Los molinos de viento han dejado de ser una novedad exótica, ahora se consideran una de las posibles opciones para ahorrar. El aire que fluye por encima de la superficie terrestre transporta una gran cantidad de energía, que actualmente se utiliza con éxito en aerogeneradores industriales y pequeños aerogeneradores para uso privado.
Le diremos cómo elegir el correcto y técnicamente instalar correctamente un generador eólico para una casa privada. En nuestro artículo propuesto, se describen las reglas para el ensamblaje y operación de mini centrales eléctricas. Los compradores interesados reciben recomendaciones para la selección, dada la calificación de los modelos populares.
Diseño y principio de funcionamiento de aerogeneradores.
Los generadores eólicos son dispositivos especiales que transforman la energía cinética del viento en energía eléctrica. Estas son fuentes independientes de electricidad, que son excelentes para la instalación en edificios residenciales privados, en granjas pequeñas y medianas, bases de producción.
El diseño de una mini central eléctrica estándar para uso doméstico incluye los siguientes elementos funcionales:
- Cuchillas Forma aerodinámica para atrapar el viento.
- Generador para producir corriente alterna.
- Controlador para el control automático de una estación eólica. Le permite ajustar la recarga de las baterías, distribuye el flujo de energía entre los dispositivos.
- Dispositivo de almacenamiento. Baterías especiales para la acumulación de electricidad generada.
- Inversor llevar los parámetros de la energía generada a los estándares de la red.
- Mástil, levantando las cuchillas a cierta altura sobre el nivel del suelo.
Los mástiles son diferentes: autoportantes sin estrías, rígidamente fijos y rotativos en las estrías. Este último puede bajarse y elevarse para mantenimiento, así como para trabajos de reparación y restauración.
Bajo la influencia del viento, las palas montadas en el eje del generador comienzan a girar, lo que ayuda a arrancar el rotor. Como resultado, la energía cinética de los flujos de aire se convierte en mecánica y luego en energía eléctrica. Parece un esquema muy simplificado del molino de viento
De hecho, la energía del parque eólico no llega directamente al consumidor. En el sistema, se deben conectar dispositivos especiales para convertir la corriente eléctrica.
El controlador está ubicado en el circuito después del generador. Convierte corriente alterna en corriente continua. De esta forma, la electricidad se acumula y almacena en las baterías, y luego de ellas a través del inversor, que transforma la corriente continua en corriente alterna, la energía se suministra a una red eléctrica privada.
Tal esquema hace posible suavizar la inestabilidad del voltaje, así como acumular energía durante los períodos de ausencia total de consumo. Y esto, a su vez, permite el uso de generadores eólicos de menor potencia que la potencia total de los electrodomésticos.
Durante la conversión de corriente eléctrica de acuerdo con el esquema variable-constante-variable, se producen ciertas pérdidas de energía, que ascienden a aproximadamente el 20%
Junto con una estación eólica autónoma, es posible instalar tanto módulos solares como generadores de combustible.
Si varios dispositivos para generar electricidad están involucrados a la vez, el circuito se complementa con otro elemento: un disyuntor (ABP). Es necesario que cuando apague una fuente de energía alternativa, se inicie otra, la de respaldo.
Como parte de los parques eólicos modernos, se utilizan varios diseños de rotores: piezas giratorias. Tienen sus ventajas y desventajas, diferente eficiencia y funcionalidad. Actualmente, hay muchos desarrollos de sistemas autónomos que pueden interactuar con vientos de diferentes velocidades y fuerzas.
Tipos de parques eólicos
Por el tipo de consumidores, se distinguen los generadores eólicos autónomos y las instalaciones de red. Los primeros proporcionan energía a los consumidores alejados de las redes eléctricas centrales.
El segundo: puede numerar varias decenas / cientos de molinos de viento, que forman un solo sistema y transfieren energía a una red común. La potencia de las unidades autónomas rara vez supera los 75 kW, mientras que la potencia de las instalaciones de red comienza desde 100 kW.
Dependiendo del tipo de construcción, los generadores eólicos se distinguen:
- de vertical eje de rotación;
- de horizontal eje de rotación.
Estos dispositivos se utilizan para diferentes condiciones de funcionamiento, pero la mayoría de las veces hay modelos con eje horizontal. Funcionan como veletas comunes y tienen una estructura similar. El eje del rotor gira en paralelo a la superficie de la tierra.
Dichas unidades se caracterizan por una alta eficiencia (alrededor del 40%), un control de potencia simple y un precio más asequible, pero también se caracterizan por un alto nivel de ruido y vibración generados. Además, deben estar orientados hacia la dirección del viento.
Para instalar una turbina eólica con un rotor horizontal, necesita aproximadamente 120 m de espacio libre y un mástil de al menos 8 m de altura
Los generadores eólicos con un eje vertical de rotación tienen un diseño más compacto, son menos susceptibles a los factores ambientales.
En dispositivos de este tipo, la turbina es perpendicular al plano de la Tierra. Dichos diseños se lanzan incluso con vientos ligeros y son independientes de la dirección del flujo de aire.
El bajo nivel de ruido (hasta 30 dB) permite instalar turbinas eólicas verticales en los techos de los edificios.
Sin embargo, hay un inconveniente significativo: la eficiencia de tales generadores es solo del 15%. Además, son más caros que los modelos con un eje horizontal de rotación.
Los modelos de aerogeneradores difieren entre sí no solo por la ubicación del eje de rotación, sino también:
- número de cuchillas - hay molinos de viento con dos y tres palas, también hay modificaciones de múltiples palas;
- Materiales para la fabricación de piezas funcionales. - con vela y palas rígidas;
- paso de tornillo - ajustable o fijo.
La rotación de los molinos de viento estacionarios de múltiples palas comienza incluso con un viento débil, pero para la operación de dispositivos de dos y tres palas, se necesita un viento más fuerte. Al mismo tiempo, cada cuchilla adicional en el diseño crea una mayor resistencia de la rueda, lo que hace que sea más difícil lograr velocidades de funcionamiento estándar del generador.
Dependiendo del material de fabricación de las palas para una turbina eólica, pueden surgir ciertas dificultades en la operación. Los elementos de navegación son más fáciles de fabricar, por lo que son más baratos.
Pero si es necesario garantizar el funcionamiento confiable de la turbina eólica para el suministro de energía autónomo, vale la pena dar preferencia a los diseños con palas rígidas hechas de metal o fibra de vidrio reforzado.
En cuanto a la inclinación del tornillo, tampoco es tan simple. El paso variable le permite ampliar significativamente el rango de velocidades efectivas para el funcionamiento de la estación eólica y esto es una gran ventaja. Pero al mismo tiempo, dicho mecanismo reduce la fiabilidad general de una instalación estacionaria y complica significativamente la rueda de viento, lo que complica el funcionamiento de la unidad.
Viabilidad de instalar un generador eólico
Los pequeños parques eólicos de hoy en día se utilizan ampliamente como fuentes alternativas de electricidad, lo que puede lograr ahorros reales.
Tales dispositivos, por regla general, se instalan en casas de verano, en áreas alejadas de las redes principales de suministro de energía. Pero esta no es la única razón por la cual las personas prefieren cada vez más construcciones de este tipo.
Los propietarios de tierras utilizan con éxito generadores eólicos para lograr una autonomía completa y un importante ahorro de energía.
Sin embargo, no todas las zonas son adecuadas para instalar una turbina eólica. Para que la mini-central eléctrica funcione completamente durante el período declarado por el fabricante, las condiciones climáticas del terreno deben cumplir con los requisitos de un equipo especial.
La velocidad media del viento no debe ser inferior a 4,5-5 m / s. Solo en este caso, la instalación de una estructura con una turbina eólica estará económicamente justificada.
Para encontrar datos aproximados sobre la velocidad media anual del viento por región, debe ver un mapa especial del viento. Se puede obtener información más precisa utilizando un anemómetro y un dispositivo para leer señales.
El sistema de medición debe instalarse a gran altitud para que los edificios y árboles cercanos no distorsionen los resultados.
Si decide instalar un mini parque eólico para su hogar, también debe considerar la disponibilidad de espacio libre. Debe tenerse en cuenta que el viento debe absolutamente "caminar" a lo largo de las palas, bueno, y sin obstáculos en su camino para alcanzarlas desde diferentes direcciones.
Es por eso que las cimas de las colinas se consideran el lugar ideal para instalar una turbina eólica, donde las masas de aire se condensan con un aumento correspondiente en la presión y la velocidad del viento. Las regiones marinas y la zona de estepa también se consideran adecuadas.
Para aprovechar al máximo el molino de viento, debe instalarlo en un lugar donde no haya árboles ni edificios altos.
Cualquier obstáculo dentro de un radio de 250 m afectará la operación del generador eólico. Para obtener indicadores de máxima eficiencia, es necesario establecer el eje de la turbina por encima del nivel de obstáculos en al menos 4-5 m.
Reglas para elegir equipo
La selección de un generador eólico para el hogar debe abordarse de manera responsable.
Debe recopilar información básica por adelantado:
- Calcule la cantidad nominal y máxima de electricidad para satisfacer las necesidades de la casa.
- Vea datos sobre la velocidad media anual del viento en el área de residencia para determinar los períodos en que el molino estará inactivo.
- Tener en cuenta las características climáticas de la zona. Si se observan heladas severas en la temporada de invierno, la instalación de una estación eólica no se justificará.
- Descubra la intensidad del ruido generado durante la operación de los generadores eólicos.
- Compare las especificaciones técnicas de dispositivos de diferentes fabricantes.
La selección de componentes de elementos funcionales para una instalación de energía eólica se lleva a cabo de acuerdo con el valor nominal de la energía. En este caso, la velocidad nominal del viento juega un papel: los valores a los que el generador eólico genera una cantidad calculada de energía eléctrica.
Si la instalación produce la máxima potencia a una velocidad del viento de 11 m / s, y en su área el indicador promedio alcanza 4.5 m / s, la turbina eólica no generará la cantidad de energía declarada por el fabricante
También es necesario centrarse en el hecho de que la potencia de un generador eólico depende del diámetro de la rueda formada por las palas. Si aumenta el tamaño 2 veces, el molino de viento a la misma velocidad producirá 4 veces más electricidad.
La capacidad de la batería también es importante. En caso de calma, deben tener suficiente energía para proporcionar un hogar.
Es mejor confiar la instalación de una mini-central eléctrica de un molino de viento privado a una empresa que se especialice en realizar este tipo de trabajo. El objetivo principal es garantizar la máxima seguridad. Se debe garantizar que el diseño general de la turbina eólica se mantenga estable incluso en condiciones climáticas extremas.
Los modelos de aerogeneradores de baja potencia con mástiles ligeros y bajos se pueden instalar de forma independiente. El soporte central debe montarse sobre una base de hormigón armado. Para la estabilidad lateral de la estructura, se utilizan 3-4 estrías.
Precios aproximados y amortización de generadores eólicos.
La popularidad de las turbinas eólicas está creciendo cada día. Para ellos es ventajoso equipar cabañas grandes y costosas, cuyo contenido requiere mucha energía eléctrica.
Es aconsejable instalar molinos de viento en áreas pobladas donde no hay suministro de energía centralizado o la electricidad se suministra de forma intermitente.
Es en tales casos que los generadores eólicos vienen al rescate, cuyo uso tiene varias ventajas:
- transformación de la energía de las corrientes de aire en electricidad libre;
- seguridad ambiental de turbinas eólicas;
- falta de materias primas y residuos en la producción de electricidad;
- desgaste mínimo de partes funcionales;
- largo plazo de operación: 25-30 años;
- No es necesario controlar constantemente el funcionamiento del parque eólico.
Las desventajas incluyen la variabilidad y la imprevisibilidad de la energía eólica. Para minimizar las pérdidas, debe duplicar la fuente o instalar un buffer adicional para el almacenamiento de energía. Una rueda de viento giratoria también representa una amenaza potencial para las aves voladoras.
Las plantas de energía eólica producen un ruido comparable al ruido de los vehículos cuando conducen a una velocidad de aproximadamente 70 km / h. El aumento del nivel de ruido no solo repele a los animales, sino que también causa molestias a las personas.
Otra desventaja significativa de las turbinas eólicas para uso doméstico es el alto costo. Estos diseños voluminosos están hechos de materiales caros, vienen con un controlador, baterías, instalación de inversor y mástil.
Cabe señalar que los generadores eólicos domésticos de fabricantes rusos, así como los aerogeneradores de alta calidad fabricados en China, son mucho más baratos que sus homólogos europeos. El costo de las turbinas eólicas domésticas con un eje vertical con una potencia nominal de hasta 2 kW varía en el rango de $ 1300-2500.
Pero a este precio, el conjunto completo incluye solo un generador con aspas. El resto del equipo deberá comprarse por separado o hacerse con sus propias manos. Las plantas completas cuestan alrededor del 40-50% más.
El precio de las estaciones eólicas para uso doméstico con una potencia de 3 kW a 7 kW es mucho más alto. Dichos generadores con equipos relacionados le costarán al comprador $ 5000-12,000.
En la actualidad, el uso de turbinas eólicas como alternativa al suministro de energía centralizado no es rentable debido al alto costo de los equipos.
E incluso cuando hay interrupciones en el suministro de electricidad de la red, no siempre es recomendable instalar un generador eólico. Es más fácil y económico instalar un sistema de alimentación ininterrumpida basado en baterías industriales en combinación con un UPS.
Tiene sentido montar una instalación de energía eólica en lugares donde el acceso a una fuente de alimentación centralizada está completamente ausente. El período de recuperación en este caso es de 25 años.
Antes de comprar componentes para ensamblar e instalar un generador de energía eólica, es aconsejable realizar los cálculos de acuerdo con las fórmulas que figuran en nuestro artículo recomendado. Aquí encontrará el procedimiento y las reglas para realizar cálculos.
Resumen de las mejores marcas e instalaciones.
En el mercado ruso de generadores eólicos, se presentan dispositivos confiables y relativamente económicos de marcas nacionales y varios modelos de aerogeneradores de fabricantes extranjeros. Para determinar la elección de instalación para el hogar, debe comparar las características de las diferentes unidades.
No. 1 - aerogeneradores Condor Home (Rusia)
Una serie de molinos de viento para uso doméstico incluye dispositivos con una capacidad de 0.5-5 kW. Pueden servir como fuente principal de electricidad o adicional. Las estaciones Condor Home están adaptadas para funcionar a bajas temperaturas, capaces de producir energía incluso con vientos flojos.
Dependiendo del modelo, la carcasa del generador está hecha de plástico o aluminio fundido, las cuchillas están hechas de fibra de vidrio. Existe un eficaz sistema de doble freno. El mástil es compuesto, en estrías, tiene una altura de 8-12 m. Para instalar estas unidades, necesita una base de pilotes o concreto.
Las turbinas eólicas Condor Home son productos totalmente terminados que no requieren conocimientos especiales o habilidades técnicas. Los dispositivos están destinados a la electrificación de edificios independientes y pequeños asentamientos como parte de plantas de energía eólica.
El equipo básico incluye un mástil y extensiones, un generador, un rotor y palas, un controlador de carga y sujetadores.
No. 2 - mini centrales eléctricas Falcon Euro (Rusia)
Son generadores eólicos de eje vertical de alta tecnología con una capacidad de 1-15 kW. Se utilizan para el suministro de energía principal / de respaldo de los consumidores remotos de las líneas eléctricas. Se pueden usar como parte de un complejo con paneles solares y un generador de combustible.
Los molinos de viento están equipados con potentes imanes de neodimio. La velocidad del viento inicial para comenzar la instalación es de 1,5 m / s, la velocidad nominal es de 11 m / s. Un freno aerodinámico instalado ayuda a limitar la velocidad de la rueda. La vida útil declarada por el fabricante es de 20 años, la garantía de fábrica para las mini centrales es de 36 meses.
Las turbinas eólicas Falcon Euro son confiables en operación y sin pretensiones en mantenimiento. Con la ayuda de los dispositivos de esta serie, es fácil resolver los problemas de suministro de energía de las instalaciones locales e insulares.
El conjunto básico Falcon Euro incluye varios elementos funcionales: una rueda de viento, un generador y un controlador, un mástil, piezas integradas. La instalación del inversor y las baterías se seleccionan por separado.
No. 3 - Aerogeneradores Sokol Air Vertical (Rusia)
Las pequeñas plantas de energía eólica de esta marca pueden proporcionar electricidad tanto a pequeñas casas de campo como a medianas empresas. Para uso doméstico, están disponibles dispositivos SAV con una potencia de 0.5-15 kW.
Se caracterizan por una alta eficiencia en vientos ligeros, funcionan suavemente a bajas y altas temperaturas en el rango de -50 ° C a +50 ° C, se caracterizan por un bajo ruido y resistencia a las influencias externas.
La generación de energía por las unidades Sokol Air Vertical es independiente de la dirección del viento. Las unidades de eje vertical funcionan automáticamente sin personal de mantenimiento. El diseño proporciona un sistema de frenado electromagnético y aerodinámico para limitar la velocidad de la rueda de viento.
Las cuchillas están hechas de poliéster reforzado o aluminio de aviación (según el modelo), tienen un perfil de desenrollado automático. El generador es una excitación trifásica multipolo de imanes permanentes.
Los aerogeneradores Sokol Air Vertical emiten una potencia nominal de 7-8 m / s, lo que les permite ser utilizados en regiones con una velocidad de viento media anual baja.
El equipo básico de una planta de energía eólica incluye: una turbina eólica con un controlador de carga de batería, un mástil con extensiones, un kit de montaje. El inversor y las baterías se seleccionan de acuerdo con las especificaciones técnicas por separado.
No. 4 - generadores eólicos Energy Wind (Rusia)
Los clientes tienen a su disposición modelos de productos de aplicación universal de una y tres palas con una potencia de 1-10 kW. Estos molinos de viento son excelentes para crear proyectos para proporcionar electricidad a casas particulares y casas de campo.
La base de las unidades Energy Wind está hecha de cuchillas de fibra de vidrio reforzadas duraderas pintadas con esmalte automático y un sistema confiable para eliminar el aire de la corriente. Estas unidades con un eje horizontal de rotación funcionan de manera estable a temperaturas de -40 a +40 grados Celsius.
La velocidad mínima del viento de operación es de 2 m / s, en algunas posiciones de la pala 3 m / s, la altura recomendada del mástil es de 8-20 m. La vida promedio de las instalaciones de la marca rusa es de 25 años, la garantía oficial del fabricante es de 3 años.
Los generadores de energía eólica no requieren cuidado o mantenimiento constante, lo que contribuye a la rápida reinversión de los fondos invertidos
El equipo básico de las unidades incluye un generador de imanes permanentes con montaje en mástil y un mecanismo giratorio, palas, un conjunto de sujetadores para ensamblar una turbina eólica. El mástil, así como el controlador, el inversor y las baterías para almacenar electricidad, deben comprarse por separado.
No. 5 - aerogeneradores Altek EW (China)
Tipo de aerogeneradores - con un eje horizontal de rotación. Los dispositivos con una potencia nominal de 1 kW a 10 kW son excelentes para resolver los problemas de suministro de energía de edificios residenciales y casas rurales suburbanas.
La carcasa protectora de los molinos de viento Altek EW está hecha de aleación de aluminio, lo que simplifica enormemente el diseño. Las partes metálicas funcionales del generador están recubiertas con silicio para resistencia al calor.
Las cuchillas están hechas de plástico reforzado con fibra. La velocidad del viento inicial para el lanzamiento de las unidades domésticas de la marca china es de 2.5 m / s, la velocidad nominal es de 12 m / s.
Los generadores eólicos Altek EW son uno de los dispositivos más asequibles para generar electricidad, que se presentan en el mercado moderno de energías alternativas.
El equipo básico incluye cuchillas, un generador y un controlador. Los elementos funcionales restantes para la turbina eólica se deben comprar.
Si el costo de un kit fabricado en fábrica parece innecesariamente alto, tiene sentido construir un generador eólico con sus propias manos. El artículo recomendado por nosotros describe la fabricación de una unidad útil en el hogar a partir de una lavadora.
Perspectivas para el uso de plantas de energía eólica:
El principio de funcionamiento de las turbinas eólicas modernas. Cómo la energía eólica se convierte en electricidad:
Incluso hoy, el uso de generadores eólicos requiere un desarrollo constante. Las posibilidades y las perspectivas a largo plazo de esta forma alternativa de generar electricidad son prometedoras. Sin embargo, se necesitan ciertas medidas tanto del lado de los fabricantes de equipos como de las administraciones de los asentamientos.
La instalación de pequeños generadores eólicos para hogares privados no resolverá completamente el problema del suministro de energía en las regiones. Pero para los propietarios individuales de sitios, esta opción puede ser una salida.
Cuéntenos sobre su experiencia al elegir o instalar una turbina eólica en un área suburbana. Escriba comentarios, publique una foto y haga preguntas en el bloque a continuación. Comparta complejidades tecnológicas e información útil que será útil para los visitantes del sitio.