Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [11]
Генератор для ветряка 2 м в диаметре выдает больше 60 А в 12-вольтную батарею, а это более 700 Вт. На пике мощности он может выдавать даже 100 А. Пока что это решение наиболее эффективно.
Вариант 3. Конверсионный асинхронный генератор переменного тока
Достоинства: дешевый, легко найти, сравнительно легко переоборудовать, хорошая работа на низких оборотах.
Недостатки: результирующая мощность ограничена внутренним сопротивлением, неэффективен на высоких скоростях, требует обработки на токарном станке.
Пригодность для ветроэлектростанции: средняя.
Обычный асинхронный электродвигатель, вырабатывающий переменный ток, может достаточно просто быть перестроен в генератор с постоянными магнитами. Эксперименты показывают, что получившийся генератор хорошо работает на очень низких скоростях, но быстро становится неэффективным на высоких скоростях.
Асинхронный двигатель не имеет никаких проводов в сердечнике, только переменные пластины из алюминия и стали (снаружи они выглядят гладкими). Если вы выдолбите желоба в центре сердечника и вставите туда постоянные магниты, электродвигатель станет генератором с постоянными магнитами.
На практике такой генератор выдает около 10–20 А. Он очень быстро становится малоэффективным: при возрастании скорости ветра количество результирующих ампер возрастает незначительно, остальная же мощность тратится на нагрев самого генератора. Асинхронный электродвигатель обмотан слишком тонкой проволокой и не может поддерживать ток большой мощности. Для того же ветряка диаметром 2 м пиковая сила тока равна всего 25 А.
Если вас устраивает небольшой ток при высоких скоростях ветра, асинхронный двигатель может оказаться хорошим решением. Рекомендуется выбирать трехфазный двигатель. Такой генератор производит переменный ток, поэтому требуется выпрямитель для преобразования его в постоянный ток и последующей зарядки батареи.
Вариант 4. Генератор постоянного тока
Достоинства: простой и уже собранный, некоторые хорошо работают на низких оборотах.
Недостатки: прихотливый, большинство плохо работают на низких оборотах, очень сложно найти генератор достаточно большого размера, маленькие генераторы не могут выдавать большую мощность.
Пригодность для ветроэлектростанции: слабая.
Выбор генератора постоянного тока на первый взгляд кажется логичным, так как батарея заряжается именно постоянным током, и такой системе не потребуется преобразователь. На практике же генераторы постоянного тока даже близко не могут сравниться с генераторами переменного тока. Их щетки требуют постоянного наблюдения, а передающий механизм часто выходит из строя. Такие генераторы могу быть использованы как дополнение к генераторам постоянного тока и выдавать порядка 12 В, что эквивалентно 100–200 Вт. Это немного, но при желании может хватить для небольшого ветряка высотой 1–2 м.
Выбор места установки ветродвигателя
Наилучшим местом установки ветроэлектростанции является участок с наименьшей затеняемостью от ветра большими деревьями и постройками с минимальным расстоянием от их 25–30 м. Высота ее должна превышать высоту ближайших строений на 3–5 м. По линии господствующего направления ветра деревьев быть не должно.
1.8. Ветрогирлянды — альтернатива лопастям большого диаметра
Компоновка роторов в подвешиваемую гирлянду при использовании современных легких, достаточно прочных и недорогих материалов выглядит вполне оправданной. Гирлянды-спирали весьма технологичны в изготовлении, и могут найти самое разнообразное применение, от уличной рекламы до приливных ГЭС. Некоторые варианты ветродвигателей можно легко построить своими руками, причем при минимальных расходах (http://rosinmn.ru/vetro/girland/girland.htm).
Не исключено, что со временем ветропарки гирлянд в зонах отчуждения ТЭЦ станут обычным делом, — в странах, необремененных изобилием недр, и не загипнотизированных их мнимой неисчерпаемостью.
Важность развития энергетики на возобновляемых источниках энергии не подлежит сомнению. Ветроэнергетика, — одна из старейших отраслей этого направления, — сталкивается с известными технологическими трудностями. Энергия ветра рассеяна в большом пространственном объеме, собирать ее одним могучим ветроколесом накладно: требования к прочности растут вместе с сопротивлением среды пропорционально квадрату скорости, а стоимость — уже кубу, если верить авиастроителям. Длина крыла современного ветрогенератора может достигать 30–40 и даже 60 м.
Ничего удивительного, что киловатт установленной мощности ВЭС обходится в копеечку. Выходит, за высокую мощность ветродвигателя, — вожделенный куб скорости ветра, — приходится платить «один к одному».
Поэтому имеет прямой смысл заняться миниатюризацией: сумма кубов растет гораздо медленнее, чем куб суммы. Заменяя одного великана на много карликов можно значительно понизить требования к прочности отдельной укороченной лопасти.
К сожалению, параллельно с естественным удешевлением малогабаритных ветродвигателей возникает проблема эффективного суммирования мощностей. Компактные электрогенераторы — не самые дешевые устройства.
