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すべての人々の間で風は常に神の力の現れとして認識されてきました。 この力は明らかであり、場合によっては巨大です。 人類は発展するにつれて、空気の要素の神への崇拝に加えて、それを自分たちの必要のために利用することを学びました。 どの国でも帆が水上移動の基礎となり、風車が出現しました。 歴史的な基準からすると短期間ではありますが、ほとんどの機構の動作の基礎として熱が使用され始めたため、風の使用は減少しました。
しかし昨今、環境問題の到来により、風力利用への関心が急速かつ力強く復活しつつあります。 最新の技術ソリューションにより、空気流のエネルギーを効果的に電気に変換することが可能になります。 ただし、主要な種類の発電所で使用される他の技術と比較すると高価です。 火力発電所、原子力発電所、水力発電所の３つがあります。 現在、風力発電所は電力市場でニッチな市場を見つけています。 これについては、この記事の後半でさらに詳しく説明します。
歴史から現代まで
考古学的研究によると、数千年前、バビロニアの職人が湿地を農地に変えるために風力機械を作ったことが示されています。 これらのメカニズムは水を汲み出し、土壌を排水するために使用されました。 中国人もほぼ同時期に田んぼで同様の機械を使用していました。 そして、最初の風車は古代エジプトの起業家たちの間で現れました。 時間が経つにつれて、工場はヨーロッパに現れ、12 世紀頃にはさらに東にも現れました。
発達 電気技術技術者たちに、工場の石臼を発電機に置き換えるというアイデアを与えざるを得ませんでした。 これは前世紀の 30 年代に起こりました。 燃料市場の問題や原子力発電所の事故が風力発電所の開発を刺激している。 現在、以下の統計が示すように、その数は急速に増加しています。
ただし、要素は予測できません。 そして、空気の要素については、完全な静けさなどの定義があります。 これは、空気が絶えず動いている外洋であっても、風が消えることが起こることを意味します。 したがって、風力発電所は、できるだけ穏やかな場所でのみ効果を発揮します。 このような場所は、海岸近く、丘の上、山の中、およびいくつかの特定の地域で最も一般的です。
仕組みと仕組み
風力発電所の根幹は羽根車（タービン）です。 最も効率的な設計は、地上の高い位置に取り付けられた 3 枚羽根のプロペラ型インペラです。 このようなインペラを備えた発電所の動作を以下の図に示します。
入手用 最大効率特別な機構がローターとブレードの位置を制御します。 風向きや強さに応じて自動で選択されます。 他の設計のインペラ、いわゆるドラム型インペラもあります。 たとえば、風向きが関係ないもの。 これは主に個々の愛好家の創造性の結果です。
プロペラ非搭載モデルの主な欠点は、効率が低いことです。 プロペラ羽根車の発電所の効率は50％弱です。 そして、例外なくすべての風力発電所の主な欠点は風そのものです。 彼の強さは頻繁に変化します。 その結果、羽根車の回転数が変化し、同時に発電電力も変化します。 したがって、風力発電機を電力網に接続するには、次のことが必要です。 追加の電気機器.
通常、これらはインバーターを備えたバッテリーです。 発電機は最初にバッテリーを充電しますが、このプロセスでは電流の強さの均一性は関係ありません。 ネットワークへの電気の伝達は、バッテリーに蓄積された電荷を変換するインバーターによって実行されます。 プロペラ設計のさらなる利点は、その制御性です。 風力が過剰になると、ブレードの迎え角が最小限に抑えられます。 その結果、タービンにかかる風荷重が減少します。
しかし、風力発電所を故障から守ることが常に可能であるとは限りません。 海岸にハリケーンがあり、羽根車が壊れています。 そのような場合を以下に説明します。
現代の風力発電所は巨大な構造物です。 したがって、強風の影響は非常に顕著です。 このような発電所の規模をわかりやすく視覚的に表現したのが、以下の画像です。
発電機が設置されている高さは平均 50 メートルです。 高く行けば行くほど、風はより強く、より安定して吹きます。 最大の電力を得るために、数十台の発電機が設置されます。 陸上風力発電所の中で最も強力なものは米国にあります。 以下にそれに関する簡単な情報を示します。
最も 大きな数海岸に建設された発電所。 それらは沿岸と呼ばれます。 しかし、沿岸の土地は高価であるため、海棚の浅瀬に建設する方が理にかなっています。 このような発電所はオフショアと呼ばれます。 しかし、建設費が高いため、イングランド沖に建設された世界最大の洋上発電所の容量は630MWで、陸上の発電所の2分の1以下でした。
さらなる発展洋上発電所は浮体式風力発電所になりました。 しかし、それらは最大で最も高価であり、このため実際には希少です。 おそらく、海風の力を主な電力源とすることはないだろう。 より高い経済指標を得るために、高度100メートル以上では風力が利用されます。 これには、ソアリングウィンドファームと呼ばれる特別なエアロスタットベースの設計が使用されています。
しかし、気球の運搬能力には限界があるため、発電所の最大出力は質量で 30 kW に相当します。 彼女はいくつかの家を提供できるでしょう。 それらの数は電力消費モードによって異なります。 水上発電所の欠点は、リスクが高いことです。 強風で飛ばされる可能性があり、これを防ぐことが困難です。
風力発電所の環境問題
インペラには、克服できない欠点が 1 つあります。 彼らは超低周波音を発します。 そしてそれは人間を含むすべての生物に悪影響を及ぼします。 発電所が沖合や山など住宅から遠く離れた場所にある場合は、人的要因が排除されます。 しかし、生態系への影響は依然として残っています。 あるドイツ在住者は、風力発電所からの超低周波音がいかに問題があるかを証言しています。
この国では、領土が許す限りどこにでも風力タービンが設置されています。 ドイツは原子力発電所を放棄しており、各国の中で最も風力発電所の建設に積極的である。 このような新しい建物の出現により、近隣に住んでいる人々は新しい居住地への移動を余儀なくされます。 しかし、誰も自分の家を買いたいとは思わない。 したがって、社会では問題が発生します。 したがって、風力発電所に最適な場所は海棚です。
風力発電所家庭用は代替エネルギーの一例です。 これ 最適解を持たないオブジェクトの場合 集中供給電気も必要ですし、家まで送電線を引くのにも費用がかかりすぎます。 高出力ステーションにより、あらゆるエネルギー需要を完全に満たすことができます。 個人住宅用の風力発電機の特徴、分類、メンテナンス機能、および 自己インストール.
最新の家庭用発電所で生成される電気の量は、主に天候条件と季節によって決まります。 いつもの、
風速がほとんどの機種の定格風速に相当する場合 風力発電機- 8 m/秒 - 単位面積あたり約 307 W を得ることができます。
家庭用風力発電所は、バッテリーを備えた発電機と、電圧を標準の 220 V に変換するために必要なインバーターを備えた整流器で構成される設計になっています。すべてのユニットは、マイクロプロセッサー コントローラーまたはその他の論理回路を使用して制御されます。
何があるの
風力発電機はそれぞれ異なります デザイン、次の 2 つのグループに分けられます。
- 垂直と
- 水平配置ローター。
発電機 縦型経済的ではないと考えられます。 材料の消費量は多くなりますが、コンパクトで幅広い風速で動作できます。
2番目のタイプの特徴は次のとおりです。 最高の効率そしてさらに小さい 物質消費量。 しかし、水平ローターを備えた風力発電機はより高いマストを必要とするため、このような風力発電機は機械設計がかなり複雑になり、メンテナンスもそれほど簡単ではありません。
力によって:
風力発電機はどこに設置すべきですか?
風力発電所が設置される場所は大きな役割を果たします。
家や木の近くに風力発電所を設置しないでください。使用している風力タービンの利点を最大限に活用できなくなります。
風力発電機を設置する場合は、いくつかの状況を考慮する必要があります。
- 風が最も強くなるのは、草原の中の丘の頂上です。 海岸線、その他、さまざまな建物や大きな木がない場所。
- 将来の問題を避けるために、近隣住民にこの発電所の接続について知らせる必要があります。
- 風力タービンを設置する場合の推奨距離は、隣家から約 300 m です。
必要な量のエネルギーを常に生成するために発電機に依存する必要はありません。 これは、同じ場所でも風速が大きく変化する可能性があり、これがエネルギー量にも影響するという事実によって説明されます。風の強さが 10% 以内で変動すると、発電される電力の資源はほぼ 25% 増減する可能性があります。 %。
風力発電所からはどのくらいの騒音が発生しますか?
風力タービンの騒音に関しては、この欠点は最大のメガワットの風力発電所に典型的なものであることに注意する必要があります。 ブレードは動作中に超低周波振動を発生します。 原則として、それらは次の場所にインストールされます。 長距離から 和解。 低出力の風車は、自然環境を大きく超えない強風の場合にのみ低い騒音を発生します。 騒音は40デシベル以下が基準です。
風力発電所のメンテナンス
風力発電機の専門的なメンテナンスは、以下を含む幅広い作業です。
- 電気所の検査。
- 風車から汚染物質を取り除き、洗浄します。
- 模様替え;
- 発電機の設置。
- 変形した刃の修理。
「スマートなもの」は家の電気の節約に役立ちます。
調光器が家の照明を遠隔制御するのにどのように役立つかについて書きました。
スマートホームのもう 1 つの便利な点は、照明をオン/オフできることです。
安全性
他のシステムと同様に、風力発電所も人間にとって安全ではない可能性があります。 この場合、脅威は風力タービンの設置、運用、メンテナンスに関連しています。
したがって、発電機のストッパーが機能しない場合、発火するか崩壊するまでブレードが回転する可能性があります。 このようなケースは非常にまれに記録されます。 場合によっては、ゴンドラの火災が完全に消火されず、有毒な煙が発生し、下で二次火災が発生することがあります。 しかし、 現代のモデル特別に装備されている 自動システム消火
冬の間、ブレード上に氷の表面が形成され、動作中に剥がれ落ち、発電機が局所的に停止します。 多くのモデルには たくさんの消極的で、たとえ軽微な違反であっても仕事を中止します。
どの風力発電所を選ぶか
現在、市場には多種多様な風力発電所が存在します。 ただし、最も一般的なオプションがいくつかあります。
- 「Honeywell Wind Turbine」社のアメリカの放送局「Windtronics」。
- ジェネレーター「エディ」。
専門家は純粋な風力システムの設置を推奨していないため、ほとんどの場合、ステーションはソーラーパネル、インバーター、充電コントローラー、バッテリーを備えた風力発電機で構成されています。
小規模システムの価格は9万ルーブルから250万ルーブルの範囲です。
発電所のコストはその容量によって決まります。
家庭用風力発電所を自分で作る
風力発電機は 5 つの部分で構成されている必要があります。
- 発生器;
- ブレード;
- 風をエネルギーに変換するインスタレーション。
- 設置物を持ち上げて風を「キャッチ」するためのタワー。
- 電子制御システムを搭載したバッテリー。
の製造のため 家庭用発電機テープドライブを備えたコンピュータの古いモーターを使用できます。磁石 直流素晴らしい仕事をします。
家庭での刃物には塩ビパイプが選ばれています。 から作られたものを取る方が良いです プラスチック素材。 直径サイズがパイプの長さの1/5であることを確認する必要があります。 小さな正方形の底部近くを切り取り、角に穴を開けた後、部品の端を滑らかにする必要があります。
次に、丈夫なディスクに穴を開け、ボルトを使用してブレードを固定する必要があります。 タービンを取り付けることができます 木製スタンド、その長さは事前に計算されています。 設置用のタワーとして使用可能 鉄パイプ直径が小さく、ベースは合板で作られています。 木材を腐朽から守るためには、塗料を塗る必要があります。
電子制御システムも製作可能です 自分の手でまたは購入します。 次に、すべての部品を 1 つの全体として組み立てて、稼働させる必要があります。
風力発電所を利用した発電は、常に人類の関心を集めてきました。 風力エネルギーは通常、太陽エネルギーと同様に再生可能エネルギーに分類されます。 内水域、熱とバイオマス。 このエネルギーの潜在力は、 グローブこれは今日のニーズを 30 倍超えています。 空気流のエネルギーを変換して電力を受け取る設備の構築を検討 有望な方向性効率は 20 ～ 30% 低いにもかかわらず、世界中で使用されています。
風力発電機の設計と主な種類
風力発電所を組み立てて発電する仕組みは非常にシンプルです。 風力エネルギーは、風力発電機と整流器充電器 (コントローラー) によって、通常 12/24/48 ボルトの直流電流に変換されます。 電流はバッテリー (車のバッテリーと同様) の充電に使用され、その後インバーターに供給され、そこで直流が交流 220 ～ 230 V に変換されます。
現在、次の 3 種類の風力発電機が実際に稼働しています。
垂直方向の回転軸を備えています。
水平の場合、空気の流れに対して垂直に向けられます。
水平で、流れに対して平行に向けます。
風力発電所 垂直風力発電機製造と設置が最も簡単です。風の方向に注意を払う必要がないため、構造への負荷が大幅に少なくなります。 これらの装置のブレードは、ボウル、タービン、または S 字型の形状で利用できます。
水平の回転軸により、風のエネルギーは抗力または揚力に変換されます。 これらのデバイスのブレードの数は 1 から 50 まであります。
主な分類の枠組み内には、多様な発明、構造的に関連した発明、またはまったく新しい発明が数多くあります。
家庭用風力発電所：選択の実現可能性
建設中（または建て替え中の）住宅の電力供給プロジェクトでは、次の 3 つの問題を解決する必要があります。
電力供給の信頼性。
安全 必要な電力消費;
婚約 必要な数量電力源。
送電網が整備されている都市部においては、電力供給の信頼性が問題となるのは遠隔地や地方都市だけである。 このような場合、家庭用の風力発電所は不適切です。停電はネットワーク障害時にのみ発生し、長くても 1 日以内に解消されます。 通常、追加の電源としてディーゼル (ガソリン) またはガスのミニ発電所が選択されます。
遠隔地にコテージを手配したり、近くに電線がない場所に農場を建設したりする場合、次のような疑問が生じます。 安定回路電気を受け取っています。 通常、この問題は次のように解決されます。つまり、ディーゼル (またはガソリン) 発電所であり、代替電源として (電力単位のコストを削減するため)、風力または太陽エネルギーを使用するプロジェクトが成功裏に実行されます。
風力発電所は、実際の消費に必要な電力予備を提供する必要があります。 この場合、強力なバッテリーと信頼性の高いインバーターなしではできません。 ディーゼル発電機が代替電源として使用されます。
風力発電から電力を受け取るメリットとデメリット
平均的な家庭消費量（照明、暖房、 家電製品) 500W から 1000/1500W までの十分な電力。 風力発電機を設置するときは、生成する電力が大きくなるほどブレードのサイズが大きくなり、それに応じて価格も高くなることに留意する必要があります。
風力発電所には通常、次のような欠点が指摘されています。
一度に多額の初期投資が必要となるため、電力単位あたりのコストが比較的高くなります。
風速が最適な日（毎秒6〜7メートル）の日の利用可能性に依存して設置が行われるため、設置がその銘板（設計）能力に達するかどうかがわかります。
自律型風力発電所は大容量バッテリーと強力なインバーターがなければ稼働できず、風のない日には補助的にディーゼル発電機が必要となり、プロジェクトのコストが大幅に増加します。
長い投資回収期間: 平均 7 ～ 10 年。
マストの取り付け場所を選択するための要件
いかなる出力の風力発電機を動作させるにも、風力が必要です。 ロシアの場合、風が吹くのは平均して年間270～280日程度と考えられている。 沿岸部と山間部では統計が異なり、より有利です。 ここは、フリーエネルギーとしての風力発電の主な開発が行われる場所です。
マストが高くなるほど、空気の流れの速度は速くなります。 通常、風力タービンは家のレベルから少なくとも 4 メートルの高さ (平均して 14 ～ 24 メートル) に設置されます。 設置場所は、家からマストの高さの少なくとも 3 の倍数の距離で選択されます。 デバイスは次のいずれかに取り付けられています コンクリート基礎（これは非常に高価で労働集約的です）、または妊娠線の助けを借りて。
生産中の風力発電機の設置には専門組織が関与しています。 通常、これはメーカー自体または外国企業の販売代理店のいずれかです。 専門家が風力発電所の図面を提案し、マストを設置する場所を選択し、機器を設置して打ち上げます。
DIY風力発電所
で 最近電力価格が国民を恐怖に陥れるほど継続的に上昇すると、ロシアの風力発電所への関心が高まる。 ミニ風力発電所（風力タービン）は民俗職人によって設計、製造され、専門家の助けを借りずに設置されます。
製造が最も簡単なのは、垂直回転軸を備えた設備を備えた風力発電所であると考えられています。 強化されたマストは必要なく、計算も設置も簡単で、そして最も重要なのは価格が低いことです。 価格の上昇は、必要な容量のバッテリーと信頼性の高いインバーターによって発生します。
水平軸を中心に回転するように作られた風車は、ブレードを慎重に固定する (中心出しする) 必要がありますが、見た目はよりエレガントで洗練されています。 部品の製造コストが高くなりますし、 オプション装備縦置きの場合も同様です。
今日の職人は、風力発電所を完全に自分の手でゼロから作ることを好みます。 この発電機は、非同期モーターに加え、自動車の整流器とバッテリーをベースに開発されています。 このセットに限定すると、生成された電気は、(供給電圧を一致させることにより) ボイラー内の水を加熱したり、給水ポンプに電力を供給したりするために使用できます。
小型電力インバーターを使用すると、照明やその他の単純な電気製品をオンにすることもできます。 品質特性(コンピューターまたはテレビは、正弦波、周波数などの点で必要な出力特性を持つインバーターにのみ接続できます)。
海外の大手風力発電メーカー：設置コストの比較
電気を生成するための風力発電機の使用とそれに伴う製造は、19 世紀末にデンマークで初めて習得されました。 自国のエネルギー資源が不足しているため、多くの国は空気の流れのエネルギーを利用し、強力な（数百メガワット）風力タービンと発電機の両方を建設する道を余儀なくされています。 風力発電所家用に。 以下は、世界中に製品を供給している最も有名な企業のリストです。
海外の風力発電機メーカー：
デンマーク Vestas - 市場シェア 12.7%。
China Sinovel、Goldwind、Guodian United Power、Ming Yang - 全企業合計で市場シェア 28.7%。
スペイン ガメサ - 市場シェア 8%。
ドイツの Enercon、Siemens - 合計市場シェア 14.1%。
米国 GE エナジー - 市場シェア 7.7%。
インド Suzion - 市場シェア 7.6%。
中国の設置が最も安価であると考えられています。 電力に応じて、18〜20,000ルーブルの価格で購入できます。 このような設備（電力100〜200 W）は修理できず、通常はマストが装備されていないことに注意してください。 風力発電所 中 価格帯中国製は信頼性が高く、15 年以上使用できると考えられています。
デンマーク、スペイン、ドイツの設備は高品質であり、その設置と試運転は長い間専門の組織によって行われてきましたが、費用がかかります。 200 W の電力で 1000 ドルから 2000 ～ 2500 ドルまで。
ロシアの風力発電所：価格と製造業者
過去 20 年間、風力発電所用の機器の製造に対する関心が高まっています。 国内メーカーは安価なデバイスを開発し、消費者に供給することに成功しています。 平均して、40〜45,000ルーブルから購入できます。 300Wからの電力で。
以下はリストです 国内生産者生産をマスターし、独自の風力発電所モデルを生産している人たち:
- チェリャビンスクの「ResursPromAlliance」。
- ルイビンスクの「Stroyinzhservis」;
モスクワのRクラフト。
- モスクワの「エネルギー・エコロジー・システム」原子力発電所。
ハバロフスクのLMP「風力エネルギー」。
- モスクワの「サプサン・エネルギア」。
- ミアスの「GRC バーティカル」;
- モスクワのSKBイスクラ。
- サンクトペテルブルクの「Vetro-Svet」。
人々は長い間、風力エネルギーを機械エネルギーに変換できる可能性に気づいてきました。 彼自身 輝かしい例風車が役に立ちます。 風によってブレードが回転し、そのエネルギーは単純な機構を通じて、回転する石臼の軸に伝達されました。 このシンプルな機構により、手間をかけずに穀物を粉砕することができました。
しかしその後、蒸気エンジン、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンが登場し、風力エネルギー利用の可能性は忘れられ始めました。
しかし、第二次世界大戦後、エネルギー危機が起こり、燃料とエネルギーの価格が高騰し、科学者たちが地球の環境安全性について警鐘を鳴らし始め、その後、風力エネルギーを利用するという考えに「第二の風」が吹き込まれました。 このコレクションには写真が含まれています 他の種類風力発電所。
代替エネルギー源を使用することは有益ですか?
現時点では、「クリーンエネルギー」のコストは、得られるエネルギーのコストの数倍になっています。 伝統的な手法。 （もちろんエネルギー自体は無料でもらえますが、発電所の購入や設置などの初期投資は非常に高額です！）。
つまり、電力会社に接続するか、風力発電所を設置するかのどちらかを選択できる場合、最初の選択肢の方が収益性が高くなります。 一方、施設が電力線から遠く離れた場所にあり、電力線に接続する場合は、 高いコスト、それなら、自分の家に風力発電所を建てた方が賢明です。
ただし、必ず別の独立したエネルギー源 (ディーゼル発電機、 ソーラーパネル）！ 穏やかな天候や風車の故障に備えて、常にバックアップオプションを用意しておく必要があります。
風力発電所の種類と動作原理
風力発電所は、強い風の流れを捉えて発電を変えるために必要な機構群です。 力学的エネルギー電気に。 風力発電を利用する発電所は数百種類あります。 彼らは権力、場所、目的によって分かれています...
ほとんどの場合、数キロワットの容量を持つ小規模な設備が使用されますが、メガワットのエネルギーを生成する巨大な構造物もあります。 一部では ヨーロッパ諸国彼らは風力タービンの「農場」全体を設置します。 国の総エネルギー消費量の約 8% を生産しています。
風力発電所の運転を成功させるには、一定の強い気流が必要です。 したがって、風よけ板は丘の上や大きな水域の近くに設置されます。
家の近くに風力発電所を設置することは可能ですか？
はい、理論的にはこれは可能ですが、最初にいくつかの問題を解決する必要があります。
構造物の重量。 最も小さな風力発電所でも重量は数トンあります。 このような設置には、大きくて強固な基礎が必要です。 そうしないと、構造が歪んだり「たるみ」始めたりします。
価格の問題。 最小の 2 kWt の設置コストは少なくとも 1,000 ユーロです。 初期投資は非常に多額になります。
インストール中に問題が発生する。 「風車」は質量も大きさも大きい。 それらをインストールするには、特別なものが必要です。 設備（マニピュレーター、貨物クレーン）。
騒音公害。 回転するブレードにより特徴的な笛が鳴ります。 したがって、人口密集地域付近での夜間の風力タービンの運転は法律で禁止されています。
一定の風の欠如。 風力発電所は有利な条件下でのみ発電できることを理解する必要があります。 気象条件。 したがって、バックアップエネルギー源（ソーラーパネル、ディーゼルまたはガソリン発電機）が必要です。
官僚的な障害。 風力発電所を建設して自家発電する許可を得るには、次のことが必要になる場合があります。 長い間。 欧州の法律は、代替エネルギーを使用する国民に利益をもたらします。
我が国にはそのような恩恵はありません。 また、法律が複雑であるため、風力発電所の設置と使用の許可を得るのが非常に困難なことがよくあります。
もちろん、そのような困難があるため、風力タービンの購入と使用を拒否せざるを得なくなるかもしれませんが、風力タービンの利点を忘れてはなりません。
経済的。 発電所の購入と設置にお金を費やすと、大量の無料エネルギーを受け取ることができ、数年以内に購入が正当化されることになります。 この点で、「お金をドブに捨てる」という表現が頭に浮かびます。 私たちの場合に限り、すべてが逆のことになります。 風は私たちに金銭的利益をもたらします。
電力会社からの独立性。 自宅に電力線を敷設する必要はなく、増加する料金を支払う必要もありません。
この種のエネルギーの環境への優しさ。 エネルギー生産プロセス中、風力タービンは大気中に何も排出しません。
自律的なインストール。 風力発電所はほとんど必要ありません メンテナンス。 ほとんどのプロセスは自動化されています。 時には少しだけ監督することも必要です。
私たちの記事が興味深く、お役に立てば幸いです。 風力発電所の主な種類を理解し、その動作原理を理解し、このタイプのエネルギーの長所と短所をすべて評価するのに役立ち、おそらく環境に優しい再生可能エネルギーの使用に切り替えることさえ奨励されたことでしょう。
風力発電所の写真
– デバイス 特別なデザイン、風力エネルギーが電気エネルギーに変換されます。 彼らは日に日に人気が高まっています。 自然エネルギー、そして最も重要な再生可能エネルギー源を使用する便利でシンプルな風力発電所、いわゆる風力タービンは、特に個人家庭において、従来の発電所に代わる優れた代替品です。
風力エネルギーの利用
風車、あるいはその動作原理は、前世紀の 20 年代に不当にも忘れ去られていました。 しかし、当時でも風の力は電気エネルギーを生成するために使用されていませんでした。 それは石臼に動力を供給し、帆船の推進力として使用され、その後貯水池に水を汲み上げるためのポンプを起動し、つまり機械エネルギーに変換されました。
風力エネルギーは、前世紀の 60 年代後半に急速に発展し始めました。 この当時、伝統的なエネルギー資源が壊滅的に不足しており、さらに価格が高騰し、その使用に伴う環境問題がますます深刻になってきました。
活用に貢献した 代替ソース風力を含む電力と技術の進歩。 高強度でかなり軽量な新しい材料が登場し、高さ120メートルまでのタワーと巨大なブレードの構築が可能になりました。
地球上の多くの地域で吹く風は、発電所のタービンを十分な速度で回転させ、個人の家、小規模農場、学校にエネルギーを供給することができます。 農村部.
しかし、どの蜂蜜樽にも、軟膏の中に少なくとも一匹のハエがいます。 風は制御できず、特に同じ方向、同じ速度で吹くわけではありません。 技術の進歩は止まらない。 今日、数百キロワットの電力を生成する個人住宅用の風力発電所が珍しいものではなくなったなら、おそらく明日には、数十メガワットの容量を持つ発電所が一般的になるでしょう。 いずれにせよ、すでに5MW以上の風力発電所が存在している。
風力発電所のメリットとデメリット
風力発電所は、自由な風力エネルギーの利用に加えて、風力発電所からの独立性を持っています。 外部ソース電気には他にもいくつかの重要な利点があります。 存在しない 環境問題廃棄物の保管と処分、エネルギー生成方法自体は最も環境に優しい方法の 1 つです。 空を背景にした風車の見た目の美しさは言うまでもなく、その利点は、設置が固定または移動可能であることと考えられます。
さらに、今日ではすでに風力発電所を選択することが可能です 適切なモデル電力を供給したり、従来型と代替型の複数のエネルギー源を組み合わせた設備を使用したりできます。 これはディーゼルまたは太陽風力発電所である可能性があります。 
風力発電にはデメリットもあります。 まず、騒音が非常に大きいため、大規模な施設は夜間には電源を切らなければなりません。 第二に、航空交通や電波に干渉することがよくあります。 第三に、非常に広大な領域に配置する必要があります。 そしてもう一つあります 重大な欠点ブレード構造 - 鳥の季節的な大規模な移動中には、ブレードをオフにする必要があります。
風力発電所の種類
風力発電所は機能に基づいて、定置式と移動式、または移動式に分類できます。 強力な定置設置には、次のような複合体全体が必要です。 準備作業、しかし、穏やかな天候で使用するのに十分な電力をバッテリーに蓄積することができます。
移動式発電所は設計がシンプルで、気取らず、設置も操作も簡単です。 通常、電化製品に電力を供給したり、旅行中に使用されます。 
設計により、インペラ風力発電所とローター風力発電所は区別されます。
風力発電所が設置される場所に応じて、次のようなものがあります。
- 地面。 それらはより高い標高に設置されており、今日では最も一般的です。
- 海岸沿い。 組み込まれています 沿岸地帯海と海洋では、陸地と水の不均一な加熱により風が常に吹いています。
- 沖合。 それらは海岸から10〜15キロ離れた海に建てられており、海風が常に吹いています。
- フローティング。 それらはまた、沖合のものと海岸からほぼ同じ距離にありますが、浮遊プラットフォーム上にあります。
応用分野に応じて、風力発電所は産業用および家庭用になります。
ベーン風力発電所
風力エネルギー市場のリーダーであるベーン風力発電所は、すでに一般的なものになっています。 ハイドリームには、主に 3 枚のブレードを備えた水平回転軸を備えたブレード機構が搭載されており、その威力はブレードのスパンに依存します。 このようなユニットは、ブレードが風の流れに対して垂直になったときに最大回転速度に達するため、その設計には、小型で安定化翼の形で回転軸を自動回転する装置が含まれています。 電子システムより強力なステーションでのヨー制御。 
インペラ風力発電所は、主にブレードの数が異なります。 複数のブレード、2 つのブレード、または 1 つのブレードとカウンターウェイトを備えたものもあります。
ロータリー風力発電所
ロータリー風力発電所は垂直方向の回転軸を持ち、風向きに依存しません。 これ 重要な利点、表面ヨー気流が使用される場合。 この設計の風力発電所の欠点は、低速で動作し、広く使用されていない多極発電機を使用していることです。
これらのユニットは低速であるため、騒音はあまり発生しません。 さらに、その利点はシンプルさです 電気図時折の激しい突風にも邪魔されません。
専門家らは、大規模風力エネルギーとしてはロータリー風力発電が最も有望であると考えている。 確かに、このような設備を回転させるには、外部エネルギーを導入する必要があります。 特定の空力パラメータに達した場合にのみ、エンジン モードから発電機モードに切り替わります。
風力ディーゼル複合システム
風力タービンの欠点である電力供給が不均一であることは、大規模ネットワークで補われます。 多額のインスタレーション。
この欠点を補うこともできます。 複合システム、 特別な装置、風力発電所 (WPP) とディーゼル エンジンの間で負荷を分散します。 したがって、ディーゼル エンジンと組み合わせた 0.5 ～ 4 MW の小電力の自律ネットワークは、確実かつ均一に機能できます。
最新の設備により、液体燃料を年間約 65% 節約できるため、必要に応じてわずか数秒でディーゼル エンジンを接続または切断できます。
家庭用および産業用風力発電所
家庭用風力発電所の出力は 250 W ～ 15 kW であり、風力発電所と連携して動作できます。 ソーラーパネル、バッテリーの有無にかかわらず。
家庭用風力発電所で生成される電気は非常に高価ですが、他に電源がない場合もよくあります。
ロシアの国内風力発電所は、最大 800 A/h の容量でバッテリーを充電する DC 発電機で発電されています。 家にあるものはすべてこの電池で動きます。 家電製品：テレビ、電気ケトルなど
負荷を切断した後にバッテリーを充電するプロセスは、風の強さや発電機の出力によってはかなり時間がかかることがあります。
外国の家庭用風力発電所 ロシア市場非常に高価ですが、通常、定格電力の半分未満しか生成しないものもあります。
産業用風力発電所は非常に大きな出力を備えており、通常は単一のネットワークに結合されます。
民間の風力発電所の出力は通常 3 ～ 5 kW、まれに 10 kW です。 この地域の年間平均風速が 3 ～ 4 m/s に達すると、そのような風力発電所は平均的な世帯に電力を供給できます。 別荘、ガソリンスタンドや小さなカフェ。
風力発電所の主な特徴
定格電力はすべての発電所を特徴付ける主な指標であり、風力発電所も例外ではありません。 これは、平均風速 12 m/s で発電機が生成する電力によって決まり、ステーションの種類によって異なります。
次に重要な指標は、発電機によって生成される風力発電所の定格電圧です。 220 V、12 V、または 24 V のいずれかになります。
発電機の電力はタービンの電力に依存します。 タービン出力が高くなるほど直径が大きくなり、したがってマストが強くなることから、この指標はマストの設計を選択および計算する際に重要になります。
風力タービンにはさらにいくつかの特徴があります。 そのパフォーマンスは重要です。これは、デバイスが年間に生成する電力量です。 風力タービンを選択するときは、タービンが耐えられる最大風速と、風力タービンが回転し始める最小 (開始) 速度を知る必要があります。 タービンの回転速度とブレードの数の両方が選択に影響します。
風力発電所の動作原理と設計
風力発電所では、空気の流れによってブレード付きホイールが回転し、そこからトルクが他の機構に伝達されます。 どうやって 大きいサイズホイールがより多くの空気流を取り込むため、より速く回転します。
物理用語では、線形風速は発電機軸の回転角速度に変換され、回転運動が電気エネルギーに変換され、コントローラーを介してバッテリーに伝達されます。 デバイスの出力では、電力はすでに家庭用に適しています。
つまり、小型風力発電所は、タービン、ブレード、テール（回転機構）、支線付きのマスト、バッテリー、充電コントローラー、12Vを220Vに変換するインバーターで構成されています。 
これらの装置に加えて、産業用風力発電所には、風向と風速、風力発電機の状態、および風力発電機からの保護を監視するシステムも含まれています。 雷放電。 さらに、マストはより大きな荷重に対応できないため、すべての追加機器が配置されるタワーに置き換えられます。
風力発電所の設計
風力発電所の使用を決定するための主な指標は年間平均風速であり、少なくとも 5 m/s である必要があります。 確かに、今日では、一般家庭に電力を供給するように設計された風力発電所がすでに簡単に加速されており、最低速度で稼働し始めます。 気流 3.5m/秒で。
この指標を決定するには、特別な風マップが使用されます。
風力発電所の効率を判断するために、ロシアのさまざまな気候帯で風速測定が行われました。 風力タービンと風力発電所は、カリーニングラード地域、コマンダー諸島、ムルマンスク、サハ共和国（ヤクート）、バシコルトスタンですでに稼働している。
風力発電所または民間風力発電所の設置を決定する場合は、まず専門家に連絡して、風速計を使用して風の方向と強さを調査し、利用可能なエネルギーのマップを作成する必要があります。 これらのデータに基づいて、風力タービンや複数の設備からなるステーションの設計、その技術的および幾何学的パラメータが計算され、開発されます。
投資家なしでは十分な大容量の産業用風力発電所を建設することは不可能であり、適切に実行された計算と計画されたプロジェクトにより、プロジェクトの回収期間を決定し、追加の資金を呼び込むことが可能になります。
民間の風力発電所
離れた離れた建物や建造物を考慮していない大幅に過小評価された統計によると、農村地域の一般家庭の約 30% が、 電気ネットワーク経済的理由から不可能であり、電力供給がありません。 液体燃料発生装置さえどこにでもあるわけではありません。 そしてここは21世紀です！
研究によると、北部と極北、サハリンとカムチャツカ、下ヴォルガ地域、シベリア、カレリア、北コーカサス地域の多くの地域に、さまざまな容量の風力発電所を設置できることがわかっています。
設置の選択は、お客様のニーズに影響されます。 農業機械の動作を保証する必要がある場合は、低出力の風力発電機がこのタスクに対応します。 建物全体を電化し、街路照明を設置し、家に暖房を提供する必要がある場合は、風力発電所プロジェクトを実行する必要があります。
月平均の風速と風向に加えて、月平均の電力使用量とピーク負荷を計算する必要があります。 このような計算は、必要に応じて独立して簡単に実行できます。
風力タービンの設備と設置のコストに影響を与える指標がもう 1 つあります。 これがマストの高さです。 構造が高くなるほど風速が速くなり、価格も高くなります。 専門家によると、最適なマストの高さは、半径 100 メートル以内にある最も高い木や建物の 10 倍です。
DIY風力発電所
電動ポンプ、テレビ、照明、その他の低電力電気製品の操作に使用します。 夏の別荘電気工学の知識があれば、風力発電所を自分で作ることができます。
現在、欧州では大型風力発電所の建設への設備投資が増加している。 大量建設によりコストが 1 キロワット削減され、従来の電源から得られる電力の価格に近づきます。
風力発電所の設計は常に改良されており、空力性能と電気性能が向上し、損失が削減されています。
エコノミストによると、家庭用風力発電所は最も費用対効果の高いエネルギープロジェクトになりつつあるという。 将来的には、この市場のマイナス傾向から独立することを約束します。
