Как выбрать ветрогенератор для дома

Ветрогенератор используют как основной источник электроэнергии, если в регионе средняя скорость ветра составляет не менее 7-9 м/с в год. В Ленинградской области, как и в большинстве регионов России, средняя скорость ветра не превышает среднее значение в 5 м/с. Мы рекомендуем сочетать ветрогенератор с солнечными панелями, с целью достижения максимальной эффективности от возобновляемых источников энергии.

В период с апреля по сентябрь, солнечные панели будут вырабатывать большее количество электроэнергии, ветрогенератор в этот период будет второстепенным источником. С октября по февраль, выработка солнечных панелей снижается из-за образования туч, выпадения осадков и сокращения светового дня. В осенне-зимний период, ветер начинает преобладать в регионах и тогда ветрогенерация становится приоритетной, с точки зрения выработки электричества.

Одновременно используя два источника возобновляемой энергии, возможно обеспечить автономное электроснабжение в течение круглого года, не прибегая к традиционным вариантам резервирования в виде бензо- и дизель-генераторов.

Как выбрать ветрогенератор для дома

На территории России крайне мало регионов, где ветер сильный и дует постоянно, поэтому мы рекомендуем веторгенераторы, рассчитанные на работы при малых и умеренных ветрах.

Преимуществом таких ветрогенераторов, является выход на заявленную мощность при меньшей скорости ветра. Например, в моделях с заявленной мощностью в 2-3 кВт, пиковые значения достигаются при ветре в 12-14 м/с, а стартовая скорость ветроколеса колеблется в диапазоне 3-4 м/с. При этом чем меньше скорость ветра, тем меньше выработка электричества. У ветрогенератора Whispering Winds LW-1000 заявленная мощность в 1 кВт достигается при 8-9 м/с, максимальная мощность составляет 1,8 кВт, а выработка электроэнергии начинается при скорости ветра в 2 м/с.

Принцип работы ветрогенератора

Три лопасти вращают ротор. Генератор создаёт трёхфазный переменный ток, который передаётся на контроллер, далее переменное напряжение преобразуется в постоянное напряжение и подаётся на аккумуляторную батарею и инвертор. Контроллер отслеживает уровень заряда аккумуляторных батарей, и при необходимости производит заряд. Инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторов в привычное переменное однофазное напряжение 220В или трехфазное 220/380, 50 Гц. Если потребление электроэнергии бытовыми электроприборами сопоставимо с тем, что вырабатывает ветрогенератор, аккумуляторные батареи не используются. В случае низкой выработки электроэнергии, недостаток покрывается за счёт энергии, запасенной в аккумуляторных батареях.

Одним из косвенных признаков того, что ветрогенератор рассчитан на работу в регионе с умеренными ветрами и вырабатывает больше электроэнергии на низкой скорости ветра, является диаметр ветроколеса (ротора).

Важным критерием выбора ветрогенератора является форма лопастей. Энергоэффективность «самолётного» профиля лопасти в 2 — 4 раза выше, чем плоский профиль.

Мачта для ветрогенератора

Мачты для ветрогенераторов для дома бывают двух видов: на растяжках и поворотная мачта. Поворотную мачту можно поднимать и опускать для обслуживания и ремонта ветроустановки.

Скорость и стабильность ветра увеличивается с высотой, соответственно, увеличивая высоту мачты, можно существенно увеличить энергоэффективность ветрогенератора. Рекомендованная высота мачты не менее 9 м от земли. Если на участке находятся высокие деревья, то ветрогенератор следует размещать минимум на 3 метра выше относительно кромки деревьев.

Обязательным условием эксплуатации ветроустановки, является заземление мачты, также необходимо предусмотреть молниеотвод. Для использования в частных домах мы рекомендуем использовать модели, мощностью не менее 1 кВт.

Из чего состоит ветрогенератор

Ветрогенератор Whispering Winds LW-1000 состоит из:

• Трех лопастей
• Генератора трехфазного переменного тока
• Флюгера
• Поворотного механизма
• Контроллера заряда аккумуляторных батарей
• Блока нагрузки ТЭН (термоэлектрический нагреватель)

Технические характеристики:

• Номинальная мощность при скорости ветра 9 м/c – 1 кВт
• Максимальная мощность – 1,8 кВт
• Диаметр ветроколеса, м – 4
• Площадь ометания ротора, м2 – 12,56
• Стартовая скорость ветроколеса, м/c — 2

Обслуживание ветрогенераторов

Ветроэлектростанции требуется периодическое обслуживание – внешний осмотр всей ветроустановки, смазка трущихся частей. Необходимо ежегодно проверять болтовые соединения и электрические контакты на наличие коррозии, а также натяженность растяжек мачты.

После 10 лет эксплуатации, лопасти и подшипники должны быть заменены. При правильной установке и эксплуатации, ветроэлектростанция может прослужить более 30 лет.

Вертикальные ветрогенераторы (с вертикальной осью вращения) для дома, дачи, фермерского хозяйства

Использование энергии ветра при помощи ветрогенераторов с вертикальной осью вращения является прекрасным способом обеспечения электроэнергией загородных и сельских домов, дачных и садовых домиков, фермерских хозяйств, не имеющих подключения к централизованным сетям. Таким способом также можно электрифицировать объекты, имеющие нестабильное по напряжению и частоте, или часто отключаемое электричество.

Ветрогенераторы, за счёт вращения лопастей, преобразуют энергию ветра в электрический ток. C увеличением скорости ветра, увеличивается и выработка электроэнергии. Как правило, ветряные установки производят большее количество электроэнергии в зимнее время. Потому они могут прекрасно дополнять собой солнечные батареи в те месяцы, когда коротка продолжительность светового дня. Ветряные генераторы могут быть легко интегрированы в системы солнечного электроснабжения, или использоваться как единственный источник энергии. Это хороший способ получения электричества, при наличии достаточной скорости ветра.

Вертикальные ветряные генераторы обладают великолепными характеристиками и по ряду параметров выгодно отличаются от горизонтальных. Они способны вырабатывать энергию при слабом и ураганном ветрах, чрезвычайно живучи, не боятся обильных снегопадов и ледяных дождей, снабжены минимумом электроники. Характеризуются низким уровнем шума в процессе работы.

Ветрогенераторы российского производства обладают большим сроком службы (не менее 15 лет), и не требуют обслуживания в течение первых трёх лет эксплуатации. По началу рекомендуется лишь периодический профилактический осмотр.

Зарядовая мощность отдельно стоящих ветроустановок составляет от 500 Вт до 5 кВт, при ветре 10 м/сек. Накопление энергии происходит в аккумуляторной батарее (АКБ). При помощи использования инвертора, являющегося составной частью системы и подключенного к АКБ, пользователь имеет возможность обеспечить качественным электропитанием разнообразные бытовые приборы, в том числе освещение, в течение расчётного времени.

При необходимости, можно увеличить мощность и ежедневную стабильность вырабатывания электроэнергии, установив дополнительно солнечные батареи. На самом деле, мы всегда рекомендуем сочетать ветрогенераторы с солнечными батареями, даже если вам кажется, что в вашей округе дуют относительно сильные и стабильные ветра. Наиболее ощутимы преимущества солнечных батарей в районах, где ветра достаточной силы могут отсутствовать по многу дней. Это может привести к полному разряду системы аккумуляторных батарей за эти несколько дней и оставить вас без электричества. В то же время, светлое время суток наступает неизбежно, а это означает и неизбежное начало работы установленных солнечных ФЭ модулей!

Максимальная мощность одновременно подключаемых приборов определяется мощностью инвертора напряжения. При достаточном количестве получаемой ежедневно электроэнергии от ветрогенератора (или ветро-солнечной системы), такие приборы как холодильник, охранная сигнализация или видеокамеры, могут эксплуатироваться в круглосуточном режиме.

При грамотном использовании электропотребителей, точном и сбалансированном подборе компонентов системы электроснабжения, можно полностью обеспечить потребности загородного или деревенского дома, фермерского хозяйства или небольшого производства.

Ветрогенераторы в нашем каталоге:

Ветрогенераторы делают жизнь немцев невыносимой (репортаж из Германии)

О борьбе жителей сельской Англии с промышленными ветрогенераторами

Бытовая ветровая энергия: о домашних турбинах

Рассматриваемые темы

• Что такое домашние ветряные турбины?
• Как работают ветряные турбины?
• Можно ли использовать ветряк для питания дома?
• Типы бытовых ветряков
• Какой размер ветряной турбины вам нужен для питания вашего дома?
• Сколько стоит установить домашний ветряк?
• Насколько эффективны бытовые ветряные турбины?
• Сколько денег вы могли бы сэкономить, если бы ваш дом приводился в действие ветряной турбиной?
• Каковы требования для установки ветряных турбин?
• Есть ли какие-то преимущества в обеспечении дома энергией ветра?
• Другие экологичные способы обеспечить дом энергией и сэкономить на электроэнергии
• Солнечная энергия лучше энергии ветра?

Вам нравится энергия ветра? У него большая фан-база, и мы уже давно являемся фанатами.

Еще за 5000 лет до нашей эры люди использовали энергию ветра для движения лодок по рекам и использовали ветряные мельницы для измельчения зерна. Если подумать, маломасштабная ветроэнергетика — это супер ретро, ​​просто не в том виде, в каком его помнил прадедушка. Но как мы сейчас используем энергию ветра? Давайте пройдемся по основам, но держитесь крепче, вас ждет вихрь.

Что такое домашние ветряные турбины (не коммунальные)?

Представьте, что вы уничтожили одну из этих гигантских турбин вдоль шоссе термоусадочным лучом. По сути, это домашний ветряк. Бытовые ветряные турбины — это всего лишь небольшие турбины, которые можно использовать для выработки энергии для независимого домашнего хозяйства, обеспечивая энергией бытовые приборы, кондиционеры, обогреватели и общее освещение. Революционно, не правда ли?

Как работают ветряные турбины?

Ветряные турбины приводятся в действие ветром, вращающим лопасти, приводящие в движение ротор. Когда ротор набирает мощность, он вращает небольшой генератор, производя энергию, как и любой другой генератор. Однако интересно подумать о том, что ветер — это действительно другая форма солнечной энергии! Ветер возникает из-за того, что Солнце неравномерно нагревает нашу атмосферу и встречает неровности на поверхности Земли, смешанные с вращением Земли.

Можно ли использовать энергию ветра для питания дома?

Ветер можно использовать для питания дома. Большинство бытовых ветряных турбин используются в качестве дополнительных источников энергии, чтобы снизить зависимость дома от энергосистемы и снизить счета за электроэнергию. Ветер в качестве бытового источника энергии часто сочетается с другими возобновляемыми источниками энергии, чтобы составить полный энергетический профиль, а именно солнечную энергию. Эта комбинация работает хорошо, потому что солнце и ветер являются непостоянными источниками энергии, что означает, что они не обеспечивают постоянное количество энергии 24 часа в сутки.

Аккумулятор энергии также является опцией. Аккумуляторы могут использоваться для хранения энергии, вырабатываемой ветром, и имеют высокий уровень эффективности зарядки. Точно так же ветряные турбины могут использовать избыточную мощность для сжатия воздуха. Воздух хранится в резервуарах, и при необходимости хранящийся воздух может использоваться для вращения турбины для получения большего количества энергии. Хранение энергии может быть дорогим, но предлагает отличное решение для использования возобновляемых источников с перерывами.

Типы бытовых ветряных турбин

Существует два основных типа бытовых ветряных турбин

1. Турбины с горизонтальной осью
2. Турбины с вертикальной осью

Эти турбины можно разместить на крыше или в виде отдельной башни. При выборе автономной башни важны ее размещение и конструкция.

Башни ветряных турбин

Независимо от того, какой тип ветряной турбины вы планируете установить, вам может понадобиться башня, на которой она будет стоять. Башни поднимают турбину выше уровня турбулентности воздуха, и чем выше башня, тем больше энергии она может производить. Существует два типа башен: самонесущие/отдельно стоящие башни и башни с оттяжками.

Башня с оттяжками дешевле, но сложнее, состоит из решетчатых секций, труб или труб, поддерживающих оттяжек и фундамента. Однако оттяжка, используемая в башне с оттяжками, должна иметь радиус, равный от ½ до ¾ высоты башни, поэтому им нужно немного места. Наклонная или самонесущая башня стоит дороже. Они меньше и легче, и их можно опустить во время шторма и других опасных условий.

Источник: Башни для морских ветряных турбин — В.Дж. Куриан, Нараянан Самбу, К. Ганапат

Турбины с горизонтальной осью

Турбины с горизонтальной осью являются наиболее распространенным типом небольших ветряных турбин. У них есть от 2 до 3 лопастей, обычно сделанных из стекловолокна, которые колеблются вверх. Хотя турбины с горизонтальной осью обычно тяжелее, они лучше спроектированы для более высокой выработки энергии. Количество вырабатываемой энергии определяется диаметром ротора турбины.

Турбины с вертикальной осью

Хотя турбина с вертикальной осью является одним из основных типов турбин, она сама по себе имеет 2 различных типа: Савониуса и Дарье. Турбина Савониуса имеет узнаваемую S-образную форму, если смотреть на нее сверху, а турбины Дарье выглядят как венчик. Турбины с вертикальной осью используют ось, которая перпендикулярна земле и предназначена для улавливания ветра, дующего под любым углом.

Источник: Aerospace Research Central

Какой размер ветряной турбины вам нужен для питания вашего дома?

Размер турбины, которая вам нужна, зависит от того, для чего вы хотите ее использовать. Небольшие турбины обычно имеют мощность от 20 Вт до 100 кВт производимой энергии, для справки, турбины мощностью от 20 до 500 Вт используются в качестве зарядных батарей для транспортных средств для отдыха, а некоторые парусники оснащены турбинами мощностью от 1 до 10 кВт, используемыми для перекачивания воды. .

Турбины, специально предназначенные для использования в жилых помещениях, обычно производят от 400 Вт до 100 киловатт энергии, но все зависит от того, сколько электроэнергии вам нужно произвести. Типичный дом использует примерно 877 киловатт-часов энергии в месяц, для того чтобы приспособиться к этому, требуется ветряная турбина мощностью от 5 до 15 киловатт, чтобы внести значительный вклад в использование энергии домом. Диаметр ротора будет зависеть от скорости и устойчивости ветра, но, например, размер лопастей может варьироваться от 4 футов до 50 футов для жилой турбины.

Сколько стоит установка домашнего ветряка?

Цена типичной бытовой турбины варьируется в зависимости от того, сколько энергии она производит. Грубо говоря, они варьируются от 4000 до 8000 долларов за киловатт. Система ветряных турбин, которая могла бы компенсировать большую часть потребления энергии средним домохозяйством, будет стоить около 50 000 долларов. Так что не дешево!

К счастью, у небольших бытовых турбин есть много стимулов и налоговых льгот, которые могут помочь снизить эту цену, некоторые стимулы могут снизить налоги на энергию ветра на целых 30%.

Федеральные налоговые льготы могут применяться только к системам, которые генерируют не более 100 киловатт энергии, и эти льготы включают затраты на установку. Особая налоговая скидка, Налоговая скидка на производство, предоставляет скидку в размере от 1 до 2 центов за киловатт-час в течение первых 10 лет производства. Это связано с поставкой вашей избыточной энергии в сеть и ценностью, которую она имеет для потребителей энергии в целом.

Однако обязательно узнайте в своем штате, какие льготы они предлагают, они различаются в зависимости от того, где вы живете.

Насколько эффективны бытовые ветряные турбины?

Хорошо, они дорогие, но хороши ли они в своем деле? Согласно всем теоретическим максимумам, ветряные турбины могут иметь КПД до 59%, а средний КПД турбины составляет 50%. Для сравнения, солнечные панели имеют КПД всего около 20%, а средняя американская угольная электростанция имеет КПД всего около 33%.

Сколько денег вы могли бы сэкономить, если бы ваш дом приводился в действие ветряной турбиной?

Из-за своей дороговизны ветряным турбинам может потребоваться от 6 до 20 лет, чтобы окупить себя, в среднем 15 лет. Однако после того, как система возместит свою стоимость, система ветряных турбин для жилых помещений может снизить ваши счета за электроэнергию на 50-9%. 0%!

Каковы требования для установки ветряных турбин?

Проще говоря, одним из основных требований для установки ветряных турбин на вашем участке является… ветер. Вам нужно убедиться, что место, где вы хотите разместить турбину, имеет достаточно сильные и постоянные ветры, чтобы турбина стоила вложений. Лучшими местами для ветряных турбин являются прибрежные районы, вершины округлых холмов, открытые равнины и ущелья в горах. По состоянию на 2020 год в Техасе производится больше всего энергии ветра, что составляет около 33 133 мегаватт.

Установка турбины — не ваш следующий проект «сделай сам», поэтому обязательно обратитесь к подрядчику для этой работы. Для многих турбин требуется башня, что означает, что вам также потребуется разрешение на строительство, а иногда, в зависимости от того, где вы живете, и местных постановлений, может быть ограничение по высоте, поэтому вам может потребоваться дополнительное специальное разрешение для строительства башни.

Есть ли преимущества в обеспечении дома энергией ветра?

Как и везде в жизни, есть плюсы и минусы. Мы пройдемся по большой тройке для каждого.

Преимущества домашних ветряных турбин

1. Экологичность

Независимо от размера ветряные турбины являются источником экологически чистой энергии. Когда вы производите энергию с помощью турбины, в атмосферу не выбрасываются химические вещества. Поскольку зависимость нашего мира от ископаемого топлива и последствия климатического кризиса становятся обычным явлением, ветряные турбины предлагают экологичное решение, которое снижает вашу зависимость от вредных видов топлива, таких как уголь и нефть.

2. Возобновляемая

В отличие от угля и нефти, энергия ветра возобновляема, а это значит, что она никогда не иссякнет. Ветер будет возникать всегда, пока есть солнце и система давления в атмосфере. Несмотря на то, что ветер не всегда дует в вашем районе, к турбинам можно подключить аккумулятор, который накапливает энергию, поэтому вы будете защищены даже в ясный день.

3. Финансовая доступность

Энергия ветра может быть дорогой в установке, но сама энергия ветра бесплатна! В отличие от нефти (привет, высокие цены на газ), нам не нужно платить за использование ветра в качестве энергии, и он здесь, чтобы остаться. Несмотря на то, что их установка стоит дорого, ветряные турбины окупаются за разумное время, а система требует минимального обслуживания, и домовладельцы могут использовать множество способов финансирования.

Недостатки домашних ветряков

1. Зависит от погоды

Несмотря на то, что к ветровой системе можно подключить аккумулятор, это не означает, что у вас всегда будет электричество. Ветер постоянно меняется, и его трудно предсказать, поэтому ваша способность использовать энергию ветра полностью зависит от местоположения и от того, насколько постоянны погодные условия в этом районе. Все это затрудняет расчет того, сколько времени потребуется, чтобы ваша система окупилась.

2. Может быть шумно

Все мы сталкивались с ветром, который проносится мимо вас и не дает вам спать по ночам, потому что он очень громкий, а ветряные турбины добавляют еще больше шума. Ветряные турбины могут издавать звуки от 50 до 60 децибел. Если вы живете вдали от соседей, это может быть хорошо, но если вы находитесь в сельской местности, громкое жужжание может быть не тем спокойным соседством, которое вы искали.

3. Сложность регулирования

Разрешения на строительство, вопросы зонирования и ограничения по высоте могут удерживать домовладельцев от установки ветряных систем. Существуют разрешения на строительство и законы, которые могут занять некоторое время, прежде чем вы получите ветряные турбины, не говоря уже о вашем ТСЖ. В некоторых районах может быть вообще запрещена установка ветряных турбин.

Какие еще способы обеспечения энергией дома или поддержки возобновляемых источников энергии существуют?

Существует множество других способов обеспечить устойчивое питание вашего дома или косвенно сэкономить на счетах за электроэнергию с помощью экологически чистой энергии, которые могут лучше соответствовать вашему бюджету или вашему образу жизни.

Местная солнечная энергия

Наиболее распространенным решением, кроме ветра, является солнечная энергия на крыше. Но что, если вы арендуете помещение и не можете установить панели на крыше? Или даже если вы владеете, вы можете не хотеть тратить авансовые платежи. Что ж, хорошие новости! Вы можете иметь право подписаться на общественную солнечную энергию и при этом сэкономить на счетах за электроэнергию.

Community solar — это платформа совместного использования солнечной энергии, где вы и другие жители и предприятия «подписываетесь» на акции местной солнечной фермы. Ваша доля приносит вам кредиты в зависимости от выработки энергии этой фермой.

В Perch Energy мы делаем это очень просто — без панелей на крыше, без установки, без предоплаты и без головной боли.

Окунь поможет найти местную солнечную ферму. Вы будете поддерживать работу этой фермы, чтобы она могла генерировать и вносить как можно больше чистой солнечной энергии в общую сеть. Вы не получаете электроэнергию напрямую от солнечной электростанции, которую вы поддерживаете, но благодаря правительственным стимулам вы будете получать кредиты на свой собственный счет за электроэнергию, что удобно начислять непосредственно на ваш счет через коммунальную компанию, поскольку коммунальные услуги подключены к сети. солнечные фермы.

По сути, вы получаете скидку на собственную электроэнергию, потому что вы обеспечиваете солнечную генерацию и развитие в своем штате.

Кроме того, общественная солнечная энергетика имеет множество других преимуществ для людей, окружающей среды и местной экономики — трудно не чувствовать себя хорошо, будучи частью этого.

Гидросистема

Другим вариантом являются гидроэлектростанции. Если вы живете недалеко от источника воды, расположенного ниже по склону, такого как озеро или река, в вашем доме могут быть установлены небольшие гидроэлектростанции, чтобы обеспечить вас чистым и возобновляемым источником энергии для питания вашего дома.

Геотермальные насосы (для отопления)

Еще один вариант, не обязательно для электроснабжения вашего дома, но для обогрева вашего дома – это источник воздуха и геотермальные насосы. Эти системы берут температуру снаружи, чтобы обогреть ваш дом, уменьшая вашу зависимость от газа или энергии на основе нефти, чтобы согреться. Система источника воздуха забирает воздух прямо с улицы и извлекает из него тепло, тогда как геотермальный насос забирает воздух с глубины 10 футов под землей.

Солнечная энергия лучше энергии ветра?

Что лучше, солнце или ветер? По цене они вполне сопоставимы, около 50 000 долларов за любую систему. Однако, когда дело доходит до занимаемой площади, для питания среднего американского домохозяйства вам потребуется 20 солнечных панелей по сравнению с 1 ветряной турбиной.

С точки зрения эффективности, солнечная энергия, хотя и более доступная и гораздо более предсказуемая, имеет КПД всего около 20%. Тем не менее, плюсы солнечной энергии сильны, они легко проектируются для жилых помещений и практически не требуют обслуживания в течение более 25 лет. Что касается ветряных турбин, они не так хорошо предназначены для использования в небольших жилых помещениях и требуют большего обслуживания, НО… они намного более эффективны при КПД почти 50%, и в настоящее время они превосходят солнечные по общему количеству вырабатываемой энергии. .

Излишне говорить, что нет правильного ответа на вопрос, что лучше, все зависит от того, где вы живете, от погодных условий и от того, что вы ищете. Так что не сбрасывайте со счетов ни один из вариантов, пока вы действительно не прочитаете его.

В целом, ветряные турбины для жилых помещений могут обеспечить огромное количество энергии для домашнего использования и сократить ваши счета за электроэнергию на несколько нулей. Несмотря на то, что они дороги в установке, они окупаются в течение разумного периода времени и могут проложить путь к более экологичному будущему. Несмотря на то, что многие возобновляемые источники энергии все еще находятся в воздухе, возможно, используйте это в своих интересах и отбросьте осторожность с помощью жилой турбины.

Бытовые ветряные турбины: практичны ли они для вас?

Если вы являетесь домовладельцем, рассматривающим возможность использования жилых ветряных турбин для электроснабжения своего дома, необходимо учитывать ряд соображений. К счастью, есть также ряд источников информации, которые могут вам помочь. Следующее поможет вам решить, подходит ли вам ветровая система.

Какие преимущества дает домовладельцам использование ветряных турбин?
Практична ли для вас энергия ветра?
Ваш сайт подходит?
Дополнительные соображения
Потенциальные юридические и экологические препятствия
Экономика ветровой энергии для домашнего использования
Основы ветровой системы
Гибридные ветровые системы

Каковы преимущества использования бытовых ветряных турбин?

Ветроэнергетические системы обеспечивают защиту от роста цен на электроэнергию. Ветроэнергетические системы снижают нашу зависимость от ископаемого топлива и не выделяют парниковых газов. Если вы строите дом в отдаленном месте, небольшая ветровая энергетическая система может помочь вам избежать высоких затрат на продление линий электропередач до вашего участка.

Несмотря на то, что системы ветроэнергетики требуют значительных первоначальных инвестиций, они могут конкурировать с традиционными источниками энергии, если учесть снижение или полное отсутствие затрат на коммунальные услуги в течение всего срока службы. Продолжительность периода окупаемости (время до того, как экономия, полученная в результате использования вашей системы, сравняется со стоимостью системы) зависит от выбранной вами системы, ветрового ресурса на вашем участке, тарифов на электроэнергию в вашем районе и того, как вы используете свою ветровую систему.

Подходит ли вам энергия ветра?

Малые ветроэнергетические системы могут использоваться в сочетании с системой передачи и распределения электроэнергии (так называемые системы, подключенные к сети) или в автономных приложениях, не подключенных к коммунальной сети. Ветряная турбина, подключенная к сети, может снизить потребление электроэнергии, поставляемой коммунальными службами, для освещения, бытовых приборов и электрического отопления. Если турбина не может обеспечить необходимое вам количество энергии, коммунальное предприятие компенсирует разницу. Когда ветровая система производит больше электроэнергии, чем требуется домохозяйству, излишки можно продать коммунальным предприятиям. С доступными сегодня соединениями переключение происходит автоматически. Автономные ветроэнергетические системы могут подойти для домов, ферм или даже целых населенных пунктов (например, проект совместного проживания), которые находятся далеко от ближайших инженерных сетей. Любой тип системы может быть практичным, если существуют следующие условия.

Условия для автономных ветроэнергетических систем:

• Вы живете в районе со среднегодовой скоростью ветра не менее 4,0 метра в секунду (9 миль в час)
• Подключение к сети недоступно или может быть выполнено только через дорогостоящее расширение. Стоимость прокладки линии электропередач к удаленному участку для подключения к коммунальной сети может быть непомерно высокой и варьироваться от 15 000 до более 50 000 долларов за милю, в зависимости от местности.
• Вы заинтересованы в получении энергетической независимости от коммунального предприятия
• Вы хотите уменьшить воздействие производства электроэнергии на окружающую среду
• Вы признаете прерывистый характер энергии ветра и имеете стратегию использования прерывистых ресурсов для удовлетворения ваших потребностей в энергии

Условия для подключенных к сети ветроэнергетических систем:

• Вы живете в районе со среднегодовой скоростью ветра не менее 4,5 метров в секунду (10 миль в час).
• Электричество, поставляемое коммунальными службами, дорогое в вашем районе (около 10–15 центов за киловатт-час).
• Требования коммунальных служб по подключению вашей системы к сети не являются непомерно высокими.
• Местные строительные нормы и правила позволяют вам на законных основаниях установить ветряную турбину на своем участке.
• Вам комфортно делать долгосрочные инвестиции.

Подходит ли ваш участок для ветроэнергетики?

Чтобы получить общее представление о наличии хороших ветровых ресурсов в вашем регионе, ознакомьтесь с картами WINDExchange Министерства энергетики и климатологическими картами ветра NOAA. Из этих карт вы можете узнать, достаточно ли сильна скорость ветра в вашем районе, чтобы продолжить изучение ветрового ресурса. Конечно, карты — это только отправная точка — фактические ветровые ресурсы на вашем участке будут варьироваться в зависимости от топографии и структурных помех. А локализованный участок с хорошим ветром, например вершина хребта, может не отображаться на картах.

Вам потребуются данные по конкретным участкам, чтобы определить ветровой ресурс в вашем точном местоположении. Если у вас нет данных на месте и вы хотите получить более четкую и предсказуемую картину ваших ветровых ресурсов, вы можете измерить скорость ветра в вашем местоположении за год. Вы можете сделать это с помощью записывающего анемометра, который обычно стоит от 500 до 1500 долларов. Наиболее точные показания получаются на «высоте ступицы» (т. е. на высоте верхней части башни ветряной турбины). Для этого необходимо разместить анемометр достаточно высоко, чтобы избежать турбулентности, создаваемой деревьями, зданиями и другими препятствиями. Стандартная высота датчика ветра, используемая для получения данных для карт Министерства энергетики США, составляет 10 метров (33 фута).

Вы можете иметь разные ветровые ресурсы в пределах одной собственности. Если вы живете в сложной местности, будьте внимательны при выборе места установки. Например, если вы разместите ветряную турбину на вершине или на ветреной стороне холма, у вас будет больше доступа к преобладающему ветру, чем в овраге или на подветренной (защищенной) стороне холма на том же участке. Учитывайте существующие препятствия и планируйте будущие препятствия, включая деревья и здания, которые могут блокировать ветер. Также поймите, что мощность ветра пропорциональна его скорости (скорости) в кубе.

Дополнительные соображения

В дополнение к факторам, перечисленным выше, вы также должны

• Изучить потенциальные юридические и экологические препятствия
• Получить информацию о стоимости и производительности от производителей
• Провести полный экономический анализ с учетом множества факторов
• Понимание основ малой ветроустановки
• Рассмотрите возможности объединения вашей системы с другими источниками энергии, резервными копиями и улучшениями энергоэффективности.

Вы должны составить бюджет энергии, чтобы помочь определить размер необходимой турбины. Поскольку энергоэффективность обычно дешевле, чем производство энергии, повышение энергоэффективности вашего дома в первую очередь, вероятно, приведет к тому, что вы сможете тратить меньше денег, поскольку вам может понадобиться ветряная турбина меньшего размера для удовлетворения ваших потребностей.

Потенциальные юридические и экологические препятствия

Прежде чем вкладывать время и деньги, изучите потенциальные юридические и экологические препятствия для установки ветровой системы. Некоторые юрисдикции, например, ограничивают высоту конструкций, разрешенных в жилых зонах, хотя часто возможны отклонения. Ваши соседи могут возражать против ветровой машины, закрывающей им обзор, или их может беспокоить шум. Подумайте о препятствиях, которые могут блокировать ветер в будущем (к примеру, крупные запланированные застройки или саженцы). Если вы планируете подключить ветрогенератор к сети вашей местной коммунальной компании, узнайте ее требования к межсетевым соединениям и покупке электроэнергии у небольших независимых производителей электроэнергии.

Экономика жилых ветряных турбин

Жилая ветровая энергетическая система может быть хорошей долгосрочной инвестицией. Однако, поскольку такие обстоятельства, как тарифы на электроэнергию и процентные ставки, различаются, вам необходимо решить, является ли покупка ветряной системы разумным финансовым шагом для вас. Убедитесь, что вы или ваш финансовый консультант провели тщательный анализ, прежде чем купить ветроэнергетическую систему.

Владельцы систем, подключенных к сети, могут иметь право на получение небольшого налогового кредита за электроэнергию, которую они продают коммунальному предприятию. Для 1996, она составляла 1,6 цента за киловатт-час. Закон о национальной энергетической политике 1992 г. и Закон о политике регулирования коммунальных предприятий 1978 г. (PURPA) представляют собой две программы, применимые к малым независимым производителям электроэнергии. PURPA также требует, чтобы утилита продавала вам электроэнергию, когда она вам нужна. Обязательно проконсультируйтесь с местным коммунальным предприятием или государственным энергетическим управлением, прежде чем брать на себя какую-либо ставку обратного выкупа. Некоторые тарифы Среднего Запада очень низкие (менее 0,02 доллара за кВтч), но в некоторых штатах действуют поддерживаемые государством тарифы обратного выкупа, которые поощряют производство возобновляемой энергии. Кроме того, в некоторых штатах существует «чистый биллинг», когда коммунальные предприятия покупают излишки электроэнергии по той же цене, по которой они ее продают.

Кроме того, некоторые штаты предлагают налоговые льготы, а некоторые коммунальные службы предлагают скидки или другие стимулы, которые могут компенсировать расходы на покупку и установку ветряных систем. Для получения информации обратитесь в налоговый департамент вашего штата, в местную коммунальную службу, комиссию по коммунальным предприятиям или в местное управление энергетики.

Основы ветровой системы

Все ветровые системы состоят из ветряной турбины, мачты, электропроводки и компонентов «баланса системы»: контроллеров, инверторов и/или батарей.

Ветряные турбины Домашние ветряные турбины состоят из ротора, генератора, установленного на раме, и (обычно) хвостовой части. Через вращающиеся лопасти ротор улавливает кинетическую энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение для привода генератора. Роторы могут иметь две или три лопасти, чаще три. Лучшим показателем того, сколько энергии будет производить турбина, является диаметр ротора, который определяет ее «охватываемую площадь» или количество ветра, перехватываемого турбиной. Рама представляет собой прочный стержень с центральной осью, на котором крепятся несущий винт, генератор и хвостовое оперение. Хвост удерживает турбину лицом к ветру.

Ветряная турбина мощностью 1,5 киловатт (кВт) удовлетворит потребности дома, требующего 300 киловатт-часов (кВтч) в месяц, для места с 6,26 метра в секунду (14 миль в час) среднегодовая скорость ветра. Производитель предоставит вам ожидаемую годовую выработку энергии турбины в зависимости от среднегодовой скорости ветра. Производитель также предоставит информацию о максимальной скорости ветра, при которой турбина рассчитана на безопасную работу. Большинство турбин имеют автоматические системы регулирования скорости, чтобы предотвратить неконтролируемое вращение ротора при очень сильном ветре. Этой информации, наряду с вашим местным распределением скорости ветра и вашим энергетическим балансом, достаточно, чтобы вы могли указать размер турбины.

Башни – Перефразируя известного автора ветроэнергетики, «хороший ветер дует высоко». Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой на равнинной местности, турбина установлена ​​на башне. Вообще говоря, чем выше башня, тем больше энергии может производить ветровая система. Башня также поднимает турбину над турбулентностью воздуха, которая может возникать близко к земле. Общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы установить ветряк на башне с основанием лопастей ротора не менее 9метров (30 футов) над любым препятствием, которое находится в пределах 90 метров (300 футов) от башни.

Эксперименты показали, что относительно небольшие инвестиции в увеличение высоты башни могут обеспечить очень высокую норму прибыли при производстве электроэнергии. Например, подъем генератора мощностью 10 кВт с высоты башни 18 метров (60 футов) до башни высотой 30 метров (100 футов) требует 10-процентного увеличения общей стоимости системы, но он может производить на 25% больше. власть.

Существует два основных типа мачт: самонесущие (отдельно стоящие) и с оттяжками. В большинстве домашних ветроэнергетических систем используется башня с оттяжками. Решетчатые башни с оттяжками являются наименее дорогим вариантом. Они состоят из простого и недорогого каркаса из металлических полос, поддерживаемых растяжками и заземляющими анкерами.

Однако, поскольку радиус оттяжек должен составлять от половины до трех четвертей высоты башни, для решетчатых башен требуется достаточно места для их размещения. Башни с оттяжками можно прикрепить к основанию, чтобы их можно было опустить на землю для обслуживания, ремонта или во время неблагоприятных погодных условий, таких как ураганы. Алюминиевые башни склонны к растрескиванию, и их следует избегать.

Баланс системы – Автономным системам требуются батареи для хранения избыточной энергии, вырабатываемой для использования при спокойном ветре. Им также нужен контроллер заряда, чтобы аккумуляторы не перезаряжались. Аккумуляторы глубокого цикла, например те, которые используются для питания гольф-каров, могут сотни раз разряжаться и перезаряжаться на 80% своей емкости, что делает их хорошим вариантом для удаленных систем возобновляемой энергии. Автомобильные батареи представляют собой батареи с неглубоким циклом и не должны использоваться в системах возобновляемой энергии из-за их короткого срока службы в условиях глубокого цикла.

В очень небольших системах приборы постоянного тока (DC) работают напрямую от батарей. Однако, если вы хотите использовать стандартные приборы, которым требуется обычный бытовой переменный ток (AC), вы должны установить инвертор для преобразования постоянного тока в переменный. Хотя инвертор немного снижает общую эффективность системы, он позволяет подключить дом к сети переменного тока, что является несомненным плюсом для кредиторов, должностных лиц, отвечающих за электротехническое законодательство, и будущих покупателей жилья.

В целях безопасности батареи следует изолировать от жилых помещений и электроники, поскольку они содержат коррозионно-активные и взрывоопасные вещества. Свинцово-кислотные аккумуляторы также требуют защиты от перепадов температур.

В системах, подключенных к сети, единственным дополнительным оборудованием является блок стабилизации мощности (инвертор), который делает выходную мощность турбины электрически совместимой с коммунальной сетью. Батарейки не нужны. Работайте над этим с производителем и местной коммунальной службой.

Гибридные ветровые системы

Автономная «гибридная» система, сочетающая ветровую и фотоэлектрическую (PV) технологии, имеет ряд преимуществ по сравнению с любой отдельной системой.

На большей части территории Соединенных Штатов скорость ветра низка летом, когда солнце светит ярче всего и дольше всего. Ветер сильный зимой, когда мало солнечного света. Поскольку пиковое время работы ветровой и фотоэлектрической энергии приходится на разное время дня и года, гибридные системы с большей вероятностью будут производить энергию, когда она вам нужна.

В то время, когда ни ветрогенератор, ни фотоэлектрические модули не производят электроэнергию (например, ночью, когда ветер не дует), большинство автономных систем обеспечивают питание от батарей и/или двигателя-генератора, работающего от ископаемого топлива.