Ветрогенераторы своими руками: как подобрать элементы и установить у себя дома

Из-за отключения света и подорожания коммунальных услуг многие украинцы заинтересовались альтернативными источниками энергии, в частности, ветровой. Житель Киевской области Богдан Кушлик сам сделал и успешно использует ветрогенератор у себя дома. Он рассказал Фокусу, какие компоненты и средства для этого нужны и есть ли польза.

История создания ветрогенератора

Сначала Богдан приобрел дешевый маленький ветряк горизонтального типа. Не столько для производства энергии, сколько в качестве тестовой модели. Умельцу захотелось как-то улучшить изделие, поэтому он начал покупать мелкие компоненты, которые позволяли изменить те или иные показатели.

"Пробовал один элемент, пробовал другой элемент. А потом подумал: чего я вообще это делаю с какими-то заводскими изделиями? Слеплю свою конструкцию и уже доведу ее до порядка, до ума, как книжка пишет. Вот и все, так эта идея и возникла. И в результате у меня из пяти ветряков сейчас только один самодельный, но он, честно говоря, самый интересный, потому что сделан собственными руками. Основные компоненты: генератор и ветроколесо — заводские, но вся конструкция, вся схема соединения — это мое", — поделился владелец ветрогенератора.

По словам Богдана Кушлыка, готовый ветрогенератор достигал мощности в 600 Вт, к тому же работает стабильнее по сравнению с заводским аналогом. Это благодаря тому, что тело получилось более удлиненным, а хвостовая "лопасть" имеет более правильную форму и размеры.

"Вертикальный ветрогенератор не советую никому — и ни при каких условиях, ни при каких обстоятельствах он работать не будет. Горизонтальный, как я назвал, выдает мощность 600 Вт, а чтобы вертикальный достигал этого же показателя, то должен быть намного больше по размеру и иметь рабочую площадь хотя бы в три раза больше. Оно не имеет никакого смысла", — утверждает Богдан Кушлик и подтверждает слова Игоря Недилько — еще одного жителя региона, который сделал себе ветрогенератор.

Как изготовить ветрогенератор?

Для этого понадобится генератор, некий ротор, который его вращает — то есть это ветроколесо — горизонтальное или вертикальное. Если речь о горизонтальном, то должен быть механизм, который поворачивает конструкцию по направлению ветра. Чаще всего его делают на одном подшипнике или на системе подшипников.

Любой ветряк выдает переменный ток: три провода, три фазы. Дальше нужно придумать, как снимать ток, чтобы провод не закручивался вокруг горизонтальной оси. Для этого существуют специальные токосъемные механизмы. На рынке в продаже есть готовые варианты.

Нужно также позаботиться о том, чтобы произведенная электроэнергия накапливалась в аккумуляторах. Это делается через контроллер заряда — устройство, которое из переменного тока делает постоянный и заряжает батареи по алгоритму так, как запрограммирован.

Игорь Недилько в разговоре с Фокусом предположил, что можно использовать технику, которая работает на постоянном токе. По словам Богдана Кушлика, большая проблема заключается в том, чтобы передавать этот ток на расстояние, ведь потери при передаче переменного значительно меньше, и это очень большое преимущество. То есть, считает он, нет смысла специально покупать такую технику.

Сложности установки

Самая большая сложность заключается в том, чтобы правильно подобрать генератор и ветроколесо, чтобы они подходили друг другу по своим возможностям. То есть, генератор надо обязательно протестировать, проверить, или получить от завода-производителя информацию, как, при какой нагрузке и при каких оборотах он работает. Нужно рассчитать, чтобы обороты генератора совпадали с оборотами ветроколеса.

Здесь работает классическая физика: объект с меньшим диаметром вращается быстрее, но имеет меньшее усилие. Магнитное поле внутри генератора имеет сопротивление, оно не дает раскручиваться этому валу, поэтому ветроколесо должно его "сорвать" и достичь определенных оборотов. Поэтому нужно правильно подобрать соотношение.

"И это та проблема, с которой сталкиваются молодые ветроловы, назовем их так", — отметил Богдан.

Часто в соцсетях пишут комментарии, мол, стоит поставить редуктор, позаботиться о коробке передач. Богдан объясняет, что на всех ветряках маленьких, то есть до 20 кВт (чтобы было понятно — это 10 метров диаметр), прекрасно работает прямая передача, не нужно никаких редукторов. Если же переходить на уровень 50-100 кВт и более, то там уже нужна коробка передач, редуктор и все остальное, как это и делается в промышленных вариантах.

Эксперты советуют перед установкой ветрогенератора заранее оценить силу ветра на том месте. Богдан Кушлык говорит, что особого выбора не было, потому что устанавливал ветряк у себя дома, но воспользовался сайтом globalwindatlas.info, где можно выбрать точку и проверить, какой именно средний ветер на 10, 50, 100 метрах и так далее.

"Я увидел цифру в 3,6 метров в секунду среднегодовых на 10 метрах, и подумал: мало, но окей, поехали. Ну, а что делать? Все равно интересно. Конечно, лучше устанавливать и на больших высотах, и в более ветреных местах. Например, возле Киевского водохранилища, если это в Киевском регионе, лучше будет дуть, причем на левом берегу, а не на правом. Или вот места, скажем, на юге или юго-востоке Украины, там тоже большие ветры, особенно в степях или приморских регионах", — рассказал Богдан.

В городе он устанавливать ветрогенераторы не советует, потому что там плотная застройка и деревья создают большие препятствия для воздушных потоков. Разве что поставить ветряк на какой-то высотке, еще и поднять на мачте высотой минимум 5, а лучше на все 10 метров. Прямо на крыше будет сложновато уловить достаточно стабильный ветер, хотя зависит от расположения.

С многоквартирными домами в городах есть еще и другая сложность — нужно договориться с жителями Объединения совладельцев многоквартирных домов (ОСМД). Иногда попадаются соседи, которые могут не позволить из зависти, чтобы владелец ветрогенератора не получал бесплатной энергии.

Насколько выгодно делать ветрогенераторы

Богдан Кушлик признался, что его самодельная станция с небольшим ветряком в целом обошелся где-то на 20% дороже, чем аналогичный с завода — 240 долларов против 200. Если же говорить о более мощной установке с диаметром ветроколеса на 4-5 метров, то она может стоить 3000-5000 долларов или даже дороже.

"Если бы я знал, что можно купить сразу и не заморачиваться, я бы, наверное, сразу так и сделал. Но просто было интересно. То есть я не расцениваю эту вещь, как вложение денег. Разница в 40 долларов — это ни о чем. Оно того абсолютно стоит просто потому, что интересно", — прокомментировал украинец.

В холодное время года домохозяйство Богдана потребляет около 1,5-2 МВт энергии, большая часть которой расходуется на электрическое отопление. Имеющиеся ветрогенераторы не могут полностью закрыть эти потребности в электропотреблении, но очень помогают, особенно в зимний период. Им почти нереально выработать 2 МВт в месяц, для этого нужны более мощные установки, хотя бы на 20 КВт. Но в целом, из того, что заметил Богдан Кушлик, ветряные станции значительно продлевают период автономности, когда возникают какие-то перебои в электроснабжении.

"Сейчас у меня недостаточно батарей, дополнительные еще едут. Я буду увеличивать батарейный блок, а пока фактически и выезжаю благодаря ветрякам. Когда отключают свет и хорошо дует ветер, то получаешь от них 1,5-2 кВт в час. Это классно, серьезное дополнение к автономности", — заявил владелец домохозяйства.

Повышение эффективности

Чтобы ветрогенератор работал стабильнее и вырабатывал больше электроэнергии, прежде всего нужно правильно выбрать место для его размещения, чтобы были минимальные препятствия для самого ветра. Если это частный дом в селе, то стоит поставить его на огороде как можно дальше от построек.

Для передачи тока надо использовать кабель с меньшей потерей. Должен быть или толстый медный провод, или алюминиевый SIP 16 или 25. Это существенно поможет в выработке энергии. Еще работа ветряной турбины очень много зависит от контроллера заряда и его настроек.

"Это очень большая проблема: подобрать хороший контроллер. Слава Богу, у нас в Украине есть один хороший производитель контроллеров для ветряков, зовут его Сергей, и все знают его под таким кодовым словом как "Серкат". Если кого-то интересует, то "Серкат" — это лучший украинский контроллер, который есть на сегодня. Он тоже имеет свои ограничения, потому что работает с ветряными мельницами только до 5,5 метров диаметром. Если больше, то уже их надо ставить или две, или искать какой-то другой контроллер", — отметил собеседник.

Богдан Кушлык говорит, что есть и хорошие китайские контроллеры, но они, как правило, предназначены для очень высоковольтных ветряков, а самостоятельно люди такие не изготавливают. Поэтому самодельщики часто используют контроллер от Сергея или же делают их собственноручно. Проблемы возникают с его настройкой, нужно правильно указать кривую разгона.

"Если объяснить в двух словах, то контроллер должен работать так, чтобы не тормозить ветряк на старте, давать ему достаточно разогнаться, но при этом не давать ему развивать слишком высокие обороты, чтобы он не разлетелся, грубо говоря. Потому что все лопасти имеют свой предел, хотя и рассчитаны на скорость, которая в шесть-семь раз превышает скорость ветра, а больше они уже не могут. Задача контроллера — удержать ветряк, не дать ему раскрутиться слишком, когда бывают там ураганные периоды или какие-то очень сильные порывы. Такое не часто, но бывает", — подчеркнул он.

Богдан Кушлик также установил солнечные панели и всем советует сочетать их с ветрогенераторами, чтобы иметь относительно стабильную генерацию весь год. Ветряк гораздо лучше работает с ноября по апрель, чем остальные месяцы, и за этот период производит около 80% от годового количества энергии.

С солнечными модулями все наоборот — они зимой вырабатывают всего 10% того, что летом. Если для собственного потребления, то панели нужно устанавливать под переменным углом, чтобы регулировать его в зависимости от сезона, пользуясь калькулятором. Зимой в Киевские области нужно ставить 66-68 градусов наклона к горизонту подъема, поворот должен быть на юг и 3-4 градуса на восток. Это увеличит суммарную месячную выработку с панелей.

Кредиты на ветрогенераторы: стоит ли брать

В Украине в 2024 году запустили несколько программ льготного кредитования, чтобы поощрить граждан устанавливать альтернативные источники энергии, в том числе и ветрогенераторы. Богдан Кушлык не советует брать такие кредиты, потому что если говорить о программе для домохозяйств с нулевой ставкой, то она требует обязательного подключения к коммунальным сетям по договору самопроизводства.

"Оно теряет весь свой смысл, потому что это не совсем хорошие условия на текущий момент. Это бесплатный сыр в мышеловке. В моем случае ветряки подключены к внутренней сети, а во внешнюю сеть ничего не отдают, мне же нельзя. Потому что "зеленый" тариф на солнечной панели — это одно, а ветряки у меня работают только на компенсацию собственного потребления, которого зимой — будь здоров, потому что только электрическое отопление, у меня получается 1,5-2 МВт*ч в месяц", — высказался Богдан.