Солнечный ветрогенератор "Ангел", конструкция и описание

Солнечный ветрогенератор "Ангел", конструкция и описание

В ожидании, когда наша индустрия повернется лицом к строительству альтернативных источников электроэнергии, предлагаю читателям рассмотреть мою гибридную конструкцию, которую я назвал солнечный ветрогенератор "Ангел" (СВА).

Вступление

Она обладает свойствами одновременно роторов Дарье, Савониуса и солнечных батарей и способна решить проблему временного обеспечения электроэнергией небольшого дома или дачи.

параметры ветрогенератора

Последние достижения в области строительства ветрогенераторов позволили создать конструкцию, которую в зарубежной литературе называют как AG Wind - Rotor (рис.1).

AG Wind - Rotor

Рис. 1. AG Wind - Rotor.

По сравнению с другими, ее коэффициент полезного действия (КПД) максимальный и составляет 48% (см. таблицу), что . Это объясняется свойств ами ветрогенератора Дарье, который не нужно ориентировать в направления ветра, и его внутренней конструкцией.

Выход на номинальную мощность возможен при скорости ветра, начиная с 10 м/с. Но уже при скорости 2 м/с ветрогенератор устанавливается в начальное положение. График зависимости мощности от скорости ветра показан на рис.2.

График зависимости мощности от скорости ветра

Рис. 2. График зависимости мощности от скорости ветра.

Второй вид альтернативных источников электроэнергии - солнечные батареи (СБ), хотя их широкое использование ограничено их стоимостью - 2...4 у.е./Вт и выше.

Для ориентации ротора в начале работы

Рис. 3. Для ориентации ротора в начале работы.

Сейчас созданы гибкие пленочные солнечные элементы из аморфного кремния, КПД которых может достигать 15%. Такими элементами оснащают крылья беспилотных самолетов и гелиоавтомобилей, где они работают при наличии значительных механических деформаций.

Пустотелая конструкция служит для охлаждения СБ, так как при нагреве солнечного элемента падает мощность батареи. Задняя кромка крыла соединена нервюрой сверху и снизу, что образует своеобразную ловушку для ветра, повышая стартовые возможности ротора.

Внутренняя конструкция, как в варианте ротора Савониуса, состоит из двух поверхностей смещенных в противоположные стороны. Они будут  выполнять еще и флюгерные функции, как в варианте AG Wind-Rotor. Это позволит стартовать при скорости ветра менее 2 м/с и соединит возможности роторов двух типов - Дарье и Савониуса в один (рис.4).

Соединение возможностей роторов двух типов - Дарье и Савониуса в один

Рис. 4. Соединение возможностей роторов двух типов - Дарье и Савониуса в один.

Для ориентации ротора в начале работы служит тело 2 (рис.3). Эти тела в видимых внешних частях своей поверхности имеют полезные площади. Если эти поверхности в зонах 1 и 3 покрыть гибкими солнечными батареями, аналогично варианту с самолетом, то это будет способствовать объединению двух принципиально разных устройств в одно.

До сих пор ветрогенератор и солнечные батареи работали отдельно как два независимых устройства. Однако от их конструктивного объединения можно получить значительную выгоду.

Для понимания идеи объединения СБ и ветрогенератора рассмотрим тело 4 на боковом разрезе AG Wind - Rotor (рис.3). Внешне оно напоминает разрез крыла. Так как концы ветрогенератора хорошо закреплены сверху и снизу крышками 5, здесь не будет таких больших перегрузок, как у обычного крыла.

Колебания напряжения при оборотах ротора можно уменьшить, равномерно расположив солнечные элементы и использовав ионистор большой емкости или конденсатор.

Блок автоматики

Блок автоматики (рис.5) включает в себя зарядное устройство (ЗУ) (рис.6), преобразователь напряжения (PDA150-12-230), управляемый DC/AC-инвертором (рис.7).

Уменьшение напряжения на входе инвертора до 11 В сопровождается звуковым сигналом. Одновременно с помощью контактов реле PL-5 подключает на зарядку разряженный аккумулятор.

Блок автоматики - схема

Рис. 5. Блок автоматики - схема.

Схема ЗУ рассчитана на зарядный ток 8 А. Алгоритм работы индикаторов следующий. Короткая вспышка лампы сигнализирует о начале процесса заряда, красный светодиод светится при отсутствии аккумулятора или его повреждении (U<10 В), мигание зеленого отражает процесс его зарядки, мигание красного и зеленого светодиодов сигнализирует о процессе подзарядки аккумулятора.

Зарядное устройство - схема

Рис. 6. Зарядное устройство - схема.

Постоянное горение зеленого при выключенном красном свидетельствует о том, что аккумулятор полностью заряжен. 

DC/AC-инвертор

Рис. 7. DC/AC-инвертор.

На радиатор моста KBU8G для контроля за превышением допустимой температуры, вызванным зарядным током, надо установить термистор. Семистор ТС106-10-1 надо установить на радиатор площадью 15 см3.

Как известно, ключевой проблемой для любых типов ветрогенераторов является его "старт". Эта проблема актуальна при увеличении массы конструкции и уменьшении силы ветра.

В "Ангеле" для облегчения старта заложена функция автоматического разворота. Такую возможность дает генератор, так как в его роли выступает двигатель постоянного тока.

Нужно к контактам двигателя-генератора, минуя разделительный диод, подключить на короткое время аккумулятор. В эту цепь, последовательно двигателю, следует подключить автомобильную лампочку мощностью 21 Вт, что позволит ограничить и стабилизировать пусковой ток.

С. В. Севриков, г. Киев. Украина.

 
Оригинал здесь.

Комментарии

Чтобы оставить комментарий, Вам нужно авторизоваться.