Правильное расположение ветрогенератора

Количество электроэнергии от возобновляемых источников энергии, вырабатываемой ветром, быстро растет. Наша страна располагает богатым ветровым ресурсом, который, если он используется для производства электроэнергии, может сэкономить значительные выбросы парниковых газов. Чтобы воспользоваться этим ресурсом, ветрогенераторы должны быть установлены на открытых площадках на достаточно высоких башнях.

Правильное расположение ветрогенератора

Начните исследовать ветер, выполнив «проверку реальности» вашего общего местоположения. Ветрогенераторы нуждаются в «чистом» и достаточно быстром ветре для производства электроэнергии. Чистый ветер сильный и направленный, что означает, что он не встречает препятствий на своем пути.

Прибрежные районы и плоские сельские районы без значительной растительности или зданий предлагают самый хороший поток ветра. Небольшие ветровые системы обычно устанавливаются только в этих областях. Значительная турбулентность вызвана ландшафтом, таким как крутые холмы и скалы, а также помехи, такие как деревья и близлежащие здания или сооружения - не приемлемо для месторасположения ветрогенератора.

Городские районы имеют "плохой" ветер, который обычно чрезвычайно бурный, не стабильный и турбулентный. Промышленные ветрогенераторы размещают ветрогенератор на высоких башнях в "чистом" ветре, значительно выше областей турбулентности, вызванных препятствиями. Обычно это невозможно в городах.

Ветрогенераторы, установленные на крышах, обычно не производят много электроэнергии, имеют короткие промежутки времени работы и, таким образом, никогда экономически не оправданны. Будьте осторожны с установщиками ветрогенераторов или производителями, утверждающими, что продукция подходит для городских или турбулентных мест. Всегда уделяйте приоритетное внимание солнечной энергетике при изучении вариантов использования возобновляемых источников энергии в городских районах.

Типы подключения ветрогенераторов

Небольшие ветровые турбины могут быть подключены как:

• подключение к сети, нет аккумуляторов
• автономная система с аккумуляторами
• подключение к сети, с аккумуляторами

Система, подключенная к сети, позволяет владельцу ветровой системы отправлять электроэнергию в сеть, когда производится избыточное электричество, и получать электричество из сети, когда требуется больше, чем производит ветрогенератор.

Автономные энергосистемы наиболее практичны в местах, которые находятся на некотором расстоянии от электрической сети. Они, как правило, используют более одной технологии для производства электроэнергии, например, солнечная система + ветрогенератор.

Определение вашей «мощности» или ресурса ветра

Если ваше место кажется подходящим, количественно оценивайте свой ресурс ветра, как правило, с помощью опытного монтажника, чтобы оценить, сколько энергии будет производить ветряная турбина в вашем месте.

Во всех районах ветер колеблется в зависимости от времени года, и во многих местах зимой сильный ветер. Многие прибрежные районы часто имеют морской бриз в качестве преобладающих ветров летом.

Определение среднегодовой скорости ветра (как правило, измеряется в метрах/секунду) на вашем месте может быть сложным, хотя некоторые государственные программы правительства разрабатывают инструменты для оценки скорости ветра. При оценке потенциала вашего места, продавцы или установщики должны использовать:

• (например, карты ветра или моделирование, автоматические метеорологические станции, близлежащие объекты мониторинга) для создания надежного понимания ветровых характеристик на объекте
• топографические карты и посещение участка для оценки ветра (скорость, с которой скорость ветра изменяется с увеличением высоты от земли)
• близость деревьев, зданий и других препятствий для оценки интенсивности турбулентности
• кривая мощности ветровой системы, полученная от производителя, которая показывает ожидаемую выходную мощность турбины при любой заданной скорости ветра.

На графике кривая мощности ветрогенератора. Она показывает выходную мощность ветрогенератора 500 Вт при скорости ветра 5 м/с и 4,900 Вт (4,9 кВт) при 10 м/с. Ветрогенератор тот же, а вырабатываемая мощность разнится в 10 раз!!! Все дело в скорости ветра и высоте мачты.

Автономные системы с малым ветрогенератором обычно требуют минимальной среднегодовой скорости ветра не менее 4-5 м/с, чтобы быть рентабельными; для систем, подключенных к сети, среднегодовое значение должно быть

больше 6 м/с.

Метеорологические станции обычно измеряют скорость ветра на высоте 10 м над уровнем земли; Есть специальные компании, которые обычно оценивают скорость ветра на высотах 50-80 м. Обратите внимание на высоту, на которой получены годовые данные о скорости ветра, потому что, если она не совсем такая же, как высота вашей мачты, монтажник должен оценить скорость ветра на высоте вашей мачты.

Например, участок со средней годовой скоростью ветра 5 м/с на высоте 30 м может иметь только среднюю скорость ветра 3 м/с на высоте 12 м. В этом случае ветровая система, установленная на мачте 12 м, производит незначительное электричество; одна и та же система, но уже на 30-метровой башне производит как минимум в десять раз больше электроэнергии!

На графике мы можем видеть, что один и тот же ветрогенератор производит около 5000 кВт-ч / год со средней годовой скоростью ветра 4 м/с или около 15 000 кВт-ч/год при 6 м/с. В данном случае средняя скорость ветра выше всего на 2 м/с - выработка возрастает в три раза! Высокая мачта и хорошее расположение позволяют ветрогенераторам получать более высокие скорости ветра.

Производители должны указать номинальную «скорость ветра» турбины, и скорость, с которой ветрогенератор начинает вращаться и генерировать энергию.

Приоритет для мест на возвышенных, открытых участках, где ветры беспрепятственны над деревьями и зданиями. Именно там ветрогенераторы генерируют наибольшую энергию.

Определение высоты мачты ветрогенератора

Наиболее распространенной ошибкой для небольших ветровых систем является установка ветрогенератора на слишком короткую мачту. Это эквивалент помещения солнечной панели в тень.

Избегайте делать эту распространенную ошибку!

Выходная мощность от ветрогенератора привязана к скорости ветра в кубической зависимости, т. е. Удвоение скорости ветра в два раза, увеличивает выходную мощность в восемь раз. Высокие мачты, которые получают доступ к более быстрым скоростям ветра, могут вас вознаградить большим количеством полученной электроэнергии!

Скорость ветра увеличивается, а турбулентность уменьшается с высотой. Под высотой 20 м трение между ветром и землей значительно замедляет скорость ветра. Эта зона также часто очень турбулентна.

Установите свой ветрогенератор на самую высокую башню, которая практически осуществима и экономична для вашего места. Большинство ветряных турбин, установленных в нашей стране, находятся на мачтах, которые слишком коротки, но часто владельцы этих ветрогенераторов не знают об этом.

Турбулентные ветры простираются на высоте в два раза выше от высоты препятствия, а расстояние по ветру в 20 раз превышает высоту препятствия.

Мачты высотой не менее 24 м подходят в районах, где земля плоская и нет препятствий в пределах 150 м. Мачта должна быть также на расстоянии не менее 300 м от любых крутых обрывов или резких изменений высоты. Поместите турбину в область постоянного и сильного ветра! Ниже на диаграмме показано, как тестировать сильный воздушный поток с помощью воздушного шара и троса.

Установите самую высокую мачту для вашего места!

Если ваша местность имеет наземный беспорядок (преграды:здания, деревья), установщик должен рассчитать минимальную высоту мачты, основанную на близости и высоте окружающих объектов.

Общее правило минимальной высоты башни заключается в том, что дно ротора турбины или лопастей должно быть как минимум на 10 м выше самой высокой конструкции в пределах 150 м или близлежащей преобладающей высоты дерева. Для деревьев это означает высоту, которая может быть через 20-30 лет жизни, а не нынешнюю высоту дерева. Рассмотрим также планы на будущее для зданий.

Фактически это означает, что минимальная высота башни:

(высота самого высокого препятствия в пределах 150 м) + (буфер 10 м) + (длина лопасти выбранного ветрогенератора)

Затем монтажник должен округлить это число до следующей доступной высоты мачты. Затраты на установку более высокой башни всегда окупаются дополнительной энергией!

Для небольших ветровых систем обычно требуются мачты 24 м, 30 м или 36 м. Может потребоваться высота в 42 м в районах с несколькими близкими более высокими препятствиями, такими как деревья. Проверьте высоту мачты, предлагаемую производителями при выборе небольшой ветровой системы.

Попросите вашего установщика предоставить ожидаемые данные о энергоэффективности ветряных турбин для нескольких разных высот мачт для вашего места, исходя из среднегодовой скорости ветра вашей местности, интенсивности ветра и интенсивности турбулентности.

Выбор мощности ветрогенератора

Первым шагом в выборе мощности ветровой системы является прояснение ваших целей. Например, если вы устанавливаете систему, подключенную к сети, и ваша цель только покрыть свои потребности, тогда вам всего лишь нужно знать среднюю годовую потребность в энергии дома или участка в течение нескольких лет (или соответственно предсказать их для нового здания), чтобы вы знали, сколько энергии вам производил ветрогенератор каждый год.

Если вы устанавливаете систему, подключенную к сети, и вы хотите максимизировать ее финансовые показатели, рассмотрите любые доступные государственные гранты, любые сертификаты на возобновляемые источники энергии и, что важно, ценность энергии (зеленый тариы), создаваемой ветровой системой.

Многие небольшие ветровые системы устанавливаются вне сети (автономные), и необходимо учитывать ежедневное производство энергии ветра для ежедневных энергетических потребностей. Как правило, размер ветрогенератора выбирается с учетом электрических нагрузок (количество кВтч, используемых в день на месте), а также расчетное производство энергии на высоте мачты, требуемое с учетом потерь и сезонных колебаний. Важный момент автономной системы состоит в том, что ежедневная генерация ветра должна составлять 150-200% от нагрузки на объект, если ветровая система обеспечивает все электричество для участка.

Установленные небольшие ветрогенераторы обычно «оцениваются» в диапазоне 1-10 кВт, но небольшие системы также включают турбины мощностью до 100 кВт. Микро генераторы (системы <1 кВт) обычно используются для зарядки небольших аккумуляторов, например, на лодках.

Производители указывают номинальную мощность ветрогенератора с заданной скоростью ветра. Поскольку не все производители оценивают свои системы с одинаковой скоростью ветра, номинальная мощность дает информацию только о размере турбины относительно других.

Сравните турбины по их прогнозируемой годовой выработке энергии для среднегодовой скорости ветра на вашем месте. Вы должны все проверить: определите минимальную высоту мачты и средние скорости ветра на этой высоте, получите данные о производителе для сертифицированных ветрогенераторов, чтобы узнать, что все соответствует вашим потребностям в энергии. Также сравните ожидаемую производительность той же ветряной системы на высоте мачты 6 м , 12 м и 24 м.

Прогнозируемая энергетическая эффективность (кВтч / год) для номинальной мощности, заявленной производителем

Для автономного дома необходимо учитывать энергетические потребности реального домохозяйства. Например, ветровая система мощностью 2,4 кВт нуждается в необычно высоком ветровом ресурсе (более 6,3 м/с) для удовлетворения потребностей 5 000 кВт/ч типичного энергосберегающего домохозяйства, подключенного к сети. Для ветровой системы мощностью 5 кВт потребуется более низкая скорость ветра 4,5 м/с для удовлетворения энергетических потребностей дома. Ветряная система мощностью 50 кВт более подходит для использования с подключением к сети для сельского хозяйства с более высоким потреблением энергии.

Эффективность инвертора и батареи должна учитываться в соответствии с рекомендациями по проектированию. Потребление электроэнергии в домохозяйстве 5 000 кВтч / год составляет около 13,5 кВт/ч.

Среднесуточная производительность ветрогенератора мощностью 1 кВт при различных средних скоростях ветра

В типичном ветровом режиме 5 м/с ветровая система мощностью 1 кВт обеспечивала бы всего лишь четверть ежедневных энергетических потребностей.

Сетевые ветрогенераторы должны быть установлены как можно ближе к точке подключения, как правило, менее 300 м из-за стоимости соединительного кабеля. Для автономных систем ветрогенератор должен быть расположен как можно ближе к аккумулятору, чтобы преодолеть потери мощности и падение напряжения в кабелях. Если предпочтительное место установки удалено от дома, батареи и инвертор могут быть расположены вблизи ветрогенератора, а мощность передаваться как 240 В переменного тока для минимизации потерь на кабеле. В качестве альтернативы можно выбрать турбину с более высоким напряжением. Передача более высокого напряжения означает более низкие потери.

Ветрогнераторы могут создавать некоторый шум при сильном ветре, от лопастей, редуктора или генератора. Шум может быть не громким, но может быть заметным для вас или близких соседей. Фоновый шум самого ветра обычно покрывает шум лопастей. Всегда следите за тем, чтобы не возникало возражений по поводу уровня шума, и что турбина расположена на соответствующем расстоянии от жилых домов.

Обслуживание

Все ветрогенераторы требуют регулярного технического обслуживания, по крайней мере один раз, но идеально два раза в год. Сравните свою турбину с вашим автомобилем: турбина, вероятно, будет вращаться около 7000 часов в год; типичный срок работы автомобиля составляет 4000 часов в год. Это почти два срока службы автомобиля за один год работы турбины!

Хорошо спроектированные ветровые турбины рассчитаны на 20-30 лет работы. Чтобы обеспечить производительность системы, придерживайтесь режима регулярного технического обслуживания.

Большая часть технического обслуживания сосредоточена на тщательных проверках турбины и мачты. Башня должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить доступ для обслуживания механических частей, таких как подшипники.

По материалам сайта http://www.yourhome.gov.au/energy/wind-systems