Alternative Energie aus Windkraftanlagen stößt auf großes gesellschaftliches Interesse. Es gibt zahlreiche Belege dafür auf der Ebene der tatsächlichen Haushaltspraxis.
Immobilienbesitzer in Vororten bauen Windmühlen mit ihren eigenen Händen und sind mit dem Ergebnis zufrieden, auch wenn der Effekt nur von kurzer Dauer ist. Der Grund ist, dass bei der Montage der Windgenerator nicht richtig berechnet wurde.
Stimmen Sie zu, ich möchte keine Zeit und kein Geld für das Projekt aufwenden, um eine ineffiziente Installation zu erhalten. Daher ist es wichtig zu verstehen, wie eine Berechnung des Windgenerators durchgeführt wird und anhand welcher Parameter die Hauptarbeitseinheiten der Windmühle ausgewählt werden.
Der Artikel befasst sich mit der Lösung dieser Probleme. Der theoretische Teil des Materials wird durch anschauliche Beispiele und praktische Empfehlungen zum Aufbau einer Windgeneratoranlage ergänzt.
Inhalt des Artikels:
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Berechnung der Windgeneratorinstallation
- Wie berechnet man die Leistung der Windmühle?
- Berechnung von Schraubenwindkraftanlagen
- Auswahl von Generatoren für Windkraftanlagen
- Berechnung und Auswahl des Ladereglers
- Auswahl der Batterie für das System
- Berechnung des Wechselrichters für die Windmühle zu Hause
- Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Berechnung der Windgeneratorinstallation
Wie fange ich an, das System der Stromwiedergabe aus Windenergie zu zählen? Angesichts der Tatsache, dass es sich um einen Windgenerator handelt, erscheint eine vorläufige Analyse der Windrose in einem bestimmten Gebiet logisch.
Auslegungsparameter wie die Windgeschwindigkeit und ihre charakteristische Richtung für ein bestimmtes Gebiet sind wichtige Auslegungsparameter. Sie bestimmen bis zu einem gewissen Grad die Leistung der Windmühle, die tatsächlich erreichbar sein wird.
Windenergieanlagen mit einer solchen Leistung sind schwer vorstellbar. Aber solche Entwürfe existieren und arbeiten effektiv. Berechnungen solcher Strukturen zeigen jedoch eine relativ geringe Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Energiequellen.
Was bemerkenswert ist, ist dieser Prozess langfristig (mindestens 1 Monat), was ziemlich offensichtlich ist. Berechnen Sie die maximal wahrscheinlichen Parameter der Windgeschwindigkeit, und ihre häufigste Richtung ist mit ein oder zwei Messungen unmöglich.
Dutzende von Messungen sind erforderlich. Diese Operation ist jedoch wirklich notwendig, wenn ein effektives Produktivsystem aufgebaut werden soll.
Wie berechnet man die Leistung der Windmühle?
Inländische Windenergieanlagen, insbesondere solche, die mit eigenen Händen hergestellt wurden, mussten Menschen mit hoher Leistung noch nicht überraschen. Es ist verständlich Man muss sich nur einen massiven Mast mit einer Höhe von 8-10 m vorstellen, der mit einem Generator mit einer Spannweite der Propellerblätter von mehr als 3 m ausgestattet ist. Nur ca. 2 kW.
Für die Wartung derartiger Windenergieanlagen werden Hubschrauber und Spezialistenteams mit bis zu zehn Mitarbeitern eingesetzt. Um ein solches Kraftwerk zu berechnen, ist eine noch größere Anzahl von Leistungsträgern beteiligt.
Wenn Sie sich auf eine Standardtabelle verlassen, die das Leistungsverhältnis des Windgenerators und die erforderliche Spannweite der Propellerblätter angibt, gibt es im Allgemeinen etwas zu überraschen. Laut Tabelle wird für eine 10-W-Windmühle ein 2-Meter-Propeller benötigt.
Für eine 500-Watt-Ausführung wird eine Schraube mit einem Durchmesser von 14 m benötigt, wobei der Parameter der Messerspanne von ihrer Anzahl abhängt. Je größer die Klingen sind, desto kleiner ist die Schaukel.
Dies ist jedoch nur eine Theorie, da die Windgeschwindigkeit 4 m / s nicht überschreitet. In der Praxis ist alles etwas anders, und die Leistung der Haushaltsinstallation, die tatsächlich über einen langen Zeitraum betrieben wird, hat 500 Watt nie überschritten.
Daher ist die Leistungswahl hier in der Regel auf den Bereich von 250-500 W bei einer mittleren Windgeschwindigkeit von 6-8 m / s begrenzt.
Tabelle der Abhängigkeit der Leistung der Windenergieanlage vom Durchmesser der Arbeitsschnecke und der Anzahl der Schaufeln. Diese Tabelle kann für Berechnungen verwendet werden, berücksichtigt jedoch deren Zusammenstellung unter dem Windgeschwindigkeitsparameter bis zu 4 m / s (+)
Aus theoretischer Sicht wird die Leistung der Windenergieanlage nach der Formel betrachtet:
N = p * s * v3/2,
wo:
- p - Dichte der Luftmassen;
- S - Gesamtblasfläche der Propellerblätter;
- V - Luftgeschwindigkeit;
- N - Luftdurchsatz.
Da N ein Parameter ist, der die Leistung eines Windgenerators drastisch beeinflusst, liegt die tatsächliche Kapazität der Anlage nahe am berechneten Wert N.
Berechnung von Schraubenwindkraftanlagen
Bei der Konstruktion einer Windmühle werden normalerweise zwei Arten von Schrauben verwendet:
- geflügelt - Drehung in der horizontalen Ebene;
- Savonius-Rotor, Darier-Rotor - Drehung in der vertikalen Ebene.
Die Bemessung von Schrauben mit Drehung in einer der Ebenen kann mit folgender Formel berechnet werden:
Z = L * W / 60 / V
wo:
- Z - der Grad der Schnelligkeit (niedrige Geschwindigkeit) der Schnecke;
- L - die Größe der Länge, die von den Schaufeln eines Kreises beschrieben wird;
- W - Geschwindigkeit (Frequenz) der Schnecke;
- V - Luftdurchsatz.
Basierend auf dieser Formel können Sie leicht die Anzahl der Umdrehungen W - die Drehzahl berechnen.
Dies sieht aus wie ein Schraubendesign namens "Rotor Daria". Diese Version des Propellers wird als effektiv bei der Herstellung von Windkraftanlagen mit geringer Kapazität und Größe angesehen. Die Schraubenberechnung weist einige Merkmale auf
Ein Arbeitsverhältnis von Geschwindigkeit und Windgeschwindigkeit finden Sie in den Tabellen, die im Netzwerk verfügbar sind. Für eine Schraube mit zwei Messern und Z = 5 gilt beispielsweise die folgende Beziehung:
| Anzahl der Klingen | Grad der Schnelligkeit | Windgeschwindigkeit m / s |
| 2 | 5 | 330 |
Auch einer der wichtigen Indikatoren für eine Windmühlenschraube ist ein Schritt.
Dieser Parameter kann mit folgender Formel ermittelt werden:
H = 2πR * tgα,
wo:
- 2π - Konstante (2 · 3,14);
- R - der vom Messer beschriebene Radius;
- tg α - Schnittwinkel.
Weitere Informationen zur Auswahl der Form und Anzahl der Klingen sowie Anweisungen zu deren Herstellung finden Sie in dieser Artikel.
Auswahl von Generatoren für Windkraftanlagen
Mit dem berechneten Wert der Schneckendrehzahl (W), der mit der obigen Methode erhalten wurde, können Sie bereits den entsprechenden Generator auswählen (herstellen).
Wenn beispielsweise der Schnelligkeitsgrad Z = 5 ist, beträgt die Anzahl der Flügel 2 und die Drehzahl 330 U / min. Mit einer Windgeschwindigkeit von 8 m / s. Die Generatorleistung sollte ca. 300 Watt betragen.
Generator Windkraftanlage "in der Sektion". Eine exemplarische Kopie eines der möglichen Designs eines Generators einer Windenergieanlage, die unabhängig zusammengebaut wurde
Mit solchen Parametern kann ein Motor, der beim Bau moderner Elektrofahrräder verwendet wird, eine geeignete Wahl als Generator für eine Haushaltswindkraftanlage sein. Der traditionelle Name des Teils ist der Fahrradmotor (hergestellt in China).
Es sieht aus wie ein elektrischer Fahrradmotor, auf dessen Grundlage vorgeschlagen wird, einen Generator für eine Windmühle zu Hause herzustellen. Das Design des Zyklusmotors ist ideal für die Implementierung mit wenigen oder keinen Berechnungen und Verbesserungen. Ihre Leistung ist jedoch gering
Eigenschaften eines elektrischen Fahrradmotors sind wie folgt:
| Parameter | Bedeutungen |
| Spannung, V | 24 |
| Leistung W | 250-300 |
| Drehzahl, U / min | 200-250 |
| Drehmoment Nm | 25 |
Ein positives Merkmal von Velomotoren ist, dass sie praktisch nicht erneuert werden müssen. Sie wurden konstruktiv als drehzahlarme Elektromotoren entwickelt und können erfolgreich für Windkraftanlagen eingesetzt werden.
Zur Herstellung einer Windmühle kann Autogenerator verwenden oder sammeln Waschmaschine Einheit.
Berechnung und Auswahl des Ladereglers
Der Batterieladeregler wird für Windenergieanlagen aller Art einschließlich einer Haushaltsstruktur benötigt.
Die Berechnung dieses Gerätes reduziert sich auf die Auswahl des Stromkreises des Gerätes, der den berechneten Parametern des Windsystems entsprechen würde.
Von diesen Grundparametern sind:
- Generatornenn- und Maximalspannung;
- maximal mögliche Generatorleistung;
- maximal möglicher Batterieladestrom;
- Spannung an der Batterie;
- Umgebungstemperatur;
- Luftfeuchtigkeit.
Basierend auf den dargestellten Parametern ist Laderegler-Baugruppe mit Ihren eigenen Händen oder der Auswahl des fertigen Gerätes.
Batterieladeregler, der als Teil einer Windenergieanlage verwendet wird. Das Gerät ist ein industrieller Hersteller, bei dessen Auswahl Sie nur die technischen Merkmale sorgfältig untersuchen müssen, um eine genaue Abstimmung mit dem vorhandenen System zu erreichen
Natürlich ist es wünschenswert, eine Vorrichtung auszuwählen (oder zusammenzubauen), deren Schaltkreis die Funktion eines einfachen Starts bei Bedingungen der Strömung schwacher Luftströme bereitstellen würde. Ein Controller, der für den Betrieb mit Batterien unterschiedlicher Spannung (12, 24, 48 Volt) ausgelegt ist, ist ebenfalls willkommen.
Schließlich wird empfohlen, bei der Berechnung (Anpassung) des Reglerkreises das Vorhandensein einer Funktion wie der Wechselrichtersteuerung nicht zu vergessen.
Auswahl der Batterie für das System
In der Praxis werden verschiedene Batterietypen verwendet, und fast alle eignen sich gut für die Verwendung als Teil einer Windenergieanlage. Aber Sie müssen trotzdem eine konkrete Entscheidung treffen. Abhängig von den Parametern der Windkraftanlage wird die Batterie nach Spannung, Kapazität und Ladezustand ausgewählt.
Traditionelle Komponenten für Windmühlen zu Hause sind die klassischen Säure-Blei-Batterien. Sie zeigten gute Ergebnisse im praktischen Sinne. Darüber hinaus sind die Kosten dieses Batterietyps im Vergleich zu anderen Typen akzeptabler.
Blei-Säure-Batterien sind für Lade- / Entladebedingungen besonders unprätentiös, es ist jedoch nicht akzeptabel, sie in ein System ohne Controller aufzunehmen.
Akku-Generator für Heimwind. Angesichts des Chaos der Drähte und der Speicheranforderungen nicht die beste Option für den Betrieb. Bei diesem Zustand von Energiespeichern ist es nicht erforderlich, auf deren Langzeitwirkung zu vertrauen.
Bei Vorhandensein eines von Windkraftanlagen professionell ausgeführten Ladereglers mit einem vollwertigen Automatisierungssystem die Verwendung von AGM-Batterien oder Helium.
Beide Arten von Energiespeichern zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer aus, stellen jedoch hohe Anforderungen an die Ladebedingungen.
Gleiches gilt für die sogenannten Helium-Panzerbatterien. Die Auswahl dieser Batterien für Haushaltswindmühlen ist jedoch durch den Preis erheblich eingeschränkt. Die Lebensdauer dieser teuren Batterien ist jedoch im Vergleich zu allen anderen Typen am längsten.
Diesen Batterien wird auch ein größerer Lade- / Entladezyklus zugewiesen, jedoch unter Verwendung eines hochwertigen Ladegeräts.
Berechnung des Wechselrichters für die Windmühle zu Hause
Wir sollten sofort eine Reservierung vornehmen: Wenn die Konstruktion einer Windenergieanlage für Privathaushalte eine Batterie mit 12 Volt enthält, ist es nicht sinnvoll, einen Wechselrichter in ein solches System einzubauen.
Im Durchschnitt beträgt der Stromverbrauch im Haushalt bei Spitzenlast mindestens 4 kW. Daher die Schlussfolgerung: Die Anzahl der Batterien für eine solche Leistung sollte mindestens 10 Stück betragen und vorzugsweise unter einer Spannung von 24 Volt liegen. Bei einer solchen Anzahl von Batterien ist es bereits sinnvoll, einen Wechselrichter zu installieren.
Kleiner Wechselrichter (600 W), der für Heimkleinkraftwerke verwendet werden kann. Mit solchen 220-Volt-Geräten kann ein Fernseher oder ein kleiner Kühlschrank mit Strom versorgt werden. An der Lampe im Kronleuchter reicht der Strom nicht aus
Um jedoch 10 Batterien mit einer Spannung von jeweils 24 W zu versorgen und ihre Ladung stabil zu halten, ist eine Windmühle mit einer Kapazität von mindestens 2-3 kW erforderlich. Offensichtlich ist für unprätentiöse Haushaltsentwürfe eine solche Kraft nicht zu ziehen.
Die Wechselrichterleistung kann jedoch wie folgt berechnet werden:
- Fassen Sie die Macht aller Verbraucher zusammen.
- Bestimmen Sie den Zeitpunkt des Verbrauchs.
- Bestimmen Sie die Spitzenlast.
An einem konkreten Beispiel wird es so aussehen.
Als Ladung gibt es elektrische Haushaltsgeräte: Beleuchtung Lampen - 3 Stck. Jeweils 40 W, Fernsehempfänger 120 W, kompakter 200 W Kühlschrank. Wir summieren die Leistung: 3 * 40 + 120 + 200 und erhalten 440 W am Ausgang.
Bestimmen Sie die Leistung der Verbraucher für einen durchschnittlichen Zeitraum von 4 Stunden: 440 * 4 = 1760 W. Basierend auf dem über die Zeit des Verbrauchs erhaltenen Leistungswert erscheint es logisch, einen Wechselrichter aus solchen Geräten mit einer Ausgangsleistung von 2 kW auszuwählen.
Basierend auf diesem Wert wird die Strom-Spannungs-Kennlinie des gewünschten Gerätes berechnet: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
Das klassische Schema für die Reproduktion und Verteilung von Energie, die von einem Windgenerator des Haushaltstyps stammt. Um eine solche Anzahl von Geräten langfristig mit Energie zu versorgen, ist jedoch eine ausreichend leistungsstarke Installation (+) erforderlich.
In der Realität ist die Belastung eines Haushalts für eine dreiköpfige Familie, bei der ein vollwertiges Gerät mit Haushaltsgeräten vorhanden ist, höher als im Beispiel berechnet. Normalerweise und in Verbindung mit der Ladezeit überschreitet der Parameter die 4 Stunden. Dementsprechend benötigt ein Windenergiewechselrichter einen leistungsstärkeren.
Vorberechnung der Windmühle ist nicht nur für die Selbstmontage nützlich. Zur Ermittlung der optimalen Parameter ist und erforderlich Auswahl einer Windkraftanlage.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Wie die Quelldaten analysiert und wie die Formeln angewendet werden, zeigt das Video:
Die berechneten Daten müssen in jedem Fall verwendet werden. Egal, ob es sich um ein Industriekraftwerk handelt oder ob es für häusliche Bedingungen hergestellt wird, die Berechnung jedes Knotens bringt immer die maximale Effizienz des Geräts und vor allem die Betriebssicherheit mit sich.
Vorberechnungen bestimmen die Machbarkeit des Projekts und helfen festzustellen, wie kostspielig oder wirtschaftlich das Projekt ist.
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