Ветрогенераторы для дома в Алматы

Ветер вращает лопасти, лопасти — генератор. Ток от генератора идёт в контроллер заряда, который заряжает аккумуляторы и защищает их от перезаряда, а инвертор превращает постоянный ток аккумуляторов в переменный 220 В для домашних приборов. Если дом подключён к сети, сетевой инвертор отдаёт излишки в сеть.

Бытовые ветряки до 1 кВт обычно работают на 12 или 24 В, на 1,5–2 кВт — на 24 или 48 В, мощнее 3 кВт — на 48 или 96 В. Лопастей чаще три, из стекловолокна. Диаметр ротора у ветряка на 600 Вт — около 2,5 м, на 1 кВт — около 3,2 м, на 2–3 кВт — около 3,8 м, на 5 кВт — около 5,6 м.

Горизонтальный ветряк — классическая схема с лопастями на горизонтальной оси и хвостовиком, который разворачивает его на ветер. Это основной тип для дома: при том же размере он вырабатывает больше.

Вертикальный ротор вращается при любом направлении ветра. По паспортам такие ветряки стартуют с меньшего ветра — от 1,5–2,5 м/с против 2,5–4 м/с у горизонтальных — и работают тише, но их эффективность ниже. Вертикальные модели обычно берут мощностью 100–600 Вт: для освещения, связи, небольшого насоса.

В паспорте ветряка три цифры. Стартовая скорость — 2,5–4 м/с: с неё ротор начинает вращаться, но энергии почти не даёт. Номинальная — 8–10 м/с: при ней ветряк выдаёт мощность с этикетки. Рабочий диапазон — примерно 3–25 м/с, а безопасная скорость, которую выдерживает конструкция, — 40–60 м/с.

Для подбора важна не паспортная, а среднегодовая скорость ветра на участке. По оценке Минэнерго США, сетевой малый ветряк хорошо работает при среднегодовом ветре от 4,5 м/с, автономная гибридная система — от 4 м/с. Поэтому ветряк ставят там, где ветер есть: на открытых участках и на мачте выше окружающих построек.

В городской застройке ветер слабый: метеостанция Алматы фиксирует в среднем около 1 м/с на высоте флюгера. На открытых участках предгорий и на высоте ветер заметно сильнее, поэтому для ветряка выбирают открытое место и высокую мачту.

По метеостанциям области на высоте 10 м: Есик — 1,5 м/с, Капчагай — 1,8, Талдыкорган — 1,9, Текели — 2,2, Шелек — 4,4 м/с, а в Шелекском коридоре на высоте 50 м — 7,8 м/с, поэтому именно там выбрали участок под ветровую электростанцию на 60 МВт. Ещё ветренее Джунгарские ворота на границе с Китаем. В ветреных районах ветряк становится полноценным источником энергии; где ветер слабее, основой системы делают солнечные панели, а ветряк ставят на высокой мачте как дополнение.

Мощность подбирают по потреблению в киловатт-часах в месяц, а не по сумме мощностей приборов. Номинальная мощность без ветра ничего не говорит: 5-киловаттный ветряк при слабом ветре 3–4 м/с выдаёт всего 0,1–0,2 кВт, а комплект на 10 кВт в хорошем ветре — 1 000–2 000 кВт·ч в месяц. Для заметного вклада в питание дома Минэнерго США называет ветряки на 5–15 кВт.

Инвертор берут с запасом 20–25 % к суммарной нагрузке, а аккумуляторы в автономной системе обычно рассчитывают на 1–3 дня потребления. Для долгих безветренных и пасмурных периодов в систему добавляют генератор на топливе.

Ветер у земли тормозят дома и деревья, поэтому высота мачты важнее мощности ветряка. Минэнерго США советует поднимать нижний край лопастей хотя бы на 9 м выше любых препятствий в радиусе 90 м и ставить турбину с наветренной стороны от построек. Вокруг мачты нужно место для подъёма и растяжек.

В типовых комплектах мачта 6–8 м — на участке с домом и деревьями этого часто мало. Для ветряков 1–4 кВт ставят мачты 8 и 12 м, для 5–10 кВт — 15 и 20 м. Кабель от ветряка до контроллера — не длиннее 100 м: для 1 кВт на 220 В при потерях 5 % на такой длине нужен медный провод сечением от 16 мм².

По данным Минэнерго США, типичный ветряк на 2 кВт даёт около 55 дБ на расстоянии 15 м от ступицы. Все ветряки вибрируют и передают вибрацию конструкции, на которой стоят, поэтому на крыше дома их не ставят: там и ветер турбулентнее, и в комнатах слышен гул.

Место мачты выбираем так, чтобы шум у окон — своих и соседских — был заметно ниже.

Ветер и солнце дополняют друг друга: в пасмурные дни и ночью ветряк добирает то, чего не дают панели. Общие аккумуляторы, контроллер и инвертор делают гибридную систему дешевле двух отдельных. Готовые ветро-солнечные станции — от 1,6 кВт (ветряк 1 кВт и панели 0,6 кВт) за 2 735 000 ₸ до 13 кВт за 8 230 000 ₸.

Часто пишут, что ветер сильнее зимой и в межсезонье, когда солнца меньше. Для Алматинской области это не так однозначно: по метеостанции Алматы ветер весной и летом даже немного сильнее, чем зимой. Поэтому состав гибрида считаем по данным для конкретного района. Подробнее об основе такой системы — на странице автономных станций.

По закону о поддержке возобновляемых источников энергии ветер относится к ВИЭ, а установка мощностью до 200 кВт — к маломасштабным объектам. Её владелец может стать нетто-потребителем: за расчётный период он платит за потреблённое из сети за вычетом отданного, а превышение отданного энергоснабжающая организация оплачивает по своей предельной цене.

Технические условия на подключение установки до 100 кВт выдают за 3 рабочих дня бесплатно. В них требуют двунаправленный счётчик с автоматической передачей данных и инвертор, который обесточивает установку при аварии в сети. Энергоснабжающую и сетевую организации уведомляют не позднее чем за 15 календарных дней до подключения. Как это устроено для солнечных станций — на странице подключения к сети.

Для участков в Алматы действуют правила застройки города, поэтому мачту в черте города или рядом с аэродромом заранее согласовывают с управлением архитектуры. Требования для вашего участка мы проверяем до монтажа, а для подключения к сети оформляем технические условия.

Натяжение растяжек мачты проверяют раз в три месяца и после сильного ветра. Регулярно осматривают болтовые и электрические соединения, коррозию мачты и кромки лопастей. Гелевые и AGM-аккумуляторы служат около 10–12 лет.

По данным Минэнерго США, при правильном монтаже и уходе ветряк служит 20 лет и больше, но через 10 лет могут понадобиться новые лопасти или подшипники. Заявленный срок службы у разных моделей — от 5 до 25 лет.