Выбор типа ветрогенератора для регионов России.

Многие уже не раз задавались вопросом: какой же всётаки выбрать ветряк для своего дома что бы не ошибится, тихоходный (пяти-шестилопастной) или быстроходный (двух-трёхлопастной). Вот как раз в этой статье мы и выясним.

Таким образом, задача «построить хороший ветряк для конкретного места и конкретного потребителя» трансформируется в задачу «построить «правильный» ветряк для конкретного места и конкретного потребителя».Здесь уместно посмотреть на существующий рынок и прояснить для себя плюсы и минусы существующих конструкций.

Для того чтобы сравнивать, нужно остановиться на каких-то параметрах (желательно цифровых) и приложить эти параметры к районам эксплуатации. Важнейшей характеристикой места эксплуатации является его «производительность», т.е. количество энергии, которое потенциально имеет ветер. Достаточно определенно эту «производительность» характеризует скорость ветра, например за г… Районы России можно условно разбить на три, по среднегодовой скорости ветра:
— менее 3 м/с;
— от 3 до 5 м/с;
— более 5 м/с.

При этом нужно помнить, что скорость ветра распределена неравномерно по времени. Для просторов России чаще всего общей является зависимость – слабые ветра 70-80% времени, средние ветра – 15-20% времени, сильные ветра – 5-7%, очень сильные ветра – 2-3%, штормы – 1%. Таким образом, чаще всего дует ветер 1-3 м/с. Штормы встречаются очень редко. Отсюда следует, что разумно ориентироваться на слабые ветра, даже если при сильных и штормовых ветрах придется ветряк остановить или сложить. Система увода ветряка из-под сильного ветра, конечно усложняет его конструкцию, но это уже следующий вопрос.

Теперь само время посмотреть на предложение. Большинство предлагаемых моделей – лопастные ветряки с горизонтальной осью разных размеров и соответственно мощности с двумя, тремя и четырьмя лопастями. Реже встречаются ветряки с большим количеством лопастей (пять, шесть). Фирмы предлагают разнообразную комплектацию: от отдельных узлов до полного комплекта с монтажом и наладкой у заказчика. Некоторые модели собственного производства, много предложений импортных агрегатов – от китайских до уважаемых европейских производителей.

Если обратиться к цифровым показателям – видно, что заявленные мощности трёх лопастные ветрогенераторы «выдают» при скоростях ветра 8-15 м/с; при этом минимальная скорость ветра (так называемая скорость страгивания) 2,5-4 м/с., максимальная эксплуатационная – 25-45 м/с. Несколько другие показатели имеют многолопастные (пяти-шести лопастные) и стаксельные ветряки. Минимальная скорость ветра 0,5-1,5 м/с. Максимальная мощность при скоростях ветра 6-20 м/с., максимальная эксплуатационная скорость ветра – 15-30 м/с.
Разница характеристик определяется в основном «заполненностью» окружности, которую описывают лопасти. Когда лопасти вращаются достаточно быстро, вся окружность используется достаточно эффективно и мало зависит от количества и площади лопастей. А вот на слабых и умеренных ветрах многолопастные и стаксельные ветряки явно выигрывают. Им есть чем «ловить» ветер, они способны преобразовать в полезную работу очень слабые потоки воздуха. При усилении ветра они теряют преимущество, а на сильных ветрах проигрывают «лопастникам». Потери на трение растут вместе со скоростью.

Теперь попытаемся характеристики ветряков «привязать к местности». Становится понятно что в большинстве районов России «лопастники» как правило стоят или работают в пол-силы. Исключение составлять будут прибрежные районы. Об этом же говорят и отзывы потребителей – часто ветроагрегаты не оправдывают ожидания потребителей. Мощность оказывается недостаточной на больших промежутках времени.
По многолопастным и стаксельным ветрякам опыта эксплуатации чуть меньше, но расчетные показатели и тот опыт что есть говорят о более высокой эффективности на большей территории России.

Проблемы эксплуатации и их решения

Если обобщить проблемы эксплуатации ветряков то их две: слабый ветер и сильный ветер. Потребителя раздражает, когда дорогостоящее устройство простаивает из-за слабого ветра или после поломки от сильного ветра. Причем тут важно правильно оценивать последствия. Разработчики умаляют последствия простоя от безветрия и сильно преувеличивают последствия от сильного ветра. В реальности простой – это прямые потери. И несколько недель безветрия могут принести больше потерь чем замена детали в течении пары дней после поломки от шторма.

Увеличивать запас по мощности тоже не выход. Если покупать ветрогенератор максимальной мощностью в 10 кВт для того, чтобы он вырабатывал 2 кВт, как минимум дороговато. А в конечном итоге лишние затраты ложатся на цена энергии.
С другой стороны, способность противостоять штормовым ветрам тоже ложится бременем на цену из-за утяжеления конструкции. А может быть не нужно противостоять шторму? Трава ведь не борется с ветром! Она ложится на землю, а потом поднимается, как ветер стихнет. А пальма «отдает» все листья, но спасает ствол. Листья быстро отрастают заново.

Можно попытаться описать «идеальный» ветряк:
— простая генераторная головка заданной мощности, способная работать на малых скоростях;
— легкие лопасти большой площади, чтобы «снять» энергию с минимального ветра;
— система складывания лопастей при усилении ветра;
— опора, опускающая генератор с лопастями при усилении ветра;
— нужно иметь возможность увеличивать/уменьшать мощность ветроагрегата в некоторых пределах, не перестраивая всю конструкцию.

Думаю, теперь каждый может с лёгкостью определится, какой тип ветряка ему нужен для своего региона. Всем удачи, и отличного настроения !