Ветрогенератор для отопления дома: Ветрогенераторы для отопления – "Строим Дом"

Содержание

Ветрогенераторы для отопления

Можно ли использовать ветрогенераторы для частного дома и для его отопления? Такой вопрос возникает часто в процессе консультаций о ветряках. Более того, некоторые люди изначально возлагают на ветрогенератор такую задачу. Всё это побудило нас рассмотреть этот вопрос более детально.

Действительно, при наличии сильного ветра ветрогенератор способен дать немалое количество энергии. Но, взглянем на ситуацию трезво. “Трезво” не означает что она безнадёжна. Возможность отопления от ветрогенератора не исключается, но необходимо учитывать ограничения. Решать задачу отопления от ветряка в лоб не получится.

Энергии для отопления нужно действительно много. Поэтому для задачи отопления ветропотенциал конкретного места должен быть значительным. Желательно чтобы среднегодовая скорость ветра была 5 м/с и выше. В противном случае речь можно вести скорее лишь о вспомогательном назначении ветряка для отопления.

Использовать ветрогенераторы для отопления позволяют альтернативные энергетические системы

Однако, если заказчик держит курс на использование альтернативных источников энергии, обеспечить ими отопление можно. Но для этого нужно: как можно лучше утеплить дом, задействовать различные источники энергии и применять отопительные системы, использующие электроэнергию как можно рациональнее. Хотя, даже без таких, требующих заметных финансовых вложений систем, ветрогенератор в период наличия “рабочего” ветра способен подогревать отдельные помещения с помощью воздушных ТЭНов. Для этого ветряк должен комплектоваться контроллером, обеспечивающих работу с ними.

К таким системам я отношу, в первую очередь, системы, позволяющие “умножать” энергию – тепловые насосы. Энергии от ветряка скорее всего не хватит на прямой обогрев масштабных площадей. А вот на питание теплового насоса, почему бы и нет! Так, получив, скажем, 10 кВт/час электроэнергии от ветряка в сутки, мы можем иметь около 40 кВт/час энергии на обогрев от теплового насоса. При рациональном её использовании и хорошо утеплённом доме – это вполне внушительная величина.

Рационально использовать электроэнергию от ветряка позволяет нам также и инфракрасное отопление. Ему посвящён отдельный раздел нашего сайта. Заметим, что, применяя панели инфракрасного обогрева, можно изготовить сразу и систему отопления, и утеплённый потолок, что очень удобно.

Надежный ветряк для отопления и его принцип действия

Обогрев дома — сложная и очень ответственная задача. Расходы на отопление составляют большую часть от всех выплат, и возможность в какой-либо степени снизить их является весьма ценной для владельца дома. Тем более привлекательна возможность организовать отопление в автономном режиме, опираясь только на собственные ресурсы. Такие возможности существуют, хотя для их воплощения необходимо приложить определенные усилия. Рассмотрим вопрос подробнее.

Отопление ветром

Один из способов обогрева дома — радиаторные батареи, распределенные по всему дому и питаемые от источника из сети ЦО или от собственного котла. Нагрев теплоносителя производится в газовых или твердотопливных котлах, иногда используются и электрические нагреватели, но такой способ считается временным или дополнительным, используемым в крайнем случае. Причина такого отношения — дороговизна электроэнергии, которой уходит на подогрев теплоносителя очень много.

При этом, если создать систему, позволяющую вырабатывать собственное электричество, то ситуация в корне меняется. Газ, уголь или иное топливо надо покупать, его невозможно сделать самостоятельно. Электроэнергия — особый вид, ее можно производить самому.

Наиболее распространенными способами являются бензиновые или дизельные генераторы, а в последнее время популярность набирают ветрогенераторы. Они производят энергию, которая используется для нагрева теплоносителя, обеспечивающего обогрев дома. Таким образом, температура в помещениях поддерживается при помощи ветра, что звучит несколько фантастически, но вполне реально.

Принцип действия ветрогенератора

Ветрогенератор — устройство, использующее ветровые потоки для вращения вала, который соединен с генератором электрического тока. Существуют два основных вида ветряков:

горизонтальный
вертикальный

Горизонтальные конструкции имеют более высокую эффективность, меньшее сопротивление вращению и большую стабильность в работе. При этом, они требовательны к углу атаки ветра на лопасти, что вынуждает создавать устройство наведения на поток (типа флюгера). Кроме того, горизонтальные ветряки нуждаются в подъеме конструкции над землей, причем, чем выше, тем лучше.

Вертикальные роторы (так называется вращающаяся часть ветрогенератора) не зависят от направления ветра, одинаково реагируя на поток с любой стороны. Они очень нетребовательны в обслуживании, точнее, практически не нуждаются в нем. При этом, вертикальные роторы нуждаются в довольно сильном ветре, многие из них «залипают» на слабых потоках и не хотят начинать вращение.

Вращение ротора передается на генератор напрямую или через мультипликатор (редуктор), увеличивающий число оборотов вала. Генератор при вращении вырабатывает электроток, от которого через выпрямитель заряжаются аккумуляторы. С аккумуляторов напряжение подается на инвертор, перерабатывающий постоянный ток в переменный трех- или однофазный с привычными параметрами (220 В или 380 В, 50 Гц). Такая сложная схема используется потому, что вращение ветряка — процесс нестабильный, зависимый от скорости и силы ветра.

Подавать напряжение с генератора напрямую потребителям нельзя, так как оно скачет то к максимуму, то опускается до нуля. Поэтому используется накопитель в виде аккумуляторных батарей, который передает свой заряд на инвертор, выдающий стабильное и одинаковое напряжение.

Схема отопления дома при помощи ветрогенератора

Схема отопления мало отличается от обычной, используемой при использовании собственного котла. Разница лишь в способе нагрева теплоносителя. Нужна емкость, в которой нагревается теплоноситель (вода), соединенная с отопительной системой дома. Самый простой способ — использование температурного подъема воды (гравитационный метод). Горячая вода поднимается вверх, проходит по радиаторам, отдает тепловую энергию и, остывая, возвращается в емкость для повторного нагрева.

Такой метод не требует наличия сложных устройств, но естественная циркуляция — процесс неустойчивый, при некоторых изменениях температур он может прекратиться. Для обеспечения равномерности циркуляции используются насосы, устанавливающие в системе определенное циркуляционное давление и скорость движения теплоносителя. Это делает систему более требовательной к нагреву, точнее, к стабильности температуры теплоносителя.

Подача электроэнергии для отопления должна быть максимально непрерывной. Это еще одна причина использования аккумуляторов и инверторов, позволяющих во время спадания ветра обеспечивать подачу тока на нагреватели. Таким образом, схема проста: ветрогенератор — нагреватели воды — система отопления дома.

Для обеспечения стабильности и непрерывности отопления надо иметь резервный источник нагрева — твердотопливный котел, бензогенератор и т.п.

Как рассчитать теплопотери дома

Теплопотери дома — это величина, тождественная необходимому количеству энергии, затраченной на нагрев. Иными словами, для того, чтобы узнать мощность источника тепла, надо определить теплопотери. Они рассчитываются по формуле:

Q = S ∙ dT / R

Где Q — величина теплопотерь
S — площадь ограждающих конструкций дома (имеются в виду все конструкции, включая стены, полы, потолки, окна и двери)
dT — разница температуры внутри помещения и снаружи. Например, если внутри +20°, а снаружи — -20°, то dT будет составлять 40°.
R — тепловое сопротивление конструкции, определяется по таблицам СНиП или определяется самостоятельно.

Для расчета теплопотерь надо вычислить по отдельности их значение для стен, потолка и пола, окон и т.д. Сумма полученных значений покажет общие теплопотери дома, определяющие мощность нагревателя. Это означает, что водонагреватели, осуществляющие подготовку теплоносителя, должны иметь суммарную мощность, равную значению теплопотерь.

На практике мощность нагревателей принимается с некоторым запасом, необходимым на случай сильных морозов. Кроме того, со временем нагреватели начинают терять свои качества, поэтому надо заранее предвидеть эту ситуацию и устанавливать более мощные устройства. Потребуется также блок управления, позволяющий регулировать температуру нагрева, чтобы имелась возможность изменять режим отопления соответственно с температурой наружного воздуха.

Подбор мощности ветряка

КПД нагревателей воды — ТЭНов — равен 100%. Это облегчает подбор мощности ветряка, который должен обеспечивать напряжение и силу тока, достаточные для питания ТЭНов и соответствующие их мощности. Поэтому, рассчитывая теплопотери дома, мы, по сути, одновременно рассчитываем мощности ТЭНов и ветрогенератора. При расчетах обязательно на каждой позиции делать запас мощности, который поможет корректировать ошибки, допущенные при расчетах или спад параметров, произошедший оттого, что попалось некачественное оборудование.

Следует также учитывать, что размеры и объемы дома могут однажды увеличиться, что потребует одновременной замены нагревателей или всей системы. Эту проблему можно в какой-то степени решить заранее, увеличив мощность системы и эксплуатируя ее в режиме, несколько сниженном по сравнению с номиналом.

Кроме того, надо помнить о необходимости полного соответствия всех узлов системы — аккумуляторов, инвертора, контроллера и т.д. Все они должны подходить друг к другу по своим характеристикам, поскольку мощность системы равна мощности самого слабого элемента. Единственный прибор, неподходящий к остальным узлам, создает ситуацию, когда качественное оборудование не в состоянии выдавать номинальные показатели. Поэтому подбором только лишь генератора дело не окончится, надо с одинаковой тщательностью составить весь комплект приборов и устройств.

Отопление ветром – выбираем ветрогенератор

«Укротить» энергию ветра и использовать ее на бытовые нужды можно, именно об этом и поговорим

Что нужно для отопления ветром?

Самыми важными компонентами, без которых невозможно вести речь об отоплении ветром, это ветро генератор и сам ветер.

Бытует мнение, что ветрогенераторы оправдывают себя лишь в прибрежных районах и на севере нашей страны. Однако в ходе последних исследований установлено, что в некоторых центральных районах России, например, в Белгородской области, направленные воздушные потоки (проще говоря, ветер) не менее частые гости, чем в Архангельске, а скорость их движения позволяет вести речь об использовании ветра, как наиболее перспективного источника альтернативной энергии.

Устанавливать ветрогенераторы следует на открытой местности, там, где наибольшая вероятность «поймать» воздушный поток.

Принцип действия ветрогенератора

Ветрогенератором называют устройство, предназначенное для преобразования кинетической энергии воздушного потока в механическую энергию вращения ротора, которая затем может быть использована на различные цели. Примером ветрогенератора прошлого является ветряная мельница, в которой механическая энергия ротора приводит в движение жернова, перемалывающие зерно.

В устройстве современных ветрогенераторов в подавляющем большинстве случаев практикуется преобразование механической энергии движения ротора в электрическую энергию, которая, затем аккумулируется и используется по мере надобности.3/2,

где: -V — скорость ветра,

-p — плотность воздуха,

S — ометаемая площадь.

Отсюда следует, что производительность ветровой установки прямо пропорциональна скорости ветра и площади контактных поверхностей лопастей ветрогенератора (ометаемой площади). Проще говоря, чем больше лопасти ветрогенератора, тем большего от него можно ожидать.

В то же время, от небольшого устройства, смонтированного на крыше дома и сопоставимого с флюгером по своим размерам, вряд ли следует ожидать высокой производительности и отдачи: обогреть с его помощью дом не удастся, разве только немного подогреть воду в отопительной системе.

В зависимости от конструктивных особенностей различают ветрогенераторы следующих видов:

с вертикальной осью вращения, которые в свою очередь могут быть роторными или лопастными
с горизонтальной осью вращения или крыльчатые

Наиболее производительными, а, значит, эффективными, являются горизонтально-осевые установки, позволяющие преобразовывать до 30% энергии потока ветра в механическую энергию. Для сравнения у роторных ветрогенераторов этот показатель в лучшем случае составляет 20%.

Подбор ветрогенератора по мощности

Номинальная мощность ветрогенератора, указанная в его паспорте, характеризует его производительность при самых оптимальных условиях эксплуатации и наличии устойчивого воздушного потока. Для обогрева 10 м2 жилого дома в среднем нужен 1 кВт тепловой энергии. Это значит, что ветрогенератор, мощностью 3 кВт обеспечит теплом только 30 м2 жилья. Соответственно для отопления дома большей площади нужен или более производительный ветряк или сразу несколько устройств малой мощности.

Какой он, ветрогенератор?

Для примера можно использовать бытовой ветрогенератор Exmork 3мощностью 3 кВт. Размах его крыльев составляет 4 м. Примерно такие же габаритные размеры у противовеса, необходимого для устойчивого положения крыльчатки в пространстве. Для обеспечения номинальной производительности устройства, ветрогенератор монтируют на специальной штанге, высота которой составляет от 10 метров и более.

Остается добавить, что эксплуатация ветряка неизменно сопровождается вибрацией, а, наиболее восприимчивые граждане сетуют еще и на шум от крутящихся лопастей, поэтому устанавливать их нужно только на отдельно стоящую мачту, желательно на некотором расстоянии от дома. Любая попытка укрепить устройство мощностью более 500 Вт на крыше дома должна рассматриваться, как ошибочная и опасная.

Устанавливают мачту ветряка на специально подготовленный и предварительно рассчитанный фундамент, помня о том, что ветер непредсказуем и может не только обеспечить теплом, но и разрушить ветрогенератор, опрокинув его. Хорошо, если при этом не пострадают люди и постройки, расположенные вблизи.

Все это позволяет вести речь о наиболее характерных особенностях (трудностях), связанных с эксплуатацией ветрогенераторов, с которыми придется столкнуться при принятии решения отапливать дом с помощью энергии ветра. Перечислим их:

неправильно сделанный фундамент
обледенение, увеличивающее вес лопастей и снижающее мощность устройства
выход из строя тормозной системы (разнос устройства)
возгорание, возникающее при трении движущихся частей ветрогенератора
удар молнии и сопутствующий ему пожар

Для тех, кого не испугали перечисленные трудности, приятным бонусом станет бесплатная электрическая или тепловая энергия, выработка которой вполне окупит затраты на приобретение и эксплуатацию ветрогенератора, повысит самооценку его собственника и, к тому же, поможет сохранить природу для потомков.

Ветрогенератор куплен! Что дальше?

Отапливать дом энергией ветра можно двумя способами:

Преобразовать механическую энергию ротора в электрическую энергию, а, затем, с ее помощью включить в работу электрические приборы отопления.

Для этого нужно соответствующее оборудование, в состав которого входит аккумуляторная батарея соответствующей емкости, инвертор, контролер заряда и т.д. Достоинством этого способа использования энергии ветра является взаимозаменяемость: при недостатке поступления электричества в безветренную погоду можно приборы отопления включить в общую электрическую сеть.

К недостаткам следует отнести низкий КПД, сложность эксплуатации оборудования и высокую стоимость аккумуляторных батарей, эксплуатационные характеристики которых пока желают лучшего.

Именно этот способ отопления ветром следует считать наиболее оптимальным и эффективным: удается избежать промежуточного звена преобразования механической энергии в электрическую энергию, что позволяет повысить КПД процесса.

Недостатком прямого получения тепла от энергии ветра является нестабильная работа ветрогенератора (нет ветра, нет тепла). Для компенсации этого явления можно использовать теплоаккумулирующие баки, закладываемые под фундамент дома и нагреваемые при чрезмерной выработке тепла.

Остается добавить, что только с помощью ветрогенератора можно главный недостаток плохой погоды, сильный ветер, сделать ее достоинством!

Ветрогенераторы для электроснабжения и отопления частного дома

Использование энергии ветра для производства электроэнергии потребует как минимум наличие двух компонентов: ветрогенератора и самого ветра. Многие уверены, что использовать ветрогенераторные установки можно только на морских побережьях и на открытой местности, где сильные воздушные потоки будут создавать благоприятные условия для производства электроэнергии. Однако уже доказано, что на Земле в любом регионе можно эффективно эксплуатировать ветрогенераторы. Конечно же нет смысла устанавливать ветрогенератор в лесу или на закрытой со всех сторон площадке в жилом микрорайоне. Для этого понадобится как минимум открытая местность, где вероятность «поймать» воздушные массы будет велика.

Мощность ветрогенератора, т.е. количество электроэнергии, которая будет отдаваться установкой в сеть, определяется скоростью ветра, плотностью воздуха и ометаемой площадью (площадью контактных поверхностей лопастей ветрогенератора). Наибольшее влияние на мощность ветрогенератора оказывают скорость ветра, которая изменяется в течение дня, и размеры лопастей. Конструктивно ветрогенераторы выполняют с вертикальным и горизонтальным расположением лопастей. У последних эффективность преобразования энергии потока ветра достигает 30%.

При эксплуатации ветрогенераторов любой конструкции возникают характерные проблемы, которые могут отпугнуть потенциальных покупателей таких установок. Во-первых, проблемы могут касаться установки ветрогенератора и необходимости отвода значительного участка земли под фундамент и коммуникации. Во-вторых, при выходе из строя тормозного устройства ветрогенератора или возгорании в электрической части в результате неисправности оборудовании или удара молнии установка представляет реальную опасность для всех близлежащих зданий.

Как использовать ветрогенератор?

На сегодняшний день существует два основных механизма использования ветрогенераторных установок.

1. Преобразование механической энергии турбины в электрическую энергию, используемую для питания бытовых приборов. Подобная система, помимо самого ветрогенератора, потребует также установку соответствующих по мощности ветрогенератора аккумуляторных батарей, инвертора напряжения и системы управления. Такое устройство можно назвать универсальным, так как генерируемую электроэнергию можно использовать по различным сценариям.

2. Преобразование механической энергии в тепловую с использованием вихревого теплогенератора. В этом случае для накопления энергии вместо аккумуляторных батарей необходимо использовать специальные теплоаккумулирующие баки, которые располагаются под землей.

Статьи по теме:
Самодельный ветрогенератор: особенностью конструирования, монтажа и эксплуатации
Горизонтальный ветрогенератор: типы, основные особенности
Роторный ветрогенератор своими руками: материалы, особенности сборки и установки
Ветрогенераторы парусного типа: устройство, основные характеристики

№1 Ветрогенератор для дома. Готовая система “Базовая” до 250 кВт*ч в месяц

Данная система способна вырабатывать до 250 кВт*час электроэнергии в месяц

1. Ветроустановка FLAMINGO AERO-3.1 (48В) (в комплекте: контроллер заряда АБ, выносной информационный пульт) 1 шт. Цена: 2214 USD

2. Мачта консольная ферменная, высота – 17 м – 1шт. Цена: 2690 USD

3. Инвертор мощностью 2,4 кВт – 1шт. Цена: 568 USD

4. Аккумуляторные батареи – 4 шт. Цена: 1560 USD

Всего за основное оборудование: 7032 USD

*Доп. Материалы. Уточняется по привязке к местности.

** Без монтажных, фундаментных работ и логистики.

Актуальность цен на 1.05.2021.

Ветроустановка Flamingo Aero-3.1 предназначена для обеспечения электроэнергией небольших объектов.Ветроустановка Flamingo Aero применяется как в местах, где отсутствует сетевая энергия (туристические лагеря, фермерские хозяйства, дачные участки, питание автономных комплексов), так и в качестве резервного источника электроэнергии для частных домов, коттеджей.

На Ветроустановках Flamingo Aero применена аэромеханическая система стабилизации частоты вращения ветротурбины, позволяющая эксплуатировать ветроугенератор в широком диапазоне скоростей ветра. Тихоходный генератор на постоянных магнитах прямо приводится в движение турбиной. Отсутствие мультипликатора в ветрогенераторе и системы возбуждения генератора обеспечивает высокий ресурс ветроустановки.

В типовой состав системы энергообеспечения нагрузок 220В/50Гц на основе ветрогенератора Flamingo Aero-3.1 входят следующие компоненты:

Головка ветрогенератора Flamingo Aero-3.1 – вырабатывает “грубую” электроэнергию с нестабильными параметрами, зависящими от скорости ветра.

Мощность номинальная ветрогенератора:	0,8 кВт
Диаметр ветротурбины:	3.1 м
Количество лопастей:	3 шт.
Стартовая скорость ветра:	2,5 м/с
Расчетная скорость ветра:	8 м/с
Максимальная экспл. скорость ветра:	50 м/с
Ориентация по ветру:	при помощи киля
Метод остановки:	флюгирование
Регулирование частоты вращения:	аэромеханическое
Расположение относительно мачты:	наветренное
Тип генератора:	многополюсный с возбужд. отпост. магнитов,3-х фазный
Материал лопости:	стеклопластик
Выработка энергии (средняя в месяц):	от 120 до 250 кВт*ч
Рекомендуемая высота мачты:	17 м

Фотоэлектрический модуль (ФЭМ,солнечный модуль) – опциональный компонент, вырабатывающий дополнительную “грубую” энергию. Повышает надежность энергообеспечения и суммарную выработку энергии.

Аккумуляторная батарея (АБ) – накопитель энергии для согласования графиков выработки и потребления энергии. Применяется кислотная АБ с номинальным напряжением 24В и рекомендуемой емкостью 190 АЧ. Может составляться из двух автомобильных стартерных АБ 12В.

Инвертор – служит для преобразования постоянного тока с аккумуляторов в переменный 220(380)В 50 Гц, пригодный для подключения потребителей электрического тока.

Мачта – служит для установки головки ветрогенератора на высоте 11-17 м, на которой ветровой поток не затеняется препятствиями и имеет достаточную скорость.

Отапливание дома самодельной ветряной установкой

Наш заголовок — не шутка и не опечатка. Ветер действительно может обогреть жилище. Правда, для этого потребуется собрать ветряной генератор, об этом и пойдет наш рассказ.

Взгляните на схему. Электрическая энергия, выработанная вращающимся ветряком, с генератора поступает непосредственно на электронагреватели, напоминающие всем известные кипятильники. Они встроены в корпус теплового аккумулятора — большого теплоизолированного бака, наполненного водой. Нагрев воды происходит непрерывно, пока работает генератор: чем сильнее ветер, тем больше ток и соответственно больше тепловой энергии.

Таков вкратце принцип работы системы.

Наш самодельный тепловой аккумулятор связан с обычной системой водяного отопления дома. Поскольку емкость аккумулятора велика, поступление тепла в батареи будет стабильным. А чтобы у аккумулятора не было лишних потерь энергии, он запакован, словно в шубу, в теплоизоляционный материал.

Для регулирования и перераспределения теплового потока служат краны-регуляторы. Ушли на работу люди — можно краны немного прикрыть, чтобы тепла в аккумуляторе накопилось к их приходу побольше.

Вода перемещается по трубам самотеком: ведь теплая вода имеет меньшую плотность, чем холодная, и поэтому она поднимается вверх. А более плотная холодная вода опускается вниз, попадает через нижнюю трубу в аккумулятор, и все начинается сначала. Хотя, конечно, никакого «начала» или «конца» тут нет, а есть лишь постоянное конвекционное движение теплоносителя.

Итак, теоретическая картина ясна. Остается построить установку? Не спешите, сначала нужно рассчитать необходимую мощность генератора. Он должен быть тем мощнее, чем больше теплопотери дома, который мы собираемся обогревать.

Эти теплопотери рассчитываются по формуле: Q = Vq_o(t_bh —t_ар)n, где V — объем здания (м³), t_bh — минимально допустимая температура воздуха в помещении, равная 18°С, (t_нар — минимальная температура наружного воздуха для данного района; q_o — объемная теплоемкость здания, для одноэтажных домов принимаемая равной 0,81 Вт/м³°С; n— безразмерный поправочный коэффициент на климатические условия, принимаемый равным при t_нар: – больше или равно —10°С…..1,2; – больше или равно —20°С…..1,1; – больше или равно —30°С…..1,0; – больше или равно —40°С ….0,9.

На рисунке: 1 — ротор; 2 — короткие растяжки; 3 — узел подшипника; Л — ось ротора; 5 — повышающий редуктор; 6 — длинные растяжки; 7 — вышка; 8 — генератор; 9 — расширительный бачок; 10 — батареи; 11 — обратная магистраль; 12 — краны-регуляторы; 13 — нагреватели; 14 — емкость теплового аккумулятора. К примеру, в Одесской области средняя температура наиболее холодной пятидневки —15°С. Для Киевской области это уже —21°С, а для Ленинградской области —25°С. Какую из этих областей взять для примера? Возьмем «среднюю» киевскую.

Если площадь хорошо утепленного зимнего дома составляет 46м² при высоте потолка 2,5м, то при объеме 46*2,5=115м³ теплопотери в единицу времени для Киевской области составят: Q = 115*0,81*(18— (—21))*1,1 = 4000 Вт. Следовательно, для отопления дома в наиболее холодный период с учетом коэффициента запаса (1,15 … 1,17) нам нужно иметь теплопроизводительность системы отопления примерно 4700 Вт. Такой должна быть минимальная мощность генератора для Киевской области.

Думается, для вас не составит труда провести аналогичный расчет, исходя из климатических данных района, где вы живете.

В системе конвекционного отопления лучше всего использовать чугунные радиаторы, например, М-140АО. Они продаются в магазинах стройматериалов. Такие радиаторы дают возможность применить трубы большого диаметра, что очень важно для хорошей циркуляции воды. Кроме того, благодаря большой массе они хорошо накапливают и долго сохраняют тепло, отличаются долговечностью по сравнению со стальными.

Пусть суммарная длина наружных стен самой большой комнаты (см. рис.) составляет примерно 30% от общей длины наружных стен дома. Тогда теплопотери этой комнаты составят 4700*0,3 = 1410 Вт. Исходя из того, что каждый квадратный метр поверхности батареи имеет теплопотери около 500 Вт, подсчитаем количество секций в самой большой комнате, при условии, что поверхность каждой секции равна 0,3м²: 1410:(500*0,3)= приблизительно 10 секций. Для всех помещений дома суммарное число секции составит приблизительно 32 секции. Эти батареи следует распределить по помещениям так, чтобы в жилых комнатах секций было больше, чем в других местах.

Генератор, мощность которого мы определили, — переменного или постоянного тока с любым рабочим напряжением. В качестве генераторов можно использовать некоторые типы электродвигателей, например, любой двигатель постоянного тока. Если рабочее число оборотов генератора, при которых он производит ток, большее, чем число оборотов нашего ветряного ротора (в зависимости от силы ветра оно может составить 150—500 об/мин), нужно использовать повышающий редуктор. Подойдет редуктор от подвесного лодочного мотора мощностью не менее 5 л.с. Применение повышающего редуктора, кроме того, даст возможность расположить генератор горизонтально: ведь лодочный редуктор передает усилие под углом 90°.

Нагревателями служат готовые спирали от электроутюгов и электрокаминов, имеющиеся в продаже. Если мощность одного нагревателя мала, нужно сделать несколько одинаковых нагревателей, которые в сумме будут соответствовать по мощности максимальной мощности генератора. Нагреватели подключаются к генератору параллельно, причем несколько нагревателей монтируется про запас. Каждая спираль вставлена в U-образную медную трубку внутренним диаметром 12—16 мм, в зависимости от размера спирали. Трубка припаивается к корпусу емкости обычным оловянным припоем.

Посмотрите, какой ветрогенератор получился у одного из наших постоянных читателей:

Ветряк для дома или дачи

1. Низкая стартовая скорость ветра. Используются 3 или 5 лопастей (опционально), для областей с разной скоростью ветра. Применение 5 лопастей для регионов со слабыми ветрами, что бы получить максимум эффективности.

2. Легкий монтаж: соединение на трубу или фланцевое (опционально)

3. Лопасти изготовлены под давлением с использованием нового композитного материала. Оптимизированная аэродинамическая форма лопастей увеличивают эффективность использования энергии ветра.

4. Корпус генератора литой с алюминиевого сплава, с двумя подшипниками, что позволяет ему выдерживать сильный ветер и безопасно работать.

5. Запатентованный генератор на постоянных магнита с специальной обмоткой статора, эффективно уменьшает стартовый крутящий момент.

6. Контроллер и инвертор могут быть подобраны нашими специалистами, с учетом потребностей клиента, места установки ветрогенератора и скорости ветра. Ветряк-генератор 500 Вт 20 А Максимальная суточная производительность составляет 1,4 кВт. Гибридный контроллер зарядного устройства Home Power

Высокая эффективность Возможно сделать гибридную систему с солнечной панелью Низкая скорость запуска, высокая потребляемая мощность ветра, низкая вибрация. Удобный для пользователя дизайн, простой в установке и обслуживании Лопасти, изготовлены с армированного стекла, с аэродинамической формой. Усиление коэффициента мощности ветра и мощности Использование запатентованного генератора постоянных магнитов и специального статора. Эффективное снижение сопротивления крутящему моменту что гарантирует стабильность работы. Нет скручивания кабеля мачты Обеспечивает мощность 0,6-1,5 кВт в течение 24 часов. Идеально подходит для, домов, предприятий и промышленных энергетических объектов Сертификация CE, Сертификация RoHS и Сертификация ISO9001.

Технические характеристики ветряной турбины

Номинальная мощность: 500 Вт

Номинальное напряжение: DC27-54V

Напряжение аккумуляторной батареи: DC 24V

Минимальная скорость ветра: 2,5 м/с

Номинальная скорость ветра: 12 м/с

Количество лопастей: 5

Материал ветрового листа: PBT

Диаметр ротора: 1,2 м

Номинальная скорость: 800 об/мин

Диаметр башни: > 80 мм

Высота башни: 4,5 м-10 м

Емкость аккумулятора: 200AH-400AH

Размер упаковки: 687 * 365 * 210 мм

Срок годности продукта: 15 лет

Сертификация: CE, RoHS, ISO9001

Гибридный контроллер характеристики:

Модель: FWS03 / 06-12 / 24

Номинальное напряжение батареи: DC12V / 24V

Номинальная мощность турбины: 400 Вт / 800 Вт

Напряжение торможения: 14,5 В / 29 В

Напряжение восстановления турбины: 13,2 В / 26,4 В

Номинальная мощность: 500 Вт / 1000 Вт

Максимальный ток разряда: 20A

Защита от перезарядки батареи: 16,5 В / 33 В (выключение нагрузки)

Защита от разрядки аккумулятора: 10,7 В / 21,4 В (выключение нагрузки)

Защита от разрядки аккумулятора: 12 В / 25 В (возврат нагрузки)

Статическая мощность: 15 мА

Рабочая температура: -35 ~ + 75 ℃

контроллера: 150 * 87 * 28 мм

Инфракрасная защита: IP67

Ветряная турбина – 1 шт Контроллер (12 / 24V) – 1 шт

Конус носа – 1 шт

Установочные винты и гайки – комплект

Лопасти – 3/5 опционально

Руководство по эксплуатации – 1 экземпляр

Малые ветряные электрические системы | Министерство энергетики

Если у вас достаточно ветровых ресурсов в вашем районе и ситуация благоприятная, небольшие ветровые электрические системы являются одной из самых экономически эффективных домашних систем возобновляемой энергии – с нулевыми выбросами и загрязнением.

Малые ветровые электрические системы могут:

Снизьте свои счета за электроэнергию на 50–90%
Помогите вам избежать высоких затрат на продление линий электропередач до удаленного места
Помогите источникам бесперебойного питания выдержать длительные перебои в работе электросети.

Небольшие ветряные электрические системы также могут использоваться для множества других применений, включая перекачку воды на фермах и ранчо.

На наших страницах, посвященных планированию малой ветроэнергетической системы, а также об установке и техническом обслуживании небольшой ветровой электрической системы, есть дополнительная информация.

Как работает небольшая ветровая электрическая система

Ветер создается неравномерным нагревом поверхности Земли солнцем. Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в чистое электричество.Когда ветер вращает лопасти ветряной турбины, ротор улавливает кинетическую энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение, чтобы привести в действие генератор. В нашей анимации по ветровой энергии вы найдете больше информации о том, как работают ветровые системы, и о преимуществах, которые они предоставляют.

Небольшая ветровая установка может быть подключена к электросети через вашего поставщика электроэнергии или может быть автономной (вне сети). Это делает небольшие ветровые электрические системы хорошим выбором для сельских районов, которые еще не подключены к электросети.

Компоненты малых ветроэнергетических систем

Ветряная электрическая система состоит из ветряной турбины, установленной на башне, чтобы обеспечить лучший доступ к более сильным ветрам. В дополнение к турбине и башне, небольшие ветряные электрические системы также требуют компонентов балансировки системы.

Турбины

Большинство малых ветряных турбин, производимых сегодня, представляют собой машины с горизонтальной осью, направленными против ветра, с двумя или тремя лопастями. Эти лезвия обычно изготавливаются из композитного материала, например из стекловолокна.

Рама турбины – это конструкция, на которой крепятся ротор, генератор и хвостовая часть. Количество энергии, которое будет производить турбина, в первую очередь определяется диаметром ее ротора. Диаметр ротора определяет его «рабочую площадь» или количество ветра, перехватываемого турбиной. Хвост удерживает турбину направленной против ветра.

Башни

Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, небольшая ветряная турбина установлена на башне. Как правило, чем выше башня, тем больше мощности может производить ветровая система.

Большинство производителей турбин предоставляют комплекты ветроэнергетических систем, которые включают башни. Существует два основных типа вышек: самонесущие (отдельно стоящие) и с оттяжками (поддерживаемые тросами). Существуют также откидные версии каждого типа башни.

Хотя откидывающиеся башни дороже, они предлагают простой способ обслуживания. Опускающиеся башни также можно опускать на землю во время опасных погодных условий, таких как ураганы.

Баланс компонентов системы

Детали баланса системы, которые вам понадобятся для небольшой ветроэнергетической системы – помимо ветряной турбины и башни – будут зависеть от вашего приложения.Например, детали, необходимые для водяной насосной системы, будут сильно отличаться от того, что вам нужно для бытового применения.

Требуемый баланс компонентов системы также будет зависеть от того, является ли ваша система подключенной к сети, автономной или гибридной.

Производители и установщики могут предоставить вам системный пакет, который включает в себя все части, необходимые для вашего конкретного приложения. Для приложения, подключенного к жилой сети, компоненты баланса системы могут включать в себя следующее:

Контроллер
Аккумуляторные батареи
Инвертор (блок кондиционирования)
Электропроводка
Электрический выключатель
Система заземления
Фундамент под башню.

Как работает ветряная турбина

От огромных ветряных электростанций, вырабатывающих электроэнергию, до небольших турбин, питающих один дом, ветряные турбины по всему миру вырабатывают чистую электроэнергию для различных энергетических нужд.

В США ветряные турбины становятся обычным явлением. С начала века общая мощность ветроэнергетики в США увеличилась более чем в 24 раза. В настоящее время в США достаточно ветроэнергетических мощностей для выработки электроэнергии, достаточной для питания более 15 миллионов домов, что помогает проложить путь к экологически чистой энергии будущего.

Что такое ветряная турбина?

Концепция использования энергии ветра для выработки механической энергии восходит к тысячелетиям. Еще в 5000 году до нашей эры египтяне использовали энергию ветра для передвижения лодок по реке Нил. Американские колонисты использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и распиловки древесины на лесопилках. Сегодняшние ветряные турбины – это современный эквивалент ветряной мельницы, преобразующий кинетическую энергию ветра в чистую возобновляемую электроэнергию.

Как работает ветряная турбина?

Большинство ветряных турбин состоит из трех лопастей, установленных на башне из стальных труб.Реже встречаются варианты с двумя лопастями, с бетонными или стальными решетчатыми башнями. На высоте 100 футов или более над землей башня позволяет турбине использовать преимущества более высоких скоростей ветра, обнаруживаемых на больших высотах.

Турбины улавливают энергию ветра с помощью лопастей, похожих на пропеллер, которые действуют как крыло самолета. Когда дует ветер, с одной стороны лезвия образуется карман с воздухом низкого давления. Затем воздушный карман низкого давления притягивает к себе лезвие, вызывая вращение ротора.Это называется лифтом. Сила подъемной силы намного сильнее, чем сила ветра на передней стороне лопасти, что называется сопротивлением. Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер.

Ряд шестерен увеличивают вращение ротора с примерно 18 оборотов в минуту до примерно 1800 оборотов в минуту – скорость, которая позволяет генератору турбины вырабатывать электричество переменного тока.

Обтекаемый корпус, называемый гондолой, содержит ключевые компоненты турбины – обычно включая шестерни, ротор и генератор – находятся внутри корпуса, называемого гондолой.Некоторые гондолы, расположенные на вершине турбинной башни, достаточно велики, чтобы на них мог приземлиться вертолет.

Еще одним ключевым компонентом является контроллер турбины, который не позволяет скорости ротора превышать 55 миль в час, чтобы избежать повреждения сильным ветром. Анемометр непрерывно измеряет скорость ветра и передает данные контроллеру. Тормоз, также расположенный в гондоле, останавливает ротор механически, электрически или гидравлически в аварийных ситуациях. Изучите интерактивный рисунок выше, чтобы узнать больше о механике ветряных турбин.

Типы ветряных турбин

Есть два основных типа ветряных турбин: с горизонтальной осью и с вертикальной осью.

Большинство ветряных турбин имеют горизонтальную ось: конструкция в виде пропеллера с лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси. Турбины с горизонтальной осью работают либо против ветра (ветер ударяет лопасти перед башней), либо по ветру (ветер бьет в башню перед лопастями). Ветровые турбины также включают в себя привод рыскания и двигатель – компоненты, которые поворачивают гондолу, чтобы ротор был обращен к ветру при изменении его направления.

Хотя существует несколько производителей ветряных турбин с вертикальной осью, они не проникли на рынок коммунальных услуг (мощностью 100 кВт и более) в той же степени, что и турбины с горизонтальным доступом. Турбины с вертикальной осью делятся на две основные конструкции:

, турбины с тормозным механизмом, или турбины Савониуса, обычно имеют роторы со сплошными лопастями, которые вращаются вокруг вертикальной оси.
Лифтовые турбины, или турбины Дарье, имеют высокий вертикальный аэродинамический профиль (некоторые имеют форму взбивания яиц).Windspire – это тип лифтовой турбины, которая проходит независимые испытания в Национальном центре ветроэнергетики Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Применение ветряных турбин

Ветровые турбины используются в самых разных сферах – от использования морских ветровых ресурсов до выработки электроэнергии для одного дома:

Большие ветряные турбины, чаще всего используемые коммунальными предприятиями для подачи энергии в сеть, варьируются от 100 киловатт до нескольких мегаватт.Эти турбины для коммунальных предприятий часто объединяются в ветряные электростанции для производства большого количества электроэнергии. Ветряные электростанции могут состоять из нескольких или сотен турбин, обеспечивающих достаточную мощность для десятков тысяч домов.
Небольшие ветряные турбины мощностью до 100 киловатт обычно устанавливаются рядом с местами, где будет использоваться вырабатываемая электроэнергия, например, возле домов, телекоммуникационных тарелок или водонасосных станций. Небольшие турбины иногда подключаются к дизельным генераторам, батареям и фотоэлектрическим системам.Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных, автономных местах, где нет подключения к коммунальной сети.
Морские ветряные турбины используются во многих странах для использования энергии сильных, постоянных ветров, возникающих у береговых линий. Потенциал технических ресурсов ветров над прибрежными водами США достаточен для выработки более 4000 гигаватт электроэнергии, что примерно в четыре раза превышает генерирующие мощности нынешних США.электроэнергетическая система. Хотя не все эти ресурсы будут освоены, это дает большую возможность обеспечить энергией густонаселенные прибрежные города. Чтобы воспользоваться преимуществами огромных морских ветровых ресурсов Америки, Департамент инвестирует в три демонстрационных проекта оффшорной ветроэнергетики, предназначенных для развертывания морских ветровых систем в федеральных водах и водах штата к 2017 году.

Будущее ветряных турбин

Для обеспечения будущего роста США ветроэнергетика, ветровая программа Министерства энергетики работает с отраслевыми партнерами, чтобы повысить надежность и эффективность ветряных турбин, а также снизить затраты.Исследования, проводимые в рамках программы, помогли увеличить средний коэффициент использования мощности (показатель производительности электростанции) с 22 процентов для ветряных турбин, установленных до 1998 года, до более чем 32 процентов для турбин, установленных в период с 2006 по 2012 годы. от 55 центов за киловатт-час (кВтч) в 1980 году до менее 6 центов за киловатт-час сегодня в районах с хорошими ветровыми ресурсами.

Ветряные турбины предлагают уникальную возможность использовать энергию в регионах, где население нашей страны нуждается в ней больше всего.Это включает в себя потенциал оффшорного ветра для обеспечения энергией населенных пунктов вблизи береговой линии и способность наземного ветра доставлять электроэнергию в сельские общины с несколькими другими местными источниками энергии с низким содержанием углерода.

Министерство энергетики продолжает работу по развертыванию ветровой энергии в новых районах на суше и на море и обеспечению стабильной и безопасной интеграции этой энергии в электрическую сеть нашей страны.

Обогрейте дом с помощью механической ветряной мельницы

Изображение: иллюстрация Роны Бинай для журнала Low-tech.

Производство возобновляемой энергии почти полностью направлено на производство электроэнергии. Однако мы используем больше энергии в виде тепла, которое солнечные панели и ветряные турбины могут производить лишь косвенно и относительно неэффективно. Солнечный тепловой коллектор пропускает преобразование в электричество и поставляет возобновляемую тепловую энергию прямым и более эффективным способом.

Гораздо менее известно, что механическая ветряная мельница может делать то же самое в ветреном климате – из-за слишком большого размера тормозной системы ветряная мельница может выделять много прямого тепла за счет трения.Механическая ветряная мельница также может быть соединена с механическим тепловым насосом, который может быть дешевле, чем использование газового котла или электрического теплового насоса, приводимого в действие ветряной турбиной.

Тепло в сравнении с электричеством

В мировом масштабе спрос на тепловую энергию соответствует одной трети предложения первичной энергии, в то время как спрос на электроэнергию составляет лишь одну пятую. ^{В умеренном или холодном климате доля тепловой энергии еще выше. Например, в Великобритании на тепло приходится почти половина общего потребления энергии.^{Если мы посмотрим только на домашние хозяйства, тепловая энергия для отопления помещений и нагрева воды в умеренном и холодном климате может составлять 60-80% от общего внутреннего спроса на энергию.}}

Несмотря на это, возобновляемые источники энергии играют незначительную роль в производстве тепла. Основным исключением является традиционное использование биомассы для приготовления пищи и обогрева, но в «развитом» мире даже биомасса часто используется для производства электроэнергии вместо тепла. Использование прямого солнечного тепла и геотермального тепла обеспечивает менее 1% и 0.2% мирового спроса на тепло, соответственно ^{^{. Хотя на возобновляемые источники энергии приходится более 20% мирового спроса на электроэнергию (в основном гидроэлектроэнергия), на них приходится только 10% глобального спроса на тепло (в основном из биомассы).}}

Прямое и косвенное производство тепла

Электроэнергия, произведенная из возобновляемых источников энергии, может быть – и преобразуется – в тепло косвенным образом. Например, ветряная турбина преобразует свою энергию вращения в электричество с помощью своего электрического генератора, и это электричество затем может быть преобразовано в тепло с помощью электрического нагревателя, электрического бойлера или электрического теплового насоса.Результатом является тепло, выделяемое ветровой энергией.

В частности, многие правительства и организации продвигают электрический тепловой насос как устойчивое решение для производства тепла из возобновляемых источников. Однако солнечная и ветровая энергия также может использоваться напрямую, без предварительного преобразования их в электричество – и, конечно же, то же самое относится и к биомассе. Прямое производство тепла дешевле, может быть более энергоэффективным и более устойчивым, чем косвенное производство тепла.

Изображение: прототипы ветряных мельниц, вырабатывающих тепло, построенные Эсрой Л.Соренсен в 1974 году. Фото Клауса Нибро. Источник:

Прямая альтернатива солнечной фотоэлектрической энергии – солнечная тепловая энергия, технология, появившаяся в девятнадцатом веке после более дешевых технологий производства стекла и зеркал. Солнечная тепловая энергия может использоваться для нагрева воды, отопления помещений или в промышленных процессах, и это в 2-3 раза более энергоэффективно по сравнению с косвенным путем, включающим преобразование электроэнергии.

Почти никто не знает, что ветряная мельница может производить тепло напрямую

Прямая альтернатива ветроэнергетике, которую все знают, – это старомодная ветряная мельница, которой не меньше 2.000 лет. Он передавал энергию вращения от своего ветряного ротора непосредственно на ось станка, например, для пиления дерева или шлифования зерна. Этот старомодный подход остается актуальным, в том числе в сочетании с новыми технологиями, поскольку он будет более энергоэффективным по сравнению с первым преобразованием энергии в электричество, а затем обратно во вращательную энергию.

Однако старомодная ветряная мельница может обеспечивать не только механическую, но и тепловую энергию. Проблема в том, что этого почти никто не знает.Даже Международное энергетическое агентство не упоминает о прямом преобразовании ветра в тепло, когда предлагает все возможные варианты производства тепла из возобновляемых источников.

Ветряная мельница с водяным тормозом

Оригинальный тип ветряной мельницы, генерирующей тепло, преобразует энергию вращения непосредственно в тепло путем создания трения в воде с использованием так называемого «водяного тормоза» или «машины Джоуля». Теплогенератор, основанный на этом принципе, представляет собой ветряную мешалку или крыльчатку, установленную в изолированном резервуаре, заполненном водой.Из-за трения между молекулами воды механическая энергия преобразуется в тепловую. Нагретую воду можно перекачивать в здание для обогрева или стирки, и ту же концепцию можно применить к производственным процессам на заводе, требующим относительно низких температур.

Изображение; система отопления на базе ветряка с водяным тормозом. Источник:

Машина Джоуля изначально задумывалась как измерительный прибор. Джеймс Джоуль построил его в 1840-х годах для своего знаменитого измерения механического эквивалента тепла: одна калория равна количеству энергии, необходимому для повышения температуры 1 кубического сантиметра воды на 1 градус Цельсия.

Теплогенератор, основанный на этом принципе, представляет собой ветряную мешалку или крыльчатку, установленную в изолированном резервуаре, заполненном водой.

Самое интересное в ветряных мельницах с водяным тормозом то, что гипотетически они могли быть построены сотни или даже тысячи лет назад. Для них требуются простые материалы: дерево и / или металл. Но хотя мы не можем исключить их использование в доиндустриальные времена, первое упоминание о ветряных мельницах, производящих тепло, относится к 1970-м годам, когда датчане начали их строить после первого нефтяного кризиса.

Изображение: теплогенератор ветряной мельницы. Источник:

В то время Дания почти полностью зависела от импорта нефти для отопления, из-за чего многие домашние хозяйства оставались в холоде, когда поставки нефти были нарушены. Поскольку у датчан уже была сильная DIY-культура для небольших ветряных турбин, вырабатывающих электричество на фермах, они начали строить ветряные мельницы для обогрева своих домов. Некоторые выбрали непрямой путь, преобразовывая вырабатываемую ветром электричество в тепло с помощью электрических нагревательных приборов.Другие, однако, разработали механические ветряные мельницы, которые непосредственно производили тепло.

Строить дешевле

Прямой подход к производству тепла значительно дешевле и более экологичен, чем преобразование электроэнергии, вырабатываемой ветром или солнечной энергией, в тепло с помощью электрических нагревательных устройств. На это есть две причины.

Во-первых, и это наиболее важно, механические ветряные мельницы менее сложны, что делает их более доступными и менее ресурсоемкими в строительстве, а также увеличивает срок их службы.В ветряке с водяным тормозом можно исключить электрический генератор, преобразователи энергии, трансформатор и коробку передач, а из-за экономии веса ветряная мельница должна быть менее прочной. Машина Джоуля имеет меньший вес, меньшие размеры и меньшую стоимость, чем электрический генератор. ^{Также важно то, что стоимость аккумуляторов тепла на 60-70% ниже по сравнению с батареями или использованием резервных тепловых электростанций.}

Мельница с водяным тормозом, построенная в Институте агротехники в 1974 году.Фото Рикара Матцена. Источник:

Во-вторых, преобразование ветровой или солнечной энергии непосредственно в тепло (или механическую энергию) может быть более энергоэффективным, чем при электрическом преобразовании. Это означает, что для подачи определенного количества тепла требуется меньше преобразователей солнечной и ветровой энергии и, следовательно, меньше места и ресурсов. Короче говоря, ветряная мельница, генерирующая тепло, устраняет основные недостатки энергии ветра: ее низкую удельную мощность и ее непостоянство.

Механические ветряные мельницы менее сложны, что делает их более доступными и менее ресурсоемкими в строительстве, а также увеличивает срок их службы.

Кроме того, прямое производство тепла значительно улучшает экономику и устойчивость небольших типов ветряных мельниц.Испытания показали, что небольшие ветряные турбины, вырабатывающие электричество, очень неэффективны и не всегда вырабатывают столько энергии, сколько необходимо для их производства. ^{Однако использование аналогичных моделей для производства тепла снижает потребляемую энергию и затраты, увеличивает срок службы и повышает эффективность.}

Сколько тепла может производить ветряная мельница?

Датская ветряная мельница с водяным тормозом 1970-х годов была относительно небольшой машиной с диаметром ротора около 6 метров и высотой около 12 метров.Более крупные ветряные мельницы, генерирующие тепло, были построены в 1980-х годах. Чаще всего используются простые деревянные лезвия. В общей сложности задокументировано не менее дюжины различных моделей, как самодельных, так и коммерческих. ^{Многие из них были построены из использованных автомобильных запчастей и других выброшенных материалов.}

Изображение: ветряная мельница Calorius, вырабатывающая до 4 кВт тепла. Изображение предоставлено Nordic Folkecenter в Дании.

Одна из самых маленьких ветряных мельниц раннего производства в Дании прошла официальные испытания.Calorius type 37 с диаметром ротора 5 метров и высотой 9 метров производил 3,5 киловатта тепла при скорости ветра 11 м / с (сильный ветер, балл по шкале Бофорта 6). Это сопоставимо с теплопроизводительностью самых маленьких электрокотлов для отопления помещений. С 1993 по 2000 год датская фирма Westrup построила в общей сложности 34 ветряных мельницы с водяным тормозом на основе этой конструкции, и к 2012 году их все еще оставалось в эксплуатации.

Гораздо более крупная ветряная мельница с водяным тормозом (диаметр ротора 7,5 м, башня 17 м) была построена в 1982 году братьями Сванеборг и отапливала дом одного из них (другой брат выбрал ветряную турбину и электрическую систему отопления).Ветряк с тремя лопастями из стекловолокна, по неофициальным данным, производил до 8 киловатт тепла, что сравнимо с мощностью электрического котла для скромного дома.

В конце 1980-х годов Кнуд Берту построил самую сложную на сегодняшний день тепловую ветряную мельницу: LO-FA. В других моделях тепловыделение происходило в нижней части башни – сверху ветряка проходила шахта до низа, где был установлен водяной тормоз.Однако в ветряной мельнице LO-FA все механические части для преобразования энергии были перемещены на вершину башни. Нижние 10 метров 20-метровой башни залили 15 тоннами воды в изотермический резервуар. Следовательно, из мельницы можно было буквально взять горячую воду.

Башня ветряной мельницы LO-FA была залита 15 тоннами воды в изотермическом баке: горячая вода могла буквально вытекать из ветряка.

LO-FA также была самой большой из тепловых ветряных мельниц с диаметром ротора 12 метров.Его тепловая мощность оценивалась в 90 киловатт при скорости ветра 14 м / с (Beaufort 7). Эти результаты кажутся чрезмерными по сравнению с другими ветряными мельницами, генерирующими тепло, но выход энергии ветряной мельницы увеличивается более чем пропорционально диаметру ротора и скорости ветра. Кроме того, фрикционной жидкостью в водяном тормозе была не вода, а гидравлическое масло, которое можно нагревать до гораздо более высоких температур. Затем масло передавало свое тепло накопителю воды в башне.

Возобновленная процентная ставка

Интерес к ветряным мельницам, генерирующим тепло, возродился несколько лет назад, хотя пока это касается лишь нескольких научных исследований.В статье 2011 года немецкие и британские ученые пишут, что «небольшие и удаленные домохозяйства в северных регионах требуют тепловой энергии, а не электричества, и поэтому ветряные турбины в таких местах должны быть построены для производства тепловой энергии».

Исследователи объясняют и иллюстрируют работу ветряной мельницы с водяным тормозом и рассчитывают оптимальную производительность технологии. Было обнаружено, что характеристики крутящего момента ветряного ротора и крыльчатки должны быть тщательно согласованы для достижения максимальной эффективности.Например, для очень маленькой ветряной мельницы Савониуса, которую ученые использовали в качестве модели (диаметр ротора 0,5 м, башня 2 м), было рассчитано, что диаметр крыльчатки должен быть 0,388 м.

Затем исследователи провели моделирование в течение пятидесяти часов, чтобы рассчитать тепловую мощность ветряной мельницы. Хотя Savonius – это низкоскоростная ветряная мельница, которая плохо подходит для выработки электроэнергии, она оказывается отличным производителем тепла: небольшая ветряная мельница вырабатывала до 1 кВт тепловой энергии (при скорости ветра 15 м / с).^{В исследовании 2013 года с использованием прототипа были получены аналогичные результаты, и расчетная эффективность системы составила 91%. ^{Это сопоставимо с эффективностью ветряной турбины, нагревающей воду с помощью электричества.}}

Исследование 2013 года с использованием прототипа рассчитало, что эффективность системы составила 91%

Очевидно, что это не всегда штормовая погода, а это значит, что средняя скорость ветра не менее важна. В исследовании 2015 года изучаются возможности тепловых ветряных мельниц в Литве, балтийской стране с холодным климатом, зависящим от импорта дорогостоящего топлива.^{Исследователи подсчитали, что при средней скорости ветра в стране (4 м / с по шкале Бофорта 3) для выработки одного киловатта тепла требуется ветряная мельница с диаметром ротора 8,2 метра.}

Теплогенерирующая ветряная мельница с водяным тормозом, размещенная внутри нижней части башни. Мельница была построена Йоргеном Андерсеном в 1975 году и находилась в Серритслеве. Фото Клауса Нибро. Источник:

Они сравнивают это с потребностью в тепловой энергии нового энергоэффективного здания площадью 120 м2, отапливаемого в соответствии с современными стандартами комфорта, и приходят к выводу, что ветряная мельница, генерирующая тепло, может покрыть от 40 до 75% годовой потребности в отоплении (в зависимости от класса энергоэффективности. конструкции).

Накопление тепла

Средняя скорость ветра также не гарантируется, что означает, что ветряная мельница, вырабатывающая тепло, требует аккумулирования тепла – в противном случае она обеспечивала бы обогрев только тогда, когда дует ветер. Один кубический метр нагретой воды (1 тонна, 1000 литров) может вместить до 90 кВт · ч тепла, что составляет примерно один-два дня подачи тепла для семьи из четырех человек.

Та же мельница, что и на фото выше, вид снизу. Источник:

Таким образом, для обеспечения достаточного объема хранилища для моста без ветра в течение недели требуется до 7 тонн воды, что соответствует объему в 7 кубических метров плюс изоляция.Однако следует также учитывать потери энергии (саморазряд), и это объясняет, почему датские ветряные мельницы, генерирующие тепло, обычно имеют резервуар для хранения от десяти до двадцати тысяч литров воды.

Теплогенерирующую ветряную мельницу также можно комбинировать с солнечным бойлером, чтобы и солнце, и ветер могли подавать тепловую энергию напрямую, используя меньший резервуар для воды.

Теплогенерирующую ветряную мельницу можно также комбинировать с солнечным бойлером, чтобы и солнце, и ветер могли напрямую поставлять тепловую энергию, используя один и тот же резервуар для хранения тепла.В этом случае становится возможным построить довольно надежную систему отопления с резервуаром для хранения тепла меньшего размера, потому что сочетание двух, часто дополняющих друг друга, источников энергии увеличивает шансы на прямую подачу тепла. Ветряные мельницы, генерирующие тепло, особенно в менее солнечном климате, являются отличным дополнением к солнечной тепловой системе, потому что последняя вырабатывает относительно меньше тепла зимой, когда потребность в тепле максимальна.

Замедлители схватывания и механические тепловые насосы

Самые последние и обширные на сегодняшний день исследования относятся к 2016 и 2018 гг., И в них сравниваются различные типы ветряных мельниц, генерирующих тепло, с различными типами косвенного производства тепла.^{^{В ветряных мельницах второго типа тепло вырабатывается с помощью механических тепловых насосов или гидродинамических замедлителей, а не с помощью водяного тормоза.}}

Механический тепловой насос – это просто тепловой насос без электродвигателя. Вместо этого ветряной ротор напрямую подключен к компрессору (-ам) теплового насоса. Это позволяет сократить на одно преобразование энергии, что делает комбинацию, по крайней мере, на 10% более энергоэффективной, чем электрический тепловой насос, приводимый в действие ветряной турбиной.

Гидродинамический ретардер хорошо известен как тормозная система тяжелых транспортных средств.Подобно джоулевой машине, он преобразует энергию вращения в тепло без участия электричества. Замедлители и механические тепловые насосы имеют те же преимущества, что и машины Джоуля, в том смысле, что они намного меньше, легче и дешевле электрических генераторов. Однако в этом случае для достижения оптимального КПД требуется коробка передач.

Сравнение различных видов производства прямого и косвенного нагрева. Источник:

В исследовании сравниваются теплогенерирующие ветряные мельницы на основе замедлителей и механических тепловых насосов с косвенным производством тепла с использованием электрических котлов и электрических тепловых насосов.В нем сравниваются эти четыре технологии для трех систем размера: небольшая ветряная мельница, предназначенная для отопления автономного дома, большая ветряная мельница, предназначенная для теплоснабжения деревни, и ветряная электростанция, производящая тепло для 20 000 жителей. Четыре концепции отопления ранжируются на основе их годовых капитальных и эксплуатационных затрат, предполагая, что срок их службы составляет 20 лет.

Прямое соединение механической ветряной мельницы с механическим тепловым насосом дешевле, чем использование газового котла или комбинации ветряной турбины и электрического теплового насоса.

Для автономной системы прямое соединение механической ветряной мельницы с механическим тепловым насосом является самым дешевым вариантом, а сочетание ветряной турбины и электрического котла в два-три раза дороже. Все остальные технологии находятся посередине. Принимая во внимание как инвестиционные, так и эксплуатационные расходы, малые тепловые ветряные мельницы с механическими тепловыми насосами одинаково дороги или дешевле, чем обычные газовые котлы, если предположить типичную производительность небольшой ветряной мельницы (которая производит – в течение одного года – 12% до 22% от его максимальной выходной энергии).

Изображение: ветряная мельница с водяным тормозом, разработанная О. Хельгасоном (слева), водяной тормоз с системой переменной нагрузки (справа). Изображения из «Испытания при очень высокой скорости ветра ветряной мельницы, управляемой водяным тормозом», О. Хельгасон и А.С. Сигурдсон, Научный институт Исландского университета. Источник:

С другой стороны, сочетание небольшой ветряной турбины и электрического теплового насоса требует, чтобы ветряная мельница с «коэффициентом мощности» не менее 30% стала конкурентоспособной по стоимости с газовым отоплением, но такая высокая производительность очень необычна.Более крупные системы имеют одинаковый рейтинг – комбинация механических ветряных мельниц и механических тепловых насосов является самым дешевым вариантом, – но они имеют до трех раз меньшие капитальные затраты из-за экономии на масштабе. Ветряные мельницы большего размера имеют более высокий коэффициент мощности (16-40%), что приводит к еще большей экономии затрат.

Из-за больших потерь энергии на транспортировку тепла тепловая ветряная мельница лучше всего подходит как децентрализованный источник энергии, обеспечивая теплом домохозяйство, не подключенное к электросети, или, в оптимальном случае, небольшой город.

Однако более крупные системы также обнаруживают проблему при расширении технологии: хранение тепла может быть дешевле и эффективнее, чем хранение электроэнергии, но для транспорта справедливо обратное: потери энергии при транспортировке намного больше, чем потери энергии для электричества. коробка передач. Ученые подсчитали, что максимальное экономически достижимое расстояние при оптимальных ветровых условиях составляет 50 км.

Следовательно, тепловая ветряная мельница лучше всего подходит как децентрализованный источник энергии, обеспечивая теплом домохозяйство, не подключенное к электросети, или – в оптимальном случае – относительно небольшой город или город, или промышленную зону.Для еще более крупных систем энергию необходимо транспортировать в виде электричества, и в этом случае прямое производство тепла – со всеми его преимуществами – становится непривлекательным.

Ослепленный электричеством

Теплогенерирующие ветряные мельницы также исследуются для производства электроэнергии из возобновляемых источников, в основном потому, что они предлагают лучшее решение для хранения энергии по сравнению с батареями или другими распространенными технологиями. ^{В этих системах произведенное тепло преобразуется в электричество с помощью паровой турбины.Система хранения аналогична системе концентрированной солнечной электростанции (CSP), а солнечные концентраторы заменены ветряными мельницами, генерирующими тепло.}

«Вихретоковый нагреватель». Источник:

Поскольку для эффективного производства электроэнергии с помощью паровой турбины необходимы высокие температуры, эти системы не могут использовать джоулевые машины или гидродинамические замедлители схватывания, а вместо этого полагаются на тип замедлителя, называемый «вихретоковым нагревателем» (или «индукционным нагревателем»). ).Они состоят из магнита, установленного на вращающемся валу, и могут достигать температуры до 600 градусов Цельсия. Используя вихретоковые нагреватели, ветряные мельницы могут обеспечивать прямое тепло при более высоких температурах, что еще больше увеличивает их потенциальное использование в промышленности.

Однако использование накопленного тепла для производства электроэнергии значительно дороже и менее устойчиво по сравнению с использованием ветряных мельниц, генерирующих тепло, для прямого производства тепла. Эффективность преобразования накопленного тепла в электричество составляет не более 30%, а это означает, что две трети энергии ветра теряется из-за ненужного преобразования энергии – и то же самое верно, когда солнечное тепло используется для производства электроэнергии.

Прямое производство тепла, таким образом, дает возможность сэкономить в три раза больше выбросов парниковых газов и ископаемого топлива, используя такое же количество ветряных мельниц, которые также дешевле и более экологичны в строительстве. Надеемся, что прямому производству тепла будет отдан приоритет, которого оно заслуживает. Несмотря на потепление климата, потребность в тепловой энергии как никогда высока.

Крис Де Декер

Чтобы оставить комментарий, отправьте электронное письмо на адрес solar (at) lowtechmagazine (dot) com.

Жилые ветроэнергетические системы – Bergey Windpower Co.

Малые ветряные турбины для дома и бизнеса

Обновлено в июне 2019 г.

Как они работают?

Ветряная турбина, установленная на вершине высокой башни, собирает энергию ветра и преобразует ее в электричество. Затем выход турбины становится электрически совместимым с электросетью, и выход подается в бытовую проводку на панели выключателя.

Дом обслуживается одновременно ветряной турбиной и коммунальным предприятием. Если скорость ветра ниже примерно 7 миль в час, ветряная турбина не будет работать, и вся необходимая энергия будет закуплена у коммунального предприятия. По мере увеличения скорости ветра мощность турбины начинается и увеличивается, и количество энергии, покупаемой у коммунального предприятия, пропорционально уменьшается. Когда мощность турбины превышает потребность дома, избыток электроэнергии продается коммунальному предприятию. Все это происходит автоматически.В стандартной жилой ветровой системе нет батарей.

Ветряная турбина обычно снижает ваши счета за коммунальные услуги на 50-100%. Для домовладельцев с полностью электрическими домами и турбинами Берджи не редкость иметь ежемесячные счета за коммунальные услуги в размере 15-20 долларов в течение большей части года. В северных частях страны, где используется меньше кондиционеров, счета могут быть очень низкими круглый год.

Какой размер мне нужен для дома?

Дома обычно используют 1 000–2 000 киловатт-часов электроэнергии в месяц.В зависимости от средней скорости ветра в районе потребуется ветряная турбина мощностью 5-15 киловатт. Наш блок мощностью 10 кВт, BWC EXCEL 10, является самым продаваемым жилым блоком в США. Он имеет диаметр ротора 23 фута и обычно устанавливается на башни высотой 80 или 100 футов. В 2019 году мы представили новую турбину мощностью 15 кВт с расширенными функциями и производительностью энергии, вдвое превышающей наши 10 кВт. Если у вас есть хотя бы умеренно хороший ветровой ресурс, новый Excel 15 может обеспечить всю энергию, необходимую для полного электрического дома (и позволяя заменить мазут или пропановое отопление) и электромобиля.

Кому стоит подумать о покупке?

Ветряная турбина – это относительно большое устройство, которое не подходит для городских или небольших загородных домов. Мы рекомендуем участок площадью два акра или более, если только ваши ближайшие соседи не поддержат вас. Экономика ветровой системы определяется средней скоростью ветра в районе, наличием скидок или налоговых льгот и стоимостью электроэнергии. Как правило, мы рекомендуем иметь среднюю скорость ветра не менее 10 миль в час и платить за электроэнергию 12 центов за киловатт-час или больше.У нас есть карты ветровых ресурсов для всей территории США, и мы можем предоставить вам информацию о ваших ветровых ресурсах и прогнозах производительности. Ветряные турбины для жилых домов установлены во всех 50 штатах.

Поможет ли я установить ветряную турбину у себя дома для окружающей среды?

Ветровые турбины не производят загрязнения, и, используя энергию ветра, вы компенсируете загрязнение, которое было бы произведено вашей коммунальной компанией. За 30-летний срок службы BWC EXCEL 10 или Excel 15 компенсирует примерно 1.2 – 3 тонны загрязнителей воздуха и 200 – 500 тонн парниковых газов.

Мне не нужно проводить измерения ветра в течение года и более?

Нет. Для жилых систем стоимость измерения ветра в большинстве ситуаций не оправдана. Данных о ветровых ресурсах, опубликованных Министерством энергетики США, 2Tier и AWS Scientific, достаточно для прогнозирования производительности. Однако в очень холмистых или гористых районах может быть разумным получить данные о ветре перед покупкой системы, чтобы убедиться, что ваш участок не находится в защищенном месте.

Надежны ли ветряные турбины и как насчет обслуживания?

Bergey Windpower продает больше бытовых систем, чем кто-либо другой, потому что наши турбины оказались самыми надежными на рынке. Наши турбины имеют всего 2-4 движущихся части и не требуют регулярного обслуживания. После 66 месяцев испытаний одного из наших агрегатов мощностью 10 кВт компания Wisconsin Power & Light пришла к выводу, что «надежность турбин не может быть улучшена». Наши турбины рассчитаны на срок службы 30-50 лет и более и работают полностью автоматически.

Издают ли они шум или мешают телевизионному приему?

Небольшие ветряные турбины действительно производят некоторый шум, но не настолько, чтобы большинство людей сочло их неприемлемыми. Они не мешают приему телевидения.

Разрешит ли мне коммунальное предприятие подключить ветрогенератор?

Федеральные правила (PURPA) требуют, чтобы коммунальные предприятия разрешали вам устанавливать ветряные генераторы и платили вам за любую избыточную мощность, которую вы производите. Bergey Windpower и ее дилеры могут помочь вам в получении необходимых разрешений энергокомпании.

Придется ли мне менять какую-либо электропроводку в моем доме?

Нет, ветряная турбина легко модернизируется практически в любом доме без необходимости замены какой-либо электропроводки или приборов. Однако в некоторых штатах будет добавлен второй счетчик коммунальных услуг, чтобы коммунальное предприятие могло знать, сколько электроэнергии вы им продали.

А башни?

Обычно вместе с ветряной турбиной поставляется башня высотой от 80 до 140 футов. Башни такой высоты необходимы, чтобы преодолевать турбулентность, создаваемую препятствиями и деревьями на земле.Кроме того, скорость ветра и, следовательно, производительность ветряной турбины увеличивается по мере того, как вы поднимаетесь выше земли. В большинстве случаев достаточно 80- или 100-футовой башни. Наиболее экономичным типом башни является решетчатая башня с оттяжками, но многие клиенты предпочитают несколько более дорогостоящую самонесущую решетчатую башню из-за ее меньшей занимаемой площади.

Сколько они стоят?

Установка ветряной турбины в Берджи стоит примерно 65–95 тыс. Долларов. Большой разброс затрат обусловлен разным типом и высотой башен, а также разным объемом требуемых строительных работ.Ваш дилер Bergey может провести обследование на месте и предоставить вам твердое предложение. Малые ветряные турбины имеют право на федеральные налоговые льготы и скидки штата, если таковые имеются. Для предприятий также предусмотрены существенные амортизационные отчисления. Эти стимулы могут значительно сократить ваши затраты и срок окупаемости.

Как они выглядят как инвестиция?

Это зависит от ваших затрат на электроэнергию и средней скорости ветра. Ветровая система обычно окупает свои инвестиции за счет экономии коммунальных услуг в течение 5-10 лет, и после этого производимая ею электроэнергия будет практически бесплатной.По сравнению с покупкой электроэнергии, ветряная система может быть хорошим вложением средств, потому что ваши деньги идут на повышение стоимости вашего дома, а не просто на оплату услуг. Многие люди покупают ветряные системы для выхода на пенсию, потому что обеспокоены повышением тарифов на коммунальные услуги.

Как мне установить ветряную турбину у себя дома?

Мы настоятельно рекомендуем вам обратиться к авторизованному дилеру Bergey для полной установки под ключ.

Как я могу получить дополнительную информацию?

Мы будем рады выслать вам дополнительную информацию о наших малых ветряных турбинах или ответить на любые ваши вопросы.Просто позвоните, напишите по электронной почте или напишите в Bergey Windpower Co. по указанному ниже адресу. Мы также рекомендуем веб-сайт Ассоциации распределенной ветроэнергетики: www.distributedwind.org. Для получения информации о субсидиях и правилах для вашего штата мы предлагаем: www.dsireusa.org

В качестве подробного справочника по слабому ветру мы рекомендуем книгу Пола Гайпа 2016 года «Ветровая энергия для всех нас: всеобъемлющее руководство по ветроэнергетике и ее использованию». Эту 576-страничную книгу в мягкой обложке за 65 долларов США (или электронную версию за 20 долларов) можно приобрести на сайте www.amazon.com.

Позвоните нам по телефону 1-405-364-4212 или напишите нам по электронной почте [email protected] , если у вас есть дополнительные вопросы… или напишите нам по адресу: Bergey Windpower Co., 2200 Industrial Blvd., Norman, ОК 73069.

Возвращение в школу ветра

Нет, замерзшие ветряные турбины не виноваты в отключении электроэнергии в Техасе

Подпишитесь на наш ежедневный информационный бюллетень The Brief, который держит читателей в курсе самых важных новостей Техаса.

Замерзшие ветряные турбины в Техасе заставили некоторых консервативных политиков штата заявить во вторник, что штат слишком полагается на возобновляемые источники энергии. Но на самом деле ожидалось, что энергия ветра будет составлять лишь малую часть того, что штат запланировал на зиму.

Совет по надежности электроснабжения Техаса прогнозировал, что 80% зимней мощности сети, или 67 гигаватт, может быть произведено за счет природного газа, угля и некоторой части ядерной энергии.

Февральская зимняя буря 2021 года

Когда вернется моя вода? Как мне тем временем достать воду?
Мы не знаем. Власти штата и города призывают к терпению и советуют техасцам, у которых есть проточная вода, кипятить ее. Примите все необходимые меры, чтобы подготовиться к нескольким дням без воды. Официальные лица в Остине, например, заявили.19, что восстановление водоснабжения, вероятно, станет многодневным процессом для всего города. Здесь у нас есть некоторые ресурсы, но лучший вариант, чтобы найти бесплатную воду, – это проверить местные СМИ.
Получу ли я большой счет за электроэнергию?
Не надо сразу. Власти Техаса подписали приказ, временно запрещающий поставщикам электроэнергии отправлять счета жителям.Приказ является временной мерой, дающей чиновникам время для решения проблемы резкого роста счетов некоторых жителей. Должностные лица также подписали приказ, запрещающий поставщикам коммунальных услуг отключать обслуживание жителей, не оплативших счет. Подробнее читайте здесь.
Как я могу получать обновления?
Подпишитесь на наши новости, отправив текстовое сообщение «привет» на номер 512-967-6919 или посетив эту страницу.
Я был без электричества больше суток. Почему люди называют это откатывающимися отключениями?
Когда 15 февраля в 1:25 утра по московскому времени оператор электросетей штата начал отключать электричество, это планировалось как временная мера на случай экстремальных зимних явлений. Вместо этого некоторые техасцы остаются без электричества намного дольше, сталкиваясь с днями без электричества вместо первоначально запланированных 45 минут. Электросеть была спроектирована так, чтобы пользоваться большим спросом летом, когда техасцы включают дома кондиционеры.Но некоторые источники энергии, питающие сеть летом, отключены зимой. Поэтому, когда техасцы остались дома во время шторма в воскресенье и потребовали рекордное количество электроэнергии, энергосистема штата не выдержала.
Подождите, у нас есть своя электросеть? Почему?
Да, в Техасе есть своя собственная энергосистема, управляемая агентством ERCOT, Совет по надежности электроснабжения Техаса.История длинная, но короткая версия такова: в Техасе есть своя собственная сеть, чтобы избежать соблюдения федеральных правил. В 1935 году президент Франклин Д. Рузвельт подписал Закон о федеральной энергетике, согласно которому Федеральная энергетическая комиссия возлагала на Федеральную комиссию по энергетике ответственность за межгосударственные продажи электроэнергии. Но коммунальные предприятия Техаса не пересекают границы штата. ERCOT была образована в 1970 году после крупного отключения электроэнергии на северо-востоке в ноябре 1965 года, и ей было поручено управлять надежностью сети в соответствии с национальными стандартами.Обратите внимание, что не весь Техас находится в одной электросети. Эль-Пасо находится на другой сетке, как и верхний Панхэндл и кусок Восточного Техаса.
Я читал в Интернете, что ветряные турбины – причина того, что мы потеряли электроэнергию. Это правда?
Нет. Потеря энергии ветра составляет лишь часть сокращения генерирующих мощностей, которое привело к отключениям миллионов техасцев.Представитель Совета по надежности электроснабжения Техаса заявил 16 февраля, что 16 гигаватт возобновляемой энергии, в основном ветровой, отключены. Почти вдвое больше, 30 гигаватт, было потеряно из-за источников тепла, включая газ, уголь и ядерную энергию. «Техас – это газовый штат», – сказал Майкл Уэббер, профессор энергетических ресурсов Техасского университета в Остине. «Газ сейчас терпит крах самым зрелищным образом».
Как мне согреться? Как я могу помочь другим?
Национальная метеорологическая служба призывает людей закрывать шторы и шторы, по возможности собираться в одной комнате и закрывать двери для других, а также засовывать полотенца в щели под дверями.Носите свободные слои теплой легкой одежды. Закуски и потребление жидкости помогут согреть тело. В некоторых городах есть центры обогрева и транспорт по мере необходимости – местные ресурсы можно найти здесь. Если у вас есть ресурсы или вы можете сделать финансовые пожертвования, найдите здесь некоммерческие организации, которые помогают людям.
Посмотреть больше материалов

Представитель Совета по надежности электроснабжения Техаса заявил во вторник днем, что 16 гигаватт возобновляемой энергии, в основном ветровой, отключены.Почти вдвое больше, 30 гигаватт, было потеряно из-за источников тепла, включая газ, уголь и ядерную энергию.

К среде эти цифры изменились, поскольку все больше операторов изо всех сил пытались работать в холодную погоду: всего 45 гигаватт были отключены, из которых 28 гигаватт от тепловых источников и 18 гигаватт от возобновляемых источников, заявили представители ERCOT.

«Техас – это газовый штат», – сказал Майкл Уэббер, профессор энергетических ресурсов Техасского университета в Остине.

В то время как Уэббер сказал, что в энергетическом кризисе виноваты все источники энергии Техаса, газовая промышленность производит значительно меньше энергии, чем обычно.

«Газ сейчас терпит крах самым зрелищным образом», – сказал Уэббер.

Дэн Вудфин, старший директор ERCOT, поддержал это мнение во вторник.

«Похоже, что большая часть поколения, которое сегодня отключилось от сети, в основном связано с проблемами в системе природного газа», – сказал он во вторник во время телефонного разговора с журналистами.

Тем не менее, некоторые обвиняют ветроэнергетику.

«Это то, что происходит, когда вы заставляете сеть частично полагаться на ветер в качестве источника энергии», – написал в Твиттере во вторник во второй половине дня представитель США Дэн Креншоу из штата Хьюстон. «Когда погодные условия становятся плохими, как это было на этой неделе, периодические возобновляемые источники энергии, такие как ветер, перестают быть там, когда вам это нужно».

Далее он обратил внимание на остановку ядерного реактора в Бэй-Сити из-за холода и, наконец, дошел до того, что эксперты по энергетике считают самым большим виновником, написав: «Низкое снабжение природного газа: ERCOT запланировал на 67 ГВт из природного газа / угля. , но в сети можно было получить только 43 ГВт.У нас не закончился природный газ, но у нас закончилась возможность получать природный газ. На трубопроводах в Техасе не используется холодная изоляция, поэтому все замерзало ».

Комиссар по сельскому хозяйству Сид Миллер, известный своими публикациями правых в Facebook, которые в прошлом распространяли дезинформацию и усиливали теории заговора, также опубликовал в Facebook неприукрашенный обзор ветроэнергетики: «Мы никогда не должны строить еще одну ветряную турбину в Техасе. «

В другом посте Миллер был еще более откровенен, но также вводил в заблуждение.«К травме добавилось оскорбление: эти уродливые ветряные турбины – одна из основных причин, по которой мы испытываем отключение электричества», – написал он. «Разве это не иронично? … Вот вам и неприглядные и непродуктивные, лишающие энергии памятники Обаме. По крайней мере, они показывают нам, где живут идиоты ».

В то время как скептики ветроэнергетики утверждали, что неделя заморозки означает, что на ветровую энергию нельзя положиться, ветровые турбины, как и газовые электростанции, могут быть «подготовлены к зиме» или модифицированы для работы при очень низких температурах.Эксперты говорят, что многие электрогенераторы Техаса не инвестировали необходимые средства для предотвращения сбоев в работе оборудования, поскольку в штате редко случаются сильные зимние штормы.

По оценкам, из общей зимней мощности сети около 80%, или 67 гигаватт, может быть произведено за счет природного газа, угля и некоторой ядерной энергии. Ожидалось, что только 7% прогнозируемой зимней мощности ERCOT, или 6 гигаватт, будет приходиться на различные источники ветровой энергии по всему штату.

Производство природного газа в штате резко упало из-за морозных условий, что затрудняет получение электростанциями топлива, необходимого для их работы. По словам экспертов, на электростанциях, работающих на природном газе, обычно не так много топлива. Вместо этого заводы полагаются на постоянный поток природного газа из трубопроводов, которые проходят через штат от таких районов, как Пермский бассейн, добывающий нефть и природный газ, в Западном Техасе до крупных центров спроса, таких как Хьюстон и Даллас.

Губернатор

Грег Эбботт уточнил, что источники ископаемого топлива вносят свой вклад в проблемы с энергосистемой, описывая ситуацию в понедельник днем.

«Возможности некоторых компаний, производящих электроэнергию, были заморожены. Это включает в себя генераторы природного газа и угля », – написал он в твиттере.

Хизер Зичал, генеральный директор отраслевой группы Американская ассоциация чистой энергии, заявила, что противники возобновляемой энергии пытались отвлечься от сбоев в других частях системы и замедлить «переход к экологически чистой энергии будущего».”

«Позорно видеть, как давние противники чистой власти – которые нападают на нее, идет ли дождь, идет снег или светит солнце – вовлекаются в политически оппортунистический фарс, вводя американцев в заблуждение, продвигая программу, не имеющую ничего общего с восстановлением власти. сообществам Техаса », – сказала она.

Мэтью Уоткинс предоставил репортаж.

Раскрытие информации: Facebook и Техасский университет в Остине оказывали финансовую поддержку The Texas Tribune, некоммерческой, непартийной новостной организации, которая частично финансируется за счет пожертвований членов, фондов и корпоративных спонсоров.Финансовые спонсоры не играют никакой роли в журналистике Tribune. Здесь вы найдете их полный список.

Хороши ли маленькие ветряные турбины для дома?

Бесчисленное количество изобретателей приступают к разработке новейших и лучших зеленых технологий, которые спасут планету. Это приятно видеть, но вода разумных изменений, несомненно, будет омрачена некоторыми неудачными попытками, некоторыми сомнительными заявлениями и, возможно, даже небольшим количеством змеиного масла!

Мы обнаружили компактную домашнюю ветряную турбину PowerPod во время кампании на Kickstarter, которая в принципе выглядит великолепно, но, увидев в прошлом несколько домашних ветряных турбин, которые не оправдали своих обещаний, мы подумали, что потенциально она выглядела слишком круто.Созданная компанией Halcium в Солт-Лейк-Сити, штат Юта, компания надеется, что Powerpod изменит правила игры в домашнем производстве возобновляемых источников энергии – за что мы все будем, если это сумеет оправдать себя.

Хороши ли маленькие домашние ветряные турбины?

Создатели компактной домашней ветряной турбины PowerPod на Kickstarter заявляют, что «в местах, где солнце светит менее 300 дней в году, PowerPod может производить больше энергии за меньшие деньги, чем солнечные панели» , что действительно заставило нас задуматься. , поскольку в игре так много переменных, что мы не понимаем, как это всегда может быть правдой.

Важным в этом утверждении является «может», поэтому инженеры Ecohome решили провести несколько собственных расчетов, чтобы посмотреть, выглядит ли это утверждение правдоподобным. Возможно, в некоторых местах это «могло бы» быть правдой, но, по нашему мнению, это тоже немного перегиб, и это, безусловно, первое из нескольких вызывающих удивление утверждений, которые побудили нас копнуть глубже.

Установка солнечных панелей в затененных местах или областях, где много пасмурных дней, наверняка повлияет на окупаемость вложений, но отсутствие солнца не означает мгновенно и здоровую подачу ветра, по крайней мере, это то, что мы – рассуждали инженеры.

И, что более важно, скорость ветра на малых высотах оказалась относительно ограниченной. поэтому, по их мнению (наши специалисты по вычислению чисел), турбину необходимо будет установить на высоте около 100 футов над любыми окружающими препятствиями, чтобы оптимизировать производительность, несмотря на + 40% -ное заявление об эффективности из-за этой необычной конструкции. Мы видели ветряные турбины, которые не являются просто анекдотами и там, где кто-то серьезно относится к использованию энергии ветра, обычно устанавливаются на башне или столбе над любыми препятствиями в непосредственной близости.

Эта небольшая ветряная турбина для домашнего использования, похожая на экстра из фильма «Звездные войны», совсем другая!

Еще одно преимущество, которое производители продвигают для своей компактной отечественной ветряной турбины, заключается в том, что она безопаснее для детей. Верно, но если он находится на уровне земли на вашем огороженном заднем дворе, где играют дети, тогда установлены ограничения любой ветряной турбины, которая снижает скорость ветра на земле по сравнению с той, которая находится выше в воздухе, которая не замедляется зданиями и деревьями.Таким образом, это «безопасно для детей», если вы положите его в такое место, где он не будет работать очень хорошо. Это было бы что-то вроде рекламы кухонных ножей как «безопасных для детей», потому что они слишком тупые, чтобы что-то разрезать.

Вертикальные ветряные турбины работают лучше?

Существует семейство «альтернативных» конструкций ветряных турбин с вертикальной осью, в которых используются подобные вращающиеся лопасти, ветряная турбина Zoetrope является другим примером. Такие турбины с вертикальной осью по большей части оказались неисправными.

Мы попросили инженера Ecohome Дениса Бойера взвесить, и он поделился следующими данными:

В рекламном видео PowerPod утверждается, что скорость воздуха увеличивается на 33%, когда он проходит через воздухозаборник. Я полагаю, что они сделали некоторые расчеты, чтобы подтвердить это, однако они продолжают утверждать, что их конструкция будет обеспечивать в 3 раза (300%) больше мощности, чем обычная турбина, но мы пришли к другому выводу.

Если мы предположим, что весь воздух, ударяющийся о поверхность, действительно попадает в турбину (чего не будет!), Можно показать, что передаваемая мощность будет не более 1.В 8 раз (или 80%) по сравнению со стандартной турбиной. Но, вероятно, будет сильная турбулентность, которая приведет к отклонению значительной части поступающего воздуха, который в таком случае не будет участвовать в выработке энергии. Следовательно, фактическая произведенная мощность, вероятно, будет намного меньше, чем это увеличение на 80%.

Итак, в целом с нашей стороны есть некоторые сомнения в том, что это устройство действительно может выполнить свои обещания и превзойти солнечные батареи в большинстве регионов страны.

Какова окупаемость инвестиций в турбину PowerPod?

Что действительно необходимо для сдерживания скептиков, подобных нам, так это некоторые фактические данные, в которые мы можем вникнуть в отношении производительности и стоимости.Это также даст нам возможность с уверенностью отстоять эту вещь, если она действительно работает так, как они утверждают. Например, если бы компания провела тест в течение месяца или около того в определенном городе (или, еще лучше, в нескольких городах), с турбиной, установленной на нужной высоте, и измеряла бы собранную энергию, это дало бы некоторое представление о том, что он действительно может доставить.

Таким образом, домовладельцы будут знать, с точки зрения наличных денег, какую часть их затрат на электроэнергию, исходя из местных тарифов на коммунальные услуги, можно компенсировать такой покупкой.Если он производит достаточно энергии, чтобы окупить себя за 4-5 лет, а его предполагаемый срок службы составляет 20 лет, то мы купим его сами. Но если на окупаемость уйдет 40 лет, тогда вам будет лучше с солнечными батареями, с которыми эта штука пытается конкурировать. Для того, чтобы эти вещи закрепились на рынке, важно указать на них реальные цифры.

Приятно видеть новаторов, выступающих с новыми идеями, но не все они меняют правила игры. По нашему мнению, хотя этот выглядит круто, он, скорее всего, не та волшебная пуля, которая нужна миру.Но мы готовы доказать свою неправоту, поэтому инженеры Halcium, если вы слушаете, сделайте свое дело!

И нашим замечательным читателям, один из которых указал нам на это – если вы заметите какие-либо другие интересные идеи, заявленные как «зеленые технологии, которые спасут планету», пожалуйста, прокомментируйте ниже, и мы могли бы изучить это!

Обогрейте дом и воду ветром

Пол Гипе, эксперт по ветроэнергетике и автор книги «Основы ветроэнергетики: руководство по ветроэнергетическим системам для дома и сообщества» , познакомил меня с идеей использования энергии ветра для обогрева дома или горячего водоснабжения.В последние месяцы из-за энергетического кризиса набирают популярность солнечные системы горячего водоснабжения, но идея ветровых систем отопления еще не заметна на радарах возобновляемых источников энергии. Так что, если там, где вы находитесь, солнца мало, и вы хотите обеспечить дом теплом без выбросов углерода, подумайте об использовании энергии ветра – это может иметь значительные преимущества по сравнению с солнечной.

Ниже приводится выдержка из Основы ветроэнергетики Пола Гайпа. Он адаптирован для Интернета.

Подобно гибридам ветра и солнца, использование зимнего ветра для обогрева дома всегда казалось идеальным способом сочетать технологию с естественным циклом. Поскольку тепловые нагрузки являются функцией ветров, отнимающих тепло, почему бы не использовать эти самые ветры для обогрева вашего дома? Массачусетский университет предложил такую ветряную печь в середине 1970-х годов, и несколько компаний попытались продать эту идею домовладельцам, уже подключенным к электросети. Эта концепция так и не прижилась в Северной Америке, где экономика никогда не имела смысла, но на короткое время она процветала в Дании, где цены на отопление значительно выше.

Датский фольклорный центр возобновляемых источников энергии обнаружил, что ветряная турбина, которая покрывает потребности в тепле в зимний период, может легко покрыть нагрузку на горячее водоснабжение летом. Folkecenter также сообщает, что экономически выгоднее использовать ветряную электроэнергию в качестве электричества, а не преобразовывать ее в тепло. Как правило, стоимость киловатт-часа электричества, преобразованного в тепло с помощью резистивных нагревателей, вдвое превышает стоимость киловатт-часа (см. Рисунок 5-6, Домашнее отопление).

Сторонники

утверждали, что хранить избыточную энергию ветра в виде тепла намного дешевле, чем хранить ее в батареях.Таким образом, ветровое отопление может играть важную роль в автономных системах, которые обычно находятся на удалении и не имеют доступа к ископаемому топливу. Хью Пигготт из Scoraig Wind Electric сбрасывает излишки энергии ветра в «накопительные нагреватели», которые накапливают тепло в виде горячей воды. По словам Пигготта, в Великобритании это обычное дело для хранения дешевой электроэнергии в непиковое время в ночное время для подключенных к сети.

Чтобы гарантировать надежную поставку ветровой электроэнергии для автономной системы, вам понадобится турбина гораздо большего размера, чем необходимо для выработки необходимого количества киловатт-часов для дома, подключенного к сети.Турбина большего размера снижает нагрузку на батареи, генерируя ток даже при слабом ветре. При умеренном или сильном ветре турбина производит больше мощности, чем необходимо. Излишки затем можно использовать для отопления, тем самым экономя топливо.

Сброс или отведение избыточной энергии ветра на отопление стало обычной практикой в автономных ветровых системах. Для тех, кто не в сети, ситуация в Альберте, Канада, мало отличается от ситуации в Шотландии. В Альберте Джейсон Эдворти использовал Bergey Excel в системе зарядки аккумуляторов, где избыточная энергия перенаправлялась в обычную водяную систему для подогрева полов.

Электрическая система управления турбиной должна быть адаптирована для направления избыточной мощности на ваш отвал или отклоняющую нагрузку, чтобы гарантировать совместимость этой нагрузки с ветряной турбиной. Вы не хотите останавливать ротор при включении сброса нагрузки из-за слишком большой нагрузки на ротор. Современная твердотельная электроника хорошо подходит для этой функции.

Ветрогенераторы для отопления

Ветрогенераторы для отопления

Использовать ветрогенераторы для отопления позволяют альтернативные энергетические системы

Надежный ветряк для отопления и его принцип действия

Отопление ветром

Принцип действия ветрогенератора

Схема отопления дома при помощи ветрогенератора

Как рассчитать теплопотери дома

Подбор мощности ветряка

Рекомендуемые товары

Отопление ветром – выбираем ветрогенератор

Что нужно для отопления ветром?

Принцип действия ветрогенератора

Подбор ветрогенератора по мощности

Какой он, ветрогенератор?

Ветрогенератор куплен! Что дальше?

Ветрогенераторы для электроснабжения и отопления частного дома

№1 Ветрогенератор для дома. Готовая система “Базовая” до 250 кВт*ч в месяц

Отапливание дома самодельной ветряной установкой

Ветряк для дома или дачи

Технические характеристики ветряной турбины

Гибридный контроллер характеристики:

Малые ветряные электрические системы | Министерство энергетики

Как работает небольшая ветровая электрическая система

Компоненты малых ветроэнергетических систем

Турбины

Башни

Баланс компонентов системы

Как работает ветряная турбина

Как работает ветряная турбина?

Типы ветряных турбин

Применение ветряных турбин

Будущее ветряных турбин

Обогрейте дом с помощью механической ветряной мельницы

Тепло в сравнении с электричеством

Прямое и косвенное производство тепла

Ветряная мельница с водяным тормозом

Строить дешевле

Сколько тепла может производить ветряная мельница?

Возобновленная процентная ставка

Накопление тепла

Замедлители схватывания и механические тепловые насосы

Ослепленный электричеством

Жилые ветроэнергетические системы – Bergey Windpower Co.

Нет, замерзшие ветряные турбины не виноваты в отключении электроэнергии в Техасе

Февральская зимняя буря 2021 года

Когда вернется моя вода? Как мне тем временем достать воду?

Получу ли я большой счет за электроэнергию?

Как я могу получать обновления?

Я был без электричества больше суток. Почему люди называют это откатывающимися отключениями?

Подождите, у нас есть своя электросеть? Почему?

Я читал в Интернете, что ветряные турбины – причина того, что мы потеряли электроэнергию. Это правда?

Как мне согреться? Как я могу помочь другим?

Хороши ли маленькие ветряные турбины для дома?

Хороши ли маленькие домашние ветряные турбины?

Вертикальные ветряные турбины работают лучше?

Какова окупаемость инвестиций в турбину PowerPod?

Обогрейте дом и воду ветром

Добавить комментарий Отменить ответ