Vindgenerator til privatbolig: opbygning, typer, gennemgang af de bedste tilbud

Vindmøller er for længst ophørt med at være en eksotisk nyhed; nu betragtes de som en mulig måde at spare på. Luftstrømmene over jordens overflade indeholder enorme mængder energi, som i dag med succes anvendes i industrielle vindturbiner og små vindanlæg til privat brug.

Vi fortæller, hvordan man korrekt vælger og teknisk korrekt installerer en vindgenerator til et privat hjem. I vores artikel beskrives regler for samling og drift af minikraftværker. Interesserede købere får anbefalinger til valg, og der gives en rangliste over populære modeller.

Konstruktion og funktionsprincip for vindturbiner

Vindgeneratorer er specialanordninger, der omdanner vindens kinetiske energi til elektrisk energi. De er uafhængige strømkilder, som er velegnede til installation i private boliger, på små og mellemstore landbrug og på produktionsanlæg.

Konstruktionen af et standard minikraftværk til husholdningsbrug omfatter følgende funktionelle elementer:

1. Vinger med aerodynamisk form til at fange vinden.
2. Generator til at producere vekselstrøm.
3. Controller til automatisk styring af vindkraftværket. Giver mulighed for at regulere opladning af batterier og fordeler energistrømmene mellem enhederne.
4. Lagerenhed. Særlige akkumulatorbatterier til lagring af den producerede elektricitet.
5. Inverter til at tilpasse parametrene for den producerede energi til netstandarderne.
6. Mast, der løfter vingerne til en bestemt højde over jordoverfladen.

Master findes i forskellige typer: fritstående uden barduner, stift fastgjorte og drejelige på barduner. Sidstnævnte kan sænkes og hæves til vedligeholdelse samt til reparations- og restaureringsarbejde.

Under vindens påvirkning begynder vingerne, der er monteret på generatorakslen, at rotere og bidrager til start af rotoren. Derved omdannes luftstrømmenes kinetiske energi til mekanisk energi og derefter til elektrisk energi. Dette er en meget forenklet beskrivelse af, hvordan en vindmølle fungerer.

I virkeligheden går energien fra en vindmøllepark ikke direkte til forbrugeren. Der skal nødvendigvis tilsluttes specielle apparater til omdannelse af elektrisk strøm i systemet.

Efter generatoren i kredsløbet placeres en controller. Den konverterer vekselstrøm til jævnstrøm. I denne form akkumuleres og lagres elektriciteten i batterier, og derefter via en inverter, som omdanner jævnstrøm til vekselstrøm, føres energien ind i det private elnet.

En sådan opbygning gør det muligt at udjævne spændingsudsving samt at lagre energi i perioder uden forbrug. Dette tillader igen brug af vindgeneratorer med lavere effekt end den samlede effekt af husholdningsapparaterne.

Under konvertering af elektrisk strøm efter vekselstrøm-jævnstrøm-vekselstrøm-opbygningen opstår der energitab, som udgør cirka 20 %.

Sammen med et isoleret vindkraftanlæg kan man også installere solcellemoduler og brændselsgeneratorer.

Hvis der anvendes flere enheder til elproduktion, suppleres systemet med endnu et element – en automatisk omstillingskontakt (ATS). Den er nødvendig, så en reservealternativ energikilde starter, når én kilde slukkes.

I moderne vindmøller anvendes forskellige rotordesigns – de roterende dele. De har deres fordele og ulemper, forskellig effektivitet og funktionelle muligheder. I dag findes der mange isolerede systemer, der kan fungere med vinde af varierende hastighed og styrke.

Typer af vindkraftværker

Efter forbrugertype skelner man mellem autonome vindgeneratorer og net-tilsluttede anlæg. De første leverer strøm til forbrugere, der er langt fra de centrale elnet.

De sidste – kan bestå af adskillige tiere/hundreder af vindmøller, der danner ét system og leverer energi til fællesnettet. Effekten af autonome enheder overstiger sjældent 75 kW, mens net-tilsluttede anlæg starter ved 100 kW.

Afhængigt af konstruktionstype skelner man mellem vindgeneratorer:

• med lodret rotationsakse;
• med vandret rotationsakse.

Disse enheder anvendes under forskellige driftsbetingelser, men modeller med vandret akse er mest almindelige. De fungerer som almindelige vejrhaner og har en lignende opbygning. Rotoraksen roterer parallelt med jordoverfladen.

Sådanne enheder har høj virkningsgrad (ca. 40%), enkel effektregulering og en mere overkommelig pris, men de er også karakteriseret ved højt støjniveau og vibrationer. Derudover skal de orienteres i vindretningen.

Til montering af en vindmølle med vandret rotorplacering kræves der cirka 120 m fri plads og en mast på mindst 8 m højde.

Vindgeneratorer med lodret rotationsakse har en mere kompakt konstruktion og er mindre modtagelige over for miljøpåvirkninger.

I enheder af denne type er turbinen placeret vinkelret i forhold til jordens plan. Sådanne konstruktioner starter selv ved svag vind og er uafhængige af luftstrømmenes retning.

Det lave støjniveau (op til 30 dB) gør det muligt at installere lodrette vindturbiner på bygningers tage.

Der er dog en væsentlig ulempe – virkningsgraden for sådanne generatorer er kun 15%. Derudover er de dyrere end modeller med vandret rotationsakse.

Modeller af vindgeneratorer adskiller sig ikke kun ved placeringen af rotationsaksen, men også ved:

• antallet af blade – der findes vindmøller med to og tre blade, og der findes også flerbladede varianter;
• materialer til fremstilling af funktionelle dele – med sejls- og stive blade;
• propelstigning – justerbar eller fast.

Rotationen af flerbladede stationære vindmøller starter selv ved svag vind, mens to- og trebladede enheder kræver stærkere vind. Samtidig skaber hvert ekstra blad i konstruktionen større modstand på hjulet, hvilket gør det sværere at opnå generatorens normale driftsomdrejninger.

Afhængigt af fremstillingsmaterialet for blade til vindmølleinstallation kan der opstå visse problemer i driften. Sejlelementer er lettere at fremstille og derfor billigere.

Men hvis der er behov for pålidelig funktion af vindturbinen til autonom elforsyning, bør man foretrække konstruktioner med stive blade fremstillet af metal eller armeret glasfiber.

Hvad angår propelstigningen, er det heller ikke så enkelt. Variabel stigning gør det muligt at udvide området for effektive hastigheder for vindmøllestationen, hvilket er en stor fordel. Men samtidig reducerer en sådan mekanisme den samlede pålidelighed af den stationære installation og gør vindhjulet betydeligt tungere, hvilket komplicerer enhedens drift.

Rentabilitet af vindgeneratorinstallation

Små vindkraftværker anvendes i dag bredt som alternative energikilder, der muliggør reelle besparelser.

Sådanne enheder installeres typisk på sommerhusejendomme, i områder fjernt fra hovedstrømnettet. Men det er ikke den eneste grund til, at folk i stigende grad foretrækker konstruktioner af denne type.

Grundejere bruger med succes vindgeneratorer til at opnå fuld autonomi og betydelige besparelser på elektricitet

Dog er ikke alle områder egnede til installation af en vindturbine. For at et mini-kraftværk kan fungere fuldt ud i den af producenten angivne levetid, skal de lokale klimatiske forhold opfylde kravene til specialudstyret.

Den gennemsnitlige vindhastighed må ikke være lavere end 4,5-5 m/s. Kun i dette tilfælde vil installation af en vindmøllekonstruktion være økonomisk forsvarlig.

For at få omtrentlige data om den gennemsnitlige årlige vindhastighed i regionerne, skal man se på et specielt vindkort. Mere præcise oplysninger kan fås ved at bruge et anemometer og en enhed til at aflæse signaler.

Målesystemet skal installeres i stor højde, så nærliggende bygninger og træer ikke forvrider resultaterne.

Hvis du har besluttet at installere et mini-vindkraftværk til dit hjem, skal du også overveje tilgængeligheden af ledig plads. Her skal du tage i betragtning, at vinden skal kunne 'vandre' frit over vingerne og nå dem fra forskellige sider uden forhindringer.

Derfor anses bakketoppe for at være det ideelle sted at installere en vindturbine, hvor luftmasser komprimeres med en tilsvarende stigning i tryk og vindhastighed. Også havområder og steppezoner betragtes som egnede.

For at få fuld effekt fra vindmøllen skal den installeres et sted uden træer og høje bygninger

Enhver forhindring inden for en radius på 250 m vil påvirke vindgeneratorens drift. For at opnå maksimal effektivitet skal turbineakslen installeres mindst 4-5 m over forhindringernes niveau.

Regler for valg af udstyr

Valget af en vindgenerator til hjemmet skal gribes ansvarligt an.

På forhånd skal du indsamle grundlæggende oplysninger:

1. Beregn den nominelle og maksimale mængde elektricitet til at dække husets behov.
2. Gennemgå data om den gennemsnitlige årlige vindhastighed i dit område for at fastslå perioder, hvor møllen vil være inaktiv.
3. Tag hensyn til områdets klimatiske forhold. Hvis der om vinteren er kraftig frost, vil installationen af en vindstation ikke være berettiget.
4. Find ud af støjintensiteten fra vindgeneratorernes drift.
5. Foretag en sammenligning af tekniske egenskaber for enheder fra forskellige producenter.

Valg af komponenter til funktionelle elementer til en vindenergiinstallation foretages ud fra den nominelle effekt. Her spiller den nominelle vindhastighed også en rolle – de værdier, hvor vindgeneratoren producerer den beregnede mængde elektrisk energi.

Hvis anlægget yder maksimal effekt ved en vindhastighed på 11 m/s, men gennemsnittet i dit område kun er 4,5 m/s, vil vindmøllen ikke producere den energi, producenten har angivet.

Man skal også være opmærksom på, at vindgeneratorens effekt afhænger af diameteren på hjulet dannet af vingerne. Hvis størrelsen fordobles, vil vindmøllen ved samme vindhastighed producere 4 gange mere elektricitet.

Batterikapaciteten er også vigtig. I tilfælde af vindstille skal der være nok energi i dem til at forsyne huset.

Montering af et privat mini-vindkraftværk bør overlades til et firma, der specialiserer sig i denne type arbejde. Hovedmålet er at sikre maksimal sikkerhed. Vindmøllens store konstruktion skal garanteret forblive stabil selv under ekstreme vejrforhold.

Lavenergi-modeller af vindgeneratorer med lette, lave master kan installeres selv. Den centrale støtte skal monteres på et forstærket armeret betonfundament. Til sidestabilitet af konstruktionen bruges 3-4 barduner.

Omtrentlige priser og tilbagebetalingstid for vindgeneratorer

Populariteten af vindmølleanlæg vokser dag for dag. Det er fordelagtigt at udstyre store og dyre villaer med dem, da deres vedligeholdelse kræver meget elektrisk energi.

Det er hensigtsmæssigt at installere vindmøller også i bebyggelser, hvor der ikke er central strømforsyning, eller hvor strømforsyningen er konstant uregelmæssig.

Netop i sådanne tilfælde vil vindgeneratorer komme til hjælp, og deres brug har en række fordele:

• omdannelse af vindenergi til gratis elektricitet;
• miljøsikkerhed for vindturbiner;
• ingen råmaterialer eller affald ved elproduktion;
• minimalt slid på funktionelle dele;
• lang levetid – 25-30 år;
• ingen behov for konstant at overvåge vindkraftværkets drift.

Ulemperne omfatter vindens skiftende og uforudsigelige styrke. For at minimere tab er det nødvendigt med en backup-kilde eller installation af en ekstra buffer til energilagring. Det roterende vindhjul udgør også en potentiel trussel for flyvende fugle.

Vindmøller skaber støj, der kan sammenlignes med vejtrafik ved en hastighed på omkring 70 km/t. Det forhøjede støjniveau skræmmer ikke kun dyr væk, men er også ubehageligt for mennesker.

En anden væsentlig ulempe ved vindmøller til husholdningsbrug er den høje pris. Disse store konstruktioner er lavet af dyre materialer og inkluderer en controller, batterier, en inverter og en mast.

Det skal bemærkes, at husstandsvindmøller fra russiske producenter samt kvalitetsvindmøller fremstillet i Kina er meget billigere end europæiske modstykker. Prisen på russiske vindmøller med vertikal akse og en nominel effekt på op til 2 kW varierer mellem 1300-2500$.

Men til den pris indeholder pakken kun generatoren med vinger. Det resterende udstyr skal købes separat eller laves selv. Fuldkomplette anlæg koster omkring 40-50% mere.

Prisen på vindmøller til husholdningsbrug med en effekt fra 3 kW til 7 kW er meget højere. Sådanne generatorer med tilhørende udstyr vil koste køberen mellem 5000-12000$.

I øjeblikket er det urentabelt at bruge vindmøller som alternativ til centraliseret strømforsyning på grund af de høje udstyrsomkostninger.

Og selv når der er afbrydelser i netstrømforsyningen, er det ikke altid hensigtsmæssigt at installere en vindmølle. Det er nemmere og billigere at montere et UPS-system baseret på industrielle batterier i kombination med en UPS.

Det giver mening at installere en vindkraftinstallation på steder, hvor der slet ikke er adgang til centraliseret energiforsyning. Tilbagebetalingsperioden i dette tilfælde er 25 år.

Før du køber komponenter til montering og installation af en vindmølle, er det tilrådeligt at udføre beregninger med formler angivet i den artikel, vi anbefaler. Her finder du også fremgangsmåde og regler for udførelse af beregningerne.

Gennemgang af de bedste mærker og anlæg

På det russiske marked for vindmøller findes både pålidelige, relativt billige enheder fra indenlandske mærker og forskellige funktionelle modeller af vindmøller fra udenlandske producenter. For at beslutte, hvilken installation der skal vælges til hjemmet, skal du sammenligne egenskaberne ved forskellige enheder.

Nr. 1 — vindgeneratorer Condor Home (Rusland)

Serien af vindmøller til husholdningsbrug omfatter enheder med en effekt på 0,5-5 kW. De kan tjene som den primære elektricitetskilde eller en ekstra. Condor Home-stationer er tilpasset til drift ved lave temperaturer og er i stand til at producere energi selv ved svag vind.

Afhængigt af modellen er generatorhuset lavet af plastik eller støbt aluminium, og vingerne er lavet af glasfiber. Der er et effektivt dobbelt bremsesystem. Masten er sammensat med afspændingswirer og har en højde på 8-12 m. Til installation af disse enheder kræves et pæle- eller betonfundament.

Condor Home husvindgeneratorer er fuldt færdige produkter, der ikke kræver speciel viden eller tekniske færdigheder at betjene. Enhederne er designet til elektrificering af både fritliggende bygninger og små bebyggelser som en del af vindkraftværker.

Grundpakken inkluderer mast og afspændingswirer, generator, rotor og vinger, laderegulator og monteringsdele.

Nr. 2 — minikraftværker Falcon Euro (Rusland)

De er højteknologiske vertikalakslede vindgeneratorer med en effekt på 1-15 kW. De anvendes til primær/reserveforsyning af forbrugere langt fra elledninger. Kan bruges i kombination med solpaneler og en brændstofgenerator.

Vindmøllerne er udstyret med kraftige neodymiummagneter. Startvindhastigheden for anlægget er 1,5 m/s, nominel hastighed er 11 m/s. En indbygget aerodynamisk bremse begrænser hjulets omdrejninger. Den af producenten angivne levetid er 20 år, fabriksgarantien på mini-kraftværker er 36 måneder.

Falcon Euro vindgeneratorer er kendetegnet ved pålidelig drift og ukompliceret vedligeholdelse. Med enhederne i denne serie er det let at løse problemer med elforsyning til lokale samt ø-anlæg.

Falcon Euro grundpakken indeholder flere funktionelle elementer: vindhjul, generator og controller, mast, indstøbningsdele. Inverterenhed og batterier vælges separat.

Nr. 3 — vindanlæg Sokol Air Vertical (Rusland)

Små vindkraftanlæg af dette mærke kan forsyne både små hytter og mellemstore virksomheder med elektricitet. Til husholdningsbrug produceres SAV-enheder med en effekt på 0,5-15 kW.

De er kendetegnet ved høj effektivitet ved svag vind, fungerer uafbrudt ved lave og høje temperaturer i området fra -50 °C til +50 °C, har lav støjproduktion og modstandsdygtighed over for ydre påvirkninger.

Elproduktionen fra Sokol Air Vertical-enheder afhænger ikke af vindretningen. Vertikalakslede anlæg fungerer automatisk uden betjeningspersonale. Konstruktionen inkluderer et elektromagnetisk og aerodynamisk bremsesystem til at begrænse vindhjulets omdrejninger.

Bladene er fremstillet af forstærket polyester eller flyaluminium (alt efter model) og har en selvstartende profil. Generatoren er en flerpolet trefaset med permanentmagnet-eksitation.

Vindmøller Sokol Air Vertical leverer nominel effekt ved vindhastigheder på 7-8 m/s, hvilket gør det muligt at bruge dem i regioner med lav gennemsnitlig årlig vindhastighed.

Basisudstyret til vindkraftværket omfatter: vindturbine med batteriladeregulator, mast med afspænding, monteringssæt. Inverter og batterier vælges separat efter teknisk specifikation.

Nr. 4 — vindgeneratorer Energy Wind (Rusland)

Kunderne har adgang til en- og trebladede modeller med universel anvendelse og effekt fra 1-10 kW. Disse vindmøller er perfekte til projekter, der forsyner private boliger og sommerhuse med elektricitet.

Grundlaget for Energy Wind-enhederne er holdbare blade af forstærket glasfiber, malet med bilmaling, og et pålideligt system til at bringe dem ud af luftstrømmen. Disse enheder med vandret rotationsakse arbejder stabilt ved temperaturer fra -40 til +40 grader Celsius.

Minimum arbejdsvindhastighed er 2 m/s, ved visse bladpositioner 3 m/s, anbefalet mast højde 8-20 m. Gennemsnitlig levetid for enheder fra det russiske mærke er 25 år, officiel garanti fra producenten er 3 år.

Energy Wind vindgeneratorer kræver ikke konstant vedligeholdelse eller service, hvilket fremmer hurtig geninvestering af de investerede midler.

Basisudstyret inkluderer en permanent magnet generator med mastemontering og drejemekanisme, blade, et sæt beslag til samling af vindturbinen. Mast, samt laderegulator, inverter og batterier til energilagring skal købes separat.

Nr. 5 — vindmøller Altek EW (Kina)

Vindturbinetype: vandret rotationsakse. Enheder med nominel effekt fra 1 kW til 10 kW er ideelle til at levere elektricitet til landhuse og sommerhuse.

Beskyttelseshætten på Altek EW vindmøller er lavet af aluminiumslegering, hvilket letter konstruktionen betydeligt. De funktionelle metaldele af generatoren er belagt med silicium for varmebestandighed.

Bladene er fremstillet af fiberforstærket plast. Startvindhastigheden for husholdningsenheder fra det kinesiske mærke er 2,5 m/s, nominel hastighed er 12 m/s.

Altek EW vindgeneratorer er nogle af de mest overkommelige enheder til elproduktion, der er tilgængelige på det moderne marked for alternativ energi.

Basispakken inkluderer vinger, generator og controller. De resterende funktionelle elementer til møllen skal købes separat.

Hvis prisen på et fabriksproduceret sæt virker for høj, kan det give mening at bygge en vindmølle selv. I den artikel, vi anbefaler, beskrives fremstillingen af en nyttig enhed fra en vaskemaskine.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Udsigter for brug af vindenergianlæg:

Funktionsprincippet for moderne vindturbiner. Hvordan vindenergi omdannes til elektricitet:

Selv i dag kræver brugen af vindmøller konstant udvikling. Mulighederne og de langsigtede perspektiver for denne alternative metode til elproduktion er lovende. Der kræves dog visse foranstaltninger både fra udstyrsproducenternes side og fra lokalsamfundenes administrationer.

Opsætning af små vindmøller til private husholdninger vil ikke løse energiforsyningsproblemet i regionerne fuldstændigt. Men for individuelle grundejere kan denne mulighed være en vej ud af situationen.

Fortæl om din egen erfaring med at vælge eller installere en vindmølle på din landejendom. Skriv gerne kommentarer, læg billeder og stil spørgsmål i blokken nedenfor. Del tekniske detaljer og nyttig information, som kan være til gavn for besøgende på siden.