Что такое ветряк на крыше

Топ-5 удивительных многоквартирных зданий с ветровой энергией: необычное применение ветряков в современной архитектуре

Обновлено: 26 ноября 2021

Здание, оборудованное собственным ветрогенератором, способным полностью обеспечить потребности в энергии без необходимости подключения к сети — это уже не фантастика, а вполне реально существующие проекты. Заслуживает внимания как сама идея об установке ветрогенератора на здание, создающей для ветряка максимально удачные условия работы, так и автономное существование собственной энергосистемы дома.

Применение ветроэнергетических установок в современной архитектуре

Еще в 80-х годах прошлого века состоялась Международная энергетическая конференция ООН. На ней впервые были рассмотрены варианты использования альтернативных источников энергии для обеспечения крупных зданий энергией. Специалисты обнаружили, что максимальный потенциал имеют ветровые и солнечные станции, что вполне объяснимо — большая высота и открытая площадь, отсутствие преград или помех обеспечивают высокую эффективность для этих способов выработки электричества.

С этого момента отмечен рост интереса к ветроэнергетике в связке с архитектурой. Солнечные батареи, установленные на стенах или крыше, имеют несколько меньшую эффективность из-за периодичности появления источника. Ветер есть постоянно, а на большой высоте его параметры являются наиболее удачными для ветряков.

Архитекторы и дизайнеры всего мира, в тесном сотрудничестве с энергетиками и конструкторами, разработали массу проектов, некоторые из которых уже воплощены в реальность, другие пока ждут своей реализации. Наиболее выгодным образом расположены здания, находящиеся на морском побережье. Они имеют возможность получать ровные и сильные потоки ветра, направленные по одному вектору, что позволяет располагать ветряки на оси преобладающего направления ветра без использования направляющих устройств.

Существуют разработки, предлагающие использовать ветрогенераторы внутри вытяжных шахт. Подсчитано, что усилие, создаваемое выводимым потоком, способно вращать достаточно сильные роторы, способные в значительной степени компенсировать расходы на вентиляцию.

Интересен проект использования формы здания для улавливания и разгона ветрового потока с одновременным использованием каскада ветряков, установленных по пути следования. Пока не решен вопрос с дальнейшей судьбой разогнанной воздушной струи — направлять в воздуховоды и производить вентиляцию здания или отводить в сторону с помощью системы отбойников.

5 самых впечатляющих зданий со встроенными ветряками

Существующие на сегодня здания с конструктивно внедренными ветрогенераторами выглядят словно кадры из фантастических фильмов. Вопреки мнениям противников такого способа энергообеспечения, оборудование показывает высокую эффективность и полностью оправдывает расчеты проектантов. Рассмотрим наиболее впечатляющие образцы энергетики будущего.

Strata Tower. Эта башня была первенцем среди зданий, оборудованных ветряками. Верхняя часть стены фронтальной части здания имеет три крупных ветряка, вмонтированных в круглые отверстия. Появление башни вызвало немало споров, даже была присуждена антинаграда за «нелепый» дизайн. Здание прозвали «электробритвой на юге Лондона». Тем не менее, ветряки обеспечивают башню, а дизайн — вопрос вкуса, не подлежащий обсуждению.

Bahrain World Trade Center. Это 50-этажный комплекс из башен-близнецов. Одних лифтов имеется 26 штук, не считая множества апартаментов, парковок, гаражей, коммуникаций и прочих технических устройств, частично обеспечиваемых энергией от трех ветрогенераторов. Они установлены на горизонтальных балках, соединяющих два самых крупных корпуса.

Диаметр лопастей составляет 29 м, вращение производится совершенно бесшумно. Доля энергии, произведенной ветряками, составляет 15 % от общего потребления здания, что немало, учитывая специфику и энергетическую нагрузку башен.

BedZED. Экологический комплекс, расположенный в 15 км от Лондона, состоит из жилых и офисных помещений, оснащенных максимально безвредными для окружающей среды коммуникациями, устройствами обеспечения циклов жизнедеятельности и ветрогенераторами. Создание комплекса преследовало единую цель — устранение всех вредных для природы факторов.

Помимо ветряков, снабжением электроэнергией заняты солнечные батареи. Комплекс считается раем для сторонников «зеленой энергетики», хотя имеется немало скептически настроенных специалистов, считающих, что воздействие комплекса на природу ничуть не меньше, чем у любого другого жилого массива.

Cor. Это — кондоминиум в Майами, который даже среди подобных футуристических сооружений выглядит необычно. Стены башни имеют обширные проемы округлой формы, расположенные в шахматном порядке, являющиеся окнами по совместительству. Верхние проемы сквозные, в них установлены ветряки. Три верхних этажа, заполненные ветряками, способны образовать солидную ветроэлектростанцию. По окончании строительства владельцы намерены получить сертификат LEED Platinum, выдаваемый наиболее «чистым» в экологическом отношении объектам.

Rotating Tower. Пока это только проект, который планируется создать в Дубае. 80-этажная башня будет способна изменять угол поворота каждого этажа вокруг своей вертикальной оси, что позволит постоянно изменять внешний вид сооружения. По замыслу конструкторов, будет встроено 79 ветрогенераторов, дающих возможность обеспечивать энергией не только саму башню, но и соседние здания. Подсчитано, что на монтаж одного этажа уйдет 6 дней, т.е. на строительство (без отделки) уйдет 480 дней.

Известен также проект башни Анара в Дубае, состоящий из каскада ветряков, расположенных один над другим по всей длине сооружения. Проект был отменен, хотя крест на нем никто ставит не собирается.

Также нельзя не упомянуть Башню Жемчужной реки в Гуанчжоу (Китай), небоскреб из 71 этажа, полностью обеспечивающий себя энергией. Или знаменитый Burj al-Taqa, расположенный в Дубае, также полностью независимый от внешних источников энергии. Пока это отдельные здания, но тенденция к созданию самообеспеченных построек весьма привлекательна и дает основания предвидеть увеличение их числа.

Ветрогенератор на крыше здания

Установка ветрогенератора на крыше имеет массу плюсов и минусов, имеющих примерно равную значимость. К достоинствам этого варианта можно отнести:

Оборудование расположено в непосредственной близости и не требует длинных соединительных кабелей и коммуникаций.

При этом, имеются серьезные недостатки:

Недостатки весьма существенные, они способны заставить конструкторов отказаться от идеи монтажа ветряков на крыше. Решить вопрос можно, усовершенствовав конструкцию или используя другие варианты.

Здания с вертикальным генератором ветровой энергии

Вертикальные типы ветрогенераторов считаются менее эффективными, но для монтажа на крыше здания они подходят оптимальным образом. В условиях преобладания слабых ветров вертикальные конструкции гораздо производительнее, а вибрации или уровень шума от них гораздо ниже, чем от горизонтальных моделей.

Такие конструкции работают при любом направлении потока, обладают высокой чувствительностью, что позволяет вырабатывать энергию при слабых ветрах, когда горизонтальные ветряки даже не начинают вращаться. Кроме того, аэродинамика вертикальных роторов способствует созданию более стабильной нагрузки на ось, так как при усилении потока вокруг ротора образуется вихревой кокон, защищающий ротор от перегрузок.

Вертикальные конструкции широко используются на Западе, там имеется широкий выбор промышленных и бытовых установок для частного пользования. В России, в основном, эксплуатируются самодельные устройства, изготовленные из подручных материалов, но способны развивать немалую производительность.

Многоквартирные здания с ветрогенераторами в России

На сегодняшний день существуют только отдельные проекты многоквартирных зданий с энергообеспечением от собственных ветряков. Практической реализации они пока не имеют, так как рентабельность использования ветряков намного ниже, чем при подключении к сети.

Кроме того, возникают проблемы эксплуатационного характера, на решение которых потребуется серьезное финансирование, значительно увеличивающее плату за электроэнергию для жителей такого дома. Поэтому строительство зданий с собственными ветряками возможно только при появлении недорогих, надежных и мощных ветрогенераторов.

Источник

Альтернативный источник энергии для дома — ветрогенератор: принцип работы, виды, цены, где купить

Новинка, позволяющая получать энергию для питания приборов, используемых в быту, называется ветряной генератор. Сегодня они получили широкое применение. Людей всегда привлекала энергия, которой обладают воздушные массы.

Описание

Наши далекие предки научились ее использовать для вращения ветряных колес и управления парусами.

После этого более двух столетий ветер носился бесцельно по необозримым просторам нашей необъятной планеты, пока для него нашлась вновь полезная работа.

Сегодня его используют для ветрогенераторов, которые из мечты превратились в реальные устройства, используемые в быту.

Что представляют собой электростанции, использующие силу ветра?

Принцип функционирования ветряка генератора необычайно простой: лопасти, закрепленные на валу генератора, вращаются потоком ветра. В результате в обмотках генератора создается переменный ток, который в аккумуляторах накапливается и питает бытовые приборы.

Приведенная схема функционирования бытового ветрового генератора является упрощенной. На практике она намного сложнее, поскольку дополняют ее другие устройства, необходимые для преобразования тока.

Назначение основных составляющих ветряка

Дополнительные компоненты

Важно: сеть не может работать одновременно от несколько источников питания.

Все перечисленные преобразования от полученной энергии «забирают» определенную часть – до 20 процентов.

Автоматический переключатель

Если совмещают работу ветряка с аккумулятором, работающим на солнечной энергии, или иным генератором электричества, использующим бензин или дизельное топливо, то в схему добавляют также АВР. Назначением автоматического выключателя является запуск резервного источника питания в случае отключения главного.

Типы ветряных электростанций

Деление идет по четырем категориям:

Принцип действия

Используют ветрогенераторы в местах, удаленных от централизованных электросетей. Но, это не единственное их применение. Сегодня многие хотят иметь автономное электропитание, да еще и сэкономить на этом.

Выбирая для дома ветрогенератор, рекомендуется, хотя бы в общих чертах, понимать, как он работает. Состоящая из лопастей и хвостовика конструкция крепится на металлической мачте.

Под воздействием ветра, все это вращается, приводя в движение генератор.

Вырабатываемый ток в преобразователе превращается из переменного в постоянный (20В, 50 Гц). Затем он направляется в аккумулятор, а оттуда в дом для использования домашними приборами.

Схема «флюгер»

Чтобы работать максимально эффективно, ветряной генератор располагать нужно «по ветру», т.е. вдоль его потока. В системах относительно простых используется принцип флюгера, т.е. на противоположном генератору конце закрепляют вертикальные лопасти, которые разворачивают устройство навстречу потоку ветра.

Для промышленных (более мощных) установок их заменяют поворотным электрическим двигателем, управляемым датчиками направления.

Особенности ветряных генераторов

Чтобы работа устройства была эффективной, покупателям необходимо иметь представление об их особенностях.

Разновидностей, как теперь известно, существует всего две – с роторами горизонтальными, которые более распространены, и расположенными вертикально.

КПД первых достаточно высокий. Он достигает 50%.

Но такие конструкции имеют недостатки — высокий уровень вибраций и шума. А также к недостаткам относится то, что для монтажа таким конструкциям требуется много места — до 100 метров, а высота их мачты при этом немалая — начинается с 6 метров.

Второй вид ветрогенераторов, роторы которых вертикально расположены, по эффективности втрое хуже.

Рекомендуем:

Но есть у них и достоинства, к которым относят:

Установкам таким не страшны ураганы, а также они не боятся обледенения. Запустить ветрогенератор в состоянии даже слабый ветер (1,0-2,0 метра в секунду). В отличие от них, горизонтальные конструкции функционировать могут при минимальной силе ветра в 3,5 м/с.

Виды ротора

Ветрогенераторы различаются по форме ротора (рабочего колеса).

Вращаются такие роторы с небольшой частотой, составляющей порядка 200 об/мин., благодаря чему их механический ресурс во много раз больше, чем у горизонтальных.

Можно купить ветряк в торговой сети или изготовить самостоятельно.

Расчет ветрогенератора

Ветер непостоянен и капризен в отличие, например, от газа, перекачиваемого по трубам, или бесперебойно поступающей в дома электроэнергии.

То он «несется» с бешеной скоростью, сметая все на пути, то сменяется полнейшим штилем. Из-за этой особенности, необходимо, перед тем как приступать к изготовлению или решаться на покупку, оценить потенциал энергии воздуха в конкретной области, т.е. просчитать среднегодовую силу ветра.

Узнать этот показатель поможет соответствующий запрос во всемирной Сети.

Имея эту таблицу, отыскиваем свой район. Затем сравниваем интенсивность окраски с оценочной шкалой и высчитываем показатель.

При силе ветра среднегодовой менее 4,0 метров в секунду смысла в установке ветряка нет, поскольку необходимого количества энергии от него нельзя получить.

Если же показатель больше указанной величины, необходимо перейти к следующему этапу — подбору мощности.

Для автономного электроснабжения, берется в расчет среднестатистический показатель потребления электрической энергии одной семьей. Он составляет в месяц 100-300 кВт/ч.

Для регионов, у которых ветропотенциал от 5 до 8 м/сек (низкий), «выдать» нужное количество энергии может установка, мощность которой 2-3 кВт.

Понятно, что летом энергии вырабатываться будет меньше, чем в зимний период, когда сила ветра больше. Это необходимо учитывать при расчете.

Выбор ветрогенератора

При покупке ветрогенератора для частного дома, рекомендуется присмотреться к российским ветрогенераторам, которые уже успели хорошо себя зарекомендовать. Неплохими считаются и китайские устройства, которые дешевле на порядок, чем европейские.

Покупка ветрогенератора отечественного для частного дома мощностью порядка 2 кВт обойдется в среднем 100 тысяч российских рублей. Но это, если комплектация минимальна, т.е. включает генератор и лопасти.

Ни мачта, ни дополнительное оборудование (кабель, контроллер, аккумуляторы, инвертор) в комплект не входят. Вместе с ними и монтажом стоимость возрастает от 40 до 60%.

Более мощные ветрогенераторы (3-5 кВт) для дома купить можно, заплатив 350-450 рублей.

Ветряк, изготовленный своими руками

Самостоятельно изготовленный ветрогенератор многие считают забавой, но есть и иное мнение – так можно реально сэкономить финансовые расходы.

Но, все сходятся во мнении, что сделать эффективное устройство очень непросто.

Основные рекомендации к расчету

Двигатели

Для изготовления ветрогенераторов не подойдут двигатели с прямым приводом от стиральных машин и автомобилей, поскольку они от ветряного колеса могут генерировать незначительную энергию.

У первых стоят магниты ферритовые, а требуются более производительные ниодимовые. Для эффективной работы вторых требуются большие обороты, развивать которые ветряк не может.

Самостоятельный монтаж и намотка обмоток от изготовителя требуют большой точности и терпения. Мощность такого самодельного устройства не превышает 2—Вт.

Часто используют в последнее время мотор-колесо для скутеров и велосипедов.

Они оптимально отвечают требованиям, предъявляемым к устройствам, работающим с вертикальным ветровым колесом, и заряжающим аккумулятор. Выдаваемая мощность в этом случае моет достигать 1 кВт.

Изготовление винтов

Проще других изготовить винт роторный и парусный. Первый подходит для ветрогенераторов вертикальных. При простоте изготовления, они надежны в работе.

Второй состоит из прикрепленных к центральной пластине изогнутых легких трубок. Лопасти, обладающие большой парусностью, крепятся шарнирами. Это исключает их деформацию и складывание при сильных порывах ветра.

Ветрогенераторы, имеющие горизонтальную ость, изготовленные своими руками, требуют установки пропеллерного винта. Умельцы их изготавливают из ПВХ труб. Диаметр последних лежит в диапазоне 160-200 мм. Лопасти крепятся к стальной пластине круглой формы, в которой есть отверстие для генераторного вала.

Комплект

Плюсы

Минусы

Особенности установки

Есть несколько основных параметров, которые важны при выборе места для установки ветрогенератора:

Стоимость

Ветрогенераторы с мощностью 3 кВт /48V – примерная стоимость 93 000,00р. Подобные могут быть использованы не только в качестве дополнительного источника электроснабжения, но и основного. Такие модели в состоянии обеспечить электроэнергией коттедж.

Ориентировочная цена установок, в зависимости от мощности:

Важно: Цены указаны для полной комплектации, но всегда можно исключить отдельные составляющие или, наоборот, добавить.

Окупаемость

Учитывая, что за ветрогенератор цену придется заплатить немалую, потребителя интересуют сроки окупаемости.

Окупится ветрогенератор за 5-7 лет, а затем, энергия станет абсолютно бесплатной.

Отзывы

Отказался от централизованного энергообеспечения три года назад и установил в деревне на дом 3-киловатный ветрогенератор. Энергии вполне хватает на содержание дома.

Видео: Ветрогенератор для дома

Автор и редактор обзоров по гаджетам и новой техники. Ведет работы по написанию свежих рейтингов к публикациям, проверки достоверности и актуальности информации уже опубликованных статей. Отвечает на вопросы в комментариях, пишет на авто темы.

Источник

Изготовление ветрогенератора своими руками

Оплата электроэнергии на сегодняшний день занимает немалую долю в затратах на содержание жилища. В многоквартирных домах, единственный способ экономии — переход на энергосберегающие технологии, и оптимизация расходов по многотарифным схемам (ночной режим оплачивается по сниженным ценам). А при наличии приусадебного участка можно не только сэкономить на потреблении, но и организовать для частного дома самостоятельное энергообеспечение.

Это нормальная практика, которая зародилась в Европе и северной Америке, а последние пару десятилетий активно внедряется и в России. Однако оборудование для автономного энергоснабжения достаточно дорогое, окупаемость «в ноль» наступает не раннее, чем спустя 10 лет. В некоторых государствах, можно возвращать энергию в общественные сети по фиксированным тарифам, это сокращает время окупаемости. В Российской Федерации для оформления «кэшбека» требуется пройти ряд бюрократических процедур, поэтому большинство пользователей «бесплатной» энергии предпочитают строить ветряной генератор своими руками, и пользоваться им только для личных нужд.

Правовая сторона вопроса

Самодельный ветрогенератор для дома не попадает под запреты, его изготовление и применение не влечет за собой административного либо уголовного наказания. Если мощность ветряного генератора не превышает 5 кВт, он относится к бытовым устройствам, и не требует никаких согласований с местной энергетической компанией. Тем более, не требуется уплачивать какие-либо налоги, если вы не получаете прибыль при продаже электроэнергии. Кроме того, самодельный генерирующий ветряк даже с такой производительностью, требует сложных инженерных решений: смастерить его на тек просто. Поэтому мощность самоделки редко превышает 2 кВт. Собственно, этой мощности обычно достаточно для энергоснабжения частного дома (конечно, если у вас нет бойлера и мощного кондиционера).

В данном случае, речь идет о федеральном законодательстве. Поэтому перед принятием решения об изготовлении ветряка своими руками, не лишним будет проверить наличие (отсутствие) субъектовых и муниципальных нормативных правовых актов, которые могут накладывать некоторые ограничения и запреты. Например, если ваш дом расположен на особо-охраняемой природной территории, использование ветровой энергии (а это природный ресурс) может потребовать дополнительных согласований.

Проблемы с законом могут возникнуть при наличии беспокойных соседей. Ветряки для дома относятся к индивидуальным постройкам, поэтому на них также распространяются некоторые ограничения:

Важно! Любое генерирующее устройство должно быть заземлено. Помимо обеспечения безопасности, это поможет снизить уровень помех.

Совет: Чем больше у вас образуется документов, подтверждающих безопасность ветрогенератора для окружающих, тем проще будет впоследствии отражать «атаки» беспокойных соседей и назойливых проверяющих.

Разновидности генераторов

Прежде чем решить, как сделать ветрогенератор своими руками, рассмотрим особенности конструкции:

По расположению генератора устройство может быть горизонтальным или вертикальным

По номиналу генерируемого напряжения

Типовые примеры самодельных ветрогенераторов

Устройство ветрогенератора одинаковое, вне зависимости от выбранной схемы.

Пропеллер

Можно изготовить из любого материала: хоть из пластиковых бутылок. Правда гибкие лопасти существенно ограничивают мощность.

Достаточно вырезать в них полости, для забора ветра.

Неплохой вариант — ветряк бытового из кулера. Вы получаете готовую конструкцию с профессионально выполненными лопастями и сбалансированным электродвигателем.

Аналогичная конструкция изготавливается из охладителя компьютерных блоков питания. Правда мощность такого генератора мизерная — разве что зажечь лампу на светодиодах, или зарядить мобильный телефон.

Тем не менее, система вполне работоспособна.

Неплохие лопасти получаются из алюминиевых листов. Материал доступен, его несложно отформовать, пропеллер получается достаточно легким.

Если вы создаете роторный пропеллер для вертикального генератора, можно воспользоваться жестяными банкам, разрезанными вдоль. Для мощных систем применяются половинки стальных бочек (вплоть до объема 200 литров).

Разумеется, придется с особой тщательностью подойти к вопросу надежности. Мощный каркас, вал на подшипниках.

Генератор

Компактный генератор получается из шагового двигателя принтера. Опять же, мощности хватает лишь на питание светодиодного светильника или зарядного устройства смартфона. На природе — незаменимая вещь.

Если вы с паяльником «на ты», и неплохо разбираетесь в радиотехнике — генератор можно собрать самостоятельно. Популярная схема: ветрогенератор на неодимовых магнитах. Преимущества конструкции — можно самостоятельно рассчитать мощность под ветровую нагрузку в вашей местности. Почему неодимовые магниты? Компактность при высокой мощности.

Можно переделать ротор имеющегося генератора.

Либо создать собственную конструкцию, с изготовлением обмоток.

Эффективность такого ветряка на порядок выше, чем при использовании схемы с электродвигателем. Еще одно неоспоримое преимущество — компактность. Неодимовый генератор плоский, и его можно разместить непосредственно в центральной муфте пропеллера.

Мачта

Изготовление этого элемента не требует познаний в электронике, но от его прочности зависит жизнеспособность всего ветрогенератора.

Например, мачта высотой 10–15 метров требует грамотно рассчитанных растяжек и противовесов. Иначе сильный порыв ветра может завалить конструкцию.

Если мощность генератора не превышает 1 кВт, вес конструкции не такой большой, и вопросы прочности мачты отходят на второй план.

Самодельный ветрогенератор — не такая сложная конструкция, как может показаться на первый взгляд. С учетом высокой стоимости заводских изделий, можно изрядно сэкономить, изготовив домашнюю ветряную электростанцию и вполне доступных материалов. С учетом небольших затрат на создание ветряка, окупится он достаточно быстро.

Видео по теме

Источник