Маленький ветрогенератор своими руками: Дешевый мини ветрогенератор для дачи фото отчет

Содержание

Изготовление мини-ветрогенератора из кулера своими руками: материалы, инструкция, советы

Компьютерный «системник», пылящийся на балконе, заслуживает более достойного применения. Например, очень интересны возможности старого кулера, еще недавно охлаждавшего процессор. Немного смекалки и терпения – и на его основе можно изготовить мини ветрогенератор своими руками. Конечно, для электроснабжения всего дома его не хватит, но для питания небольших приборов или устройств – вполне. Обычный ветер скоростью 12км/ч легко заставит генератор давать около 2В для небольшого радиоприемника, лампы или часового механизма.

Почему выгодно сделать мини ветрогенератор из кулера от компьютера

Здесь обязательно стоит отметить следующие преимущества:

  • устройство полностью собрано, и вам не придется возиться с мелкими деталями;
  • кулер по умолчанию адаптирован на вращение, и в его дополнительной настройке нет необходимости;
  • вы экономите на покупке дополнительных деталей;
  • достать старый кулер от компьютера не составляет никакого труда, и вы сможете сразу приступить к сборке устройства.

Перечень необходимых материалов

Помимо старого кулера сравнительно крупных размеров, для работы потребуется:

  • плотная пластиковая бутылка;
  • провод, рассчитанный на работу под слабым напряжением;
  • небольшой деревянный брусок 1,5 дюйма диаметром;
  • металлические трубки, входящие одна в другую;
  • эпоксидный и суперклей;
  • ненужный диск CD;
  • затягивающиеся хомуты.

Все перечисленное можно легко найти в домашней кладовой или приобрести на ближайшем рынке.

Собираем ветрогенератор своими руками из кулера: последовательность работы

Чтобы быстро изготовить работоспособное устройство и не тратить время на его исправление и ремонт, постройте сборку генератора в такой последовательности:

  • Компьютерный кулер «заточен» под свои основные задачи. Поэтому для его волшебной трансформации в генератор лишние детали необходимо удалить. Снимите резиновый уплотнитель и скрытое под ним стопорное кольцо. Так удастся снять «лишние» лопасти кулера, поскольку они будут заменены более крупными.
  • На медных катушках обмотки кулера найдите места соединения проводов. Это коннекторы. У одного из них два провода, у других – по одному. К последним нужно добавить по одному дополнительному проводу, аккуратно припаяв их к соединению.
  • Переменный ток, который будет образовываться в новом генераторе, должен быть преобразован в постоянный. Для этого потребуется 4 диода. Их попарно обрезают до расстояния в 1см: одну пару – у края с черными штрихами, другую – на противоположной стороне. Длинные концы загибаются таким образом, чтобы форма диода напоминала букву П. Обрезанные диоды припаиваются. Одновременно к вентилятору подсоединяют провод нужной длины.
  • Теперь можно протестировать устройство. Для этого потребуется бытовой тестер или светодиоды. Подсоедините их к кулеру, раскрутите его и посмотрите, удается ли ему выработать электрическую энергию.

После того как электрическая часть полностью готова, можно приступать к изготовлению лопастей мини ветрогенератора:

  1. Основа конструкции лопастей – плотный пластик чистой бутылки из-под воды, шампуня или бытовой химии. После обрезки дна и верха с крышкой получившийся цилиндр обрезается вдоль.
  2. На бумаге рисуем чертеж лопасти. Ее длина зависит от длины пластикового цилиндра, полученного из бутылки. На конце лопасти для последующего удобного соединения вырезается угол 120 градусов.
  3. При вырезании лопастей обратите внимание на их полное совпадение по размерам. В противном случае, необходимо подровнять элементы, чтобы они работали в одинаковом режиме.

На следующем этапе лопасти соединяют с кулером. К его пластиковой стороне с помощью суперклея поочередно приклеивают детали. Изогнутая форма лопастей обеспечит отличную аэродинамику и эффективность вращения. Поэтому выравнивать детали не стоит. В качестве опоры готовой конструкции с лопастями будет служить деревянный брусок.

Для изготовления хвостовика следует использовать компакт-диск. В бруске делается сквозное отверстие по диаметру металлической трубки. Если отверстие получилось больше, его можно заделать эпоксидным клеем.

Также с помощью клеевого состава можно обработать места пайки проводов и точку соединения бруса и кулера. Хвостовик из диска вставляется в небольшой пропил на конце бруска и затем фиксируется тонкими шурупами через сквозные отверстия в месте пропила.

На завершающем этапе монтажа металлическую трубку большего диаметра вставляют в меньшую, уже присоединенную к конструкции генератора. В качестве подшипника, обеспечивающего вращение внутренней трубки можно использовать фторопласт.

Чтобы убедиться в работоспособности мини ветрогенератора, сделанного своими руками из моторчика, проведите заключительное тестирование. Остается найти подходящее место для нового устройства и выполнить его монтаж.

выбираем маленький ветряной генератор для дома, принцип работы и устройство

Ветряные генераторы уже не представляют собой ничего экзотичного – сейчас их используют и расценивают как наилучшую возможность сэкономить. В статье рассмотрим популярные модели мини-ветрогенераторов для дома, особенности их устройства и принцип работы.

Особенности

Даже мини-ветрогенератор с легкостью преобразовывает всю ту энергию, которую несет в себе ветер. Успешное использование данных установок уже зарекомендовало себя благодаря тому, что их можно использовать как в частных домах, дачах и загородных постройках, так и на производствах и больших фабриках.

Ветряку для того чтобы получить электроэнергию, не нужны топливо и солнце. Это заставляет задуматься о том, как они работают, и какие предложения есть на рынке данных устройств.

Еще к одной особенности ветряного генератора можно отнести то, что его мощность напрямую зависит от размера окружности, что формируют его лопасти. Если увеличить ее диаметр в 2 раза, то при сохранении прежней скорости ветра электроэнергии, которую будет производить генератор, будет в 4 раза больше.

Принцип работы

Конструкция и принцип работы старых ветряных мельниц уверенно перекочевали к их современным последователям – ветряным электрогенераторам.

Сила ветра, вращающая лопасти, заставляет двигаться ось, к которой эти лопасти прикреплены, а она уже, в свою очередь, двигает шестерни и механизмы внутри мельницы.

В наши дни ветряные мельницы для производства электричества устроены практически так же, только энергия ветра заставляет вращаться ротор.

Рассмотрим более детально, как происходит преобразование ветра в электроэнергию.

  1. Первичный вал с редуктором начинает вращаться от силы ветра, который толкает лопасти и заставляет их совершать обороты. Затем момент вращения передается на оборудованный магнитами ротор. Благодаря такой последовательности действий в статорном кольце образуется переменный ток.
  2. При выработке электроэнергии в таком количестве необходимы аккумуляторы. Для того чтобы заряжать в безопасном режиме, необходим выпрямитель тока, который позволяет избежать скачков напряжения и увеличивает срок службы аккумуляторных батарей.
  3. Чтобы создать привычное нам напряжение в 220 В, из аккумуляторов ток подается в инвертор, а затем уже к конечным потребителям. Чтобы ветряк всегда ловил наиболее сильный ветер, устанавливают хвост, который разворачивает лопасти по ветру. Всевозможные датчики позволяют современным моделям иметь системы торможения, складывания и отвода лопастей от ударов ветра.

Виды

Различные виды ветряных мельниц классифицируют по количеству лопастей, по материалу, из которого эти лопасти изготовлены, по шагу винта и еще ряду критериев. Независимо от того, как расположена ось вращения генератора, принцип его работы остается одинаковым для любого вида. Но в основном их разделяют по выбору расположения оси или вала.

  • Горизонтальный вид. Это когда поверхность земли расположена параллельно оси вращения генератора.
  • Вертикальный вид. У этого вида ветряков вращающий вал расположен перпендикулярно поверхности земли, а лопасти расположены вокруг него.

Составная часть пропеллера или ветроколеса у современных ветряных генераторов может состоять из разного количества лопастей. Уже признано устоявшимся утверждение, что пропеллеры с количеством лопастей до трех вырабатывают большое количество тока лишь при сильном ветре, в то время как многолопастные ветрогенераторы могут довольствоваться небольшими потоками воздуха.

Обзор моделей

Российский рынок отличается большим ассортиментом ветряных генераторов. Перед выбором стоит сравнить характеристики представленных моделей и варианты их применения. Разнообразие устройств представляет солидный ряд, в котором стоят как небольшие ветрогенераторы для дома, так и изделия для промышленного использования более крупных размеров.

  • Ветряные генераторы Condor Home. Ветряки предназначены для использования в домашних условиях, мощность 0,5-5 кВт. Эти станции предназначены для использования при низких температурах, а также продуцируют энергию при слабых порывах ветра. Служат как основным, так и вспомогательным источником электричества на участке.
  • Маленькие электростанции Falcon Euro. Чаще всего используются в комплексе с солнечными батареями или другими источниками энергии в случае значительного удаления от линий электропередач. Линейка моделей представлена технологичными ветряными генераторами преимущественно с вертикальными валами мощностью 1-15 кВт.
  • Генераторы Sokol Air Vertical. Небольшие ветровые установки способны обеспечить электричеством как небольшие дома, так и средние производственные здания. Данные электростанции выпускаются с мощностью 0,5-15 кВт.
  • Ветрогенераторы Energy Wind. Данные ветряки замечательно себя зарекомендовали как прекрасный вариант для электрообеспечения жилых домов, коттеджей и жилых построек. Есть как однолопастные, так и трёхлопастные модели с различной мощностью – 1-10 кВт.
  • Ветряные мельницы Altek ЕВ. Сегмент загородных домов и дач покорили эти ветротурбины с горизонтальным валом вращения. Номинальная мощность от 1 до 10 кВт. Превосходно подходит для решения задач снабжения электричеством дачные участки.

Как выбрать?

Чтобы выбрать ветряную электростанцию, необходимо определиться с некоторыми пунктами, которые будут влиять на принятие решения. Все расчеты и подобные вычисления требуют большого внимания: нужно собрать и обработать важную информацию.

  1. Необходимо рассчитать максимальное и минимальное количество электричества, которого хватит для комфортного обеспечения объекта.
  2. Изучить показатели ветра в разное время года, выявить безветренные периоды и понять, какие нужны аккумуляторы, когда энергию от ветряной мельницы нужно заменить чем-то другим.
  3. Учитывайте в первую очередь климатические и географические характеристики региона. В том случае, если будут сильные заморозки, ветряной генератор будет нерентабелен.
  4. Хорошо изучить рынок, провести сравнение подходящих вам генераторов от всех производителей. И не забывайте про такой показатель, как шум при работе ветрогенератора.

Полный переход на такие электростанции для жилых домов на значительном удалении от линии электропередач не решит проблему целиком. Но может быть отличной альтернативой и выходом из положения в определенных ситуациях, а иногда и единственным способом обеспечить электричеством свой участок. Для того чтобы выбор оказался максимально оправдан, следует учесть каждую характеристику – от размеров, уровня шума, емкости аккумуляторов до способа установки, необходимой для работы скорости ветра и количества вырабатываемого электричества.

Подробнее о ветрогенераторе смотрите в следующем видео.

Ветрогенератор своими руками на 220В


Что такое ветровой генератор

Отличным примером для преставления ветрогенератора и его действия может стать известная компьютерная игра Майнкрафт, где ветрогенераторы раскрыты во всех их качествах. Устроен средний мини-генератор определенным образом.

Все ветрогенераторы в своей сущности дифференцируются на следующие основные виды:

  1. Одни из самых распространённых – роторные (вертикальные) ветрогенераторы, действующие на основе вертикального осевого вращения, осуществляемого с помощью ротора и лопастей.
  2. Крыльчатые ветрогенераторы – горизонтальный механизм осевого вращения, осуществляемых с помощью так называемого колеса и имеющей в своей системе, как правило, пропеллер.
  3. Реже также можно наткнуться на барабанные ветрогенераторы, являющиеся, по своей сути, подвидом роторных и действующих на тех же принципах, но в горизонтальной плоскости.

Конечно, первые картинки, что приходят на ум при возникновении образа ветрогенератора – это вращающиеся лопасти, винт, хвост, турбина или, как её ещё называют, ветротурбина, так называемый ротор.

Ключевое звено всей деятельности – генератор, мачта, аккумуляторы, инвертор, подключённый к электросети, мультипликатор (редуктор, при необходимости) и флюгер.

Как сделать ветряк своими руками

Вертикальные ветрогенераторы являются наиболее эффективными и простыми в изготовлении и эксплуатации, что обуславливает их достаточную распространённость, будь то спиральный или прямой механизм.

Большое значение имеет, как цель создания ветрогенератора, так и местность, на которой он будет установлен, от чего и следует отталкиваться при планировке.

Существуют основные моменты, требующие обязательного внимания, при создании ветрогенератора. Первое, что следует определить, – конечно же двигатель всего прогресса, сердце всей системы – генератор, который можно как приобрести, так и сделать самому, что, в сущности, требует определённой сноровки и умений, однако, при должном желании, можно справиться и новичку. В зависимости от поставленной цели, хотите серьёзный аппарат на 10кВт, 5кВт (5kW) или менее мощный на 12V, или более маленький и простой ветродвиатель велосипедного образца, используемый, как электрическая установка на балконе квартиры.

Ветровик может быть оснащён практически любым генератором:

  • Будь то многим известный сельский тракторный генератор;
  • Деталь из старого компьютера или ЭВМ;
  • А может быть это малошумный автомобильный мотор;
  • Элемент двигателя стиральной машины, имеет значение лишь его работоспособность.

Далее определяемся с лопастями – теми самыми крутящимися объектами, напоминающими лопасти мельницы. Лопасти можно изготовить из также большого количества материалов, наиболее перспективными и распространёнными из которых являются, например, фанеры, пластика, иногда жести (краёв бочки, например), ПВХ материала и так далее. При изготовлении, следует учитывать все существенные факторы – как влияние центробежной силы, так и размеры лопастей, поток ветра на местности и другие. Наиболее рационально создавать крыльчатого характера, в силу повышения эффективности, путём влияния на распределение ветрового потока.

Следующий шаг – изготовление прибора для определения скорости и направления ветра – флюгера. Представляет собой что-то вроде металлического флажка, изменяющего своё положение в соответствии с потоками ветра. В роль флюгера может подойти практически любой сравнительно прочный, но лёгкий слой металла.

Мачта – в её роли может использоваться также широкий спектр подручных средств, например, прочная водопроводная труба. Самодельный ветряной аппарат (самоделки) вполне реально изготовить самому, как уже было описано, из максимально доступных средств, при чём сила ветряка зависит от используемых материалов и продуманности использования в конкретных условиях. Самый простой представитель таких устройств вполне способен создавать электричества на освещение помещения, зарядки устройств, а при должном желании, даже для обеспечения базовых нужд сравнительно небольшого загородного домика.

Подбор генератора для ветряка

Генератор – важнейший элемент всей установки, без которого невозможно создание ни единого вольта электроэнергии. Изготовить низкооборотный генератор самостоятельно из подручных средств вполне реально, но следует подбирать все элементы под конкретные цели, ведь если речь идёт о мощной установке, то здесь необходимы достаточно серьёзные детали.

Генератор включает в себя:

  1. Ротор – подвижный элемент в механизме, выполняющий оборотную функцию, а также на котором размещён прибор, получающий энергию от источника (тела).
  2. Статор – тесно взаимосвязанный элемент с ротором, являющийся неподвижным, собирающийся, если речь идёт об генераторе, из металлических листов, присоединённых друг к другу, и на котором размещается индуктор (металлическая обмотка).
  3. Неодимовые магниты, выполняющие индукционную функцию.

При этом, для выполнения функции генератора, в зависимости от цели, можно использовать практически любой работоспособный механизм, будь то остатки тракторного двигателя или же электромотор от принтера или стартера вентилятора.

Важно, как подбирается медная электро проволока.

Если речь идёт об изготовлении генератора с нуля, то здесь необходимы элементы. Ступица – средняя часть колеса, металлическое основание для будущего моторчика. Неодимовые магниты в определённом количестве и размерах. Необходимы металлические диски, на которые будут крепиться магниты, полиэфирная смола или иной способный закрепить и склеить магнитный слой, плотный слой бумаги, фанера.

Изготовление ветрогенераторов своими руками на 220В

Изготовить ветрогенератор мощностью 220 вольт вполне реально самому, и даже это далеко не предел возможностей, при должном желании и наличии необходимых материалов.

Отличительными чертами генераторов со сравнительно значимой мощностью до мелких с небольшой мощностью являются:

  1. Конечно, более мощная электростанция требует более надежных, прочных деталей и элементов, а также более сильный ветер.
  2. Также при создании и содержании ветрогенераторов с мощностью, достаточной для содержания хотя бы одного крупного электробытового прибора, обязательным элементом является аккумулятор, используемый для запасания на нём лишней энергии.
  3. Нужно учитывать, что для большего количества энергии, требуется более серьёзная система контроля, что обуславливает встраивание блока управления, включающие в свою систему стабилизаторы напряжения, в такие ветряки.
  4. Для более серьёзных и некомпактных систем требуется соответствующая стабильная установка.

Из последнего вытекает потребность в фундаменте, хотя бы в виде небольших подготовленных и залитых лунок для того, чтобы установить в них макет.Также аксиальные генераторы лишены свойства залипания, или, что называется, отправной точки, в силу чего даже малейший ветер способен сдвинуть с места лопасти такого прибора.

В остальном ветрогнераторы на 220 В (в том числе их изготовление) практически не отличаются от иных представителей и подчиняются общим правилам, изложенным выше.

Наиболее распространён ветровой генератор, основа которого – аксиальная система ветроустановок, основанная на использовании в ней неодимовых магнитов, завоевавших своё высокое место на рынке в силу качества, стойкости и доступности.

Этапы строительства ветряков для дома своими руками

Если говорить о загородном участке дачи или усадьбе, но следует понимать, что чем больше потребность, тем больше стоимость. Особенно, если иметь в виду цели отопления или постоянного содержания всех домашних приборов, трудоёмкость и содержание такого устройства, пусть даже он и является одним из самых выгодных.

Ветродвигатель, как уже освещалось выше, вполне может выполнять функцию основного источника электроэнергии даже для целого дома.

Если сравнивать с близкими аналогами, например, солнечный источник во многом уступает ветрякам, ведь солнце бывает не ежедневно, а электрогенератор и подавно не чета ветрогенератору в экономической и экологической составляющей.

Основные компоненты ветрогенератора для дома (конечно же, говоря о ветрогенераторе для дома, следует понимать, что необходимы все базовые элементы

  • Статор, ротор, индуктор, являющиеся основными составными элементами генератора;
  • Аккумуляторы для накопления энергии;
  • Ветроуловитель, если речь идёт об маловетреной местности.

Помимо того, при изготовлении также можно использовать принципы изобретений ВСУ Склярова, Бирюкова или Третьякова, что существенно повысит рационализм и выгоду использования системы и, для комфорта, уменьшит шумовые эффекты.

Инструкция: как сделать ветрогенератор своими руками

Процесс изготовления ветрогенератора является творческим и то, как он будет устроен, зависит только от мастера. Нет универсальной инструкции, так как каждая конструкция – совокупность различных деталей и других факторов каждого частного случая.

Делается всё с помощью базовых инструментов – шуруповерта, молотка, болгарки и иных подобных.

Первым, что нужно сделать при изготовлении ветрогенератора – это определиться с целью и сделать базовые расчёты, чертежи, определить место и так далее. Далее следует собрать и закрепить лопасти, хвост к аккумулятору (подключить к генератору).

Основная и наиболее оптимальная, апробированная и подробная инструкция по изготовлению ветрогенератора своими руками:

  1. Изготовить генератор из заранее приготовленных деталей – 2 подготовленных металлических блина с неодимовыми магнитами скрепляются друг на против друга, между которыми вставляется статор с уже имеющейся на ней медной обмоткой.
  2. На мачте (трубе) устанавливается опора (кронштейн), а над ним – ступица.
  3. Далее на ступицу следует установить генератор, после чего статор нужно соединить с опорой.
  4. На другую часть устанавливается ветротурбина.

Забетонировать и построить основание конструкции, чтобы стабилизировать её при сильном ветре, рассчитав основные параметры, ведь для значительной установки шагового расстояния может быть недостаточно.

Преимущества самодельного ветрогенератора

В заключение, следует отметить, что самодельный ветряной генератор – отличный, современный и с каждым днём всё более доступный источник энергии, распространяющийся с невероятной скоростью. Основные преимущества ветрогенератора, чего не могут присвоить электрогенераторы на основе бензогенератора – высокая экономичность, доступность, эффективность, простота монтажа и эксплуатации, современность, большинство – малошумные, экологичные.

Ветрогенераторы на сегодняшний день являются перспективным и всё более эффективным и набирающим обороты средством получения электроэнергии, при этом являющимися сравнительном экономичными и вполне доступными, даже для того, чтобы сделать такой прибор своими руками.

Ветрогенератор своими руками: 4 кВт (видео)

Ветрогенераторы-самоделки – отличный способ узнать что-то новое, попробовать в новом деле, а также сделать доступный и простой способ обеспечить домик электроэнергией в простейших домашних условиях.

Микро ветрогенератор на основе моторчика от струйного принтера

Обычно дует лёгенький ветерок но мой мини ветрячёк периодически раскручивается до очень больших оборотов, винт вращается с такой скоростью, что его практически не видно, правда при таких оборотах доносится едва слышное рокатание лопастей. Сейчас этот ветрячёк поддерживает в рабочем состоянии старенький, но рабочий аккумулятор, чтобы тот не разряжался. Максимальная мощность ветрячка всего до 100мА, возможно он может выдать и больше, но у нас обычно дует небольшой ветер, и замерял на обычном ветерке.

Конструкцию подобных ветрячков подсмотрел на одном заморском сайте и решил повторить, так и родился этот малыш. В качестве генератора использовал шаговый моторчик от давно нерабочего и пылившегося у меня струйного принтера. Разобрав его выкрутил маторчик. Далее посмотрел, повертел, покрутил руками, померил сколько даёт, давал очень мало, но вольты поднимались выше 12-ти, а значит он теоретически мог заряжать аккумулятор.

Далее из транзистора сделал крепление для лопастей. Транзистор просверлил по диаметру вала на котором стаяла зубчатая насадка, в общем под её размеры. Надел на вал транзистор, капнул клея и покрутил убедившись что всё ровно. Потом окончательно зафиксировал с помощъю эпоксидки. Развёл немного и залил отверстие транзистора, дополнительно защитил моторчик от непогоды замазав дырочки в моторчике. Ниже фотография сего генератора.

Далее из отрезка ПВХ трубы, диаметром 110мм, вырезал лопасти, на трубе нарисовал заготовку, которую вырезал отрезной машинкой. Размеры взял примерные ширина получилась 9см, а размах винта 48см. Просверлил отверстия и прикрутил винт к моторчику-генератору с помощъю маленьких болтиков.

За основу использовал отрезок 55-той ПВХ трубы, далее вырезал хвост из фанерки, и добавил кусочек от 110-той.Моторчик вклеил внутри трубы. После сборки получилась вот такая ветроэлектростанция. Сразу собрал выпрямитель.Так как этот мотор не хотел давать много вольт на малых оборотах, то собрал по схеме удвоения и включил последовательно.

Диоды взял HER307, конденсаторы — 3300мкф

Схему укутал в полиэтилен и вставил в трубу выпрямитель, потом мотор и привязал его проволокой сквозь просверленные дырочки, пространство замазал силиконом. Так-же силиконом потом замазал все дырдочки сверху, а снизу просверлил одно отверстие на всякий случай, чтобы если что вода стекла, и испарялся конденсат.

Хвост закрепил насквозь болтом, полукруглый хвост вставил и привязал проволокой, он и так прочно держится. Нашёл центр тяжести, просверлил (диам. 9мм.) Ещё просверлил диам. 6мм два болта М10, насквозь, под ось. (Болты М10 здесь служат «подшипником» оси) Ввернул сверху и снизу болты М10 в трубу, смазал длинный болт М6 солидолом и всё скрутил, получилось довольно жёстко. Болт-ось (М6) прикрутил к уголку, а его к палке. Сверху на болт М10 одел на силиконе пробку, теперь ось воды не боится. Всё ветрогенератор изготовлен.

Для мачты взял несколько брусочков. которые скрутил саморезами, закрепил ветряк и поднял на ветер. Подключил к аккумулятору, зарядка идёт, но очень слабенькая, поддерживает аккумулятор от естественного разряда. Так как верячок крутиться, то остался доволен, по крайней мере буду знать откуда ветер дует.Этот вариант — как сказано на том сайте — little weekend project, то-есть маленький проект для выходных, для удовольствия что-нить поковырять, тем более я не потратил ни копейки… клей не в счёт . Так по идее может пару маленьких светодиодов зажечь, или мобильный телефон за пару суток зарядить, но скорее всего такой слабый ток телефон примет за плохой контакт и отключит, написав на дисплее плохое соединение.

В будущем если будет время и желание может сделаю на освещение двора, вот только второй такой-же соберу и аккумулятор небольшой поставлю, или несколько аккумуляторных батареек. Для этого остался ещё один шаговый, только этот выдаёт под 2х20вольт от прокручивания рукой, но ток маленький. А второй — на щётках, сразу постоянка. От руки 10 вольт, КЗ — 0,5 Ампера. А ещё всё-же буду мучить автогенератор, вот только магниты дождусь.

Ветрогенератор с вертикальным ротором | Синтезгаз

Самодельный ветрогенератор в сборе

Группой умельцев была разработана конструкция ветрогенераторной установки с вертикально расположенной осью вращения. Ниже, представлено подробное руководство по изготовлению этой установки. Внимательно прочитав это руководство, вы сможете сделать подобный вертикальный ветрогенератор своими руками.

Конструкция ветрогенератора получилась достаточно надежной, с низкой стоимостью обслуживания, простой в изготовлении и не дорогой по комплектующим. Представленный ниже список деталей носит ознакомительный и ориентировочный характер. Соблюдать его не обязательно, можно внести какие-то свои коррективы, что-то улучшить, что-то использовать свое, т. к. не везде можно найти именно то, что в списке. Для изготовления этого ветрогенератора использовались недорогие и качественные детали.

Схема вертикального ветрогенератора

НаименованиеКол-воПримечание
Список используемых деталей и материалов для ротора:
Предварительно вырезанный лист металла1Вырезан из стали толщиной 1/4″ при помощи гидроабразивной, лазерной и др. резке
Ступица от авто (Хаб)1Должна содержать 4 отверстия, диаметр около 4 дюймов
2″ x 1″ x 1/2″ неодимовый магнит26Очень хрупкие, лучше заказать дополнительно
1/2″-13tpi x 3“ шпилька1TPI – кол-во витков резьбы на дюйм
1/2″ гайка16 
1/2″ шайба16 
1/2″ гровер16 
1/2″. -13tpi колпачковая гайка16 
1″ шайба4Для того, чтобы выдержать зазор между роторами
   
Список используемых деталей и материалов для турбины:
3″ x 60″ Оцинкованная труба6 
ABS пластик 3/8″ (1.2×1.2м)1 
Магниты для балансировкиЕсли нужныЕсли лопасти не сбалансированы, то магниты прикрепляются для балансировки
1/4″ винт48 
1/4″ шайба48 
1/4″ гровер48 
1/4″ гайка48 
2″ x 5/8″ уголки24 
1″ уголки12 (опционально)В случае, если лопасти не держат форму, то можно добавить доп. уголки
винты, гайки, шайбы и гроверы для 1″ уголка12 (опционально) 
   
Список используемых деталей и материалов для статора:
Эпоксидка с затвердителем2 л 
1/4″ винт нерж. 3 
1/4″ шайба нерж.3 
1/4″ гайка нерж.3 
1/4″ кольцевой наконечник3Для эл. соединения
1/2″-13tpi x 3“ шпилька нерж.1Нерж. сталь не является ферромагнетиком, поэтому не будет «тормозить» ротор
1/2″ гайка6 
СтеклотканьЕсли нужна 
0.51мм эмал. провод 24AWG
   
Список используемых деталей и материалов для монтажа:
1/4″ x 3/4″ болт6 
1-1/4″ фланец трубы1 
1-1/4″ оцинк. труба L-18″1 
   
Инструменты и оборудование:
1/2″-13tpi x 36“ шпилька2Используется для поддомкрачивания
1/2″ болт8 
АнемометрЕсли нужен 
1″ лист алюминия1Для изготовления проставок, если понадобятся
Зеленая краска1Для покраски держателей пластика. Цвет не принципиален
Голубая краска бал.1Для покраски ротора и др. частей. Цвет не принципиален
Мультиметр1 
Паяльник и припой1 
Дрель1 
Ножовка1 
Керн1 
Маска1 
Защитные очки1 
Перчатки1 

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения не настолько эффективны, как их горизонтальные собратья, однако вертикальные ветрогенераторы менее требовательны к месту их установки.

Описание изготовления турбины ветрогенератора

Турбина ветрогенератора

  1. Соединяющий элемент – предназначен для соединения ротора к лопастям ветрогенератора.
  2. Схема расположения лопастей – два встречных равносторонних треугольника. По данному чертежу потом легче будет расположить уголки крепления лопастей.

Крепление лопастей уголками

Если не уверены в чем то, шаблоны из картона помогут избежать ошибок и дальнейших переделываний.

Общий вид расположения уголков, крепящих лопасти

Последовательность действий изготовления турбины:

  1. Изготовление нижней и верхней опор (оснований) лопастей. Разметьте и при помощи лобзика вырежьте из ABS пластика окружность. Затем обведите ее и вырежьте вторую опору. Должны получиться две абсолютно одинаковые окружности.
  2. В центре одной опоры вырежьте отверстие диаметром 30 см. Это будет верхняя опора лопастей.
  3. Возьмите хаб (ступица от авто) и разметьте и просверлите четыре отверстия на нижней опоре для крепления хаба.
  4. Сделайте шаблон расположения лопастей (рис. выше) и разметьте на нижней опоре места крепления уголков, которые будут соединять опору и лопасти.
  5. Сложите лопасти в стопку, прочно свяжите их и обрежьте до требуемой длины. В данной конструкции лопасти длиной 116 см. Чем длинее лопасти, тем больше энергии ветра они получают, но обратной стороной является нестабильность в сильный ветер.
  6. Разметьте лопасти для крепления уголков. Накерните, а затем просверлите отверстия в них.
  7. Используя шаблон расположения лопастей, который представлен на рисунке выше, прикрепите лопасти к опоре при помощи уголков.

Описание изготовления ротора ветрогенератора

Разметка роторов с помощью бумажных шаблонов

Последовательность действий по изготовлению ротора:

  1. Положите два основания ротора друг на друга, совместите отверстия и напильником или маркером сделайте небольшую метку по бокам. В дальнейшем, это поможет правильно сориентировать их относительно друг-друга.
  2. Сделайте два бумажных шаблона расположения магнитов и приклейте их на основания.
  3. Промаркируйте полярность всех магнитов при помощи маркера. В качестве “тестера полярности” можно использовать небольшой магнит, обмотанный тряпкой или изолентой. Проводя его над большим магнитом, будет хорошо видно, отталкивается он или притягивается.
  4. Крепление магнитов на основании ротора

  5. Приготовьте эпоксидную смолу (добавив в нее отвердитель). И равномерно нанесите ее снизу магнита.
  6. Очень аккуратно поднесите магнит к краю основания ротора и переместите его к своей позиции. Если магнит устанавливать сверху ротора, то большая мощность магнита может его резко примагнитить и он может поломаться. И никогда не суйте свои пальцы и другие части тела между двумя магнитами или магнитом и железом. Неодимовые магниты очень мощные!
  7. Продолжайте приклеивать магниты к ротору (не забудьте смазывать эпоксидкой), чередую их полюса. Если магниты сьезжают под действием магнитной силы, то воспользуйтесь куском дерева, располагая его между ними для страховки.
  8. После того, как один ротор закончили, переходите к второму. Используя ранее поставленную метку, расположите магниты точно напротив первого ротора, но в другой полярности.
  9. Положите роторы подальше друг от друга (чтобы они не примагнитились, иначе потом не отдерете).

Описание изготовления статора ветрогенератора

Изготовление статора – это очень трудоемкая часть процесса изготовления ветрогенератора. Можно, конечно попробовать купить готовый статор (его еще надо найти у нас) или генератор, но не факт, что они подойдут для конкретного ветряка со своими индивидуальными характеристиками

Катушка статора

Статор ветрогенератора – электрический компонент, состоящий из 9-ти катушек. Катушка статора изображена на фото выше. Катушки разделены на 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. Каждая катушка намотана проводом 24AWG (0.51мм) и содержит в себе 320 витков. Большее количество витков, но более тонким проводом даст более высокое напряжение, но меньший ток. Поэтому, параметры катушек могут быть изменены, в зависимости от того, какое напряжение вам требуется на выходе ветрогенератора. Нижеследующая таблица поможет вам определиться:

  • 320 витков, 0. 51 мм (24AWG) = 100В * 120 об/мин.
  • 160 витков, 0.0508 мм (16AWG) = 48В * 140 об/мин.
  • 60 витков, 0.0571 мм (15AWG) = 24В * 120 об/мин.

Вручную наматывать катушки – это скучное и трудное занятие. Поэтому, чтобы облегчить процесс намотки рекомендуется изготовить простое приспособление – намоточный станок. Тем более, что конструкция его достаточно проста и сделать его можно из подручных материалов.

Витки всех катушек должны быть намотаны одинаково, в одном и том же направлении и обращайте внимание или отмечайте, где начало, а где конец катушки. Для предотвращения разматывания катушек, они обмотаны изолентой и промазаны эпоксидкой.

Приспособление для намотки катушек

Приспособление сделано из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей. Перед тем, как изогнуть шпильку, нагрейте ее горелкой.

Приспособление для намотки катушек, сделанное из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей

Небольшой кусок трубы между дощечками обеспечивает заданную толщину, а четыря гвоздя обеспечивают необходимые размеры катушек.

Крупный вид приспособления для намотки катушек

Вы можете придумать свою конструкцию намоточного станка, или возможно у вас уже имеется готовый.

После того, как все катушки намотаны их необходимо проверить на идентичность друг к другу. Это можно сделать при помощи весов, а также нужно померить сопротивления катушек мультиметром.

Подробный вид приспособления для намотки катушек

Схема соединения катушек статора

Внимание!

Категорически запрещается подключать домашние бытовые потребители напрямую к ветрогенератору во избежании выхода их из строя! Также соблюдайте меры безопасности при обращении с электричеством!

Схема соединения катушек статора

Последовательность действий соединения катушек:

  1. Зачистите шкуркой концы выводов каждой катушки.
  2. Соедините катушки, как показано на рисунке выше. Должно получиться 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. При такой схеме соединений получится трехфазный переменный ток. Концы катушек припаяйте, либо воспользуйтесь зажимами.
  3. Выберите одну из следующих конфигураций:
  • А. Конфигурация «звезда». Для того, чтобы получить большое напряжение на выходе, соедините выводы X,Y и Z между собой.
  • B. Конфигурация «треугольник». Для того, чтобы получить большой ток, соедините X с B, Y с C, Z с A.
  • C. Для того, чтобы в будущем сделать возможность изменять конфигурацию, нарастите все шесть проводников и выведите их наружу.
  1. На большом листе бумаге нарисуйте схему расположения и подключения катушек. Все катушки должны быть равномерно распределены и соответствовать расположению магнитов ротора.
  2. Прикрепите катушки при помощи скотча к бумаге. Приготовьте эпоксидную смолу с отвердителем для заливки статора.
  3. Для нанесения эпоксидки на стеклоткань используйте малярную кисть. Если необходимо, то добавьте небольшие кусочки стеклоткани. Центр катушек не заполняйте, чтобы обеспечить их достаточное охлаждение при работе. Постарайтесь избегать образования пузырьков. Целью данной операции является закрепление катушек на своих местах и придание плоской формы статору, который будет располагаться между двумя роторами. Статор не будет нагруженным узлом и не будет вращаться.

Для того, чтобы стало более понятно, рассмотрим весь процесс в картинках:

Изготовление статора

Готовые катушки помещаются на вощеную бумагу с начерченной схемой расположения. Три небольших круга по углам на фото выше – места отверстий для крепления кронштейна статора. Кольцо в центре предотвращает попадание эпоксидки в центральную окружность.

Вокруг катушек помещается стеклоткань

Катушки закреплены на своих местах. Стеклоткань, небольшими кусочками помещается вокруг катушек. Выводы катушек можно вывести внутрь или наружу статора. Не забудьте оставить достаточный запас длины выводов. Обязательно еще раз проверьте все соединения и прозвоните мультиметром.

Статор, залитый эпоксидкой с кронштейном

Статор практически готов. Отверстия для крепления кронштейна, сверлятся в статоре. При сверлении отверстий смотрите не попадите в выводы катушек. После завершения операции, обрежьте лишнюю стеклоткань и если необходимо, шкуркой зачистите поверхность статора.

Изготовление кронштейна статора

Труба для крепления оси хаба была обрезана под нужный размер. В ней были просверлены отверстия и нарезана резьба. В дальнейшем в них будут вкручены болты, которые будут удерживать ось.

Крепление оси

Эскиз (чертеж) кронштейна

На рисунке выше показан кронштейн, к которому будет крепиться статор, находящийся между двумя роторами.

Шпилька с гайками и втулкой

На фото выше показана шпилька с гайками и втулкой. Четыре таких шпильки обеспечивают необходимый зазор между роторами . Вместо втулки можно использовать гайки большего размера, либо самому вырезать шайбы из алюминия.

Окончательная сборка генератора

Небольшое уточнение: малый воздушный зазор между связкой ротор-статор-ротор (который задается шпилькой с втулкой), обеспечивает более высокую отдаваемую мощность, но возрастает риск повреждения статора или ротора при перекосе оси, который может возникнуть при сильном ветре.

Сборочный чертеж генератора

На левом рисунке ниже, показан ротор с 4-мя шпильками для обеспечения зазора и двумя алюминиевыми пластинами (которые в дальнейшем будут убраны).

На правом рисунке показан собранный и покрашенный в зеленый цвет статор, установленный на место.

Ротор и статор

Процесс сборки:

  1. В плите верхнего ротора просверлите 4 отверстия и нарежьте в них резьбу для шпильки. Это необходимо для плавного опускания ротора на свое место.
  2. Уприте 4 шпильки в алюминиевые пластины приклеенные ранее и установите на шпильки верхний ротор.
  3. Роторы будут притягиваться друг к другу с очень большой силой, поэтому и нужно такое приспособление. Сразу выровняйте роторы относительно друг-друга по поставленным ранее метках на торцах.
  4. Поочередно вращая ключом шпильки, равномерно опускайте ротор.
  5. После того, как ротор уперся в втулку (обеспечивающая зазор), выкрутите шпильки и уберите алюминиевые пластины.
  6. Установите хаб (ступицу) и прикрутите его.

Этапы сборки генератора

Генератор готов!

Генератор будущего ветрогенератора в сборе

После установки шпилек (1) и фланца (2) ваш генератор должен выглядеть приблизительно так, ка на рисунке выше.

Установка и крепление клемм

Болты из нержавейки служат для обеспечения электрического контакта. На провода удобно использовать кольцевые наконечники.

Установка клемм

Колпачковые гайки и шайбы служат для крепления соединительной платы и опоры лопастей к генератору. Итак, ветрогенератор полностью собран и готов к тестам.

Для начала, лучше всего рукой раскручивать ветряк и измерять параметры. Если все три выходные клеммы закоротить между собой, то ветряк должен вращаться очень туго. Это может быть использовано для остановки ветрогенератора для сервисного обслуживания или в целях безопасности.

Ветрогенератор можно использовать не только для обеспечения дома электричеством. К примеру данный экземпляр, сделан так, чтобы статор вырабатывал большое напряжение, которое затем используется для нагрева.
Рассматриваемый выше генератор выдает 3-х фазное напряжение с различной частотой (зависит от силы ветра), а к примеру в России используется однофазная сеть 220-230В, с фиксированной частотой сети 50 Гц. Это отнюдь не означает, что данный генератор не подойдет для питания бытовых приборов. Переменный ток с данного генератора может быть преобразован в постоянный ток, с фиксированным напряжением. А постоянный ток уже может использоваться для питания светильников, нагрева воды, заряда аккумуляторов, а может быть поставлен преобразователь для преобразования постоянного тока в переменный. Но это уже выходит за рамки данной статьи.

Мостовой выпрямитель

На рисунке выше простая схема мостового выпрямителя, состоящего из 6-ти диодов. Он преобразовывает переменный ток в постоянный.

Рекомендации по выбору места установки ветрогенератора

Ветрогенератор, описываемый здесь, установлен на 4-х метровой опоре на краю горы. Трубный фланец, который установлен снизу генератора обеспечивает легкую и быструю установку ветрогенератора – достаточно прикрутить 4 болта. Хотя для надежности, лучше приварить.

Обычно, горизонтальные ветрогенераторы «любят» когда ветер дует с одного направления, в отличии от вертикальных ветряков, где за счет флюгера, они могут поворачиваться и им не важно направление ветра. Т.к. данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции.

Другим фактором, который необходимо учитывать при подборе места размещения, является сила ветра. Архив данных по силе ветра для вашей местности можно найти в интернете, правда это будет очень приблизительно, т.к. все зависит от конкретного места.

Также, в выборе месторасположения установки ветрогенератора поможет анемометр (прибор для измерения силы ветра).

Немного о механике ветрогенератора

Как известно, ветер возникает из-за разности температур поверхности земли. Когда ветер вращает турбины ветрогенератора, он создает три силы: подьемную, торможения и импульсную. Подьемная сила обычно возникает над выпуклой поверхностью и является следствием разности давлений. Сила торможения ветра возникает за лопастями ветрогенератора, она является нежелательной и тормозит ветряк. Импульсная сила возникает из-за изогнутой формы лопастей. Когда молекулы воздуха толкают лопасти сзади, то им некуда потом деваться и они собираются позади них. В результате, они толкают лопасти в направлении ветра. Чем больше подьемная и импульсная силы и меньше сила торможения, тем быстрее лопасти будет вращаться. Соответственно вращается ротор, который создает магнитное поле на статоре. В результате чего вырабатывается электрическая энергия.

Скачать схему расположения магнитов

Комментарии:

Свойства Газа БраунаХолодный термоядерный синтез в обыкновенной кружке

Ветрогенератор своими руками

Поделюсь с вами своей давней разработкой, как сделать ветрогенератор своими руками. Ну, не совсем своей! Я лишь интерпретировал по-своему это полезное изобретение. Которому, уже наверное более 7 лет (имеется ввиду именно мой вариант)… Сама то идея разработана, если не ошибаюсь, гениальным Николой Тесла. Все фото, которые вы увидите ниже, сделаны моим старым мобильным Siemens, модель не помню(не реклама!), который был у меня ещё в те незапамятные времена. Других нет. Но для начала немного теории.

Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) — устройство, которое преобразовывает кинетическую энергию ветра, в механическую энергию вращения ротора, с дальнейшим её преобразованием в электрическую энергию.

Ветрогенераторы подразделяют на 3 категории: промышленные, коммерческие и бытовые (для частного использования). Промышленные инсталлируют государственные или крупные энергетические корпорации. Чаще всего их объединяют в сети и в результате чего, получается ветровая электростанция . Её основное отличие от традиционных (тепловых, атомных) — полное отсутствие как сырья, так и отходов. Единственное важное требование для ВЭС — высокий среднегодовой уровень ветра. Мощность современных ветрогенераторов достигает 7,5 МВт. Но, мои запросы касаемо вырабатываемого электричества были гораздо скромнее, а поэтому я сделал простой генератор для своих скромных нужд — зарядки Mp-3 плеера или мобильного телефона…

Из чего же я его сделал? Всё гениальное — просто! Это знают все. Так и в данном случае, я использовал шаговый двигатель, который вынул из обычного компьютерного сканера. Весь остальной перечень элементов указываю ниже:

~Выпрямляющие диоды (я использовал 8 диодов 1N4007)
~Конденсатор 1000 мкФ
~LM7805
~Труба ПВХ
~Пластиковые детали (см. ниже)
~Алюминиевые пластины (можно использовать любые другие)

Кроме флуоресцентной трубы и электронных компонентов, в сканере имеется шаговый двигатель, именно его я и использовал. На фото ниже вы видите четырехфазный шаговый двигатель.

Если вы уже купили все необходимые элементы указанные выше, то не грех теперь и приступить к сборке выпрямителя. На каждую фазу нам понадобятся 2 диода, всего нужно 8 диодов. Стабилизировать выходное напряжение будем с помощью конденсатора емкостью в 1000мкФ и регулятора напряжения LM7805. Отмечу номер 1. Данный генератор может свободно выдавать напряжение более 5 вольт, но в рамках моего проекта, для зарядки мобильных устройств, нам вполне хватит и 5 вольт. Отмечу 2. Чтобы нам иметь возможность заряжаться от USB-порта, понадобятся два сопротивления в 15 кОм на обеих шинах передачи данных.

В принципе, это почти всё. Теперь остаётся только насадить его на какой-то шест, дерево или металлическую трубу, решать вам, или как сделал я, использовал срубленную больную вишню. Установить наш самопальный ветрогенератор у себя на даче и дождаться хорошего ветра! Как видно на схеме ниже, данный ветряк стабильно генерирует напряжение 4.95 В. У вас появилась бесплатная возможность заряжать свой mp3-плеер или мобильный телефон. На тот случай, если на даче отключили электричество! У нас такое «событие» раньше происходило довольно часто. Так что для меня, это изобретение было просто спасением на то время… Помимо алюминиевых лопастей, вы можете использовать любые другие(к примеру, от бытового вентилятора).

Мой «ветродуй» мог выдавать до 24х вольт!

Самодельный ветряк с аксиальным генератором на неодимовых магнитах

Живу я в маленьком городке Харьковской обл. частный дом, небольшой участок.
Сам я, как говорит сосед, ходячий генератор идей, так как практически всё в своем
хозяйстве сделано своими руками. Ветер хоть и небольшой, но практически постоянно дует, и тем самым соблазняет использовать свою энергию.

После нескольких неудачных попыток с тракторным самовозбуждающимся генератором идея создания ветрогенератора засела в мозгу еще сильнее.
Начал искать и после двух месяцев поисков в интернете, множества скачанных файлов, прочтенных форумов и советов я окончательно определился с постройкой ветрогенератора.

За основу была взята конструкция Бурлака Виктора Афанасьевича с небольшими конструктивными изменениями.
Основной задачей была постройка ветрогенератора своими руками из того материала, который есть, с минимумом затрат. Поэтому каждый, кто попытается сделать подобную конструкцию должен исходить из того материала, который у него есть, главное желание и понять принцип работы.
Для изготовления ротора использовал листовой кусок метала толщиной 20 мм. (что было) с которого по моим чертежам кум выточил и разметил на 12 частей два диска диаметром 150 мм. и еще один диск под винт который разметил на 6 частей диаметром 170 мм.

Генератор будет на неодимовых магнитах

Купил через Интернет 24 шт. дисковых неодимовых магнита размером 25х8 мм, которые приклеил к дискам, (очень выручила разметка). Осторожно, не подставляете пальцы, неодимовые магниты очень мощные! (Возможно применение в данной схеме магнитных секторов дало бы лучшие результаты. Примечание администрации.)
Перед тем как приклеить неодимовые магниты к стальному диску маркером нанесите на них обозначение полярности, это очень поможет вам избежать ошибок при установке. После размещения неодимовых магнитов (12 шт. на диск и чередуйте полярность), до половины залил их эпоксидной смолой.

Кликните по картинке что бы посмотреть в полном размере.

Для изготовления статора использовал эмаль-провод ПЭТ-155 диаметром 0,95 мм (купил на частном предприятии Хармедь). Намотал 12 катушек по 55 витков каждая, толщина обмоток получилась 7 мм. Для намотки изготовил несложный разборный каркас. Намотку катушек делал на самодельном намоточном станке (делал ещё во времена застоя).

Затем разместил 12 катушек по шаблону и зафиксировал их положение изолентой на тканевой основе. Выводы катушек распаял последовательно начало с началом, конец с концом. Я использовал 1-фазную схему включения.

Для изготовления формы под заливку катушек эпоксидной смолой склеил две прямоугольные заготовки 4-х мм фанеры. После высыхания получилась прочная 8 мм заготовка. С помощью сверлильного станка и приспособления (балерина) вырезал в фанере отверстие диаметром 200 мм, а из вырезанного диска вырезал центральный диск диаметром 60 мм. Заранее заготовленные ДСП заготовки прямоугольной формы обтянул плёнкой и по краях закрепил стиплером, затем по разметке разместил вырезанный центр (обтянутый скотчем), а также вырезанную заготовку, обмотанную скотчем.

Форму до половины залил эпоксидной смолой, на дно положил стеклоткань, затем катушки, сверху стеклоткань, долил эпоксидную смолу, немного выждал и сверху сдавил вторым куском ДСП также обтянутым пленкой. После застывания извлёк диск с катушками, обработал, покрасил, просверлил отверстия.
Ступицу, а также основу поворотного узла изготовил с буровой трубы НКТ с внутренним диаметром 63 мм. Были изготовлены гнёзда под 204 подшипник и приварены к трубе. С задней стороны тремя болтами прикручена крышка с прокладкой из маслостойкой резины, с передней стороны прикручена крышка с сальником. Внутрь, между подшипниками, через специальное отверстие залил автомобильное полусинтетическое масло. На вал надел диск с неодимовыми магнитами, причем поскольку паз под шпонку сделать не было возможности на валу сделал углубления на половину диаметра шарика с 202 подшипника т.е. 3,5 мм, а на дисках высверлил паз 7 мм. сверлом предварительно выточив баночку и запрессовал её в диск. После извлечения баночки в диске получился ровный, красивый паз под шарик.

Далее закрепил статор тремя латунными шпильками, вставил промежуточное кольцо с расчетом чтобы статор не затирало и надел второй диск с неодимовыми магнитами (магниты на дисках должны иметь противоположную полярность, т.е. притягиваться) Здесь очень осторожно с пальцами!

Изготовление турбины и мачты ветрогенератора

Винт изготовил с канализационной трубы диаметром 160 мм.

Кстати неплохой получается винт. Поэтому принципу изготовлена последняя турбина из алюминиевой трубы 1,3 м. (смотрите выше)

Разметил трубу, болгаркой вырезал заготовки, по концах стянул болтами и електро-рубанком обработал пакет. Затем раскрутил пакет и каждую лопасть обработал отдельно, подгоняя вес на электронных весах.

Защита от ураганного ветра выполнена по классической зарубежной схеме, т. е. ось вращения смещена от центра. Вот ссылка на сайт www.otherpower.com/otherpower_wind.html

Желающие узнать больше здесь найдут все интересующие вопросы, причем совершенно бесплатно! Мне этот сайт помог очень здорово особенно с чертежами хвоста. Вот пример чертежей с этого сайта.

Свой хвост ветряка я подгонял методом подпиливания.

Вся конструкция насажена на два 206 подшипника, которые закреплены на оси с внутренним отверстием под кабель и приваренной к двухдюймовой трубе. Подшипники плотно входят в корпус ветроустановки, что позволяет без каких либо усилий и люфтов свободно поворачиваться конструкции. Кабель проходит внутри мачты к диодному мосту.(выше смотрите чертежи)

на фото первоначальный вариант

Для изготовления ветро-головки, не учитывая двух месяцев поиска решений, ушло полтора месяца, сейчас у нас февраль месяц, снег и холод похоже за всю зиму, поэтому основных испытаний еще не проводил, но даже на этом расстоянии от земли автомобильная лампочка 21 ватт перегорела. Жду весны, готовлю трубы под мачту. Эта зима пролетела у меня быстро и интересно.

Видео можно просмотреть здесь:

Небольшая модернизация ветрогенератора

Прошло немного времени с того момента когда разместил на сайте свой ветряк, но весна так толком и не пришла, землю копать чтобы замуровать стол под мачту еще нельзя — земля мёрзлая да и грязь везде, поэтому времени для испытаний на временной 1,5 м. стойке было предостаточно, а теперь подробней.
После первых испытаний винт случайно зацепил трубу, это я пытался зафиксировать хвост, чтобы ветряк не уходил из под ветра и посмотреть какая будет максимальная мощность. В итоге мощность успел зафиксировать примерно ватт 40, после чего винт благополучно разлетелся в щепки. Неприятно, но наверное полезно для мозгов. После этого я решил поэкспериментировать и намотал новый статор, ротор с неодимовыми магнитами оставил без изменений. Для этого изготовил новую форму под заливку катушек. Форму тщательно смазал автомобильным литолом, чтобы лишнее не пристало. Катушки генератора теперь немного уменьшил по длине, благодаря чему в сектор теперь поместилось 60 витков 0,95 мм. толщина намотки 8 мм. (в конечном итоге статор получился 9 мм), причем длина провода осталась прежней.

Винт теперь сделал с более прочной трубы 160 мм. и трехлопастным, длина лопасти 800 мм.
Новые испытания сразу показали результат, теперь ветрогенератор выдавал до 100 ватт, галогенная автомобильная лампочка в 100 ватт горела в полный накал, и чтобы её не спалить на сильных порывах ветра лампочку отключал.

Замеры на автомобильном аккумуляторе 55 А.ч.
Теперь окончательные испытания на мачте, результат опишу позже.

Ну, вот уже середина августа, и как я обещал, попытаюсь закончить эту страничку. Сначала то, что пропустил

Мачта один из ответственных элементов конструкции, требует особого внимания.

Один из стыков (труба меньшего диаметра входит внутрь большей) и поворотный узел

Теперь остальное, турбина ветрогенератора
3-х лопастная турбина (рыжая канализационная труба диаметром 160 мм.)

Начну с того, что сменил несколько турбин и остановился на 6-ти лопастной, сделанной из алюминиевой трубы диаметром 1,3 м. хотя большую мощность давал винт с ПВХ трубы 1,7 м.

Котроллер для генератора

Основная проблема была в том чтобы заставить заряжаться АКБ от малейшего вращения втурбины и вот здесь на помощь пришел блокинг генератор который даже при входном напряжении в 2 v дает заряд АКБ — пускай маленьким током, но лучше чем разряд, а на нормальных ветрах вся энергия на АКБ поступает через VD2 (смотрите по схеме), и идет полноценный заряд.

Конструкция собрана прямо на радиаторе полунавесным монтажом
Контроллер заряда тоже использовал самодельный, схема простая, слепил как всегда с того, что было под рукой, нагрузкой служит два витка нихромового провода (при заряженном АКБ и сильном ветре нагревается до красна) Все транзисторы ставил на радиаторы (с запасом), хотя VT1 и VT2 практически не греются, а вот VT3 на радиатор ставить обязательно! (при продолжительном срабатывании контролёра VT3 греется прилично)

Схема Контроллера генератора

фото готового Контроллера ветрогенератора

Схема подключения ветряка к нагрузке выглядит так:

Фото готового системного блока ветрогенератора

Нагрузкой у меня как и планировалось, является свет в туалете и летнем душе + уличное освещение (4 светодиодные лампы которые включаются автоматически через фотореле и освещают двор целую ночь, с восходом солнца опять срабатывает фотореле которое отключает освещение и идет заряд АКБ. И это на убитой АКБ (в прошлом году снял с авто) на фото снято защитное стекло (в верху фотодатчик).
Фотореле купил готовое для сети 220 V и переделал своими руками на питание от 12 V (перемкнул входной конденсатор и последовательно стабилитрону подпаял резистор в 1К)

Теперь самое ГЛАВНОЕ!

По своему опыту советую для начала сделать небольшой ветряк, набраться опыта и знаний и понаблюдать что можно поиметь с ветров вашей местности, ведь можно потратить кучу денег, сделать мощный ветрогенератор, а силы ветра не хватит чтобы получать те же 50 ватт и будет ваш ветряк типа подводной лодки в гараже.

Характеристика ветра. Шкала Бофорта

Основной характеристикой ветра является его скорость. Единицей измерения принято считать расстояние, пройденное частицами воздушных масс за единицу времени. В системе измерений СИ скорость ветра измеряется метрами, пройденными воздушными массами за 1 секунду — м/с.
Прибор, при помощи которого осуществляется измерение скорости ветра, называется АНЕМОМЕТР. Но оценить скорость ветра приблизительно можно и по внешним сравнительным признакам, приведенным в таблице Бофорта.

Баллы по шкале Бофорта Характеристика силы ветра Скорость ветра м/сек. Скорость ветра км/час Объективное проявление
0 Штиль 0-0,2 0-06,7 Дым поднимается вертикально
1 Тихий 0,3-1,5 1,08-5,4 Дым начинает отклоняться от вертикального положения, флюгеры, даже самые чувствительные, не вращаются
2 Легкий 1,6-3,3 5,76-11,9 Движение ветра ощущается лицом, шелест листьев, приводятся в движение флюгеры, ветрогенераторы входят в рабочий режим
3 Слабый 3,4-5,4 12,24-19,4 Листья и самые тонкие ветки деревьев колышутся, развеваются флаги, установленные на высоте
4 Умеренный 5,5-7,9 19,8-28,4 Ветер поднимает пыль и мелкие бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев
5 Свежий 8-10,7 28,8-38,5 Качаются тонкие стволы деревьев диаметром 2-4 см, на морских волнах появляются гребешки, ветрогенераторы выходят на максимальную мощность
6 Сильный 10,8-13,8 38,8-49,9 Качаются толстые сучья деревьев диаметром 6-8 см, слышен шум ветра в телеграфных проводах
7 Крепкий 13,9-17,1 50,04-61,6 Качаются стволы деревьев в верхней их части, идти против ветра неприятно
8 Очень крепкий 17,2-20,7 61,92-74,5 Ветер ломает сухие сучья деревьев, идти против ветра очень трудно
9 Шторм 20,8-24,4 74,8-87,8 Небольшие повреждения, ветер срывает незакрепленные дымовые колпаки и ветхую черепицу
10 Сильный шторм 24,5-28,4 88,2-102,2 Разрушения кровельных покрытий и неукрепленных конструкций, ослабленные деревья вырываются с корнем, автоматическое отключение ветрогенераторов
11 Жестокий шторм 24,5-32,6 102,6-117,4 Большие разрушения на значительном пространстве
12 Ураган 32,7 и выше 117,7 и выше Огромные разрушения, серьезно повреждены здания, строения и дома, деревья вырваны с корнями.

Простейший анемометр. Квадрат сторона 12 см. на 12 см. На нитке 25 см. привязан теннисный шарик.

Мы никогда не задумываемся насколько сильным бывает даже маленький ветерок, но стоит посмотреть с какой скоростью иногда раскручивается турбина и сразу понимаешь какая это мощь.

Процесс модернизации ветряка закончен, так он выглядит на данном этапе. На видео его рабочий режим (снимал фотокамерой, поэтому видна дискретность винта, на самом деле он крутится как подорванный). На очень малых ветрах работает блокинг-генератор.

Всем удачи!!!


Яловенко В.Г.

Статья размещена с разрешения автора, оригинал здесь: http://valerayalovencko.narod2.ru/

Малые ветроэлектрические системы | Министерство энергетики

Если в вашем районе достаточно ветровых ресурсов и ситуация правильная, малые ветряные электростанции являются одной из самых рентабельных домашних систем возобновляемой энергии — с нулевыми выбросами и загрязнением.

Малые ветроэлектрические системы могут:

  • Сократите счета за электроэнергию на 50–90 %
  • Поможет вам избежать высоких затрат на прокладку линий электропередач в отдаленные места
  • Помогите источникам бесперебойного питания пережить длительные перебои в подаче электроэнергии.

Небольшие ветроэлектрические системы также могут использоваться для множества других целей, включая перекачку воды на фермах и ранчо.

На наших страницах, посвященных планированию малой ветроэлектрической системы, а также установке и обслуживанию малой ветроэлектрической системы, содержится дополнительная информация.

Как работает малая ветряная электростанция

Ветер создается неравномерным нагревом поверхности Земли солнцем. Ветряные турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в экологически чистое электричество.Когда ветер вращает лопасти ветряной турбины, ротор улавливает кинетическую энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение для привода генератора. Наша анимация ветровой энергии содержит больше информации о том, как работают ветровые системы и какие преимущества они обеспечивают.

Небольшая ветроустановка может быть подключена к электросети через вашего поставщика электроэнергии или может быть автономной (автономной). Это делает небольшие ветряные электрические системы хорошим выбором для сельских районов, которые еще не подключены к электрической сети.

Компоненты малой ветроэлектрической системы

Ветроэлектрическая система состоит из ветряной турбины, установленной на башне, чтобы обеспечить лучший доступ к более сильным ветрам. В дополнение к турбине и башне, небольшие ветроэлектрические системы также требуют компонентов баланса системы.

Турбины

Большинство малых ветряных турбин, производимых сегодня, представляют собой машины с горизонтальной осью, направленные против ветра и имеющие две или три лопасти. Эти лопасти обычно изготавливаются из композитного материала, такого как стекловолокно.

Рама турбины — это конструкция, к которой крепятся ротор, генератор и хвостовая часть. Количество энергии, которую будет производить турбина, определяется прежде всего диаметром ее ротора. Диаметр ротора определяет его «охватываемую площадь» или количество ветра, перехватываемого турбиной. Хвост удерживает турбину лицом к ветру.

Башни

Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, на башне установлен небольшой ветряк. Как правило, чем выше башня, тем больше энергии может производить ветровая система.

Большинство производителей турбин предоставляют комплекты ветроэнергетических систем, включающие башни. Существует два основных типа башен: самонесущие (отдельно стоящие) и на растяжках (поддерживаемые тросами). Существуют также откидные версии каждого типа башни.

Несмотря на то, что градирни с наклоном вниз стоят дороже, они предлагают простой способ обслуживания. Откидные мачты также можно опустить на землю во время неблагоприятных погодных условий, таких как ураганы.

Баланс компонентов системы

Компоненты баланса системы, которые вам понадобятся для небольшой ветроэлектрической системы — в дополнение к ветряной турбине и башне, — зависят от вашего применения.Например, детали, необходимые для системы водяного насоса, будут сильно отличаться от тех, что вам нужны для бытового применения.

Требуемые компоненты баланса системы также зависят от того, является ли ваша система подключенной к сети, автономной или гибридной.

Производители и установщики могут предоставить вам системный пакет, включающий все компоненты, необходимые для вашего конкретного приложения. Для бытового приложения, подключенного к сети, компоненты баланса системы могут включать следующее:

  • Контроллер А
  • Аккумуляторные батареи
  • Инвертор (блок кондиционирования)
  • Проводка
  • Электрический выключатель
  • Система заземления
  • Фундамент для башни.

Самодельный автомобильный генератор ветровой турбины – Новости Матери-Земли

Может быть, вы живете на лодке, отдыхаете в отдаленной хижине или живете вне сети, как я. Или, может быть, вы просто заинтересованы в снижении счета за электроэнергию. В любом случае, используя несколько недорогих и доступных материалов, вы можете построить самодельный ветрогенератор, который будет давать вам электричество, пока дует ветер. Вы сможете осветить эту кладовую, запитать свой сарай или использовать генератор, чтобы зарядить все аккумуляторы вашего автомобиля.

Электричество для моей автономной хижины поступает от солнечной и ветровой энергии, хранящейся в блоке из четырех 6-вольтовых аккумуляторов для гольф-кара, подключенных к 12-вольтовой системе. Контроллер заряда и датчик заряда батареи предохраняют мою систему от недостаточной или чрезмерной зарядки. Все это обошлось мне менее чем в 1000 долларов, и у меня есть свет, вентиляторы, телевизор и стереосистема, холодильник и диско-шар, который поднимают по особым случаям.

Если вы можете крутить гаечный ключ и работать с электродрелью, вы можете построить этот простой генератор за два дня: один день на сборку деталей и один день на сборку компонентов. Четыре основных компонента включают автомобильный генератор переменного тока со встроенным регулятором напряжения, вентилятор General Motors (GM) и узел сцепления (я использовал один от двигателя GM 350 1988 года), опору или столб, на котором можно установить генератор (15). футов использованной 2-дюймовой трубы обошлись мне в 20 долларов), и металл для изготовления кронштейна для установки генератора на мачте или столбе. Если вы парень из Ford или девушка из Mopar, это нормально — просто убедитесь, что ваш генератор имеет встроенный регулятор напряжения. Вам также понадобится электрический кабель или провода, чтобы подключить генератор к аккумуляторным батареям.Я использовал 3-жильный кабель 8-го калибра, украденный с нефтяного пятна. (И они сказали, что переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии займет годы. Пфф!)

Муфта вентилятора к генератору

Лопасти ветрогенератора переделаны из муфты автомобильного вентилятора. Чтобы прикрепить лопасти к генератору, вы можете приварить ступицу муфты вентилятора непосредственно к ступице генератора — просто убедитесь, что вентилятор находится точно на одной линии с валом генератора. Кроме того, убедитесь, что встроенные разъемы проводов генератора переменного тока расположены в нижней части генератора.Если у вас нет доступа к сварочному аппарату, вы можете соединить муфту вентилятора с генератором, используя следующие материалы:

  • Шайба 5/8 дюйма на 3 дюйма, толщина 3/16 дюйма
  • Электродрель
  • Метчик с резьбой 1/4 дюйма
  • Сверло, соответствующее конкретному метчику
  • (4) болта размером от 1/4 дюйма на 1-1/2 дюйма до 2-1/2 дюйма с соответствующими гайками и стопорными шайбами ​​

С помощью 3-дюймовой шайбы и четырех болтов соберите муфту вентилятора и генератор.Просверлите четыре отверстия в шайбе, чтобы они совпадали с отверстиями в муфте вентилятора, а затем нарежьте резьбу в отверстиях с помощью 1/4-дюймового метчика. Вкрутите болты в отверстия. Чтобы определить длину болтов, которые вам понадобятся, установите вентилятор на верхнюю часть генератора так, чтобы шкив вентилятора опирался на шкив генератора, а оба вала находились на одной линии. Измерьте длину вдоль двух валов от задней части вентилятора генератора до задней части ступицы муфты вентилятора. Используйте эту длину для болтов. Отверните гайку шкива генератора и снимите шкив и небольшой вентилятор.Наденьте соединение, которое вы сделали из шайбы и четырех болтов, на вал генератора переменного тока так, чтобы болты были направлены в сторону от генератора. Затем снова прикрепите вентилятор генератора и гайку к валу, оставив шкив снятым. Большая гайка будет удерживать соединение на месте. Прикрепите узел муфты вентилятора к болтам, выступающим теперь из генератора, и затяните гайки, установив на место стопорные шайбы.

Кронштейн в сборе для установки генератора

Если у вас есть сварочный аппарат, сделать кронштейн несложно.Я использовал 1-дюймовую квадратную трубу для всех частей кронштейна и 2-футовый кусок 1-дюймовой трубы для вращающегося стержня, который помещается внутри стойки. Если у вас нет сварочного аппарата, не бойтесь. Кронштейн в сборе можно собрать с помощью 1/2-дюймовой оцинкованной трубы и фитингов. Вот список фитингов, которые вам, скорее всего, понадобятся:

  • (5) Тройники 1/2 дюйма
  • (2) колена 1/2 дюйма
  • (2) ниппеля 1/2 дюйма на 12 дюймов
  • (2) ниппеля 1/2 дюйма на 6 дюймов
  • (2) ниппеля 1/2 дюйма на 1 1/2 дюйма
  • (2) ниппеля 1/2 дюйма на 2 дюйма
  • (3) 1/2-дюймовые ниппели

Хвостовой плавник должен быть прикреплен к 12-дюймовому ниппелю в задней части кронштейна, чтобы вращать генератор и выровнять его по направлению ветра.Вы можете вырезать плавник высотой около 1 фута и длиной 2 фута из старого жестяного сайдинга или кровли с помощью ножниц по металлу или газового резака — форма прямоугольного треугольника работает лучше всего. Если вы используете гофрированный металл, обязательно обрежьте плавник, чтобы гофры располагались горизонтально. После того, как плавник вырезан, положите его поверх одного из 12-дюймовых ниппелей и просверлите три пилотных отверстия в нижней части хвостового плавника и в боковой части ниппеля. Используйте три шурупа (хорошо подойдут стальные кровельные шурупы), чтобы прикрепить хвост к ниппелю.

Башня ветрогенератора

Я использовал старую телевизионную антенную вышку высотой 20 футов вместе с трубой диаметром 2-1/2 дюйма в качестве верхней части. Вам также потребуется приварить или прикрутить стопор в верхней части мачты, который будет соприкасаться с стопором на кронштейне в сборе. Ограничители позволяют генератору вращаться только на 360 градусов по часовой стрелке или против часовой стрелки, поэтому ваш кабель не скручивается вокруг столба и башни.

Соединение 2-3/8-дюймовых металлических труб большого диаметра длиной от 10 футов до 20 футов (или высотой после возведения) образует хорошую башню после ее прикрепления к зданию или другой прочной стационарной конструкции.Убедитесь, что он безопасен, и при необходимости рассмотрите возможность использования растяжек.

После того, как вы скрепите все компоненты генератора вместе и прикрепите их к узлу кронштейна, установите его на несмонтированную опору или мачту. Вставьте трубу узла кронштейна генератора в столб или в верхнюю часть мачты. Используйте две стальные шайбы, сложенные вместе, чтобы создать гладкую поверхность, которая будет служить подшипником между генератором и опорой. Присоедините положительный и отрицательный провода к генератору переменного тока и закрепите их на кронштейне и вдоль башни с помощью стяжек, вязальной проволоки или клейкой ленты.(На самом деле он не самодельный, если только на нем нет небольшой проволоки и клейкой ленты, не так ли?) Убедитесь, что провода достаточно провисают, чтобы ветрогенератор мог вращаться на 360 градусов.

Вам, скорее всего, понадобится помощь, чтобы установить башню и генератор в вертикальном положении, так как они будут довольно тяжелыми. Веревки и подставка помогут, если вы поднимаетесь довольно высоко. Если в вашем регионе всегда ветрено, вам нужно будет находиться достаточно высоко над землей, чтобы движущиеся части безопасно находились над головой.Надежно закрепите башню на месте. Ветер может быть обманчиво сильным, поэтому не экономьте на этом этапе окончательной сборки. После того, как вы установили свой ветрогенератор, подключите провода к аккумуляторной батарее с контроллером заряда между ними, чтобы предотвратить недостаточную или чрезмерную зарядку.

Теперь вы будете готовы включать свет, крутить джемы и проигрывать старые диско-движения. Я знаю, вы копили деньги на электрическую горку с семьей и друзьями.

Небольшой отказ от ответственности: сборка и использование на свой страх и риск.Мой генератор работает нормально, но ты отвечаешь за свою работу. Удачи и силы!


Роберт Д. Коупленд занимается выращиванием и продажей мясного скота, откормленного травой, и является владельцем расположенного в Техасе автономного приюта с ночлегом и завтраком под названием The Sunflower с домиками из тюков соломы и земляной штукатурки, свежими органическими питание, обучение пермакультуре, мастер-классы и многое другое!

Другие статьи о ветроэнергетике:

Ветряная электростанция на заднем дворе — Марка:

Фотограф Ульрих Шмерольд. Перевод с немецкого оригинала Niq Oltman

Эта статья из Make Vol. 73! Подпишитесь сейчас, чтобы не пропустить ни одну из наших замечательных сборок.

Профессиональные установки ветряных турбин для маломощных установок вокруг дома и во дворе слишком дороги. Если все, что вам нужно, это немного сока для светодиодного освещения или проекта Raspberry Pi Zero, платить тысячи за небольшую ветровую энергетическую систему кажется несоразмерным. И для экспериментов в школе затраты и время также должны быть минимальными — школы часто испытывают нехватку денег.В этой статье мы покажем вам, как построить небольшую ветроэнергетическую установку своими руками из старых велосипедных запчастей и вещей из строительного магазина. Чуть больше, чем ветерок, он может обеспечить мощность около 1 Вт. Этого достаточно для зарядки небольшой батареи, так что у вас все еще будет питание, когда все спокойно.

Этот небольшой ветряк является скорее экспериментом, который научит вас основам; он не обеспечит вам 100-процентную надежную мощность. Здесь нет чудес! Также остерегайтесь сильных ветров и штормов: эта машина не рассчитана на такую ​​погоду и, скорее всего, сломается.Вы должны защитить его от такого потенциального повреждения, так как летящие обломки могут нанести травму.

В отличие от типичных трехлопастных коммерческих ветряных турбин, мы используем вертикальный вал ротора. Это устраняет необходимость отслеживания направления ветра и оставляет нам очень простую конструкцию. По сути, это просто вертикально установленное велосипедное колесо с динамо-втулкой. Для лопастей ротора мы используем восемь «полутрубок», вырезанных из дешевого пластика (ПВХ) водосточной трубы, вертикально прикрепленных к ободу.

Наша турбина начнет вращаться, как только скорость ветра достигнет 2 баллов по шкале Бофорта или 5 миль в час.При сильном ветре со скоростью 20 миль в час или 5 баллов по шкале Бофорта (см. таблицу преобразования ниже) он обеспечивает выходную мощность около 1 Вт (мы измерили 147 мА при 6,7 В).

Шкала скорости ветра, которую мы используем сегодня, восходит к 18 веку. Первоначально это было сделано для описания воздействия на лопасти ветряных мельниц. Британский мореплаватель сэр Фрэнсис Бофорт (1774–1857) отнюдь не был первым, кто опубликовал такую ​​шкалу; его работа произошла от работы инженера-строителя Джона Смитона (1759 г.) и географа / гидрографа Александра Далримпла (1790 г.).Еще более ранние шкалы были созданы астрономом Тихо Браге (1582 г.), ученым-эрудитом Робертом Гуком (1663 г.) и торговцем, бунтовщиком, шпионом и писателем о Робинзоне Крузо Даниэлем Дефо (1704 г.). Но с 1829 года Бофорт, который теперь был назначен гидрографом в Британском адмиралтействе, делился своими масштабами со всеми заинтересованными сторонами. С тех пор шкала Бофорта стала стандартом. (Источник: Википедия, en.wikipedia.org/wiki/шкала Бофорта)

Начнем с сборки роторно-генераторной установки. Вы будете использовать мачту, сделанную из стальной водопроводной трубы, вероятно, закрепленную в земле с помощью залитого бетона.Проверьте местные требования к фундаменту и высоте мачты и отрегулируйте их соответствующим образом. В зависимости от местных условий вам также может понадобиться закрепить мачту с помощью проволочных тросов.

1. Отрежьте лопатки турбины

Мы использовали тонкостенную дренажную трубу из ПВХ для изготовления лопаток турбины ( Рисунок A ). В Германии, где мы живем, этот материал оранжевый; в Северной Америке это обычно белый цвет.

Рисунок B

С помощью лобзика вы можете вырезать 4 лезвия из трубы длиной 6 футов или 2 м ( Рисунок B ).Всего нам понадобится 8 лезвий. Постарайтесь разрезать трубу точно по центру — в идеале все лезвия должны быть одинакового веса.

2. Присоедините лопасти к генератору

. Рисунок C

В качестве генератора мы используем велосипедное колесо (обод), оснащенное динамо-втулкой ( Рисунок C ). Лучше всего подходят ободья из алюминия, так как их можно легко просверлить. Если вы берете детали с подержанного велосипеда, обязательно снимите шину, внутреннюю камеру и все тормозные диски.

Рисунок D

Прикрепите 8 лопастей турбины, как показано, используя по 2 винта, гайки и большие шайбы, равномерно распределив их (попробуйте сосчитать спицы) и отцентрировав их на ободе ( Рисунок D ).

3. Сделать мачту

Рисунок E

Изготовьте мачту из водопроводной трубы из оцинкованной стали с резьбой на обоих концах ( Рисунок E ). Просверлите отверстие диаметром 9 мм в торцевой крышке и затяните гайку ступицы на оси велосипедного колеса, чтобы прикрепить колесо к крышке (, рисунок F ниже). Как только мачта будет надежно закреплена в земле (!), вы можете привинтить к мачте колпачок.

Рисунок F

Для возведения мачты может пригодиться резьба на другом конце. Вы можете надеть на него соответствующий тройник и заключить тройник в бетонный блок, который вы зальете землей.Бетон должен быть достаточно тяжелым, чтобы поддерживать и закреплять турбину, и должен быть прочно закреплен в земле. Затем, когда надвигается шторм, вы можете просто отвинтить мачту от бетонного блока и перенести турбину в безопасное место.

Не допускайте ошибки, недооценивая силы, создаваемые ветром. Они растут пропорционально кубу (третьей степени) скорости ветра! При необходимости растяните мачту тросами.

4. Соберите электронику

Рисунок G

Наше устройство предназначено для зарядки свинцово-кислотного аккумулятора с помощью тока, генерируемого динамо-машиной ( Рисунок G ).Динамо-втулка вырабатывает переменный ток, который мы преобразуем в пульсирующий постоянный ток с помощью мостового выпрямителя. Чтобы его сгладить, пульсирующий постоянный ток подается на два электролитических конденсатора емкостью 2200 мкФ (микрофарад).

Затем сглаженный постоянный ток передается на повышающе-понижающий преобразователь (около 10 долларов на eBay), который мы будем использовать в качестве регулятора заряда. Это преобразует любое входное напряжение от 1,25 В до 30 В в регулируемое постоянное выходное напряжение. Мы установим выход преобразователя на 0,7 вольт выше конечного зарядного напряжения нашей батареи (компенсируя прямое напряжение диода). Диод 1N4007 необходим для предотвращения обратного тока от батареи к преобразователю.

Например, 6-вольтовая свинцово-кислотная батарея имеет зарядное напряжение 7,2 вольта. Добавляя прямое напряжение диода 0,7 В, преобразователь должен быть настроен на выходное напряжение 7,9 В.

Ваша электрическая нагрузка (все, что будет потреблять энергию, например светодиодная лампа) будет подключена к выходу батареи. Имейте в виду, что нагрузка должна выдерживать выходное напряжение, установленное для преобразователя.В то время как сам генератор может обеспечить только небольшое количество тока, батарея может выдавать несколько ампер. В случае короткого замыкания последствия могут быть плачевными (пожароопасно). Чтобы предотвратить несчастные случаи, вам необходимо соответствующим образом защитить любую цепь, которую вы подключаете к аккумулятору.

С собранной электроникой вы готовы привести свою установку в действие ветром! Наслаждайтесь новыми возможностями владельца ветряной турбины.

Эта ветряная турбина задумана как эксперимент, недорогая практическая демонстрация принципа работы ветряной турбины, например, в школьной среде.Он не предназначен для того, чтобы выдерживать сильный ветер или сильный шторм. Когда он не используется или когда скорость ветра превышает 6 баллов по шкале Бофорта, его следует демонтировать.

Велосипедное колесо и крепления лопастей ротора не рассчитаны на постоянную работу, особенно при сильном ветре. Мы рекомендуем вам предпринять собственные шаги по укреплению этой конструкции, если вы хотите сделать ее постоянной. (Тем не менее, конструкция оказалась более устойчивой, чем ожидалось. Я все время оставлял ее в саду, в любую погоду.Только когда не выдержала тросовая стяжка, мачта опрокинулась и лопасть разрушилась.)

Вы управляете ветряной турбиной? Мы хотели бы услышать от вас по адресу [email protected] (отправьте нам фотографии и спецификации, пожалуйста). Мы включим ваш вклад в будущий отчет.

В 2006 году поселенцы из Нью-Мексико Эйб и Джози Конналли написали отличное руководство в Make: Volume 05 по сборке ветрогенератора Chispito из трубы ПВХ и старого двигателя беговой дорожки. Три года спустя Джон Эдгар Парк построил проект национального телевидения для PBS Make: TV.

Chispito по-прежнему популярен сегодня — Эйб и Джози позже разместили проект на Instructables, где он собрал сотни комментариев, и на своем собственном сайте velacreations.com, где они документируют всевозможные замечательные автономные проекты DIY. Их солнечная сушилка для пищевых продуктов, улей с верхней перекладиной и земляные полы также были представлены в Make: .

Поднятый на мачте высотой 10–30 футов, Chispito будет генерировать 84 Вт энергии при скорости ветра 30 миль в час; обязательно следуйте обновленным инструкциям по формовке лезвий на velacreations.ком / чиспито.

Иллюстрация Тима Лиллиса

Другие проекты ветроэнергетики

A Учебник по малым ветряным турбинам

Ветер долгое время был важным источником энергии в США. Механический ветряк был одним из двух «высокотехнологичных» изобретений (вторым была колючая проволока) конца 1800-х годов, которые позволили нам освоить большую часть наших западных границ. С 1860-х годов в США было установлено более 8 миллионов механических ветряных мельниц, и некоторые из этих установок эксплуатируются более ста лет.Еще в 1920-х и 1930-х годах, до того, как REA начала субсидировать сельские электрические курятники и линии электропередачи, фермерские семьи по всему Среднему Западу использовали ветряные генераторы для питания освещения, радиоприемников и кухонных приборов. Скромная ветряная промышленность, созданная к 1930-м годам, была буквально вытеснена из бизнеса государственной политикой, поощрявшей строительство линий электропередач и электростанций, работающих на ископаемом топливе.

В конце 1970-х и начале 1980-х годов повышенный интерес снова был сосредоточен на энергии ветра как на возможном решении энергетического кризиса.Поскольку домовладельцы и фермеры искали различные альтернативы возобновляемым источникам энергии для производства электроэнергии, небольшие ветряные турбины стали наиболее рентабельной технологией, способной сократить их счета за коммунальные услуги. Налоговые льготы и благоприятные федеральные правила (PURPA) позволили в период с 1976 по 1985 год установить в отдельных домах более 4500 небольших ветряных систем мощностью 1–25 кВт, подключенных к коммунальным предприятиям. За тот же период было установлено еще 1000 систем в различных удаленных приложениях. Небольшие ветряки были установлены во всех пятидесяти штатах.Однако ни одна из небольших компаний по производству ветряных турбин не принадлежала крупным компаниям, приверженным долгосрочному развитию рынка, поэтому, когда в конце 1985 года истек срок действия федеральных налоговых льгот, а два месяца спустя цены на нефть упали до 10 долларов за баррель, турбинная промышленность вновь исчезла. Компании, которые пережили эту «рыночную корректировку» и сегодня производят небольшие ветряные турбины, — это те компании, чьи машины были самыми надежными и чья репутация была самой лучшей.

Стоимость малых ветряных турбин

Небольшие ветряные турбины могут стать привлекательной альтернативой или дополнением к фотогальванике. В отличие от фотоэлектрических систем, стоимость которых в основном остается неизменной независимо от размера массива, ветряные турбины становятся дешевле с увеличением размера системы.

Например, на уровне размера 50 Вт небольшая ветряная турбина будет стоить около 8 долларов США за ватт по сравнению с примерно 6 долларами США за ватт для фотоэлектрического модуля. Вот почему, при прочих равных, PV дешевле для очень малых нагрузок. Однако по мере увеличения размера системы это «эмпирическое правило» меняется на противоположное. Стоимость ветряной турбины мощностью 300 Вт снижается до 2 долларов.50 долларов США за ватт (1,50 долларов США за ватт в случае Southwest Windpower Air 403), в то время как стоимость фотоэлектрических систем по-прежнему составляет 6 долларов США за ватт. Для ветряной системы мощностью 1500 Вт стоимость снижается до 2 долларов за ватт, а при мощности 10 000 Вт стоимость ветрогенератора (без учета электроники) снижается до 1,50 долларов за ватт.

Стоимость регуляторов и средств управления практически одинакова для фотоэлектрических и ветряных электростанций. Несколько удивительно, что стоимость башен для ветрогенераторов примерно такая же, как стоимость эквивалентных фотоэлектрических стоек и трекеров. Стоимость проводки обычно выше для фотоэлектрических систем из-за большого количества соединений.

Для домовладельцев, подключенных к коммунальной сети, небольшие ветряные турбины обычно являются лучшим «следующим шагом» после того, как были сделаны все меры по сохранению и повышению эффективности. Типичный дом потребляет от 800 до 2000 кВтч электроэнергии в месяц, а ветряная турбина или фотоэлектрическая система мощностью 4-10 кВт — это то, что нужно для удовлетворения этого спроса. При таком размере небольшие ветряные турбины могут быть намного дешевле.

Надежность малых ветряных турбин

В прошлом надежность была «ахиллесовой пятой» малых ветряных турбин.Небольшие турбины, разработанные в конце 1970-х годов, имели заслуженную репутацию не очень надежных. Сегодняшние продукты, однако, технически более совершенны по сравнению с этими более ранними устройствами, и они значительно более надежны. В настоящее время доступны небольшие турбины, которые могут работать 5 и более лет даже в суровых условиях без необходимости технического обслуживания или проверок, а также предоставляется 5-летняя гарантия. Надежность и стоимость эксплуатации этих установок не уступает фотоэлектрическим системам.

Доступность энергии ветра

Энергия ветра – это форма солнечной энергии, получаемая за счет неравномерного нагрева поверхности Земли.Ветровые ресурсы лучше всего использовать вдоль береговой линии, на холмах и в северных штатах, но пригодные для использования ветровые ресурсы можно найти в большинстве районов. В качестве источника энергии энергия ветра менее предсказуема, чем солнечная энергия, но обычно она доступна в течение большего количества часов в течение дня. Ветровые ресурсы зависят от рельефа местности и других факторов, которые делают их гораздо более специфичными для конкретного места, чем солнечная энергия. Например, в холмистой местности у вас и вашего соседа, вероятно, будет одинаковый солнечный ресурс. Но у вас может быть гораздо лучший ветровой ресурс, чем у вашего соседа, потому что ваша собственность находится на вершине холма или имеет лучшее воздействие на преобладающее направление ветра.И наоборот, если ваша собственность находится в овраге или на подветренной стороне холма, ваш ветровой ресурс может быть значительно ниже. В связи с этим энергию ветра следует рассматривать более внимательно, чем солнечную энергию.

Энергия ветра следует сезонным моделям, которые обеспечивают наилучшую производительность в зимние месяцы и самую низкую производительность в летние месяцы. Это полная противоположность солнечной энергии. По этой причине ветряные и солнечные системы хорошо работают вместе в гибридных системах. Эти гибридные системы обеспечивают более стабильную круглогодичную производительность, чем системы, работающие только на ветровой или фотоэлектрической энергии.Одним из наиболее активных сегментов рынка для небольших производителей ветряных турбин являются владельцы фотоэлектрических систем, которые расширяют свои системы за счет энергии ветра.

Механика малых ветряных турбин

Большинство ветряных турбин представляют собой пропеллерные системы с горизонтальной осью. Системы с вертикальной осью, такие как взбивалка для яиц типа Darrieus и S-роторные системы типа Savonius, оказались более дорогими. Ветряная турбина с горизонтальной осью состоит из ротора, генератора, основной рамы и, как правило, хвостовой части.Ротор улавливает кинетическую энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение для привода генератора. Ротор обычно состоит из двух или трех лопастей. Трехлопастной блок может быть немного более эффективным и будет работать более плавно, чем ротор с двумя лопастями, но они также стоят дороже. Лопасти обычно изготавливаются из дерева или стекловолокна, потому что эти материалы обладают необходимым сочетанием прочности и гибкости (и они не мешают телевизионным сигналам!).

Генератор обычно специально разработан для ветряной турбины.Генераторы переменного тока с постоянными магнитами популярны, потому что они устраняют необходимость в обмотках возбуждения. Низкооборотный генератор с прямым приводом является важной особенностью, поскольку системы, в которых используются редукторы или ремни, обычно не отличаются надежностью. Основная рама является структурной основой ветряной турбины и включает в себя «контактные кольца», которые соединяют вращающуюся (поскольку она указывает на изменение направления ветра) ветряную турбину и неподвижную проводку башни. Хвост выравнивает ротор по ветру и может быть частью защиты от превышения скорости.

Ветродвигатель обманчиво сложен в разработке, и многие из первых агрегатов были не очень надежными. Фотоэлектрический модуль по своей природе надежен, поскольку в нем нет движущихся частей, и, как правило, один фотоэлектрический модуль так же надежен, как и другой. С другой стороны, ветряная турбина должна иметь движущиеся части, а надежность конкретной машины определяется уровнем навыков, используемых при ее проектировании и проектировании. Другими словами, может быть большая разница в надежности, прочности и ожидаемом сроке службы от одного бренда к другому. Это урок, который часто ускользает от дилеров и клиентов, привыкших работать с солнечными модулями.

Малые башни ветряных турбин

Ветряная турбина должна иметь четкую направленность на ветер, чтобы работать эффективно. Турбулентность, которая одновременно снижает производительность и «нагружает» турбину сильнее, чем гладкий воздух, наиболее высока у земли и уменьшается с высотой. Кроме того, скорость ветра увеличивается с высотой над землей. Как правило, вы должны установить ветряную турбину на башне так, чтобы она находилась не менее чем в 30 футах над любыми препятствиями в пределах 300 футов.Меньшие турбины обычно устанавливаются на более короткие башни, чем большие турбины. Например, турбина мощностью 250 Вт часто устанавливается на башне высотой 30–50 футов, а для турбины мощностью 10 кВт обычно требуется башня высотой 80–120 футов. Мы не рекомендуем устанавливать ветряные турбины в небольших зданиях, в которых живут люди, из-за присущих им проблем турбулентности, шума и вибрации.

Наименее дорогой тип мачты — это мачта с растяжками, которая обычно используется для радиолюбительских антенн. Башни с оттяжками меньшего размера иногда строятся из трубчатых секций или труб.Самонесущие башни решетчатой ​​или трубчатой ​​конструкции занимают меньше места и более привлекательны, но и дороже. Телефонные столбы можно использовать для небольших ветряных турбин. Башни, особенно башни с оттяжками, могут быть закреплены на петлях у основания и соответствующим образом оборудованы, чтобы их можно было наклонять вверх или вниз с помощью лебедки или транспортного средства. Это позволяет выполнять все работы на уровне земли. Некоторые башни и турбины могут быть легко установлены покупателем, в то время как другие лучше доверить обученным специалистам.Устройства против падения, состоящие из троса с фиксирующей направляющей, доступны и настоятельно рекомендуются для любой башни, на которую нужно подняться. Следует избегать алюминиевых опор, так как они склонны к образованию трещин. Башни обычно предлагаются производителями ветряных турбин, и покупка одной из них — лучший способ обеспечить надлежащую совместимость.

Оборудование удаленных систем

Оборудование баланса систем, используемое с небольшой ветряной турбиной в удаленном приложении, по существу такое же, как и для фотоэлектрической системы.Большинство ветряных турбин, предназначенных для зарядки аккумуляторов, оснащены регулятором для предотвращения перезарядки. Регулятор специально разработан для работы с этой конкретной турбиной. Фотоэлектрические регуляторы, как правило, не подходят для использования с небольшими ветряными турбинами, потому что они не предназначены для обработки изменений напряжения и тока, характерных для турбин. Выход регулятора обычно подключается к центру источника постоянного тока, который также служит точкой подключения для других источников постоянного тока, нагрузок и аккумуляторов.Для гибридной системы фотоэлектрическая и ветровая системы подключаются к центру источника постоянного тока через отдельные регуляторы, но, как правило, никаких специальных средств управления не требуется. Для небольших ветряных турбин общее эмпирическое правило заключается в том, что емкость аккумуляторной батареи в Ач должна как минимум в шесть раз превышать максимальный зарядный ток возобновляемых источников энергии, включая любые фотоэлектрические элементы. Ветроэнергетика имеет хороший опыт использования аккумуляторных батарей меньшего размера, чем те, которые обычно рекомендуются для фотоэлектрических приложений.

Быть собственной коммунальной компанией

Федеральные правила PURPA, принятые в 1978 году, позволяют вам подключать подходящий генератор, работающий на возобновляемых источниках энергии, к вашему дому или бизнесу, чтобы сократить потребление электроэнергии, поставляемой коммунальными службами.Этот же закон требует, чтобы коммунальные предприятия покупали любую избыточную электроэнергию по цене (избегаемая стоимость), как правило, ниже розничной стоимости электроэнергии. Примерно в полудюжине штатов с «вариантами выставления счетов за чистую энергию» небольшим системам разрешено запускать счетчик в обратном направлении, поэтому они получают полную розничную ставку за избыточное производство. Из-за высоких накладных расходов коммунальных служб на ведение нескольких специальных счетов клиентов, обрабатываемых вручную, выставление счетов за чистую энергию на самом деле обходится им дешевле. В этих системах не используются батареи.Выходная мощность ветряной турбины совместима с электроэнергией сети с помощью инвертора с линейной коммутацией или асинхронного генератора. Затем выход подключается к панели бытового выключателя на специальном выключателе, как большой прибор. Когда ветряная турбина не работает или не вырабатывает столько электроэнергии, сколько необходимо дому, коммунальное предприятие поставляет необходимую дополнительную электроэнергию. Точно так же, если турбина выдает больше энергии, чем нужно дому, избыток мгновенно «продается» коммунальным предприятиям.По сути, коммунальное предприятие действует как очень большой банк аккумуляторов, и коммунальное предприятие «видит» ветряную турбину как отрицательную нагрузку. После более чем 200 миллионов часов взаимосвязанной работы мы теперь знаем, что небольшие ветряные турбины, соединенные между собой, безопасны, не мешают работе ни коммунального, ни пользовательского оборудования и не нуждаются в каком-либо специальном защитном оборудовании для успешной работы.

Сотни домовладельцев по всей стране, которые установили ветряные турбины мощностью 4–12 кВт во времена налоговых льгот в начале 1980-х годов, теперь полностью оплачены и получают ежемесячные счета за электроэнергию в размере 8–30 долларов США, в то время как их соседи имеют счета в диапазоне 100-200 долларов в месяц.Проблема, конечно, в том, что эти налоговые льготы давно закончились, и без них большинство домовладельцев сочтут стоимость подходящего ветряного генератора чрезмерно высокой. Например, турбина мощностью 10 кВт (наиболее распространенный размер для дома) обычно стоит 28 000–35 000 долларов США. Для тех, кто платит 12 центов за киловатт-час или более за электроэнергию в районе со средней скоростью ветра 10 миль в час или более (класс 2 Министерства энергетики США) и с площадью земли или более (большие турбины), жилой ветряк турбина конечно заслуживает внимания.Сроки окупаемости обычно составляют 8-16 лет, а некоторые ветряные турбины рассчитаны на тридцать и более лет.

Производительность малой ветряной турбины

Номинальная мощность ветряной турбины не является хорошей основой для сравнения одного продукта с другим. Это связано с тем, что производители могут свободно выбирать скорость ветра, при которой они оценивают свои турбины. Если номинальные скорости ветра не совпадают, то сравнение двух продуктов может ввести в заблуждение. К счастью, Американская ассоциация ветроэнергетики приняла стандартный метод оценки эффективности производства энергии.Производители, которые следуют стандарту AWEA, будут предоставлять информацию о годовой выработке энергии (AEO) при различных среднегодовых скоростях ветра. Эти цифры AEO подобны расчетному расходу топлива EPA для вашего автомобиля, они позволяют вам честно сравнивать продукты, но они не говорят вам, какова будет ваша фактическая производительность («ваша производительность может отличаться»).

Карты ресурсов ветра для США были составлены Министерством энергетики. Эти карты показывают ресурс по «классам мощности», что означает, что средняя скорость ветра, вероятно, будет находиться в определенном диапазоне. Чем выше класс мощности, тем лучше ресурс. Мы говорим, вероятно, из-за эффектов местности, упомянутых ранее. На открытой местности карты DOE вполне хороши, но в холмистой или гористой местности их следует использовать с большой осторожностью. Ресурс ветра определяется для стандартной высоты датчика ветра 33 фута (10 м), поэтому вы должны скорректировать среднюю скорость ветра для высоты ветряной башни выше этой высоты, прежде чем использовать информацию об УЭО, предоставленную производителем. Производительность ветряных турбин также обычно снижается из-за высоты, как у самолета, и из-за турбулентности.Производители ветряных турбин обычно могут предоставлять компьютерные прогнозы производительности своих турбин практически на любом объекте.

Как правило, энергию ветра следует учитывать, если средняя скорость ветра превышает 8 миль в час (большинство, но не все, класс 1 и все другие классы) для удаленного применения и 10 миль в час (класс 2 или выше) для удаленного применения. утилитарное приложение. Если вы живете в не слишком холмистой местности, то карту ветряных ресурсов Министерства энергетики можно использовать для достаточно точного расчета ожидаемой производительности ветряной турбины на вашем участке.В условиях сложного рельефа необходимо оценить экспозицию участка, чтобы скорректировать среднюю скорость ветра, используемую для этого расчета. В большинстве случаев нет необходимости контролировать скорость ветра с помощью записывающего анемометра перед установкой небольшой ветряной турбины. Но в некоторых ситуациях стоит потратить $300-1000 и подождать год, чтобы выполнить ветровую съемку. Производители и продавцы оборудования могут помочь разобраться в этих вопросах.

Книги по ветроэнергетике

На сегодняшний день лучшим источником общей информации о технологии и применении малых ветряных турбин является книга, написанная в 1993 году Полом Гипом.Г-н Гип имеет более чем 15-летний опыт работы с малыми ветроустановками и является всемирно известным автором и лектором по этому вопросу. Эта книга, Энергия ветра для дома и бизнеса , находится в мягком переплете и содержит чуть более 400 страниц. Книга Джайпа легко читается, в ней много примеров, иллюстраций и много здравого смысла. Мы настоятельно рекомендуем это.

Новое изобретение малой ветряной турбины

Изображение: Ветряк с деревянными лопастями. Источник: ЕАЗ Ветер.

Многие имеющиеся в продаже небольшие ветряные турбины с пластиковыми лопастями и стальными башнями печально известны своей низкой надежностью, высокой потребляемой энергией и ограниченной выходной мощностью.

Создание их из дерева может решить эти проблемы. Из-за своей эстетической привлекательности и возможности производить их на месте небольшие деревянные ветряные турбины также могут повысить общественное признание ветровой энергии.

Кроме того, инновации в конструкции башен облегчают установку небольших ветряных турбин, снижая потребность в бетонном фундаменте и тяжелой технике.

Низкая производительность

Испытания показали, что коммерчески доступные небольшие ветряные турбины не всегда могут генерировать достаточную мощность в течение своего срока службы, чтобы компенсировать энергию, необходимую для их производства. Есть три причины, почему это так. Во-первых, это законы физики. Энергоотдача ветряной турбины увеличивается быстрее, чем ее высота и размер ротора, а это означает, что по мере того, как ветряная турбина становится меньше, ее выходная мощность уменьшается пропорционально.

Во-вторых, лопасти ветряных турбин обычно изготавливаются из пластика, армированного стекловолокном, производство которого требует больших затрат энергии (и его невозможно переработать). Эта энергия должна «окупаться» в течение всего срока службы ветряной турбины, что может быть проблемой для машин с малым диаметром ротора.

В-третьих, техническое обслуживание малых ветряных турбин зависит от способности производителя оставаться в бизнесе и обеспечивать своих клиентов запасными частями. В отличие от солнечных батарей, ветряные турбины имеют много движущихся частей и, следовательно, с большей вероятностью нуждаются в ремонте.Однако поставщики небольших ветряных турбин, как правило, имеют еще более короткий срок службы, чем их продукция. [1]

Резные деревянные лезвия

Законы физики изменить нельзя, но сами по себе они не делают малые ветряные турбины неэкономичными и неустойчивыми. Решающими являются два других фактора, и их можно устранить. На самом деле, ими уже более двух десятилетий занимается шотландский инженер Хью Пигготт, который строит небольшие ветряные турбины мощностью 1-2 кВт с диаметром ротора 2-4 метра, используя цельные деревянные лопасти.[2]

Деревянные лезвия ручной работы. Источник: [5]

Лезвия вырезаны вручную на месте с использованием основных навыков работы с деревом и инструментов. В отличие от лезвий из стекловолокна, для их производства требуется мало энергии или вообще не используется. Это увеличивает вероятность того, что ветряная турбина будет производить больше энергии за свой срок службы, чем было необходимо для ее производства.

Вопреки обычному стремлению к эффективности ветряные турбины Piggott жертвуют пиковой мощностью ради более надежной работы.В машинах используется система закручивания, которая ограничивает входную мощность турбины при скорости ветра 8 м/с (5 баллов по шкале Бофорта), в то время как большинство коммерческих моделей продолжают работать до более высоких скоростей ветра. Это повышает надежность, ведь чем быстрее вращается машина, тем быстрее изнашиваются ее детали. [3]

Местное производство

Сравнение ветряных турбин Пигготта с имеющимися в продаже моделями показало, что повышенная выработка энергии, генерируемая последними при скорости ветра выше 8 м/с, в значительной степени тратится впустую, поскольку большая часть дополнительной энергии вырабатывается, когда батареи уже заряжены.Исследование также показало, что шотландская конструкция примерно на 20% дешевле с учетом как капитальных, так и эксплуатационных затрат. [3]

Деревянные ветряные турбины в Непале. Источник: [5]

Проект

Piggott с открытым исходным кодом породил тысячи небольших самодельных ветряных турбин по всему миру. Он также стал основой для нескольких инициатив по электрификации сельских районов с использованием ветра в Монголии, Непале, Перу и Никарагуа. [4-7] В «развивающихся» странах возможность производить и обслуживать турбины на месте является большим преимуществом по сравнению с использованием коммерческих ветряных турбин или солнечных батарей.

Коммерческие ветряные турбины с деревянными лопастями

В последнее время возобновился интерес к использованию лопастей из цельного дерева, которые когда-то были обычным явлением для небольших ветряных мельниц и ветряных турбин. [8-9] Наиболее примечательна история успеха голландской компании EAZ Wind, основанной в 2014 году четырьмя молодыми виндсерферами. Фирма, в которой сейчас работает более 40 сотрудников, продает ветряные турбины с цельными деревянными лопастями фермерским хозяйствам и энергетическим кооперативам региона. При диаметре ротора 12 метров и выходной мощности 10 кВт турбины примерно в пять раз больше, чем машины Пигготта.

Ветродвигатель с деревянными лопастями производства EAZ Wind.

Лопасти изготовлены из массивных деревянных балок, склеенных между собой, а затем отшлифованных для придания им формы. Затем они покрываются эпоксидным покрытием для защиты от влаги, а на острую сторону лезвия наносится полоска из армированного стекловолокном пластика для большей прочности.

По данным производителя, ветряные турбины, установленные на башнях высотой 15 м, производят примерно 30 000 кВтч электроэнергии в год, что соответствует потреблению электроэнергии десятью голландскими домохозяйствами.Машина продается за 46 000 евро, что делает ее дешевле, чем солнечная фотоэлектрическая система (4 600 евро на домохозяйство, или менее половины цены солнечной фотоэлектрической системы). Срок финансовой окупаемости — в ветреных северных Нидерландах — составляет от 7 до 10 лет.

Общественная приемка

Интересно, что выбор EAZ Wind в пользу деревянных лопастей не обусловлен целью снижения потребляемой энергии ветряной турбины. Скорее, миссия компании состоит в том, чтобы сделать сельскую местность — особенно фермы, а также небольшие деревни — самодостаточными с точки зрения производства электроэнергии, разрабатывая более красивые ветряные турбины местного производства, на которые люди не жалуются.Как и во многих других странах, большие ветряные турбины и связанные с ними линии электропередач вызывают в Нидерландах сильное сопротивление со стороны местных жителей.

Установка ветряка. Изображение: ЭАЗ Ветер.

Подход работает. Когда ферма устанавливает ветряную турбину, ее соседи обычно становятся следующими покупателями. На сегодняшний день EAZ Wind продал более 400 ветряков. Общественное признание ветроэнергетики, по-видимому, поощряется двумя факторами.Во-первых, ветряки с деревянными лопастями имеют более естественный вид, что повышает их эстетическую привлекательность.

Во-вторых, машины производятся на месте, а это означает, что покупка ветряной турбины поддерживает местную экономику. Древесина для лезвий поступает из соседней провинции и обрабатывается местными компаниями.

Деревянные башни

Турбины от EAZ Wind имеют деревянные лопасти, но стальные башни. Шведская компания InnoVentum использует другой подход: у ее ветрогенераторов деревянная башня, а лопасти сделаны из пластика.Башни высотой 12 м или 20 м имеют уникальную конструкцию и состоят из небольших деревянных модулей, которые можно скрепить болтами на земле за несколько часов.

Деревянная башня ветряной турбины Innoventum.

Многоопорные башни не требуют или намного меньше бетона для основания и их можно возводить без использования крана, используя вместо этого веревку и лебедку. С 2012 года было установлено около пятнадцати. Как и EAZ Wind, компания стремится создать новый эстетический уровень, который может помочь повысить признание ветряных турбин.

Деревянная башня ветряной турбины Innoventum.

Конечно, оба подхода можно было совместить, в результате чего получились небольшие ветряки с деревянными лопастями, башней и другими конструктивными частями. Небольшая ветряная турбина, почти полностью построенная из дерева, за исключением зубчатой ​​передачи и генератора, еще больше снижает энергию, необходимую для ее производства, что делает ее более экономичной и устойчивой на протяжении всего срока службы.

С точки зрения выбросов углерода, небольшой деревянный ветряк можно даже считать поглотителем углерода, потому что древесина улавливает CO2, который деревья поглощают из атмосферы.

Ветряк с деревянными лопастями и башней. Инновентум.

Сочетание ветра и солнца

Новейшие продукты как EAZ Wind, так и InnoVentum включают в себя солнечные панели в основе конструкции. Поскольку ветряная турбина и солнечная фотоэлектрическая система могут иметь одну и ту же опорную конструкцию, электрическую систему и хранилище энергии, этот подход экономит деньги и ресурсы. Сочетание солнечной и ветровой энергии также увеличивает шансы на получение достаточной мощности в любое время, уменьшая потребность в хранении энергии, которая является наиболее неустойчивой частью автономной электростанции.

Солнечные батареи и ветряные турбины используют одну и ту же несущую конструкцию. Изображение: InnoVentum.

В гибридной солнечно-ветровой модели от EAZ Wind мощность ветряной турбины вдвое превышает мощность солнечных фотоэлектрических панелей, что отражает местный климат (ветренный, но не очень солнечный). Добавление солнечных панелей увеличивает выработку электроэнергии до 45 000 кВтч в год, что соответствует потребности в электроэнергии 14 голландских домохозяйств. Однако использование солнечных панелей значительно увеличивает воплощенную энергию системы, так что она больше не может быть поглотителем углерода.

Солнечные батареи и ветряные турбины используют одну и ту же несущую конструкцию. Изображение: InnoVentum.

Децентрализованное производство электроэнергии

Небольшие деревянные ветряные турбины предлагают дополнительные преимущества, присущие всем децентрализованным источникам энергии. Тот факт, что за них платят те же люди, которые пользуются их преимуществами, повышает их общественное признание. Они также устраняют необходимость в линиях электропередачи, и чем больше электроэнергии производится и используется на местном уровне, тем проще становится интегрировать непредсказуемую энергию ветра в центральную сеть.И последнее, но не менее важное: связь между потреблением энергии и потребностью в ней способствует низкоэнергетическому образу жизни.

Часть 2: Можем ли мы снова построить большие ветряные турбины из дерева?

Крис Де Декер


Каталожные номера: [1] Костакис, Василис и др. «Конвергенция цифрового общественного достояния с местным производством с точки зрения замедления роста: два иллюстративных случая». Журнал чистого производства 197 (2018): 1684-1693. [2] Как построить ветряную турбину. Хай Пиггот, 2003.[3] Суманик-Лири, Джон и др. «Небольшие ветряные турбины местного производства: как они соотносятся с коммерческими машинами». Материалы 9-го семинара PhD по ветроэнергетике в Европе. 2013. [4] Мишнаевский, Леон, и др. «Материалы для лопастей ветряных турбин: обзор». Материалы 10.11 (2017): 1285. [5] Мишнаевский-младший, Леон и др. «Прочность и надежность древесины для компонентов недорогих ветроустановок: расчетно-экспериментальный анализ и приложения». Ветроэнергетика 33.2 (2009): 183-196.[6] Мишнаевский-младший, Леон и др. «Небольшие ветряные турбины с деревянными лопастями для развивающихся стран: выбор материалов, разработка, установка и опыт». Возобновляемая энергия 36.8 (2011): 2128-2138. [7] Синха, Ракеш и др. «Выбор непальской древесины для изготовления лопастей малых ветряных турбин». Ветроэнергетика 34.3 (2010): 263-276. [8] Клаузен, П. Д., Ф. Рейнал и Д. Х. Вуд. «Проектирование, производство и испытания лопастей малых ветряных турбин». Достижения в конструкции лопастей ветряных турбин и материалов.Издательство Вудхед, 2013. 413–431. [9] Pourrajabian, Abolfazl, et al. «Выбор подходящей древесины для лопасти небольшой ветряной турбины: сравнительное исследование». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии 100 (2019): 1-8.

Изображение: InnoVentum.

Почему бы не обзавестись собственной ветряной турбиной? Много причин

Сегодня эта инициатива, Зеленый климатический фонд, является «пустой оболочкой», сказал г-н Бан в недавнем телефонном интервью. Пожизненный дипломат, который недавно стал президентом Глобального института зеленого роста, международной организации, базирующейся в Сеуле, Южная Корея, которая занимается развитием экологически чистой энергии, сказал, что надеется использовать следующую главу своей карьеры, чтобы помочь бедным странам выполнить свои обязательства. целей Парижского соглашения об изменении климата.

«Совершенно очевидно, что международное сообщество должно удвоить наши усилия по реализации Парижского соглашения об изменении климата», — сказал г-н Бан. В частности, заявил он, Соединенным Штатам при президенте Трампе необходимо изменить свое отношение к глобальному соглашению.

В рамках Парижского соглашения почти 200 стран, богатых и бедных, обязались сократить или ограничить выбросы парниковых газов, которые они производят в результате сжигания ископаемого топлива или вырубки лесов. Страны также обязались создать Зеленый климатический фонд, мобилизовав к 2020 году 100 миллиардов долларов как из государственных фондов, так и из частного сектора, чтобы помочь беднейшим странам.

Г-н Трамп сказал, что Парижское соглашение является плохой сделкой для Соединенных Штатов и что страна больше не будет выполнять свое обещание сократить выбросы по крайней мере на 26 процентов ниже уровня 2005 года к 2025 году или вносить деньги в климатический фонд. Бывший президент Барак Обама пообещал 3 миллиарда долларов в течение четырех лет и перед уходом с поста передал 1 миллиард долларов.

«США — самая богатая, самая могущественная страна-лидер номер один. Есть нормальное ожидание, что Соединенные Штаты получат треть из 100 миллиардов долларов», — сказал он.— сказал Бан. «Политически и морально Соединенные Штаты должны быть лидерами».

Белый дом не ответил на просьбу прокомментировать высказывание г-на Бана. Но позиция г-на Трампа по Парижскому соглашению была четко изложена на конференции Консервативного комитета политических действий в прошлом месяце, когда он сказал, что соглашение станет «катастрофой» для Соединенных Штатов. «В основном они хотят отобрать наше богатство», — сказал Трамп.

Ознакомьтесь с последними новостями об изменении климата


Карточка 1 из 4

Загрязнение воздуха и красная черта. Новое исследование показывает, как городские кварталы, которые были отмечены федеральными властями в 1930-х годах, имели тенденцию иметь более высокий уровень вредного загрязнения воздуха восемь десятилетий спустя, показывая, как расистская политика способствовала сохранению неравенства в Соединенных Штатах.

Г-н Бан, который возглавлял Организацию Объединенных Наций с 2007 по 2016 год, выразил обеспокоенность тем, что г-н Трамп нанес серьезный ущерб Парижскому соглашению, и заявил, что Соединенные Штаты вступают в опасно изоляционистские воды.

Хороши ли маленькие ветряные турбины для дома?

Бесчисленное количество изобретателей берутся за дело с новейшими и лучшими экологически чистыми технологиями, которые спасут планету. Приятно видеть, но воды разумных изменений, несомненно, будут замутнены некоторыми неудачными попытками, некоторыми сомнительными заявлениями и, возможно, даже небольшим количеством змеиного масла!

Мы нашли компактную домашнюю ветряную турбину PowerPod в ходе кампании на Kickstarter, которая в принципе выглядит великолепно, но, увидев в прошлом несколько домашних ветряных турбин, которые не оправдали своих обещаний, мы подумали, что потенциально она выглядит слишком великолепно. Созданная компанией Halcium из Солт-Лейк-Сити, штат Юта, компания надеется, что Powerpod изменит правила игры в домашнем производстве возобновляемой энергии — за что мы все выступаем, если это оправдает себя.

Хороши ли маленькие бытовые ветряные турбины?

Создатели компактной домашней ветряной турбины PowerPod на Kickstarter заявляют, что «в местах, где солнце светит менее 300 дней в году, PowerPod может производить больше энергии за меньшие деньги, чем солнечные батареи» , что действительно заставило нас задуматься. , так как в игре так много переменных, что мы не понимаем, как это всегда может быть правдой.

Важным в этом утверждении является «может», поэтому инженеры Ecohome решили провести некоторые собственные расчеты, чтобы посмотреть, выглядит ли это утверждение правдоподобным.Возможно, это «могло бы» быть правдой в некоторых местах, но, по нашему мнению, это также немного преувеличено, и это, безусловно, первое из нескольких вызывающих удивление утверждений, которые побудили нас копнуть глубже.

Установка солнечных панелей в тени или местах, где много пасмурных дней, наверняка повлияет на время окупаемости инвестиций, но отсутствие солнца также не означает немедленного приравнивания к здоровому поступлению ветра, по крайней мере, это то, что наша — рассуждали инженеры.

И что более важно, скорость ветра на малых высотах оказалась относительно ограниченной.поэтому, по их мнению (наши специалисты по обработке чисел), турбину необходимо установить примерно на 100 футов над любыми окружающими препятствиями для оптимизации производительности, несмотря на заявление об эффективности +40% из-за этой причудливой конструкции. Ветряные турбины, которые мы видели, не просто анекдотичны, и где кто-то серьезно относится к сбору энергии ветра, обычно устанавливаются на башне или столбе над любыми препятствиями в непосредственной близости.

Этот маленький ветряк для домашнего использования, похожий на кадр из фильма «Звездные войны», отличается от других!

 

Еще одно преимущество компактного бытового ветряка, которое производители продвигают, заключается в том, что он более безопасен для детей.Верно, но если он находится на уровне земли на вашем огороженном заднем дворе, где играют дети, то вступают в силу ограничения любой ветряной турбины, заключающиеся в уменьшенной скорости ветра на земле по сравнению с ветром, расположенным выше в воздухе, который не замедляется. по зданиям и деревьям. Таким образом, это «безопасно для детей», если вы поместите его в место, где он не будет работать очень хорошо. Это было бы похоже на рекламу набора кухонных ножей как «безопасных для детей», потому что они слишком тупые, чтобы что-то резать.

Ветряные турбины с вертикальной осью работают лучше?

Существует семейство «альтернативных» конструкций ветряных турбин с вертикальной осью, в которых используются подобные вращающиеся лопасти, еще одним примером является ветряная турбина Zoetrope.Турбины с вертикальной осью, подобные этой, по большей части оказались бесполезными.

Мы попросили инженера Ecohome Дени Бойера высказать свое мнение, и он рассказал следующее: 

В рекламном ролике PowerPod утверждается, что скорость воздуха увеличивается на 33%, когда он проходит через воздухозаборник. Я предполагаю, что они сделали некоторые расчеты, подтверждающие это, однако они продолжают утверждать, что их конструкция будет обеспечивать в 3 раза (300%) больше мощности, чем обычная турбина, но это не то, к чему мы пришли.

Если предположить, что весь воздух, ударяющийся о поверхность, на самом деле попадает в турбину (чего не будет!), можно показать, что передаваемая мощность будет не более чем в 1,8 раза (или 80%) по сравнению со стандартной турбиной. . Но, скорее всего, будет сильная турбулентность, из-за которой значительная часть поступающего воздуха будет отклоняться, и тогда он не будет участвовать в производстве энергии. Следовательно, фактическая производимая мощность, вероятно, будет намного меньше, чем это увеличение на 80%.

Итак, в целом у нас есть некоторые сомнения в том, что это устройство действительно может выполнить свои обещания и превзойти солнечные батареи в большинстве регионов страны.

Каков срок окупаемости турбины PowerPod?

Что действительно необходимо, чтобы держать скептиков вроде нас в страхе, так это некоторые фактические данные, в которые мы можем вонзить зубы относительно производительности и стоимости. Это также дало бы нам возможность с уверенностью стоять за этой штукой, если она действительно работает так, как они утверждают. Например, если бы компания провела испытание в течение месяца или около того в определенном городе (или, что еще лучше, в нескольких городах) с турбиной, расположенной на нужной высоте, и измерила бы собранную энергию, это дало бы некоторое представление о том, что это действительно может доставить.

Таким образом, домовладельцы знали бы в наличных деньгах, какую часть их затрат на электроэнергию, основанную на местных тарифах на коммунальные услуги, можно было бы компенсировать за счет такой покупки. Если он вырабатывал достаточно энергии, чтобы окупить себя за 4-5 лет, и у него был расчетный срок службы 20 лет, тогда мы пойдем и купим его сами. Но если на его окупаемость уйдет 40 лет, то лучше с солнечными панелями, с которыми эта штука пытается конкурировать. Важно придавать этим вещам осязаемые цифры, если они хотят закрепиться на рынке.

Приятно видеть, что новаторы выдвигают новые идеи, но не все они меняют правила игры. На наш взгляд, хотя это выглядит круто, это, вероятно, не волшебная пилюля, в которой нуждается мир.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.