Ветрогенераторы – набирающий популярность вид энергетического оборудования. Предназначение ветрогенератора – преобразовывать кинетическую энергию воздушного потока, именуемого ветром, в энергию электронную. Не считая ветрогенераторов, еще достаточно всераспространены ветряки, служащие для прямого привода насосов, так именуемые ветронасосы. Энергию, вырабатываемую ветрогенератором, можно высчитать по последующей формуле:

Р = 0,5*rho*S*Ср*V3*Ng*Nb

где P – мощность, Вт; rho – плотность воздуха (приблизительно 1,225 кг/куб.м); S – площадь метания ротора; V — скорость ветра, м/с; Ср – аэродинамический коэффициент (на теоретическом уровне 0,5); Ng – КПД генератора; Nb – КПД редуктора (если есть).

Все составляющие этой формулы для определенного ветрогенератора, не считая скорости ветра, являются константами (плотность воздуха, естественно, находится в зависимости от температуры, но ее переменами можно пренебречь, как малыми). Потому можно сказать, что мощность, вырабатываемая ветрогенератором, пропорциональна кубу скорости ветра.

Это значит, что мощность ветрогенератора на слабеньких ветрах (даже если он крутится) очень мала. Но с усилением ветра идет резкое нарастание мощности. А так как ветер на практике дует с неизменной скоростью и направлением исключительно в аэродинамической трубе, понятно, что мощность, вырабатываемая ветрогенератором, является повсевременно меняющейся по времени величиной. Потому неважно какая энергетическая система с внедрением ветрогенератора в качестве источника энергии обязана иметь стабилизирующее звено.

В малых автономных системах роль такового звена обычно играет аккумуляторная батарея. Если мощность ветрогенератора больше мощности нагрузки, батарея заряжается. Если мощность нагрузки больше – батарея разряжается. Из этого следует последующая принципиальная особенность ветрогенератора, как источника мощности: если большая часть других источников выбираются по мощности пиковой нагрузки, ветрогенераторы следует выбирать, исходя из величины употребления электроэнергии за месяц (либо в год, как кому нравится).

Проиллюстрируем это на примере. На берегу моря, где средняя скорость ветра приближается к 6 м/с, стоит домик, куда приезжает семья из 3-х человек на выходные. Электрическое оборудование врубается тоже лишь на выходные. В денек потребление добивается 15 кВт*ч, при всем этом пиковая нагрузка – до 3 кВт. Как следует, за месяц потребление энергии равно 120 кВт*ч. При среднегодовой скорости ветра 6 м/с выработку 120 кВт*ч за месяц может обеспечить маленький 700-Втный ветрогенератор. Не считая того, для аккумулирования энергии в течение 5 дней будет нужно батарея большой емкости, и инвертор (который преобразовывает неизменное напряжение батареи в стандартное переменное) мощностью 3 кВт, чтоб обеспечить пиковые нагрузки.

Другой пример. В местности со средней скоростью ветра 5 м/с построен телекоммуникационный объект, который повсевременно потребляет в среднем 2 кВт электроэнергии, при всем этом пиковая нагрузка не превосходит тех же 3 кВт. В этом случае умножаем 2 кВт на количество часов за месяц (720) и получаем 1440 кВт*ч – величина употребления объекта за месяц. Чтоб при таковой скорости ветра обеспечить выработку 1420 кВт*ч, нужен ветрогенератор мощностью 10 кВт. При всем этом работать он будет через тот же инвертор мощностью 3 кВт.

Как можно созидать, в каждом из вышеперечисленных случаев мощность ветрогенератора отличается в разы от пиковой мощности нагрузки. Мощность пиковой нагрузки определяет мощность преобразователя. Сам ветрогенератор определяет только величину выработки в определенный временной просвет при определенной среднемесячной скорости ветра. Не считая средней скорости ветра, есть более подробные вводные данные для оценки ветровых ресурсов, именуемые параметрами Вейбулла, которые отражают рассредотачивание продолжительности ветра определенной силы для данного места, они применяются при проектировании ветропарков мощностью в 10-ки МВт.

Для проектов малой энергетики тратиться на такие исследования не имеет экономического смысла, т.к. можно примерно оценить ожидаемую выработку по величине средней скорости ветра в месте установки ветрогенератора. Из приведенных примеров также можно прийти к выводу о нраве нагрузки, для питания которой более целенаправлено использовать ветрогенератор. Это неравномерная нагрузка, при которой пиковая нагрузка превосходит в 10 и поболее раз нагрузку среднюю.

Более всераспространенный случай для использования относительно маленького ветрогенератора – бытовая нагрузка. К примеру, для семьи в городской квартире средняя нагрузка – 0,5 кВт (360 кВт*ч за месяц по счетчику). Пиковая нагрузка – 5 кВт, когда включена электрическая плита, стиральная машина, микроволновка и другие, наименее массивные приборы. 5-кВтный ветрогенератор может обеспечить эти нужды даже в не очень ветреном месте. Равномерная же нагрузка, к примеру отопление, когда круглые сутки работает даже один отопительный прибор мощностью 1 кВт, за месяц просит 720 кВт*ч, которые ветрогенератор мощностью 5 кВт может обеспечить исключительно в местности с неплохими ветровыми ресурсами (к примеру, на берегу моря, в степи и т.д.).

По материалам НПО «Электросфера»