• блок обработки электроэнергии и зарядки аккумуляторов (контроллер) с функцией оптимального отбора мощности до 5 кВт и зарядкой аккумуляторов 2 кВт для 8-ми АКБ 190 А/ч, 12 В;

• инвертор 5 кВт;

• аккумуляторы (8 шт.) энергоемкостью по 190 А/ч, 12 В обе­спечат работу электроприборов общей мощностью 300 Вт в течение 25-50 час.

Как я уже заметил, применение ВЭУ (и устройств накопления электроэнергии) с полезной мощностью менее 5 кВт в современных условиях, из-за большого количества потребителей, неэффективно.

Расчеты экономии

Ресурс безредукторной ВЭУ — более 10 лет.

Средняя выработка электроэнергии составит 800-1200 кВт/час в месяц, то есть около 12 000 кВт/час в год, что при стоимости сете­вого электричества 1,85 руб.(по С-Петербургу) за 1 кВт/ч экономия составит более 22 000 рублей в год. Таким образом, весь срок оку­паемости ВЭУ составит около 5 лет при среднегодовой скорости ветра 5 м/с.

А если сравнивать с автономным электричеством от бензогенера­тора, у которого себестоимость 1 кВт/часа — около 7 руб., то срок окупаемости ВЭУ будет соответственно в 5 раз меньше, то есть не более 1 года.

Важные замечания

Не стоит увлекаться поиском ВЭУ, работающих на малых скоростях ветра — до 3 м/с, так как на этих скоростях ветра его энергия нич­тожно мала. К примеру, для ВЭУ с диаметром винта 5 м выдаваемая мощность при скорости ветра 2 м/с будет менее 30 Вт (минус 50% этой мощности уйдет на трение в подшипниках и прочие потери, а оставшиеся полезные 15 Вт — очень малая величина, ведь для за­рядки одной аккумуляторной батареи емкостью 50 А/ч необходимо 70 Вт). Выводы, что называется, делайте сами.

При работе ВЭУ в дождь или снег, выдаваемая мощность снижа­ется на Ю…30%.

Один из главный побочных отрицательных эффектов от ВЭУ (особенно самодельных) — шумность. Шум от работы безредуктор — ной ВЭУ напоминает свист ветра через приоткрытое окно легково­го автомобиля на большой скорости. При работе редукторных ВЭУ гудение редуктора может быть значительным, а их ресурс намного ниже.

В районах (и местах) с невысокой среднегодовой скоростью ветра — до 5 м/с для максимально возможной автономности электрообес­печения дополнительно устанавливают бензоэлектрический аїрегат мощностью 2 кВт, либо модули солнечных батарей — как допол­нительные и комплексные источники альтернативной энергии; они зарядят аккумуляторы в период безветрия.

Итак, мы рассмотрели экономические выкладки при покупке вет — рогенератора и комлектующих с полезной мощностью 5 кВт.

Мощность менее рассмотренной на мой взгляд серьезному анали­зу не подлежит, ибо ВЭУ (в отличие, к примеру от солнечных ба­тарей) предназначен для альтернативного (нетрадиционного) энер­гообеспечения мощных потребителей (в доме, в быту). А в частном доме, особенно в сельской местности, где никто не мешает исполь­зовать кинетическую энергию ветра, в отличии от частой городской застройки, найдется много мощных потребителей (насосная стан­ция, освещение, сепаратор для молока, бойлер, тепловой конвектор); да один только электрический чайник (СВЧ-печь, утюг) потребует на себя около 2 кВт. Придется поочередно выключать потребители энергии, явная необходимость чего привнесет в нашу жизнь скорее более забот, нежели долгожданного и так теоретически лелеемого комфорта.

Поэтому нет смысла ставить ветрогенератор для питания одной лампочки или в виде зарядного устройства для сотовых телефонов. Это основное отличие в практике применения источников альтерна­тивной энергетики на современном этапе — мощность в нагрузке и обоснование к применению. Установить же мощный ветрогенератор (с соответствующими устройствами контроля и аккумулирования энергии) — мечта, которая воплотившись в реальность, действитель­но способна преобразить ваш коттедж (деревенский дом), но это потребует на сегодняшний день вложении в несколько сот тысяч (до 1 млн.) рублей, что, конечно, не каждому под силу. ВЭУ небольшой мощности, рассмотренные выше, в данном случае, представляются как некий образец для набора опыта, то есть, с позволения сказать, моделист-конструктор, на основе которого можно сделать (усовер­шенствовать) много полезного. Этот путь очень важен для творчес­ких натур (именно они движут прогресс), но все же мне лично он напоминает установку на отечественный ВАЗ-21112 преобразую­щий внешний тюнинг и наклейку от Мерседеса; от этого ВАЗ не перестает быть вазом.

Использовать же ВЭУ для отопления дома экономически целесо­образно только при среднегодовой скорости ветра более 5-6 м/с и, естественно, с запасом мощности самого ветрогенератора.

Тем не менее, продолжим и. рассмотрим наиболее подходящие места установки ВЭУ.

«■н

Лучшее место установки ВЭУ — вершина холма или посреди поля. Но в реальной жизни все гораздо сложнее. Если Вы хотите устано­вить ВЭУ рядом с домом, то высота мачты должна быть на 3-5 м выше дома, либо при более низкой мачте ее надо устанавливать от дома на расстоянии не менее 3-кратной высоты дома, то есть если высота дома 10 м, то мачту надо ставить не ближе 30 м от дома. При наличии высоких деревьев расстояние до них должно быть не менее 2-кратной высоты дерева. Все это накладывает на хозяина «ветряной мельницы» дополнительные расходы в электропроводке до непос­редственно потребителя, длина ее будет увеличиваться, равно как и потери энергии.

Ниже в табл. 2.2 приведены сведения о разных проводах с боль­шим сечением (рекомендованных к установке в составе ВЭУ) и со­противлении проводников на 100 м длины. Отечественный кабель ПВС-3/2,5 (бухта 100 м) стоит 4 тыс. руб.

Высокая мачта среди прочих равных условий более выгодна, так как ветер на высоте 15-20 м даст прирост по выработке электроэнер­гии более, чем на 20% по сравнению с мачтой вдвое ниже, особенно в застроенной или насыщенной высокими деревьями местности.

Не рекомендуется устанавливать ВЭУ в оврагах и впадинах (по определению), а также на крыше дома, так как шум и вибрации в этом случае будут заметны.

Таким образом, высота мачты, на которой установлен ветрогене — ратор, имеет важное значение. Она позволяет избежать так называ­емого «мертвого угла», при котором даже средней силы ветер для «ветряка» бывает не эффективен.

Для тех, кто считает возможным сборку ветрогенераторов своими руками, в качестве электрогенератора рекомендую использовать ге­нератор от легковых и грузовых автомобилей. К примеру, генератор от автобуса ПАЗ дает высокую стабильность выходного напряжения (номинальное 24 В) уже при скорости вращения лопасти 500 об/мин. Электрическую часть станции можно составить из: генератора Г273А от автомобиля КамАЗ напряжением 24 В и мощностью 2200 Вт; при 5000 об/мин может теоретически развивать мощность 560 Вт, если хотя бы 4 ч в сутки дул ветер со скоростью 6 м/с.

Простейший вариант преобразования механической энергии вет­родвигателя в электричёскую в сельских условиях — использование автомобильного или тракторного вентильного генератора напряже­нием 14 или (24)28 В. Генератор имеет обмотку статора, выпря­митель и регулятор напряжения. Регулятор настроен так, что на выходе поддерживается неизменное напряжение (отклонение — до 5% при изменении частоты вращения ротора в диапазоне 1:12 в ав­томобильных и 1:4 в тракторных генераторах). Благодаря такому регулятору автомобильный генератор может вырабатывать электро­энергию постоянного тока с практически неизменным напряжением при значительных колебаниях частоты вращения ветродвигателя.

Вращающий момент передается от вала ветродвигателя (мини­мальная частота вращения без потери стабильности выходного на­

пряжения 200-300 об/мин) к валу генератора (номинальная частота вращения — 5000 об/мин) напрямую или с помощью многоступен­чатого редуктора, что намного усложняет конструкцию, равно как и ее надежность (долговечность).

Для выравнивая мощности, отдаваемой ВЭУ при изменении ско­рости ветра, и здесь необходима аккумуляторная батарея. Она на­капливает энергию при сильном ветре и отдает ее в безветренную погоду или при слабом ветре.

Выбор емкости аккумуляторной батареи зависит от многих фак­торов: средней скорости и частоты ветра в данной местности, мощ­ности ВЭУ, мощности потребителей электроэнергии, продолжитель­ности максимума потребления за сутки. .

Вращающийся корпус генератора выполняют достаточно длин­ным (0,5 м), чтобы иметь возможность закрепить лопасть (лопасти) в задней части на шарнирах.

Опора для установки ветрогенератора может быть стальной, ре­шетчатой, модульной. С высотой одного модуля 2,5 м конструкция позволяет «набрать» необходимую высоту в зависимости от типа местности и окружающей застройки. В верхней части опоры ветря­ка устанавливается «коромысло», с вертикальной осью вращенйя. На одном конце коромысла установлен ветрогенератор, на другом — противовес (по аналогии с рис. 2.1).

Некоторые примеры и выводы

Обычный асинхронный электродвигатель переменного тока, под­ключенный к лопасти в безредукторном исполнении и включенный в режиме генерации (на выходе 220 В) я видел на действующей мо­дели ВЭУ, собранной «кустарным» способом в Вологодской области одним московским «конструктором». В данном случае, кажущаяся экономия налицо — необходимость в дорогостоящих инверторах, контроллере заряда и аккумуляторах отпадает, ибо от генератора ток поступает непосредственно в энергоконтур деревенского дома, но и эффективность устройства невелика.

Хозяин установки — местный «кулибин» по имени Захарычев с гордостью продемонстрировал мне ее работу, я даже снял эпизод на камеру.

Итак, мощность на выходе установки — 350 Вт, 100-Вт лампочка сильно мерцает из-за нестабильности частоты вращения генератора (скорости ветра), кроме того, электрические провода длиной более 50 м с напряжением 220 В от ВЭУ в дом — не самое лучшее решение

в части безопасности. Ну, конечно, самое главное — подключать что — либо еще (тем более из дорогостоящей бытовой техники) к такому ветрогенератору просто опасно — может выйти из строя из-за неста­бильности. Поэтому, лучше все же пользоваться профессионально изготовленными ВЭУ большой мощности, хотя они и обойдутся намного дороже.