В домашнем хозяйстве ветряк должен рассматриваться в плане существенной экономии затрат на производство тепла, на досвечивание растений в теплицах и, в какой-то мере, снижения потребляемой электроэнергии от электросети. Но задача автомного или почти автономного снабжения жилища от энергии ветра очень сложна. Ветряк должен быть диаметром порядка 20 м.
Кроме перечисленных причин, сложность использования ветра заключена в его непостоянстве. Построить генераторную и стабилизирующую установку для ВЭУ составляет самостоятельную и очень сложную задачу.
Домашний умелец может прикинуть мощность ветроустановки в зависимости от диаметра пропеллера и скорости ветра. При среднегодовой скорости в 3,5 м/с, характерной для континентальной части России, можно принять, что среднеэнергетическая скорость составит около 5 м/с. А ветряк будет работать треть всего времени.
Важнейшей характеристикой ветряка является т. н. КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. У самых лучших образцов ветряков он составляет до 60–80%! (в среднем 40–45%). У любительских (самопалов) – порядка 35%. Т. о. при скорости ветра 5 м/с получим действительную мощность 0.35 × 90 = 31.5 Вт.
В табл. 1.2 в числителе мощность самодельного ветряка в киловатах при КИЭВ 35%, в знаменателе обороты пропеллера в об/мин при быстроходности Z=6.
Простейший расчет ветрогенератора
Для выбора агрегата необходимо точно определить преимущественное направление и среднюю скорость ветров в том месте, где предполагается установить ветрогенератор. Следует помнить, что начальная скорость вращения лопастей ветрогенераторов равна 2 м/с, а скорость, при которой генератор работает с максимальной эффективностью, – 9...12 м/с. Еще одно замечание. Мощность ветрогенератора зависит только от скорости ветра и диаметра винта.
В специальной литературе имеется множество формул расчета мощности ветроустановок. Приведу две, самые простые. Обе они дают примерно одинаковый результат.
Похожие посты:
- Как оценить скорость ветра для ветрогенератора
Кроме перечисленных причин, сложность использования ветра заключена в его непостоянстве. Построить генераторную и стабилизирующую установку для ВЭУ составляет самостоятельную и очень сложную задачу.
Примечание. | |
Главный тормоз внедрения ветроэнергетических установок – высокая стоимость киловатта установленной мощности. К тому же не следует забывать повышенные эксплуатационные расходы ветряков. |
Важнейшей характеристикой ветряка является т. н. КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. У самых лучших образцов ветряков он составляет до 60–80%! (в среднем 40–45%). У любительских (самопалов) – порядка 35%. Т. о. при скорости ветра 5 м/с получим действительную мощность 0.35 × 90 = 31.5 Вт.
В табл. 1.2 в числителе мощность самодельного ветряка в киловатах при КИЭВ 35%, в знаменателе обороты пропеллера в об/мин при быстроходности Z=6.
Таблица 1.2. | Прикидочная таблица мощности ветроустановки в зависимости от диаметра пропеллера и скорости ветра |
Диаметр винта, м | Характеристики | Скорость ветра, м/с | |||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | 15 | ||
1 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.01 | 0.02 | 0.04 | 0.06 | 0.09 | 0.13 | 0.18 | 0.31 | 0.6 | |||
скорость пропеллера (об/мин) | 459 | 573 | 688 | 803 | 917 | 1032 | 1146 | 1376 | 1720 | ||||
2 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.01 | 0.02 | 0.05 | 0.09 | 0.15 | 0.24 | 0.36 | 0.52 | 0.71 | 1.23 | 2.39 | |
скорость пропеллера (об/мин) | 115 | 172 | 229 | 287 | 344 | 401 | 459 | 516 | 573 | 688 | 860 | ||
3 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.01 | 0.04 | 0.1 | 0.2 | 0.34 | 0.55 | 0.82 | 1.16 | 1.6 | 2.76 | 5.39 | |
скорость пропеллера (об/мин) | 76 | 115 | 153 | 191 | 229 | 268 | 306 | 344 | 382 | 459 | 573 | ||
4 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.02 | 0.08 | 0.18 | 0.35 | 0.61 | 0.97 | 1.45 | 2.07 | 2.84 | 4.9 | 9.57 | |
скорость пропеллера (об/мин) | 57 | 86 | 115 | 143 | 172 | 201 | 229 | 258 | 287 | 344 | 430 | ||
5 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.04 | 0.12 | 0.28 | 0.55 | 0.96 | 1.52 | 2.27 | 3.23 | 4.43 | 7.66 | 15 | |
скорость пропеллера (об/мин) | 46 | 69 | 92 | 115 | 138 | 161 | 183 | 206 | 229 | 275 | 344 | ||
7 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.01 | 0.07 | 0.23 | 0.56 | 1.09 | 1.88 | 2.98 | 4.45 | 6.33 | 8.69 | 15 | 29.3 |
скорость пропеллера (об/мин) | 16 | 33 | 49 | 66 | 82 | 98 | 115 | 131 | 147 | 164 | 197 | 246 | |
10 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.02 | 0.14 | 0.48 | 1.13 | 2.22 | 3.83 | 6.08 | 9.08 | 12.9 | 17.7 | 30.6 | 59.8 |
скорость пропеллера (об/мин) | 11 | 23 | 34 | 46 | 57 | 69 | 80 | 92 | 103 | 115 | 138 | 172 | |
15 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.04 | 0.32 | 1.08 | 2.55 | 4.99 | 8.62 | 13.7 | 20.4 | 29.1 | 39.9 | 68.9 | 135 |
скорость пропеллера (об/мин) | 8 | 15 | 23 | 31 | 38 | 46 | 54 | 61 | 69 | 76 | 92 | 115 | |
20 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.07 | 0.57 | 1.91 | 4.54 | 8.87 | 15.3 | 24.3 | 36.3 | 51.7 | 70.9 | 123 | 239 |
скорость пропеллера (об/мин) | 6 | 11 | 17 | 23 | 29 | 34 | 40 | 46 | 52 | 57 | 69 | 86 | |
25 | мощность (кВт) при КИЭВ 35% | 0.11 | 0.89 | 2.99 | 7.09 | 13.9 | 23.9 | 38 | 56.7 | 80.8 | 111 | 191 | 374 |
скорость пропеллера (об/мин) | 5 | 9 | 14 | 18 | 23 | 28 | 32 | 37 | 41 | 46 | 55 | 69 |
Простейший расчет ветрогенератора
Для выбора агрегата необходимо точно определить преимущественное направление и среднюю скорость ветров в том месте, где предполагается установить ветрогенератор. Следует помнить, что начальная скорость вращения лопастей ветрогенераторов равна 2 м/с, а скорость, при которой генератор работает с максимальной эффективностью, – 9...12 м/с. Еще одно замечание. Мощность ветрогенератора зависит только от скорости ветра и диаметра винта.
В специальной литературе имеется множество формул расчета мощности ветроустановок. Приведу две, самые простые. Обе они дают примерно одинаковый результат.
Р = D2V3/7000, кВт,
гдеP – мощность;
D – диаметр винта в метрах;
V – скорость ветра в м/с.
D – диаметр винта в метрах;
V – скорость ветра в м/с.
P = 0.6SV3,
гдеP – это мощность, в ваттах;
S – площадь (м2), на которую перпендикулярно дует ветер;
V – скорость ветра, в метрах в секунду (в формуле – в кубе).
Получается, при известной средней скорости ветра, выбор заключается в диаметре винта установки. Ну и еще, сравним расчеты с потребной мощностью. Если она нас устраивает, то хорошо. А если нет, то:S – площадь (м2), на которую перпендикулярно дует ветер;
V – скорость ветра, в метрах в секунду (в формуле – в кубе).
- либо надо искать другой источник энергии;
- либо строить несколько ветряков.
Похожие посты:
- Как оценить скорость ветра для ветрогенератора
Комментариев нет:
Отправить комментарий