sich bei einer geringen Windstärke zu drehen. Relevanter ist ihr Einsatz aber dann, wenn das Scrollen selbst eine Rolle spielt, beispielsweise wenn Wasser gepumpt werden muss. Um die Erzeugung einer großen Energiemenge effektiv sicherzustellen, werden Mehrblatteinheiten nicht verwendet. Für deren Betrieb ist der Einbau einer Getriebevorrichtung erforderlich. Dies verkompliziert nicht nur das gesamte Design der Ausrüstung als Ganzes, sondern macht sie auch weniger zuverlässig im Vergleich zu zwei- und dreiblättrigen.

Mit harten Klingen

Segeleinheiten

Die Kosten für solche Einheiten sind aufgrund der hohen Produktionskosten von Rotationsteilen höher. Aber im Vergleich zu Segelausrüstung sind Generatoren mit starren Flügeln zuverlässiger und haben eine lange Lebensdauer. Da die Luft Staub und Sand enthält, sind die rotierenden Elemente einer hohen Belastung ausgesetzt.Wenn das Gerät unter stabilen Bedingungen betrieben wird, muss der Korrosionsschutzfilm, der an den Enden der Schaufeln angebracht ist, jährlich ausgetauscht werden. Ohne dies beginnt das Rotationselement mit der Zeit seine Arbeitseigenschaften zu verlieren.

Diese Art von Klingen ist einfacher herzustellen und kostengünstiger als Metall oder Fiberglas. Aber Einsparungen bei der Herstellung können in Zukunft zu erheblichen Kosten führen. Bei einem Windraddurchmesser von drei Metern kann die Geschwindigkeit der Blattspitze bis zu 500 km/h betragen, wenn die Geräteumdrehungen bei etwa 600 pro Minute liegen. Dies ist selbst für starre Teile eine ernsthafte Belastung. Die Praxis zeigt, dass die Rotationselemente an Segelausrüstungen oft gewechselt werden müssen, besonders wenn die Windstärke hoch ist.

Entsprechend der Art des Drehmechanismus können alle Einheiten in mehrere Typen unterteilt werden:

• orthogonale Darier-Vorrichtungen;
• Einheiten mit einer Savonius-Rotationsbaugruppe;
• Geräte mit vertikal-axialer Bauform der Einheit;
• Ausrüstung mit einem spiralförmigen Drehmechanismus.

Windgeschwindigkeit

Unabhängig davon, ob Sie einen fertigen Generator kaufen oder selbst bauen möchten, die Windgeschwindigkeit wird einer der wichtigsten Parameter bei der Bestimmung der Leistung der Anlage sein.

Erstens hat jeder Windturbinentyp seine eigene Anfangsgeschwindigkeit. Bei den meisten Installationen sind dies 2-3 m/s. Liegt die Windgeschwindigkeit unter dieser Schwelle, funktioniert der Generator überhaupt nicht und dementsprechend wird auch Strom erzeugt.

Neben der Anfangsdrehzahl gibt es noch eine Nenndrehzahl, bei der der Windgenerator seine Nennleistung erreicht. Für jedes Modell gibt der Hersteller diese Zahl separat an.

Wenn die Geschwindigkeit jedoch höher als die anfängliche, aber niedriger als die Nenngeschwindigkeit ist, wird die Stromerzeugung erheblich reduziert. Und um nicht ohne Strom da zu sein, sollten Sie sich immer zuerst auf die durchschnittliche Windgeschwindigkeit in Ihrer Region und direkt an Ihrem Standort konzentrieren. Sie können den ersten Indikator herausfinden, indem Sie sich die Windkarte ansehen oder sich die Wettervorhersage in Ihrer Stadt ansehen, die normalerweise die Windgeschwindigkeit angibt.

Der zweite Wert sollte idealerweise mit speziellen Instrumenten direkt am Standort der Windkraftanlage gemessen werden. Schließlich kann Ihr Haus sowohl auf einem Hügel stehen, wo die Windgeschwindigkeit höher ist, als auch in einem Flachland, in dem es praktisch keinen Wind gibt.

Wer ständig unter Orkanböen leidet, ist in dieser Situation besser aufgestellt und kann auf eine höhere Leistung der Windkraftanlage zählen.

Was ist windlast

Die Strömung von Luftmassen entlang der Erdoberfläche erfolgt mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Beim Aufprall auf ein Hindernis wird die kinetische Energie des Windes in Druck umgewandelt und erzeugt eine Windlast. Diese Anstrengung kann jeder spüren, der sich gegen den Strom bewegt. Die erzeugte Last hängt von mehreren Faktoren ab:

• Windgeschwindigkeit,
• die Dichte des Luftstrahls, - bei hoher Luftfeuchtigkeit wird das spezifische Gewicht der Luft größer bzw. die Menge der übertragenen Energie nimmt zu,
• Form eines stationären Objekts.

Im letzteren Fall wirken auf einzelne Teile der Gebäudestruktur unterschiedlich gerichtete Kräfte, zum Beispiel:

Auswahl von Generatoren für Windmühlen

Mit dem berechneten Wert der Drehzahl des Propellers (W), erhalten durch das oben beschriebene Verfahren, ist es bereits möglich, den geeigneten Generator auszuwählen (herzustellen). Beispielsweise ist bei einem Drehzahlgrad Z = 5 die Schaufelzahl 2 und die Drehzahl 330 U/min. bei einer Windgeschwindigkeit von 8 m/s sollte die Generatorleistung etwa 300 Watt betragen.

Der Generator der Windkraftanlage "im Kontext". Eine exemplarische Kopie eines der möglichen Designs eines Generators für eine Heimwindkraftanlage, selbst zusammengebaut

So sieht ein elektrischer Fahrradmotor aus, auf dessen Grundlage vorgeschlagen wird, einen Generator für eine Heimwindmühle herzustellen. Das Design des Fahrradmotors ist ideal für die Implementierung mit wenigen oder keinen Berechnungen und Modifikationen. Ihre Macht ist jedoch gering.

Die Eigenschaften eines elektrischen Fahrradmotors sind ungefähr wie folgt:

Parameter	Werte
Spannung, v	24
Macht, W	250-300
Rotationsfrequenz, U/min	200-250
Drehmoment, Nm	25

Eine positive Eigenschaft von Fahrradmotoren ist, dass sie praktisch nicht erneuert werden müssen. Sie sind konstruktiv als langsam laufende Elektromotoren entwickelt und können erfolgreich für Windkraftanlagen eingesetzt werden.

Wie man Klingen schneidet

Weiter entlang der Linie ab Blattwurzel Beachten Sie die Abmessungen des Klingenradius - in der Spalte "Klingenradius" in den grünen Spalten. Setzen Sie gemäß diesen Abmessungen Punkte auf die Linie links und rechts von der Wurzel der Klinge. Wenn Sie von der Blattwurzel zur Spitze schauen, befinden sich auf der linken Seite die Koordinaten des hinteren mm-Musters und rechts von der Linie die Koordinaten des vorderen mm-Musters. Nachdem Sie die Punkte verbunden haben, haben Sie eine Klinge, die normalerweise mit einer Bügelsäge oder mit einer elektrischen Stichsäge ausgeschnitten wird.

Löcher zum Befestigen der Klinge an der Nabe werden streng entlang der Mittellinie der Klinge hergestellt, die ganz am Anfang auf das Rohr gezeichnet wurde. Wenn Sie die Löcher verschieben, steht die Klinge in einem anderen Winkel zum Wind und verliert alles seine Qualitäten. Klingenkanten Es ist notwendig, den vorderen Teil der Klinge zu bearbeiten, abzurunden, den hinteren Teil zu schärfen und die Spitzen der Klingen abzurunden, damit nichts pfeift und Geräusche macht. Die Excel-Tabelle berücksichtigt bereits die Kantenbearbeitung in der Berechnung wie im Bild unten.
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Ich hoffe, es ist Ihnen klarer geworden, wie Sie die Platte verwenden und wie Sie eine Schraube für den Generator auswählen. Zum Beispiel habe ich natürlich einen Generator mit ungeeigneten Parametern gewählt, da das Laden einer 12V-Batterie zu früh beginnt, bei 24V und 48 Volt wären die Ergebnisse anders und die Leistung wäre noch höher, aber das kann man nicht alles beschreiben Beispiele.

Das Wichtigste ist, die Prinzipien zu verstehen, zum Beispiel einen Propeller zu wählen, wenn er bei einer Geschwindigkeit eine gute Leistung hat. Dies bedeutet nicht, dass er sie in der Praxis haben wird, wenn der Generator den Propeller zu früh belastet, wird er nicht erreichen seine Geschwindigkeit und wird nicht die Leistung entwickeln, die bei niedrigeren Geschwindigkeiten sein sollte, obwohl der Wind berechnet oder sogar höher sein wird. Klingen angepasst bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit und entziehen dem Wind bei ihrer Geschwindigkeit die maximale Kraft.

Gerät und Funktionsprinzip

Der Windgenerator arbeitet mit Hilfe von Windkraft. Das Design dieses Geräts muss die folgenden Elemente enthalten:

• Turbinenschaufeln oder Propeller;
• Turbine;
• Stromgenerator;
• die Achse des elektrischen Generators;
• einen Wechselrichter, dessen Funktion es ist, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln;
• ein Mechanismus, der die Klingen dreht;
• einen Mechanismus, der die Turbine dreht;
• Batterie;
• Mast;
• Drehbewegungsregler;
• Dämpfer;
• Windsensor;
• Windsensorschaft;
• Gondel und andere Elemente.

Industrieanlagen verfügen über einen Schaltschrank, Blitzschutz, einen Drehmechanismus, ein zuverlässiges Fundament, eine Feuerlöscheinrichtung und Telekommunikation.

Ein Windgenerator ist ein Gerät, das Windenergie in Strom umwandelt. Die Vorläufer moderner Aggregate sind Mühlen, die aus Getreide Mehl herstellen. Das Anschlussschema und das Funktionsprinzip des Generators haben sich jedoch nicht wesentlich geändert.

1. Durch die Kraft des Windes beginnen sich die Blätter zu drehen, deren Drehmoment auf die Generatorwelle übertragen wird.
2. Durch die Drehung des Rotors entsteht ein dreiphasiger Wechselstrom.
3. Über den Controller wird Wechselstrom an die Batterie gesendet. Die Batterie ist notwendig, um einen stabilen Betrieb des Windgenerators zu schaffen. Bei Wind lädt das Gerät die Batterie auf.
4. Zum Schutz vor einem Hurrikan weist das Windkrafterzeugungssystem Elemente auf, um das Windrad vom Wind wegzulenken. Dies geschieht durch Einklappen des Hecks oder Abbremsen des Rades mit einer elektrischen Bremse.
5. Um den Akku aufzuladen, müssen Sie den Controller installieren. Die Funktion des letzteren umfasst die Überwachung des Ladevorgangs der Batterie, um deren Ausfall zu verhindern. Bei Bedarf kann dieses Gerät überschüssige Energie in das Vorschaltgerät leiten.
6. Batterien haben eine konstante Niederspannung, die aber mit einer Leistung von 220 Volt beim Verbraucher ankommen muss. Aus diesem Grund werden Wechselrichter in Windkraftanlagen eingebaut. Letztere können Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln und seine Stärke auf 220 Volt erhöhen.Wenn der Wechselrichter nicht installiert ist, müssen nur solche Geräte verwendet werden, die für Niederspannung ausgelegt sind.
7. Der umgewandelte Strom wird an den Verbraucher gesendet, um Heizbatterien, Raumbeleuchtung und Haushaltsgeräte zu versorgen.

Neue Begründungen für alte Konzepte

Unbegründete Annahmen, dass moderne Entwicklungen die Effizienz von Windkraftanlagen dramatisch steigern sollten, entbehren jeglicher Grundlage. Moderne horizontale Modelle erreichen einen Wirkungsgrad von 75 % ihrer theoretischen Bentz-Grenze (ca. 45 % Wirkungsgrad). Schließlich ist der Teil der Physik, der die Effizienz von Windkraftanlagen regelt, die Hydrodynamik, und ihre Gesetze sind seit ihrer Entdeckung unveränderlich.

Einige Designer versuchen, die Effizienz zu steigern, indem sie die Anzahl der Klingen erhöhen und sie dünner machen. Sie können ihre Länge erhöhen, was aufgrund des Wachstums der überstrichenen Fläche eine größere Wirkung erzielt.

Dennoch gilt es, ein Gleichgewicht zwischen der Verlangsamung des Windes und seiner Restgeschwindigkeit zu wahren.

Es gibt eine andere Richtung - die Windgeschwindigkeit zu erhöhen, indem sie durch einen Diffusor geleitet wird. Aber die Hydrodynamik ist voll von bereits entdeckten Effekten der Umströmung von Hindernissen auf dem Weg des geringsten Widerstands.

Es gibt mehr oder weniger erfolgreiche DAWT-Modelle mit großen Kegelwinkeln, aber diese Versuche, dem „Wind auszutricksen“, steigern die Effizienz nicht so sehr wie beworben.

Die erfolgreichsten modernen Windkraftanlagen sind vertikale Modelle mit Darrieus-Blättern, die auf Magnetschwebelagern (MAGLEV) montiert sind. Nahezu lautlos arbeiten sie, beginnen sich bereits bei einer Windgeschwindigkeit von weniger als 1 m/s zu drehen und halten heftigen Böen bis zu 200 km/h stand.Auf der Grundlage solcher alternativer Energiequellen ist es am rentabelsten, ein privates unabhängiges Energiesystem zu bilden.

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Verfahrenswert

Wenn Sie die Berechnungen der Luftbewegungslast vernachlässigen, können Sie, wie es heißt, das Ganze im Keim ersticken und Menschenleben gefährden.

Wenn es normalerweise keine Schwierigkeiten mit dem Druck von Schnee auf Gebäudewände gibt - diese Last kann gesehen, gewogen und sogar berührt werden -, dann ist alles mit dem Wind viel komplizierter. Es ist nicht sichtbar, es ist sehr schwierig, es intuitiv vorherzusagen. Ja, natürlich wirkt der Wind auf die tragenden Konstruktionen ein, teilweise sogar zerstörerisch: Er verdreht Werbebanner, überwältigt Zäune und Mauergerüste und reißt Dächer ab. Aber wie ist es möglich, diese Kraft vorherzusagen und zu berücksichtigen? Ist es überhaupt kalkulierbar?

Nachgeben! Das ist allerdings ein ödes Geschäft, und Laien berechnen nicht gerne die Windlast. Dafür gibt es eine klare Erklärung: Die Bedeutung von Berechnungen ist eine sehr verantwortungsvolle und schwierige Angelegenheit, viel komplizierter als Schneelastberechnungen. Wenn der Schneelast in der eigens dafür vorgesehenen Arbeitsgemeinschaft nur zweieinhalb Seiten gewidmet werden, dann ist die Berechnung der Windlast dreimal so hoch! Außerdem wird ihm eine obligatorische Anwendung zugeschrieben, die auf 19 Seiten mit Angabe der aerodynamischen Koeffizienten platziert ist.

Wenn die Bürger Russlands damit noch Glück haben, ist es für die Einwohner von Belarus noch schwieriger - das Dokument TKP_EN_1991-1-4-2O09 "Windeffekte", das Standards und Berechnungen regelt, hat einen Umfang von 120 Seiten!

Mit dem Eurocode (EN_1991-1-4-2O09) auf der Skala des Baus einer privaten Struktur für Windeffekte möchten sich nur wenige Menschen mit einer Tasse Tee zu Hause beschäftigen. Fachlich Interessierten sei empfohlen, es herunterzuladen, gründlich zu studieren und sich von einem Fachberater umgeben zu lassen. Andernfalls können die Folgen von Berechnungen aufgrund falscher Herangehensweise und Verständnisses desaströs sein.

Windkraftnutzungsfaktor

Es ist zu beachten, dass es für Windkraftanlagen einen spezifischen Effizienzindikator gibt - KIEV (Wind Energy Utilization Coefficient). Sie gibt an, wie viel Prozent des durch den Arbeitsbereich strömenden Luftstroms direkt auf die Flügel der Windmühle wirken. Oder, um es wissenschaftlicher auszudrücken, es zeigt das Verhältnis der an der Welle des Geräts empfangenen Leistung zur Leistung der Strömung, die auf die Windoberfläche des Laufrads wirkt. Somit ist KIEV ein spezifisches, nur auf Windkraftanlagen anwendbares Analogon der Effizienz.

Bis heute sind die Werte von KIEV von ursprünglich 10-15% (Indikatoren alter Windmühlen) auf 356-40% gestiegen. Dies ist auf die Verbesserung des Designs von Windmühlen und das Aufkommen neuer, effizienterer Materialien und technischer Details, Baugruppen, die dazu beitragen, Reibungsverluste oder andere subtile Effekte zu reduzieren, zurückzuführen.

Theoretische Studien haben den maximalen Nutzungsgrad für Windenergie auf 0,593 festgelegt.

Fazit: Lohnt sich eine Windkraftanlage?

Die obigen Ergebnisse belegen eindeutig den Return on Investment für den Kauf und die Inbetriebnahme einer Windkraftanlage. Besonders seit:

• Die Kosten für ein Kilowatt steigen aufgrund der Inflation ständig.
• Bei Verwendung einer Windmühle wird das Objekt nichtflüchtig.
• Der „Überschuss“ an erzeugtem Strom kann dank einer unterbrechungsfreien Stromversorgung bei Flaute gesammelt und gespeichert werden.
• Viele vom zentralen Stromversorgungsnetz entfernte Objekte müssen ohne Strom existieren, da ihr Anschluss unrentabel ist.

Der Windgenerator ist also profitabel. Seine Anschaffung für energieintensive Verbraucher ohne Stromversorgung ist wirtschaftlich machbar. Ein Hotel außerhalb der Stadt, ein landwirtschaftlicher Betrieb oder ein Viehzuchtbetrieb, eine Hüttensiedlung - in jedem Fall sind die Kosten für den Anschluss einer alternativen Stromquelle gerechtfertigt. Es bleibt nur noch, ein geeignetes Modell einer Windmühle auszuwählen und zu installieren, geleitet von den Empfehlungen des Herstellers. Die Leistung des Geräts sollte der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit in Ihrer Gegend entsprechen. Sie können es anhand einer speziellen Windkarte oder gemäß der örtlichen Wetterstation festlegen.

Bitte beachten Sie: Bei Windkraftanlagen chinesischer Hersteller wird die Nennleistung des Geräts unter Berücksichtigung von Windgeschwindigkeiten bei 50-70 % der Bodenhöhe berechnet. Die Installation einer Windmühle in einer solchen Höhe ist problematisch

Ein zu hoher Mast ist teuer und seine Festigkeit unterliegt strengen Anforderungen. Außerdem bilden Windböen in der angegebenen Höhe starke Wirbelströmungen. Sie verlangsamen nicht nur den Betrieb des Windgenerators, sondern können auch zum Bruch der Rotorblätter führen.Die Lösung besteht darin, das Gerät in einer Höhe von 30-35 m zu installieren, was den Zugang zu starken Winden ermöglicht, aber verhindert, dass die Windmühle bricht.