L'energia alternativa ricevuta dalle centrali eoliche causa un alto interesse per la società. La prova di questo a livello di pratica domestica reale abbonda.
I proprietari di immobili suburbani costruiscono mulini a vento con le loro stesse mani e sono soddisfatti del risultato, anche se l'effetto è anche di breve durata. Il motivo è che durante il montaggio il generatore eolico non è stato calcolato correttamente.
D'accordo, non vorrei spendere tempo e denaro per il progetto, per ottenere un'installazione inefficiente. Pertanto, è importante capire come eseguire un calcolo del generatore eolico e in base a quali parametri scegliere le principali unità di lavoro del mulino a vento.
L'articolo è dedicato alla risoluzione di questi problemi. La parte teorica del materiale è completata da esempi illustrativi e raccomandazioni pratiche per il montaggio di un'installazione di un generatore eolico.
Contenuto dell'articolo:
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Calcolo dell'installazione del generatore eolico
- Come calcolare la potenza del mulino a vento
- Calcolo delle viti turbine eoliche
- Selezione di generatori per turbine eoliche
- Calcolo e selezione del regolatore di carica
- Selezione della batteria per il sistema
- Calcolo dell'inverter per il mulino a vento domestico
- Conclusioni e video utili sull'argomento
Calcolo dell'installazione del generatore eolico
Come iniziare a contare il sistema di riproduzione dell'elettricità dall'energia eolica? Dato che stiamo parlando di un generatore eolico, un'analisi preliminare della rosa dei venti in un'area specifica sembra logica.
Tali parametri di progettazione come la velocità del vento e la sua direzione caratteristica per un determinato territorio sono parametri di progettazione importanti. In qualche misura determinano il livello di potenza del mulino a vento, che sarà davvero realizzabile.
Le turbine eoliche di tale potenza sono difficili da immaginare. Ma tali disegni esistono e funzionano efficacemente. Tuttavia, i calcoli di tali strutture mostrano una potenza relativamente bassa rispetto alle fonti energetiche tradizionali.
Ciò che è notevole, questo processo è a lungo termine (almeno 1 mese), il che è abbastanza ovvio. Calcolare i parametri probabili massimi della velocità del vento e la sua direzione più frequente è impossibile con una o due misurazioni.
Saranno necessarie dozzine di misurazioni. Tuttavia, questa operazione è davvero necessaria se c'è il desiderio di costruire un sistema produttivo efficace.
Come calcolare la potenza del mulino a vento
Le turbine eoliche domestiche, specialmente quelle fatte con le proprie mani, non hanno ancora dovuto sorprendere le persone con grande potenza. È comprensibile Si deve solo immaginare un albero massiccio con un'altezza di 8-10 m, dotato di un generatore con una campata delle pale dell'elica di oltre 3 m. E questa non è l'installazione più potente. Solo circa 2 kW.
Per la manutenzione di turbine eoliche di tale potenza, vengono utilizzati elicotteri e gruppi di specialisti, fino a un massimo di dieci persone. Per calcolare una tale centrale elettrica, è coinvolto un numero ancora maggiore di esecutori.
In generale, se ci si basa su una tabella standard che mostra il rapporto tra la potenza del generatore eolico e la portata richiesta delle pale dell'elica, c'è qualcosa di cui essere sorpresi. Secondo la tabella, è necessaria un'elica di 2 metri per un mulino a vento da 10 W.
Per un design da 500 watt è necessaria una vite con un diametro di 14 m, in questo caso il parametro della campata della lama dipende dal loro numero. Più grandi sono le lame, minore è l'oscillazione.
Ma questa è solo una teoria, a causa della velocità del vento non superiore a 4 m / s. In pratica, tutto è un po 'diverso, e la potenza dell'installazione domestica, che dura da molto tempo, non ha mai superato i 500 watt.
Pertanto, la scelta della potenza qui è solitamente limitata a un intervallo di 250-500 W con una velocità media del vento di 6-8 m / s.
Tabella della dipendenza della potenza del sistema di energia eolica sul diametro della vite di lavoro e il numero di pale. Questa tabella può essere utilizzata per i calcoli, ma tenendo conto della sua compilazione con il parametro della velocità del vento fino a 4 m / s (+)
Da una posizione teorica, la potenza della centrale eolica è considerata secondo la formula:
N = p * s * v3/2,
dove:
- p - densità delle masse d'aria;
- S - area totale soffiata delle pale dell'elica;
- V - velocità dell'aria;
- N - portata d'aria.
Poiché N è un parametro che influenza drasticamente la potenza di un generatore eolico, la capacità effettiva dell'installazione sarà vicina al valore calcolato N.
Calcolo delle viti turbine eoliche
Quando si progetta un mulino a vento, vengono solitamente utilizzati due tipi di viti:
- paletta - rotazione nel piano orizzontale;
- Rotore di Savonio, rotore Darier - rotazione nel piano verticale.
La progettazione di viti con rotazione in uno qualsiasi dei piani può essere calcolata utilizzando la formula:
Z = L * W / 60 / V
dove:
- Z - il grado di rapidità (bassa velocità) della vite;
- L - la dimensione della lunghezza descritta dalle lame di un cerchio;
- W - velocità (frequenza) della vite;
- V - portata d'aria.
Sulla base di questa formula, puoi facilmente calcolare il numero di giri W - la velocità di rotazione.
Questo sembra un design a vite chiamato "Rotor Daria". Questa versione dell'elica è considerata efficace nella produzione di turbine eoliche di piccola capacità e dimensioni. Il calcolo delle viti ha alcune caratteristiche
Un rapporto di lavoro di velocità e velocità del vento può essere trovato nelle tabelle disponibili sulla rete. Ad esempio, per una vite con due lame e Z = 5, la seguente relazione è vera:
| Numero di lame | Grado di rapidità | Velocità del vento m / s |
| 2 | 5 | 330 |
Anche uno degli indicatori importanti della vite di un mulino a vento è un passo.
Questo parametro può essere determinato utilizzando la formula:
H = 2πR * tg α,
dove:
- 2π - costante (2 * 3,14);
- R - il raggio descritto dalla lama;
- tg α - angolo di sezione.
Sono fornite ulteriori informazioni sulla scelta della forma e del numero di lame e istruzioni per la loro fabbricazione questo articolo.
Selezione di generatori per turbine eoliche
Avendo il valore calcolato della velocità della vite (W), ottenuto con il metodo sopra, è già possibile selezionare (creare) il generatore corrispondente.
Ad esempio, quando il grado di rapidità è Z = 5, il numero di pale è 2 e la velocità è di 330 giri / min. Con una velocità del vento di 8 m / s. la potenza del generatore dovrebbe essere di circa 300 watt.
Impianto eolico generatore "nella sezione". Una copia esemplare di uno dei possibili progetti di un generatore di un impianto eolico domestico assemblato in modo indipendente
Con tali parametri, un motore che viene utilizzato nella costruzione di moderne biciclette elettriche può essere una scelta adatta come generatore per un impianto eolico domestico. Il nome tradizionale della parte è il ciclo motor (made in China).
Sembra un motore a ciclo elettrico, sulla base del quale si propone di realizzare un generatore per un mulino a vento domestico. Il design del motore ciclo è ideale per l'implementazione con calcoli e miglioramenti minimi o nulli. Tuttavia, il loro potere è piccolo
Le caratteristiche di un motore a ciclo elettrico sono le seguenti:
| parametro | senso |
| Voltaggio, V | 24 |
| Potenza W | 250-300 |
| Velocità di rotazione, giri / min | 200-250 |
| Coppia Nm | 25 |
Una caratteristica positiva dei velomotori è che praticamente non hanno bisogno di essere rifatti. Sono stati sviluppati in modo costruttivo come motori elettrici a basso numero di giri e possono essere utilizzati con successo per i generatori eolici.
Per la fabbricazione di un mulino a vento può utilizzare il generatore di auto o raccogliere lavatrice.
Calcolo e selezione del regolatore di carica
Il controller di carica della batteria è necessario per un impianto eolico di qualsiasi tipo, inclusa una struttura domestica.
Il calcolo di questo dispositivo è ridotto alla selezione del circuito elettrico del dispositivo, che corrisponderebbe ai parametri calcolati del sistema eolico.
Di questi parametri di base sono:
- generatore nominale e tensione massima;
- massima potenza del generatore possibile;
- massima corrente di carica della batteria possibile;
- tensione sulla batteria;
- temperatura ambiente;
- livello di umidità ambientale.
Sulla base dei parametri presentati, è gruppo del regolatore di carica con le tue mani o la selezione del dispositivo finito.
Regolatore di carica della batteria utilizzato come parte di un impianto eolico. Il dispositivo è un produttore industriale, scegliendo il quale è necessario solo studiare attentamente le caratteristiche tecniche per un coordinamento preciso con il sistema esistente
Naturalmente, è desiderabile selezionare (o assemblare) un dispositivo il cui circuito fornirebbe la funzione di un avvio facile in condizioni di flusso di flussi d'aria deboli. Un controller progettato per funzionare con batterie di diverse tensioni (12, 24, 48 volt) è anche il benvenuto.
Infine, quando si calcola il (matching) circuito del controller, si raccomanda di non dimenticare la presenza di una funzione come il controllo dell'inverter.
Selezione della batteria per il sistema
In pratica, vengono utilizzati diversi tipi di batterie e quasi tutti sono adatti per l'uso come parte di un sistema di energia eolica. Ma devi comunque fare una scelta concreta. A seconda dei parametri del sistema eolico, la batteria viene selezionata per tensione, capacità, condizioni di carica.
I componenti tradizionali per i mulini a vento domestici sono le classiche batterie a piombo acido. Hanno mostrato buoni risultati in senso pratico. Inoltre, il costo di questo tipo di batteria è più accettabile rispetto ad altri tipi.
Le batterie al piombo-acido sono particolarmente modeste per caricare / scaricare le condizioni, ma è inaccettabile includerle in un sistema senza un controller.
Generatore eolico domestico a batteria. Non è la migliore opzione di funzionamento, dato il caos dei cavi e i requisiti di archiviazione. Con questo stato di dispositivi di accumulo di energia, non è necessario fare affidamento sulla loro azione a lungo termine.
In presenza di un generatore di vento impostato regolatore di carica eseguito professionalmente, avere un sistema di automazione a tutti gli effetti, l'uso di batterie AGM o elio.
Entrambi i tipi di dispositivi di accumulo di energia sono caratterizzati da una maggiore efficienza e una lunga durata, ma pongono requisiti elevati in termini di condizioni di carica.
Lo stesso vale per le cosiddette batterie blindate a elio. Ma la scelta di queste batterie per il mulino domestico è significativamente limitata dal prezzo. Tuttavia, la vita di queste costose batterie è la più lunga rispetto a tutti gli altri tipi.
A queste batterie viene inoltre assegnato un ciclo di carica / scarica più significativo, ma soggetto all'uso di caricabatterie di alta qualità.
Calcolo dell'inverter per il mulino a vento domestico
Dovremmo immediatamente fare una riserva: se il progetto di un'installazione eolica a energia domestica contiene una batteria di 12 volt, non ha senso installare un inverter su tale sistema.
In media, il consumo energetico domestico è di almeno 4 kW nei picchi di carico. Da qui la conclusione: il numero di batterie per tale potenza dovrebbe essere di almeno 10 pezzi e preferibilmente sotto una tensione di 24 volt. Su un tale numero di batterie, ha già senso installare un inverter.
Piccolo inverter di potenza (600 W), che può essere utilizzato per piccole centrali elettriche domestiche. È possibile alimentare una TV o un piccolo frigorifero da tali apparecchi a 220 volt. Sulla lampada del lampadario la corrente non è sufficiente
Tuttavia, per fornire 10 batterie con una tensione di 24 W per ciascuna e per mantenere stabilmente la carica, sarà necessario un mulino a vento con una capacità di almeno 2-3 kW. Ovviamente, per i progetti domestici senza pretese tale potere non è quello di tirare.
Tuttavia, la potenza dell'inverter può essere calcolata come segue:
- Riassumi il potere di tutti i consumatori.
- Determina il momento del consumo.
- Determina il carico di punta.
Su un esempio concreto, sembrerà questo.
Lasciate come un carico ci sono gli elettrodomestici: lampade di illuminazione - 3 pezzi. 40 W ciascuno, ricevitore TV da 120 W, frigorifero compatto da 200 W. Sommiamo la potenza: 3 * 40 + 120 + 200 e otteniamo 440 W in uscita.
Determinare il potere dei consumatori per un periodo di tempo medio di 4 ore: 440 * 4 = 1760 W. Sulla base del valore di potenza ottenuto durante il tempo di consumo, sembra logico scegliere un inverter tra tali dispositivi con una potenza di uscita di 2 kW.
Sulla base di questo valore, viene calcolata la caratteristica di tensione corrente del dispositivo richiesto: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
Lo schema classico di riproduzione e distribuzione dell'energia ricevuto da un generatore eolico di tipo domestico. Tuttavia, per fornire un tale numero di dispositivi con energia a lungo termine, è necessaria un'installazione sufficientemente potente (+).
In realtà, il carico da una famiglia a una famiglia di tre persone, in cui è presente un'apparecchiatura a tutti gli effetti con gli elettrodomestici, sarà superiore a quello calcolato nell'esempio. Solitamente e in connessione con il tempo di caricamento, il parametro supera le 4 ore trascorse. Di conseguenza, un inverter eolico avrà bisogno di uno più potente.
Il calcolo preliminare del mulino a vento è utile non solo per il suo autoassemblaggio. Per determinare i parametri ottimali è necessario e scegliendo una turbina eolica.
Conclusioni e video utili sull'argomento
Come vengono analizzati i dati di origine e come vengono applicate le formule sono presentati nel video:
È necessario utilizzare i dati calcolati in ogni caso. Che si tratti di una centrale elettrica industriale o di una fabbrica per uso domestico, il calcolo di ogni nodo porta sempre con sé la massima efficienza del dispositivo e, soprattutto, la sicurezza operativa.
I calcoli preliminari determinano la fattibilità del progetto, aiutano a stabilire quanto costoso o economico risulta il progetto.
Hai esperienza nel risolvere questi problemi? Oppure hai domande sull'argomento? Per favore condividi le tue abilità nel calcolare e progettare un generatore eolico. Puoi lasciare commenti e porre domande nel modulo sottostante.
