Przydomowa elektrownia wiatrowa typu poziomego

Napływający na łopaty strumień powietrza wywołuje ruch obrotowy wirnika. Następnie wirnik przekazuje energię do przekładni, tam następuje wzrost wartości prędkości obrotowej przesyłanej do generatora. Generator (prądnica) przetwarza energię mechaniczną na energię elektryczną, która przewodami zostaje odprowadzona do odbiorników.

Budowa i zasada działania

Rys.1

 

Siłownia wiatrowa składa się z dwóch części - wirnika obracanego przez wiatr oraz gondoli, w której umieszczony jest mechanizm zamiany energii mechanicznej na elektryczną. Do wirnika przymocowany jest wał obrotowy, który przenosi energię obrotową. Jako że średnia prędkość obrotu wirnika wynosi najczęściej 15-20 obrotów na minutę, a generator wytwarza najczęściej energię przy prędkości ponad 1500 obrotów na minutę, nieodzowne jest zastosowanie skrzyni przekładniowej zwiększającej prędkość obrotową. Za przekładnią znajdujemy wał wysokoobrotowy, który przekazuje energię do generatora zamieniającego ją z mechanicznej na elektryczną. Ze względu na zmienną prędkość wiatru, generatory w wiatrakach muszą mieć możliwość pracy ze zmienną wartością wirowania. Wirnik jest wyposażony w piasty, które posiadają mechanizm pozwalający na odchylanie łopat. Dzieje się to, gdy wiatr wieje na przykład pod sporym kontem z góry. Wtedy łopaty odchylają się w jego stronę wyłapując większą ilość wiatru. Gondola posiada możliwość obrotu o 360º, aby łapać wiatr wiejący z różnych kierunków. Przy dużych generatorach obrotem gondoli steruje silnik za pośrednictwem mikroprocesora, natomiast przy wiatrakach o mniejszych rozmiarach wystarczy odpowiedni statecznik zintegrowany z gondolą. Na szczycie gondoli może być zamontowany anemometr mierzący siłę wiatru. Cała konstrukcja spoczywa na maszcie betonowym lub stalowym jednolitym lub w formie kratownicy, zakotwiczonym w gruncie przez fundament.

Mocowanie generatora do podstawy wieży  

Wymiary kołnierza

Schemat powstawania siły nośnej na profilu

Ilość wyprodukowanej przez elektrownię wiatrową energii elektrycznej zależy od kilku czynników. Należą do nich między innymi prędkość wiatru oraz sprawność całego układu.
Na rysunku 2. zilustrowany został schemat powstawania siły nośnej na łopacie wirnika. Odpowiednio wyprofilowane łopaty gwarantują jego wysoką sprawność.

Rys.2

W urządzeniach system regulacji kąta natarcia łopat zastąpiono systemem zmiany ustawienia płaszczyzny turbiny (wirnika) względem wiatru. Jest on również jednym z elementów bezpieczeństwa, skutecznie ograniczającym obroty wirnika w sytuacji, gdy siła wiatru jest bardzo duża. Wraz ze wzrostem siły wiatru następuje zmiana położenia turbiny (wirnika), ustawia się on "bokiem do wiatru".
Zasada działania systemu została przedstawiona na rysunku 3.

 

Rys.3

 

Sposoby wykorzystywania energii elektrycznej wyprodukowanej przez siłownię

Prąd elektryczny możemy wykorzystywać bezpośrednio do ogrzewania budynków oraz podgrzania wody użytkowej na różne sposoby:

Rys.4

Specyfikacja techniczna

 

Tabela generowanej mocy chwilowej w zależności od prędkości wiatru (W)

 

Tabela produkcji energii w ciągu roku w zależności od prędkości wiatru

 

 

Raport generowanego hałasu (dB)

Pomiary wykonane zostały w odległości 12m od generatora przy pomocy miernika ręcznego. Prezentowane wyniki są średnią 3 pomiarów (tył, strona lewa, strona prawa) i zawierają hałas generowany przez wiatr.