Вітрогенератори своїми руками: як підібрати елементи і встановити у себе вдома

П'ять невеликих вітряків можуть давати 2 кВт електроенергії на годину, що дуже збільшує автономність будинку. Можна придбати готові установки або ж виготовити їх самостійно, але є ряд проблем.

Через відключення світла і здорожчання комунальних послуг багато українців зацікавилися альтернативними джерелами енергії, зокрема, вітрової. Житель Київської області Богдан Кушлик сам зробив та успішно використовує вітрогенератор у себе вдома. Він розповів Фокусу, які компоненти та кошти для цього потрібні і чи є користь.

Історія створення вітрогенератора

Спочатку Богдан придбав дешевий маленький вітряк горизонтального типу. Не стільки для виробництва енергії, скільки у якості тестової моделі. Умільцю захотілося якось покращити виріб, тому він почав купувати дрібні компоненти, які дозволяли змінити ті чи інші показники.

"Пробував один елемент, пробував інший елемент. А тоді подумав: чого я взагалі це роблю з якимись заводськими виробами? Зліплю свою конструкцію та вже доведу її до порядку, до пуття, як книжка пише. От і все, отак ця ідея і виникла. І в результаті в мене з п'яти вітряків зараз тільки один саморобний, але він, чесно кажучи, найцікавіший, тому що зроблений власними руками. Основні компоненти: генератор і вітроколесо – заводські, але ж вся конструкція, вся схема поєднання – це моє", – поділився власник вітрогенератора.

За словами Богдана Кушлика, готовий вітрогенератор досягав потужності у 600 Вт, до того ж працює стабільніше у порівнянні із заводським аналогом. Це завдяки тому, що тіло вийшло більш видовженим, а хвостова "лопата" має правильнішу форму і розміри.

"Вертикальний вітрогенератор не раджу нікому — і ні за яких умов, ні за яких обставин воно працювати не буде. Горизонтальний, як я назвав, видає потужність 600 Вт, а щоб вертикальний досягав цього ж показника, то повинен бути набагато більшим за розміром і мати робочу площу хоча б утричі більшу. Воно не має жодного сенсу", – стверджує Богдан Кушлик і підтверджує слова Ігоря Неділька – ще одного жителя регіону, який зробив собі вітрогенератор.

Як виготовити вітрогенератор?

Для цього знадобиться генератор, якийсь ротор, що його обертає – тобто це вітроколесо — горизонтальний або вертикальний. Якщо мова про горизонтальний, то має бути механізм, який повертає конструкцію у напрямку вітру. Найчастіше його роблять на одному підшипнику чи на системі підшипників.

Будь-який вітряк видає змінний струм: три дроти, три фази. Далі потрібно придумати, як знімати струм, щоб провід не закручувався довкола горизонтальної осі. Для цього існують спеціальні струмознімальні механізми. На ринку у продажу є готові варіанти.

Потрібно також подбати про те, щоб вироблена електроенергія накопичувалася у акумуляторах. Це робиться через контролер заряду – пристрій, який зі змінного струму робить постійний і заряджає батареї за алгоритмом так, як запрограмований.

Ігор Неділько у розмові з Фокусом припустив, що можна використовувати техніку, яка працює на постійному струмі. За словами Богдана Кушлика, велика проблема полягає у тому, щоб передавати цей струм на відстань, адже втрати при передачі змінного значно менші, і це дуже велика перевага. Тобто, вважає він, немає сенсу спеціально купувати таку техніку.

Складнощі встановлення

Найбільша складність полягає у тому, щоб правильно підібрати генератор і вітроколесо, аби вони підходили один одному за своїми можливостями. Тобто, генератор треба обов'язково протестувати, перевірити, або отримати від завода-виробника інформацію, як, при якому навантаженні і при яких обертах він працює. Потрібно розрахувати, щоб оберти генератора збігалися з обертами вітроколеса.

Тут працює класична фізика: об’єкт з меншим діаметром обертається швидше, але має менше зусилля. Магнітне поле всередині генератора має спротив, воно не дає розкручуватися цьому валу, тому вітроколесо має його "зірвати" і досягти певних обертів. Тому потрібно правильно підібрати співвідношення.

"І це та проблема, з якою стикаються молоді вітролови, назвемо їх так", – зазначив Богдан.

Часто у соцмережах пишуть коментарі, мовляв, варто поставити редуктор, подбати про коробку передач. Богдан пояснює, що на всіх вітряках маленьких, тобто до 20 кВт (щоб було зрозуміло – це 10 метрів діаметр), чудово працює пряма передача, не потрібно ніяких редукторів. Якщо ж переходити на рівень 50-100 кВт і більше, то там вже потрібна коробка передач, редуктор та все інше, як це і робиться у промислових варіантах.

Експерти радять перед встановленням вітрогенератора заздалегідь оцінити силу вітру на тому місці. Богдан Кушлик каже, що особливого вибору не мав, бо встановлював вітряк у себе вдома, але cкористався сайтом globalwindatlas.info, де можна обрати точку і перевірити, який саме середній вітер на 10, 50, 100 метрах і так далі.

"Я побачив цифру в 3,6 метрів на секунду середньорічних на 10 метрах, і подумав: мало, але окей, поїхали. Ну, а що робити? Все одно цікаво. Звичайно, краще встановлювати і на більших висотах, і у більш вітряних місцях. Наприклад, біля Київського водосховища, якщо це в Київському регіоні, краще буде дути, причому на лівому березі, а не на правому. Або от місця, скажімо, на півдні або південному-сході України, там теж більші вітри, особливо у степах чи приморських регіонах", – розповів Богдан.

У місті він встановлювати вітрогенератори не радить, бо там щільна забудова і дерева створюють великі перешкоди для повітряних потоків. Хіба що поставити вітряка на якійсь висотці, ще й підняти на щоглі висотою мінімум 5, а краще на всі 10 метрів. Прямо на даху буде важкувато вловити достатньо стабільний вітер, хоча залежить від розташування.

З багатоквартиними будинками у містах є ще й інша складність – потрібно домовитися з мешканцями Об’єднання співвласників багатоквартирних будинків (ОСББ). Інколи трапляються сусіди, які можуть не дозволити із заздрості, щоб власник вітрогенератора не отримував безкоштовної енергії.

Наскільки вигідно робити вітрогенератори

Богдан Кушлик зізнався, що його саморобна станція із невеликим вітряком загалом обійшовся десь на 20% дорожчим, ніж аналогічний з заводу – 240 доларів проти 200. Якщо ж говорити про потужнішу установку з діаметром вітроколеса на 4-5 метрів, то вона може коштувати 3000-5000 доларів або навіть дорожче.

"Якби я знав, що можна купити зразу і не заморочуватися, я б, мабуть, зразу так і зробив. Але просто було цікаво. Тобто я не розцінюю цю річ, як вкладення грошей. Різниця у 40 доларів – це ні про що. Воно того абсолютно варте просто тому, що цікаво", – прокоментував українець.

У холодні пори року домогосподарство Богдана споживає близько 1,5-2 МВт енергії, більша частина якої витрачається на електричне опалення. Наявні вітрогенератори не можуть повністю закрити ці потреби в електроспоживанні, але дуже допомагають, особливо у зимовий період. Їм майже нереально виробити 2 МВт на місяць, для цього потрібні потужніші установки, хоча б на 20 КВт. Але загалом, з того, що помітив Богдан Кушлик, вітряні станції значно подовжують період автономності, коли виникають якісь перебої у електропостачанні.

"Зараз у мене недостатньо батарей, додаткові ще їдуть. Я буду збільшувати батарейний блок, а поки фактично і виїжджаю завдяки вітрякам. Коли відключають світло і гарно дме вітер, то отримуєш від них 1,5-2 кВт на годину. Це класно, серйозний додаток до автономності", – заявив власник домогосподарства.

Підвищення ефективності

Щоб вітрогенератор працював стабільніше і виробляв більше електроенергії, перш за все потрібно правильно обрати місце для його розміщення, щоб були мінімальні перешкоди для самого вітру. Якщо це приватний будинок у селі, то варто поставити його на городі якомога далі від будівель.

Для передачі струму треба використовувати кабель з меншою втратою. Має бути або товстіший мідний дріт, або алюмінієвий SIP 16 чи 25. Це суттєво допоможе у виробленні енергії. Ще робота вітряної турбіни дуже багато залежить від контролера заряду та його налаштувань.

"Це дуже велика проблема: підібрати хороший контролер. Слава Богу, в нас в Україні є один хороший виробник контролерів для вітряків, звуть його Сергій, та всі знають його під таким кодовим словом як "Серкат". Якщо когось цікавить, то "Серкат" — це найкращий український контролер, який є на сьогодні. Він теж має свої обмеження, бо працює з вітряками лише до 5,5 метрів діаметром. Якщо більше, то вже їх треба ставити або два, або шукати якийсь інший контролер", – зазначив співрозмовник.

Богдан Кушлик каже, що є й хороші китайські контролери, але вони, як правило, призначені для дуже високовольтних вітряків, а самостійно люди такі не виготовляють. Тому саморобники часто використовують контролер від Сергія або ж роблять їх власноруч. Проблеми виникають із його налаштуванням, потрібно правильно вказати криву розгону.

"Якщо пояснити у двох словах, то контролер має працювати так, щоб не гальмувавати вітряк на старті, давати йому достатньо розігнатись, але при цьому не давати йому розвивати занадто високі оберти, щоб він не розлетівся, грубо кажучи. Тому що всі лопаті мають свою межу, хоча й розраховані на швидкість, яка в шість-сім разів перевищує швидкість вітру, а більше вони вже не можуть. Задача контролера – втримати вітряк, не дати йому розкрутитись занадто, коли бувають там ураганні періоди чи якісь дуже сильні пориви. Таке не часто, але буває", – підкреслив він.

Богдан Кушлик також встановив сонячні панелі і всім радить поєднувати їх з вітрогенераторами, щоб мати відносно стабільну генерацію весь рік. Вітряк набагато краще працює з листопада по квітень, ніж решту місяців, і за цей період виробляє близько 80% від річної кількості енергії.

З сонячними модулями все навпаки – вони взимку виробляють всього 10% того, що влітку. Якщо для власного споживання, то панелі потрібно встановлювати під змінним кутом, щоб регулювати його залежно від сезону, користуючись калькулятором. Взимку у Київські області потрібно ставити 66-68 градусів нахилу до горизонту підйому, поворот має бути на південь і 3-4 градуси на схід. Це збільшить сумарний місячний виробіток з панелей.

Кредити на вітрогенератори: чи варто брати

В Україні у 2024 році запустили кілька програм пільгового кредитування, щоб заохотити громадян встановлювати альтернативні джерела енергії, у тому числі й вітрогенератори. Богдан Кушлик не радить брати такі кредити, бо якщо говорити про програму для домогосподарств з нульовою ставкою, то вона вимагає обов’язкового підключення до комунальних мереж за договором самовиробництва.

"Воно втрачає весь свій сенс, тому що це не зовсім хороші умови на поточний момент. Це безплатний сир у мишоловці. У моєму випадку вітряки під’єднані до внутрішньої мережі, а у зовнішню мережу нічого не віддають, мені ж не можна. Тому що "зелений" тариф на сонячній панелі — це одне, а вітряки у мене працюють лише на компенсацію власного споживання, якого взимку – будь здоровий, бо лише електричне опалення, у мене виходить 1,5-2 МВт*год на місяць", – висловився Богдан.