Продолжение статьи. ( начало статьи ). ( Часть 2 статьи ). ( Часть 3 статьи ). Часть 4 статьи ).

Теперь давайте обсудим некоторые моменты собственно строительства ветряка, его узлы и конструкцию. Вернее их надежность.

Наверняка, автомобиль вам кажется достаточно надежной конструкцией. В самом деле, ресурс приличного автомобиля — примерно 200.000 км, лет 6-10 службы. За эти 200.000 км пробега любой автомобиль, даже самый надежный, « урабатывается», как говорят, в хлам. Восстанавливать его не имеет смысла, дешевле будет новый купить.

А что такое 200.000 км для автомобиля, давайте прикинем. При средней скорости 50 км/час, это всего 4000 часов работы! А за это время надо будет сделать техническое обслуживание 15-20 раз, менять масло, фильтры, ремни, расходники, тяги, амортизаторы, тормозные колодки и массу прочих деталей. При условии, что все штатные узлы не сломались (вроде коробки передач, подвески, усилителя руля, помпы…). А то придется менять и их. Пробег от ТО до ТО составляет 10-15 тыс. км максимум. А это — всего 200-300 часов работы автомобиля! Вот вам и надежный аппарат, отработанный десятилетиями!

А теперь давайте перенесем эту логику рассуждений на ветряки. В идеале ( и все этого страстно желают) ветряк работает 24 часа в сутки. Днем и ночью, пока дует ветер. В этом, собственно, и его прелесть. Ветряк средней мощности в 200-300 Ватт за сутки непрерывной работы выдаст вам честные 6 КВт*час энергии в сутки! 180 КВт в месяц. Что, вобщем, достаточно для нормального энергоснабжения семьи.

Но проблема-то в том, что свой ресурс в 200-300 часов «пробега» ветряк вырабатывает всего за неделю-две!

Вам нужен ветряк, который каждые 2 недели как минимум, надо опускать на землю и осматривать, что- то менять, смазывать и прочее? Я думаю, не очень. Конечно, и в автомобиле есть практически необслуживаемые узлы, которые ходят «от и до». Но и 4000-5000 часов для ветряка — это не срок. Это всего 200 суток! Чуть больше полугода. Ну год, с учетом простоя в дни часы штилей. Вас устроит ветряк, который проработает всего один год или сезон?

Ветряк даже при штатной работе испытывает огромные нагрузки. Вспомните про его быстроходность и линейную скорость кончика лопасти. Плюс большие и малые вибрации из-за неидеальной балансировки лопастей, давление ветра на лопасти, нагрев подшипников, знакопеременные нагрузки на детали и т.д. Даже авиационный дюраль, который применяют в крыле самолета, испытывающего чудовищную нагрузку реально находится в полете всего несколько тысяч часов. Ветряк же эти несколько тысяч часов «пролетает» за полгода работы! И все это относится к «штатной» нагрузке. Но ветер частенько бывает и не штатной силы. Налети порыв в 15-20 метров/секунду. Вроде и не надолго. Но нагрузки- то на ветряк возрастают в кубической зависимости! 10-15 таких перегрузок — и начинай все заново.

Надеюсь, вы поняли на этом примере, что при строительстве ветроэлектрогенератора нельзя использовать «подручные материалы». Нельзя применять то, что «вот, в гараже валялось», «на рынке БэУш-ную купил подешевке». Все это продемонстрирует вам свою работоспособность, но не более того.

Для постройки ветряка, серьезного ветряка, а не не для хобби выходного дня, вам потребуется применить не просто хорошие детали и узлы, а самые лучшие детали и надежнейшие узлы. Лучшие смазочные материалы и наиболее отработанные и проверенные технические решения. Лучшие и проверенные материалы для изготовления деталей.

Мне известен случай, когда человек практически год потратил на изготовление лопастей из высококачественного дюраля, ветряк заработал и начал выдавать 500-600 Ватт электроэнергии в час. Но проработав 4 месяца, его лопасти разлетелись в разные стороны при слегка усилившемся ветре. Хорошо, что никого при этом не убили. Усталость металла — штука жестокая.

Применение высококачественных материалов и деталей существенно удорожает стоимость ветряка и соответственно производимой им электроэнергии. Это следует учитывать, принимаясь за постройку. А процесс изготовления ветряка требует тщательнейшего анализа нагрузок и ветровой обстановки.

Собственно сам ветряк, в виде пропеллера или ротора — еще даже не полдела, а его 10%. И даже наличие на его оси генератора, вырабатывающего электрический ток, тоже не открывает вам ворота в электрический рай. Все ЭТО должно на чем то стоять, и стоять крепко. И не просто крепко, а еще и поворачиваться «по ветру», что бы его использовать. А в случае усиления ветра, «выводить» ваш ротор или пропеллер из под урагана. Такие сильные ветра редкость, но они бывают. И если вы к этому не готовы, все ваши труды пойдут прахом в течении 1 минуты работы такого ветра. Пропеллер разрушится (хорошо, если без ущерба третьим лицам и вам), мачта согнется или упадет, генератор сломается или сгорит от перегрева.

Поэтому конструкция надежной мачты, ее закрепление на случай урагана, ее фундамент и растяжки, снижение проводов от генератора, система подруливания по ветру и система вывода пропеллера из под ураганного ветра — это все отдельные и очень серьезные конструкционные узлы. Просто сделать и установить на шесте можно только примитивный генератор на 5-10 Ватт, для зарядки мобильника или аккумулятора ноутбука. Серьезный же генератор в несколько сотен Ватт требует уже серьезной мачты и всех поворотных и аварийных узлов. Их необходимо как тщательно разработать, так и тщательно изготовить. Возможно, это спасет вас от тюрьмы или очень серьезных материальных расходов в случае их разрушения и падения на территорию третьих лиц.

Другим весьма важным моментом при строительстве ветряка и ветряного электрогенератора в частности, часто остающимся «за скобками» у самодеятельных ветрякостроителей (ветроловов, как их называют), является процесс использования добытой электроэнергии. Вопрос этот совершенно не шуточный, и сейчас я это докажу.

Допустим, вы сделали или купили прекрасный ветроэлектрогенератор, установили надежную мачту и все прекрасно работает и выдает вам 500 Ватт . Что вы с ними дальше делать будете?

Ветер дует не постоянно, то сильнее, то слабее. Генератор выдает вам и постоянно изменяющееся по амплитуде напряжение и силу тока (т.е. мощность). Порой запредельные, порой вообще ничего не выдает. Ваши действия?

Если вы будете использовать то что есть в данную минуту, а остальное пусть пропадает, значит вы не будете использовать основную часть энергии. Поэтому вы постараетесь ее накапливать. Например, заряжая аккумуляторы. А у аккумуляторов есть и определенная емкость (в ампер-часах), и определенные параметры заряда-разряда, и вообще, при интенсивном использовании (заряд-разряд) они долго не живут. Ну несколько сотен циклов максимум. Еще один неприятный аккумуляторный аспект — нестабильность поставок энергии. Допустим, у вас есть аккумулятор, на него идет нормальный зарядный ток. Внезапно налетает шквальный ветер. Ну даже не шквальный, а просто сильный. И ток возрастает в 3-4 раза. Аккумулятор просто закипает в течении 10 минут и выходит из строя напрочь, под замену. И хорошо, если не взрываются, с выбросом кислоты или щелочи. Вы этого хотели? Аккумулятор малой емкости при хорошем ветре зарядится за несколько часов. А емкость батарей в несколько сотен ампер-часов уже стоит конкретных денег и требует серьезного обслуживания сама по себе.

Вы питали какие-то лампочки непосредственно от генератора ветряка — они перегорают из-за скачка напряжения. Вы грели воду — она закипает и превращает ваш бойлер в паровую бомбу …

Поэтому к ветроэлектрогенератору должен прилагаться очень серьезный контроллер, отслеживающий поток поступающей с генератора электроэнергии и распределяющей ее так, что бы ни один выработанный Ватт не пропадал попусту. Ветровая электроэнергия слишком дорога, что бы ею разбрасываться.

Разумеется, такой контроллер, выпрямительные, коммутирующие и преобразующие устройства еще больше удорожают стоимость ветроэнергетической установки. И в случае строительства утилитарного ветрогенератора эти расходы должны быть так же учтены. Без всего этого можно разве что тупо греть заведомо большой объем воды, который гарантированно не вскипит даже при ураганном ветре. И иногда улучать моменты для подзарядки аккумулятора с ручным контролем тока.

Поэтому, прежде чем приступить к изготовлению ветрового электрогенератора требуется тщательно продумать и рассчитать еще и эти вопросы.

Константин Тимошенко