5. Побутові вітрові електростанції
Сучасні вітроенергетичні установки (вітряки) діляться на два класи: потужні, в сотні тисяч кіловат, називаються мережевими тому, що при безвітряній погоді забезпечення споживача енергією йде з мережі; і автономні, працюючі в парі з акумулятором. Як правило, потужність автономних вітряків не перевищує 5-10 кВт. Вони називаються: вітроелектричні установки малої потужності (ВЕУМП).
На цей унікальний клас вітряків звернув увагу німецький учений і практик Хайнц Шульц. Він і запровадив термін "Kleine Windkraftanlage", тобто "малі вітроенергетичні установки".
"Існує думка, - писав Х. Шульц, - що в областях із середньорічними швидкостями вітру менше 4 м/с використання енергії вітру невигідне. Проте це твердження не поширюється на малі вітросилові установки для зарядки акумуляторів і багатопелюсткові установки, що легко розганяються, для водопідйому. Заселення американських і австралійських внутрішніх територій, де більшість областей мають середньорічні швидкості вітру менше 2 м/с, було б без них неможливо".
Малі вітроенергетичні установки (ВЕУМП) прості і дешеві в монтажі, експлуатації і ремонті, екологічні, не вимагають при роботі практично ніякого обслуговування, періодичного підстроювання і ін. Пара «вітродвигун-генератор» сповна обходиться без редуктора, що ще більш спрощує і здешевлює конструкцію вітряків, підвищує її надійність.
Таким комплексним набором найважливіших властивостей не володіє жоден клас нетрадиційних енергетичних установок. Причому енергопостачання вони можуть забезпечити в регіонах із середньою швидкістю вітру всього 3-5 м/с. Фактично володар побутового вітряка (ВЕУМП) набуває майже цілковитої незалежності як від традиційних виробників енергії, так і від природних явищ.
Пятилопатеве вітроколесо діаметром 3,3 м вмонтовується на збірній щоглі з труб із сталевими розтяжками. Щогла вимагає фундаменту і спеціальних пристосувань для монтажу і демонтажу. Для захисту від сильних вітрів використовується генератор, встановлений на поворотному підшипнику несиметрично. Коли вітровий тиск посилюється, корпус генератора починає парусити, розвертаючи вітрове колесо в горизонтальній площині. Вітер вщухає - і пружина флюгера повертає колесо в колишнє положення. Вітряк має оригінальну флюгерну систему, яка постійно орієнтує вітроколесо на вітер і одночасно захищає пристрій від занадто великого вітрового тиску. Як любий звичайний вітряк, в горизонтальній площині флюгер під дією вітру здатний повертатися в обидві сторони на декілька обертів. Коли вітер припиняється, спеціальна пружина повертає його у початкове положення, не дозволяючи закручуватися кабелю, за допомогою якого здійснюється передача енергії. Крім того, генератор разом з вітровим колесом здатний повертатися і у вертикальній площині. Якщо вітер стає дуже сильний і загрожує пошкодити установку, колесо з генератором повертається довкола горизонтальної осі, оптимізуючи вітровий натиск, аж до кута 90 градусів, коли лопаті встають паралельно повітряному потоку.
Але як бути, якщо споживачеві потрібно більше електроенергії? Фермерові, підприємцеві - для забезпечення роботи обладнання тваринницького комплексу або майстерні, власникові великого заміського будинку - для опалювання. Принципова відповідь є і на це питання.
Немає ніякої необхідності створювати нові потужні вітряки величезних розмірів. Перехід в енергетичну область середньої потужності досить просто здійснити шляхом створення енергетичних комплексів (ЕК), що складаються з декількох вітроустановок (до 5-10 одиниць). Підсумовування потужностей здійснюється на єдиному акумуляторі. Хоча такий комплекс не розмістити на шести дачних сотках, площу все ж таки він займе невелику. Номінальна потужність ЕК може бути доведена до 10-15 кВт, пікова потужність - до 20-25 кВт, вироблення - до 1800 кВт.год/міс., натомість вартість виготовлення знижується в 3-4 рази.
Подібний комплекс здатний цілком забезпечити енергією не те що велике фермерське господарство або заміський палац, але й невелике селище, куди ЛЕП не доходять. Правда, для повного спокою в нього рекомендується включити як резервні джерела - сонячні батареї, а також дизельну або бензинову міні-електростанцію: від примх погоди слід себе надійно захистити. Завдяки своїм справді унікальним експлуатаційним властивостям і технічним характеристикам малі вітряки (ВЕУМП) здатні не лише на забезпечення «інтелектуального побуту» сільського і дачного будинку. Їм практично немає альтернативи в рішенні задачі забезпечення енергією самих різних автономних станцій: навігаційних, радіорелейних, метеорологічних, обслуговуючих нафтогазопроводи і ін.
Мабуть, самим доказовим аргументом на користь вітряків став досвід Китаю, який проголосив шестирічну програму електрифікації регіонів Маньчжурії, що не мають стаціонарних джерел електроенергії і енергоносіїв, за допомогою малих вітроелектроустановок (приблизно до 2 кВт), підключивши до їх виконання 60 НДІ і 100 заводів. Це завдання було виконане - випущено 10 мільйонів таких ВЕУ.