Уникальные чертежи ветрогенератора Онипко: принцип работы и противоречивость конструкции

Современные лопастные ветрогенераторы при небольших ветрах малоэффективны. В то же время есть необходимость получения свободной энергии на малых и средних скоростях ветра – от 2 до 5 метров в секунду.

Для выработки электричества на энергии ветра в тех местах, где нет сильных ветров, разработан ветрогенератор Онипко для слабого ветра, получивший свое название по фамилии изобретателя и руководителя группы украинских инженеров, которые создали это совершенно новый тип ротора. Генератор Онипко работает на скорости ветра от 1 до 20 метров в секунду.

Промышленные ветрогенераторы: образец для подражания

Не секрет, что альтернативная энергетика действительно позволяет получать электричество буквально из ветра. В странах Европы промышленные ветрогенераторы занимают огромные площади и работают автономно на благо человека.

Они имеют огромные размеры, расположены на открытых всем ветрам участках, возвышаются над деревьями и местными предметами.

А еще ветряки установлены на удалении друг от друга. Поэтому случайные поломки и повреждения одного не могут причинить вреда соседним конструкциям.

Эти принципы создания ветровых генераторов будем брать за основу разработки самодельных устройств. Они созданы по научным разработкам,
опробованы уже длительной эксплуатацией, эффективно работают.

Начнем с анализа характеристик местности, на которой планируем создавать ветряную электростанцию.

Как определить скорость ветра: хватит ли его напора для бытового ветряка

Вопрос обсудим на основе научных фактов и уже допущенных ошибок многими владельцами частных домов

Теоретическая часть проекта: на что обратить внимание при выборе конструкции

Среднегодовое значение ветра для любой местности России или другой страны можно узнать на карте ветров. Эти данные имеются в широком доступе.

Если рассмотреть всю территорию, то мест для благоприятного пользования ветряной энергией со скоростью от 5 м/сек и выше у нас не так уж много, как в Европе.

Я объясняю эту ситуацию тем, что теплый воздух Гольфстрима, поднимаясь от нагретой воды, сразу устремляется в холодные районы. Чем выше перепад температур, тем больше его скорость.

Пройдя несколько тысяч километров над Европой, его сила слабеет. Наибольший перепад температур весной и осенью вызывает бури и ураганы.
Нам важно понимать, как определить скорость ветра правильно в своей местности.

Возьмем величину 5 м/сек за основу, и рассчитаем мощность ветрового потока для наиболее распространенного горизонтально расположенного осевого генератора.

Учтем, что его лопасти охватывают площадь круга S (м кв.) с диаметром D (м). Через нее проходит ветер со скоростью V (м/сек).

Ветровая энергия Рв рассчитывается по формуле:

Рв=V3∙ρ∙S

ρ — это плотность воздушной массы (кг/м куб.)

Если взять усредненные значения, например, площадь 3 м кв и плотность
воздуха 1,25 кг/м3, то ветер, дующий со скоростью 5 м/сек, способен создать мощность чуть меньше, чем 2 киловатта.

Теперь наша задача — определить, какая ее часть сможет преобразоваться в полезную электрическую энергию. Грубо ее можно оценить по процентному соотношению в 30÷40%. Конструкция и технологические характеристики ветряного колеса просто не позволят эффективно взять больше.

Более точное определение находят формулой, учитывающей:

  • коэффициент ε, определяющий долю использования ветряной энергии конструкцией ветряка. Максимальная величина, создаваемая быстроходными конструкциями, составляет 40-50%;
  • КПД редуктора —∙максимум порядка 90%;
  • КПД генератора ≈85%.

Величины всех этих коэффициентов у разных моделей генераторов ветряков сильно отличаются между собой. Я привел значения для промышленных изделий. У самодельщиков они будут значительно ниже.

Если подставить все эти цифры, то даже для заводской конструкции ветрогенератора, сделанной по точным чертежам и на промышленных станках, мы сможем при скорости 5 м/сек и описываемой площадью лопастями винта 3 метра квадратных получить меньше 700 ватт электрической энергии.

Какую ее часть сможет взять самодельный ветряк, остается только догадываться.

Мировые производители ветрогенераторов указывают, что для того, чтобы вырабатывать 3 кВт электроэнергии, а это оптимальная величина для частного дома, необходимо:

  • снимать с ветряного колеса порядка 5,1 кВТ;
  • иметь диаметр ротора 4,5 метра;
  • располагать ветряк на высоте от 12 метров;
  • использовать ветер со скоростью 10 м/сек.

Колесо должно начинать вращать генератор уже на 2 м/сек. Только в этом случае можно говорить об окупаемости всей конструкции и эффективном использовании мощности ветра.

Если же скорость снизится, хотя бы до 7 м/сек, то энергия ветрогенератора упадет на 50%. А теперь еще раз внимательно посмотрите на карту ветров России…

Однако не все так плохо. Теоретические расчеты можно проверить на практике. Для нашего случая продажа предлагает многочисленные конструкции измерительных приборов — анемометры.

Стоят они не дорого, имеют дополнительные функции измерения температуры, указания текущего времени. Их можно заказать в Китае.

Такой анемометр позволяет реально оценить силу ветра на вашей местности, чтобы проанализировать варианты эксплуатации будущей ветроэлектростанции (ВЭС). А их минимум 2:

  1. частичное удовлетворение потребностей в электроэнергии;
  2. полный переход на альтернативную энергетику.

Скрытая ошибка — слабый ветер: что умалчивают продавцы

Первая трудность

Обратите внимание на высоту размещения ветряного колеса относительно земли. Подумайте, почему все промышленные ветряки располагают от 25 метров и более.

Ведь это значительно усложняет их установку, эксплуатацию, обслуживание, ремонт. Приходится применять дорогую высотную технику, создавать прочные площадки для ее размещения.

А ответ прост: на высоте от 25 метров скорость ветра намного выше, чем у земли. Все таблицы и справочники с картами ветров создаются в первую очередь для промышленных установок, поднятых в зону 50-70м.

Если вы смонтируете свой самодельный ветрогенератор на 10 метрах, то ветер будет дуть слабее, чем указано в справочнике. А на большую высоту без специальных технических средств поместить ветряк весьма проблематично.

Работу ветряного колеса вызывает не столько скорость передвижения воздушной массы, сколько ее давление на лопасти колеса. А оно зависит еще от веса и плотности атмосферы.

Альтернативные энергетики давно учитывают соотношение, определяющее, что удвоение давления ветра увеличивает в восемь раз вырабатываемую ветрогенератором мощность.

Как влияет зона турбулентности

Работу ветряка, расположенного на небольшой высоте, может значительно осложнять зона турбулентности, которая зависит не только от рельефа местности и формы возвышенности, но и от скорости перемещения воздушных масс.

Молниезащита ветрогенератора

Работающая крыльчатка постоянно трется о воздух, накапливая статическое электричество, как и фюзеляж любого самолета во время полета. Авиаконструкторы успешно решают этот вопрос различными способами.

Промышленные ветрогенераторы тоже снабжены действенной защитой от молнии, разряды которой могут возникнуть в любой момент грозоопасного периода.

Большинство же владельцев частных домов даже не задумывается об этой проблеме, а зря. В лучшем случае у отдельных хозяев можно встретить УЗИП в вводном электрощите, чего явно не достаточно.

Подняв над крышей своего жилища железную конструкцию, которая к тому же вырабатывает электрическое напряжение, они уже создали отличный молниеприемник. Он будет надежно притягивать на себя огромные токи атмосферных разрядов.

Если не обеспечить действенный путь их отвода мимо здания на потенциал земли, то придется постоянно испытывать судьбу, подвергать себя неожиданной опасности.

Как лукавят производители ветряков

Окончательные испытания заводские модели проходят в аэродинамической трубе при идеальной ламинарности потока с равномерной структурой его направленности и высокой плотности.

В реальных условиях частного дома таких условий просто нет. Они больше подходят для движения воздушных масс у промышленных установок, расположенных на большой высоте.

Для самодельных ветрогенератов, смонтированных даже на 10 метрах, условия турбулентности и слабый ветер могут сильно ограничивать раскрутку ротора.

Рельеф местности влияет на удельную мощность. Например, непосредственно под холмом она резко снижается, а на его вершине создаются идеальные условия за счет сжатия аэродинамических характеристик и повышения давления.

Также будут сказываться хозяйственные застройки, деревья сада, заборы, соседние здания.

А.Ф. Онипко. Изобретатель придумал новую эффективную ветроустановку

Многие любители свободной энергии, которые интересуются природными ресурсами для получения электричества и других ресурсов, интересуется ветрогенератором, который создал украинский физик Алексей Федорович Онипко. Патент патент UA 102689.Изобретение получило широкую известность в европейских странах, США и Канаде. Неудивительно, что китайские производители исследуют возможности уникального генератора.

Изобретатель работает в академии наук Украины. Это организация не принадлежит к разряду государственных, поэтому со стороны государства нет финансирования. Большая часть инженерных идей разрабатываются с опорой на вероятного заказчика. Одним из таких важных изобретение является ветряк, оснащенный ротором особой формы, созданный лабораторией, работающей под руководством А.Ф. Онипко.

Готовые китайские генераторы и другие изобретения в этом китайском магазине. Обратите внимание на ветрогенератор с вертикальным расположением лопастей в том-же магазине.

Характеристики ротора Онипко

Испытания автора изобретения показали, что ротор начинает работать при скорости ветра менее 1 метра в секунду. Классический трехлопастной ветрогенератор, уставновленный на высоте 30 метров, не реагирует на ветер с такой скоростью. В то же время установка Онипко, размещенная на поверхности земли, работает, выдавая энергию. Изготовленные экспериментальные ветроустановки мощностью от 100 до 3000 ватт показали высокий коэффициент использования энергии ветра.

Пока читаете, откройте на новой вкладке эту статью по данной теме.

Отдельное преимущество ротора Онипко – его безопасность для птиц. Работает он с низким уровнем шума, имеет необычный и привлекающий внимание, несколько футуристический дизайн. Возможный диапазон мощности ветроустановки Онипко = от 500-10000 ватт.

Реальные испытания изготовленного ветряка Онипко на ветру

Чем отличается генератор Онипко от предшествующих ветроустановок?

1. Учитывая, что ротор чувствителен к небольшим ветрам, он позволяет при малых оборотах получать значительные количества электроэнергии. Поэтому работа его не сопровождается заметным шумом. Лопастные и инфразвуковые аналоги действует разрушительно на фауну.

2. Скорость ветра, при которой начинают вырабатываться и достигает стабильных мощностей электричество, находится в небольшом диапазоне от 0,3 до 20 м в секунду. Предшествующие установки реагируют на ветер только при скорости 3-5 м. Реальная выработка электротока начинается от 10 м/сек.
3. Коэффициент полезного действия установки Онипко выше, чем у аналогов. Этому благоприятствует особая форма лопастей, который эффективно использует всю поверхность. Преодолевается момент аэродинамического торможения. Эффективность использования ветра приближается к значению 0,9. В тоже время у других ветроустановок этот показатель равен 0,3 – 0,45.
4. Нет необходимости строить конструкции для подъема ветроустановки на значительные высоты. Используются ветра, находящиеся близко к поверхности Земли. Кроме того, эффект усиливается за счет использования восходящих ветровых потоков, формирующихся от разности температур.

Структурные особенности и материалы

Ветряк включает ротор, генератор с малым ходом, блок регулировки и узла трансформации движения в электроток с традиционным содержимым – инвертора и аккумуляторного отсека.

Параметры лопастей ротора найдены с применением правила золотого сечения.

Для ветряных установок характерно, что если создавать гигантские машины, которые по своим пропорциям повторяют начальную модель, однозначного повышения мощности и не произойдет, поэтому для лучшей конфигурации требуются не только нелинейные расчеты, но и проверки созданных конструкцией в аэродинамической трубе.

Инженеры лаборатории при создании первых моделей преимущества отдавали легким материалом, таким как пластик или композитные материалы. Для рабочих моделей используются и лёгкие металлы. А самые первые модели делались из картона и пенопласта.

Есть ли в продаже разработка автора изобретения?

В настоящее время ветрогенератор в продаже не имеется, проводится работа по поиску инвесторов, судя по информации на официальном сайте, уже имеются некоторые договоренности с рядом стран. Вероятнее всего, первые крупные партии ветряка Онипко будут производиться в КНР. Имеется документация в необходимом объеме.

Официальный сайт Онипко

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *