Модульные ветро-электрогенераторы для автономного дома

Проблема: обычные ветроэлектрогенераторы громоздки. Требуют для своей нормальной работы ламинарного потока воздуха скоростью в несколько метров в секунду и выше. Опасны для окружающих, если упадут с высокой мачты или от них оторвется какая-нибудь подвижная деталь.
Предлагаю обсудить довольно старую идею: на стены дома на небольшом расстоянии от самой стены или в другие удобные для размещения места ставить небольшие защищенные сеткой панели, в которых смонтированы десятки и сотни маленьких ветроэлектрогенераторчиков. Они могут быть разных конструкций - прямоточные лопастные или роторные или еще какие- нибудь замысловатые. Тут надо экспериментировать. От шума, конечно, не избавимся. Но шум будет другой, напоминающий улей. Думаю, что скорость потока воздуха для их страгивания с места будет очень небольшой. Поэтому коэффициент использования ветра м.б. больше. Легко расширять генерирующую систему. Нужно лишь установить дополнительные панели. Для работы такой панели могут использоваться более турбулентные потоки воздуха, т.к. размер турбулентностей сопоставим или больше чем размер каждой лопасти. Для защиты панели от сильного ветра можно использовать какие - нибудь разновидности шторок. Если обвешать такими панелями строение со всех четырех сторон, то можно получить работающуюю почти со всех направлений систему. Конечно, не все панели при этом будут задействованы. Но тут нужно считать себестоимость их изготовления и общую стоимость владения.

 

А ещё тяжёлые лопасти медленно реагируют на короткие порывы ветра из-за своей инерции.
Мелким ветрякам даже защита от урагана необязательна - т.к. оторвавшаяся лопасть далеко не улетит и обладает малой энергией.

 

От нескольких вентиляторов будет "белый шум" - не намного громче чем листва на дереве - экспериментировал с лопастями от копьютерных вентиляторов - 9-ти и 12-ти сантиметровыми.

Если делать самому себестоимость будет заметно меньше чем фирменный ветряк такой же мощности (не мой вывод).
Главная проблема тут не в стоимости и трудоемкости. Куда подать такое количество каналов переменного напряжения? Если выпрямлять на аккумулятор - с ходу теряем до половины мощности (потери на мостах и порог АКБ), а затем потери на инверторе...

 

Выпрямители можно сделать на диодах Шоттки или синхронными на logic-level полевиках (от старых motherboard например). Потерь мало будет. Затем последовательно соединять несколько источников пост. тока и через малоомные резисторы эти ветки параллелить для увеличения тока.

Ещё у Техас Инструментов есть микросхема TPS61200 повышающего преобразователя напряжения.
Operating Input Voltage Range from 0.3 V to 5.5 V

К ней прилагается пример запитки от одной солнечной ячейки:
SLVA345A - Supplying TPS61200 With a Single Solar Cell


А если разобраться в магнитоуправляемых микросхемах из бесколлекторных двигателей с постоянными магнитами (применяемых в качестве минигенераторов), то выпрямитель с полевиками можно упростить и сделать его КПД >95%.

 

Согласен, тоже об этом думаю.

Пришел в итоге к выводу, что сосвем уж микросистему строить невыгодно. Оптимальные размеры дешевых самодельных ветрогенераторов 0.4-0.8 м. Штук 5-10, в зависимости от ёмкости АКБ.

 

На дом я бы не стал вешать по 2-м причинам:
- слабый ветер,
- на доме, лично я уверен, со временем все не северные стены будет обвешаны солнечными батареями. Правда, не скоро и не везде.
Надо это вешать на ту же мачту.
Дальше. Господа, ну нельзя себестоимость считать без учета трудозатрат, даже если делать самому. Что, свой труд вообще не цените?
А себестоимость большого количества элементов всегда больше, чем малого...

 

Cамому, несамому - чем больше серия - тем меньше себестоимость. Самая низкая - у массового товара. Это закон любого производства, даже для самосборщика. Сделав небольшой агрегат, вы, по-аналогии, быстро сделаете и несколько. На доме его крепить или не на доме - не вопрос. Как в том фильме: "...скажите вы это хорошо прикрепили? А теперь - снимите!"
Даже на небольшом ветру при постоянной розе на крыше, при обтекании, образуются как быстрые потоки так и области высокого давления - у вас никогда газ в трубе не задувало? 100 градусный поток с 12-ти метровой тягой не так просто обратно "затолкать".
Свой труд как раз и нужно высоко ценить, для этого нужно делать красиво, качественно и надежно, согласен. И если сломается один ветряк на 500, например, неотложных проблем будет несколько больше, нежели сломаются два из 10-ти по 50. Некоторый момент про себестоимость тут:
https://forumhouse.ru/forum159/thread83974.html

 

То же можно сказать про единственную электросеть (или бензогенератор) и про доступность углеводородов через 10-20 лет.
В США пик добычи нефти (Хабберта) был пройден в 1965-1970 г., а в 1973 энергетический кризис заставил их думать о возобновляемых источниках и пассивных домах.
Россия пик Хабберта сейчас проходит.

Многоглавый ветряк, обтянутый нержавеющей заземлённой сеткой для защиты от птиц и молний, должен быть очень надёжным.

Если при "диком капитализме" массово производят одноразовые ветряки (до первой грозы или обледенения), то лучше их самим делать, чтоб в случае чего починить или заменить детали.
Даёшь "Open hardware" и самоделки на 100 лет службы!

 

Вот, к примеру, конструктив:
http://electro-shema.ru/vetryanoj-elektrogenerator-iz-starogo-skanera.html
Оцените - долго ли, дорого его собирать;
- насколько сложно смастерить несколько таких;
- сильно ли они будут шуметь на коньке.
Кризисы капитализма всегда служили надежной опорой новым изобретениям. В 19-м веке при дороговизне сена и кормов в Европе, свет увидел первый велосипед. Если сегодня кому рассказать про великие австрийские велосипедные армии Первой мировой - будет смешно, как минимум. А на выражение "изобрёл велосипед" уже никак не реагирую. Когда кризиса, как бы, нет - ничего выдумывать не надо -железобетонная, ничем непробиваемая житейская логика.
Вот ещё вопрос: допустим мы все-таки расположили систему на крыше. Правильно ли её заземлять если в доме 2-х проводка? Если трёхпроводка - то на крышу её ставить, разумеется, чревато. А если 2-х - ?

 

С этим согласен. Некое дублирование.

А с этим - нет. Считаю, что один генератор дешевле, чем 10 одинаковой с ним суммарной мощности.


Кстати, вот, по-моему, лучшее название (и направление конструирования) для всего этого:
"Модульный ветро-электрогенератор".
Сменить название темы?

Пока что могу оценить только отсутствие его параметров - какую мощность при каком ветре отдает...
Без этого бессмысленно его обсуждать.

 

Эксплуатанту интереснее стоимость обслуживания, ремонта и прочего владения. А если 5-метровая лопасть башка упадёт?
Вызов подъёмного крана, чтоб её снять, учли?

при ураганном - 5В 1,5А - ограничение интегрального стабилизатора
Впрочем диаметр провода в обмотках тоже мал (0,3...0,5 мм ИМХО).

Много одинаковых шаговых движков найти проблема, а разные соединять последовательно нежелательно.
Кремниевые диоды на 700В и древний стабилизатор 7805 неоптимальны по КПД.
Из чего делать идеально одинаковые лопасти и "звёздочку" для них?
Шум "по барабану", сильный ветер и так шуметь будет обо все препятствия на всех частотах.

 

Я тоже думаю что много мелких ветряков лучше чем один большой.
Если сломается один из них, то он просто выключится и немного упадет отдаваемая ветроустановкой мощность, что является некритичной ситуацией для всей энергосистемы.
А вот если сломается один единственный мощный ветряк- то всё, кранты, остаешься без электричества.
Ветряки можно ставить и один за другим, только близко нельзя, между ветряками должно быть расстояние несколько диаметров ветроколеса (если не ошибаюсь, то 5-7 диаметров). Это нужно для восстановления ламинарности потока, так как после прохождения ометаемой лопастями поверхности ветровой поток сильно турбулентен.

Так нужно соединять параллельно, как и предлагалось в ссылке.
Если всю систему "затачивать" под 48 в, то потерями на диодах можно пренебречь, а можно и шоттки использовать.
Другое дело, где взять нужный генератор.
Можно использовать шаговые движки, только у них момент страгивания довольно велик.

 

Момент страгивания компенсируется размером лопасти. На профильных помойках полно отслужившей оргтехники - внутри, как правило, эти самые шаговые движки - как новые, практически неубиваемые. Никакой сильный ветер двулопастику не страшен - скорее крышу сорвёт, нежели ему поплохеет - на руку еще небольшой габарит. Как подключить и надо ли заземлять - вопрос открыт.

Следите за логикой: Себестоимость самосборки большого количества элементов из дешевых и простых компонентов, будет всегда дешевле сложной сборки из дорогих компонентов.
Это тренд домашней ветроэнергетики - скоро сами в этом убедитесь.
Поясню всё сказанное на примере:
Большой ветряк при урагане должен оснащаться контроллером и тормозами (будет стоять, электричества не производить и вибрировать на мачте). Тормоза и контроллер, кроме усложнения конструкции, попросят дополнительно совсем "немного" денег, но это не главное. Те кто строил мощные ветряки сталкивались с чудной проблемкой - поначалу все считают что статической балансировки ротора с лопастями вполне достаточно - ну что бы центр тяжести там с осью совпадал, а про момент иннерции и знать не знают. Потом, после череды веселых и "дешевых" приключений, оказывается что есть еще какая-то динамическая балансировка и она играет немаловажную роль в процессе получения расчетной мощности и надежности. Упорные - мотают за "дешевыми" специалистами, решают вопросы за "пустяковые" деньги (здесь получается дешевле купить такой же фирменный); Умные - мотают пока не развалится, затем все выбрасывают и идут покупать бензогенератор; Мудрые - смотрят на остальных и мотают на УС .

Согласен, только Россия сейчас в пикЕ, а не в пИке.

 

Какие же конструкции микрогенераторов правильнее использовать в конструкции панелей? Какие лопасти, какие брать сами генераторчики? Тут интересно определиться и с размерами и с доставабельностью/изготовимостью собственными силами компонентов. М.б. кто-нибудь делал очень небольшие надежные ветрогенераторы?

 

Лопасть можно конечно увеличить, однако ухудшится аэродинамика, так что здесь не все так просто.
И ещё- если сравнивать скорость вращения ветряка с большим диаметром и ветряка с малым диаметром, то у небольшого ветряка значительно выше скорость вращения на одном и том же ветре чем у большого.

Так же нужно понимать, что если хотите заменить ОДИН ветряк диаметром 4м ветряками диаметром 1 м, то их понадобится 16 шт!
Вот это и отпугивает многих от построения такой системы.