Selecionamos e instalamos um gerador eólico para uma casa particular

Fabricantes mundiais de turbinas eólicas

1. A Suzlon Energy é um fabricante líder de turbinas eólicas não apenas na Ásia, mas em todo o mundo. A empresa emprega treze mil especialistas que trabalham em dez fábricas na Índia, Bélgica, EUA e China. A primeira turbina eólica foi produzida em 1996 e já em 2000 foi projetada a primeira usina. O crescimento dos volumes de produção, de acordo com as exigências do mercado, começou a aumentar significativamente em 2006. Atualmente, a empresa indiana ocupa a sexta posição em termos de desempenho dos produtos em questão.
2. Desde 2007, o fabricante alemão ENERCON GmbH é líder em países do mundo e na Alemanha, onde mais de cinquenta por cento do mercado está localizado. Os primeiros produtos saíram da linha de montagem em 1986. Atualmente, as fábricas estão localizadas na Índia, Suécia e Portugal.
3. A Sinovel pertence à primeira empresa na China a desenvolver, projetar, fabricar e vender parques eólicos onshore e offshore. A Sinovel fabrica turbinas para aerogeradores que variam de 1,5 a 6,0 megawatts. Os produtos são divididos em quatro linhas: SL1500, SL3000, SL5000, SL6000.
4. A fabricante de turbinas eólicas Vestas Wind Systems tem fábricas na Dinamarca, Alemanha, Índia, Romênia, Reino Unido, Espanha, Suécia, Noruega, Austrália, EUA e China. A empresa produz aerogeradores com diâmetro de rotor de quarenta e sete a cento e sessenta e quatro metros, com capacidade de 660 kW a 7 megawatts.

Fazendo um moinho de vento com suas próprias mãos

O principal trabalho a ser feito é a fabricação e instalação de um rotor rotativo. Antes de tudo, você deve escolher o tipo de estrutura e suas dimensões. Conhecer a potência necessária do dispositivo e os recursos de produção ajudarão a determinar isso.

A maioria dos nós (se não todos eles) terá que ser feita de forma independente, então a escolha será afetada pelo conhecimento que o criador da estrutura possui, quais dispositivos e dispositivos ele conhece melhor. Normalmente, um moinho de vento de teste é feito primeiro, com o qual o desempenho é verificado e os parâmetros da estrutura são especificados, após o que eles começam a fabricar uma turbina eólica em funcionamento.

Seleção de turbina eólica

Os moinhos de vento da mais alta qualidade são produzidos na Alemanha, França e Dinamarca. Esses países fabricam turbinas eólicas para fornecer eletricidade ao setor privado residencial, fazendas, escolas e pequenas lojas de varejo.Na Rússia, devido ao baixo custo da eletricidade e ao monopólio tácito da venda de eletricidade, turbinas eólicas, painéis solares e outros tipos de energia alternativa não são muito comuns.

O gerador eólico móvel é adequado para a indústria petrolífera ou equipes de montagem que estão construindo nos campos (protótipo)

Mas o alto custo de conectar instalações remotas à rede elétrica (ainda há aldeias que não são eletrificadas), grosseria dos funcionários, procedimentos morosos para circular e obter especificações técnicas de empresas monopolistas obrigam os proprietários a usar energia alternativa para suas instalações.

Antes de tudo, você deve entender que a eficiência de uma turbina eólica é de cerca de 60%, há dependência da velocidade do vento e será necessária manutenção periódica. Se você ainda decidir optar por uma turbina eólica, deve saber. A escolha de um gerador eólico deve ser baseada nas circunstâncias específicas de sua aplicação. Existem novos desenvolvimentos e modelos: com maior eficiência, vertical, horizontal, ortogonal, sem lâminas.

Para empresas ou residências particulares, esses dados podem estar no projeto ou nas contas de eletricidade. Se você precisar fornecer eletricidade para a casa de campo, um modelo de turbina eólica de 1-3 kW é selecionado, o inversor precisa de baixa potência e você pode ficar sem baterias. O princípio de ter uma turbina eólica dacha é simples: há vento - há eletricidade, não há vento - trabalhamos no jardim ou ao redor da casa. Você mesmo pode fazer um gerador eólico simples, basta coletar os materiais necessários e conectá-los.

Para uma casa particular de residência permanente, esse princípio não funcionará. Quando muitas vezes não há vento, atenção especial deve ser dada ao acumulador.Isso requer uma grande capacidade. No entanto, para que ele carregue mais rápido, o próprio gerador de eletricidade também deve ser de alta potência. Ou seja, os nós individuais da instalação estão intimamente interconectados entre si. Uma combinação mais confiável é uma simbiose com um gerador a diesel e painéis solares. Esta é uma garantia de 100% da disponibilidade de eletricidade na casa, mas também mais cara.

Turbinas eólicas comerciais são agora amplamente utilizadas. A eletricidade gerada com a ajuda deles é vendida para várias empresas que carecem de fornecimento de energia. Normalmente, essas usinas consistem em várias turbinas eólicas de várias capacidades. A tensão alternada de 380 volts que eles geram é alimentada diretamente na rede elétrica do empreendimento. Além disso, as turbinas eólicas podem ser usadas para carregar um grande número de baterias, das quais a energia convertida em tensão alternada também é alimentada na rede elétrica.

Turbinas eólicas de fabricação russa

Na maioria dos casos, os empresários instalam turbinas eólicas, painéis solares e geradores a diesel para as necessidades de sua própria produção. Obter permissão para vender eletricidade na Rússia é, digamos, uma história diferente. Após uma auditoria energética, a energia é liberada, por exemplo, substituindo as lâmpadas de iluminação por LEDs. O período de retorno é calculado, na ausência de um orçamento, a modernização pode ser dividida em etapas.

Quanto custa um gerador eólico

Os preços das turbinas eólicas fabricadas na Rússia são mais baixos do que as alemãs, dinamarquesas ou indianas. Os moinhos de vento chineses mais baratos, embora sua qualidade seja muito menor.As turbinas eólicas mais simples para residências particulares custam até US$ 500. Eles podem ser usados ​​para geração de energia local, mas não podem resolver o problema do fornecimento total de energia em casa. Geradores eólicos mais potentes de 3 kW para fornecer eletricidade totalmente a uma casa custarão mais.

Custo aproximado de um conjunto de geradores eólicos para uma casa:

• para uma pequena casa privada (campo), potência 3 kW/72V, equiv. $ 1700-1800;
• para fornecer eletricidade à casa de campo, potência 5 kW/120V, equiv. $ 4.000;
• para fornecer eletricidade a várias casas ou uma fazenda, potência 10 kW / 240V, equiv. $ 8500.

Turbinas eólicas com eixo vertical de rotação da produção russa estão em demanda especial. Entre as vantagens deste equipamento:

1. pequenas velocidades do vento necessárias para o movimento do rotor;
2. independência da direção do vento;
3. fundo de som baixo, sem vibração;
4. Design seguro para pássaros
5. nenhuma partida forçada necessária;
6. funciona em qualquer condição climática, com qualquer força de vento.

Componentes e cálculos

O custo de construção varia muito, dependendo do projeto do aerogerador e dos componentes utilizados. Existem dois tipos principais de turbinas eólicas - com um eixo de rotação horizontal (deve estar localizado a uma altura, idealmente 25-35 m) e com um eixo vertical, que pode ser colocado simplesmente ao nível do solo.

Além do próprio gerador, para aerogeradores com eixo horizontal de rotação, é necessário um rotor com pás, uma caixa de engrenagens e uma cauda giratória, além de uma carcaça de proteção. Tudo isso geralmente é montado em um mastro alto.Como o mastro, via de regra, é uma estrutura bastante maciça e alta, será necessário estabelecer uma fundação sob ela, bem como fixá-la com cabos elásticos adicionais.

Além do preço total da estrutura, adiciona-se o custo de instalação com guindaste. Para evitar a construção de um mastro alto e caro, para pequenas turbinas eólicas, são cada vez mais utilizados projetos com um eixo vertical de rotação do rotor, que são capazes de operar a uma altura menor em velocidades de vento de 1 m/s. Mas esses sistemas são relativamente novos, portanto, estatísticas inequívocas sobre sua operação ainda não foram acumuladas. Eles fornecem menos eletricidade, mas são muito mais baratos e não tão barulhentos, são mais fáceis de fazer com as próprias mãos.

No chão, dentro de casa, há um inversor para converter a corrente contínua do gerador em corrente alternada, um conjunto de baterias, seccionadores e disjuntores necessários para redistribuir a eletricidade recebida e desligar o dispositivo em caso de emergência ou reparo.

A quantidade aproximada de energia gerada ao longo do ano por um moinho de vento com eixo horizontal de rotação pode ser calculada usando a seguinte fórmula empírica: E = 1,64 * D * D * V * V * V. Onde: E - energia elétrica por ano (kWh/ano), D - diâmetro do rotor (em metros), V - velocidade média anual do vento (EM). Depois disso, calculamos a quantidade e o custo da eletricidade consumida por sua casa por ano e, em seguida, multiplicamos os números obtidos por 25 a 30 anos - a vida útil estimada do moinho de vento. Com base nisso, calculamos o tamanho necessário das pás e o custo total aproximado da estrutura, dependendo do custo dos componentes.

Se o mastro puder ser construído de forma independente, é aconselhável comprar o equipamento elétrico e o próprio moinho de vento em série, montados de fábrica. Embora os artesãos tenham demonstrado repetidamente exemplos de turbinas eólicas auto-construídas para casa com base em componentes de outros dispositivos (geradores elétricos de carros, equipamentos industriais, eles ainda conseguem usar motores elétricos convertidos de eletrodomésticos), usam pás de rotor caseiras e rabo.

Esquemas, métodos e dicas são fáceis de encontrar na Internet ou em revistas técnicas especializadas, mas neste caso, toda a responsabilidade pelo desempenho e segurança do aerogerador construído será exclusivamente sua.

Obviamente, com o aumento do diâmetro das pás do rotor e da altura do mastro e, consequentemente, quanto maior a energia eólica coletada, a potência gerada aumenta, mas o custo final da estrutura aumenta proporcionalmente.

De acordo com várias estimativas, o custo de construção de uma pequena turbina eólica para uma casa está na faixa de 2 a 8 mil dólares por 1 kW de eletricidade. Se você não tiver uma fonte de alimentação centralizada em casa, um moinho de vento provavelmente custará menos do que instalar uma linha de energia ou abastecer um gerador a diesel.

Se foi concebido como meio de economia, considere e tire conclusões sobre sua necessidade para o lar. A propósito, a eletricidade gerada por grandes turbinas eólicas industriais por 1 kW já é mais barata que a eletricidade gerada por usinas térmicas clássicas. O custo da eletricidade em pequenas turbinas eólicas é um pouco mais alto, mas nos últimos anos tem diminuído constantemente.

De qualquer forma, se hoje o moinho de vento não for lucrativo, não jogue fora os cálculos feitos por você - depois de um tempo, o aparecimento de novos modelos de geradores com indicadores de alta eficiência, mudanças nas tarifas de eletricidade podem mudar radicalmente sua decisão anterior .

Observe também a situação com a tarifa feed-in, que é aplicada em muitos países. Ao abrigo desta tarifa, a eletricidade gerada em casa com recurso a fontes alternativas, incluindo a energia eólica, pode ser devolvida à rede elétrica, recebendo uma sobretaxa. O surgimento de uma tarifa feed-in no país ou uma mudança em sua tarifa pode afetar significativamente o tempo de retorno de um aerogerador e a economia que ele traz para casa.

Melhores modos de uso

O vento sopra de forma desigual e o aumento da geração de eletricidade com sua ajuda raramente coincide com períodos de consumo máximo na casa. Portanto, é desejável que você tenha a oportunidade de fornecer a carga necessária e usar todo o excesso de eletricidade gerado pelo gerador eólico - para aquecimento de água na caldeira, aquecedores elétricos dentro da casa que complementam o sistema de aquecimento, bomba no poço que bombeia água para o tanque no teto, ou para tarefas ainda mais exóticas como recarregar as baterias de um veículo elétrico - todos eles devem ligar automaticamente em ventos fortes e com baixo consumo total.

Em geral, nas condições do clima russo com longos invernos frios e velocidades de vento relativamente baixas, o esquema mais eficiente e barato é uma turbina eólica com um eixo vertical de rotação instalado no nível do solo ou em um pequeno mastro de 5 a 10 m alto, elevando-o acima do telhado da casa e coroando árvores frutíferas. O moinho de vento é conectado diretamente a um aquecedor elétrico separado e uma caldeira interna, sem conversores de corrente e baterias.

É bem possível implementar esse esquema com suas próprias mãos, sem envolver os instaladores. Neste caso, o gerador eólico produz essencialmente calor para aquecer a casa, que, por sua vez, funciona como um acumulador de calor adimensional e permite não se preocupar muito com as variações irregulares da energia eólica, aproveitando integralmente toda a eletricidade gerada pelo vento. gerador. Além disso, esse sistema acaba sendo auto-regulado - um vento forte esfria a casa mais rapidamente, mas ao mesmo tempo também possibilita que um gerador eólico e um aquecedor elétrico aqueçam por dentro.

Tipos de turbinas eólicas

São utilizados dois tipos principais de moinhos de vento, que apresentam diferenças fundamentais:

• horizontal
• vertical

Em ambos os casos, estamos falando do eixo de rotação do rotor. O design de vários modelos de dispositivos horizontais difere pouco uns dos outros, representando uma espécie de ventilador doméstico ou hélice. Os dispositivos verticais têm uma variedade muito maior de tipos de design, externamente significativamente diferentes uns dos outros. Vamos considerá-los com mais detalhes:

Moinhos de vento horizontais

As estruturas horizontais são mais eficientes, pois percebem o fluxo do vento apenas com o lado de trabalho das pás.Os impulsores de três pás são os mais usados, mas para projetos pequenos o número de pás pode ser aumentado.

São estruturas horizontais que são utilizadas para a fabricação de grandes projetos industriais com um enorme vão de lâmina (mais de 100 m), que, quando combinados, formam usinas bastante produtivas. Os estados da Europa Ocidental, como Dinamarca, Alemanha, países escandinavos, usam ativamente os moinhos de vento para fornecer energia à população.

Os dispositivos têm uma desvantagem - eles precisam ser apontados para o vento. Para pequenos geradores eólicos, o problema é resolvido com a instalação de uma cauda como um avião, que posiciona automaticamente a estrutura no vento. Os modelos grandes possuem um dispositivo de orientação especial que controla a posição do impulsor em relação ao fluxo.

Estruturas verticais

Os geradores eólicos do tipo vertical têm menor eficiência, pelo que são usados ​​​​para fornecer energia apenas a consumidores individuais - uma casa particular, uma casa de campo, um grupo de dispositivos etc. Para a fabricação própria, esses dispositivos são os mais adequados, pois têm uma ampla variedade de opções de design, não precisam subir em um mastro muito alto (embora isso não seja contra-indicado para eles).

Rotores verticais podem ser montados a partir de qualquer material disponível, qualquer tipo de uma variedade de conhecidos pode ser usado como amostra:

• Rotores Savonius ou Darier
• rotor Tretyakov mais moderno
• desenhos ortogonais
• dispositivos helicoidais, etc.

Não há necessidade de descrever todos os tipos em detalhes, pois seu número está aumentando constantemente.Quase todos os novos empreendimentos são baseados em um eixo vertical de rotação e destinam-se ao uso em casas particulares ou propriedades. A maioria dos desenvolvimentos oferece sua própria solução para o principal problema dos dispositivos verticais - baixa eficiência. Algumas variantes têm taxas bastante altas, mas possuem uma estrutura de casco complexa (por exemplo, o design de Tretyakov).

Princípios de seleção

Para começar, formulamos o problema que nos comprometemos a resolver: por que exatamente você precisa de energia eólica, qual processo ela fornecerá. Em outras palavras, qual será o consumidor. Em seguida, o processo de criação de um projeto para uma futura turbina eólica: você terá que decidir de que tipo será, como exatamente a energia será transmitida ao consumidor final (corrente elétrica ou mecanicamente - na forma de torque, movimentos de translação, alguma forma diferente).

No artigo, falaremos sobre os tipos do elemento mais importante de uma turbina eólica - o rotor, analisaremos os prós e contras de cada opção. Também abordaremos o tema do aproveitamento da energia gerada. Esperamos que esta informação o ajude na fase de projeto da unidade.

Esperamos que esta informação o ajude na fase de projeto da unidade.

Quanto custa um gerador eólico para uma casa

Abaixo estão os preços dos geradores eólicos para casa e jardim. Como regra, a potência de tais instalações está na faixa de 5 a 50 kW.

• 3 kW, 48 volts. Tanto a fonte de alimentação auxiliar quanto a principal são usadas. A energia gerada por tais modelos é suficiente para garantir a vida útil do chalé. O preço é de cerca de 90 mil rublos;
• 5 kW, 120 volts.Este gerador eólico alimentará uma casa inteira com um grande número de aparelhos elétricos sem problemas. O preço é de 200 a 250 mil rublos;
• 10 kW, 240 volts. Esses geradores eólicos podem fornecer eletricidade para uma fazenda ou vários edifícios residenciais. Existem muitos exemplos em que tais instalações são usadas para gerar energia em pequenos supermercados, garagens, etc. O preço é de cerca de 400 mil rublos;
• 20 kW, 240 volts. Isso é suficiente para fornecer eletricidade a alguma estação de distribuição de água. O preço é de cerca de 750 mil rublos;
• 30 kW, 240 volts. Esse gerador eólico fornecerá eletricidade a um prédio de apartamentos de 5 a 7 andares. O custo de instalação é de cerca de um milhão de rublos;
• 50 kW, 380 volts. Tais instalações são usadas na indústria. Eles não são adequados para uso doméstico. O preço é superior a 3 milhões de rublos.

Campos de turbinas eólicas

Vantagens e vantagens dos parques eólicos

• Energia renovável gratuita. A energia eólica é renovável e gratuita. Moinhos de vento não emitem CO₂ ou outras substâncias nocivas. O vento é uma fonte ideal e infinita de energia. A construção de mais parques eólicos leva a uma redução na ocorrência de usinas que emitem substâncias nocivas para a atmosfera.
• Diversidade. O uso da energia eólica promove uma variedade de fontes de energia e minimiza a dependência de usinas convencionais ou outros tipos de geração de energia.
• Futuro. A energia eólica tem futuro! A criação de novos parques eólicos leva ao desenvolvimento tecnológico, à inovação técnica e à criação de novos empregos.
• Custos decrescentes. Os custos da energia eólica caíram significativamente nos últimos anos.Nos últimos vinte anos, o custo caiu em até 80%, tornando esse tipo de energia atualmente a mais lucrativa de todos os tipos de usinas.
• Lucro adicional. O proprietário do local em que os parques eólicos estão localizados pode esperar lucrar com o arrendamento desse terreno, uma vez que a área real necessária para a usina é pequena. Além disso, o terreno em que a usina está localizada pode ser usado na agricultura (para o cultivo de diferentes culturas), uma vez que as estações não emitem emissões nocivas.
• Prudência. A vida útil de tal usina é em média de 20 a 30 anos e, após o desmantelamento, nenhum vestígio permanece - na paisagem ou na atmosfera.
• Eficiência. O processo de operação dos parques eólicos é bastante simples, o tempo de montagem é muito curto e os custos de operação e manutenção também são bastante baixos. A usina produz 85 vezes mais energia do que consome. Também tem perdas relativamente pequenas durante o transporte de energia.
• Adoção. A instalação de um parque eólico goza de aceitação pública. A grande maioria das pessoas entende e apoia os benefícios do uso dessa forma de energia.

Instalar ou não

Ao decidir instalar um parque eólico, é necessário obter os seguintes dados iniciais:

• A velocidade média do vento no local de instalação em metros por segundo. Na primeira aproximação, a imagem é dada por um mapa de ventos na Rússia. Mas em um determinado local de instalação, pode haver vários fatores que afetam a velocidade do vento, por exemplo, colinas, leitos de rios.Para determinar com precisão o mapa de vento anual, você pode usar o cata-vento Wild, um anemômetro ou realizar observações diárias da natureza circundante.

• Disponibilidade de fornecimento de energia centralizado, o custo de um quilowatt-hora e a possibilidade de instalar uma linha de energia.

O algoritmo para avaliar o retorno de um moinho de vento é o seguinte:

• De acordo com o mapa eólico e as características técnicas do dispositivo, determine a potência gerada para os períodos de verão e inverno ou mensalmente. Por exemplo, para o dispositivo de 2 kW discutido acima, a potência gerada a uma velocidade de 5 m/s será de 400 W;
• Com base nos dados obtidos, determine a capacidade anual gerada;
• Com base no custo de um quilowatt-hora, determine o preço da eletricidade gerada;
• Divida o custo do kit de turbina eólica pelo valor resultante e obtenha o retorno em anos.

Para fazer ajustes no cálculo, considere:

• As baterias deverão ser trocadas pelo menos uma vez a cada três anos;
• A vida útil de um gerador eólico moderno é de 20 anos;
• O dispositivo precisa de manutenção. O custo e os termos de serviço devem ser esclarecidos com o vendedor do equipamento;
• O custo de um quilowatt-hora está crescendo a cada ano, nos últimos 10 anos aumentou mais de 3 vezes. O crescimento tarifário está previsto para 2017 em pelo menos 4%, para que possamos prosseguir com esse aumento nos preços da energia elétrica.

Se os valores de retorno obtidos não forem satisfatórios, mas você deseja ter uma fonte alternativa de energia ou não há possibilidade de se conectar a uma fonte de alimentação centralizada, considere opções para aumentar a eficiência do aerogerador e reduzir o custo de sua instalação e manutenção.

As seguintes opções são possíveis:

• Instalando vários dispositivos de menor potência em vez de um grande. Isso reduzirá o preço do equipamento principal, reduzirá os custos de instalação e manutenção e aumentará a produtividade devido ao fato de pequenas turbinas eólicas serem mais eficientes em baixas velocidades de vento;
• Instalação de um sistema especial de gerenciamento de energia da rede, combinado com um sistema central de alimentação de energia. Tais dispositivos estão comercialmente disponíveis hoje.