개인 주택용 풍력 발전기 : 장치, 유형, 최고의 제안 검토

풍차는 오랫동안 이국적인 참신함이 아니었고 이제는 가능한 절약 옵션 중 하나로 간주됩니다.지구 표면 위의 공기 흐름은 엄청난 양의 에너지를 전달하며, 이는 현재 산업용 풍력 터빈과 개인용 소형 풍력 터빈에 성공적으로 사용됩니다.

개인 주택에 풍력 발전기를 올바르게 설치하고 기술적으로 유능한 설치를 선택하는 방법을 알려 드리겠습니다. 우리가 제안한 기사에서는 미니 발전소를 조립하고 운영하는 규칙을 설명합니다. 관심 있는 구매자에게 자신이 선택한 제품을 추천하고 인기 모델에 대한 등급을 부여합니다.

풍력 터빈의 설계 및 작동 원리

풍력 발전기는 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 특수 장치입니다. 개인 주거용 건물, 중소농장, 생산기지에 설치하기에 탁월한 독립형 전력원입니다.

가정용 표준 미니 발전소의 설계에는 다음과 같은 기능 요소가 포함됩니다.

1. 블레이드 바람을 잡을 수 있도록 공기역학적으로 만들어졌습니다.
2. 발전기 교류를 생산하는 것.
3. 제어 장치 풍력 발전 단지의 자동 제어를 위해. 배터리 충전을 조절하고 장치 간에 에너지 흐름을 분배할 수 있습니다.
4. 저장 장치. 생산된 전기를 저장하기 위한 특수 배터리입니다.
5. 인버터 생성된 에너지의 매개변수를 그리드 표준으로 가져옵니다.
6. 돛대, 블레이드를지면 위의 특정 높이로 올립니다.

마스트에는 다양한 유형이 있습니다. 가이 와이어 없이 독립형, 단단히 고정되어 가이에 회전하는 마스트입니다. 후자는 유지 관리는 물론 수리 및 복원 작업을 위해 낮추거나 올릴 수 있습니다.

바람의 영향으로 발전기 샤프트에 장착된 블레이드가 회전하기 시작하여 로터의 시동을 돕습니다. 결과적으로 공기 흐름의 운동 에너지는 기계적 에너지로 변환된 다음 전기 에너지로 변환됩니다. 풍차의 작동 방식을 매우 단순화한 다이어그램은 다음과 같습니다.

실제로 풍력발전단지의 에너지는 소비자에게 직접 전달되지 않습니다. 시스템은 전류 변환을 위한 특수 장치에 연결되어야 합니다.

컨트롤러는 발전기 뒤의 회로에 배치됩니다. 교류를 직류로 변환하는 역할을 합니다. 이 형태에서는 전기가 배터리에 축적되어 저장된 다음 직류를 교류로 변환하는 인버터를 통해 에너지가 민간 전력망에 공급됩니다.

이 방식을 사용하면 전압 불안정성을 완화하고 소비가 전혀 없는 기간 동안 에너지를 축적할 수 있습니다. 그리고 이는 결국 가전제품의 총 전력보다 적은 전력의 풍력 발전기를 사용할 수 있게 해줍니다.

AC-DC-AC 방식에 따라 전류를 변환하는 동안 약 20%에 달하는 특정 에너지 손실이 발생합니다.

자율 풍력 발전소와 함께 태양광 모듈과 연료 발전기를 모두 설치할 수 있습니다.

전기를 생성하기 위해 여러 장치를 동시에 사용하는 경우 회로는 자동 회로 차단기(ABP)라는 다른 요소로 보완됩니다. 하나의 대체 에너지원이 꺼지면 다른 대체 에너지원이 시작되도록 하는 것이 필요합니다.

현대 풍력 발전 단지는 다양한 디자인의 로터(회전 부품)를 사용합니다. 그들은 장점과 단점, 효율성과 기능이 다릅니다. 현재 다양한 속도와 강도의 바람과 상호 작용할 수 있는 자율 시스템이 많이 개발되었습니다.

풍력 발전소의 종류

소비자 유형에 따라 자율 풍력 발전기와 네트워크 전력 설비가 구분됩니다. 전자는 중앙 전기 네트워크에서 멀리 떨어진 소비자에게 에너지를 공급합니다.

두 번째는 단일 시스템을 형성하고 공통 네트워크에 에너지를 공급하는 수십/수백 개의 풍력 터빈일 수 있습니다. 자율 장치의 전력은 75kW를 초과하는 경우가 거의 없으며 네트워크 설치 전력은 100kW에서 시작됩니다.

건설 유형에 따라 풍력 발전기가 구별됩니다.

• 와 함께 수직의 회전축;
• 와 함께 수평의 회전축.

이러한 장치는 다양한 작동 조건에 사용되지만 가장 일반적인 것은 수평 축이 있는 모델입니다. 그들은 일반적인 풍향계처럼 작동하며 비슷한 구조를 가지고 있습니다. 로터 축은 지구 표면과 평행하게 회전합니다.

이러한 장치는 높은 효율(약 40%), 간단한 전력 조정 및 보다 저렴한 가격이 특징이지만 소음과 진동이 많이 발생하는 것도 특징입니다.또한 바람의 방향을 향해야 합니다.

수평 회전자가 있는 풍차를 설치하려면 약 120m의 여유 공간과 최소 8m 높이의 마스트가 필요합니다.

수직 회전축을 갖춘 풍력 발전기는 더욱 컴팩트하게 설계되었으며 환경 요인에 덜 민감합니다.

이 유형의 장치에서 터빈은 지구 평면에 수직으로 위치합니다. 이러한 구조는 약한 바람에도 발사되며 공기 흐름 방향에 의존하지 않습니다.

소음 수준(최대 30dB)이 낮아 건물 지붕에 수직 풍력 터빈을 설치할 수 있습니다.

그러나 중요한 단점도 있습니다. 이러한 발전기의 효율은 15%에 불과합니다. 또한 수평축 모델보다 가격이 더 비쌉니다.

풍력 발전기 모델은 회전축의 위치뿐 아니라 다음과 같은 측면에서도 서로 다릅니다.

• 블레이드 수 – 2개 및 3개의 블레이드가 있는 풍차가 있고 다중 블레이드 수정도 있습니다.
• 기능성 부품 제조용 소재 – 돛과 견고한 블레이드가 있음
• 프로펠러 피치 – 조정 가능하거나 고정되어 있습니다.

다중 블레이드 고정식 풍차는 낮은 바람에서도 회전하기 시작하지만 2개 및 3개의 블레이드 장치가 작동하려면 더 강한 바람이 필요합니다. 동시에 설계상 추가 블레이드가 추가될 때마다 휠에 더 많은 저항이 발생하여 발전기의 표준 작동 속도를 달성하기가 더 어려워집니다.

제조 재료에 따라 풍력 터빈용 블레이드, 작업에 특정 어려움이 발생할 수 있습니다. 항해 요소는 제조가 더 쉬우므로 비용이 저렴합니다.

그러나 자율적인 전력 공급을 위해 풍력 터빈의 안정적인 작동을 보장해야 하는 경우 금속 또는 강화 유리 섬유로 만들어진 견고한 블레이드가 있는 구조를 선호하는 것이 좋습니다.

프로펠러 피치는 여기서도 상황이 그렇게 간단하지 않습니다. 가변 피치를 사용하면 풍력 발전 단지를 운영하기 위한 유효 속도 범위를 크게 확장할 수 있으며 이는 큰 장점입니다. 그러나 동시에 이러한 메커니즘은 고정 설치의 전반적인 신뢰성을 감소시키고 풍차를 상당히 무거워지게 하여 장치 작동을 복잡하게 만듭니다.

풍력 발전기 설치의 타당성

소규모 풍력 발전소는 현재 대체 전력원으로 널리 사용되고 있으며, 이를 통해 실질적인 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

이러한 장치는 일반적으로 주 전력망에서 멀리 떨어진 여름 별장에 설치됩니다. 그러나 이것이 사람들이 이러한 유형의 구조를 점점 더 선호하는 유일한 이유는 아닙니다.

토지 소유자는 풍력 발전기를 성공적으로 사용하여 완전한 자율성과 상당한 에너지 절약을 달성했습니다.

그러나 모든 지역이 풍력 터빈을 설치하기에 적합한 것은 아닙니다. 제조업체가 명시한 서비스 수명 동안 미니 발전소가 완벽하게 작동하려면 해당 지역의 기후 조건이 특수 장비의 요구 사항을 충족해야 합니다.

평균 풍속은 4.5-5m/s 이상이어야 합니다. 이 경우에만 풍력 터빈을 갖춘 구조물의 설치가 경제적으로 정당화됩니다.

지역별 연평균 풍속에 대한 대략적인 데이터를 찾으려면 특수 풍속 지도를 확인해야 합니다.풍속계와 신호 ​​판독 장치를 사용하면 보다 정확한 정보를 얻을 수 있습니다.

근처의 건물이나 나무로 인해 결과가 왜곡되지 않도록 측정 시스템을 높은 고도에 설치해야 합니다.

집에 미니풍력발전소를 설치하기로 결정했다면, 사용 가능한 공간도 고려해야 합니다. 동시에, 바람이 블레이드를 따라 완전히 자유롭게 "걷고" 경로에 장애물이 없이 다른 측면에서 바람에 도달해야 한다는 점을 고려해야 합니다.

그렇기 때문에 풍력 터빈을 설치하기에 이상적인 장소는 압력과 풍속이 증가함에 따라 기단이 압축되는 언덕 꼭대기로 간주됩니다. 해양 지역과 대초원 지역도 적합한 것으로 간주됩니다.

풍력발전기의 장점을 최대한 활용하려면 나무가 없거나 높은 건물이 없는 곳에 설치해야 합니다.

반경 250m 내의 모든 장애물은 영향을 받습니다. 풍력 발전기 작동. 최대 효율 지표를 얻으려면 터빈 축을 장애물 수준보다 최소 4-5m 높게 설치해야 합니다.

장비 선택 규칙

가정용 풍력 발전기 선택은 책임감 있게 접근해야 합니다.

사전에 기본 정보를 수집해야 합니다.

1. 집의 필요를 충족시키기 위해 공칭 전력량과 최대 전력량을 계산합니다.
2. 해당 지역의 연간 평균 풍속을 확인하여 풍차가 유휴 상태가 되는 시기를 확인하세요.
3. 해당 지역의 기후 특성을 고려하십시오. 겨울철에 서리가 심할 경우 풍력발전단지를 설치하는 것은 의미가 없습니다.
4. 풍력 발전기가 작동할 때 발생하는 소음의 강도를 알아보세요.
5. 다양한 제조업체의 장치의 기술적 특성을 비교하십시오.

풍력 발전소의 구성 요소 기능 요소 선택은 공칭 전력 값에 따라 수행됩니다. 이 경우 공칭 풍속도 중요한 역할을 합니다. 이는 풍력 발전기가 계산된 전기 에너지량을 생성하는 값입니다.

설비가 풍속 11m/s에서 최대 전력을 생산하고 해당 지역의 평균 풍속이 4.5m/s에 도달하는 경우 풍차는 제조업체가 명시한 양의 에너지를 생산하지 않습니다.

풍력 발전기의 동력은 블레이드에 의해 형성되는 바퀴의 직경에 따라 달라진다는 사실에도 주목할 필요가 있습니다. 크기가 두 배로 커지면 풍차는 동일한 풍속에서 4배 더 많은 전력을 생산합니다.

배터리 용량도 중요합니다. 바람이 없으면 집에 전력을 공급할 만큼 충분한 에너지가 있어야 합니다.

이러한 유형의 작업을 전문적으로 수행하는 회사에 민간 미니 풍력 발전소 설치를 맡기는 것이 좋습니다. 주요 목표는 최대한의 안전을 보장하는 것입니다. 풍력 터빈의 전체 설계는 극한의 기상 조건에서도 안정적으로 유지되도록 보장되어야 합니다.

가볍고 낮은 마스트를 갖춘 풍력 발전기의 저전력 모델을 독립적으로 설치할 수 있습니다. 중앙 지지대는 철근 콘크리트 기초 위에 장착되어야 합니다. 구조의 측면 안정성을 위해 3-4 개의 스트레치 마크가 사용됩니다.

풍력 발전기의 대략적인 가격과 투자 회수

풍력 터빈의 인기는 나날이 증가하고 있습니다. 유지 관리에 많은 전기 에너지가 필요한 크고 값 비싼 코티지를 갖추는 데 유리합니다.

중앙 집중식 전력 공급이 없거나 전력 공급이 지속적으로 중단되는 인구 밀집 지역에 풍력 터빈을 설치하는 것이 좋습니다.

이러한 경우 풍력 발전기가 구출되며 그 사용에는 여러 가지 장점이 있습니다.

• 공기 흐름 에너지를 자유 전기로 변환;
• 풍력 터빈의 환경 안전;
• 전기 생산에 원자재 및 폐기물이 부족합니다.
• 기능 부품의 마모 최소화;
• 긴 서비스 수명 - 25-30년;
• 풍력 발전소의 운영을 지속적으로 모니터링할 필요가 없습니다.

단점은 바람 세기의 가변성과 예측 불가능성을 포함합니다. 손실을 최소화하려면 소스를 복제하거나 에너지 저장을 위한 추가 버퍼를 설치해야 합니다. 또한, 회전하는 바람개비는 날아다니는 새에게 잠재적인 위협이 됩니다.

풍력발전소는 약 70km/h의 속도로 주행할 때 차량 소음과 비슷한 소음을 발생시킵니다. 소음 수준이 높아지면 동물이 겁을 먹을 뿐만 아니라 사람에게도 불편함을 줍니다.

가정용 풍력 터빈의 또 다른 중요한 단점은 높은 비용입니다. 이러한 부피가 큰 구조물은 고가의 재료로 만들어지며 컨트롤러, 배터리, 인버터 설치 및 마스트를 포함합니다.

러시아 제조업체의 가정용 풍력 발전기와 중국에서 생산되는 고품질 풍력 터빈은 유럽 국가보다 훨씬 저렴하다는 점에 유의해야 합니다. 공칭 출력이 최대 2kW인 수직 축을 갖춘 국내 풍력 터빈의 가격은 $1300-2500 범위에서 다양합니다.

하지만 이 가격의 패키지에는 블레이드가 있는 발전기만 포함되어 있습니다.나머지 장비는 별도로 구매하거나 너 스스로해라. 전체 설치 비용은 약 40~50% 더 비쌉니다.

3kW~7kW 출력의 가정용 풍력 발전 단지의 가격은 훨씬 높습니다. 관련 장비를 갖춘 이러한 발전기의 비용은 구매자에게 $5,000-$12,000입니다.

현재 중앙 집중식 전원 공급 장치의 대안으로 풍력 터빈을 사용하는 것은 높은 장비 비용으로 인해 수익성이 없습니다.

그리고 네트워크 전기 공급이 중단되는 경우에도 풍력 발전기를 설치하는 것이 항상 권장되는 것은 아닙니다. UPS와 결합하여 산업용 배터리를 기반으로 한 무정전 전원 공급 시스템을 설치하는 것이 더 쉽고 저렴할 것입니다.

중앙 집중식 에너지 ​​공급 장치에 대한 접근이 전혀 불가능한 곳에 풍력 발전소를 설치하는 것이 합리적입니다. 이 경우 회수기간은 25년이다.

풍력 발전기 조립 및 설치를 위한 부품을 구매하기 전에 다음을 수행하는 것이 좋습니다. 공식을 사용한 계산우리의 추천 기사에 나와 있습니다. 여기서는 계산 수행 순서와 규칙을 확인할 수 있습니다.

최고의 브랜드 및 설치 검토

러시아 풍력 발전기 시장은 국내 브랜드의 안정적이고 상대적으로 저렴한 장치와 기능이 다양한 외국 제조업체의 풍력 터빈 모델을 모두 제공합니다. 집에 설치할 설치 방법을 결정하려면 다양한 장치의 특성을 비교해야 합니다.

1위 - 풍력 발전기 Condor Home(러시아)

가정용 풍력 터빈 시리즈에는 0.5-5kW 출력의 장치가 포함됩니다. 그들은 주요 전기 공급원 또는 추가 공급원으로 사용될 수 있습니다.Condor 홈 스테이션은 저온 조건에서 작동하도록 설계되었으며 낮은 바람에서도 에너지를 생산할 수 있습니다.

모델에 따라 발전기 하우징은 플라스틱 또는 주조 알루미늄으로 만들어지며 블레이드는 유리 섬유로 만들어집니다. 효과적인 이중 제동 시스템이 있습니다. 마스트는 가이 와이어로 구성된 합성물이며 높이는 8-12m입니다. 이러한 장치를 설치하려면 말뚝이나 콘크리트 기초가 필요합니다.

Condor Home 가정용 풍력 발전기는 작동에 특별한 지식이나 기술이 필요하지 않은 완전히 기성품입니다. 이 장치는 풍력 발전소의 일부로 자립 건물과 소규모 거주지의 전기화를 위해 설계되었습니다.

기본 패키지에는 마스트 및 가이 로프, 발전기, 로터 및 블레이드, 충전 컨트롤러 및 패스너가 포함됩니다.

2위 - Falcon Euro 미니 발전소(러시아)

이는 1~15kW의 출력을 갖춘 첨단 수직축 풍력 발전기입니다. 전력선에서 멀리 떨어진 소비자에게 기본/백업 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 태양광 패널과 연료 발전기가 있는 단지의 일부로 사용할 수 있습니다.

풍차에는 강력한 네오디뮴 자석이 장착되어 있습니다. 설치를 시작하기 위한 시작 풍속은 1.5m/s이고 공칭 속도는 11m/s입니다. 설치된 공기 역학적 브레이크는 휠 속도를 제한하는 데 도움이 됩니다. 제조업체가 공표한 서비스 수명은 20년이고, 미니 발전소의 공장 보증은 36개월입니다.

Falcon Euro 풍력 발전기는 작동이 안정적이고 유지 관리가 소박합니다. 이 시리즈의 장치를 사용하면 지역 및 섬 시설의 전력 공급 문제를 쉽게 해결할 수 있습니다.

기본 Falcon Euro 설치 키트에는 풍차, 발전기 및 컨트롤러, 마스트, 내장 부품 등 여러 기능 요소가 포함되어 있습니다. 인버터 설치 및 배터리는 별도로 선택됩니다.

3위 - 풍력 터빈 Sokol Air Vertical(러시아)

이 브랜드의 소형 풍력 발전소는 소규모 주택과 중소기업 모두에 전기를 공급할 수 있습니다. 가정용으로는 0.5-15kW 전력의 SAV 장치가 생산됩니다.

이 제품은 약한 바람에서 높은 효율을 보이고, -50°C ~ +50°C 범위의 저온 및 고온에서 원활하게 작동하며, 소음 수준이 낮고 외부 영향에 대한 저항력이 특징입니다.

Sokol Air Vertical 장치의 발전은 풍향에 의존하지 않습니다. 수직축 설치는 유지보수 인력 없이 자동 모드로 작동됩니다. 이 설계는 바람개비의 속도를 제한하기 위해 전자기 및 공기 역학적 제동 시스템을 제공합니다.

블레이드는 강화 폴리에스테르 또는 항공기 등급 알루미늄(모델에 따라 다름)으로 만들어지며 자동으로 풀리는 프로파일을 가지고 있습니다. 발전기는 영구 자석에서 여기되는 다극 3상 발전기입니다.

Sokol Air 수직형 풍력 터빈은 7-8m/s의 정격 전력을 생산하므로 연평균 풍속이 낮은 지역에서도 사용할 수 있습니다.

풍력 발전소의 기본 패키지에는 배터리 충전 컨트롤러가 있는 풍력 터빈, 기둥이 있는 마스트 및 설치 키트가 포함됩니다. 인버터와 배터리는 기술 사양에 따라 별도로 선택됩니다.

4위 - 풍력 발전기 Energy Wind(러시아)

구매자는 1~10kW 출력의 범용 제품의 단일 및 3블레이드 모델을 이용할 수 있습니다. 이 풍력 터빈은 개인 주거용 건물과 별장에 전기를 공급하는 프로젝트를 만드는 데 적합합니다.

Energy Wind 장치는 강화 유리섬유로 제작되고 자동 에나멜로 도색된 내구성이 뛰어난 블레이드와 안정적인 공기 흐름 배기 시스템을 기반으로 합니다. 수평 회전축이 있는 이 장치는 섭씨 -40도에서 +40도 사이의 온도에서 안정적으로 작동합니다.

최소 작동 풍속은 2m/s, 일부 블레이드 위치에서는 3m/s, 권장 마스트 높이는 8-20m입니다. 러시아 브랜드 설치의 평균 서비스 수명은 25년이며 제조업체의 공식 보증은 다음과 같습니다. 3 년.

에너지 풍력 풍력 발전기는 지속적인 관리나 유지 관리가 필요하지 않아 투자 자금의 신속한 재투자에 기여합니다.

설비의 기본 장비에는 마스트용 장착 장치와 회전 메커니즘, 블레이드, 풍력 터빈 조립용 패스너 세트가 포함된 영구 자석 발전기가 포함됩니다. 마스트와 컨트롤러, 인버터, 전기 저장용 배터리 등은 별도로 구매해야 합니다.

5위 - Altek EW 풍력 터빈(중국)

풍력 터빈의 유형 - 수평 회전축이 있습니다. 정격 전력이 1kW ~ 10kW인 장치는 시골집 및 별장에 대한 전원 공급 문제를 해결하는 데 이상적입니다.

Altek EW 풍력 터빈의 보호 케이스는 알루미늄 합금으로 제작되어 설계가 상당히 용이합니다. 발전기의 기능성 금속 부분은 내열성을 위해 실리콘으로 코팅되어 있습니다.

블레이드는 섬유 강화 플라스틱으로 만들어졌습니다.중국 브랜드의 가정용 장치 출시를 위한 시작 풍속은 2.5m/s이고 공칭 속도는 12m/s입니다.

Altek EW 풍력 발전기는 현대 대체 에너지 시장에서 가장 저렴한 전기 생산 장치 중 하나입니다.

기본 패키지에는 블레이드, 발전기 및 컨트롤러가 포함됩니다. 풍차의 나머지 기능 요소를 구입해야 합니다.

공장에서 생산된 키트의 비용이 너무 비싸다고 생각되면 다음을 만드는 것이 합리적입니다. DIY 풍력 발전기. 우리가 추천하는 기사에서는 세탁기로 유용한 가전제품을 만드는 방법을 설명합니다.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

풍력 발전소 사용에 대한 전망:

현대 풍력 터빈의 작동 원리. 풍력 에너지가 전기로 변환되는 방법:

오늘날에도 풍력 터빈을 사용하려면 지속적인 개발이 필요합니다. 이 대체 전기 생산 방법의 기능과 장기적인 전망은 유망합니다. 그러나 장비 제조업체와 지방 정부 모두에서 특정 조치가 필요합니다.

개인 가구에 소형 풍력 발전기를 설치한다고 해서 지역의 에너지 공급 문제가 완전히 해결되는 것은 아닙니다. 그러나 일부 토지 소유자에게는 이 옵션이 탈출구가 될 수 있습니다.

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