Вибір основних параметрів вітрогенератора і їх порівняння


    У заявлених технічних характеристиках пропонованих вітроустановках нескладно заплутатися. Треба знати як виділити істотні параметри ВЕУ і помітити явні неточності.

Розглянемо основні параметри ВЕУ:


  1. Вироблення енергії за місяць, рік
  2. Розмір ВЕУ
  3. Номінальна потужність
  4. Розрахункова швидкість вітру
  5. Стартова швидкість вітру
  6. Максимальна експлуатаційна швидкість вітру
  7. Висота щогли
  8. Привід генератора
  9. Схема вітроустановки

Вироблення енергії за місяць, рік - це основний параметр вітроустановки, який має бути узгоджений з відомою або проектною енергією, споживаною навантаженнями за той же проміжок часу. На жаль, досить часто цей параметр подається як другорядний або навіть не вказується. Він залежить від середньої швидкості вітру в місці роботи вітроустановки, розміру ВЕУ (обтікаючої площі, діаметру вітротурбіни) і конструктивної досконалості ВЕУ. Якщо вважати що ВЕУ виконана грамотно і на сучасному рівні, то розрахувати очікуване вироблення енергії можна на нашому вітрокалькуляторі. Для цього треба встановити мітку [-] біля розрахункової швидкості, вказати номінальну потужність ВЕУ, діаметр вітротурбіни і натиснути кнопку [розрахувати]. Попутно ви набудете значення реальної розрахункової швидкості вітру для цієї ВЕУ.

Розмір ВЕУ - зазвичай вказується діаметр вітротурбіни. Обтікаюча площа вітротурбіни пропорційна квадрату її діаметру, а номінальна потужність і вироблення енергії вітроустановкою пропорційна площі вітроприємного пристрою. Таким чином, якщо діаметри вітроустановок розрізняються, наприклад в 1.5 разу, їх енергетичні можливості розрізняються в 1.5 x 1.5 = 2.25 разу.

Номінальна потужність - потужність розвивається вітроустановкою при вибраній розрахунковій швидкості. Цей параметр часто помилково приймається основним при виборі і порівнянні різних ВЕУ між собою. Насправді він не настільки важливий, оскільки, практично ніколи навантаження не підключається до ВЕУ безпосередньо. Важлива потужність перетворювача, який бере енергію від ВЕУ і акумуляторної батареї. Реальна потужність ВЕУ не рівна номінальною, а змінюється залежно від поточної швидкості вітру. Номінальна потужність вітроустановки пропорційна квадрату діаметру вітротурбіни і кубу вибраній розрахунковій швидкості. Таким чином, порівнювати ВЕУ по номінальній потужності коректно тільки при рівних розрахункових швидкостях вітру, а ще краще порівнювати їх по діаметру і виробленню енергії. Адже установка із заявленою потужністю 1 кВт при розрахунковій швидкості 12 м/с дасть максимум 0.4 кВт при 9 м/с, хоча, на перший погляд може здатися вигіднішою чим ВЕУ 0.5 кВт при 9 м/с. Особливо при приблизно рівній ціні.

Розрахункова швидкість вітру - швидкість вітру, при якій вітроустановка досягає номінальної потужності. Зазвичай при перевищенні розрахункової швидкості вітру починає працювати система регулювання, яка обмежує подальший ріст оборотів і потужності.

Стартова швидкість вітру - швидкість вітру при якій вітроустановка починає обертатися і заряджати акумулятори. Зазвичай знаходиться в діапазоні 2.5-3.5 м/с. Може бути вище за машини з вузькими жорстко встановленими лопатями. Завищена стартова швидкість призводить до зниження сумарного вироблення енергії за частих простоїв.

Максимальна експлуатаційна швидкість вітру - швидкість вітру, яка може привести до руйнування не зупиненої вітроустановки. Для стаціонарної вітроустановки має бути не менше 45-50 м/с. Інакше її експлуатація стає досить небезпечною.

Висота щогли - часто для зниження загальної вартості комплекту ВЕУ пропонуються дуже низькі щогли. Така економія може виявитися занадто дорогою, оскільки швидкість і рівномірність вітрового потоку сильно залежить від висоти. В середньому, якщо прийняти швидкість потоку на висоті 10 м за 1, то на інших висотах його швидкість складе (5м - 0.87; 10м - 1; 15м - 1.08; 20м - 1.15; 25 - 1.20). А якщо врахувати кубічну залежність, то енергетика розподілиться (5м - 0.66; 10м - 1; 15м - 1.28; 20м - 1.52; 25 - 1.73). Таким чином одна і та ж вітроустановка на щоглі 20 м в порівнянні з 5 м дасть енергії в 1.52/0.66 = 2.3 разу більше. Крім того, вітроустановка на вищій щоглі створює менше шуму.

Привід генератора - практично усі вітроустановки зараз мають прямий привід генератора. Але зустрічаються і вітроустановки з мультиплікатором. Вони принципово не можуть мати хорошого ресурсу. Для порівняння можна перерахувати ресурс автомобільної коробки передач з пробігу в години. Виняток становлять лише ряд великих вітроустановок, на яких робиться регулярне техобслуговування з повною заміною масла не рідше за 1 раз в місяць.

Схема вітроустановки - існує велика кількість варіантів реалізації декількох принципових схем ВЕУ. Але ефективніше класичною трилопатевою ВЕУ з горизонтальною віссю і прямим приводом генератора нічого немає і не буде. Тема складна і велика. В якості простого аргументу можна привести ті ж великі реально працюючі вітроустановки.

    Коротко про вибір таких компонентів енергосистеми як перетворювачі і акумуляторні батареї можна прочитати на сторінці "Приклади підбору компонентів установки"