Определение направления ветра

Определить ветровой потенциал местности можно еще одним способом: при помощи наблюдения за растительностью на данной местности. Деревья, особенно хвойные и вечнозеленые, часто подвержены влиянию ветра: сильный ветер может исказить форму кроны дерева. По такой деформации можно определить направление ветра. Особенно это явление типично для одиноко стоящих высоких деревьев. С наветренной стороны дерева его ветви будут редкими и чахлыми, с подветренной - длинные и горизонтальные. Осмотрите местность, обратив особое внимание на отдельно стоящие деревья и на деревья, растущие на краю лесных массивов (деревья в лесу защищают друг друга от сильного ветра). Хотя деформация деревьев является подтверждением наличия ветрового потенциала на данной местности, ее отсутствие не является доказательством отсутствия ветра с необходимой среднегодовой скоростью. Другие факторы, о которых неизвестно наблюдателю, могут влиять на "взаимодействие ветра и деревьев". Для грубой оценки средней скорости ветра можно использовать индексы деформации Григгса-Патмана (Griggs-Putman)

 

ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ВЕТРА

Помимо значения средней скорости ветра существует еще ряд параметров, необходимых для определения ветрового потенциала. К этим параметрам относятся: максимальная скорость ветра, количество последовательных дней (часов), когда скорость ветра превышает 5 м/сек; продолжительность периодов безветрия или постоянного ветра. Скорость ветра всегда изменяется, следовательно, изменяется и его энергия. Величина изменений зависит и от погоды, и от рельефа местности, и от наличия препятствий. Производительность ветротурбины будет изменяться с изменением скорости ветра, хотя быстрые изменения ветра будут компенсироваться инертностью ротора турбины. Все необходимые измерения нельзя, конечно же, провести при помощи садового анемометра. Анемометр, регистрирующий все перечисленные выше данные, стоит дорого. Подобные анемометры являются, по сути, больше компьютерами, чем просто датчиками, их стоимость варьируется от 2000 до 4000 долларов США.

 

ВЫБОР МАЛОЙ ВЭУ

Правильно выбрать малую ВЭУ необходимой мощности может человек, знакомый с разными типами ВЭУ. Мало того, что ВЭУ должна быть хорошо изготовлена, необходимо, чтобы она соответствовала ветровым условиям данного участка и вырабатывала необходимое количество электроэнергии. Современные ветротурбины обычно вырабатывают ток низкого напряжения, и только большие ВЭУ дают 50(60) Гц, 120/240 В переменного тока. Сравнивая разные модели ветротурбин, нельзя при выборе руководствоваться только номинальной мощностью. Оценивая мощность ВЭУ, изготовители могут основываться на различных скоростях ветра. Если скорости ветра, необходимые для эффективной работы двух разных турбин, отличаются, то выбор, сделанный в результате сравнения этих двух изделий, может оказаться ошибочным. Производители ВЭУ должны информировать о годовой выработке электроэнергии при различных среднегодовых скоростях ветра. Данная информация позволит точнее определить модель необходимой ветротурбины. Однако эти цифры не помогут определить реальную производительность ВЭУ на конкретном участке.

БАШНЯ (ОПОРА) Мощность ветра пропорциональна кубу его скорости (помимо других факторов). Поэтому наиболее легкий способ увеличить энергию ветра, доступную для генератора, - это увеличить скорость ветра. Этой цели можно достичь, установив более высокую башню, или переместив ВЭУ на более ветреный участок. Необходимо заметить, что в процентном соотношении скорость ветра увеличивается с высотой намного быстрее над местностью, загроможденной деревьями и зданиями, чем над открытой равнинной территорией. За исключением таких районов, как озера или пустыни, скорость ветра значительно возрастает с высотой. Например, скорость ветра на высоте 30 и 10 м может отличаться на 100%. Следовательно, два ветрогенератора, установленные на высоте 10 м, будут вырабатывать столько же электроэнергии, сколько один, установленный на высоте 30 м. К тому же установить одну ВЭУ с высотой башни равной 30 м намного дешевле, чем установить две ВЭУ с более низкими башнями. Золотое правило: ветрогенератор должен возвышаться над окружающими препятствиями, находящимися в радиусе 100 м, минимум на 10 м. Считается, что 15 м - это минимальная высота установки, но в принципе чем она больше, тем лучше. Большие ветротурбины обычно устанавливаются на более высоких башнях, чем малые. Например, ВЭУ установленной мощностью в 250 Вт имеет башню высотой 15-20 м, в то время как для 10 кВт-ной турбины необходима башня высотой в 20-30 м. Для эффективной работы ветротурбины башня должна быть устойчивой. Турбулентность, которая выше у поверхности земли и уменьшается с высотой, понижает производительность ВЭУ. Для малых ветротурбин наименее дороги опоры решетчатого типа с оттяжками. Такие опоры обычно используются для любительских радиоантенн. Невысокие башни с оттяжками иногда сконструированы из трубчатых секций или труб. Для устойчивых башен, решетчетых или состоящих из трубчатых секций, нужна меньшая площадь, да и внешне они более привлекательны. Однако такие башни стоят намного дороже. Под малые ветротурбины можно использовать и телефонные столбы. Благодаря тому, что опоры, особенно с оттяжками, могут быть прикреплены к основанию на петлях, их можно поднимать или опускать при помощи лебедки или транспортного средства. Это позволяет проводить все сервисные работы на земле. Некоторые типы опор и ветротурбин легко могут быть установлены непосредственно самим покупателем, для монтажа других лучше обратиться к специалистам. Для башни любого типа, на которую в дальнейшем будут подниматься, настоятельно рекомендуется использовать устройство, предохраняющее от падения, состоящее из троса с фиксирующимся бегунком. Нужно избегать алюминиевых башен, так как они подвержены разрушению конструкции. Обычно производители турбин предлагают и такие башни. Приобретение опоры и ветротурбины одного производителя является гарантией их полного соответствия. Во время монтажа ВЭУ убедитесь, что башня (опора) прочна и надежно установлена. Небрежная установка башни может привести к падению системы. Следует иметь в виду, что башни с оттяжками дешевле и безопаснее.

 

ВЫБОР РЕГУЛЯТОРА

Как правило, производители ветротурбин выпускают и регуляторы для каждой определенной модели, при этом регуляторы поставляются вместе с ВЭУ. Следовательно, покупателю ветротурбины нет необходимости выбирать для нее регулятор. Регулятор контролирует напряжение в системе и при необходимости изменяет производительность ВЭУ. В современных ВЭУ используются только регуляторы шунтирующего типа, так как снятие нагрузки вызывает раскрутку турбины, что может привести к ее повреждению.

 

ВЫБОР АККУМУЛЯТОРА

Выбор аккумулятора для ВЭУ зависит от продолжительности периода безветрия. Из-за того, что иногда очень трудно заранее точно определить количество последовательных безветренных дней, аккумулятор ВЭУ должен быть рассчитан на большее число дней, чем аккумулятор для ФЭБ. Минимальной должна быть батарея, которая может поддержать работу ВЭУ в течение 7 дней. Если это возможно финансово, то стоит увеличить объем аккумулятора до 14 дней. Благодаря более мощному аккумулятору ВЭУ будет работать более эффективно и меньше зависеть от погодных условий.

Вертикально-осевые ветроэлектрические установки, выполненные по схеме ротора Дарье с прямыми лопастями. Ротор Дарье работает по принципу преобразования силы ветра в тянущую (подъемную) силу вертикально расположенных лопастей аэродинамического профиля и реализует коэффициент использования энергии ветра в пределах 0,35 - 0,45 при теоретическом значении 0,539.

Благодаря независимости работы ветроустановки от направления ветра, тихоходности ветровой турбины, размещению оборудования на фундамента и другим особенностям, вертикально-осевые ветроустановки являются более совершенными, чем традиционные горизонтально­пропеллерные ветроагрегаты по таким характеристикам как конструктивная простота, эффективность, надежность, удобство и стоимость технического обслуживания, воздействие на окружающую среду.