Ветрогенератор на крышу дома: Ветрогенератор на крыше

Ветровой генератор на крыше нашего дома

Согласитесь, обсуждая на различных форумах состояние внедрения альтернативных источников энергии, мы не часто встречаем информацию об устройстве и монтаже ветрогенератора на крыше дома. Но ведь многие энтузиасты и желающие иметь независимое энергоснабжение в своем доме мечтают об этом.

Я сам давно хотел найти подобную информацию, чтобы поближе познакомиться и тем самым уяснить себе и моим читателям перспективу развития ветроэнергетики в частных домохозяйствах и в домах многоэтажной постройки. Последнюю информацию в этом направлении я опубликовал на сайте в декабре прошлого года, и она посвящалась украинскому изобретению «Ротор Онипко». Более детально об этом здесь.

Достаточно сказать, что опубликованная информация нашла большой интерес у читателей (более 30 комментариев, более 3500 просмотров). Среди многочисленных вопросов в комментариях, наиболее часто звучали: на каком объекте можно посмотреть работу, этого ветрогенератора?; какова мощность аппарата, и при каком диаметре колеса?; стоимость 1Вт установленной мощности?

В течение последние полугода, мне пришлось неоднократно встречаться с автором изобретения, А. Ф.Онипко и выяснить у него ответы на поставленные вопросы. К сожалению, из-за отсутствия явной заинтересованности потенциальных инвесторов и кризисной ситуации в экономике Украины, Алексею Федоровичу не удается организовать производство ноу-хау в своей стране. Последняя его информация свидетельствует о размещении такого заказа в Европе в 2016-2017 гг.

И как тут не вспомнить слова из популярного в восьмидесятые годы XX столетия советского «Вестерна» «Белое солнце пустыни» поручика Верещагина: «За Державу обидно!»

Читатели, коллеги, единомышленники, — «Скажите, но разве не будет обидно, после того, как вы ознакомитесь со следующей информацией?»

«9 июля текущего года, в минувший четверг, который выдался необычно ветреным, энергосистема Дании получила от ветроэлектростанций выработку электричества, которая превысила необходимый для всей страны уровень на 16%.

В определённые моменты дня, к примеру, ранним утром четверга, когда потребление электричества естественным образом упало за счёт ночного времени, выработка энергии достигала цифры в 140%.

Из информации главного энергетического оператора Дании, где в реальном времени показывается уровень выработки электроэнергии и её экспорт, следует, что на 9 июля показатель выработки ветроэлектростанций значительно превышал уровень потребления. При этом максимальная мощность всего ветроэнергетического комплекса заявлена на уровне 4,8 ГВт — другими словами, у него оставался ещё существенный резерв.

Ранее власти страны, население которой составляет 5,6 миллиона человек, заявляли, что в Дании начата государственная программа по полному прекращению использования ископаемого топлива к 2050 году, включая не только их сжигание для выработки электричества, и для транспорта.

Эта программа была начата, несмотря на удачное географическое расположение страны по отношению к её энергетически благополучным соседям, откуда Дания может легко импортировать электроэнергию. К примеру, большое количество атомных электростанций в Швеции и гидроэлектроэнергия из Норвегии позволяла Дании чувствовать себя достаточно комфортно.

Однако, политические намерения властей Швеции о закрытии атомных электростанций и возрастающие потребности Великобритании, с которой приходилось делить норвежский импорт энергии, вынудили власти Дании начать программу по установке ветроэлектростанций у себя в стране с намерением довести их выработку до половины требуемого уровня к 2020 году. Как видно, эта государственная программа близка к своей цели» (по материалам информпортала GT)

И пусть я пишу в основном о малой ветроэнергетике, но наша нынешняя власть должна ведь прислушаться к голосу разума и к европейскому опыту, если мы уж выбрали этот вектор? Или это пустые слова и обман электората.

Когда «Ротор Онипко» появится на рынке Украины, сказать трудно. Отмечу следующее, что данный вид ветрового генератора конструктивно отличается от подобных аппаратов горизонтального и вертикального исполнения, генерирует электрический ток при малых скоростях ветра и без флюгера ориентируется на направление и напор ветра.

Но самое главное, что этот аппарат с успехом можно устанавливать на крыше зданий, именно в этом заинтересовано большая часть потребителей энергии, мечтающие о независимом энергоснабжении.

И вот недавно я нашел информацию еще в одной европейской стране Голландии, где испытываются новые типы ветровых турбин для установки на крышах жилых зданий. Внимательно рассмотрев фото, я сразу подумал, что это «Ротор Онипко», но в статье ничего об этом не упоминалось.

Сравнив фото, вы можете убедиться, что они практически идентичны. Другое дело, что ученые Украины и Голландии шли параллельным путем, преследуя главную цель, как приблизить ветряные установки ближе к потребителю. В результате поиска появилась идея разработки такого аппарата, чтобы его можно было установить на крыше дома.

Ниже подробно о ветрогенераторе, Голландской компанией «The Archimedes». Вкратце о технических характеристиках. Ветроустановка Liam F1, это доступный источник энергии ветра, идеально подходящий для городских условий. Он компактный и тихий. Производство энергии в среднем за год составляет от 300 кВт.ч до 2500 кВт.ч, в зависимости от скорости ветра и высоты крыши.

Для увеличения производства электрической энергии, на крыше можно разместить несколько агрегатов Liam F1 или объединить их с солнечными батареями для создания резервного источника энергии в безветренные дни.

«Компания The Archimedes, головной офис которой расположен в Роттердаме, продемонстрировало ветровые турбины Liam F1, способные решить две основных проблемы «бытовой» ветроэнергетики. Во-первых, это шум, создаваемый лопастями традиционных турбин. Во-вторых, низкая эффективность, которая зачастую не окупает затрат по установке громоздкого оборудования.

Турбина Liam, по форме напоминающая панцирь улитки, работает практически бесшумно (уровень шума — около 45 дБ, это тише, чем шум дождя). Подобно флюгеру, она разворачивается вслед за ветром, «захватывает» воздушный поток и постепенно снижает его скорость и меняет направление.

По словам изобретателя турбины и технического директора The Archimedes Маринуса Миремета, эффективность турбины составляет 80% от теоретического максимума в ветровой энергетике:

Одна голландская семья потребляет в среднем около 3300 кВт•ч электроэнергии в год.

По данным The Archimedes, разработанная ими турбина может покрыть почти половину этой потребности при скорости ветра хотя бы 4,5 м/с. Предполагаемая стоимость установки — 3999 евро. Помимо бытовых ветрогенераторов, The Archimedes планирует применять турбины Liam для электроснабжения морских судов» (по информации ПМ).

Стремительно движется прогресс. И в этом потоке движения радостно сознавать, что для сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу, на смену процессам сжигания углеводородов, приходят новые технологии по использованию альтернативных источников энергии. В этом движении так же важную составляющую носит направление получения энергонезависимости для домохозяйств, и элементом для этого может служить ветровой генератор на крыше нашего дома.

Надеюсь, данная информация пришлась вам по вкусу, вы узнали что-то новое и даже можете сравнить аналоги новой техники отечественного и зарубежного производства. Свои впечатления о прочитанном, можете разместить в комментариях, или поделиться с друзьями и коллегами, в соцсетях, кнопки ниже.

Метки:ветрогенераторы

Правильное расположение ветрогенератора

В регионах с высокой скоростью ветра, в прибрежных зонах и на объектах, где в зимний период солнечная электростанция «не справляется», для автономного энергоснабжения используют ветрогенераторные станции – «ветрогенераторы», (сокращённо ВГ). Но на большей территории нашей страны средняя скорость ветра составляет всего 4-5м/сек., тогда как ветрогенератору для выработки «номинальной мощности» требуется 10-12м/сек.. Именно поэтому нет никаких сомнений в важности правильной и продуманной установки устройства, достичения точки, где винт его окажется в зоне с максимальной скоростью ветра.

Мощность ветрогенератора и зависимость от скорости ветра и высоты мачты

Почему же так важно «не потерять» ни одного метра в секунду? Определим зависимость мощности ветрогенератора от скорости ветра. 

1. Кинетическая энергия воздуха, движущегося ламинарно (без завихрений)  W=1/2mV2, где m — масса воздуха, V – его скорость.

2. Массу воздуха, проходящего за время t и площадь S можно выразить следующим образом: m=VtSρ, где: S – площадь, описываемая винтом ВГ, ρ – плотность воздуха.

3. Чтобы определить мощность (P), делим энергию на время, подставляем выражение для массы, получаем: P=1/2V3Sρ.

4. Если теперь умножить выражение на КПД устройства в целом, включающее в себя коэффициент преобразования лопастей винта, коэффициент полезного действия редуктора и генератора (ƞ), получим реальную мощность «ветряка»: P=1/2V3Sρ ƞ.  На практике обычно значение  ƞ лежит в пределах 0,4-0,5.

Как видно из расчета, мощность ВГ пропорциональна третей степени скорости ветра, то есть увеличение скорости в 2 раза даст увеличение мощности в 8 раз!

Таким образом, скорость ветра и отсутствие турбулентностей (завихрений) должны иметь решающее значение при выборе места установки ветрогенератора. Из этих соображений идеально подходят: 

• берег крупного водоема;
• вершина горы или возвышенности;
• центр протяженного поля. 

Увы, в реальной жизни мало кто имеет на своем участке моря, поля и горы.  Поэтому принцип только один – чем выше установка, тем лучше. В идеале, Ветрогенератор должен быть выше не менее, чем на 6 (шесть) метров окружающих его предметов (дома, деревьев, строений, возвышенностей), чтобы оказаться в зоне ламинарного движения воздуха.

Приведем простой пример, который можно легко проверить в on-line калькуляторе для расчета на нашем сайте. Рассмотрим модель пятилопастного ветрогенератора HY-1000, стоящий в «бесконечном» поле вблизи Санкт-Петербурга:

• При высоте мачты 5 метров максимальная выработка достигается в сентябре и составляет 1,38кВтч/сутки;
• Если увеличить высоту мачты до 10 метров, получим 2,43 кВтч/сутки;
• Увеличим высоту до 20 метров и получим уже – 3,12 кВтч/сутки. 

Вывод напрашивается сам собой —  часто вместо увеличения мощности ветрогенератора достаточно увеличить высоту мачты.

Решающая роль места установки «ветряка» в эффективности энергосистемы

Очень велик соблазн приделать мачту ветрогенератора к дому для увеличения высоты всей конструкции. Несмотря на очевидные плюсы, данный подход имеет ряд минусов:

Во-первых, установка издает звуки, и звуки эти отлично могут быть переданы по мачте на конструкцию дома, что со временем будет раздражать его жителей. Во-вторых, если здание находится в черте города, могут потребоваться дополнительные согласования в надзорных органах.

Стоит также обратить внимание на конструкцию самой мачты. Если горизонтальные линейные размеры мачты сравнимы или превышают размеры ВГ, то, собственно, сама мачта может являться источником турбулентности.

Очень показательный пример, когда мачта по сути мешает работать системе, плюс частично затеняет солнечные батареи, представлен на фотографии.

Особое внимание нужно уделить выбору сечения кабеля. Так как ВГ находится на мачте, а контроллер заряда где-то в доме, длина линии может быть значительной, равно как и падение напряжения. Это может привести к снижению эффективности заряда аккумуляторных батарей. Из этих соображений, площадь сечения кабеля должна быть достаточно большой, чтобы данный эффект был незначителен. Для расчёта площади сечения кабеля следует обратиться к правилам, описанным в статье Расчёт сечения провода.

В отличие от монтажа солнечных батарей, установка «ветряка» часто влечет за собой капитальные строительные работы, такие как бетонирование основания, монтаж свай для растяжек, сварочные работы. Тем не менее, правильно выполненный монтаж обеспечит надежную и эффективную работу системы, и максимальную выработку энергии на протяжении всего срока эксплуатации.

Читать другие статьи..

Ветряная система на крыше обеспечивает 150 % энергии от солнечной на доллар

Aeromine заявляет, что ее уникальные «неподвижные» ветряные генераторы на крыше производят на 50 % больше энергии, чем солнечная батарея той же цены, при этом занимая всего 10 % крыши пространство и работает более или менее бесшумно. В независимых тестах они кажутся законными.

Распределенное производство энергии будет играть все более важную роль на мировых энергетических рынках. Большая часть этого в настоящее время поступает в виде солнечной энергии на крышах, но в некоторых районах ветер определенно может играть большую роль. Однако не каждое место подходит для лопастной ветряной турбины, и в связи с этим дочерняя компания Университета Хьюстона Aeromine Technologies разработала совершенно другую, очень аккуратную форму улавливания энергии ветра на крыше, которая, похоже, может изменить правила игры.

Как и в случае с традиционными ветряными турбинами, размер имеет решающее значение. Таким образом, в то время как блоки энергии ветра Aeromine занимают относительно небольшую площадь на вашей крыше, они все еще довольно громоздки. Сами крылья примерно 10 футов (3 м) в высоту, и, судя по последним снимкам, теперь они сидят на ящиках, которые могут добавить еще 6 футов (1,8 м) к их высоте — так что это не увядающие фиалки. С другой стороны, они не создают шума или постоянного визуального отвлечения внимания, как обычная турбина с лопастями, поэтому они могут оказаться менее нежелательными в населенных пунктах.

Они работают по-разному — вроде набора спойлерных крыльев гоночного автомобиля, зажатых друг напротив друга, с круглым стержнем между ними. Эти стационарные крылья, расположенные под углом к ​​ветру, создают вакуум низкого давления в центре устройства, который всасывает воздух через перфорации либо в самих крыльях, либо в круглом стержне, что также способствует ускорению окружающего воздушного потока над крыльями.

(рендеринг) конструкция помещает пару крыльев, похожих на сполиеры гоночного автомобиля, в ориентации сэндвича, чтобы создать вакуум низкого давления, который всасывает воздух снизу. Таким образом, турбина защищена от повреждений

Аэромин

Так где турбина? В зависимости от установки, он может быть либо внизу этой центральной опоры, окруженной воздуховодом, либо в более компактных конструкциях, которые располагаются прямо на крыше, а не наверху коробки, вентилятор может быть внизу в крыше самого здания, в трубе, соединяющейся либо с этим центральным столбом, либо с полыми камерами в перфорированных крыльях. В любом случае, крылья создают зону низкого давления, воздух всасывается через трубу, чтобы заполнить эту зону низкого давления, а Aeromine размещает относительно небольшой дешевый внутренний винт (возможно, 36 дюймов/9 дюймов).1 см в диаметре) в эту трубку для запуска генератора.

Он очень тихий, очень безопасный и очень дешевый в строительстве; вам не нужны какие-либо причудливые материалы, такие как углеродное волокно, в самом вентиляторе нет ничего особенного, и все это разбирается для транспортировки и относительно простого процесса сборки на месте.

Aeromine еще не назвала стандартную емкость для своих устройств в их последней итерации — действительно, нам пришлось покопаться, чтобы найти хоть какую-то информацию об устройстве. Но в решении, представленном для задачи AFWERX Reimagining Energy в январе 2021 года, каждый из этих блоков был рассчитан на 5 кВт, что довольно близко к мощности типичной бытовой солнечной системы с 21 панелью на крыше. Конечно, вдоль передней кромки здания можно запустить несколько блоков, расположенных на расстоянии около 15 футов (4,6 м) друг от друга, и каждый блок в этом (ныне устаревшем) задании AFWERX обещал вырабатывать около 14,3 МВтч в год. Для сравнения: моя домашняя солнечная система на крыше мощностью 6,5 кВт дает где-то около 9МВтч в год.

Ветроуборочная установка Aeromine, установленная в качестве пилотного испытания на производственном объекте BASF в Виандотте, штат Мичиган. Мы ожидаем, что большая коробка внизу исчезнет в коммерческих приложениях, а воздухозаборник и турбина будут работать ниже линии крыши.

Aeromine

Потенциал здесь довольно очевиден; солнечная и ветровая энергия хорошо дополняют друг друга. Солнечная энергия генерируется только в самые солнечные часы, ветер может быть 24 часа, но полностью зависит от условий. Небольшая площадь крыши системы Aeromine позволяет покрыть остальную часть крыши солнечными панелями, а затем организовать хранение аккумуляторов на месте и вести приличный бизнес более или менее вне сети.

Так в чем минусы? Что ж, эти вещи нужно устанавливать в местах, где направление ветра довольно постоянно, потому что они не наклоняются, чтобы поймать ветерок, и, вероятно, никогда не будут, поскольку они спроектированы так, чтобы быть такой экономичной машиной. Их высота может сделать их визуальной проблемой или проблемой городского планирования в некоторых областях, и, более того, они будут отбрасывать тени, которые будут блокировать попадание солнца на фотоэлектрические панели на крыше, если только здание не ориентировано так, что солнце светит с одной стороны, а ветер от другого. Так что определенно будет ограниченное количество мест, где они будут оптимально работать в гибридной системе.

Но на первый взгляд это все. Они, безусловно, дешевле, выносливее, безопаснее и менее навязчивы, чем конструкции ветряной мельницы, и они предлагают легкодоступный способ внедрения надежной энергии ветра в распределенную энергосистему.

(Визуализированное изображение) Многие блоки Aeromine могут работать вместе с правильным расстоянием, и на крыше остается достаточно места для солнечных батарей для работы гибридной системы

Aeromine

Прежде чем слишком волноваться о какой-либо странной новой технологии ветроэнергетики, всегда стоит вернуться к превосходному контрольному списку Майка Барнарда, чтобы отсеять сомнительные заявления о ветроэнергетике. Написанная в 2013 году, она как никогда актуальна сегодня, когда все больше и больше денег вливается в технологии экологически чистой энергии.

Aeromine хорошо справляется с тестом Барнарда. За спиной Хьюстонского университета компания также представила свое оборудование в Национальную лабораторию Sandia, отвечающую золотым стандартам, для тестирования — действительно, Sandia принимала непосредственное участие в разработке. Он утверждает, что собирает не более 1/3–1/2 предела Бетца потенциальной энергии ветра.

В анализе технических характеристик, подготовленном в сотрудничестве с Sandia с использованием аэродинамических труб Техасского технологического университета, говорится, что «за счет надежной конструкции, охватывая большую площадь ветра, AeroMINE преодолевают проблемы, которые преследовали другие решения для распределенного ветра и препятствовали распространению ветра от того, чтобы играть значительную роль на энергетических рынках». В отчете также отмечается увеличение отбора энергии в сочетании с некоторой аэродинамической нестабильностью, когда воздушный поток достигает устройства с более высоких углов атаки.

Неподвижная ветряная установка Aeromine

Aeromine сообщает, что BASF тестирует систему на своем заводе в Виандотте, штат Мичиган, хотя не сообщается, сколько единиц было установлено или какой мощности. Глядя на спутниковые наложения в Google Maps, кажется, что экспериментальная установка на видео выше находится именно здесь, судя по уникальной маркировке на крыше, но спутниковое изображение недостаточно свежее, чтобы показать ветроэнергетическую систему. поэтому мы не можем понять намного больше.

Мы ожидаем, что этот сверхвысокий блок, стоящий на коробке, является просто временным прототипом, разработанным таким образом, чтобы его было очень легко добавлять и снимать, при этом конечный продукт будет располагаться вровень с крышей, а его трубопроводы и турбина будут установлены под поверхностью. Мы бы хотели, чтобы Aeromine была более открытой в своем маркетинге.

В любом случае, несмотря на ограниченность информации, которую компания готова опубликовать на данный момент, похоже, что это может стать впечатляющим шагом вперед для распределенной энергии ветра на крышах. Мы надеемся, что Aeromine сможет масштабировать эту технологию и внести серьезный вклад в гонку за нулевым выбросом углерода.

Посмотрите короткое видео с Сандией ниже.

R&D 100 Winner 2021: AeroMINE — стационарный сбор распределенной энергии ветра

Источник: Aeromine via PR Newswire

Новая неподвижная технология использует энергию ветра с крыш

Она генерирует столько же энергии, сколько солнечная батарея на 10% площади.

Новая стационарная ветровая энергетическая система обещает увеличить количество возобновляемой энергии, вырабатываемой на крышах, что поможет нам достичь нашей цели — будущего без ископаемого топлива.

Задача: Электричество и тепло являются крупнейшим источником выбросов парниковых газов, поэтому переход этих секторов на возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, является ключом к борьбе с изменением климата, и этот переход не обязательно должен произойти в ближайшее время. шкала полезности тоже.

Благодаря неуклонному снижению цен на солнечные панели в США растет число солнечных установок на крышах домов. Но поскольку солнце светит не всегда, а батареи стоят дорого, большинство зданий, работающих на солнечной энергии, в конечном итоге также получают электричество из сети, продолжая нашу зависимость от ископаемого топлива.

Электричество и тепло являются крупнейшими источниками выбросов парниковых газов.

Ветряные турбины могут генерировать электроэнергию ночью и в пасмурную погоду, что делает их идеальным дополнением к солнечным технологиям. Но маленькие турбины не могут генерировать много энергии, а большие лучше подходят для открытых равнин, холмов или океана, чем для жилых крыш.

«Когда дело доходит до жилых домов, в большинстве районов есть ограничения по количеству башен, которые вы можете установить на своем доме или что-то в этом роде, поэтому вы не можете поднять турбину очень высоко», — Мэтью Лакнер, директор Университета ветроэнергетики Массачусетского университета. Центр, который не участвовал в разработке новой системы, сообщил журналу Popular Science в мае.

Идея: Дочерняя компания Университета Хьюстона Aeromine Technologies разработала ветровую энергетическую систему на крыше, которая более компактна, чем обычная турбина, и работает при скорости ветра до 5 миль в час — для традиционных малых турбин требуется средняя скорость ветра не менее 9 миль в час.

Один блок Aeromine может генерировать столько же энергии, сколько массив из 16 солнечных панелей, при этом занимая 10% площади крыши, а при масштабном производстве система может генерировать значительно больше энергии, чем солнечная установка на крыше той же цены, по данным Aeromine.

Как это работает: Ветряная энергетическая система Aeromine не похожа на традиционную турбину — вместо вращающихся лопастей на тонком шесте она представляет собой неподвижный, похожий на резервуар цилиндр, окруженный аэродинамическими профилями.

«По мере того, как ветер ударяет в эти аэродинамические поверхности, создается отрицательное давление, которое засасывает ветер, бьющий в здание, через внутренний пропеллер в нижней части устройства, что создает выработку энергии, которая соединяется непосредственно со зданием», — Дэвид Асарноу, Об этом Fast Company сообщил соучредитель и генеральный директор Aeromine.

Aeromine предполагает, что от 20 до 40 таких блоков будут выстроены в линию вдоль любого края крыши, смотрящего в сторону, где больше всего ветра, оставляя место в центре крыши для солнечных батарей (хотя блоки могут создавать слишком много тени в зависимости от направления ветра). направление солнца).

«Мне нравится думать об этом как о чем-то подрывном и дополнительном [так в оригинале] к солнечному бизнесу», — сказал Асарноу. «Наше производство может быть сильнее. В то же время, когда вы объединяете их, у вас действительно есть путь к энергетической независимости на месте».

Рендеринг ветровой энергетической системы Aeromine.