Вертикально-осевые ветрогенераторы. За и против

Мы привыкли удивляться всему новому и порой не замечаем или проходим мимо объектов и техники, которые нас интересуют. Стремление к использованию альтернативных источников энергии вполне понятно, - энергонезависимость и улучшение экологии среды нашего обитания. Многое написано и рассказано об оборудовании, преобразующее энергию ветра, но есть ветроустановки, которые знакомы не многим, однако они работают и довольно эффективно.

Это вертикально-осевые ветрогенераторы малой мощности до 30 кВт.

Мой коллега Григорий, давно занимается конструированием и изготовлением самодельных ветряков. Причем его творчество основано на теоретическом анализе физических процессов и практики наиболее эффективных работающих ветротурбин. Он увлечен ветряками с вертикально-осевым расположением ротора и считает, что простота конструкции и надежность их, заметно выгодней, чем у горизонтально-осевых машин.

Григорий считает, что сегодня актуальна разработка и производство маломощных ветрогенераторов, которые можно устанавливать вместо спутниковых антенн на крышах многоэтажек. Это нужно в основном для популяризации ветроэнергетики, и как источники дежурного или аварийного светодиодного освещения.

Недавно он поделился со мной информацией об одной интересной разработке, которая выполнена по схеме ротора Дарье с прямыми лопастями и которая находится в эксплуатации с 2001 года. Это ветроустановка ВЭУ 0020, номинальной мощностью 20 кВт. Предлагаю читателю познакомиться с этой уникальным ветряком.

Несколько слов о роторе Дарье. Это изобретение французского авиаконструктора Жоржа Дарье (GeorgeDarrieus) (1888-1979), запатентованое в 1931 году в США. Ротор с вертикальной осью вращения работает по принципу использования подъемной силы. Ротор Дарье состоит из нескольких (чаще от двух до четырех) лопастей, согнутых по некой кривой, или прямые лопости, которые закрепляются на вертикальной оси.

Современные конструкции ротора Дарье самозапускаются при скорости ветра 3-5 м/с. Максимальный коэффициент использования ветрового потока (КИВ) получается меньше, чем в установках с горизонтальной осью.

Ветроэнергетическая установка ВЭУ 0020 разработана днепропетровским конструкторским бюро в 2000 году. В этом же году она была представлена в Киеве на промышленной выставке. Однако, по понятным и непонятным причинам, замечательная идея и разработка пока не получила широкого распространения в Украине.

У этого типа ветряков генераторное оборудование может стоять на земле или в земле. То что мы видим в европейских странах и кажется изящным, на самом деле размером с микроавтобус или автобус наверху. Иногда, чтобы доставить конструкции пропеллеров и башню ветрогенераторов больших размеров, приходится останавливать все движение в городе или в населенном пункте.

Установленная мощность ветроустановки – 20 кВт.

Рабочий диапазон ветров – 5-20 м/с.

Диаметр окружности вращающихся лопастей – 7, 2 м.

Длина лопастей – 5 м.

Высота опорной башни – 14 м.

Среднегодовая выработка электроэнергии – 40 000 кВт. ч.

При наличии ветра электроэнергия поступает потребителю или для заряда аккумуляторных батарей.

Данная установке в комплекте (выпрямительно-зарядное устройство, батарея аккумуляторов, инвертор, станция управления) работает как электростанция в автоматическом режиме без обслуживающего персонала.

Учитывая, что генерация электроэнергии данного ветроагрегата не зависит от направления ветра и оборудование, размещенное на фундаменте, дает заметное преимущество перед традиционными горизонтально-пропеллерными ветрогенераторами.

Ветряк начитает работать при скорости ветра 4 м/с, в диапазоне от 6 м/с до 12 м/с обеспечивает номинальную отдачу электрической энергии, при 12 м/с, агрегат выдает мощность – 20 кВт, при 20 м/с и более, ветроустановка останавливается.

Данное оборудование прошло полный цикл испытаний, сертифицирована в Украине и в России.

Как отмечают авторы разработки, это показывает анализ 4-х летней эксплуатации, преимуществом таких установок, является возможность размещения генератора и мультипликатора на фундаменте установки, что исключает передачу углового крутящего момента. Это заметно упрощает монтаж оборудования и улучшает условия эксплуатации (отсутствуют толчки и вибрации).

В России в 1998 г, пос. Славянка, Приморский край, один агрегат ВЭУ 0020 (20 кВт) и в 2001 г пос. Левинские ТАО, пять агрегатов ВЭУ 0020 (100 кВт) в составе электрической станции (в комплекте с дизельгенератором 100 кВт) были введены в эксплуатацию. В Украине с 2004 г, Алмазная Луганская обл., порт Усть-Дунайский Одесская обл. по одному агрегату работают такие же установки. Они зарекомендовали себя как надежные и бесперебойные источники автономного энергоснабжения.

В состав перечисленных ветроэлектростанций входит стандартный набор оборудования: вертикально-осевая автономная ветроэнергетическая установка мощностью 20 кВт; батарея аккумуляторов, накопитель энергии во время безветренной паузы; оборудование для преобразования переменного тока генератора (45 -90 Гц) в постоянный, для зарядки аккумуляторов и дальнейшей передачи на инвертор для получения переменного тока (220-380 В), с последующей генерацией в электросеть.

По мнению специалистов, несмотря на имеющиеся недостатки (низкий КИВ, плохой самозапуск, повышенный шум) вертикально-осевые ветрогенераторы найдут своего потребителя и могут оказать достойную конкуренцию на рынке ветротурбин малой мощности.