Текст книги "Современный дачный электрик"

Сегодня рынок России предлагает широкий выбор различных типов ветрогенераторов как по конструкции, так и по стоимости. Среди производителей ветрогенераторов для частного пользования, чью продукцию можно купить, отметим такие отечественные компании: «Компания sos220», «САПСАН – ЭНЕРГИЯ», НПО «Электросфера», «МикроАРТ», ООО «Компания ЛМВ Ветроэнергетика» (г. Хабаровск, производит шесть моделей от 250 Вт до 10 кВт), «ГРЦ-Вертикаль», «Мельников» и зарубежные: Winder (Украина, производит три модели номинальной мощностью 1,5, 3 и 8 кВт, Свгг Вггру (Украина, производит две модели, номинальной мощностью 0,15 и 0,8 кВт), ООО «Украинская Альтернативная Энергетика» (г. Киев), Southwest Windpower (США) (см. прил. П2.4). В последние несколько лет малые ветряки китайской сборки доминируют на российском, украинском, европейском и даже американском рынках, благодаря хорошему качеству и приемлемой цене.

В качестве примера рассмотрим семейство отечественных ветроэнергетических установок "Бриз-5000" производства НПО "Электросфера" [19].

Ветроустановка «Бриз-5000»

«Бриз-5000» предназначена для автономного электроснабжения потребителей, не имеющих доступа к сетям централизованного электроснабжения загородных домов однофазным переменным током напряжением 220 В частотой 50 Гц. В состав ветроэнергетической установки входит высококачественный инвертор с синусоидальной формой выходного напряжения. Генератор – синхронный трехфазный с возбуждением от постоянных магнитов. Производитель дает гарантию на работу изделия 20 лет. На рис. 2.17 представлен ветрогенератор «Бриз-5000», предназначенный для нагрева воды. Ветрогенератор снабжен электрическим тормозом и кабелем длиной 70 м. Цена со склада в Санкт-Петербурге 295 000 руб. (без мачты).

Рис. 2.17. Ветрогенератор «Бриз-5000»

Ветроустановка «Бриз-Лидер»

Ветроэлектростанция «Бриз-Лидер» предназначена для электроснабжения объектов, расположенных в зонах со средними и сильными ветрами (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Ветроэлектростанция «Бриз-Лидер»

Она способна обеспечить потребителей качественной электроэнергией (220 В 50 Гц) со средним потреблением до 600 кВт·ч в месяц (при средних ветрах 4,5 м/с). Форма выходного напряжения чисто синусоидальная, коэффициент нелинейных искажений меньше 3 % при линейной и меньше 5 % при нелинейной нагрузке.

В состав ветроэлектростанции "Бриз-Лидер" входит ветрогенератор "Бриз-5000", кабель длиной 70 м, регулятор заряда с балластным сопротивлением и электрическим тормозом, инвертор 96 В/220 В, 50 Гц. Цена со склада в Санкт-Петербурге 473 000 руб.

Ветродизельный комплекс «Бриз-Дизель+»

Ветродизельный комплекс «Бриз-Дизель+» предназначен для гарантированного электроснабжения объектов, расположенных в зонах со средними и слабыми ветрами (рис. 2.19). Он обеспечивает потребителей качественной электроэнергией (220В, 50Гц). Форма выходного напряжения и коэффициенты нелинейных искажений аналогичны ранее приведенным.

Рис. 2.19. Ветродизельный комплекс «Бриз-Дизель+»

В состав ветродизельного комплекса «Бриз-Дизель+» входит ветрогенератор «Бриз-5000», кабель 70 м, регулятор заряда с балластным сопротивлением и электрическим тормозом, инвертор 96В/220В, 50 Гц, блок оптимизации нагрузки дизеля и блок управления. Цена со склада в Санкт-Петербурге 638 920 руб.

Ветроэлектростанция «Бриз-Лидер-БАРС»

Ветроэлектростанция «Бриз-Лидер-БАРС» предназначена для электроснабжения объектов, имеющих подключение к электрическим сетям общего пользования, расположенных в зонах со средними и сильными ветрами (рис. 2.20).

Рис. 2.20. Ветроэлектростанция «Бриз-Лидер-БАРС»

Применяется в тех случаях, если электроэнергия в сети нестабильна или плохого качества. Блок БАРС обеспечивает заряд аккумуляторных батарей от ветрогенератора или от сети. В случае необходимости в качестве опции может быть добавлен дизель-генератор, который будет также автоматически включаться в случае необходимости. Обеспечивает потребителей качественной электроэнергией (220 В 50 Гц). Форма выходного напряжения и коэффициент нелинейных искажений аналогичны ранее приведенным.

В состав ветроэлектростанции "Бриз-Лидер-БАРС" входит ветрогенератор "Бриз-5000", кабель 70 м, регулятор заряда с балластным сопротивлением и электрическим тормозом, инвертор 96В/220В, 50 Гц и блок "БАРС". Цена со склада в Санкт-Петербурге 563 668 руб.

У каждой компании, выпускающей ветроэнергетические станции, свои правила реализации ветрогенераторов. Например, у ООО "Атлант" (г. Нижний Новгород) при покупке такие особенности [20].

• Дизель-генератор покупатель приобретает самостоятельно или в составе оборудования при согласовании с консультантом.

• Аккумуляторные батареи покупатель приобретает самостоятельно или в составе оборудования при согласовании с консультантом.

• Мачты из предлагаемого перечня покупатель приобретает самостоятельно или в составе оборудования при согласовании с консультантом.

Представляет интерес продукция ООО "Украинская Альтернативная Энергетика" (г. Киев), которая производит 10 моделей ветрогенераторов [21]. Компания занимается поставками и установкой ветроэнергетического оборудования на территории Украины и СНГ.

Ветрогенератор EuroWind 2

Рассмотрим ветрогенератор EuroWind 2 (рис. 2.21) мощностью 2 кВт, способный обеспечить энергией дом небольшого или среднего размера. Данный ветрогенератор можно комбинировать с солнечными батареями и дизельным генератором для непрерывного обеспечения энергией. Для загородного дома этого ветрогенератора более чем достаточно. Для его установки не требуется бригада рабочих, ветрогенератор можно установить даже в одиночку. Такие ветрогенераторы полностью удовлетворяют потребности небольших кафе, магазинов, строительных городков, кемпингов и других объектов, которые находятся вдали от источников электроэнергии. Стоимость EuroWind 2 в России колеблется от 25 000 до 90 000 руб.

Рис. 2.21. Внешний вид ветрогенератора EuroWind 2

Технические данные EuroWind 2:

• месячная выработка энергии – 480 кВт в месяц при средней скорости ветра 6 м/с;

• производительность генератора – 200-3000 Вт;

• напряжение ветрогенератора – 120 В;

• максимальная сила тока – 25 А;

• рекомендуемые аккумуляторы – 10 шт. 12В 200А·ч;

• напряжение после инвертора – 220 В, 50 Гц.

В комплект ветрогенератора EuroWind 2 входят: турбина, хвост; лопасти и элементы крепления ветрогенератора (рис. 2.22), а также тросы мачты, поворотный механизм и контроллер заряда.

Рис. 2.22. Элементы комплектации ветрогенератора EuroWind 2: турбина и крепления

Дополнительно к комплекту ветрогенератора EuroWind 2 можно заказать аккумуляторы, инвертор, АВР, дизель-генератор. Можно также заказать монтаж установки, доставку и страховку.

Ознакомиться с другими моделями ветрогенераторов типа EuroWind можно по адресу в Интернете http://1268.ua.all-biz.info/cat.php.

Для регионов с небольшими средними скоростями ветра представляют интерес такие ветроэнергитические установки: Uni Air Breeze мощностью 160 Вт, FD2.7-500 и FD3.0-1000, которые поставляет на рынок России компания «Ваш Солнечный Дом» [22].

Ветрогенератор UniAir Breeze

Ветрогенератор UniAir Breeze мощностью 160 Вт имеет широкие лопасти, что обеспечивает более низкую начальную скорость ветра (2,7 м/с) и, соответственно, большую выработку энергии при низких скоростях ветра. Идеальное решение для мобильных потребителей (сезонное использование на даче, в автомобильном домике, на яхтах и т. п.) в местах с небольшими средними скоростями ветра.

Ветроэлектрическая установка Air Breeze – усовершенствованная модель ветрогенераторов малой мощности серии Air. Ветрогенератор Air Breeze более тихий, более эффективный и точно спроектированный.

Маломощные ветроустановки серии Air собираются в Китае из фирменных американских комплектующих под надзором разработчика SouthWest Windpower (США). Единственная сделанная в Китае часть – корпус генератора.

Ветрогенератор Air Breeze стал самым продаваемым ветрогенератором в мире (более 140 000 шт. в 120 странах).

Стартовая скорость ветрогенераторов Air составляет менее 3 м/с, что делает эти ветрогенераторы особенно актуальными для средней полосы России (рис. 2.23). Исключительно малый вес позволяет легко транспортировать, монтировать и демонтировать эти ветроустановки.

Рис. 2.23. Зависимость вырабатываемой мощности от скорости ветра

Усовершенствованные показатели заряда АБ и оптимизация вырабатываемой энергии достигаются целым рядом нововведений (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Устройство ветрогенератора Air Breeze

Преимущества ветрогенераторов Air Breeze:

• увеличение площади лопастей на 30 %, что позволило увеличить выработку энергии на низких скоростях ветра;

• пониженные характеристики шумового воздействия;

• встроенный интеллектуальный микропроцессорный контроллер со слежением за точкой максимальной мощности.

Благодаря применению новых технологий при изготовлении ветрогенераторов Air значительно снизился уровень шума, вырабатываемого при работе установки. Встроенный в ветроголовку контроллер оснащен функцией слежения за точкой максимально возможной мощности и регулирует скорость вращения лопастей для достижения оптимальной производительности ветрогенератора. Данная функция также позволяет регулировать скорость вращения лопастей при слишком высоких скоростях ветра для предотвращения поломки оборудования.

Ветроэлектрические установки Air необычайно просты в установке и эксплуатации и не требуют квалифицированного обслуживания. Удобная система крепления и малый вес позволяют устанавливать их как на отдельных мачтах, так и на крышах домов, автомобильных домиков, яхтах и других судах. Данные ветроустановки могут использоваться в качестве зарядного устройства для аккумуляторов на даче, в походе, на морской прогулке на яхте, в путешествиях на автомобиле и т. п. Стоимость ветрогенератора Air Breeze 31 000 руб.

Основные технические характеристики Air Breeze:

• Диаметр ротора – 1,17 м.

• Вес – 5,9 кг.

• Размеры в упаковке – 686x318x229 мм.

• Вес в упаковке – 8 кг.

• Монтаж – на мачте диаметром 48,26 мм.

• Стартовая скорость ветра – 2,68 м/с.

• Напряжение – 12В, 24В постоянного тока.

• Выходная мощность – 160 Вт при скорости ветра 12,5 м/с.

• Контроллер – микропроцессорный интеллектуальный с функцией слежения за точкой максимальной мощности.

• Корпус – литой алюминиевый (в исполнении Marine применяется порошковое покрытие для защиты от коррозии).

• Лопасти – из композитного материала, упрочненного углеволокном.

• Защита при высоких скоростях – электронный контроль крутящего момента.

• Генерация энергии в месяц – 25 кВт·ч/месяц при скорости ветра 4,4 м/с.

• Максимальная безопасная скорость ветра – 49,2 м/с.

Ветроэлектрическая установка Air Breeze Marine

Специальное исполнение Marine позволяет использовать установку в условиях повышенной влажности и опасности появления коррозии. Корпус ветрогенератора покрыт специальным порошковым покрытием. Применение антикоррозионной пасты предупреждает преждевременный износ лопастей и деталей крепления к мачте (рис. 2.25).

Рис. 2.25. Крепление ветрогенератора UniAir Breeze мощностью 160 Вт на мачте

Стандартный комплект ветроэлектрической установки Air Breeze Marine:

• Синхронный бесщеточный ветрогенератор с возбуждением от постоянных магнитов и выходной мощностью 160 Вт при скорости ветра 12,5 м/с.

• Три лопасти из композитного материала.

• Встроенный микропроцессорный контроллер с функциями слежения за точкой максимальной мощности и регулирования скорости вращения лопастей.

При необходимости питания электроустройств переменным током в комплект может быть включен преобразователь постоянного напряжения в переменное (инвертор) необходимой мощности.

Дополнительно можно заказать (не входит в указанную выше стоимость): сборную мачту высотой 8,8 м с тросовыми растяжками и систему крепления ветрогенератора к мачте, гелевые аккумуляторные батареи емкостью от 150 до 260 А·ч и инвертор мощностью 700-1500 Вт

Ветрогенератор FD2.7-500 (SWG-500)

Ветрогенератор FD2.7-500 (SWG-500) представляет собой высокоэффективную и надежную ветроэлектрическую установку для регионов с низкими скоростями ветра (рис. 2.26).

Рис. 2.26. Ветроэлектрическая установка FD2.7-500

Ветроэлектрические установки SWG отличает то, что работа их начинается уже при небольших скоростях ветра (2–2,5 м/с), что актуально для средней полосы России. Номинальная скорость ветра очень низкая – 8 м/с. Мощность ветрогенератора находится в кубической зависимости от скорости ветра. По сравнению с другими ветроустановками такой же номинальной мощности, но при скоростях 10–12 м/с, данная ветроустановка производит электроэнергии в месяц в 1,5–2 раза больше.

Комплект ветроэлектрической установки FD2.7-500:

• Трехлопастное ветроколесо диаметром 2,5 м с флюгерным устройством ориентации на ветер.

• Трехсекционная мачта высотой 6 м с тросовыми растяжками или свободно стоящей башней (опция).

• Синхронный трехфазный ветрогенератор с возбуждением от постоянных магнитов и выходной мощностью 500 Вт при скорости ветра 8 м/с.

• Гибридный контроллер заряда с функцией широтно-импульсного модулирования тока заряда и возможностью подключения солнечных батарей.

Возможна комплектация гибридным ветро-солнечным контроллером заряда с инвертором (преобразователем постоянного напряжения в переменное) с выходной номинальной мощностью 500 Вт и синусоидальной формой выходного напряжения, к которому подключаются ветрогенератор и солнечная батарея.

Дополнительно поставляются две гелевых аккумуляторных батареи емкостью 150–200 А·ч (не входит в цену).

Технические характеристики FD2.7-500:

• Номинальная мощность – 500 Вт при скорости ветра 8 м/с.

• Номинальное напряжение – 24 В.

• Диаметр ветроколеса – 2,5 м.

• Начальная рабочая скорость – 2 м/с.

• Расчетная рабочая скорость – 8 м/с.

• Максимальная безопасная скорость ветра – 35 м/с.

• Метод вывода из-под ветра – автоматический.

• Частота вращения – 400 об./мин.

• Материал покрытия – алюминиевый сплав.

• Материал лопастей – пластик, армированный стекловолокном.

• Максимальная мощность и номинальное напряжение солнечных батарей – 220 Вт, 24 В.

• Максимальная мощность нагрузки постоянного тока контроллера – 600 Вт.

• Рекомендуемые аккумуляторы – 12 В, 200 А·ч, 2 шт.

Ветроустановка обладает высокой надежностью конструкций: мачты, лопастей, электрической схемы, построенных на материалах, применяющихся в авиастроении. Контроллер заряда имеет два входа: для ветроустановки и для солнечных батарей. Это позволяет легко превратить вашу ветроустановку в ветросолнечную станцию.

Контроллер имеет два выхода для нагрузки постоянного тока напряжением 24 В. Один выход автоматически подключает нагрузку при наступлении темноты, поэтому может быть использован как автомат для включения уличного освещения (датчиком освещения служит солнечная батарея, подключенная к контроллеру). Второй выход оснащен таймером и может работать после включения от 1 до 8 ч (время выставляется с дискретностью в 1 ч).

Стоимость ветроэлектрической установки FD2.7-500 47 000 руб. Дополнительные комплектующие: АБ в комплекте – 33 000 руб., гибридный инвертор – 500 руб., солнечный модуль – 26 000 руб.

Ветроэлектрическая станция FD3.0-1000 (SWG-1000)

Работа ветроэнергетических установок FD3.0-1000 начинается уже при скоростях ветра 2–2,5 м/с, что актуально для средней полосы России (рис. 2.27). Мощность ветрогенератора находится в кубической зависимости от скорости ветра.

Рис. 2.27. Ветроэлектрическая станция FD3.0-1000 (SWG-1000)

Технические характеристики FD3.0-1000:

• Номинальная мощность – 1 кВт при скорости ветра 9 м/с.

• Номинальное напряжение – 48 В.

• Диаметр ветроколеса – 2,7 м.

• Начальная рабочая скорость – 2 м/с.

• Расчетная рабочая скорость – 9 м/с.

• Максимальная безопасная скорость ветра – 35 м/с.

• Метод вывода из-под ветра – автоматический (механически).

• Частота вращения – 400 об./мин.

• Материал покрытия – алюминиевый сплав.

• Материал лопастей – пластик, армированный стекловолокном.

• Рекомендуемые аккумуляторы – 12 В 200 А·ч, 4 шт.

Комплект ветроэлектрической установки FD3.0-1000:

• Трехлопастное ветроколесо диаметром 2,7 м с флюгерным устройством ориентации на ветер.

• Трехсекционная мачта высотой 8 м с тросовыми растяжками.

• Синхронный трехфазный ветрогенератор с возбуждением от постоянных магнитов и выходной мощностью 1 кВт при скорости ветра 9 м/с.

• Контроллер заряда с функцией широтно-импульсного модулирования тока заряда и с балластной нагрузкой (воздушный нагреватель).

Как опция возможна комплектация гибридным ветро-солнечным контроллером заряда с инвертором (преобразователем постоянного напряжения в переменное) с выходной номинальной мощностью 1000 Вт и синусоидальной формой выходного напряжения, к которому подключаются ветрогенератор и солнечная батарея.

Отдельно поставляются четыре гелевых аккумуляторных батареи емкостью 150–200 А·ч (не входит в цену).

Ветроустановка FD3.0-1000 обладает высокой надежностью конструкций: мачты, лопастей, электрической схемы, построенных на технологиях, применяющихся в авиастроении. Возможные варианты: АБ в комплекте – 66 000 руб., гибридный инвертор – есть, свободно стоящая башня – нет.

2.7. Термогенераторы

В XXI веке, как ни удивительно, не забыта дровяная печь в качестве источника электроэнергии. В реальных природных условиях, где нет ни ветра, ни солнца, ни возможности доставки дизельного топлива, альтернативой может стать печь, дающая не только тепло, но и электроэнергию по законам термопары. Нужно заметить, что в России в конце XIX века производились цилиндрические печи с термопарами. Печь топилась дровами и выдавала напряжение 40 В [23]. В северных широтах получение электроэнергии из тепла печи имеет ряд преимуществ по сравнению с ветряками, солнечными батареями и дизельными генераторами.

Через более чем 100 лет, уже в XXI веке, компания "Термофор" наладила серийное производство небольшой дровяной отопительноварочной печи со встроенным электрогенератором, который преобразует тепловую энергию горящего в печи топлива в электрическую энергию (рис. 2.28) [24].

Рис. 2.28. Дровяная отопительная печь, дающая электричество

Во время работы современной энергопечи по прямому назначению, т. е. в процессе отопления или приготовления пищи, печь генерирует постоянный ток напряжением 12 В и мощностью не менее 50 Вт. Стоимость энергопечи в различных торговых фирмах различна: в компании «Криотерм» (г. Санкт-Петербург, www.kryotherm.ru) 29 500 руб., а в специализированном магазине 138 000 руб.

Технические характеристики энергопечи компании " Криотерм":

• Электрическая мощность при напряжении 12 В – 50 Вт.

• Время приведения в действие – не более 0,3 ч.

• Максимальный объем отапливаемого помещения – 50 м³.

• Мощность тепловая – 4 кВт.

• Масса – 58 кг.

• Размеры – 370x500x620 мм.

• Объем топки – 41 л.

• Диаметр дымохода – 80 мм.

Условия эксплуатации: на открытом воздухе и в помещении, при температуре от -45 до +45 °C. Сроки эксплуатации при соблюдении инструкции не менее 10 лет.

При современном уровне развития энергосберегающих технологий эта мощность обеспечивает весь необходимый для цивилизованной жизни набор электрических устройств. Разработка проекта осуществлена компанией "Термофор" совместно с компанией "Криотерм".

По результатам лабораторных и полевых испытаний электрогенератор печи выходит на стабильный режим через 6–8 минут после зажигания топлива в печи.

Энергопечь полезна в загородном доме в аварийных ситуациях, при длительном отсутствии электричества в доме. Вырабатываемого печью тока достаточно для подключения 2–3 энергосберегающих лампочек, зарядки аккумуляторов ноутбука, мобильного или спутникового телефона, фото– или видеокамеры, подключения портативного телевизора, радиоприемника, DVD-проигрывателя и других портативных энергосберегающих устройств.

В энергопечи источником электроэнергии является универсальный термоэлектрический генератор B25-12 (М) компании "Криотерм" (рис. 2.29).

Рис. 2.29. Внешний вид универсального термоэлектрического генератора B25-12 (М) компании «Криотерм»

В универсальном термоэлектрическом генераторе B25-12 (М) компании «Криотерм» использованы термогенераторные модули, которые преобразуют тепловую энергию в электрическую. Получается альтернативный источник электроэнергии, позволяющий получать до 50 Вт электроэнергии.

Основные технические характеристики ТЭГ В25-12(М):

Размеры – 252x252x170 мм.

Вес – не более 8,5 кг.

Выходное напряжение, – 12 В.

Выходная мощность – не менее 25 Вт.

Режим работы – стационарный.

Температура установочной поверхности – не более 300 °C.

Обязательное условие работы термогенератора – наличие нагретой поверхности размерами 20x25 см. Термогенератор В25-12(М) обеспечивает непрерывную круглосуточную работу без постоянного наблюдения за его работой. Средний срок службы ТЭГ В25-12(М) не менее 10 лет. Стоимость термогенератора B25-12 (М) в компании " Криотерм" составляет 17 700 руб.

Преимущества энергопечи по сравнению с другими источниками электроэнергии:

• Универсальность – возможность получать электрическую энергию, отапливать помещение и готовить пищу;

• независимость от погодных условий;

• не требует дорогостоящего топлива;

• не требует сервисного обслуживания;

• экологически безопасна;

• бесшумна.

Для расширения возможностей энергопечи к ней можно подключить контроллер заряда/разряда аккумуляторной батареи, аккумуляторную батарею и инвертор.