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無線電子工学および電気工学の百科事典 家庭用の小型風力発電機。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
風力エネルギーは、環境にやさしく、無尽蔵のエネルギーです。 風力発電所（製粉所、風力タービン）は、風力エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用されます。 発電に使用される風車にはさまざまなサイズがあります。 風力発電所（発電所）で一般的に使用されている大型風力タービンは、大量の電力を生成できます。これは、数百メガワットで、数百の家庭に供給できます。 発電量が100kW以下の小型風力タービンは、民家、農場、住宅地などで使用されており、追加の電力源として機能し、主な電力源の支払いを削減するのに役立ちます。 電力が20〜500 Wの非常に小さな風車は、バッテリーの充電や、大量の電力を必要としないその他のアプリケーションに使用されます。 小規模風力発電所は、次の条件が満たされた場合に費用効果が高くなります。
風の要件 家庭用の風車が経済的に成り立つかどうかは、何よりも風の質にかかっています。 ほとんどの場合、4.0 ～ 4.5 m/s (14.4 ～ 16.2 km/h) の平均年間風速は、経済的に実行可能な風力タービンの最小値です。 風の分析では、ロシアや他の国の風の地図が掲載されているサイトが役立ちます。 また、風の強さのデータのアーカイブを見ることができる地元の気象観測所の助けを借りることができます。 しかし、駅の場所に注意を払う必要があります。 さまざまな障害物-木、建物、丘は、歪んだ風データを引き起こす可能性があります。 お住まいの地域の風をより正確に評価するには、風速を測定するデバイスを購入する必要があります。 これは、お住まいの地域が丘陵地帯であるか、異常な風景を持っている場合に特に当てはまります。 風速測定器の最も重要な部分は風速計です。 これは、測定機構に接続された車軸に取り付けられたカップ（またはパドル）ターンテーブルで構成されています。 風速計のブレードが回転し、風速に比例した信号を生成します。 風速計を購入するときは、風速計からの読み取り値を記録するデバイスや、それが取り付けられる三脚、ブラケットなどを購入する必要はありません。 風速を測定するためのより高価なデジタル機器があります。 そこでは風速計も使用されますが、データはコンピューターに送信され、そこで処理および保存されます。 最近、これらのデバイスはますます普及し、安価になっています。 ウェブサイト gdeduet.ru で、リアルタイムで取得および表示された風速データの例を見ることができます。 風速の推定にどの測定器を使用してもかまいませんが、少なくとも年に XNUMX 回は他のデータと比較する必要があります。 木や建物などの障害物による乱気流を避けるために、測定機器を十分に高い位置に配置することも重要です。 測定装置の最適な配置は、風力タービンのローターの中心の高さに配置することです。
風力タービンの場所 非常に重要なのは、風車を置く場所です。 木や家などの近くに置かないでください。 風車のメリットを十分に享受することはできません。 また、次の点にも注意してください。
風力発電所が常に十分な電力を生成することを期待しないでください。 同じ場所の風速は大きく変動する可能性があり、その結果、発電量も変動します。 そして、風の強さが10％以内に変化すると、発電量は25％以内に変化します！
風力タービンの種類 風力タービンには、水平回転軸と垂直回転軸の 2 つの主なタイプがあります。 水平風車は風下に向ける必要があります。 このために、いわゆる「テール」がデザインに用意されています。 垂直風力発電機はあらゆる風向で機能しますが、より多くの地上スペースが必要です。 風車の安定性のためにストレッチマークを付ける必要があります。
風力発電所のコンポーネント 典型的な風力発電所の主要なコンポーネントを次の図に示します。
それらが含まれます：
水平回転軸を持つ風力タービンの場合、マストが必要です (垂直風力タービンは通常、地面に直接設置されます)。 マストにはさまざまな種類があります: ガイ付きマスト (しっかりと固定されている)、ガイ付きスイベル マスト (メンテナンスと修理のために上げ下げできる)、ガイなしの自立型マスト (重いが、場所を取りません)。地面に）。 非常に重要な要素は、マストの高さです。 風力エネルギーは、風速の 8 乗 (2 乗) に比例します。 それか。 風速が 2 倍になると、風力エネルギーは 2 倍になります (8x6xXNUMX=XNUMX) (図 XNUMX)。 風速は高さとともに増加します。 マストの高さを高くすることで、風車のエネルギー効率を大幅に高めることができます。
推奨される設置高さは 24 ～ 37 メートルです。 風車を低い位置に設置することは、太陽電池パネルを日陰に置くことと同じです。 安全のために、風力タービンのマストの高さ制限については、地域の法律を確認してください。 風車メーカーが承認した設計のマストを使用してください。そうしないと、保証が無効になる場合があります。 マストは必ず接地し、避雷針を用意してください。 電気の安全のために、断路器と回路ブレーカーを使用する必要があります。 また、メンテナンスやアップグレードのために風車への安全なアクセスを提供します。 風力発電所の他のコンポーネントも必要になる場合があります。 バッテリー - 風車からの余剰電力を蓄積できるようになります。 しかし、バッテリーは直流を使うので、交流に変換するには、 インバータ.
家、農場、または家庭が共通のエネルギー供給システムに接続されている場合、風の強い日には、余剰エネルギーを電力網に売却できます (我が国には関係ありません)。 また、風が弱く、風車からの電力が十分でない場合は、一般の送電網から電力を購入する必要があります。 風力タービンのコスト 小さな風車のコストは、2000 kW あたり 8000 ～ 1 ドルです。 ただし、これは風力発電所のすべてのコンポーネント (インバーター、バッテリー、充電器、ATS など) のコストの 12 ～ 48% にすぎません。 しかし、風力タービンの大きな利点は、一度購入すると、定期メンテナンスを除いて、他の費用を支払う必要がほとんどないことです。 風力タービンの性能は、通常、製造業者によって出力対風速のグラフとして記述されます。
風力タービンを選択して比較する際の問題の XNUMX つは、出力電力を測定するための単一の基準がないことです。
風力タービンを面積とブレードのサイズで比較する方が正確です。 面積が大きいほど、風車はより多くのエネルギーを生成できます。 ソーラーパネルの面積をXNUMX倍にすると、電力がXNUMX倍になります。 また、風力発電機では、ブレードの面積が増加すると、出力が増加します。 風車の羽根の面積がわからない場合は、ローターの直径で比較できます。 ローターの直径がわずかに大きくなると、風力タービンからの電力出力が大幅に増加します (図を参照)。 図に示されている値は目安であり、信頼すべきではありません。 風力タービンの発電電力は、他の多くの要因に依存します。
風力タービンのサイズ選択 風車の適切なサイズを決定するには、まず、12 か月あたりの電力消費量を調べます。 次に、結果の値に XNUMX か月を掛けます。 式で得られる風車によって生成されるおおよその電力量:
それか。 家庭や農場に必要な電力を生成する最適なサイズの風力発電機を選択できます。 そして、購入を節約することが可能です。 隣人との関係 多くの人は、風景、景色、歴史的な場所、静けさ、隣人など、身の回りのものに注意を払うことを求めています。 風力発電所を設置する計画について、必ず隣人と話し合ってください。 また、人々は何か新しい未知のものに対して恐怖を抱いていることを理解する必要があります。 多くの人が風車は鳥に害を及ぼすと考えています。 しかし実際には、引き戸は小さな風車よりも鳥にとって危険です。 また、風力タービンはラジオやテレビ放送にほとんど影響を与えません。 現代のすべての風車のブレードは、グラスファイバーまたは木でできています。 これらの材料は電磁波を透過します。 ノイズ 隣人は風力タービンからの騒音を受け入れません。 風力発電所を設置する前に、隣人に風力発電所が発生する可能性のある騒音を知らせてください。
一般的な風力発電所から 250 メートルの距離では、音圧レベルは約 45 dB です。 小さな風車は、エアコンほどの騒音は発生しません。 小さな風車のブレードは、平均 175 ～ 500 rpm、最大 1150 rpm で回転します。 大きな風車は 50 ～ 15 rpm の一定速度で回転します
サービス 風力発電所では、定期的な点検、摩擦部品の潤滑など、定期的なメンテナンスが必要です。 ボルト締結と電気接点を毎年チェックし、必要に応じて締め直します。 また、風車の腐食とマストブレースを確認してください。 刃が木でできている場合は、保護のために塗料を塗ってください。 ブレードの端に強力なテープを貼り付けて、研磨性のほこりや飛んでいる昆虫から保護します。 塗料にひびが入り、フィルムが剥がれると、保護されていない木はすぐに使用できなくなります。 ブレードの木材に水分が浸透すると、ローターのバランスが崩れる可能性があります。 風車のブレードを毎年チェックしてください。 10 年間の運用後、ブレードとベアリングを交換する必要があります。 適切な設置と運用により、風力発電所は 30 年以上使用できます。 適切なメンテナンスにより、風車からの騒音レベルも最小限に抑えられます。 セキュリティ すべての風力発電機の最大風速は、それを超えると動作できなくなります。 風速がこの値を超えると、風力発電機は臨界値を超えないようにするブレーキ機構を作動させる必要があります。 寒冷地で風車を使用する場合は、着氷に注意し、バッテリーパックを隔離された場所に設置してください。 建物の屋上に風車を設置することはお勧めしません。 ただし、低電力（最大1 kW）の場合は、例外を設けることができます。 事実、風力タービンは振動を発生させる可能性があり、それが設置されている表面に伝わる可能性があります。 著者：Koltykov A.V .; 出版物：cxem.net
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