So berechnen Sie einen Windgenerator

Das Funktionsprinzip von Windgeneratoren

Bei selbstgebauten oder Markenwindgeräten mit vertikaler oder horizontaler Drehachse beginnen sich die Blätter durch die Kraft des Windes zu bewegen. Die Hauptelemente der Ausrüstung bringen die Rotorbaugruppe mittels einer speziellen Antriebseinheit zum Rotieren.Das Vorhandensein einer Statorwicklung trägt zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrischen Strom bei. Axialpropeller haben aerodynamische Eigenschaften, wodurch sie ein schnelles Scrollen der Turbine der Einheit ermöglichen.

In Rotationsgeneratoren wird dann die Rotationskraft in Strom umgewandelt, der in der Batterie gesammelt wird. Je stärker der Luftstrom ist, desto schneller drehen sich die Blätter der Einheit, was zur Energieerzeugung beiträgt. Da der Betrieb der Generatorausrüstung auf der maximalen Nutzung einer alternativen Quelle basiert, hat ein Teil der Schaufeln eine abgerundetere Form. Der zweite ist flach. Wenn der Luftstrom durch die Rundung strömt, entsteht ein Vakuumabschnitt, der zur Absaugung der Klinge beiträgt und diese zur Seite führt.

Dies führt zur Bildung von Energie, deren Aufprall bei geringem Wind zum Drehen der Blätter führt.

Beim Scrollen dreht sich die Achse der Schrauben, die mit dem Drehmechanismus verbunden sind. Dieses Gerät hat zwölf magnetische Elemente, die im Inneren scrollen. Dadurch entsteht ein elektrischer Wechselstrom mit einer Frequenz, wie in Haushaltssteckdosen. Die dabei entstehende Energie kann nicht nur erzeugt, sondern auch über Distanzen übertragen, aber nicht akkumuliert werden.

Um es zu sammeln, muss es in Gleichstrom umgewandelt werden. Dies ist der Zweck des Stromkreises in der Turbine. Um eine große Menge Strom zu gewinnen, werden Industrieanlagen hergestellt, Windparks umfassen normalerweise Dutzende solcher Anlagen.

Das Funktionsprinzip des Windgenerators ermöglicht den Einsatz der Einheit in folgenden Ausführungen:

• für autonomen Betrieb;
• mit Sonnenkollektoren;
• parallel zur Pufferbatterie;
• zusammen mit einem Benzin- oder Dieselaggregat.

Wenn sich der Luftstrom mit einer Geschwindigkeit von etwa 45 km / h bewegt, beträgt die Leistungserzeugung der Turbine etwa 400 Watt. Dies reicht aus, um den Vorortbereich zu beleuchten. Bei Bedarf können Sie die Akkumulation von Strom in der Batterie implementieren.

Zum Laden der Batterie werden spezielle Geräte verwendet. Mit einer Verringerung der Unterladungsmenge beginnt die Rotationsgeschwindigkeit der Schaufeln zu fallen. Wenn die Batterie vollständig entladen ist, scrollen die Elemente der Generatorausrüstung erneut. Dieses Prinzip ermöglicht es, die Ladung des Geräts auf einem bestimmten Niveau zu halten. Mit einem höheren Luftdurchsatz kann die Turbine des Geräts mehr Energie erzeugen.

Der Benutzer Darkhan Dogalakov sprach am Beispiel des Modells SEAH 400-W über das Funktionsprinzip von Windanlagen.

Windgeneratoren für zu Hause sind keine Seltenheit mehr

Windkraftanlagen werden seit langem im industriellen Maßstab eingesetzt. Die Komplexität des Designs sowie die Komplexität seiner Installation ermöglichten es jedoch nicht, diese Geräte in Privathaushalten wie Sonnenkollektoren zu verwenden.

Mit der Entwicklung der Technologie und der steigenden Nachfrage nach "grüner Energie" hat sich die Situation jedoch geändert. Die Hersteller haben die Produktion von kleinen Anlagen für den privaten Sektor gestartet.

Arbeitsprinzip

Der Wind dreht die auf der Generatorwelle montierten Rotorblätter. Durch Rotation in den Wicklungen wird ein Wechselstrom erzeugt. Um die Drehzahl und dementsprechend die erzeugte Energiemenge zu erhöhen, kann ein Untersetzungsgetriebe (Getriebe) verwendet werden. Es kann bei Bedarf auch die Rotation der Klingen vollständig blockieren.

Der entstehende Wechselstrom wird mit einem Wechselrichter in direkte 220 W umgewandelt. Dann geht es zum Verbraucher oder über den Laderegler zu den Batterien zur Akkumulation.

Ein vollständiges Diagramm des Betriebs der Anlage von der Energieerzeugung bis zum Verbrauch.

Arten von Windkraftanlagen und welche ist besser für ein Privathaus

Im Moment gibt es zwei Arten dieses Designs:

1. Mit horizontalem Rotor.
2. Mit vertikalem Rotor.

Der erste Typ mit horizontalem Rotor. Dieser Mechanismus gilt als der effektivste. Der Wirkungsgrad liegt bei etwa 50 %. Der Nachteil ist die Notwendigkeit einer Mindestwindgeschwindigkeit von 3 m pro Sekunde, das Design erzeugt viel Lärm.

Für maximale Effizienz ist ein hoher Mast erforderlich, was wiederum die Installation und weitere Wartung erschwert.

Der zweite Typ mit senkrecht. Ein Windgenerator mit vertikalem Rotor hat einen Wirkungsgrad von nicht mehr als 20 %, während eine Windgeschwindigkeit von nur 1-2 m pro Sekunde ausreicht. Gleichzeitig arbeitet es viel leiser, der Geräuschpegel beträgt nicht mehr als 30 dB und ohne Vibration. Benötigt keinen großen Platz zum Arbeiten, ohne an Effizienz zu verlieren.

Die Installation erfordert keinen hohen Mast. Geräte können auch mit eigenen Händen auf dem Dach des Hauses montiert werden.

Das Fehlen eines Anemometers und eines Drehmechanismus, der bei dieser Konstruktion überhaupt nicht benötigt wird, macht diese Art von Windgenerator im Vergleich zur ersten Option billiger.

Videobewertung

Welche Einstellung wählen?

Bevor Sie diese Frage beantworten, müssen Sie Ihre Anforderungen, finanziellen Möglichkeiten und betrieblichen Prioritäten verstehen.

Wenn Sie die meiste Leistung erhalten möchten und bereit sind, Geld für die regelmäßige Wartung des Generators auszugeben, wählen Sie die erste Option. Indem Sie einmal in einen Hochmast investieren und alle 5-10 Jahre für Lager oder Ölwechsel bezahlen, erhalten Sie vollständige Energieunabhängigkeit, und selbst wenn Sie in der Ukraine oder in EU-Ländern leben, können Sie überschüssigen Strom verkaufen.

Der hohe Geräuschpegel dieser Station erfordert die Wahl eines Standorts, der möglichst weit von Wohngebäuden entfernt ist. Auch dieser Punkt muss berücksichtigt werden, denn Infraschall wird von Ihren Nachbarn nicht unbemerkt bleiben.

Um eine gleichwertige Leistung in Bezug auf die erste Option zu erhalten, müssen 3 Windenergieanlagen dieses Typs geliefert werden. Preislich kommt man aber in etwa auf die gleiche Menge (Selbstmontage vorbehalten).

Videobewertung eines Experten auf dem Gebiet alternativer Energiequellen

Zusätzliche Komponenten

• Der Controller, der einen Platz im Stromkreis hinter dem Generator einnimmt, ist notwendig, um die Klingen zu steuern und die Batterie aufzuladen, indem er den erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.
• Die Batterie speichert die Ladung für den Einsatz bei ruhigem Wetter. Außerdem stabilisiert es die Ausgangsspannung des Generators, sodass es auch bei starken Windböen zu keinen Spannungsunterbrechungen kommt.
• Kurssensoren und ein Anemoskop sammeln Daten über Windrichtung und -geschwindigkeit.
• ATS schaltet automatisch zwischen Stromquellen mit einer Frequenz von 0,5 Sekunden um. Durch die automatische Netzumschaltung können Sie das Windrad mit dem öffentlichen Stromnetz, Dieselgenerator usw.

Wichtig: Das Netzwerk kann nicht gleichzeitig von mehreren Stromquellen betrieben werden. Wechselrichter

Wie Sie wissen, verwenden die meisten Haushaltsgeräte keinen Gleichstrom, um zu arbeiten, daher befindet sich in der Kette zwischen Batterie und Geräten ein Wechselrichter, der den umgekehrten Betrieb durchführt, d. H. Umwandlung von Gleichstrom in Wechselspannung 220 V, notwendig für den Betrieb von Geräten

Wechselrichter. Wie Sie wissen, verwenden die meisten Haushaltsgeräte keinen Gleichstrom, um zu arbeiten, daher befindet sich in der Kette zwischen Batterie und Geräten ein Wechselrichter, der den umgekehrten Betrieb durchführt, d. H. Umwandlung von Gleichstrom in Wechselspannung 220 V, notwendig für den Betrieb von Geräten.

Alle diese Umwandlungen aus der empfangenen Energie "nehmen" einen bestimmten Anteil - bis zu 20 Prozent.

Ersatzteile und Zubehör für Windkraftanlagen

Die wichtigste Grundausrüstung, ohne die der Betrieb von Windkraftgeneratoren nicht möglich ist, umfasst:

• elektrischer Generator (Motor);
• Windkraftanlage, Flügel, Rotor;
• Befestigungen;
• Drehmechanismus;
• Windsensor;
• Mast;
• Kabel.

Batterien, Nicht-Netz- und Netz-Wechselrichter, Controller, Azimut-Antriebssystem (Heck), andere zusätzliche Ausrüstung werden individuell für jede Installation ausgewählt.

Bei der Wartung und im Extremfall der Reparatur müssen Ersatzteile der Windenergieanlage ausgetauscht werden

Basiskomponenten und Ersatzteile bestellen Sie am besten direkt beim Hersteller. Sie können sich an Unternehmen wenden, die aus Deutschland und anderen europäischen Ländern renovierte (gebrauchte) Windenergieanlagen und dazu passendes Zubehör für Reparaturarbeiten anbieten.

Es ist erforderlich, Zugang zu den Hauptkomponenten für die Reparatur der Installation zu haben

Bei der Bestellung von Ersatzteilen sollten Sie Informationen über den Hersteller des Generators, sein Modell und seine Kapazität angeben. Es ist eine detaillierte Beschreibung des Teils erforderlich (dies kann in Form eines Fotos erfolgen), in der seine funktionellen und technischen Eigenschaften angegeben sind.

Berechnung von Windlasten

Sie haben also lange abgestimmt, gebastelt und schließlich Ihre beste Außenwerbung montiert.

Die Schönheit! Alle sind glücklich. Aber chu ... nach dem ersten starken Wind ruft Sie ein wütender Kunde mit schockierenden Neuigkeiten an - die Werbung ist gefallen!

Der Albtraum des Werbetreibenden wurde wahr ... Was ist passiert?

Und folgendes passierte – bei der Gestaltung von Außenwerbung wurde die Berechnung der Windlast auf Außenwerbung ignoriert oder falsch durchgeführt: am Material und an den Befestigungsmitteln.

Wie kann man dies vermeiden, wie kann man sich vor solch einem beklagenswerten Ergebnis seiner Arbeit schützen?

Erinnern wir uns an die einfache Formel zur Berechnung der Windlast, die in kg / m² gemessen wird:

Pw = k*q

Knifflige Buchstaben entziffern

Pw ist der Winddruck senkrecht zur Empfangsfläche. Dieser Druck wird als positiv angesehen.
k ist der aerodynamische Koeffizient in Abhängigkeit von der Form und Position des Objekts im Wind

Objekt.
q - Windgeschwindigkeitskopf (kg / m²), der der höchsten Windgeschwindigkeit für einen bestimmten Ort entspricht, unter Berücksichtigung spezieller Böen.

Der Wert von q in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit wird wie folgt bestimmt:

q = 7 / g * Quadrat V / 2

7 - Luftgewicht (1,23 kg / m3) bei Patm. = 760 mm Hg. und tatm.= 15 °С
g - Erdbeschleunigung (9,81 m / sq. sec)
V ist die höchste Windgeschwindigkeit (m / s) in einer bestimmten Höhe h, d.h.

Höhe h über dem Boden, m

Windgeschwindigkeit V, km/h m/s

Förderhöhe q, kg/m²

Höhe h über dem Boden, m	Windgeschwindigkeit V, km/h m/s	Förderhöhe q, kg/m²
0 — 8	103,7  28,8	51
8 — 20	128,9  35,8	80

q = Quadrat V / 16

Vertikal installierte Leinwand, in einem Rahmen befestigt oder auf Kabel gespannt

Konstruktion - b-Breite, d-Höhe	Größenverhältnis	Bereiche	Aerodynamischer Koeffizient, k
Vertikal installierte Leinwand, in einem Rahmen befestigt oder auf Kabel gespannt	d/b < 5	b * d	1,2
d/b >= 5	b * d	1,6

Es stellt sich also heraus, dass alles ganz einfach ist.

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Installationstipps

Wahrscheinlich versteht jeder, dass ein Windgenerator dort installiert werden sollte, wo die maximale Windstärke herrscht. Dies sind Steppen, Küstengebiete, andere Freiflächen, die von Gebäuden entfernt sind. Das Windrad darf nicht neben Bäumen aufgestellt werden. Sie können es nicht einmal in die Nähe kleiner Bäume stellen, da sie mit der Zeit wachsen.

Windgenerator mit Darrieus-Rotor

Was die gemeinsame Nutzung mit dem Stromnetz oder nur einem Windgenerator anbelangt, haben Sie hier die Wahl. In jedem Fall sollte der Kauf wirtschaftlich gerechtfertigt sein und nicht nur dem Modetrend Tribut zollen.

Amortisationsberechnung für Windkraftanlagen

Nachdem der neue Besitzer Hunderttausende Rubel in den Kauf des Geräts investiert hat, hat er das Recht, auf seine offensichtlichen Vorteile und die Amortisation der Windmühle zu zählen. Versuchen wir, den Preis für ein Kilowatt Strom auf einem Standardmodell eines 4-5-kW-Generators zu berechnen.

Bei einer Windgeschwindigkeit von 4-5 m / s liefert das Gerät etwa 350 kW pro Monat oder 4200 kW pro Jahr. Die Lebensdauer des Generators beträgt etwa 25 Jahre, die Kosten der meisten Gerätemodelle liegen innerhalb von 280.000 Rubel.

Teilen Sie die Kosten durch das Produkt aus Jahresproduktion und Lebensdauer:

280.000 / 4200 * 25 = 2,666 Rubel

Somit betragen die Kosten für ein Kilowatt Energie eines Payback-Windgenerators etwas mehr als 2,5 Rubel. Gegenüber dem aktuellen Preisniveau ergibt sich ein Vorteil, der jedoch nicht so groß ist, wie wir es uns bei der Nutzung alternativer Energiequellen wünschen.

Die obigen Berechnungen ergeben ein anderes Ergebnis, wenn die Windgeschwindigkeit etwa 7-8 m/s beträgt. Ein Windgenerator mit einer Leistung von 6-7 kW erzeugt etwa 780 kW pro Monat oder 9000 kW pro Jahr.

Mit den Kosten für solche Windmühlen von etwa 310.000 erhalten wir das folgende Ergebnis:

310.000 / 9000 * 25 = 1,3722 Rubel Diese Kosten sind ein offensichtlicher Vorteil, insbesondere für energieintensive Anlagen.

Was bestimmt die Effizienz einer Windkraftanlage?

Wie bereits erwähnt, ergibt sich die Effizienz eines Windgenerators aus seinem technischen Zustand, dem Anlagentyp und den konstruktiven Merkmalen dieses Modells. Aus dem Schulphysikunterricht ist bekannt, dass Effizienz das Verhältnis von Nutzarbeit zur Gesamtarbeit ist. Oder das Verhältnis der für die Arbeitsleistung aufgewendeten Energie zu der dadurch aufgenommenen Energie.

In diesem Zusammenhang ergibt sich ein interessanter Punkt - die genutzte Windenergie wird völlig kostenlos bezogen, es wurden keine Anstrengungen seitens des Benutzers unternommen. Dadurch wird die Effizienz zu einem rein theoretischen Indikator, der die rein konstruktiven Eigenschaften des Geräts bestimmt, während für den Besitzer die Betriebseigenschaften wichtiger sind.

Das heißt, es entsteht eine Situation, in der Effizienz nicht so wichtig ist, alle Aufmerksamkeit wird rein praktischen Aufgaben gewidmet.

Bei Änderungen der Betriebsparameter in die eine oder andere Richtung ändert sich jedoch automatisch der Wirkungsgrad, was auf seine Verbindung mit dem allgemeinen Zustand des Geräts hinweist.

Windlast

Berechnungsmethode

Design Beschreibung

Geometrische Eigenschaften von Elementen

Ermittlung der Windlast

Winde in einem Winkel von 90 Grad zum Schild

Wind in einem Winkel von 45 o zum Schild 5 Berechnung der Zahnstange

Teil 2. Berechnung für Nachhaltigkeit

Berechnungsmethode

Dieses Projekt ist typisch für Windregionen vom 3. bis 5.
1. Windbereich - III, IV, V
2. Art des Geländes bei der Bestimmung der Windlast - A
3. Verantwortungsstufe - 3, für die der lastreduzierende Koeffizient γp gleich 0,8-0 95 genommen wird (in diesem Projekt γp = 09)
4. Die Lebensdauer der Struktur beträgt 10 Jahre
5 Geschätzte Außentemperatur t ≥ -w°C, als Durchschnittstemperatur des kältesten Fünftageszeitraums gemäß SNiP 23-01-99 „Bauklimatologie“, die der Klimaregion des Baus II4, II5 entspricht
6. Feuchtigkeitszone - „nass“ SNiP 23-01-99 (Abb. 2)
7. Der Grad der aggressiven Einwirkung der Umgebung auf Metallkonstruktionen ist gemäß SNiP 2.0311-85 "Schutz von Gebäudekonstruktionen vor Korrosion", Tabelle, mittelaggressiv. 24, für Gasgruppe „B“ in feuchter Umgebung

Beschreibung der Werbestruktur

Abbildung 1 zeigt ein Diagramm einer zusammenklappbaren doppelseitigen Werbetafel mit einer Standhöhe von 2 bis 5 m bis zur Unterseite der Tafel Die Abmessungen der Werbetafel betragen 6180 x 3350 x 410 mm, Regalachse und mit einem Versatz von 3/4 (gezeigt in Abbildung 1). Das Gestell wird mit 8 Fundamentankern auf einem Tieffundament befestigt. Alle variablen Parameter in Abhängigkeit vom Windbereich der Installation und der Höhe des Gestells sind in Tabelle 1 angegeben

Zeichnung des Werbedesigns. Reis. eines

Die wichtigsten geometrischen Abmessungen und Befestigungselemente der Werbestruktur in Abhängigkeit vom Windgebiet. Tabelle 1

Regalhöhe, m	Strukturelemente	Windregion
III	IV	v
2	Gestell	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)
Stiftung	2,5 × 1,9 × 0,5 m	2,8 × 2,1 × 0,5 m	3,2 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M30	M30	M30
Querbalken	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70
Kopffreiheit	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)
2,5	Gestell	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)
Stiftung	2,7 × 1,9 × 0,5 m	3 × 2,1 × 0,5 m	3,6 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M30	M30	M30
Querbalken	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70	2 Wellen.236×70
Kopffreiheit	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160 x 160 x 8 (С345)
3	Gestell	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)
Stiftung	3 × 1,9 × 0,5 m	3,6 × 2,1 × 0,5 m	4 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M30	M30	M36
Querbalken	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70	2 Bahnenbreite 236×70
Kopffreiheit	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160 x 160 x 8 (С345)
3,5	Gestell	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)
Stiftung	3,4 × 1,9 × 0,5 m	3,8 × 2,1 × 0,5 m	4,2 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M30	M30	M36
Querbalken	Gnshv.236×70	M.W.236×70	2 Wellen.236×70
Kopffreiheit	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160 x 160 x 8 (С345)
4	Gestell	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)	Ф325х10 (С345)
Stiftung	3,6 × 1,9 × 05 m	4 × 2,1 × 0,5 m	4,4 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M30	M36	M36
Querbalken	Gnshv.236×70	M.W.236×70	2 Wellen.236×70
Kopffreiheit	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160 x 160 x 8 (С345)
4,5	Gestell	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С345)	Ф325х10 (С345)
Stiftung	3,8 × 1,9 × 0,5 m	4,2 × 2,1 × 0,5 m	4,6 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M30	M36	M36
Querbalken	Gnshv.236×70	2 Wellen.236×70	2 Wellen.236×70
Kopffreiheit	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160 x 160 x 8 (С345)
5	Gestell	Ф325х10 (С245)	Ф325х10 (С345)	—
Stiftung	4 × 1,9 × 0,5 m	4,4 x 21 x 0,5 m	—
Ankera	M36	M36	—
Querbalken	Gnshv.236×70	2 Wellen.236×70	—
Kopffreiheit	160x160x8(С245)	160 x 160 x 8 (С345)	—

hoch

Berechnung und Auswahl eines Windgenerators

Worauf Sie bei der Auswahl einer Windkraftanlage achten müssen. Verstehen Sie zunächst, dass teure ausländische Modelle nicht unbedingt die beste Lösung sind.

Hier müssen Sie von Ihrem Bedarf bei der Stromerzeugung ausgehen. Berechnen Sie also, wie viel Strom Sie verbrauchen.

Windgenerator mit spiralförmigem Rotor

Die Leistung des Windgenerators hängt direkt vom Durchmesser des Kreises ab, den die Blätter bilden. Sie können die Leistung ungefähr mit der folgenden Formel berechnen:

P = D^2 * R^3 / 7000, wobei

D ist der Durchmesser der Schaufeln;

R ist die Windgeschwindigkeit.

Wenn der Durchmesser 1,5 Meter beträgt und die Geschwindigkeit in Ihrem Bereich 5 Meter pro Sekunde beträgt, beträgt die Leistung ungefähr 0,04 Kilowatt. Wie Sie sehen können, kann die Leistung auf zwei Arten erhöht werden: durch Erhöhen des Durchmessers und der Windgeschwindigkeit. Und der letzte Parameter hängt nicht von uns ab.

Achten Sie beim Kauf auf die Kapazität der Akkus.Ruhe kann fast überall sein, außer in Küstengebieten

Und in solchen Zeiten beziehen Ihre Elektrogeräte Strom aus Batterien. Ihre Kapazität ist begrenzt. Daher ist es besser, eine zusätzliche Notstromversorgung zu haben.

Wie viel Strom braucht eine typische Familie? In einer gewöhnlichen Wohnung verbrauchen wir etwa 360 kWh pro Monat. Ein Windgenerator mit einer Leistung von 5 Kilowatt wird diese Menge auch bei niedrigen Windgeschwindigkeiten erzeugen, was normalerweise in Zentralrussland der Fall ist. Ist der Energieverbrauch aber hoch (z. B. Elektroheizung, Elektroboiler etc.), dann reicht ein Windgenerator mit 5 Kilowatt Leistung nicht mehr aus. Es sei denn, es wird in der Nähe des Meeres oder eines großen Gewässers installiert.
 

Ein wenig über die Kosten

Wie Sie sehen, ist die Preisspanne sehr groß. BEI durchschnittliche Installation pro 1 kW kostet zwischen 25.000 und 300.000 Rubel. Teurere Modelle haben eine Reihe erheblicher Vorteile, von einer höheren Effizienz bis hin zu verschiedenen zusätzlichen Funktionen.

Generelle Empfehlungen

Um den optimalen Durchmesser des Windradpropellers auszuwählen, ist es natürlich notwendig, die durchschnittliche Windgeschwindigkeit am Standort der geplanten Installation zu kennen. Die von einer Windmühle erzeugte Strommenge steigt im Kubikverhältnis mit der Zunahme der Windgeschwindigkeit. Wenn beispielsweise die Windgeschwindigkeit um das 2-fache zunimmt, erhöht sich die vom Rotor erzeugte kinetische Energie um das 8-fache. Daraus kann geschlossen werden, dass die Windgeschwindigkeit der wichtigste Faktor ist, der die Leistung der Anlage als Ganzes beeinflusst.

Um den Installationsort einer winderzeugenden Elektroinstallation auszuwählen, eignen sich am besten Gebiete mit einer Mindestanzahl von Windschutzwänden (ohne große Bäume und Gebäude) in einem Abstand von mindestens 25-30 Metern von einem Wohngebäude (nicht vergessen Windkraftanlagen brummen im Betrieb sehr laut). Die Höhe der Mitte des Rotors der Windkraftanlage sollte mindestens 3-5 Meter höher sein als die nächsten Gebäude. Es sollten keine Bäume oder Gebäude auf der Linie der windigen Passage stehen. Hügelkuppen oder Bergketten mit offener Landschaft eignen sich am besten für den Standort von Windkraftanlagen.

Wenn Ihr Landhaus nicht an ein gemeinsames Netzwerk angeschlossen werden soll, sollten Sie die Option kombinierter Systeme in Betracht ziehen:

• WPP + Sonnenkollektoren
• WPP + Diesel

Kombinierte Optionen helfen, Probleme in Regionen zu lösen, in denen der Wind wechselhaft ist oder von der Jahreszeit abhängt, und diese Option ist auch für Solarmodule relevant.

Renovierte Windkraftanlagen – was ist das?

Windkraftanlagen können als eine der zuverlässigsten, wenn nicht sogar als die zuverlässigsten in der Energiebranche angesehen werden. Grund dafür ist nicht nur die hohe Technologie bei der Herstellung, sondern auch die relativ geringen Belastungen, denen er ausgesetzt ist. Daher halten Windturbinen regelmäßig viele Jahre, oft mehr als 20 Jahre. Da jeder Windpark und jede Windkraftanlage an ein bestimmtes Grundstück gebunden ist, empfiehlt es sich, den Windpark bzw. die Windkraftanlage gegen leistungsstärkere auszutauschen, wenn die Amortisationszeit eines bestimmten Projekts erreicht ist, also die investierte Investition erreicht ist darin wird zurückgegeben und der geplante Gewinn erhalten.Bestehende Windkraftanlagen sind in der Regel in einem guten Zustand und es empfiehlt sich, diese als „Gebrauchte Windkraftanlagen“ oder „Gebrauchte Windräder“ zu verkaufen. Der Weltmarkt für solche Geräte ist weltweit sehr groß. Auch die Nachfrage nach solchen Geräten ist groß. Grund ist die große Belastung von Unternehmen, die Windenergieanlagen herstellen. In der Regel ist nur ein kleiner Teil solcher „gebrauchten“ Geräte bereits demontiert und auf Lager.

„Gebrauchte“ Windenergieanlagen werden nach besonderen Betriebsvorschriften vorverkaufsaufbereitet und werden sog. "renoviert". In der Regel werden bei der Renovierung folgende Arbeiten durchgeführt: Austausch von Lagern im Getriebe, unabhängig von deren Verschleiß, Fehlersuche und Reparatur von Zahnrädern des Getriebes, Generators, Rahmens, Schaufeln, Lackierung. Nach den Renovierungsarbeiten werden die Windkraftanlagen an ihren neuen Besitzer geschickt. In der Regel gilt nach dem Verkauf solcher Geräte eine Garantie von einem Jahr.

Ein Beispiel für die Berechnung der Schaufeln aus dem 160. Rohr für diesen Generator

Geschwindigkeit

Ich habe das beste Ergebnis mit dem 160. Rohr mit einem Durchmesser von 2,2 m und einer Geschwindigkeit von Z3,4 - 6 Blättern erzielt, aber es ist besser, einen solchen Propellerdurchmesser nicht aus einem 160-mm-Rohr herzustellen, da sich zu dünne und schwache Blätter herausstellen. Bei 3 m / s betrug die Nenngeschwindigkeit der Schnecke 84 U / min und die Leistung der Schnecke 25 Watt, dh sie ist ungefähr geeignet. Es ist natürlich mit einem Spielraum für die Effizienz des Generators erforderlich, aber das 160. Rohr ist bereits dünn und höchstwahrscheinlich wird bereits bei 7 m / s ein Flattern beobachtet. Aber zum Beispiel wird es gehen

Wenn Sie nun die Windgeschwindigkeit in der Tabelle ändern, können Sie sehen, dass die Leistung des Propellers und seine Geschwindigkeit ungefähr mit den Parametern des Propellers übereinstimmen, was wir brauchen, da es wichtig ist, dass der Propeller nicht überlastet wird und nicht unterladen - sonst geht es bei starkem Wind drunter und drüber.
>

Bei einem anderen Wind habe ich also solche Propellerdaten erhalten. Unten im Screenshot sind die Propellerdaten bei 3 m/s, die maximale Propellerleistung (KIEV) bei Geschwindigkeit Z3,4, wobei die Umdrehungen und die Leistung in diesem Fall ungefähr mit der Generatorleistung bei diesen Umdrehungen übereinstimmen

Generatordrehzahl 100 U/min - 2 Ampere 30 Watt
>

Als nächstes geben wir die Geschwindigkeit von 5 m / s ein, wie Sie im Screenshot sehen können, 141 U / min des Propellers und die Leistung an der Propellerwelle beträgt 124 Watt, was auch ungefähr mit dem Generator übereinstimmt. Generatordrehzahl 150 U/min - 8 Ampere 120 Watt

Bei 7 m / s beginnt der Propeller den Generator leistungsmäßig zu umgehen und nimmt natürlich unterlastig hohe Geschwindigkeit auf, also habe ich die Geschwindigkeit auf Z4 erhöht, es stellte sich auch als ungefähre Übereinstimmung in Bezug auf die Leistung heraus und Geschwindigkeit mit dem Generator. Generatordrehzahl 200 U/min -14 Ampere 270 Watt

Bei 10 m / s wurde der Propeller viel stärker als der Generator bei Nenngeschwindigkeit, da langsam drehend und kann den Generator nicht schneller drehen. Bei Z4 beträgt die Propellerleistung also 991 Watt und die Umdrehungen nur 332 U / min. Generatordrehzahl 300 U / min - 26 Ampere 450 Watt. Ein unterlasteter Generator lässt den Propeller jedoch bis zur Geschwindigkeit Z5 und höher durchdrehen Kiew Schraube fällt, und damit die Leistung, aber gleichzeitig nimmt die Geschwindigkeit zu, sodass sich herausstellte, dass die Schraube den Generator etwas mehr dreht, aber gleichzeitig an Leistung verliert und das Gleichgewicht irgendwohin kommt.In diesem Fall stimmen die Daten ungefähr mit dem Generator überein, aber der Propeller überholt den Generator in Bezug auf die Leistung deutlich. Bei diesem Wind ist es also an der Zeit, sich zu schützen, indem Sie den Propeller aus dem Wind bewegen.

Deshalb haben wir unter dem Generator eine PVC-Rohrschraube mit einem Durchmesser von 160 mm montiert. Ich muss gleich sagen, dass sich der sechsblättrige Propeller mit dieser Geschwindigkeit als am besten geeignet herausgestellt hat. Und so können Sie eine Schraube mit beliebigem Durchmesser und beliebiger Blattzahl in Betracht ziehen. Nur stellte sich heraus, dass ein Dreiblattpropeller mit 2,3 m Durchmesser für diesen Generator zu schnell war und er für seine maximale KIEV nicht in Schwung kommen würde, da der Generator sofort anfangen würde, ihn zu verlangsamen.

Daher habe ich durch Erhöhen der Anzahl der Blätter die Geschwindigkeit des Propellers verringert und seine Leistung beibehalten. So stellte sich heraus, dass der Propeller für den Generator geeignet war, aber das 160er Rohr brachte seine eigenen Einschränkungen mit sich, insbesondere der Durchmesser ist zu groß und bei Wind ab 7 m / s wird der Propeller mit schwachen und dünnen Blättern höchstwahrscheinlich einen bekommen flattern und knurren wie ein abhebender Helikopter. Ja, und mit diesem Propeller entfernen wir grob gesagt bei einem Wind von 10 m / s nur 600-700 Watt vom Generator, aber es kann doppelt so viel sein, wenn wir die Geschwindigkeit des Propellers erhöhen und seinen Durchmesser leicht vergrößern .

Unten ist ein Screenshot von der Registerkarte Klingengeometrie. Dies sind die Abmessungen zum Schneiden der Klinge aus dem Rohr

Do-it-yourself-Prinzipien zur Herstellung von Flügeln für einen Windgenerator

Häufig besteht die Hauptschwierigkeit darin, die optimalen Abmessungen zu bestimmen, da ihre Leistung von der Länge und Form der Rotorblätter der Windkraftanlage abhängt.

Materialien und Werkzeuge

Folgende Materialien bilden die Basis:

• Sperrholz oder Holz in anderer Form;
• Glasfaserplatten;
• gewalztes Aluminium;
• PVC-Rohre, Komponenten für Kunststoffrohrleitungen.

DIY Windturbinenblätter

Wählen Sie eine Art von dem, was zum Beispiel in Form von Rückständen nach der Reparatur verfügbar ist. Für die anschließende Verarbeitung benötigen Sie einen Marker oder Bleistift zum Zeichnen, eine Stichsäge, Schleifpapier, eine Metallschere und eine Bügelsäge.

Zeichnungen und Berechnungen

Wenn es sich um Generatoren mit geringer Leistung handelt, deren Leistung 50 Watt nicht überschreitet, wird für sie eine Schraube gemäß der folgenden Tabelle hergestellt, die hohe Geschwindigkeiten liefern kann.

Als nächstes wird ein Dreiblattpropeller mit niedriger Geschwindigkeit berechnet, der eine hohe Anfangsabreißrate hat. Dieser Teil wird Hochgeschwindigkeitsgeneratoren voll bedienen, deren Leistung 100 Watt erreicht. Die Schraube funktioniert zusammen mit Schrittmotoren, Niederspannungsmotoren mit geringer Leistung und Autogeneratoren mit schwachen Magneten.

Aus aerodynamischer Sicht sollte die Zeichnung des Propellers so aussehen:

Produktion aus Kunststoffrohren

Kanal-PVC-Rohre gelten als das günstigste Material, bei einem Endschraubendurchmesser von bis zu 2 m sind Werkstücke mit einem Durchmesser von bis zu 160 mm geeignet. Das Material besticht durch einfache Verarbeitung, erschwingliche Kosten, Allgegenwärtigkeit und Fülle bereits entwickelter Zeichnungen, Diagramme

Es ist wichtig, hochwertigen Kunststoff zu wählen, um ein Reißen der Klingen zu vermeiden.

Das bequemste Produkt, das eine glatte Rinne ist, muss nur gemäß der Zeichnung geschnitten werden. Der Rohstoff scheut keine Feuchtigkeit und ist anspruchslos in der Pflege, kann aber bei Minustemperaturen spröde werden.

Herstellung von Klingen aus Aluminiumblöcken

Solche Schrauben zeichnen sich durch Langlebigkeit und Zuverlässigkeit aus, sie sind widerstandsfähig gegen äußere Einflüsse und sehr langlebig.Beachten Sie jedoch, dass sie dadurch im Vergleich zu Kunststoffrädern schwerer ausfallen, das Rad wird in diesem Fall einem gewissenhaften Auswuchten unterzogen. Trotz der Tatsache, dass Aluminium als recht formbar gilt, erfordert die Arbeit mit Metall das Vorhandensein von praktischen Werkzeugen und minimalen Fähigkeiten im Umgang mit ihnen.

Die Form der Materialbereitstellung kann den Prozess erschweren, da aus gewöhnlichem Aluminiumblech erst dann Messer werden, wenn den Rohlingen ein charakteristisches Profil verliehen wird, wofür zunächst eine spezielle Schablone erstellt werden muss. Viele unerfahrene Designer biegen zuerst das Metall entlang des Dorns und fahren dann mit dem Markieren und Schneiden von Rohlingen fort.

Klingen aus Billet-Aluminium

Aluminiumblätter weisen eine hohe Belastungsbeständigkeit auf, reagieren nicht auf atmosphärische Phänomene und Temperaturänderungen.

Glasfaserschraube

Es wird von Experten bevorzugt, da das Material launisch und schwer zu verarbeiten ist. Sequenzierung:

• schneiden Sie eine Holzschablone aus, reiben Sie sie mit Mastix oder Wachs ein - die Beschichtung sollte Klebstoff abweisen;
• Zuerst wird eine Hälfte des Werkstücks hergestellt - die Schablone wird mit einer Epoxidschicht bestrichen, Glasfaser wird darauf gelegt. Der Vorgang wird umgehend wiederholt, bis die erste Schicht Zeit zum Trocknen hatte. Dadurch erhält das Werkstück die erforderliche Dicke;
• führen Sie die zweite Hälfte auf ähnliche Weise durch;
• Wenn der Kleber aushärtet, können beide Hälften mit Epoxidharz verbunden werden, wobei die Fugen sorgfältig zu schleifen sind.

Das Ende ist mit einer Hülse ausgestattet, durch die das Produkt mit der Nabe verbunden wird.

Wie macht man eine Klinge aus Holz?

Dies ist aufgrund der spezifischen Form des Produkts eine schwierige Aufgabe, außerdem sollten sich alle Arbeitselemente der Schnecke letztendlich als identisch herausstellen.Die Kehrseite der Lösung erkennt auch die Notwendigkeit eines nachträglichen Schutzes des Werkstücks vor Feuchtigkeit, dazu wird es lackiert, mit Öl oder Trockenöl imprägniert.

Holz ist als Material für ein Windrad nicht wünschenswert, da es anfällig für Risse, Verwerfungen und Fäulnis ist. Aufgrund der Tatsache, dass es schnell Feuchtigkeit abgibt und aufnimmt, dh die Masse ändert, wird das Gleichgewicht des Laufrads willkürlich eingestellt, was sich negativ auf die Effizienz des Designs auswirkt.

Bemessungswert der Windlast

Der Richtwert der Windlast (1) beträgt:

\({w_n} = {w_m} + {w_p} = 0,1 + 0,248 = {\rm{0,348}}\) kPa. (zwanzig)

Der endgültig berechnete Wert der Windlast, mit dem die Kräfte in den Abschnitten des Blitzableiters bestimmt werden, basiert auf dem Standardwert unter Berücksichtigung des Zuverlässigkeitsfaktors:

\(w = {w_n} \cdot {\gamma _f} = {\rm{0,348}} \cdot 1,4 = {\rm{0,487}}\) kPa. (21)

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wovon hängt der Frequenzparameter in Formel (6) ab?

Der Frequenzparameter hängt vom Konstruktionsschema und den Bedingungen für seine Festlegung ab. Für einen Stab, bei dem ein Ende starr befestigt und das andere frei ist (Kragbalken), beträgt der Frequenzparameter 1,875 für den ersten Schwingungsmodus und 4,694 für den zweiten.

Was bedeuten die Koeffizienten \({10^6}\), \({10^{ - 8}}\) in den Formeln (7), (10)?

diese Koeffizienten bringen alle Parameter auf eine Maßeinheit (kg, m, Pa, N, s).

Amortisation und Effizienz

Die Kosten für den Windgenerator selbst sind ziemlich hoch. Außerdem müssen Sie noch Batterien, einen Wechselrichter, eine Steuerung, einen Mast, Kabel usw. kaufen. Modelle von Windkraftanlagen mit einer Leistung von 300 Watt sind heute üblich.Das sind eher schwache Modelle, die bei einem Wind von 10-12 Metern pro Sekunde ihre 300 Wattstunden und bei einem Wind von 4-5 Metern pro Sekunde 30-50 Wattstunden erzeugen. Solche Installationen reichen aus, um LED-Beleuchtung bereitzustellen und kleine Elektronikgeräte mit Strom zu versorgen. Sie müssen nicht erwarten, dass Sie von diesem Windgenerator einen Fernseher, eine Mikrowelle, einen Kühlschrank und eine vollständige Beleuchtung bereitstellen können. Die Kosten für Windkraftanlagen mit geringer Leistung beginnen bei 15-20.000 Rubel. Das Kit enthält keine Batterien, Wechselrichter und Mast. Ein kompletter Satz kostet mindestens 50.000 Rubel.

Wenn Sie ein Haus und ein kleines Nebengrundstück mit Strom versorgen möchten, benötigen Sie einen 3-5 Kilowatt Windgenerator. Der Preis für eine solche Windkraftanlage liegt im Bereich von 0,3 bis 1 Million Rubel. Der Preis beinhaltet die Steuerung, Mast, Wechselrichter, Batterien.