Якщо купуємо вітрогенератор найперше необхідно поцікавитися у продавця не потужністю вітряка, яка вказана на упаковці, а яку площу охоплює даний вітрогенератор.
Охоплювана площа вітрогенератора
Охоплювана площа — площа через яку проходить вітрової потік
- Для пропелерних вітрогенераторів, це площа кола: S = 3.14 * D ^ 2/4, де S-охоплювана площа, D-діаметр пропелера.
- Для вертикальних: S = D * H, де D-діаметр вітроколеса, H-його висота.
Чому ця характеристика найважливіша в вітрогенераторі? Справа в тому, що потужність виробляється генератором безпосередньо залежить від захоплюваної площі, іншими словами від обсягу проходить через вітроколесо повітряної маси.
І якщо потужність своєї вітроустановки виробник може вказувати будь-яку, керуючись тільки своїми моральними принципами.
В тому числі і «зі стелі», завищуючи її в кілька разів, то таку характеристику, як охоплювана площа роздути не вдасться.
Знаючи охоплювану площу легко порахувати РЕАЛЬНУ!!! потужність вітрогенератора.
З одного квадратного метра захоплюваної площі, приблизно, можна зняти до 200-250 Вт номінальної потужності.
- Тепер розглянемо приклад: пропелерний вітряк діаметром 1,2 метра, відповідно площа 1.13 кв.м, отже номінальна потужність даної ВЕУ складе 1,13 * 250 = 282 Вт, а не 1 кіловат як зазначено на упаковці. І це в найкращому разі.
- Інший приклад: вітроустановка вертикального типу має діаметр вітроколеса 1 метр і його висота 1,4 метра. Отримуємо площу 1,4 кв. метра, отже ця ВЕУ може видати на номінальних оборотах 1,4 * 200 = 280 Вт.
Номінальна потужність вітрогенератора
Це в принципі, та потужність яку Ви розраховуєте отримати. Для вітрогенераторів, вона розраховується виходячи з швидкості вітру 9-10 м / с. Ця швидкість – номінальна швидкість вітру.
Для чого Вам це знати? Щоб не купити вітроустановку з «липовими» характеристиками.
Наприклад візьмемо практично будь-який китайський, нібито на 300W вітряк. Фірми виробників і моделі наводити не буду, самі знайдете в інтернеті.
- Купуючи вітряк від першого виробника і розраховуючи отримати 300W, Ви маєте вітрогенератор з реальними характеристиками 130-170W, а 300W буде тільки тоді, коли у вашому місті оголосять «штормове попередження».
- А купуючи у другого, реально маємо 40-50W, ну і 300W отримаєте тільки тоді, коли у вашого будинку дах знесе.
Тому, вибираючи вітрогенератор, дивіться на його характеристики саме на вітрах в 9-10 м / с, це стандарт для всього світу, крім китайців і інших «чесних» виробників
Початкова (стартова) швидкість вітру
Багато виробників, для заманювання покупців, заявляють, що їх «дітище» починає працювати при швидкості вітру від 1-2 м / с, а деякі навіть від 0,5 м / с. Ну що, спростуємо?
Для цього нам знадобляться:
- Дані про енергії, яку несе вітер на певній швидкості.
- Коефіцієнт використання енергії вітру (КВЕВ), це показник ефективності вітроустановки (свого роду ККД). Зазвичай він знаходиться в межах 0,3-0,4 і не може бути більше 0,59-для ідеального вітряка.
- Розуміння того, що «вічний двигун» поки не винайдено і закон збереження енергії як і раніше працює.
Отже, я навіть не буду розглядати швидкість вітру в 1 м / с, розглянемо відразу 2 м / с. Ми бачимо, що при даній швидкості, вітер несе енергію в 4,9 вата на квадратний метр захоплюваної площі вітроустановки. Знаючи показник КВЕВ, візьмемо середній 0,35. Отримуємо, що вітрогенератор з площею в 1 кв.м. може виробити при швидкості вітру в 2 м / с енергію: 1кв.м. Х 4,9 вата Х 0,35 = 1,7 Ватта. Як багато, треба 60 штук таких вітряків, щоб запалити 100 ватну лампочку і це якщо немає інших втрат. Може цієї енергії і вистачить для того, щоб вітроколесо початок крутиться і радувати око, але ефекту нуль.
У вітроенергетиці є такий показник як швидкість зрушування. Це швидкість вітру при якій вітроустановка починає крутиться, але природно нічого не виробляє.
Практичні спостереження
Конструктивні особливості вітрогенератора
При покупці так само необхідно враховувати:
- Наявність в ВЕУ мультиплікатора (редуктора) або пасової передачі. Виробники економлять на вартості генератора і ставлять генератор меншої потужності, підвищуючи обороти редуктором, домагаються номінальної потужності. В принципі в цьому немає нічого поганого, але наявність мультиплікатора дуже сильно погіршує старт вітроустановки при слабких вітрах, і зменшується ККД в цілому.
- Виконання обмоток генератора. Якщо обмотка генератора зроблена на металевому сердечнику, то цей факт так само сильно впливає на стартові і робочі характеристики вітроустановки. З’являється ефект «залипання», коли металевий сердечник притягається до магнітів. Наприклад, в трифазному генераторі, сердечники котушок однієї з трьох фаз буквально приклеєні до магнітів і щоб «відірвати» сердечники від магнітів необхідно затратити зусилля, а це все втрати які погіршують кінцеві характеристики генератора.
Кращими є генератори, котушки якого не мають металевих сердечників – всі втрати даного генератора, це втрати на підшипниках. Вони раніше стартують і мають більший ККД.