Ветрогенератор своими руками для частного дома
«Нам электричество сделать всё сумеет …» — так пели студенты электротехнических ВУЗов середины прошлого века. В этой юмористической «оде» электричеству отведено много фантастики, но сегодня мы можем с уверенностью сказать, что современный человек без электричества просто пропал бы. Если свечи и могли бы нам заменить «лампочку Ильича», то как быть со всем остальным?
К настоящему времени человеком открыты разные способы получения электрического тока:
- гальванические элементы, в которых химическая энергия преобразуется в электрическую;
- термогенераторы, в которых в электричество преобразуется тепловая энергия;
- солнечные батареи, где в электроэнергию преобразуется солнечная энергия.
Каждый из таких источников имеет свои достоинства и недостатки. Однако преимущественное распространение получили генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в энергию переменного электрического тока.
Немного истории и теории
Вспомним немного школьный курс физики, из которого нам известно, что явление электромагнитной индукции было открыто в 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем. А заключается оно в следующем: при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур, в этом контуре возникает электрический ток.
То есть в простейшем виде такой генератор выглядит как рамка, помещенная в поле постоянного магнита, вращающаяся под действием механической силы. Однако такой тип генератора переменного тока с неподвижной магнитной системой (индуктором) и вращающимися витками проводника (якорем) применяется очень редко. Связано это с тем, что для отведения тока от движущейся катушки требуются подвижные контакты, а при токе высокого напряжения в таких контактах будет иметь место сильное искрение. Поэтому в подавляющем большинстве индукционных генераторов переменного тока обмотку (якорь), в которой наводится ток, делают неподвижной и называют статором, а вращают магнитную систему (индуктор), который называют ротором.
В мощных генераторах магнитное поле создают обычно с помощью электромагнита, питаемого от источника постоянного тока — возбудителя.
Однако с появлением магнитов из сплава неодим-железо-бор, которые по своим характеристикам значительно превосходят другие виды постоянных магнитов, появилась возможность изготавливать ротор генератора на основе постоянных магнитов. Неодимовые магниты, разработанные в 70–80-е годы прошлого века, отличаются высокими и стабильными магнитными свойствами при малых размерах.
Теперь несколько слов о механической энергии, которую генератор преобразует в электричество. Для вращения ротора генератора используются энергия воды (гидрогенераторы), энергия пара (парогенераторы). Существуют генераторы, работающие от дизельных и бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Забота же об окружающей среде и об экономии собственных средств заставила человека вспомнить о таком «неутомимом работнике» как ветер. С незапамятных времен люди использовали энергию ветра для движения кораблей и для превращения зерна в муку.
Современные ветряные двигатели для электрогенераторов ведут свою родословную именно от ветряных мельниц. Соединив ветряной двигатель (ветряк) с электрогенератором, изготовленным с применением современных магнитов, получим ветрогенератор на неодимовых магнитах — экологически безопасный и экономичный источник электрической энергии.
Чем хорош ветрогенератор
Сегодня даже заядлый скептик не будет оспаривать пользу этого вида источников переменного тока.
Конечно, величины напряжения, мощности и тока, полученных от генератора для ветряка, сделанного своими руками не позволят запитать все электроприборы в достаточно большом загородном доме. Но вот снабдить электричеством небольшой дачный домик, особенно если он расположен далеко от электрической сети, вполне рациональное решение. И даже если только часть потребляемой электроэнергии для дома вы получите от ветряка, то в перспективе экономия будет ощутимой.
Кроме того, сделать генератор для ветряка — это интересная творческая работа, выполнив которую вы по праву сможете гордиться собой.
Из чего состоят ветрогенераторы и какие они бывают?
Обязательными элементами такого ветрогенератора на магнитах являются:
1) Мачта, на которой установлены ветровое колесо и генератор. Ее высота выбирается исходя их конкретных природных условий и потребностей человека.
2) Двигатель для ветряка — ветровое колесо с лопастями, которое преобразует движение ветра во вращательное движение вала ротора генератора.
3) Генератор, вырабатывающий переменный электрически ток, величина которого зависит и от параметров статора и ротора генератора, и от скорости вращения ветрового колеса, дающего движение ротору.
Кроме того в состав системы могут входить ряд вспомогательных устройств, обеспечивающих управление работой системы и улучшающие качество получаемого тока: контроллер, аккумуляторные батареи, преобразователи, стабилизаторы.
В зависимости от направления оси вращения различают два типа ветрогенераторов — вертикальные и горизонтальные.
Горизонтальные (пропеллерные) имеют больший КПД, но они более сложны по конструкции, так как включают систему, ориентирующую пропеллер по ветру.
Изготовление таких ветрогенераторов сложнее, а работают они только при достаточно больших скоростях ветра. Кроме того, ветряки с горизонтальной осью вращения требуют достаточно большого пространства, а модели с вертикальной осью вращения значительно компактнее.
Вертикальные ветряки проще по конструкции, дешевле, но их КПД ниже.
Но обратимся к сердцу любого ветряка — электрогенератору переменного тока, ротор которого выполнен на неодимовых магнитах.
Как собрать генератор на магнитах
Собираем ротор
Ротор такого магнитного ветрогенератора конструктивно представляет собой сборку из двух стальных дисков, расположенных параллельно друг другу. Диски жестко скреплены между собой через распорную втулку и установлены на валу, вращение которого обеспечивает турбина ветряка. Можно рекомендовать сделать ротор из автомобильной ступицы в сборе с тормозными дисками. Это надежная и хорошо сбалансированная основа для ротора. Дешевле будет взять б/у ступицу. В этом случае ее необходимо разобрать, тщательно почистить, проверить и смазать подшипники.
Можно диски для ротора изготовить самостоятельно из низкоуглеродистой стали. Конечно, можно взять и другой материал, но следует учесть, что при использовании немагнитного материала эффективность генератора значительно снижается.
По периметру каждого диска располагаются магниты. Какие магниты нужны для ветрогенератора? Можно взять дисковые, прямоугольные, но наилучший эффект дают неодимовые магниты-сектора. Их размер и количество могут быть разными в зависимости от вашей цели и возможностей. Однако число пар полюсов магнитов должно быть четным, причем для однофазного генератора их должно быть столько же, сколько и катушек в статоре, а для трехфазного — четыре или две пары на три катушки. Магниты по периметру диска устанавливаются с чередованием полюсов: N–S–N–S…. Для этого предварительно следует изготовить шаблон, где точно обозначить место каждого магнита.
Размеры дисков ротора рассчитываются, исходя из размеров магнитов и их количества. Толщина диска для ротора должна быть порядка толщины магнита.
Магниты приклеиваются к диску суперклеем, а затем диск заливается эпоксидной смолой. Чтобы избежать ее стекания по внутренней и наружной окружности диска делаются бортики из скотча, пластилина или другого подручного материала. Перед тем, как залить диск эпоксидкой рекомендуем пометить на каждом диске по магниту, полюса которых направлены встречно, чтобы затем не перепутать при сборке. При сборке генератора следует следить за тем, чтобы магниты на дисках ротора располагались точно напротив и были направлены противоположными полюсами друг к другу. Схематический чертеж ротора ветряка с распределением магнитных силовых линий представлен на рис. 1.
Рис. 1
Изготовление статора ветрогенератора
Теперь сформированное магнитное поле нужно преобразовать в электричество. Для этого служит статор — неподвижная обмотка из медного провода, расположенная так, чтобы силовые магнитные линии, образуемые магнитами ротора, при его вращении пересекали провода обмотки.
Статор генератора располагается в зазоре между дисками ротора.
Состоит он из неподвижных плоских катушек без сердечников. В каждой катушке при пересечении силовыми линиями магнитного поля возникает ЭДС индукции, переменная по величине и направлению. Величина напряжения, значит, и эффективность ветрогенератора, зависят от скорости вращения ротора, от количества витков в каждой катушке, от числа самих катушек и диаметра медного провода, используемого для их изготовления.
Генератор может быть однофазным или трехфазным. Первый проще, но второй предпочтительнее по двум причинам. Во-первых, в ветряке с трехфазной схемой генератора отсутствуют вибрации, которыми в нагруженном состоянии грешит однофазный. Кроме того, трехфазный генератор эффективнее однофазного более чем в 1,5 раза.
Расчет числа и параметров катушек для ротора ведется исходя из числа магнитов, их ширины, выбранного соотношения 4/3, или 2/3 и диаметра провода.
Если для обмотки взять тонкий провод, то катушки статора можно намотать с большим количеством витков, напряжение на выходе генератора будет более высоким, но его нагрузочная способность ниже.
При использовании более толстого провода с меньшим сопротивлением в зазоре для статора поместятся обмотки с меньшим числом витков, в результате выходное напряжение будет ниже, но выше нагрузочная способность. Форма катушек определяется формой магнитов, а оптимальной толщиной статора считается величина, равная толщине магнитов. Число витков каждой катушки получается делением общего числа витков обмотки на число катушек, а общее число витков обмотки статора определяется, исходя из ЭДС, величины магнитной индукции, средней скорости вращения ротора.
Намотав катушки, их раскладывают на предварительно подготовленном шаблоне с размеченными секторами, соединяют между собой в зависимости от выбранной схемы. В однофазном варианте все катушки соединяются между собой последовательно. При этом нужно учесть, что токи в соседних катушках будут иметь противоположные направления, поэтому соединяются начало с началом соседней, а конец с концом следующей. Провода от начала первой и конца последней катушек выводятся наружу.
При трехфазном варианте между собой соединяются каждая третья катушка. Провода каждой фазы выводятся наружу и впоследствии соединяются звездой или треугольником. Схемы соединения обмоток генератора представлены на рис. 2.
Рис. 2
Для прочности под катушки и на них кладется стеклоткань, и вся конструкция заливается эпоксидной смолой. После ее застывания сверлятся отверстия для крепежных болтов.
Оба диска ротора устанавливаются на валу с двух сторон от статора на расчетном расстоянии, на передний диск ротора крепится ветроприемное устройство.
Заглянем в будущее
Человеческая мысль не стоит на месте и самые распространенные сегодня горизонтальные ветрогенераторы постепенно уступают свое место вертикальным. Связано это с появлением технологии магнитной левитации, или так называемых ветрогенераторов на магнитной подушке. В такой конструкции лопасти крыльев при малых габаритах максимально используют энергию ветра, то есть КПД тут будет значительно выше.
Первенство в применении этой технологии принадлежит китайцам, но сейчас во многих странах мира инженеры работают над созданием мощных ветрогенераторов с магнитной левитацией, позволяющих осуществить переход к источникам возобновляемой энергии в промышленном масштабе.
Что нужно чтобы сделать ветрогенератор
Е-ветерок.ру
Энергия ветра и солнца
> Тест lifepo4, зависимость напряжения и ёмкости
> Активный балансир для литиевых АКБ
> Дешёвый электро-велосипед
> Контроллер ФОТОН 150/50 MPPT WI-FI
> Отчёт о состоянии электростанции весна 2019
> Инвертор SILA +MPPT
> Гибридные инверторы SILA
> Реле напряжения XH-M609
> DC 300V 100A ваттметр
> ZT-X RM409B True-RMS цифровой мультиметр
> Электровелосипед, передний привод на my1016
org/Breadcrumb»>Ветрогенераторы известны уже давно и за последние десятилетия сильно эволюционировали. И внешний вид и устройство это всё не просто так получилось, это плоды многолетних трудов инженеров-проектировщиков, которые постоянно улучшали и оптимизировали свои творения. Это как эволюция автомобилей, можно сравнить авто 19-го века и авто 21-го века, так-же и с ветрогенераторами.
Если не понять суть того что хочешь сделать то получится просто пародия на ветрогенератор, которая лишь внешним видом будет напоминать ветряк, как и большинство самодельных ветряков, видео которых есть в интернете. На самом деле без знаний построить ветряк не получится, это как построить автомобиль начиная с изготовления двигателя, и если ты не знаешь как устроен двигатель, подвеска, то автомобиль построить не получится. Конечно можно просто скопировать и повторить уже готовую конструкцию, но и при этом если не понимать что делаешь, то многое ты сделаешь не так, как нужно, и в итоге получится не работоспособная пародия.
Чтобы самому сделать более-менее работоспособный ветрогенератор с КПД (КИЭВ) хотя-бы 30% понадобится некоторый багаж знаний, без которых строительство ветрогенератора не имеет смысла.
Нужно понимать какой диаметр винта нужен, сколько лопастей, какой ширины, крутки и прочее. А если делать по принципу как получится, то у вас по аналогии с автомобилем получится не современное колесо на литых дисках с качественной резиной, а деревянное колесо от колесницы, которое будет тяжёлое, с вибрациями, ненадёжное и не способное крутится быстро.
2. Нужно знать как устроен генератор. Нужно понимать почему и для чего генераторы бывают различных размеров, с различным количеством полюсов. Почему они наматываются по разному, что такое статор и ротор. Вообще нужно понимать саму суть появления энергии в генераторе. Только тогда вы сможете чётко понимать что вам надо, и по аналогии с автомобилем будете знать что для гоночного автомобиля двигатель от мопеда не совсем подойдёт, хотя автомобиль этот двигатель стронет с места. И то то что двигатель от гоночного не потянет грузовик, хотя в нём лошадиных сил в три раза больше.
Если вы изучите тему аэродинамики лопастей и принцип вращения винтов приводимых в движение ветром, то у вас не будет сомнений и вопросов.
Вы будете чётко знать сколько лопастей вам нужно, какой длинны они будут, какой ширины, какой крутки. Вы будете знать какие обороты будут у винта, какая мощность (КИЭВ — коэффициент использования энергии ветра). И тогда вы сможете спроектировать и сделать винт именно под ваш генератор, чтобы всё работало эффективно. Так-же вы развеете многие мифы гуляющие по интернету о том что например вертикальные ветряки проще и эффективнее, что бывают вечные двигатели и бес-топливные генераторы.
Так-же там есть информация по изготовлению генераторов. Думаю вам стоит сначала потратить пускай даже месяц на теорию и изучение основ строительства ветрогенераторов, прежде чем приступать к практике.
Я знаю людей, которые месяцами бились и переделывали свои ветряки (делали новые лопасти, перематывали генераторы, переделывали раму и узлы ветряка), но в итоге так ничего хорошего не добились. Как говорится ветряк крутится, просто крутится заставить ветряк не проблема — и потом ролик на ютюб выложить. Но вот получить реальную энергию от ветряка и заставить ветряк вырабатывать столько энергии, сколько он должен при его размерах мало у кого получается.
Как сделать ветряную мельницу
Традиционно ветряные мельницы использовались на фермах для перекачивания воды или измельчения зерна.
Современные ветряные мельницы или ветряные турбины могут использовать энергию ветра для выработки электроэнергии. Узнайте, как сделать ветряк своими руками дома или в классе из бумажных стаканчиков и соломинки. Все, что вам нужно, это несколько простых материалов, чтобы начать. Мы любим веселые, практические проекты STEM для детей!
БУМАЖНАЯ МЕЛЬНИЦА ДЛЯ ДЕТЕЙ
КАК РАБОТАЕТ МЕЛЬНИЦА?
Энергия ветра существует уже давно. Возможно, вы видели ветряные мельницы на фермах. Когда ветер вращает лопасти ветряной мельницы, он вращает турбину внутри небольшого генератора для производства электроэнергии.
Ветряная мельница на ферме производит лишь небольшое количество электроэнергии. Чтобы производить достаточно электроэнергии для обслуживания большого количества людей, коммунальные предприятия строят ветряные электростанции с большим количеством ветряных турбин.
ТАКЖЕ ПРОВЕРЬТЕ: Как сделать водяное колесо
Энергия ветра — это альтернативный источник энергии, считающийся «чистой энергией», поскольку для производства энергии ничего не сжигается.
Они замечательны для окружающей среды!
ВАМ ТАКЖЕ МОЖЕТ ПОНРАВИТЬСЯ: Погодные развлечения для детей
ЗАНЯТИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ STEM
Итак, вы можете спросить, что на самом деле означает STEM? STEM — это наука, технологии, инженерия и математика. Самое главное, что вы можете извлечь из этого, это то, что STEM подходит для всех!
Да, дети всех возрастов могут работать над проектами STEM и получать удовольствие от уроков STEM. STEM-занятия также отлично подходят для групповой работы!
STEM повсюду! Просто осмотритесь. Тот простой факт, что STEM окружает нас, объясняет, почему для детей так важно быть частью, использовать и понимать STEM.
Здания, которые вы видите в городе, мосты, соединяющие места, компьютеры, которые мы используем, программное обеспечение, которое к ним прилагается, и воздух, которым мы дышим, — STEM — это то, что делает все это возможным.
Заинтересованы в STEM плюс ART? Ознакомьтесь со всеми нашими действиями в STEAM!
Инжиниринг является важной частью STEM.
Что такое инженерия в детском саду, дошкольном учреждении и первом классе?
Ну, это сборка простых структур и других предметов, а также изучение науки, лежащей в их основе. По сути, это очень много! Узнайте больше о том, что такое инженерия.
Получите БЕСПЛАТНЫЙ календарь инженерных задач уже сегодня!
КАК ПОСТРОИТЬ ВЕТряНУЮ МЕЛЬНИЦУ
Хотите распечатать инструкции по сборке ветряной мельницы? Пришло время вступить в библиотечный клуб!
Припасы:
- 2 Маленькие бумажные стаканчики
- солома соломы
- Зуба
- ножницы
- 4 Pennies
- лента
Инструкции
Шаг 1: нарисовать A Dot в центре в центре в центре.
ШАГ 2: Проткните в каждой чашке дырочку зубочисткой.
ШАГ 3: Сделайте одно отверстие, достаточное для того, чтобы поместить сгибаемую соломинку в чашку.
ШАГ 4: Прикрепите 4 пенни внутри чашки с помощью соломинки, чтобы немного ее утяжелить.
ШАГ 5: Сделайте прорези вокруг второй чашки на расстоянии около 1/4 дюйма друг от друга.
ШАГ 6: Сложите каждую отрезанную полоску, чтобы открыть ветряную мельницу
ШАГ 7: Поместите зубочистку в чашку ветряной мельницы, а затем вставьте зубочистку в конец сгибаемой соломинки.
ШАГ 8: Подуйте или раскрутите свою ветряную мельницу и смотрите, как она работает!
ЕЩЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ВЕЩИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ
Собери свой собственный мини-катер на воздушной подушке, который действительно парит.
Вдохновитесь знаменитой летчицей Амелией Эрхарт и создайте собственную ракету-носитель из бумажного самолетика.
Сделайте свою Эйфелеву башню из бумаги, используя только скотч, газету и карандаш.
Сделайте это супер простое водяное колесо дома или в классе из бумажных стаканчиков и соломинки.
Построить шаттлПостроить спутникПостроить корабль на воздушной подушке Пусковая установка для самолетовСделать книгуПостроить лебедкуКАК СДЕЛАТЬ ВЕТРЯНУЮ МЕЛЬНИЦУ
Нажмите на изображение ниже или на ссылку, чтобы узнать больше о увлекательных инженерных занятиях для детей.
Получите этот БЕСПЛАТНЫЙ календарь инженерных задач сегодня!
Лопасти ветряных турбин не должны оказаться на свалках
Это один из четырех блогов в серии, посвященной текущим проблемам и возможностям переработки экологически чистых энергетических технологий. Пожалуйста, ознакомьтесь с вводным постом , а также с другими записями о солнечных панелях и 9.0103 аккумуляторные батареи . Особая благодарность Джессике Гарсия, сотруднику UCS по политике в области чистой энергии на Среднем Западе летом 2020 года, за поддержку исследований и соавторство в написании этих сообщений.
Ветряные турбины увеличились в размерах и количестве для удовлетворения потребностей в чистой энергии Современная энергия ветра преобразует кинетическую энергию (движения) ветра в механическую энергию. Это происходит за счет вращения больших лопастей из стекловолокна, которые затем вращают генератор для производства электроэнергии.
Ветряные турбины, как известно, могут быть расположены на берегу или в море.
По прогнозам, к 2050 году ветровая энергия будет продолжать расти в США. Последний отчет о рынке ветровых технологий, подготовленный Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли, показал, что цены на энергию ветра находятся на рекордно низком уровне, а в 2019 году 7,3 процента электроэнергии коммунальных предприятий поколение в США пришло от ветра. В этом сообщении блога мы рассмотрим наземные ветряные турбины и возможности переработки, которые существуют, но еще не получили широкого распространения для лопастей турбин.
Источник: Berkeley Lab Electric Markets & Policy (https://emp.lbl.gov/wind-energy-growth)
Конструкции ветряных турбин со временем эволюционировали, увеличивая размер и эффективность, что в конечном итоге привело к увеличению генерирующей мощности. Принципиальная конструкция коммерческих турбин сегодня представляет собой ветряные турбины с горизонтальной осью, состоящие из ротора с тремя лопастями из стекловолокна, прикрепленными к ступице, которая в свою очередь прикреплена к центральной части (гондоле), установленной на стальной башне.
Различные другие механизмы и бетонные фундаменты также включены в конструкцию современной ветряной турбины, которая включает более 8000 деталей на турбину.
Лопасти ветряных турбин в существующем американском парке в среднем имеют длину около 50 метров или около 164 футов (приблизительно ширина футбольного поля в США). А учитывая недавние тенденции использования более длинных лопастей на больших турбинах и более высоких башнях для увеличения производства электроэнергии, некоторые из самых больших лопастей, производимых сегодня, достигают 60-80 метров в длину.
Источник: Лаборатория Беркли, Обновление данных о технологиях ветроэнергетики: издание 2020 г., стр. 37. Обратите внимание, что диаметр ротора (указанный здесь в метрах) чуть более чем в два раза превышает длину лопастей
Фото: Джеймс Жиньяк
Срок службы ветряных турбин составляет в среднем около 25 лет. Около 85 процентов материалов компонентов турбин, таких как сталь, медная проволока, электроника и зубчатые передачи, могут быть переработаны или использованы повторно.
Но лопасти отличаются тем, что они сделаны из стекловолокна (композитный материал), чтобы быть легкими для эффективности, но при этом достаточно прочными, чтобы выдерживать штормы. Смешанный характер материала лезвия затрудняет отделение пластмассы от стекловолокна для переработки в пригодный для обработки материал из стекловолокна, а прочность, необходимая для лезвий, означает, что их также трудно разбить физически.
Лопасти ветряных турбин требуют утилизации или переработки, когда турбины выводятся из эксплуатации на стадии окончания использования или когда ветряные электростанции модернизируются в процессе, известном как переоснащение. Модернизация включает в себя сохранение той же площадки и часто поддержание или повторное использование основной инфраструктуры для ветряных турбин, но модернизацию турбин большей мощности. Лезвия могут быть заменены более современными и обычно более крупными лезвиями.
В любом случае, лопасти из стекловолокна, когда они больше не нужны, представляют собой серьезную проблему с точки зрения конечного использования энергии ветра.
Несмотря на то, что лезвия можно разрезать на несколько частей на месте в процессе вывода из эксплуатации или восстановления мощности, эти части по-прежнему сложно и дорого транспортировать для переработки или утилизации. И процесс резки чрезвычайно прочных лезвий требует огромного оборудования, такого как канатные пилы, установленные на транспортных средствах, или алмазные канатные пилы, подобные тем, которые используются в карьерах. Поскольку в настоящее время вариантов утилизации лезвий очень мало, подавляющее большинство тех, которые подходят к концу, либо хранятся в разных местах, либо вывозятся на свалки.
Действительно, ранее в этом году агентство Bloomberg Green сообщило о том, что лопасти ветряных турбин выбрасываются на свалки. Несмотря на то, что поток отходов представляет собой лишь небольшую часть твердых бытовых отходов США, это явно не идеальная ситуация.
Поскольку ветряные турбины выводятся из эксплуатации или заменяются, возникает необходимость в более творческих решениях по переработке использованных лопастей.
Хорошая новость заключается в том, что некоторые усилия по разработке альтернатив уже предпринимаются. Например, две крупные коммунальные компании в США, PacificCorp и MidAmerican Energy, недавно объявили о планах партнерства с компанией Carbon Rivers из Теннесси для переработки некоторых отработанных лопаток турбин коммунальных предприятий вместо их захоронения на свалке. Технология, используемая Carbon Rivers, поддерживается за счет грантового финансирования Министерства энергетики США и будет использоваться для разрушения и повторного использования стекловолокна из бывших в употреблении лопаток турбины.
Фото: Flickr/Chuck Coker. творчество и инновации. Например, партнерство с участием университетов США, Ирландии и Северной Ирландии под названием Re-wind разработало несколько интересных идей проектов гражданского строительства для повторного использования и перепрофилирования лопастей из стекловолокна.
К ним относится использование выведенных из эксплуатации лопастей в проектах гражданского строительства как части конструкций линий электропередач или башен, или крыш для аварийного или доступного жилья. В Северной Ирландии Re-wind также рассматривает возможность их пилотного использования на пешеходных мостах вдоль зеленых дорожек.
Ниже по иерархии отходов начинают появляться дополнительные варианты переработки. WindEurope, представляющая ветроэнергетику Европейского Союза, сотрудничает с Европейским советом химической промышленности (Cefic) и Европейской ассоциацией производителей композитов (EuCIA) для разработки новых методов повторного использования материалов для лопастей. По оценкам организаций, в течение следующих нескольких лет только в Европе будет выведено из эксплуатации 14 000 лопастей ветряных турбин. В мае 2020 года консорциум подготовил всеобъемлющий отчет Accelerating Wind Turbine Blade Circularity, в котором подробно описаны проекты, исследования и технические решения, ориентированные на жизненный цикл ветряных турбин.
Ключевым соображением при переработке композитных материалов является обеспечение того, чтобы процесс переработки имел чистый положительный результат по сравнению с альтернативой утилизации на свалках. Один пример из Германии, где концепция переработки лопаток турбины в цемент была впервые разработана около десяти лет назад на заводе, построенном в рамках партнерства между Geocycle, бизнес-подразделением корпорации строительных материалов HolcimAG, и компанией Zajons.
Эта форма переработки включает в себя контроль над цепочкой поставок утилизации, включая распиловку лопаток турбины на более мелкие части на месте вывода из эксплуатации, чтобы уменьшить транспортную логистику и затраты. Процесс обещает 100-процентную переработку и сокращение выбросов углекислого газа при совместной переработке цемента за счет замены производства цементного сырья переработанными лезвиями, а также использования биогаза из органических остатков вместо угля в качестве топлива.
Другие технологии, такие как механическая переработка, сольволиз и пиролиз, также разрабатываются, что идеально обеспечит промышленность дополнительными возможностями обращения с лезвиями из стекловолокна, когда они достигнут конца срока службы.
Другой творческий вариант вторичной переработки позволяет производить гранулы или доски, которые можно использовать в столярных работах. В 2019 году Global Fiberglass Solutions начала производство продукта под названием EcoPoly Pellets в США и вскоре будет дополнительно производить панельную версию. Эти продукты сертифицированы как переработанные из выведенных из эксплуатации лопастей ветряных турбин посредством отслеживания радиочастотной идентификации (RFID) от лопасти до конечного продукта. Пеллеты EcoPoly могут быть преобразованы в различные продукты, такие как складские поддоны, напольные покрытия или парковочные столбики. Основываясь на своих прогнозах спроса, Global Fiberglass Solutions предполагает, что сможет обрабатывать от 6000 до 7000 лезвий в год на каждом из двух своих заводов в Техасе и Айове.
Дополнительный подход к проблеме переработки лезвий заключается в том, чтобы сосредоточиться на основной части — из чего сделаны лезвия. Дополнительные исследования и разработки направлены на использование термопластичной смолы вместо стекловолокна или углеродного волокна для лопастей ветряных турбин.
Материал может быть проще и дешевле перерабатывать.
В конце концов, цель увеличения количества инноваций для дополнительного использования лопаток турбин, вышедших из эксплуатации, требует наличия достаточного рыночного спроса, чтобы стимулировать создание предприятий, которые могут перерабатывать лопатки. Наряду с этой проблемой в США отсутствует политика в отношении конечного использования турбинных лопаток, что еще больше усугубляет статус-кво хранения или удаления твердых отходов на свалках.
Достижение 100-процентной возможности вторичной переработки систем ветряных турбин Как обсуждалось выше, в настоящее время дешевле утилизировать лопасти ветряных турбин на ближайшей свалке, а не часто перевозить их на дальние расстояния, необходимые для переработки на ограниченном количестве объектов. которые могут эффективно их обрабатывать. Кроме того, отрасль в настоящее время страдает от отсутствия регулятивного давления или рыночных стимулов для полной разработки других вариантов конечного использования.
Два подхода к экономике замкнутого цикла — это более тесная коммуникация в цепочке поставок ветряных турбин и амбициозные цели. Например, Vestas Wind Systems A/S, глобальная компания по проектированию, производству и установке ветряных турбин, объявила о смелом намерении производить безотходные ветряные турбины к 2040 году. тесно сотрудничает со своими партнерами по всей цепочке поставок, чтобы в конечном итоге избежать сжигания или захоронения своей продукции. Необходимо больше партнерств, подобных этому, между компаниями ветроэнергетики, чтобы помочь заполнить пробел и сделать ветроэнергетические системы на 100 процентов пригодными для повторного использования.
Кроме того, штаты США должны рассмотреть механизмы политики для стимулирования развития рынка альтернативных решений, таких как повышение ответственности производителей, помимо утилизации лопастей ветряных турбин на свалках. Кроме того, штаты могли бы рассмотреть способы поддержки строительства региональной инфраструктуры по переработке, особенно в штатах с большей долей ветровой энергии, таких как Техас или Айова, для решения проблемы конечного использования лопастей ветряных турбин.