Дары Эола

Picture Press/
East News В случае длительного безветрия вместо ветроэнергети-ческой установки в коттеджах работает генератор на бензине или на солярке Ветроколесо вращает вал электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию Так выглядит современный генератор переменного тока Ветрогенератор установлен в вертикальное положение и зафиксирован (стадии монтажа см. ниже)

Монтаж ветрогенератора "Сапсан-1". На участке, выбранном для установки ветрогенератора, заливают в соответствии со схемой монтажа пять бетонных столбиков. Вцентре- столбик для крепления основания мачты(а), по бокам- четыре столбика для крепления растяжек(б)

Часто необходима и шестая опора- для крепления лебедки, с помощью которой смонтированный ветрогенератор поднимают в рабочее (вертикальное) положение. Кмонтажу приступают только тогда, когда бетон, из которого выполнены столбики, наберет прочность. Вначале крепят основание мачты(в), на него устанавливают первую секцию(г), ее наклоняют и прикрепляют остальные, пока вся мачта не будет собрана(д)

К вершине собранной мачты пристыковывается ветроголовка. Сборка этого важнейшего узла ветрогенератора проводится в полевых условиях, процесс состоит из нескольких очень ответственных операций и длится не менее 1-2ч (е,ж) Кмачте и фундаментным закладным присоединяются растяжки, выполненные из оцинкованного стального троса. Они поддерживают мачту ветрогенератора в строго вертикальном положении(з) Подъем мачты осуществляется с помощью лебедки, присоединенной в данном случае не к шестой опоре, а к раме грузового автомобиля(и) При этом используется "мачта- помощница", передающая подъемное усилие от лебедки к основной мачте под нужным углом(к) Правильно спроектированная и построенная мачта фермовой конструкции выдерживает ветры ураганной силы Так выглядит современный ветрогенератор с самоориенти-рующимся ветроколесом Отличительная черта этой модели: ветроколесо становится перпендикулярно ветровому потоку благодаря наличию у нее специальной хвостовой направляющей конструкции Специальные устройства для монтажа растяжек, поддерживающих мачту ветрогенератора

Ветроэнергетическая установка, обслуживающая загородный дом, свидетельствует не только о стремлении владельца к независимости, но и о том, что ему не безразлично, каким воздухом будут дышать его дети. Но во всех ли случаях использование такого оборудования оправданно с экономической точки зрения? Попробуем разобраться.

Ветер, ты могуч?

Age/East News
Прообраз современного ветряка- ветряная мельница Увы, природа не собрала все ветры в месторождения, как сделала это с природным газом, нефтью и углем, и не заставила их течь по руслам, подобно рекам. Энергия ветра поистине колоссальна (жителям земли потенциально доступно около 53000кВтч, что в 4 раза больше теперешнего энергопотребления планеты), но, увы, рассеяна в пространстве по разным городам и весям. Ктому же скорость и направление ветра зачастую в один и тот же день меняются многократно- не зря в фольклоре и классической литературе он символизирует непостоянство. Впрочем, оценить, будет ли польза от применения подобной установки на вашем участке, все же можно. Для этого необходимо узнать ветровой потенциал территории, точнее, его главную характеристику- среднегодовую скорость ветра (среднеарифметическое значение всех скоростей ветра, наблюдаемых в течение года). Сделать это можно в Центре по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды или даже на ближайшем аэродроме (если на нем есть собственная метеослужба).

Age/East News
Лучшее место для установки ветрогенератора- чистое поле или степь При низкой среднегодовой скорости ветра (в пределах 3-4м/с) электроэнергия, добытая с помощью ветроэнергетической установки, встает потребителю в копеечку. Например, в Подмосковье, где среднегодовая скорость ветра составляет приблизительно 4м/с (3,7-4,2м/с), современный ветряк мощностью 1кВт будет выдавать около 120кВтч/мес (впрочем, этого хватит для питания нескольких энергосберегающих ламп, телевизора, холодильника и циркуляционного насоса- см. табл.). За год выработка оборудования составит 1440кВтч, а за весь срок службы, то есть приблизительно за 20лет (качественное оборудование должно работать столько),- 28800кВтч. Стоимость ветроэнергетической установки под ключ в комплектации, обеспечивающей гарантированное энергоснабжение коттеджа, примем равной $7000 ($3000-10000). При этом стоимость 1кВтч будет равна примерно $0,24, или по курсу на середину января 2006г.- около 6,93руб. за 1кВтч. Для справки: электроэнергия, покупаемая частными лицами у государства, в Подмосковье стоит 1,60руб. за 1кВтч, а при подключении через частную компанию-поставщика- до 3,5руб. за 1кВтч.

Архитекторы И.Янсоне, К.Авотиньш
Фото М.Степанова Из вышесказанного несложно сделать вывод: использование ветроэнергетической установки в Подмосковье экономически оправданно, если сетевой электроэнергии в доме нет и не будет, а стоимость энергии, получаемой с помощью других типов автономных источников, например дизель-генератора, превышает 7руб. Для коттеджей, уже подключенных к сети, ставить ветряк из соображений экономии бессмысленно, разве что для резервного электроснабжения. Аесли электроэнергия к коттеджу еще не подведена, но есть возможность ее подвести? Здесь имеет смысл задуматься и все просчитать, учитывая стоимость подключения к сети (что в разных районах Подмосковья обойдется в Чтобы использовать энергию ветра "по полной", мачта ветряка должна быть на 3-4м выше всех препятствий в радиусе 200м $800-1200 за 1кВт, причем подключать надо сразу не менее 5кВт), а также постоянный рост цен на покупную электроэнергию (порядка 10% в год). Возможно, будет выгоднее отказаться от централизованной поставки и выбрать ветроэнергетическую установку- как и в случае фатальной недоступности сетевой электроэнергии.

Втех регионах страны, где среднегодовая скорость ветра выше, чем в Подмосковье, использование ветроэнергетической установки вполне может оказаться более выгодным, чем покупка электричества. Например, в районах, где скорость ветра равна 8м/с, удастся получить с киловаттного устройства около 580кВтч/мес, и электроэнергия будет обходиться потребителю в 1,43руб. за 1кВтч. Чаще всего это дешевле, чем покупать электричество "на стороне"- по коммерческим, а иногда и по государственным ценам. Например, на Камчатке электричество стоит от 2руб. за 1кВтч. ВРоссии ставить ветродвигатели выгодно на побережьях Северного Ледовитого океана, Финского залива, Черного и Каспийского морей, а также на Камчатке, Сахалине и Чукотке, в Якутии. Перспективны и многие другие районы, где гуляют сильные ветры (со среднегодовой скоростью до 10м/с) и строительство сетевой системы электроснабжения влечет за собой бльшие затраты, чем создание автономной независимой системы.

При скорости ветра до 2,5м/с использовать ветроэнергетическую установку в качестве источника энергии не стоит. Бльшую часть времени она будет бездействовать- сила ветра окажется недостаточной даже для того, чтобы стронуть ветроколесо с места.

Приблизительное энергопотребление электрооборудования загородного дома

Основа системы

Инвертор мощностью 2,5кВт. Прибор можно устанавливать как горизонтально, так и вертикально В настоящее время ведущие производители ветроэнергетических установок сосредоточили свои усилия на горизонтально-осевых моделях, способных наиболее эффективно преобразовывать энергию ветра в электрическую. Мощность горизонтально-осевых ветроэнергетических установок, применяемых для автономного энергоснабжения коттеджей,- от нескольких десятых киловатта до 10-15кВт. Есть в продаже и более мощные модели- до нескольких мегаватт. Однако их назначение- генерировать электричество для подачи в сети электроснабжения с целью экономии топлива и ресурса тепловых электростанций. ВРоссии, в отличие от стран Запада, такая помощь энергетическому хозяйству страны пока не приветствуется.

Ветрогенератор располагают на расстоянии 30-40м от жилых построек, чтобы легкий шелест вращающегося ветроколеса не докучал обитателям дома. Высота, а следовательно, и стоимость мачты зависят от наличия препятствий (деревьев, зданий и других объектов) неподалеку от нее. Для наиболее эффективной эксплуатации установки предлагается сооружать мачту такой высоты, чтобы ось ветроколеса была как минимум на 3-4м выше преград, расположенных на расстоянии менее 200м. Саму мачту необходимо зафиксировать на фундаменте и дополнительно закрепить растяжками из оцинкованного металлического троса (для этого на участке заранее изготовляют 5-6 армированных бетонных столбиков диаметром 500мм, заливаемых на глубину около 2м). Вдом электричество от генератора установки подается по двухжильному медному проводу площадью сечения до 6-8мм², проложенному в герметизированном подземном канале.

Ветродвигатель или более?

Getty/FOTObank Электричество, вырабатываемое генератором, используют непосредственно для питания нечувствительных к качеству электроэнергии приборов (ламп накаливания и обогревателей), а также для уличного освещения. Другие приборы, например компьютеры и радиоприемники, от такого питания могут преждевременно выйти из строя вследствие резких перепадов величины и частоты напряжения. Подключать ветряк напрямую к нагрузке допустимо разве что при электроснабжении хозяйственных построек, электроприборы которых в периоды безветрия или слабых ветров могут быть обесточены без ущерба для безопасности и комфорта людей.

Перебои с поставкой энергии в современный коттедж- происшествие чрезвычайное. Для гарантированного энергоснабжения загородного дома в периоды безветрия или слабых ветров необходимо обустроить систему бесперебойного питания. Она позволит запасать энергию, извлекаемую во время сильных ветров, впрок и обеспечивать дом энергией в случае длительного безветрия. Оборудование системы бесперебойного питания лучше всего расположить непосредственно в коттедже- в небольшом шумоизолированном отапливаемом помещении с относительной влажностью воздуха максимум 70% и как минимум трехкратным воздухообменом. Это помещение обустраивают поблизости от мачты ветроэнергетической установки.

Комплекс аккумуляторных батарей позволяет запасать электроэнергию впрок Всостав системы бесперебойного питания входит прежде всего комплект аккумуляторных батарей. Если в ветроэнергетической установке использован генератор мощностью 1кВт, потребуются четыре кислотно-свинцовые или щелочные стартерные батареи (190Ач каждая). Если же применяется установка производительностью около 5кВт, количество таких аккумуляторов должно достичь14. Для подзарядки аккумуляторных батарей потребуется зарядное устройство, обеспечивающее выпрямление поступающего напряжения и защиту аккумуляторов от перезаряда. Вэлектросеть коттеджа энергия должна подаваться через специальный прибор- инвертор. Он преобразует постоянный ток с аккумуляторных батарей в "высококачественный" переменный ток 220В/50Гц, пригодный для питания любых бытовых приборов. Номинальная мощность инверторов, применяемых в коттеджах, обычно составляет 0,5-5кВт, максимальная- в 2 раза больше. Компрессоры, насосы, электромоторы в момент запуска кратковременно потребляют мощность, в 2-5 раз превышающую номинальную. Пусковая мощность такого оборудования при одномоментном запуске не должна превышать максимальную мощность инвертора.

Бензогенератор мощностью 5,5кВт в малошумном исполнении на базе двигателя HONDA Еще один прибор, который желательно включить в комплект системы бесперебойного питания коттеджа,- это дизельный, бензиновый или работающий на баллонном газе электрогенератор. Без такого устройства не обойтись, если среднегодовая скорость ветра в регионе не превышает 4-6м/с (например, в Подмосковье). Включенный в систему электроснабжения коттеджа, генератор будет работать как резервный источник питания в период длительного безветрия. Действительно, если несколько суток подряд ветер дует едва-едва, ветроэнергетическая установка не сможет выдавать номинальное напряжение. Между тем в доме электроэнергия будет потребляться в обычном режиме; рано или поздно аккумуляторная станция истощится и электроснабжение прекратится. Вэтом случае генератор надо будет вручную (если не предусмотреть автозапуск) включать всего на несколько часов в сутки для подзарядки аккумуляторных батарей. Таким образом, будет создана надежная и экономичная система бесперебойного электроснабжения коттеджа.

Выбираем

Немало моделей существует в виде опытного экземпляра. Как правило, такие ветродвигатели предлагают небольшие конструкторские бюро при старых машиностроительных заводах. Расчетная и проектная части этих разработок соответствуют всем научно-техническим канонам. Недостаток один, но очень существенный: разработчиков не интересует мелкосерийное производство, поэтому купить такую установку невозможно, разве что для энергоснабжения поселка на 50-100 домов. Да и проверить предлагаемую технику на профпригодность "за глаза" не так-то просто. Поэтому вложение денег в подобные проекты- занятие весьма рискованное.

Устройство для зарядки аккумуляторных батарей(а). Инвертор, преобразующий постоянное напряжение аккумуляторов в переменное однофазное 220В/50Гц для питания бытовых приборов(б) Еще одна разновидность продаваемых на рынке ветроэнергетических установок- модели, которые производились серийно еще при советской власти. Предприятия, выпускавшие такое оборудование, существовали за счет финансирования по линии различных государственных программ, например по поддержке малочисленных народов Севера, и, естественно, не пережили перехода к рыночной экономике. Внастоящее время производство остановлено, продаются старые запасы. Благодаря хорошей упаковке и консервации эти ветродвигатели благополучно долежали до наших дней и вполне могут использоваться по назначению. Под вопросом остается лишь их ремонтопригодность.

Внастоящее время существует совсем немного фирм, регулярно осуществляющих единичное или мелкосерийное производство ветроэнергетических установок. Обращаться логично именно к таким производителям, однако с качеством их оборудования и работ желательно ознакомиться воочию. Для этого лучше всего пообщаться с хозяевами коттеджей, обслуживаемых установленным данными фирмами оборудованием. Среди российских производителей ветроэнергетических установок можно назвать, например, компании "САПСАН-ЭНЕРГИЯ ВЕТРА", "ЭЛЕКТРОСФЕРА", "ВИНДЭК", "КОМПАНИЯ ЛМВ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА", ЦНИИ "ЭЛЕКТРОПРИБОР", "ГМКБ "РАДУГА"". Среди иностранных- фирмы J.BORNAY (Испания), RUTLAND, MARLEC (Великобритания), BERGEY, SOUTHWEST WINDPOWER, PROVEN (США) и многие другие.

Редакция благодарит компанию «САПСАН-ЭНЕРГИЯ ВЕТРА» за помощь в подготовке статьи и предоставленные фотоматериалы.

• Источник: Журнал «Идеи вашего дома»№94

Материал подготовил

Владислав Балашов