1.14. Ветроэлектростанции промышленного изготовления

Ветроэлектростанция WE1500 на 1,5 кВт

Ветроэлектростанция — устройство позволяющее преобразовывать чистую, природную энергию ветра в электричество, широко используемое человеком в своей повседневной жизни. Установка WE1500 представляет собой высокоэффективную, бесшумную, самоориентирующуюся систему способную работать в автономном режиме при минимальных скоростях ветра от 2 м/с.

При ветре 10 м/с WE1500 может производить электроэнергию мощностью более 1,5 кВт. Использование генератора без повышающего редуктора (мультипликатора) позволяет во много раз увеличить срок необслуживаемого использования, и позволяет в течение срока службы эксплуатировать WE1500, не прибегая к плановой замене деталей или узлов. Отсутствие редуктора позволяет добиться старта ВЭС при самом слабом ветре и делает работу наших ветряков бесшумной.

Характеристики электростанции WE1500:

♦ номинальная мощность генератора, кВт… 1,5

♦ максимальная мощность генератора, кВт… 2,6

♦ максимальные обороты ротора, об/мин… 330

♦ выходное напряжение, переменное… трехфазное

♦ макс. вых. напряжение в цепи АКБ, VDC… 285

♦ частота, Гц … 0—35

♦ диаметр ротора, м … 3,4

♦ количество лопастей, штук … 3;

♦ стартовая скорость ветра, м/с… 2;

♦ номинальная скорость ветра, м/с… 10;

♦ ориентация по ветру… есть;

♦ защита от ураганных ветров… есть;

♦ тормоз ротора… есть;

♦ шкаф управления микропроцессорный Control Box… СВ 10;

♦ высота мачты не менее, м… 12;

♦ напряжение аккумулятора, В… 240;

♦ максимальный ток заряда, А… 10;

♦ минимальные аккумуляторы… 20 штук х 12 В 26 Ач;

♦ конструкция мачты… сборная;

♦ масса, кг… 54;

♦ уровень шума (на расстоянии 10 м), дБ, не более… 45.

Комплектация электростанции WE1500:

♦ ВЭС, WE1500 номинальной мощностью 1,5 кВт, 1 шт.;

♦ мачта, высотой 12 м/18 м (в зависимости от технических условий), 1 шт.;

♦ шкаф управления, WE-CB10 для WE1500 с зарядным устройством от ВЭС 10 А и зарядным устройством от солнечной электростанции (при дополнительном использовании солнечных модулей), 1 шт.;

♦ АКБ, 12 В/40 Ач 20 шт х 12 В х 40 Ач = 9600 ватт/час, 20 шт.;

♦ шкаф АКБ, для АКБ 12 В/40 Ач 20 шт., 1 шт.;

♦ инвертор, WE-PSW5F1 (220 В 5 кВА), однофазный псевдосинусоидальный инвертор-UPS, мощность 5 кВА (3,5 кВт), 1 шт.

На рис. 1.53 показана система с использованием WE1500.

Рис. 1.53. Система с использованием WE1500

Ветроэлектростанция WE3000 на 3 кВт

WE3000 является ВЭС второй величины с позаимствованными элементами самого лучшего у WE1500. Но, в то же время, WE3000 является принципиально новой машиной с большим диаметром турбины, иной конструкцией лопастей и мощным генератором очень надежной конструкции.

Установка WE3000 представляет собой высокоэффективную, бесшумную, самоориентирующуюся систему способную работать в автономном режиме при минимальных скоростях ветра от 2 м/с. При ветре 10 м/с WE3000 может производить электроэнергию мощностью более 3 кВт.

Использование генератора без повышающего редуктора (мультипликатора) позволяет во много раз увеличить срок необслуживаемого использования, и позволяет в течение срока службы эксплуатировать WE3000, не прибегая к плановой замене деталей или узлов. Отсутствие редуктора позволяет добиться старта ВЭС при самом слабом ветре и делает работу наших ветряков бесшумной.

Характеристики электростанции WE3000:

♦ номинальная мощность генератора, кВт… 3,0;

♦ максимальная мощность генератора, кВт… 5,1;

♦ максимальные обороты ротора, об/мин… 260;

♦ выходное напряжение переменное… трехфазное;

♦ макс. вых. напряжение в цепи АКБ, VDC… 285;

♦ частота, Гц… 0—35;

♦ диаметр ротора, м… 4,5;

♦ количество лопастей, штук… 3;

♦ стартовая скорость ветра, м/с… 2,0;

♦ номинальная скорость ветра, м/с… 10;

♦ ориентация по ветру… есть;

♦ защита от ураганных ветров… есть;

♦ тормоз ротора… есть;

♦ шкаф управления — микропроцессорный… Control Box СВ20;

♦ высота мачты не менее, м… 12;

♦ напряжение аккумулятора, В… 240;

♦ максимальный ток заряда, А… 20;

♦ минимальные аккумуляторы… 20 штук х 12 В 26 Ач;

♦ конструкция мачты … сборная;

♦ масса WE3000, кг… 154;

♦ уровень пгума (на расстоянии 10 м), дБ, не более… 45.

Ветроэлектростанция WE8000 на 8 кВт

WE8000 является ВЭС третьей величины и имеет принципиальное новое конструктивное исполнение не похожее на предыдущие модели WE1500—WE5000. Помимо электродинамического тормоза, характерного для менее мощных ВЭС, WE8000 оснащена дополнительной системой гидравлического тормоза главного вала, приводящегося в действие при шквальных ветрах в качестве дублирующей системы безопасности и аварийной остановки турбины.

Установка WE8000 представляет собой высокоэффективную, бесшумную, самоориентирующуюся систему способную работать в автономном режиме при минимальных скоростях ветра от 2 м/с.

При ветре 10 м/с WE8000 может производить электроэнергию мощностью более 8 кВт.

Использование генератора без повышающего редуктора (мультипликатора) позволяет во много раз увеличить срок необслуживаемого использования, и позволяет в течение срока службы эксплуатировать WE8000, не прибегая к плановой замене деталей или узлов.

Характеристики электростанции WE8000:

♦ номинальная мощность генератора, кВт… 8;

♦ максимальная мощность генератора, кВт… 13,5;

♦ максимальные обороты ротора, об/мин… 190;

♦ выходное напряжение, переменное… трехфазное;

♦ макс. вых. напряжение в цепи АКБ, VDC… 285;

♦ частота, Гц… 0—35;

♦ диаметр ротора, м… 6,8;

♦ количество лопастей, штук… 3;

♦ стартовая скорость ветра, м/с… 2;

♦ номинальная скорость ветра, м/с… 10;

♦ ориентация по ветру… есть;

♦ защита от ураганных ветров… есть;

♦ тормоз ротора… есть;

♦ шкаф управления микропроцессорный Control Box… СВ40

♦ высота мачты не менее, м… 12

♦ напряжение аккумулятора, В… 240

♦ максимальный ток заряда, А… 50

♦ минимальные аккумуляторы… 20 шт. х 12 В 100 Ач

♦ конструкция мачты… сборная

♦ масса, кг… 354

♦ уровень шума (на растоянии 10 м), дБ, не более… 45

Ветроэлектростанции EuroWind 2

Описание ветроэлектростанции. Простая и легкая в установке ветроэлектростанция EuroWind 2 монтируется даже в одиночку. Такой электростанции полностью хватает для обеспечения небольшого по размерам или среднего дома. А для использования в загородном коттедже такой ветроэлектростанции больше чем достаточно. Все характеристики в сочетании с ценой делают эту ветроэлектростанцию наилучшим выбором для семьи.

Хорошим выбором такая ветроэлектростанция также является для отдаленных обеспечения удаленных коммерческих и туристических объектов: небольших кафе, кемпингов, турбаз, ресторанов и других.

Характеристики электростанции EuroWind 2:

♦ производительность генератора, Вт… 200—3000;

♦ начальная скорость ветра, м/с… 2;

♦ номинальная скорость ветра, м/с… 9;

♦ полный вес ветроэлектростанции, кг… 289;

♦ цена ветроэлектростанции, USD… 2400;

♦ месячная выработка энергии (ср. ветер 6 м/с), кВт… 480;

♦ напряжение ветроэлектростанции, В… 120;

♦ максимальная сила тока, А… 25;

♦ рекомендуемые аккумуляторы 12 В 200 А∙ч, шт.;… 10

♦ напряжение после инвертора… 220 В 50 Гц;

♦ количество лопастей, шт… 3;

♦ диаметр ротора, м… 3,2;

♦ материал лопастей ветроэлектростанции… FRP (композитный материал — фибергласе);

♦ тип ветроэлектростанции… PMG (на постоянных магнитах);

♦ защита от ураганного ветра… AutoFurl (автоматическая);

♦ высота мачты ветроэлектростанции, м… 7;

♦ контроллер заряда… AIC (автоматический);

♦ рабочая температура… от -40 до +60 °C.

На рис. 1.54 показана зависимость мощности электростанции от силы ветра.

Рис. 1.54. Зависимость мощности электростанции от силы ветра

В комплект ветроэлектростанции EuroWind 2 входит: турбина ветроэлектростанции; хвост ветроэлектростанции; лопасти ветроэлектростанции; крепления ветроэлектростанции; тросы мачты; поворотный механизм; контроллер заряда

Ветроэлектростанция EuroWind 10

Такую ветроэлектростанцию можно с уверенностью назвать миниэлектростанцией благодаря тому количеству электроэнергии, которое она вырабатывает. Этой энергии достаточно для обслуживания больших домов или нескольких поменьше. Ее используют как для бытовых, так и коммерческих, промышленных целей: снабжение электричеством магазинов, небольших отелей, ресторанов, производств малых и средних размеров.

Ветроэлектростанция EuroWind 10 — самая популярная модель ветроэлектростанции в нашей стране. Она полностью заменяет общественную электросеть.

Характеристики электростанции EuroWind 10:

♦ производительность генератора, Вт… 900—13000;

♦ начальная скорость ветра, м/с… 2;

♦ номинальная скорость ветра, м/с… 10

♦ полная масса ветроэлектростанции, кг… 1548

♦ цена ветроэлектростанции, USD… 12000

♦ месячная выработка энергии (при ср. скор, ветра 6 м/с), кВт… 2200

♦ производительность генератора, Вт… 900—13000

♦ напряжение ветроэлектростанции, В… 240

♦ максимальная сила тока, А… 54,2

♦ рекомендуемые аккумуляторы 12 В 200 Ач… 20 шт.

♦ напряжение после инвертора… 220/380 В 50 Гц

♦ количество лопастей… 3 шт.

♦ диаметр ротора ветроэлектростанции, м… 8

♦ материал лопастей… FRP (композитный материал — фибергласе)

♦ тип ветроэлектростанции… PMG (на постоянных магнитах)

♦ защита от ураганного ветра… AutoFurl (автоматическая)

♦ высота мачты ветроэлектростанции, м… 12

♦ контроллер заряда… AIC (автоматический)

♦ рабочая температура… от -40 до +60 °C.

На рис. 1.55 показан график мощности ветроэлектростанции в зависимости от силы ветра.

В комплект ветроэлектростанции EuroWind 10 входит: турбина ветроэлектростанции; лопасти ветроэлектростанции; крепления ветроэлектростанции; тросы мачты; поворотный механизм; контроллер заряда; анемоскоп и датчик ветра.

Рис. 1.55. График мощности ветроэлектростанции в зависимости от силы ветра

Ветроэлектростанции производства компании «Винд Электрик Ост»

Автономная ветроэлектростанция (далее ВЭС) предназначена для использования в качестве автономного источника энергии и может работать для питания электроприборов мощностью от 5,5 до 30 кВт. Данная ВЭС служит для преобразования кинетической энергии ветрового потока в трехфазную электрическую энергию напряжением 380 В, частотой 50 Гц

(http://www.windelectricost.ru/production.php.).

Ветроколесо состоит из восьми или двенадцати стеклопластиковых лопастей (стеклоткань Т-13 со связующей полиэфирной смолой типа 9100), закрепленных на ступице. Ступица, в свою очередь, закреплена к главному валу, при скорости от 3 м/с начинает превращать поступательное движение ветрового потока во вращательное движение главного вала ветроэлектростанции. Главный вал ВЭС, в свою очередь, эластично соединен с валом руктора, выходной вал которого (редуктора) соединен с валом тихоходного магнитоэлектрического генератора. Этот генератор вырабатывает трехфазный переменный ток частотой 50 Гц, напряжением 370–400 В.

Главный вал, редуктор и генератор расположены в поворотной гондоле, которая имеет возможность поворота относительно башни вокруг вертикальной оси. В опорно-поворотном узле расположена кольцевая электрическая контактная система, через которую выработанная генератором электроэнергия из поворотной гондолы передается по кабелю.

В дальнейшем электроэнергия по кабелю передается в энергоблок (стабилизатор напряжения), который осуществляет стабилизацию напряжения, выработанного ВЭС в трехфазную с частотой 50 Гц и напряжением 380 В. Данная энергия может быть использована для питания различных бытовых электроприборов.

Автономная ВЭС может применяться для энергообеспечения индивидуальных домов, дачных домиком, зимовий, небольших производств и других небольших потребителей, нуждающихся в автономных источниках электроэнергии, а также на территориях, куда ввоз органического топлива затруднен или дорог.

Основные технические характеристики ВЭС:

♦ рекомендуемый диапазон среднегодовой

♦ скорости ветра, м/с … 3–8;

♦ установленная мощность, кВт… 5,5—30;

♦ выходное напряжение, В… 380;

♦ количество фаз… 3;

♦ частота, Гц… 50;

♦ диаметр ветротурбины, м… 4–7;

♦ количество лопастей… 8—16;

♦ скорость вращения ветротурбины, об/мин… 30 ±10;

♦ минимальная рабочая скорость ветра, м/с… 3;

♦ расчетная скорость ветра, м/с… 3,5–7;

♦ максимальная рабочая скорость ветра, м/с… 30;

♦ штормовая скорость ветра, м/с… 60;

♦ высота мачты, м… 12–18—24;

♦ срок службы, лет… 20;

♦ интервал рабочих температур, °С… — 50…+50;

♦ масса ВЭС с мачтой, кг… 1420–2460;

♦ ток на выходе генератора, А… 18–64.

Мачта ветроэлектростанции выполнена из труб диаметром 57 и 76 мм, П-образных фланцев, закладных в фундамент. Для удобства транспортировки мачта разделена на две или три секции в зависимости от требуемой высоты мачты (12 или 18 м) и «нулевой» секции, заливаемой в фундамент. Мачта устанавливается на бетонном фундаменте размером 3,5 на 3,5 м, или 4,5 на 4,5 м в плане, в зависимости от высоты мачты и толщины бетонной подушки 40–50 см с глубиной залегания 2 м от поверхности земли.

Опорно-поворотный узел выполнен в виде полой оси из ст.45, двух радиально упорных подшипников и внешней обечайки, имеющей возможность свободно вращаться вокруг оси. Ось со своим фланцем крепится к мачте, а к внешней обечайке крепится гондола ВЭС. За счет поворота опорно-поворотного узла ветроколесо всегда устанавливается со своей плоскостью вращения перпендикулярно к ветровому потоку, что обеспечивает максимальную эффективность ветроколеса.

В гондоле расположены магнитоэлектрический генератор переменного тока, планетарный редуктор, главный вал из ст. 45 на двух радиально упорных подшипниках и провода для передачи электроэнергии от генератора на токосъемник, расположенный в опорно-поворотном узле. Обмотки генератора выполнены из электротехнической меди.

В ступице расположен пружинный механизм регулирования оборотов ветроколеса. С его помощью поддерживаются постоянные обороты ветроколеса в пределах 30 ±10 об/мин во всем диапазоне рабочих скоростей ветра: от 3 м/с до 25 м/с.

Регулирование скорости вращения ветроколеса осуществляется путем изменения продольных углов установки лопастей. Это, в свою очередь, позволяет ВЭС защищаться от ураганных ветров, не прекращая вырабатывание электроэнергии.

Ветроэлектростанции российского производства М1—М5

Ветроэлектрические установки M1-М5 предназначены для выработки электроэнергии за счет ветрового потока. Они могут использоваться в отдаленных и изолированных местах, в различных климатических районах с благоприятными ветровыми условиями, где отсутствует централизованное электроснабжение или его подача нерегулярна.

Например, М-1-24 обеспечивает потребителей электроэнергией для питания ламп освещения, бытовых приборов, линий теле- и радиокоммуникаций, устройств спутниковой и сотовой связи компьютера, устройств бытовой и специальной связи, передвижных и стационарных пунктов навигационных и метеорологических постов, радиостанций, маяков и радиомаяков, медицинской и научной аппаратуры, водяных насосов, для обеспечения зарядки аккумуляторов и т. д.

Наличие аккумуляторной батареи обеспечивает электропитание потребителей и их работоспособность при отсутствии ветра. Подключение инвертора к блоку управления позволяет преобразовать постоянное напряжение 24 В в переменное 220 В.

М-1000-24 автономная, надежная, автоматическая установка, не требует дежурного персонала в процессе эксплуатации и предназначена для автономного энергообеспечения индивидуальных потребителей (фермеров, садоводов, дачников, вахтовиков, охотников, рыболовов, геологических экспедиций), а также навигационных, метеорологических, радиорелейных и других постов в обеспечении бесперебойным питанием в полевых условиях. Характеристики ветроэлектрических установок M1-М5 приведены в табл. 1.4.

Количество вырабатываемой электроэнергии М-1-24 при средней скорости ветра:

5 м/с — 340 Вт х 24 ч = 8,2 кВт-ч в сутки;

6 м/с — 400 Вт х 24 ч = 9,6 кВт-ч в сутки;

7 м/с — 500 Вт х 24 ч = 12,0 кВт-ч в сутки.

Чтобы чувствовать себя уверенно и комфортно семье из трех человек, проживающих в загородном доме, расход электроэнергии должен быть не менее 2 кВт-час в сутки (по данным ЮНЕСКО).

Ниже в приведено реальное потребление электроэнергии в сутки семьей из трех человек. Как видно из табл. 1.5 количество электроэнергии, вырабатываемой электростанцией М-1000-24 за сутки при средней скорости 4 м/с вполне хватает для обеспечения потребностей семьи из трёх человек в освещении и других бытовых нуждах.