Люди с давних времен старались использовать движение воздушных масс для получения выгоды. Еще совсем недавно основной энергией, которая применялась для перемещения грузов по морю, была энергия ветра. Огромное количество парусных кораблей плавало по всей планете. Во многих местах с помощью ветра качали воду, перемалывали зерно. Ветряные мельницы стали прообразом современного ветрогенератора.

Не углубляясь в теорию, принцип его действия можно объяснить так. При прохождении через турбину ветер создает вращающий момент, передающийся валом электрическому генератору, в обмотках которого возникает электродвижущая сила (ЭДС), вызывающая электрический ток в цепи при подключении нагрузки.

Турбины могут быть двух основных типов, с горизонтальной и вертикальной осью вращения.

Горизонтальный ветрогенератор

Его конструкция в простейшем случае состоит из:

• ротора, состоящего из лопастей и ступицы, на которой они закреплены;
• генератора, предназначенного для вырабатывания энергии;
• мультипликатора, который увеличивает скорость вращения ротора до величины, удовлетворяющей техническим условиям работы генератора;
• системы экстренного торможения;
• гондолы, внутри которой находятся вал, повышающий редуктор (мультипликатор), генератор и тормоз;
• системы ориентации, предназначенной для поворота оси ротора по направлению к ветру;
• мачты, предназначенной для размещения ротора и гондолы на высоте в свободном потоке воздушных масс.

По конструкции ротора горизонтальные ветровые генераторы делятся на 4 основных типа:

• с одной лопастью и балансирующим противовесом.
• с двумя лопастями;
• с тремя лопастями;
• многолопастные.

Однолопастные роторы – самые быстроходные и поэтому при их изготовлении могут использоваться более дешевые электрические генераторы.

Трехлопастный ротор является наиболее распространенным и востребованным как ветрогенератор для дома благодаря компромиссу достаточно высокой скорости вращения и приемлемому крутящему моменту.

Двухлопастные роторы занимают промежуточное положение между одно- и трехлопастными. Их особенностью является отличная балансировка и легкость  подъема ротора на рабочую высоту при проведении монтажных работ.

Многолопастные роторы самые тихоходные из применяемых для построения ветровых генераторов с горизонтальной осью вращения ротора. Их лопасти могут быть жесткими или мягкими (так называемые лопасти парусного типа).

Вертикальные ветрогенераторы

Разнообразие конструкций вертикальных ветрогенераторов намного больше, чес горизонтальных. Самые распространенные среди них:

• ротор Савониуса – ветроколесо с двумя или большим количеством

полуцилиндров, вращающееся вокруг вертикальной оси;

• ротор Дарье – ветрогенератор вертикальный, сделан из2 или3 лопастей в виде тонкой полосы;
• ортогональный ротор – ветроколесо с вертикальными лопастями;
• геликоидный ротор – похож на ортогональный, с закрученными вокруг оси вращения лопастями;
• многолопастный ротор – представляет собой многолопастное ветроколесо с расположенным вокруг рядом направляющих, ускоряющих и подающих воздушный поток на лопасти.

Ветровая электростанция, построенная по схеме Савониуса очень проста в изготовлении но обладает высокой материалоемкостью. Поэтому промышленно не производится, а изготавливается любителями для личного использования. Эффективность использования ветра невысокая. Кроме того, скорость вращения ротора низкая, поэтому нет возможности поставить эффективный высокоскоростной генератор прямо на вал. Приходится ставить дополнительный мультипликатор с большим передаточным числом.

Ветровая электростанция, построенная с использованием ротора Дарье имеет низкую себестоимость. Эффективность невысокая, а при равномерно набегающем потоке ей вообще требуется принудительный запуск. Выпускаются промышленные изделия в небольшом количестве.

Ветровой генератор на основе ортогонального ротора один из самых эффективных видов “вертикалок”, но довольно шумный и требует повышенного внимания к себе. Сложнее других в обслуживании. Меньшее время работы опорных подшипников.

Геликоидный ветрогенератор намного менее шумный ортогонального, но сложнее в изготовлении. Из-за этого имеет высокую стоимость. Срок работы больше, чем у ортогонального.

Многолопастные вертикальные ветрогенераторы – самые эффективные из вертикальных ветровых генераторов, но имеет высокую материалоемкость, сложность изготовления и вес ротора.

Сравнение производителей и параметров

В таблице представлены ветрогенераторы с горизонтальным и вертикальным ротором ортогонального типа, серийно выпускаемые известными

предприятиями. Из данных таблицы можно посчитать оценочную стоимость одного ватта произведенной электрической энергии для горизонтальных и вертикальных установок, чтобы определить, какие ветрогенераторы купить для вашего дома. Итак, для горизонтальных цена меняется от 1,06 до 2,61 доллара за 1 Ватт. Причем 1,06 – это стоимость одного Ватта производимого мощным генератором WindElectric Wind 7, а самой дорогой оказалась электрическая энергия, произведенной наименее мощной из выпускаемых брендом EuroWind пятисот ваттной установкой. При выборе надо учитывать эту особенность. Возможно, лучше выбрать установку с запасом, т.к., чем выше генерируемая мощность, тем ниже цена одного ватта энергии. Например, устройства фирмы WindElectric Wind 4 и Wind 7 уже производят электричество по одной цене, а если выбрать более мощную модель, то цена одного Ватта электроэнергии будет еще ниже.

Теперь рассчитаем оценочную стоимость 1 Ватта произведенного вертикальными установками. Итак, для вертикальных ветрогенераторов цена меняется от 4,26 доллара при использовании самой мощной модели EuroWind VS-05 до 11,14 доллара при использовании модели EuroWind VS-002.

Конечно, стоимость так никто не считает, но оценить срок окупаемости приобретаемой установки можно довольно точно, что позволяет определить. Какие ветрогенераторы купить выгоднее для конкретного объекта.