Мини ветрогенератор самодельный: создание своими руками ветряка из шагового двигателя от принтера, устройство для зарядки автомобильной АКБ

Мини ветрогенератор из электромотора своими руками. Ветровые условия эксплуатации. Самодельный анемометр

 

Идеален вариант установки ветрогенератора на вершине холма, где с позиции аэродинамики, воздушный поток уплотняется с соответствующим увеличением скорости ветра.

Установка ветроэлектростанции на крыше дома приводит к стойкому дискомфорту внутри жилища. Даже небольшой ветрогенератор весом 5-10 кг гарантированно обеспечит вибрацию, шум, инфразвуковые колебания, радиопомехи.

И никуда от этого не деться.

 

Не смотря на всю привлекательность метода: «Один раз отрежь, затем мерей сколько хочешь», перед покупкой ветрогенератора, очень рекомендуем несложную конструкцию нагруженного анемометра.

Если он будет работать, хотя бы два часа в сутки, есть шанс оправданной установки и использования мини ветроэлектростанции.

 

Примитивно, это электромотор постоянного тока от любого струйного принтера и крыльчатки обдува магнетрона из микроволновой печки.

В качестве визуального контроля и нагрузки используется светодиод или лазерная читающая / пишущая головка из любого соответствующего устройства (дисковод, лазерная указка и т.п.).

В качестве кока, обтекателя центральной части пропеллера, используем полусферу из киндер-сюрприза.

Напряжение электромотора, в нашем случае электрогенератора, 35 вольт. Это позволяет генерировать необходимый электрический ток при невысоких скоростях ветра.

Электромоторчик от детской игрушки рассчитан на питание 3 – 12 вольт. Для генерирования необходимого напряжения его необходимо раскрутить до 2400 об./мин., что нереально в разумных ветровых условиях.

Все предложенные детали хорошо сопрягаются по типоразмеру.

 

Итак:

 

Извлекаем необходимые детали из указанного металлолома, и собираем как лего.

Осевые диаметры генератора и ветроколеса совпадают и обеспечивают жёсткую посадку без дополнительных мер.

При отсутствии указанного вентилятора, можно вырезать из жести и придать необходимую форму лопастям. В этом случае для монтажа рекомендуем воспользоваться эпоксидным клеем. Размер ветроколеса не должен быть более 150 мм в диаметре, в противном случае затруднён выход на заданные обороты и необходима балансировка пропеллера.

Соблюдая полярность, припаиваем к клеммам нагрузку и сглаживающий пульсации конденсатор  ёмкостью ~ 10 мкф. Можно добавить диод, но это не обязательно.

Прибор практически готов.

С помощью заводского крепежа из принтера крепим конструкцию не любую плоскость адекватных размеров (фанера, текстолит, пластик). Предварительно вбиваем гвоздь, определив центр тяжести. Накрываем разрезанной вдоль половиной пластиковой бутылки («Активия» или т.п.) и клеим герметиком.

Изобретаем управляющее оперение (хвост), красим, холим и лелеем.

Как вариант можно использовать пластиковую авиамодель в качестве корпуса флюгера. Хорошо подходит модель советского истребителя 40-х годов И-16. Хотя гражданский вариант самолёта ПО-2 выглядит изящнее и не столь агрессивно.

Правда купить его сложнее.

В крыльях можно разместить красный и зелёный светодиоды.

Вставляем в подходящий шток, подложив предварительно пару фторопластовых скользящих прокладок.

Помимо объективной картины ветровых условий в конкретном месте установки, он вносит свою развлекательную и охранную лепту, бегающей по участку красной, лазерной точкой.

 

Закуриваем и пару суток ждём подходящего ветра.

Надеемся Вам повезет более, чем автору на Северо-Западе, несмотря на близость Балтики и Ладоги.

Спасибо.

Вертикальный ветрогенератор своими руками — пошаговые инструкции по сборке

Зачастую у владельцев частных домов возникает идея о реализации системы резервного электропитания. Наиболее простой и доступный способ — это, естественно, бензиновый или дизельный генератор, однако многие люди обращают свой взгляд на более сложные способы преобразования так называемой даровой энергии (солнечного излучения, энергии текущей воды или ветра) в электричество.

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Если с использованием течения воды (мини-ГЭС) все понятно — это доступно только в непосредственной близости от достаточно быстротекущей реки, то солнечный свет или ветер можно использовать практически везде. Оба этих метода будут иметь и общий минус — если водяная турбина может работать круглосуточно, то солнечная батарея или ветрогенератор эффективны только некоторое время, что делает необходимым включение аккумуляторов в структуру домашней электросети.

Поскольку условия в России (малая длительность светового дня большую часть года, частые осадки) делают применение солнечных батарей неэффективным при их современных стоимости и КПД, наиболее выгодным становится конструирование ветрового генератора. Рассмотрим его принцип действия и возможные варианты конструкции.

Так как ни одно самодельное устройство не похоже на другое, эта
статья — не пошаговая инструкция, а описание базовых основ конструирования ветрогенератора.

Общий принцип работы

Основным рабочим органом ветрогенератора являются лопасти, которые и вращает ветер. В зависимости от расположения оси вращения ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные:

• Горизонтальные ветрогенераторы наиболее широко распространены. Их лопасти имеют конструкцию, аналогичную пропеллеру самолета: в первом приближении это — наклонные относительно плоскости вращения пластины, которые преобразуют часть нагрузки от давления ветра во вращение. Важной особенностью горизонтального ветрогенератора является необходимость обеспечения поворота лопастного узла сообразно направлению ветра, так как максимальная эффективность обеспечивается при перпендикулярности направления ветра к плоскости вращения.
• Лопасти вертикального ветрогенератора имеют выпукло-вогнутую форму. Так как обтекаемость выпуклой стороны больше, чем вогнутой, такой ветрогенератор вращается всегда в одном направлении независимо от направления ветра, что делает ненужным поворотный механизм в отличие от горизонтальных ветряков. Вместе с тем, за счет того, что в любой момент времени полезную работу выполняет только часть лопастей, а остальные только противодействуют вращению, КПД вертикального ветряка значительно ниже, чем горизонтального: если для трехлопастного горизонтального ветрогенератора этот показатель доходит до 45%, то у вертикального не превысит 25%.

Поскольку средняя скорость ветров в России невелика, даже большой ветряк большую часть времени будет вращаться достаточно медленно. Для обеспечения достаточной мощности электропитания от должен соединяться с генератором через повышающий редуктор, ременной или шестеренчатый. В горизонтальном ветряке блок лопасти-редуктор-генератор устанавливается на поворотной головке, которая дает им возможность следовать за направлением ветра. Важно учесть, что поворотная головка должна иметь ограничитель, не дающий ей сделать полный оборот, так как иначе проводка от генератора будет оборвана (вариант с использованием контактных шайб, позволяющих головке свободно вращаться, более сложен). Для обеспечения поворота ветрогенератор дополняется направленным вдоль оси вращения рабочим флюгером.

Наиболее распространенный материал для лопастей — это ПВХ-трубы большого диаметра, разрезаемые вдоль. По краю к ним приклепываются металлические пластины, приваренные к ступице лопастного узла. Чертежи такого рода лопастей наиболее широко распространены в Интернете.

На видео рассказывается про ветрогенератор, изготовленный своими руками

Своими руками

Приобретение готового ветрогенератора не по карману большинству пользователей. Кроме того, стремление мастерить разные механизмы и приспособления неискоренимы в народе, а если появляется еще и насущная необходимость — решение вопроса однозначно. Рассмотрим, как сделать ветрогенератор своими руками.

Простейший ветрогенератор для освещения дачи

Самые простые конструкции используются для освещения участка или питания насоса, подающего воду. В процессе участвуют, как правило приборы потребления, не боящиеся скачков напряжения. Ветряк вращает генератор, напрямую подключенный к потребителям, без промежуточного комплекта, стабилизирующего напряжение.

Ветряк своими руками из автомобильного генератора

Генератор от автомобиля является оптимальным вариантом при создании самодельного ветряка. Он нуждается в минимальной реконструкции, в основном — перемотке катушки более тонким проводом с большим числом витков. Модификация минимальна, а полученный эффект позволяет использовать ветряк для обеспечения дома. Понадобится достаточно скоростной и мощный ротор, способный вращать устройства с большим сопротивлением.

Ветрогенератор из стиральной машины

Электродвигатель от стиральной машины часто используют для создания генератора. Оптимальным вариантом является установка на ротор сильных неодимовых магнитов, обеспечивающих возбуждение обмоток. Для этого необходимо просверлить в роторе углубления, диаметром равные размеру магнитов.

Затем они устанавливаются в гнезда с чередованием полярности и заливаются эпоксидкой. Готовый генератор устанавливается на вращающуюся вокруг вертикальной оси площадку, на вал насаживается крыльчатка с обтекателем. Сзади к площадке крепится хвостовой стабилизатор, обеспечивающий наведение устройства.

Расчет лопастного ветрогенератора

Так как мы уже выяснили, что горизонтальный ветрогенератор значительно эффективнее, рассмотрим расчет именно его конструкции.

Энергия ветра может быть определена по формуле P=0.6*S*V³, где S — это площадь круга, описываемого концами лопастей винта (площадь ометания), выраженная в квадратных метрах, а V — расчетная скорость ветра в метрах в секунду. Также нужно учитывать КПД самого ветряка, который для трехлопастной горизонтальной схемы составит в среднем 40%, а также КПД генераторной установки, составляющий на пике токоскоростной характеристики 80% для генератора с возбуждением от постоянных магнитов и 60% — для генератора с обмоткой возбуждения. Еще в среднем 20% мощности израсходует повышающий редуктор (мультипликатор). Таким образом, окончательный расчет радиуса ветряка (то есть длины его лопасти) для заданной мощности генератора на постоянных магнитах выглядит так: R=√(P/(0.483*V³))

Пример: Примем требуемую мощность ветроэлектростанции в 500 Вт, а среднюю скорость ветра — в 2 м/с. Тогда по нашей формуле нам придется использовать лопасти длиной не менее 11 метров. Как видите, даже такая небольшая мощность потребует создания ветрогенератора колоссальных габаритов. Для более-менее рациональных в условиях изготовления своими руками конструкций с длиной лопасти не более полутора метров ветрогенератор сможет выдавать всего лишь 80-90 ватт мощности даже на сильном ветру.

Недостаточно мощности? На самом деле все несколько иначе, так как на самом деле нагрузку ветрогенератора питают аккумуляторы, ветряк же только заряжает их в меру своих возможностей. Следовательно, мощность ветроустановки определяет периодичность, с которой она сможет осуществлять подачу энергии.

Выбор генератора

Наиболее логичным вариантом генераторной установки для самодельного ветряка кажется автомобильный генератор. Такое решение позволяет легко скомпоновать установку, так как генератор уже имеет и крепежные точки, и шкив для ременного мультипликатора. Купить и сам генератор, и запчасти к нему нетрудно. Кроме того, встроенное реле-регулятор позволяет непосредственно подключить его к 12-вольтовой аккумуляторной батарее, а к ней, в свою очередь — инвертор для преобразования постоянного тока в переменный напряжением 220В.

Но, как уже было сказано выше, КПД генераторов с обмоткой возбуждения достаточно низок, что весьма чувствительно для и без того маломощного ветряного генератора. Второй минус в том, что при разряженном аккумуляторе автомобильный генератор не сможет возбудиться.

В ряде самодельных конструкций можно встретить тракторные генераторы Г-700 и Г-1000. Их КПД ничуть не больше, полезным отличием являются лишь намагниченность ротора, позволяющая возбудить генератор даже без аккумуляторной батареи, и низкая цена.

Некоторые авторы при постройке ветрогенераторов пользуются свойством обратимости коллекторных электродвигателей — принудительно вращая их ротор, с него можно снимать постоянный ток. Статор двигателей подобного типа состоит либо из постоянных магнитов, что более предпочтительно в наших целях, либо имеет обмотку. Для применения двигателя в режиме генератора она подключается к автомобильному реле-регулятору, чтобы обеспечить нужное напряжение. Рассмотрим подключение реле-регулятора на примере узла от ВАЗовской классики (оно удобно тем, что не объединено в один блок с щеточным узлом):

1. Одну из щеток двигателя соедините с корпусом — это будет отрицательный полюс генератора. Сюда же надежно подключите металлический корпус реле-регулятора и клемму «-» аккумулятора.
2. Клемму 67 реле соедините с одним из выводов статорной обмотки, второй временно с корпусом.
3. Клемму 15 соедините через выключатель с положительным полюсом аккумулятора (при этом на обмотку подастся ток возбуждения). Придайте ротору вращение в том же направлении, что будет обеспечивать винт ветроустановки, и подключите между свободной щеткой и корпусом вольтметр. Если на щетке обнаружится отрицательный потенциал, поменяйте местами соединения статора с реле-регулятором и массой.

Основной особенностью подключения генератора постоянного тока к аккумуляторной батарее является необходимость в разделении их полупроводниковым диодом, не дающим аккумулятору разряжаться на обмотку ротора при остановке генератора. В современных автомобильных генераторах эту функцию выполняет трехфазный диодный мост, и мы также можем его использовать, параллельно соединив его фазы для уменьшения падения напряжения на нем.

Наибольшую же мощность можно снять с генератора, ротор которого состоит из неодимовых магнитов. Распространены конструкции на основе автомобильной ступицы с тормозным диском, по краю которого закрепляются мощные магниты. На минимальном расстоянии от них располагается статор с однофазной или трехфазной обмоткой.

Ветряк #2 — аксиальная конструкция на магнитах

Аксиальные ветряки с безжелезными статорами на неодимовых магнитах в России до последнего времени не делали по причине недоступности последних. Но теперь они есть и в нашей стране, причем стоят они дешевле, чем изначально. Поэтому и наши умельцы стали изготавливать ветрогенераторы этого типа.

Со временем, когда возможности роторного ветрогенератора уже не будут обеспечивать все потребности хозяйства, можно сделать аксиальную модель на неодимовых магнитах

Что необходимо подготовить?

За основу аксиального генератора нужно взять ступицу от автомобиля с тормозными дисками. Если эта деталь была в эксплуатации, её необходимо разобрать, подшипники поверить и смазать, ржавчину счистить. Готовый генератор будет покрашен.

Чтобы качественно отчистить ступицу от ржавчины, воспользуйтесь металлической щеткой, которую можно насадить на электродрель. Ступица снова будет выглядеть отлично

Распределение и закрепление магнитов

Нам предстоит наклеивать магниты на диски ротора. В данном случае используются 20 магнитов размером 25х8мм. Если вы решите сделать другое количество полюсов, то используйте правило: в однофазном генераторе должно быть сколько полюсов, столько и магнитов, а в трехфазном необходимо соблюдать соотношение 4/3 или 2/3 полюса к катушкам. Размещать магниты следует, чередуя полюса. Чтобы их расположение было правильным, используйте шаблон с секторами, нанесенными на бумаге или на самом диске.

Если есть такая возможность, магниты лучше использовать прямоугольные, а не круглые, потому что у круглых магнитное поле сосредоточено в центре, а у прямоугольных – по их длине. Противостоящие магниты должны иметь разные полюса. Чтобы ничего не перепутать, маркером нанесите на их поверхность «+» или «-». Для определения полюса возьмите один магнит и подносите к нему другие. На притягивающихся поверхностях ставьте плюс, а на отталкивающихся – минус. На дисках полюса должны чередоваться.

Магниты правильно размещены. Перед их фиксацией эпоксидной смолой, необходимо сделать бортики из пластилина, чтобы клейкая масса могла застыть, а не стекла на стол или пол

Для закрепления магнитов нужно использовать сильный клей, после чего прочность склейки дополнительно усиливают эпоксидной смолой. Ею заливают магниты. Чтобы предотвратить растекание смолы можно сделать бордюры из пластилина или просто обмотать диск скотчем.

Трехфазные и однофазные генераторы

Однофазный статор хуже трехфазного, потому что при нагрузке он даёт вибрацию. Это происходит из-за разницы в амплитуде тока, которая возникает по причине непостоянной отдачи его за момент времени. Трехфазная модель этим недостатком не страдает. Мощность в ней всегда постоянна, потому что фазы друг друга компенсируют: если в одной ток падает, а в другой он нарастает.

В споре однофазного и трехфазного вариантов последний выходит победителем, потому что дополнительная вибрация не продлевает срок службы оборудования и раздражает слух

В результате отдача трехфазной модели на 50% превышает тот же показатель однофазной. Другим плюсом отсутствия ненужной вибрации является акустический комфорт при работе под нагрузкой: генератор не гудит во время его эксплуатации. Кроме того, вибрация всегда выводит ветрогенератор из строя до истечения срока его эксплуатации.

Процесс наматывания катушек

Любой специалист вам скажет, что перед наматыванием катушек нужно произвести тщательный расчет. А любой практик все сделает интуитивно. Наш генератор не будет слишком быстроходным. Нам нужно, чтобы процесс зарядки 12-вольтового аккумулятора начался при 100-150 оборотах в минуту. При таких исходных данных общее число витков во всех катушках должно составлять 1000-1200шт. Осталось разделить эту цифру на количество катушек и узнать, сколько витков будет в каждой.

Чтобы сделать ветрогенератор на низких оборотах мощнее, нужно увеличить число полюсов. При этом в катушках возрастет частота колебания тока. Для намотки катушек лучше использовать толстый провод. Это уменьшит сопротивление, а, значит, сила тока возрастет. Следует учесть, что при большом напряжении ток может оказаться «съеденным» сопротивлением обмотки. Простой самодельный станочек поможет быстро и аккуратно намотать качественные катушки.

Статор размечен, катушки уложены на свои места. Для их фиксации используется эпоксидная смола, стеканию которой снова противостоят пластилиновые бортики

Из-за числа и толщины магнитов, расположенных на дисках, генераторы могут значительно различаться по своим рабочим параметрам. Чтобы узнать, какую мощность ждать в результате, можно намотать одну катушку и прокрутить её в генераторе. Для определения будущей мощности, следует измерить напряжение на определенных оборотах без нагрузки.

Например, при 200 оборотах в минуту получается 30 вольт при сопротивлении 3 Ом. Отнимаем от 30 вольт напряжение аккумулятора в 12 вольт, а получившиеся 18 вольт делим на 3 Ом. Результат – 6 ампер. Это тот объём, который отправится на аккумулятор. Хотя практически, конечно, выходит меньше из-за потерь на диодном мосту и в проводах.

Чаще всего катушки делают круглыми, но лучше их чуть вытянуть. При этом меди в секторе получается больше, а витки катушек оказываются прямее. Диаметр внутреннего отверстия катушки должен соответствовать размеру магнита или быть немногим больше его.

Проводятся предварительные испытания получившегося оборудования, которые подтверждают его отличную работоспособность. Со временем и эту модель можно будет усовершенствовать

Делая статор, учтите, что его толщина должна соответствовать толще магнитов. Если число витков в катушках увеличить и сделать статор толще, междисковое пространство увеличится, а магнитопоток уменьшится. В результате может образоваться то же напряжение, но меньший ток из-за возросшего сопротивления катушек.

В качестве формы для статора используют фанеру, но можно на бумаге разметить сектора для катушек, а бордюры сделать из пластилина. Прочность изделия увеличит стеклоткань, помещенная на дно формы и поверх катушек. Эпоксидная смола не должна прилипать к форме. Для этого её смазывают воском или вазелином. Для тех же целей можно использовать пленку или скотч. Катушки закрепляют между собой неподвижно, концы фаз выводят наружу. Потом все шесть проводов соединяют треугольником или звездой.

Генератор в сборе тестируют, используя вращение рукой. Получившееся напряжение составляет 40 вольт, сила тока при этом составляет примерно 10 Ампер.

Расчет мультипликатора

Генераторная установка имеет наклонную токоскоростную характеристику: с ростом оборотов ротора увеличивается максимальная отдаваемая им мощность. Следовательно, чтобы обеспечить наибольшую эффективность тихоходного ветрогенератора, нам понадобится мультипликатор с большим коэффициентом повышения.

Для самодельной конструкции наиболее оптимальное решение — это ременной мультипликатор: он прост в изготовлении и требует минимума станочных работ. Коэффициент повышения оборотов у него будет равен отношению диаметра ведущего шкива, связанного с осью винта, к диаметру ведомого шкива генератора. При необходимости передаточное число будет легко скорректировать заменой одного из шкивов.

При проектировании мультипликатора нужно учитывать как средние обороты лопастного узла, так и токоскоростную характеристику генератора. Если мы используем серийный автомобильный генератор, то ее без труда можно найти в Интернете, с самодельными же конструкциями, скорее всего, придется идти методом проб и ошибок.

Для примера возьмем распространенный тракторный генератор, о котором уже писали выше.

Взяв расчетную мощность нашей ветроустановки в 90 ватт, найдем точку на графике, соответствующую выходу генератора на эту мощность. При номинальном напряжении 14 В нам потребуется токоотдача не менее 6,5 А — согласно графику, это произойдет при оборотах чуть выше 1000 об/мин. Пусть винт нашей конструкции вращается ветром со скоростью 60 об/мин (ветер средней силы). Значит, нам потребуется как минимум двадцатикратное соотношение диаметров шкивов — для 70-миллиметрового шкива генератора шкив ветряка должен будет иметь диаметр почти полтора метра, что неприемлемо. Это недвусмысленно намекает, насколько мала эффективность ветрогенераторов такого типа — без сложного многоступенчатого редуктора, который сам по себе приведет к большим потерям мощности, вывести автомобильный генератор на рабочий режим практически невозможно.

Преимущества и недостатки роторного ветрогенератора

Когда ветрогенератор сделать как надо, он будет функционировать без каких-либо ошибок. С аккумулятором на 75А и с хорошим инвертером на 1000 W, ветряк без проблем будет обеспечивать светом улицу, площадку дома, питать защитную сигнализацию, видеонаблюдение и т. д.

Ветрогенераторы такого типа имеют следующие преимущества:

• простота монтажа;
• небольшая себестоимость;
• экономичность;
• податливость к ремонту;
• не привередлив к условиям функционирования;
• надежность и бесшумность работы.

Минусов ветрогенератора несколько:

• небольшая производительность ветрогенератора;
• полная зависимость ветряка от ветра;
• лопасти может сорвать воздушный поток.

Подготовка материалов для ветрогенератора

Первым делом нужно собрать все расходники и детали для ветряка. Сделанный вами ветрогенератор будет выдавать мощность не более 1,5 КВт. Чтобы сделать агрегат вам нужно иметь:

• Автомобильный генератор на 12 В.
• Гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 В.
• Специальный преобразователь с 12 В на 220 В и с 700 Вт на 1500 Вт.
• Большую емкость из нержавейки или алюминия: ведро или кастрюля.
• Простой вольтметр.
• Болты, шайбы и гайки.
• Реле зарядки аккумулятора от автомобиля и контрольной лампочки заряда.
• Провода с разным сечением (2,5 мм2 и 4 мм2).
• Хомуты, фиксирующие ветрогенератор.
• Выключатель «кнопка» полугерметичный, на 12 В.

Кроме того, запаситесь такими инструментами:

• болгаркой или ножницами по металлу;
• рулеткой;
• строительным карандашом или маркером;
• отверткой, дрелью, кусачками и сверлом.

Конструкторские работы ветрогенератора

Работа заключается в изготовлении ротора и переделывания шкива генератора. Этапы следующие:

Подготовьте ведро или кастрюлю.

При помощи рулетки и маркера сделайте разметку, разделив емкость на 4 одинаковые части.

Теперь нужно вырезать лопасти.

Обратите внимание! Работая ножницами по металлу, необходимо вырезать под них отверстие. Если же ведро сделано не из покрашенной жести или оцинковки, то можно использовать болгарку.

Снизу ведра и в шкиве пометьте место, где будут отверстия. В них ввинчиваются болты. Не торопитесь, сделайте все ровно, так как при вращении может возникнуть дисбаланс. После чего сделайте отверстия.

Теперь отогните лопасти. Только не забудьте учесть, в каком направлении крутится генератор.

Угол изгиба лопасти влияет на площадь, которую будет встречать ветер. Это напрямую влияет на скорость и частоту оборотов ветряка.

При помощи болтов, закрепите ведро на шкиве.

Установите свой ветрогенератор на мачту, закрепив его хомутами.

Осталось подсоединить провода и собрать цепь.

На мачте зафиксируйте провода, чтобы они не болтались.

Для подсоединения аккумулятора возьмите провода, сечение которых 4 мм2. Рекомендуемый размер – не больше 1 м. А благодаря проводам с 2,5 мм2 подключите свет и приборы. Не забудьте установить инвертер (преобразователь). Подключите прибор в сеть к контактам №7 и №8, показанным на схеме ниже. Пользуйтесь проводами 4 мм2.

Вот и все, теперь ваш ветрогенератор готов к работе. Не может не радовать то, что он сделанный своими руками.

Мачта

Мачта, на которой крепится ветрогенератор — это один из самых важных его узлов.
Она не только обеспечивает безопасность эксплуатации ветряка (нижняя точка круга, описываемого лопастями, должна быть не ближе 2 метров к земле), но и позволяет ему максимально эффективно использовать энергию ветра, поток которого вблизи от земли становится более турбулентным.

Большая высота приводит к низкой жесткости мачты ветрогенератора и делает ее прочностной расчет достаточно сложным не только для мастера-любителя, но и для инженера. Можно перечислить лишь основные моменты:

• Размещайте мачту возможно дальше от дома и деревьев, затеняющих воздушный поток. Кроме того, при сильном ветре возможно падение ветрогенератора на здание либо его повреждение деревьями;
• Оптимальная конструкция мачты — это ажурная сварная ферма наподобие вышек электропередач, но в изготовлении она сложна и дорога. Простейший, но достаточно эффективный вариант — это несколько параллельных труб диаметром 80-100 мм, сваренных короткими швами между собой и забетонированных на глубину не менее метра в земле. Конструкцию из одной трубы крайне желательно усилить тросовыми растяжками, которые также крепятся к залитым в бетон опорам.
• Для упрощения обслуживания ветряка его мачту можно сделать переломной: в этом случае при ослаблении растяжки, идущей в направлении перелома, мачту можно будет наклонить к земле.

Рассказ об очень простом ветрогенераторе из домашнего вентилятора

Дополнительное электрооборудование

Как уже было сказано выше, неотъемлемой частью ветряной электростанции является аккумулятор, берущий на себя питание потребителей. при его выборе нужно помнить, что чем больше его емкость, тем дольше он сможет поддерживать напряжение в сети, но при этом и дольше будет заряжаться. Приблизительное время работы можно определить как то время, за которое исчерпается половина емкости аккумулятора (после этого падение напряжения станет уже ощутимым, кроме того, глубокий разряд снижает ресурс свинцово-кислотных батарей).

Пример: Так, аккумулятор емкостью 65 А*ч условно сможет отдавать в нагрузку 30-35 ампер-часов энергии. Много это или мало? Обычная лампа освещения мощностью 60 ватт потребует, с учетом наличия инвертора, преобразующего 12 В постоянного тока в 220 В переменного и имеющего собственный КПД в пределах 70%, тока в 7 ампер — это чуть больше четырех часов работы. Восстанавливать же растраченную энергию наш ветряк с условной мощностью 90 ватт даже в лучшем случае, при постоянном сильном ветре, будет не менее пяти часов. Как вы видите, при использовании ветрогенератора исключительно как автономного источника энергии электричество в вашем доме будет доступным лишь на несколько часов в день.

Вторым узлом системы электроснабжения становится инвертор. В нашем случае можно использовать как готовый автомобильный, так и извлеченный из источника бесперебойного питания. В любом случае важно не перегружать его потреблением тока, учитывая, что реальная эксплуатационная мощность его в 1,2-1,5 раза меньше указываемой максимальной мощности.

Как вы можете видеть, привлекательность использования даровой энергии упирается во многочисленные ограничения, и даже единственный эффективный в средней полосе России вариант — ветрогенератор — неспособен обеспечивать длительную автономность.

Но вместе с тем эта идея неплоха и как источник аварийного электропитания и, особенно, как конструкторская задача — удовольствие от создания своими руками ветрогенераторной установки может в разы превосходить ее мощность.

Мини ветряные электростанции. Самодельный мини ветрогенератор

Сборка портативного Ветрогенератора из подручных средств.

Данное весьма полезное приспособление сможет быть полезным вам в походе, на охоте или рыбалке. Оно позволяет пополнить заряд батареи на вашем мобильном телефоне телефон, плеере или фонарике. Так же данная модель ветрогенератора достаточна легка и компактна, что делает ее чрезвычайно мобильной и незаменимой в путешествиях.

Набор материалов, полезных для разработки нашего портативного ветрогенератора:
1) Шаговый двигатель(автор использовал из старого сканера)
2) Выпрямляющие диоды (понадобилось 8 диодов 1N4007 для реализации задумки)
3) Конденсатор 1000 мкФ
4) LM7805 (это стабилизатор, он же регулятор напряжения)
5) Обыкновенная труба на основе ПВХ
6) Некоторое количество пластиковых деталей (более подробное описание будет в процессе создания ветрогенератора)
7) Так же будут необходимы пластины из алюминия или другого метала (желательно полегче весом).

Собственно начнем с шагового двигателя. Автор достал такой из обычного старого сканера, который уже отслужил свое и в принципе был ему не нужен. Собственно его вы и можете лицезреть на фотографии, которая предоставлена ниже. Вот он — четырехфазный шаговый двигатель.

Кстати подобный агрегат можно получить не только из старого сканера, но так же и из дисковода магнитных дисков например. Так что, если у вас завалялся ненужный дисковод, искать сканер не обязательно.

Собственно получив необходимые компоненты из списка материалов указанного в статье, вы смело можете приступать к полномасштабной сборке выпрямителя. Как уже было сказано нам потребуется восемь диодов, то есть по две штуки на каждый шаг двигателя.

Напряжение на выходе мы стабилизируем при помощи конденсатора емкостью не менее чем в 1000мкФ и стабилизатора напряжения LM7805.

Сделанный генератор способен легко выдавать напряжение от пяти вольт и даже больше. Но в рамках именно этого проекта, так как в целях будет зарядка мобильного телефона и других устройств вполне себе достаточно даже пяти вольт.

Следующим шагом будет сбор лопастей. Они то и будут ловить энергию воздуха для нашего генератора.

Вырезая лопасти будьте аккуратны, постарайтесь сделать их наиболее плавными и обтекаемыми. Ведь чем легче и ровнее они будут, тем проще будет поймать ветер необходимой силы, чтобы наш генератор выдавал нужное напряжение.

После изготовления лопастей можно приступить к полной сборке аппарата. Лопасти крепим в трубе из пвх, с другой стороны ставим пластинку для баланса и координации винта по ветру. Собственно подключив ветряк к генератору мы получим готовое устройство.

Самое время его испытать в действии. Ниже представлена фотография работы собранного ветрогенератора.

Простой ветряк на 750 Ватт для загородного дома — это отличное дополнение электрической сети участка.

В качестве единственного источника энергии, возможно, его будет недостаточно, но для резервного источника в случае отключения электроэнергии — это просто прекрасная альтернатива дизельному генератору. Кроме того,

мини ветряк 750 Ватт позволяет существенно снизить затраты на электроэнергию и обеспечить надежное электроснабжение участка . Простота монтажа и элегантность конструкции позволяют считать данное устройство украшением участка.

Технические характеристики ветрогенератора:

Показатель	Значение
Мощность при 10 м/с	900 Ватт
Мощность при 9 м/с	825 Ватт
Мощность при 5 м/с	100 Ватт
Страгивание	2,5 м/с
Рабочий диапазон	3-25 м/с
Материал лопастей	Армированное стекловолокно с защитным покрытием 3М
Диаметр ротора	2,7 м
Масса ветрогенератора	65 кг
Подшипники на валу	NSK, Япония
Подшипник вертикальный	токосъёмный
Крепления мачты	«труба в трубу»
Срок эксплуатации	25 лет и более
Гарантия	1 год

Конфигурация и цена полного комплекта:

Также в комплекте:

3 армированные лопасти из стекловолокна;

Генератор электроэнергии;

Хвостовая лопасть и балка;

Обтекатель на носовую часть;

Крепежи для лопастей;

Крепёж крепления ветрогенератора на мачту (89 мм) с токосъёмным подшипником.

Ветроэлектрическая установка (ВЭУ) является устройством, при помощи которого кинетическая энергия, образуемая ветровыми потоками, преобразуется в механическую энергию и при помощи вращения ротора в последующем переходит в электроэнергию.

С какой целью применяется ВЭУ

Ветряки изготавливаются специально для эксплуатации в бытовых целях собственниками загородных домов, коттеджей и иных частных строений, где необходимо небольшое потребление электричества в пределах 220В и 50 Гц. Ветрогенератор 750 Ватт на 24 Вольт не подойдёт в качестве основного и единственного источника электрической энергии. Тем не менее, он будет незаменим в качестве резервного питания в случае аварийного отключения электричества, являясь отличной альтернативой генератору дизельного типа. При помощи ветрогенератора на 750 Ватт появляется отличная возможность значительно снизить затраты на потребление электроэнергии, обеспечив при этом качественное, надежное и постоянное электроснабжение любого загородного участка.

Основные характеристики ВЭУ

К основным характеристикам этого устройства относятся:

• три лопасти, изготовленные из стекловолокна армированного типа, которое включает в свой состав 3М покрытие для защиты от быстрого старения и обледенения;
• вес (хвостовой часть вместе с лопастями) равный 65 килограммам;
• мощность при скорости ветра:

5 метров в секунду – 100 ватт,

9 метров в секунду- 825 ватт

10 метров в секунду 900 ватт;

• начало вращения (страгивание лопастей с места) при скорости ветра 2,5 метра в сек;
• ветровой диапазон генерации от трёх до двадцати пяти метров в секунду. При скорости более 20 метров в секунду срабатывает защитное торможение;
• гарантийный срок работы 12 месяцев при общем сроке эксплуатации не менее 25 лет.

Монтаж ВЭУ

Этот мини ветряк на мачту устанавливается с применением варианта « одна труба в другую» (с учётом того, что внешний мачтовый диаметр под фланец равен 89 миллиметрам). Элегантность данной конструкции в совокупности с простотой монтажа дают возможность считать такое ВЭУ украшением любого участка. При этом разрешений на монтаж и последующее использование установки получать не нужно.

Применение ВЭУ

Такое ветроэлектрическое устройство совершенно безвредно. Оно не создаёт помех для работы электрических приборов и негативных излучений ни для животных, ни для проживающих рядом людей. В течение первых двух лет этот мини ветряк (кроме постоянной проверки натяжных тросов) не требует особого технического обслуживания.

Во время эксплуатации следует:

• осуществлять контроль аккумуляторов. В случае потери ёмкости (один раз в течение полутора-трёх лет) производится их замена;
• осуществлять очистку и смазку подшипников и вращающихся деталей устройства;
• производить подкраску повреждённых металлических мест и удалять образующийся налет ржавчины не реже одного раза в течение трёх лет.

Для создания данного ветряка автору понадобились следующие материалы:
1) фанера
2) эпоксидная смола
3) неодимовые магниты
4) супер клей
5) проволока 0. 7 мм
6) труба ПВХ 110 мм диаметром
7) различные инструменты от лобзика до токарного станка.
8) приборы измерения

Рассмотрим более подробно этапы создания данного ветряка.

Для начала автор решил ознакомиться со статьями в интернете направленной на строительство ветряков тематикой.
За основу была выбрана самая простейшая конструкция ветряка на аксиальном генераторе с неодимовыми магнитами и дисковым стартером. Такие генераторы довольно легки в изготовлении по сравнению с другими возможными схемами, а так же имеют преимущество так как работают без залипаний.

Хвост своего генератора автор решил сделать так же со стандартной функцией складывания при сильном ветре, что позволит защитить ветряк, путем увода винта из под ветра. Для генератора же автор решил заказать все необходимые детали через интернет магазины. Были куплены магниты неодимовые в количестве 24 штук, по 12 на каждый из дисков будущего ротора.

Статор автор решил изготавливать трехфазным. Для этого были намотаны катушки проводом толщиной 0.7 мм. Затем катушки были соединены пофазно, а концы фаз автор решил соединить звездой. Сам же статор после сборки был залит эпоксидной смолой.

Для того, чтобы получить диски для ротора автор воспользовался услугами токаря, который изготовил необходимые детали.

Магниты автор решил крепить при помощи супер клея и посчитал, что такого крепления будет вполне достаточно и не стал заливать эпоксидной смолой. После того, как генератор был собран, автор задумался о создании винта для ветряка. Так как эта часть для него оказалась наиболее сложной и непонятной, он решил сделать средний вариант из трубы ПВХ диаметром 110 мм. На самом деле конструкций винтов для ветровых генератором огромной множество, и очень многое зависит именно от того, насколько данный винт будет подходить под созданный генератор.

Затем готовый генератор был установлен на мачту высотой около 4ех метров. Однако после предварительных испытаний автор решил, что силы ветра на такой высоте недостаточно, возможно это недостатки конструкции винта сказываются на его работе. Но так как в создании лопастей и винтов автор решил разбираться позже, то просто поднял ветряк еще на четыре метра выше. В Итоге ветряк на восьми метровой высоте стал выдавать следующие показатели электричества. Ток короткого замыкания без нагрузки при скорости ветра в 5 м\с равнялся около 13В и 1А, при усилении ветра до 10 м в секунду, напряжение поднималось до 20В, а сила тока до 3А, на 15 м\с генератор выдавал напряжение в 30В.

Однако на этом все не закончилось и при более сильном ветер винт не выдержал нагрузки и разлетелся в щепки. Поэтому автору пришлось снимать генератор. Пока генератор был снят, автор решил заодно замерить его реальные показатели на земле, при прокрутке генератора на нагрузку до 2.1Ом, сопротивление каждой фазы 2 Ом. Обороты автор измерял при помощи тахометра. Получились следующие результаты замеров: 160 об\м было напряжение в 4В и сила тока в 1.23А, далее 280 об\мин получилось напряжение в 6 вольт и 2.3А, 320 об\мин 8 в и 3.23 А, 670 об\мин 12В и 5. 8 А.
К сожалению более высоких оборотов автору достичь не удалось, так как не было механизмом для раскрутки генератора, все предыдущие этапы делались от руки. Но в общем и данные показатели дают примерное представление о мощности данного генератора.

Далее автор приступил к изготовлению нового винта. Винта на этот раз автор решил сделать из двух лопастей, так как такой вариант должен быть более оборотистым. Так же был сделан складывающийся хвост для увода и защиты винта от сильного ветра, дабы он не повторил судьбу своего предшественника. Затем вся конструкция была вновь установлена на мачту.

Ступица и диски выточены на станке. Так-же можно использовать и готовые ступицы, например автомобильные (для больших генераторов), или к примеру велосипедную втулку, или еще что ни-будь подходящее.

Готовый генератор, кстати в отличие от генераторов с железными статорами такой генератор не имеет залипаний и винт начинает вращаться практически с 2м/с

Сложно не заметить, насколько стабильность поставок электроэнергии загородным объектам отличается от обеспечения городских зданий и предприятий электроэнергией. Признайтесь, что вы как владелец частного дома или дачи не раз сталкивались с перебоями, связанными с ними неудобствами и порчей техники.

Перечисленные негативные ситуации вместе с последствиями перестанут осложнять жизнь любителей природных просторов. Причем с минимальными трудовыми и финансовыми затратами. Для этого нужно всего лишь сделать ветряной генератор электроэнергии, о чем мы детально рассказываем в статье.

Мы подробно описали варианты изготовления полезной в хозяйстве системы, избавляющей от энергетической зависимости. Согласно нашим советам соорудить ветрогенератор своими руками сможет неопытный домашний мастер. Практичное устройство поможет существенно сократить ежедневные расходы.

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, созданный для бытовых нужд, нам бы не помешал.

Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Ветрогенератор – отличное решение для обеспечения загородного объекта электроэнергией. Причем в ряде случаев его установка является единственным возможным выходом

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно , мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Поиск альтернативных источников энергии непрерывно год от года становиться всё более актуальным. И ветровые электростанции являются одним из таких способов добычи электроэнергии. Многие страны уже на протяжении долгих лет успешно реализуют программу ветровой энергетики и некоторые неплохо в этом преуспели. К примеру, Германия сейчас может производить более 9000 МВт в год. Не отстаёт от неё и Дания.

• За что платить?

Государство производит электроэнергию и продаёт её населению, а излишки экспортирует. Понятно, что маленькую гидроэлектростанцию на реке возле дома не смонтируешь, да и комнатных ядерных реакторов пока не придумали, но ветер! Ведь он не требует масштабных капиталовложений или же государственного планирования. Почему же тогда нельзя установить у себя на участке мини ветрогенератор и хотя бы частично компенсировать затраты на энергоносители?

• Основная проблема

Если говорить о воде, солнце или же атоме, то эти стихии относительно постоянны и по большому счёту регулируемые. Ветер же «гражданин» довольно ветреный и капризный. Поэтому стационарные большие ветряки принято устанавливать на открытых площадях, прериях или вдоль береговой линии – в местах, где, как правило, преобладает ветряная погода. Вырабатывать электроэнергию такие установки начинают при ветре, который достигает 3-4 м/с. Но, ведь редко встретишь дом, стоящий в поле или просто на свободно продуваемом месте.

Стало быть, обычная ветряная установка не подходит для частного пользования: ветер должен быть не менее 4 м/с, да и размеры у такой ветряной мельницы весьма внушительны.

Но, прогресс не стоит на месте, и мини ветрогенераторные электростанции постепенно начинают входить в быт граждан. Они пока не такие мощные, как их старшие братья (от 600 Вт до 10 кВт) поэтому в основном, их используют, как дополнительный источник энергии.

• Как работают подобные ветряки

Ветровые мини электростанции устроены довольно просто. Лопасти ротора (их бывает две или три) движимые ветром через шестерёнчатую систему передают вращательное движение на генератор. Далее трёхфазный переменный ток, который вырабатывает генератор, проходя через контроллер, преобразовывается в постоянный ток и поступает в аккумулятор. Для того чтобы постоянный ток стал переменным он проходит через инвертор и уже можно подключать к розетке торшер или утюг.

Пока дует попутный ветер, мини ветрогенераторная электростанция продолжает вырабатывать ток, который идёт на потребительские нужды и в свою очередь заряжает аккумулятор. Когда погода безветренна – в работу включаются уже аккумуляторные батареи.

Подключать ветряные мини электростанции в доме можно по нескольким схемах. Можно на «попечение» такой станции отдать поливочный насос или овощерезку. При таком подключении электромоторы данных агрегатов будут работать полностью автономно, и диск электросчётчика не будет похож на весёлую детскую карусель.

Или же установить коммутатор и через него «завязать» домашний ветряк и центральную электросеть. В безветренную погоду и при полностью разряженном аккумуляторе будет работать центральная сеть. Или же наоборот – автомат переведёт все электроприборы на работу от мини ветряного генератора, если где-то произойдёт обрыв сети.

• Передовые решения в данной области

Американская фирма WindTronic, которая уже не первый год занимается разработкой и модернизацией портативных ветровых электростанций, недавно представила свою новую разработку. Назвали они свой ветряк Windgate. По своей конструкции он скорее напоминает вентилятор. Главной особенностью является то, что такие мини ветрогенераторные электростанции не имеют привычного ротора. Дело в том, что на концах каждой лопасти закреплены постоянные магниты, которые при вращении и выполняют роль ротора. Но, и это ещё не всё – такой компактный ветрогениратор благодаря своей конструкции начинает вращаться при 0,40 м/с, а генерировать электроэнергию начинает уже при 0,9 м/с. Граничная максимальная скорость ветра, которую может выдержать этот малыш (вес его чуть больше 40 кг) составляет 20 м/с.

Единственный весомый недостаток такого ветрового генератора – это его цена. Дело в том, что на сегодняшний день купить мини ветрогениратор Windgate можно за 4,5 тыс.$ и это, увы, очень прискорбно.

• Самодельные устройства

Да, цены на миниатюрные ветрогенераторы сегодня очень кусаются, и многие домашние мастера пытаются конструировать такие агрегаты своими силами.

К тому, как сделать мини ветрогенератор одни доходят своим умом, методом проб и ошибок доходят до той конструкции, которая хоть что-то способна вырабатывать, другие же пользуются услугами всемирной сети, находя в ней чертежи и советы по монтажу и обслуживанию установки.

Лопасти могут быть выполнены как из кровельного железа, так и из дерева или фанеры. В качестве накопителя энергии подходит и обычный автомобильный аккумулятор. Генератор можно купить, но некоторые считают, если уж взялся мастерить мини ветрогенератор своими руками, то и сам генератор можно сделать самому, к примеру, из старого электродвигателя. Главное было бы желание.

Определить плюсы и минусы ветровых электростанций можно только после испытания. Но, если агрегат сделан собственными руками, то несколько плюсов будет однозначно: во-первых, освободится сарай от давно лежавших «нужных» вещей, а во-вторых, хорошее настроение от сделанной работы ещё никому не мешало.

Ветрогенератор для дома своими руками смастерил тернопольский пенсионер

Несколько лет назад житель Тернополя Ярослав Бендас стал известным на всю Украину благодаря своей мини-электростанции. Однако мало кто знает о ее уникальности и значительном отличии от существующих аналогов. 73-летний изобретатель и сейчас пребывает в поиске рациональных идей, которые сразу же реализует. Одна из последних его работ — фонтан в форме Эйфелевой башни с подачей воды в циклическом замкнутом круге.

Даже при слабом ветре — два-три метра в секунду — домашняя ветроэлектростанция Ярослава Бендаса способна производить энергию. «Чтобы при ураганных ветрах ничего не перегорело, оснастил ветряк специальными тормозами, которые замедляют вращение лопастей до допустимого уровня», — рассказывает пенсионер.

Благодаря четырем специальным подставкам установка не деформирует крышу и не создает никаких вибраций, отмечает разработчик. В свое время на строительство самодельной ВЭС тернопольский рационализатор потратил около 300 долларов.

С тех пор семья изобретателя экономит значительные средства: использование газа в зимние месяцы уменьшилось наполовину — с 400 до 200 кубометров.

О своих интересных изобретениях украинский умелец рассказал изданию «Тернополь вечерний«:

— Ярослав Николаевич, в чем основа вашей любви к электронике и вообще к технике. Вы специалист в этом деле или просто любитель?

— Это дело моей жизни. В свое время закончил общетехнический факультет Тернопольского пединститута. Долгое время работал на одном из крупнейших промышленных гигантов нашего края — ВО «Ватра». Последние 16 лет перед выходом на пенсию с этого предприятия продолжал трудовую деятельность в межшкольном учебно-производственном комбинате. Там преподавал детям теорию и практику по электротехнике. Сейчас уже и такого учебно-производственного учреждения нет, а тогда оно играл важную роль в профориентации учащихся. Выйдя на пенсию, занимаюсь любимым делом.

— Вы не только в Тернополе, но и на всю Украину известны своей мини-электростанцией. А до этого мастерили интересные вещи?

— До создания этой установки я придумал много разных приборов, которые были полезными в быту. В свое время занимался аквариумами, электрооборудованием для них, сделал автоматически раздвижные шторы и различные приспособления в собственном доме.

— А как вам пришла идея создать домашнюю мини-электростанцию. Это было потребностью в энергосбережении или предметом рационализаторской мысли?

— В свое время один приятель подарил мне генератор от передвижной киноустановки. Десять лет назад, когда я достраивал свой дом на улице Ломоносова, задумал использовать этот механизм с пользой. Для этого соорудил прочную плоскую крышу, на которой впоследствии установил почти полутонную конструкцию — большой ветряк на трехметровой мачте, оснащенный 8 лопастями с размахом крыльев 2 м 80 см.

Читайте также: Ветрогенератор для дома: особенности, которые нужно обязательно знать владельцу частной электростанции

— Сначала ветряк крутился в горизонтальном положении. Что заставило вас кардинально перестроить ветровую электроустановку?

Действительно, сначала так и было. Я хотел, чтобы электроустановка работала независимо от направления ветра. В таком положении, откуда бы ни дул ветер, лопасти все равно крутятся, но меня не устраивало небольшое количество оборотов и слабая мощность. А чтобы переоборудовать с горизонтального на вертикальное положение, надо было полностью переделать всю конструкцию. Но, как сделать, чтобы установка одновременно поворачивалась к ветру и крутилась? Для этого я приспособил задний мост от «Жигулей». Заглушив одну из полуосей, установил на ее место хвост. А вторую полуось применил для ветряка. Поэтому вертикальная ось идет к тонвалу, который начинает крутить, а передача идет к генератору.

Ваша ветровая электроустановка отличается от тех, что есть в серийном производстве в западных странах?

— Для ветровых установок необходим тихоходный генератор, который имеет небольшое количество оборотов, а у меня он — от кинопередвижки. Если его использовать для освещения, то необходимы аккумуляторы и преобразователи энергии. Для этого надо было затратить немалые средства. Я пошел другим путем. Использовал то, что генератор в зависимости от силы ветра производит электрический ток определенного напряжения. Поставил тэны в обогревательный котел, параллельно использую для отопления дома природный газ и энергию с электроустановки. Если генератор работает, тэны соответственно производят напряжение, температура воды поднимается, и подача газа автоматически выключается. Я только устанавливаю необходимую температуру. Когда пользовался исключительно газом для отопления своего дома, то при сильных морозах использовал почти по 400 кубометров голубого топлива в месяц, а теперь использование газа уменьшилось наполовину. Для семейного бюджета это существенная экономия.

Ярослав Николаевич, то есть вы уже десять лет размышляете над проблемой энергосбережения для отопительных устройств?

— Тогда эта тема не была столь актуальной, но уже намечалось подорожание энергоносителей. И надо было думать, как решить эту проблему в отдельно взятом доме. И выгода от мини-электростанции очевидна. За рубежом, особенно в прибрежных зонах Франции, Нидерландов, Германии, Испании, Португалии — довольно много ветряных мельниц. Поставят их 50 или 100 и работают они как единая энергосистема. Почему наша промышленность не выпускает такие генераторы? Их можно эффективно использовать на дачных участках, в частных домах в городе или в деревне, на различных туристических объектах.

— Сделав уникальную ветровую электроустановку, вы не остановились в поисках рационализаторских идей. Недавно вы смастерили фонтан в виде Эйфелевой башни. Расскажите, пожалуйста, о своем очередном творении?

— Я не могу сидеть без дела. В прошлом году идею создать небольшой фонтан у дома мне подкинула дочь, но потом сама же отказалась от замысла. Мол, для функционирования фонтана необходимо задействовать водопровод, а это большие финансовые затраты. Я решил эту проблему другим способом. Заливаю два ведра воды, которая циркулирует в системе. Когда она частично испаряется, доливаю необходимое количество воды.

— Какой принцип у этой циркуляции?

— Я сделал диафрагменный насос, который под давлением качает воду, забирая ее из бачка и подавая наружу. Подачу через редуктор осуществляет низкоэнергозатратный электрический моторчик. Вода снова стекает в бачок и дальше идет по кругу. Эта конструкция хоть и уже работает более месяца, еще не завершена.

— Что-то планируете в ней доработать?

— Сейчас под водяным напором движется мяч. Хочу, чтобы там крутилось колесо или двигалась какая-то фигурка. Планирую также облагородить это место насаждениями и декоративной травой. Люди, которые проходят мимо моего дома, заглядываются на фонтан. А я хочу, чтобы он радовал их глаз.

— Ярослав Николаевич, ваши родные утверждают, что у вас ненужных вещей не бывает?

— Дочка часто упрекает, зачем мне столько барахла? А я считаю, что рано или поздно из него что-то сделаю полезное. Многие вещи люди просто выбрасывают, не зная, что их еще можно с пользой применить. У меня была незадействованная ванна, которую, наполнив водой, установил на крыше. Подсоединил к водоснабжению и в теплое время есть бесплатный душ. Видеоголовка от старой камеры и различные электронные устройства применил в системе видеонаблюдения за собственным подворьем. Старое электронное оборудование использую как для создания различного напряжения и пайки, так и управления антеннами для телевидения. Каждую вещь можно где-то приспособить и она принесет пользу.

Читайте также: 80-летний украинский инженер сконструировал ветряк по собственному проекту

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Чертежи ветрогенератора. Изготовление самодельного ветряка. Экономия электроэнергии дома и на даче.

Я хочу предложить читателям интересное на мой взгляд и полезное устройство — портативную ветроэлектростанцию. В летнее время я с семьей часто отдыхаю на берегу моря. Каждому понятно, что отдых становится значительно комфортабельней, если есть источник электроэнергии. После изготовления ветряка отпала необходимость в экономии бортовой сети автомобиля, появилась возможность постоянно пользоваться магнитолой, освещением, телевизором, а во время даже небольшого ветра — автомобильным холодильником.

Мною были изготовлены несколько вариантов ветроэлектростанций. Предлагаемый сейчас наиболее прост и доступен.

В качестве генератора, основного агрегата любой электростанции, используется электродвигатель постоянного тока (U=48 В, 1=15 А, п=1200 об/мин). Ротор вращается с частотой менее 500 об/мин, причем по мере усиления ветра обороты не возрастают, а увеличивается ток заряда. На валу генератора установлена цепная звездочка (Z=10) от велосипедного двигателя Д-6. Ведомая звездочка (Z=48) и весь кареточный узел взяты от взрослого велосипеда. Раму пришлось распилить и придать ей нужную форму, а потом заварить. Генератор крепится к раме при помощи болтов М8.

Роликовую цепь с шагом 1 2,7 мм перед установкой нужно прокипятить несколько минут в моторном масле, а затем вытереть ветошью. Лучше использовать цепь от мотоцикла: ее срок службы значительно дольше.

Вал каретки я выточил новый, более длинный. При сборке кареточного узла необходимо смазать подшипники смазкой <Литол-24> или ЦИАТИМ. Затем на вал навинчивается до упора гайка М16, надевается фланец (рис.3) и зажимается другой гайкой. К фланцу восемью болтами Мб крепится диск (рис.4) таким образом, чтобы выступ фланца 0 40 мм вошел в отверстие диска. Фланец изготавливается следующим образом: на токарном станке из стали вытачивается диск (рис.3, поз.1), затем головка торцевого ключа на 24 отрезается со стороны держателя по высоте до 20 мм, обе эти детали совмещаются друг с другом соосно и привариваются. В таком случае, если будут использоваться только две лопасти, диск и фланец можно заменить стальной пластиной (рис. 1, поз.3).

Лопасти изготавливаются из дюралюминия толщиной 2 мм. После изготовления им необходимо придать дугообразную форму. Для этого лопасть надо положить на что-то круглое (например, трубу диаметром 8ОО мм и длиной не -менее 800 мм) и согнуть по линии, показанной на чертеже. Затем лопасть при помощи шести шурупов крепится к деревянной спице, которая делается из струганного деревянного бруска 36х55х500 мм. Спицы, в свою очередь (при помощи двух болтов М8 каждая), присоединяются к диску или пластине.

Для использования слабого ветра, 5-8 м/с, у меня сделано шесть одинаковых лопастей. При сильном ветре советую использовать только две. Но даже и при небольшом ветре с двумя лопастями ветряк дает ток 4-6 А при напряжении 14 В. В принципе, можно уменьшить длину лопастей до 80 см.

К нижней части рамы приварен штырь (кусок трубы длиной 120-150 мм), который с небольшим зазором входит в трубу-мачту. Перед монтажом его необходимо смазать и проложить латунную шайбу, на которой весь узел будет легко вращаться в горизонтальной плоскости и при помощи съемного стабилизатора становиться против ветра.

Мачта длиной 3-3,5 м изготовлена из водопроводной трубы d 34 мм (не менее). К нижней части мачты, с торца трубы, приварена опорная площадка (S 2-3 дм?), к которой, в свою очередь, приварен штырь длиной 150 мм и d 12-15 мм. При установке мачты штырь просто втыкается в землю. На расстоянии 1 м от верхнего конца трубы-мачты, по ее окружности, я приварил четыре гайки М1О для крепления растяжек. Мачту лучше изготовить из двух частей — для удобства перевозки на багажнике легкового автомобиля. В стационарных условиях ее можно изготовить и из другого материала, и более длинную.

 

Несколько слов о пульте контроля и зарядки аккумулятора. В него входят амперметр и вольтметр постоянного тока любого типа, но лучше небольших размеров. Амперметр на максимальный ток 20-30 А, вольтметр на 15-30 В (из расчета того, что бортовая сеть автомобиля — 12 В). Развязывающий диод — любого типа на ток 20 А. В качестве реостата можно использовать проволочное сопротивление типа ППБ-50Г на 5-10 0м, 50 Вт с доработкой: с левого края нужно снять несколько витков провода, чтобы в рабочем положении цепь разрывалась.

Можно использовать и любой другой резистор, выдерживающий ток 20 А в течение нескольких секунд. А нужно это вот зачем: если аккумулятор заряжен полностью и напряжение на нем достигло 14-14,5 В, то резистором в течение трех секунд закорачиваем генератор и тем самым останавливаем его, ток при этом в 3-4 раза меньше рабочего. Можно затем одну из лопастей привязать к мачте.

Закорачивать генератор резко нельзя, так как может произойти поломка механизма. Вручную, даже при среднем ветре, за лопасть останавливать очень опасно. Уменьшать этим резистором ток заряда тоже нельзя, так как он выгорит через несколько десятков секунд. Ток заряда можно уменьшить путем добавления количества включенных в розетку ламп. Токоведущий провод — любой мягкий кабель (лучше обрезиненный) сечением 3-4 мм?, который пропущен внутри трубы мачты.

 

Эксплуатация ветроэлектростанций в течение 10 суток даже с двумя лопастями показала, что этой энергии достаточно: ведь ветер на море почти каждый день.

Комментарий:

На мой взгляд электронику управления реально сделать более совершенной. Предлагаемая электросхема явно требует доработки. Вместо одного диода — диодный мост. Можно добавить стабилизатор напряжения, любой простой (эмитерный повторитель) или более сложный и экономичный импульсный стабилизатор и проблема с перезарядкой аккумулятора сама собой отпадёт. Да и стабильное напряжение более универсально в применении. Ну и какой нибудь преобразователь напряжения что бы был доступ к 220 вольт.

В качестве электрогенератора так же отлично подходят различные автомобильные и тракторные генераторы. Отличные лопасти получаются изготовленные по авиамодельной технологии с круткой (для сохранения постоянного шага) — Лонжерон и пенопластовым наполнитель, всё обклеено стеклотканью на эпоксидке. Но это уже усложнение, хотя эффективность вырастет на 20%.

Ниже представлена конструкция ветрогенератора с двумя генераторами

Автор: В. КУКЛИН г. Запорожье

Источник

 

Мини ветрогенератор своими руками из моторчика — Портал о стройке

В ветрогенераторах промышленного производства обычно используют винтовые пропеллерные двигатели. В отличие от роторных, они имеют весомое преимущество – более высокий КПД. Но винтовые двигатели значительно сложнее изготовить, поэтому если вы хотите сделать ветрогенератор своими руками, а попросту – самодельный ветрогенератор, рекомендуют применять именно роторные двигатели.

Рис. 1. Схема роторной ветроэлектроустановки:
1 — лопасти, 2 — крестовина, 3 —вал, 4 —подшипники с корпусами, 5 — соединительная муфта, 6 — силовая стойка (швеллер № 20), 7 — коробка передач, 8 — генератор, 9 — растяжки (4 шт.), 10 — ступени лестницы.

Важная деталь: ротор необходимо поднять достаточно высоко – на 3-4 метра над уровнем земли. Тогда ротор окажется в зоне свободного ветра, а зона завихрений от обтекаемых ветром строений останется ниже его. ВЭУ, высоко поднятая над землей к тому же будет выполнять функцию молниеотвода, а это для сельской местности немаловажно.

Рис. 2. Крепление лопастей ротора на крестовине:
1 — лопасти, 2 — крестовина, 3 — вал, 4 — болты крепления (М12—М14).

В конструкции, предложенной В. Самойловым, ротор имеет 4 лопасти, что обеспечивает ему более равномерное вращение. Ротор – важнейшая часть ветряка. Его форма и размеры лопастей играют особую роль – от них зависит мощность, а также скорость вращения вала ветрового двигателя. Чем больше будет общая поверхность лопастей, которые образуют ометаемую поверхность, тем меньшим будет число оборотов ротора.

Рис. 3. Двухъярусное роторное колесо:
1 — подшипник, 2 — корпус подшипника, 3 — дополнительное крепление вала четырьмя растяжками, 4 — вал.

Ротор вращается благодаря аэродинамической несимметричности. Поток ветра, набегающий поперек оси ротора, соскальзывает с округлой стороны лопасти и затем попадает на ее противоположный карман. Разность давлений на округлую и вогнутую поверхности создает тягу, которая, раскручивая ротор, приводит его в движение. Такой ротор имеет большой крутящий момент. Мощность ротора диаметром 1 м соответствует пропеллеру с тремя лопастями диаметром 2,5 м.
При резких колебаниях ветра роторные ветродвигатели обеспечивают более стабильную работу, чем винтовые. К тому же, роторы имеют тихий ход, работают при любом направлении ветра, но при этом могут развивать лишь от 200 до 500 об/мин. При сильных порывах ветра роторные ветроколеса в разнос не идут. Повышение количества оборотов асинхронного генератора не дает рост напряжения на выходе. Поэтому мы не рассматриваем автоматическое изменение угла лопастей ротора при разных скоростях ветра.
Существуют разные виды роторных ветрогенераторов на вертикальном валу. Вот некоторые из них:
1. Четырехлопастое роторное ветряное колесо тихоходное, имеет КПД до 15%.
2. Двухъярусное роторное колесо немного проще, и имеет более высокое КПД (до 19%), а также развивает большее по сравнению с четырехлопастным, число оборотов. Но, чтобы сохранить прочность и жесткость установки, целесообразно увеличивать диаметр вала.
3. Ротор Савониуса развивает меньшее количество оборотов по сравнению с двухлопастным. Коэффициент применения ветровой энергии не выше 12%. В основном используется для привода поршневых насосов.
4. Карусельное ветряное колесо — простейшая конструкция. Колесо развивает малые обороты, а также, имея низкую удельную мощность, обладает КПД — до 10%
Ниже рассмотрим самодельный ветрогенератор, разработанный на основе четырехлопастного ветроколеса.
Лопасти ротора можно сделать из железной бочки на 100, 200 или 500 литров. Бочку нужно разрезать шлифмашиной, а вот резать сваркой в этом случае недопустимо, т.к. металл покоробится от высокой температуры. Усилить борта вырезанной лопасти можно, приварив к ним прутья арматуры или катанки диаметром от 6 до 8 мм.
Лопасти первого ротора нужно прикрепить к 2 крестовинам 2 болтами М12…М14. Верхняя крестовина вырезается и листа стали толщиной 6…8 мм. Между бортами лопастей и валом ротора необходим зазор 150 мм. Нижняя крестовина должна быть более прочной, ведь на нее приходится общий вес лопастей. Чтобы ее изготовить, нужно взять швеллер длиной не меньше 1 м ( что будет зависеть от применяемой бочки), и с высотой стенки 50-60 мм

Строительная часть и главный вал.

В рассматриваемой ВЭУ рама из уголков для закрепления генератора приварена к стойке, изготовленной из швеллера. Нижний конец стойки соединен с угольником, забитым в землю. Вал 3 ротора целесообразней сделать из двух частей, тогда будет удобней растачивать его концы под подшипники. Подшипники в корпусах (буксах), соответствующих по размерам валу, закрепляются на стенке швеллера болтами. Части вала ротора сваривают между собой или соединяют на шпонке. Диаметр вала составляет 35—50 мм.
К одной из полок швеллера рассматриваемого ВЭУ приварены куски труб длиной 500 мм м диаметром 20 мм, выполняющие роль лестницы. Стойка погружена в землю не менее, чем на 1200 мм в глубину, а также для предотвращения качки и дополнительной устойчивости закреплена 4-мя растяжками. Для защиты от ржавчины ветровую энергоустановку можно покрасить алюминиевой пудрой, замешанной на основе олифы.

Рис. 4. Возможные схемы укрепления роторных ветроколес на вертикальном валу:
а, б — карусельные ветроколеса; в — ветроколесо Савониуса.

Рис. 5. Лопасть ветряка, изготовленная из 1/4 бочки и схема раскроя:
1 — отверстие крепления к крестовине, 2 — усиление борта, 3 — контур лопастей.

Электросхема.

Изготавливая своими руками ветрогенератор для дома, проще всего использовать электросистему автомобиля или трактора. Исходя из ее мощности, определяются эксплуатационные возможности ВЭУ. Поэтому необходимо применять электроузлы таких достаточно мощных автомашин, как автобус или трактор. Важно помнить, что использовать подобные узлы необходимо комплектно: аккумулятор, реле-генератор, генератор. Например, для генератора Г 250-Г 1 вполне подойдут реле-регулятор РР 362, а также аккумулятор 6 СТ 75.

Рис. 6. Схема электрооборудования ВЭУ, взятое от автомобильного генератора на 12 В:
1 — генератор, 2 — реле-регулятор, 3 — аккумулятор, 4 — амперметр, 5 — выключатель генератора от разряда аккумулятора в безветренную погоду, 6 — выключатель освещения, 7 — предохранитель, 8 — лампочки освещения.
В случае, если ветряк укомплектован автогенератором на 24 В, лучше использовать марку Г-228 с мощностью 1000 Вт. Подобные генераторы имеют более надежное реле напряжения, особенно в сравнении с интегральными регуляторами напряжения марки Я-120. Вместе с тем, постоянное напряжение 12 В, получаемое с автогенератора, не очень удобно для освещения, т.к. необходимо учитывать специфику цоколей автолампы и патронов. Хоть лампочки на 12 В бывают и с обычным цоколем Ц-27, их трудно найти в продаже.

Рис. 7. Схема электрооборудования ВЭУ от автомобильного генератора на 24 В:
1 — генератор Г-288, 2 — регулятор напряжения 11.3702, 3 — аккумуляторы 6СТ75, амперметр АП-170, 4 — амперметр, 5 — выключатель генератора от разряда аккумуляторов в безветренную погоду, 6 — выключатель освещения, 7 — предохранитель, 8 — лампочки освещения.
Чтобы перейти от постоянного тока к переменному, нужно изготовить преобразователь напряжения. При необходимости переменный ток без проблем можно превращать в постоянный, используя мостовой выпрямитель.

Преобразователь мощностью 100 Вт позволяет включать две лампочки накала или дневного света по 40 Вт на 220 В. Схема преобразователя довольно проста. Он не требует настройки, достаточно надежен в работе и имеет внушительный КПД (более 80%).
Вы можете ознакомиться с видео, на котором показан пример самодельного ветрогенератора. Так же, Вы можете воспользоваться специальным калькулятором для расчета ветрогенератора.

Source: alternativenergy.ru

Читайте также

Высоковольтный генератор из катушки зажигания, кулера и мосфета – легко и доступно. Как сделать мини-ветрогенератор своими руками из старого компьютерного кулера? Ветрогенератор из кулера своими рукам

Когда речь заходит о ветрогенераторах, воображение рисует серьезные , способные снабжать энергией целые города. При этом, вполне возможно использование этой технологии и в прикладных, бытовых целях. Это полезно для иллюстрации вопроса, помогает оценить возможности и перспективы ветроэнергетики на простом и понятном примере. Создание маленьких устройств не решит проблему энергообеспеченности, но сможет поспособствовать развитию технологии и пробудить интерес к такому способу выработки электроэнергии.

Мини-ветрогенератор из старого компьютерного кулера

Вполне функциональной и способной выполнять полезную работу, может стать вышедший из строя компьютерный вентилятор. Подойдет практически любой кулер, но лучше всего выбирать самый большой, поскольку двигатель в том виде, какой он есть, для вырабатывания электротока не годится. Причина этой необходимости в том, что обмотки моторчика намотаны двойным проводом и в разном направлении, поэтому он создает переменный ток.

Максимум, на что можно рассчитывать при изготовлении ветрогенератора из компьютерного кулера

— это
питание нескольких светодиодов
, для которых требуется постоянный ток. Поэтому надо будет изготовить выпрямитель, который тоже отнимет немного мощности. Поэтому двигатель без переделок неспособен зажечь даже единственный светодиод. Для модернизации понадобится изготовить более мощные обмотки, способные выдавать более высокое напряжение.

Важно!

Не следует рассчитывать на создание устройства, способного заряжать батарею мобильного телефона или питать ноутбук. Энергии, полученной таким образом хватит только для питания светодиодного фонаря. Вся затея полезна именно с образовательной или познавательной точки зрения.

Технология изготовления

Для переделки компьютерного вентилятора в ветрогенератор

потребуется выполнить следующие действия:

• модернизировать моторчик;
• увеличить размер крыльчатки;
• изготовить подставку с возможностью вращения вокруг своей оси (настройки на ветер).

Рассмотрим эти этапы более подробно:

Модернизируем моторчик

Для того, чтобы переделать двигатель, понадобится разобрать кулер. Это делается следующим образом:

• снимается наклейка с крышки моторного отсека в центральной части кулера;
• аккуратно вынимается крышка отсека;
• удаляется стопорное кольцо, фиксирующее ось крыльчатки;
• снимается крыльчатка.

После этого появляется свободный доступ к обмоткам двигателя. Их надо удалить, так как они не подходят для нашей цели. Проще всего их аккуратно срезать и выдернуть из гнезд.

Затем наматываются обмотки более тонким проводом. Количество витков должно быть максимальным, сколько сможет вместить статор. Обмотки наматываются вразнобой — первая по часовой стрелке, вторая — против, затем опять по часовой стрелке и снова против. Это обеспечит подачу переменного тока.

Неплохо будет поменять магниты на более мощные, например, неодимовые. Это позволит значительно увеличить мощность генератора и стабилизирует напряжение на выходе.

После этого к выводам обмоток припаиваются провода, к которым впоследствии присоединится выпрямитель.

После завершения этих действий вся конструкция собирается в обратном порядке. Из 4 диодов собирается выпрямитель, и на этом модернизация двигателя завершается.

Изготовление рабочего колеса

Имеющиеся на кулере, по своим размерам хороши для охлаждения внутренностей компьютера, но для работы в качестве ветрового колеса они слишком малы. Для того, чтобы обеспечить максимально возможную эффективность взаимодействия с ветровыми потоками, рекомендуется изготовить новые лопасти. Понадобится произвести следующие действия:

• аккуратно отрезать старые лопасти;
• изготовить новые из пластмассовых бутылок или иных изделий;
• приклеить новые лопасти на крыльчатку.

Для изготовления лопастей лучше всего использовать пластиковые бутылки или любые предметы цилиндрической формы. Это необходимо для того, чтобы лопасти имели нужный профиль, позволяющий ветру вращать крыльчатку. Плоская листовая пластмасса для изготовления лопастей не годится.

Размер новых лопастей должен быть примерно в 2-3 раза превышать те, которые были раньше. Слишком большие усложняют использование устройства и не обладают достаточной жесткостью, а слишком маленькие не дают нужного эффекта, вся процедура теряет смысл.

Внимание!

Форма должны быть такой, чтобы готовые лопасти оказались под небольшим углом к вертикальной плоскости. Все лопатки должны быть одинаковыми.

Подставка

Подставка служит для установки устройства в нужном положении и ориентирования его по ветру. Проще всего использовать отрезок трубки, в который вставляется пруток, свободно двигающийся в ней. Трубка крепится на неподвижную часть устройства, а пруток устанавливается на основание или прикрепляется к опоре, например, на балконе.

Кроме того, понадобится устройство автоматического наведения на ветер

, проще говоря — хвост. Он представляет собой подобие хвоста или флюгера и жестко крепится к ветряку по оси вращения крыльчатки.

Полностью собранное устройство устанавливается в подходящем месте, в качестве полезной нагрузки подключается фонарик со светодиодными лампочками, производится запуск ветряка. Устройство можно использовать для освещения каких-либо участков, а также для приобретения навыков изготовления таких изделий.

Примеры изготовления

Из детского игрушечного вентилятора на батарейках

Такой ветрогенератор изготовить проще простого. В игрушке используется электромотор чаще всего на 1,5 или 4,5 вольта с независимым возбуждением от постоянных магнитов. Имеется готовый винт. Необходимо достать батарейки, к контактам + и − подсоединить провода, поместить вентилятор в поток воздуха, включить, и можно замерять на контактах характеристики вырабатываемого тока.

Чтобы такой ветрогенератор работал лучше, лопастям винта не помешает добавить мощности, например, накладками, вырезанными из пластиковой трубы в форме лепестков. Ну и придется снабдить агрегат некоторыми другими обязательными для электроветряка элементами.

Вентилятор придется защитить от осадков специальным кожухом и закрепить на подвижной раме. Подвижное крепление рамы к мачте, должно включать в себя контактно-щеточный механизм (без него ток вниз не передашь). Противоположный конец рамы снабжают стабилизатором, его задача — разворачивать ветрогенератор навстречу воздушным потокам.

То, на что можно рассчитывать, если двигатель 4,5В, это 2,5…3В максимум, не хватает даже для зарядки телефона (как правило 5В). Но питание светодиодов, которыми, к примеру, можно обозначить границы въездных ворот, или осветить границы садовой дорожки, такое устройство при достаточном ветре вполне способно обеспечить.

Из вентилятора охладителя процессора (кулера)

Этот вентилятор имеет чаще всего двигатель 12в, как и в предыдущем примере на постоянных магнитах и превращение его в ветрогенератор происходит в таком же порядке.

Отличия состоят в том, что:

• лопасти кулера изначально никуда не годятся — пропеллер нужен новый;
• вырабатываемого тока при определенной скорости ветра вполне хватает для зарядки андроида или планшета 5в (использования контроллера в этом случае не избежать и как нельзя лучше подойдет обычное автомобильное зарядное устройство).

Из вентилятора охлаждения радиатора двигателя автомобиля

Вариант посложнее, но если предыдущие варианты изначально рассматривались как игрушки, то от этой конструкции может быть вполне осязаемая отдача. Рассматриваемый ветрогенератор может служить, к примеру, для зарядки аккумулятора 12в. Запасенную в АКБ электроэнергию, пропустив через преобразователь 12/220, можно использовать в качестве домашней сети.

В конструкции применяется двигатель от вентилятора 24в. Лопасти укорачивают, оставляя лишь фрагменты, необходимые для крепления новых — вырезанных из трубы ПВХ (использовать для этих целей бутылки ПВХ не получится — из-за малой жесткости их будет попросту загибать ветром).

Вырезаются лопасти примерно по такому шаблону, как на фото.

Количество лопастей может быть любым, чаще всего используются варианты 3, 4 или 6.

Компонуется ветрогенератор по классической схеме (Рис. 3). Напряжение, им вырабатываемое при умеренном 4…7 м/с, будет больше 12в, что позволит заряжать АКБ. В электрическую цепь должен быть добавлен диод, чтобы в случае отсутствия ветра электростанция не превратилась в вентилятор на мачте.

Не помешает и контроллер зарядки АКБ, регулирующий зарядный ток и размыкающий цепь по окончании зарядки. Можно обойтись и без него, но тогда придется постоянно следить за процессом зарядки и регулировать его вручную.

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.

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 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.

Бесплатное электричество в мини объемах, поможет быстро понять силу, свободной энергии. Понадобится старый вентилятор (он же кулер) от компьютера и три неодимовых магнита. Этот простой вариант исполнения БТГ бестопливного генератора, миниатюра больших генераторов бесплатного электричества.

SpeedFan 4.35 — утилита для управления вентиляторами и мониторинга аппаратных компонентов системы

После полугодичного перерыва, напомнил о себе автор утилиты SpeedFan, выпустив новый релиз. Программа представляет собой компактное, но очень функциональное средство для мониторинга аппаратных частей компьютера. Позволяет считывать напряжения, скорость вращения вентиляторов и температуру с чипов мониторинга. Отображает данные о состоянии параметров S.M.A.R.T., а также температуры для накопителей на жестких дисках. Работает с HDD на интерфейсах EIDE, SATA и SCSI (большинство «программных» IDE/SATA RAID контроллеров, к сожалению, не поддерживается). Имеется также возможность регулировки частот системной шины на некоторых материнских платах, однако развитие в этом направлении фактически заморожено. Работает в среде операционных систем Windows 9x, ME, NT, 2000, 2003, XP и Vista, а также x64.

Основной изюминкой программы является регулировка оборотов вентиляторов в зависимости от условий (например, температуры процессора), но опять же, при наличии аппаратной поддержки со стороны оборудования. Кроме того, может собирать статистику по снимаемым параметрам и записывать сведения в log-файл, рисует графики изменения температур, напряжений и скоростей вращения вентиляторов.

анонсы и реклама

4 480 000р — цена IPS/4K LG, теперь ты видел все

8Gb 2400MHz Transcend — цена упала в полтора раза

Core i9 10 серии вдвое дешевле такого же 9 серии

RTX 3000

в составе компа в Ситилинке

2080 SUPER ASUS по нереально низкой цене в Ситилинке

Ryzen 4000

серии в составе компьютеров уже Ситилинке

Распродажа RTX 2070 по цене 1070 Ti

Ситилинк: Самый продаваемый CPU круто подешевел

В этом выпуске сделано достаточно много немаловажных изменений и нововведений:

• добавлена новая закладка под названием «EXOTICS»
• исправлены проблемы с диалогами при использовании большого разрешения шрифта
• добавлена полная поддержка для контроллеров Areca RAID
• значительно расширена поддержка устройств SCSI
• добавлена поддержка для Abit uGuru 3 (uGuru 2005)
• добавлена полная поддержка для мониторинга температуры памяти Intel FB-
• добавлена поддержка для сенсоров ITE IT8720F, Andigilog aSC7611, LM96000, Analog Devices ADT7490, SMSC SCH5327,Windbond W83766HG
• улучшена система идентификации процессоров
• расширена поддержка сенсоров WINBOND W83637HF, Asus F8000, SMSC SCH5514, SMSC EMC2300, ITE IT8718F, Analog Devices ADP3228, ITE IT8512F, Fintek F71872, SMSC LPC47M17
• добавлена поддержка для драйвера HECI
• исправлены проблемы с чтением температуры на процессорах Intel, выполненных по технологии 45 nm
• добавлена поддержка для шины SMBus системной логики nVIDIA MCP65, MCP67, MCP73, MCP78S, VIA CX700M, Intel 82801JI
• расширена поддержка некоторых материнских плат и системной логики
• добавлена поддержка для некоторых ноутбуков Dell
• исправлено множество других ошибок и неточностей (подробнее)

Единственным минусом можно назвать, пожалуй, недостаточную поддержку мобильных платформ, вернее практически полное ее отсутствие.

Скачать последнюю версию можно как всегда из нашего файлового архива:

• SpeedFan 4.35 (1.7 MB, freeware), зеркало .

Ознакомиться со списками поддерживаемых сенсоров, материнских плат, позволяющих менять обороты вентиляторов, и жесткими дискам можно на официальном сайте (правда он не содержит большинства последних моделей, но это не значит, что программа не будет с ними работать). При желании можно принять участие в beta-тестировании, и получать последние тестовые версии. Для этого необходимо зарегистрироваться в соответственном разделе.

Обсуждение идет в этой ветке нашей конференции.

Помните!

Что вы можете стать частью сообщества, где есть база знаний, в которой сборник готовых инструкций по сборке БТГ, чертежи, схемы, ОБСУЖДЕНИЯ, и такие же энтузиасты.

В сообществе ФриТеслаЭнерджи — вы всегда можете найти друзей и единомышленников, таких же энтузиастов свободной энергии.

Мы собрали сборник инструкций, моделей, чертежей БТГ, которые сможете собрать и вы. Вступайте в закрытое сообщество энтузиастов FreeTeslaEnergy

Участники сообщества вместе обсуждают модели и сборки авторов, ищут тех кто может собрать бестопливный генератор энергии, для освещения или отопления дома или квартиры…

Напишите ниже на этой странице, о своем опыте, что вы об этом думаете…

При наличии дома, старого кулера от компьютера, можно соорудить отличную ветровую установку, которая будет производить электричество. Мини ветрогенератор — отличная вещь, особенно для местности с частыми и сильными ветрами. Об особенностях и технологии его изготовления узнаем далее.

Как сделать мини ветрогенератор своими руками

Начинать работу над мини ветрогенератором следует с изготовления чертежей будущей ветровой установки. Кроме того, следует подготовить материалы в виде:

• толстой бутылки из пластика;
• старого охладительного кулера или вентилятора, от его размеров и мощности, напрямую зависит мощность самого генератора;
• слаботочный провод в количестве 5-8 метров;
• деревянный брус, сечение и размеры которого определяются индивидуально;
• две стальные трубы, которые заходят одна в одну;
• диоды;
• клей на эпоксидной основе и супер клеевой состав;
• крепежные элементы в виде затяжных галстуков;
• старый СД диск.

Прежде всего, начать работу нужно с поиска подходящего охладительного механизма. Предлагаем использовать кулер от старого компьютера. Изначально кулер разбирается, пропеллерная его часть находится на электрическом двигателе. Чаще всего, он фиксируется на стопорном кольце, оно находится под уплотнителем из резины. После демонтажа кольцевого уплотнителя, снимите лопасти на вентиляторе.

Далее следует процесс пайки кабелей, обеспечивающих работу генераторной установки. На медных катушках вентилятора находятся два соединения для проводов, они являются коннекторами на катушках. Один из участков отличается наличием подсоединяемого провода из меди, а второй имеет два провода. Два провода соединяются с ножками одного провода методом пайки.

На следующем этапе создания небольшого ветрогенератора, выполняется создание выпрямителя. Основной функцией данного прибора является преобразование переменного тока в постоянный. Для этих целей потребуется наличие четырех диодов, они обрезаются таким образом, чтобы одна пара от черной отметки осталась с 10 см отрезком. Длинный конец диода загибается, таким образом, получится п-образное соединение. Все диоды соединяются между собой методом спаивания. Для тестирования ветрового генератора, подсоедините к нему диоды, если светодиод работает, то ветрогенератор функционирует правильно. Наружная пластиковая часть кулера удаляется, для обработки всех неровностей, используйте нож.

Далее следует процесс изготовления лопасти ветрогенератора. Для изготовления лопастей, используйте старую бутылку, например, из-под шампуня. Верхняя и нижняя части бутылки срезаются. Получится изделие цилиндрической формы, его нужно разрезать вдоль. Предварительно изготовьте чертеж в виде лопастей, согласно ему, вырежьте из бутылки лопасти для ветрогенератора. Учтите, что конечная часть лопастей должна быть срезана под углом в сто двадцать градусов. Далее следует процесс фиксации лопастей на кулере.

На следующем этапе выполняется изготовление хвостовика ветряка. Для фиксации мотора используется брус, выполненный из дерева. Его вращение выполняется с помощью стальных трубок. Для изготовления хвостовика используйте ненужный диск. Деревянный брусок оборудуется сквозным отверстием, его диаметр должен быть чуть больше диаметра стальной трубы. При не плотной установке трубки, зафиксируйте ее с помощью клея на эпоксидной основе. На конечной части бруска обустраивается пропил для монтажа диска. Место, на котором соединяется мотор с бруском, необходимо также обработать клеевым составом. Провода и пайку, рекомендуется также покрыть клеем, для предотвращения появления коррозии.

Далее следует процесс, на котором изготавливается опора. Для ее сооружения используйте две трубки. Одна из них зафиксирована на деревянном бруске, а вторая устанавливается в соотношении с вращением. Для их соединения можно использовать подшипники, а для улучшения скольжения воспользуйтесь фторопластом.

Мини ветрогенератор своими руками из моторчика

Предлагаем вариант изготовления ветрогенератора от мотора из старого принтера. Данная модель отличается средней производительностью и работает, даже при малейшем ветре. Для работы ветрогенератора потребуется также аккумулятор, максимальная мощность прибора составляет 100мА.

В качестве основной детали ветряка используется моторчик, от неработающего принтера струйного типа. Предварительно принтер необходимо разобрать и вынуть из него мотор.

Для фиксаторов лопастей используется транзистор. Его необходимо просверлить в соотношении с размером устанавливаемого вала. Далее все детали фиксируются с помощью клеевого состава на эпоксидной основе. Кроме того, с помощью данного состава обеспечивается защита особо важных частей устройства от влаги и непогоды.

Используя отрезок пластиковой трубы, диаметром около 12 см, вырежьте лопасти для ветряка. Для этих целей используется отрезная машинка. Оптимальное значение ширины детали составляет 90 мм, отверстия сооружаются специальным приспособлением, а затем вал устанавливается на генераторный мотор с помощью винтовых соединений.

В качестве основы для изготовления ветряка используется труба диаметром 55 мм. Для изготовления хвоста используйте фанеру. Мотор устанавливается внутри трубы, Далее выполняется сооружение выпрямителя. Так как мотор не воспроизводит большое количество электричества при небольшом ветре. Таким образом, удается применить схему удвоения, включаемую последовательно.

Схему устанавливается в полиэтиленовый пакет и устанавливается во внутрь трубы вместе с выпрямителем. Далее выполняется фиксация мотора с помощью проволоки. Кроме того, все отверстия заделываются силиконовым пистолетом. Одно отверстие используется для стока воды, а второе для испарения конденсатных масс.

Для фиксации хвоста ветрового генератора используется болт и проволока. Таким образом, удастся надежно зафиксировать установку. Следите за жесткостью полученных соединений.

Для того, чтобы соорудить мачту для установки ветряка используйте брусья, соединенные между собой с помощью саморезов. Зафиксируйте ветряк на мачте и установите на предварительно отведенное место. С помощью такой установки удается зарядить мобильный телефон или организовать подсветку.

Делаем мини ветрогенератор своими руками

Перед началом работы над ветровым генератором, необходимо определиться с количеством ветров в вашем климатическом регионе. Серо-зеленые — безветренные зоны подразумевают использование исключительно ветрогенераторов парусного типа. При необходимости в обеспечении постоянного тока, к ним добавляется прибор в виде бустрера. Данное устройство выполняет функцию выпрямителя, а также стабилизирует напряжение. Также потребуется наличие зарядного устройства, высокомощной батареи, преобразователя. Стоимость изготовления данной установки запредельно высокая и не всегда оправдывается.

В зонах со слабыми ветрами, обозначенных желтым цветом, возможен вариант изготовления ветрогенератора тихоходного типа. Данные устройства отличаются хорошей производительностью.

Для ветреных регионов подойдут любые ветровые установки. Чаще всего, используются приборы вертикального типа — лопастники или парусники.

Для того, чтобы выполнить расчеты по определению мощности ветровой установки, необходимо учесть такие факторы как:

• постоянная скорость ветра в том или ином регионе;
• воздух является сплошной средой, поэтому от качества и производительности ротора зависит мощность ветрогенератора;
• воздушные потоки обладают кинетической энергией.

Предлагаем рассмотреть особенности парусных ветрогенераторов. Данные устройства изготавливают из износостойкого материала, которые отлично противостоят ветрам. Если вы решили изготовить такую установку самостоятельно, то необходимо прежде всего, провести ряд подсчетов, связанных с данными приборами.

В качестве материалом для изготовления ветрогенератора, можно использовать различные железки, которые завалялись у вас дома. Самый дорогостоящий элемент — аккумулятор. Его мощность определяет размеры установки и ее производительность.

Самодельный ветрогенератор аксиального типа изготовить в домашних условиях довольно просто. Начинать работу следует с мачты. Для ее изготовления чаще всего используют трубы, по диаметру они должны быть разными. Для соединения труб между собой используется сварочный аппарат. Мачта устанавливается на забетонированную площадку. При этом, несколько ее метров углубляются в землю, для получения устойчивой конструкции. На отдельных деталях установки нужно наклеить два магнита, Для более прочной фиксации они дополнительно заливаются с помощью эпоксидной смолы.

Далее следует процесс изготовления формы и фанеры. Для этих целей используются катушки, соединенные между собой фазой. Процесс изготовления статора выглядит таким образом: на ранее вырезанный квадрат из фанеры устанавливается вощеная бумага. Далее следует монтаж фанеры, на которой предварительно вырезаны отверстия под монтаж статора. Далее следует процесс монтажа кружка из стеклоткани и устанавливаются катушки.

После этого, производится извлечение готового статора из ранее подготовленной формы. Для изготовления винта используется дюралюминиевая труба. Винт изготавливается диаметром в один метр. Для вырезания лопастей используйте электрический лобзик. В центральной части установки оборудуйте отверстие, с помощью которого будет фиксироваться винт на генераторе.

Ветрогенератор имеет смещенный по отношению к оси хвостовой элемент. При сильных порывах ветра происходит давление на поверхность ветрового генератора и он смещается в сторону. Данная схема позволяет защитить устройство от сильных ветров. Данная модель ветрогенератора позволяет вырабатывать достаточное количество энергии для обеспечения уличной подсветки дома. Сделать ветрогенератор не сложно, главное условие получения качественного прибора — сопоставление силы ветра в вашем регионе с его мощностью.

Как изготовить ветрогенератор из кулера своими руками

Чтобы генератор работал эффективнее нужно сделать ему направляющий хвостовик и закрепить его на мачте подвижно. Тогда при изменении направления ветра — будет изменяться направление ветрогенератора. Тогда возникает следующая проблема — кабель, идущий от генератора к потребителю будет закручиваться вокруг мачты. Чтобы это решить нужно обеспечить подвижный контакт. На Ebay и Aliexpress продаётся готовое решение.

Нижних три провода — неподвижны идут вниз, а верхний пучок проводов — подвижен, внутри установлен скользящий контакт или щеточный механизм. Если у вас нет возможности купить, проявите смекалку, и, вдохновившись решением конструкторов автомобиля Жигули, а именно реализацией подвижного контакта кнопки сигнала на руле и сделайте что-то похожее. Или воспользуйтесь контактной площадкой от электрочайника. Из шуруповерта понадобиться только моторчик, вариант аналогичен предыдущему, в качестве винта вы можете использовать лопасти от вентилятора, это увеличит итоговую мощность вашей установки.

Обратите внимание как здесь реализована шестеренчатая повышающая передача — вал ветрогенератора расположен в трубе, на его конце расположена шестерня, которая передаёт вращение меньшей шестерне закрепленной на валу двигателя. Повышение оборотов двигателя имеет место и в промышленных ветряных электроустановках. Редуктора применяются повсеместно.

Идея создать портативную зарядку своими руками для мобильных устройств не дает покоя многим. Неужели это предел? Почему так мало? Чтобы понять причину, нужно заглянуть внутрь устройства. Теперь можно все собрать и проверить.

Однако в условиях самоделки изготовить редуктор становиться большой проблемой. Вы можете извлечь редуктор из электроинструмента, он там нужен чтобы понизить высокие обороты на валу коллекторного двигателя в нормальные обороты патрона на дрели, или диска болгарки:. В болгарке установлен угловой редуктор станет полезным для монтажа некоторых установок и уменьшит нагрузку с хвоста ВЭУ ;. Такой вариант самодельного ветрогенератора уже может заряжать 12 В аккумуляторы, однако нужен преобразователь для формирования зарядного тока и напряжения.

Эту задачу можно упростить применив автомобильный генератор. Автомобильный генератор состоит из статора с трёхфазной обмоткой, и ротора со щёточным узлом и катушкой возбуждения. К нагрузке такой генератор подключается через диодный мост собранный по схеме Ларионова, он обычно расположен на задней крышке генератора.

Подробнее смотрте хдесь: Как устроен и работает автомобильный генератор. Преимущество такого генератора — возможность использовать его для зарядки автомобильных аккумуляторов, в принципе он для этого и предназначен. Автогенераторы имеют встроенное реле-регулятор напряжения, что избавляет от необходимости покупать дополнительные стабилизаторы или преобразователи.

Это приводит к необходимости подключения к ветроколесу через редуктор или ременную передачу. Отрегулировать количество оборотов при нормальной для ваших широт скорости ветра можно с помощью подбора передаточного числа либо с помощью правильно спроектированного ветроколеса.

Download — Свободная, бесплатная энергия из неодимовых магнитов и кулера.

Пожалуй, самая удобная для повторения конструкция мачты для ветряка — изображена на картинке. Такая мачта растягивается на тросах, закрепленных на держателях в земле, что обеспечивает устойчивость. Важно: Высота мачты должна быть как можно большей примерно 10 метров. На большей высоте ветер сильнее, потому что для него нет препятствий в виде наземных сооружений, холмов и деревьев. Ни в коем случае не устанавливайте ветрогенератор на крыше своего дома.

Частенько в интернете выкладывают «работающие» конструкции на магнитах. Один вариант — «если взять 2 магнита одноимёнными полюсами друг к другу, то они будут отталкиваться». Теперь «финт ушами» — «надо эти магниты расположить на диске под углом, чтобы они вечно отталкивались друг от друга». Я не поленился собрать конструкцию наподобие той, которую запатентовал Лазарев Микола Васильович в роли «НЛО» патент и перевод на русский язык.

Резонансные колебания крепежных конструкций могут вызвать разрушение его стен. Позаботьтесь о надёжности несущей мачты, ведь конструкция ветряка на базе такого генератора значительно утяжеляется и представляет собой уже довольно серьезное решение, которое может осуществлять автономное электроснабжение дачи с минимальным набором электрических приборов.

Устройства, которые работают от Вольт можно запитать от инвертора В. Самый распространённый вариант такого инвертора — блок бесперебойного питания для ПК. Лучше использовать генераторы от дизельных, в т. Современные генераторы выдают 12 или 24 Вольт, а ток в Ампер — уже давно стал нормальным. Проведя несложные вычисления можно определить, что такой генератор максимально выдаст вам до 1 кВт мощности, а генератор от жигулей 12 В А Вт, что уже довольно приличная цифра.

Создайте свою миниатюрную ветряную турбину

Энергия ветра — один из самых быстрорастущих источников энергии в мире. Благодаря этому быстрому проекту Майкла Аркуина из KidWind Project молодые инженеры могут построить работающую турбину всего за пару часов.

1 Создайте свою миниатюрную ветряную турбину

Возобновляемая энергия — это ветер под лопастями наших турбин. За последние несколько лет ветроэнергетика была одним из самых быстрорастущих источников энергии в мире.Узнайте, как уловить порывистый поток воздуха с помощью этой прочной конструкции турбины из ПВХ, созданной Майклом Аркином, основателем проекта KidWind. Этот исследовательский проект учит инженерии и моделированию и, чтобы сделать его подходящим для возраста и навыков, может быть увеличен или уменьшен по сложности для получения большего или меньшего количества электроэнергии, а также для демонстрации таких концепций, как преобразование энергии и эффективность лезвий. Будьте готовы быть потрясенными.

Материалы

• Пять диаметром 1 дюйм.Фитинги из ПВХ под углом 90 градусов
• Три диам. Тройники из ПВХ
• Один диаметром 1 дюйм. Муфта из ПВХ
• Шесть диаметром 1 дюйм. Трубы из ПВХ длиной 6 дюймов
• Одна диаметром 1 дюйм. Труба из ПВХ длиной 24 дюйма
• Одна диаметром 1 дюйм. Труба из ПВХ длиной 2 дюйма

• Два зажима «крокодил»
• Доска для плакатов для лопастей
• 20-дюймовый вентилятор или другой источник ветра
• Скотч
• Горячий клей / клеевой пистолет
• Кусачки
• Сверло

Специальные детали (доступны в магазине. kidwind.org)

• Комплект базовых деталей конструкции турбины KidWind
(включает двигатель постоянного тока с проводами, обжимную втулку с 12 отверстиями и 25 дюбелей)
• Мультиметр
• 5-миллиметровая светодиодная лампа
• Звуковая и световая плата

2 Постройте ротор и гондолу

1. Вставьте 2-дюймовый кусок ПВХ-трубы в 90-градусный фитинг.
2. Наденьте муфту из ПВХ на 2-дюймовую трубу, образуя цельную деталь, называемую гондолой.
3. Оберните кусок клейкой ленты шириной 1/2 дюйма и длиной 18 дюймов по периметру двигателя. Это поможет ему надежно войти в соединительную муфту.
4. Пропустите провода, прикрепленные к двигателю постоянного тока, в горловину муфты через 90-градусный фитинг из ПВХ.
5. Двигатель должен плотно прилегать к муфте, но не вдавливаться до упора.
6. Затем прикрепите обжимную ступицу к двигателю, надавив на приводной вал.
7. Убедитесь, что поверхность двигателя находится на одном уровне с краем трубы.

3 Постройте базу

1. Используя четыре 90-градусных фитинга из ПВХ, два тройника из ПВХ и четыре 6-дюймовых трубных секций из ПВХ, сконструируйте две стороны основания турбины.
2. Вставьте 6-дюймовую трубу в один конец 90-градусного фитинга. На противоположном конце 6-дюймовой трубы установите тройник из ПВХ, затем еще 6-дюймовую трубу и 90-градусный фитинг.Повторите, чтобы сделать вторую ножку основы.

3. Просверлите небольшое отверстие в нижней части последнего тройника из ПВХ.
4. Соедините ножки основания, вставив две оставшиеся 6-дюймовые трубы из ПВХ в тройник из ПВХ на каждой ножке. Соедините ножки основания через просверленную тройник из ПВХ.

4 Прикрепите башню к базе

1. Пропустите провода двигателя по 24-дюймовой трубе из ПВХ; этот длинный участок — башня.
2. Прикрепите гондолу к верхней части башни; постучите по нему, чтобы он надежно встал на место.
3. Пропустите провода через центральный тройник из ПВХ и выведите их из просверленного отверстия в основании башни.
4. Закрепите башню на тройнике.
5. Прикрепите зажимы типа «крокодил» к оголенным проводам.

5 Сделать лезвия

1. Создайте лезвия из материала диаметром от 6 до 10 дюймов.Мы использовали плакатный картон, но вы можете использовать любой жесткий и легкий материал, например, прочную бумажную тарелку или листы бальзы. (Примечание: напряжение, которое вырабатывает ваша турбина, зависит от крутящего момента и частоты вращения лопастей. Мы обнаружили, что конфигурация из двух или четырех лопастей генерирует много энергии, но не стесняйтесь экспериментировать!)
2. Закрепите лопасти на дюбели скотчем или горячим клеем.
3. Вставьте дюбели в отверстия обжимной ступицы. После установки затяните ступицу.

6 Заставьте генератор работать

1. Расположите турбину перед коробчатым вентилятором так, чтобы ветер вращал лопасти; это будет производить электричество.
2. Используйте зажимы типа «крокодил» для подключения к мультиметру для измерения напряжения. (Вам понадобится примерно 2 вольта.)
3. Когда ваши лезвия вырабатывают энергию, вы можете подключить провода светодиодной лампы
или звуковой и световой платы, используя зажимы из крокодиловой кожи.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Создайте свою собственную мини-ветряную турбину из деталей принтера

Вот небольшой забавный проект, сделанный своими руками, который принесет в дом чистую и тихую природу энергии ветра.

Для всех домашних мастеров, родителей и учителей, которые хотят познакомиться с возобновляемыми источниками энергии, создание ветряной микротурбины может стать отличным небольшим проектом. Он не настолько велик, чтобы приводить в действие что-либо большое, но его, безусловно, можно использовать в качестве демонстрации энергии ветра, и, возможно, даже стоит построить мини-зарядную станцию ​​для портативной электроники или небольших аксессуаров для наружного освещения.

Зачем строить мини-ветровую турбину

Я большой поклонник небольших солнечных зарядных устройств для зарядки гаджетов и приспособлений, и хотя я знаю, что можно построить свою собственную версию этих портативных электростанций, я пока не видел хороших планов по созданию такой, которая использует переработанные или переработанные материалы, так что я этого еще не делал. Я также большой поклонник (каламбур) энергии ветра и построил с моими детьми пару действительно крошечных ветряных генераторов в качестве проекта домашнего обучения (см. Веб-сайт KidWind для некоторых замечательных ресурсов), но мы не построили ни одного тем не менее, он достаточно большой, чтобы обеспечить достаточно энергии для практических целей.Но это может скоро измениться, потому что я наткнулся на эти инструкции из ScienceTubeToday, которые, похоже, именно то, что прописал врач по чистой энергии.

О материалах и инструкциях

Для генератора инструкции требуют использования так называемого шагового двигателя (который немного отличается от стандартного электродвигателя постоянного тока), который можно извлечь из старого струйного принтера и который считается гораздо лучшим выбором, чем просто используя электродвигатель постоянного тока в качестве генератора.Автор говорит (в комментариях к видео), что эти шаговые двигатели очень хороши «по сравнению с двигателем постоянного тока того же размера, поскольку они могут вырабатывать электричество» на очень низких скоростях, скажем, 200 об / мин, тогда как двигателю постоянного тока потребуются тысячи об / мин. . »

Подставка сделана из трубы ПВХ, что не совсем экологически чистый продукт (но это предмет, который легко доступен или который у вас уже есть), но я думаю, что вы могли бы легко построить свою собственную подставку из других перепрофилированных материалов, которые сделает этот проект более экологичным.

Видеоинструкции полностью лишены повествования, что делает его на удивление эффективным в передаче информации (хотя вам может потребоваться приостановить его, чтобы записать заметки), а фоновая музыка на нем, ну, немного отличается от вашего обычного учебного видео , но опять же, я думаю, что это добавляет, а не вычитает из содержания. Посмотрите это ниже:

В этой версии используется пропеллер модели самолета, которого у большинства из нас, вероятно, нет, но в сети есть изрядное количество планов и диаграмм для лопаток турбины, сделанных своими руками, поэтому вполне возможно создать свой собственный (и который может добавить к образовательному характеру этого проекта).Согласно видео, при использовании автомобильной розетки 12 В в паре с адаптером для зарядки эта ветряная турбина будет выдавать стабильный выход 5 В 1 А на ветру (что отлично подходит для зарядки нашей довольно хрупкой электроники), но ее также можно использовать без зарядный адаптер, и в этом случае он выдает гораздо более высокое напряжение (что может быть преимуществом при зарядке более крупной батареи), но с риском иметь переменную мощность. Ваш пробег может отличаться, поэтому вам нужно дважды проверить производительность рабочего устройства, прежде чем подключать к нему свой гаджет.

Еще несколько подробностей о проекте, а также инструкции для некоторых других проектов в области электричества и науки своими руками можно найти на ScienceTubeToday.

Самодельные ветряные мельницы для электричества | Sciencing

Альтернативная энергия — постоянная проблема, и для некоторых людей поиск способа использования альтернативных источников электроэнергии становится важной задачей. Кто-то потратит деньги на дорогие солнечные батареи, но тем, у кого больше изобретательности, может быть интересно построить собственную ветряную мельницу.На самом деле это намного проще, чем вы думаете.

Получить мотор

Любой маленький мотор можно превратить в ветряк. Лучше всего работают небольшие электродвигатели, которые имеют легкий вес. Электродвигатели вентиляторов отлично подходят для экспериментальных ветряных мельниц. Промышленные двигатели вентиляторов также работают хорошо, и к ним даже прикреплены красивые лопасти из листового металла, но они также очень тяжелые и их трудно поворачивать на ветру. Многие люди используют автомобильные генераторы для создания ветряных мельниц, способных производить больше энергии.

Для тех, кто впервые строит самодельную ветряную мельницу, проще всего работать с мотором беговой дорожки. Эти двигатели имеют свободно движущийся маховик, установленный спереди, что является идеальной платформой для крепления лопастей.

Конструируйте лопасти

Лопасти ветряной мельницы являются важным элементом. Они должны быть достаточно широкими и длинными, чтобы ловить ветер, а также иметь надлежащую кривизну, чтобы превратить их в ветровой парус. К счастью, есть очень простой метод изготовления самодельных лопастей ветряных мельниц, которые не уступают по качеству любым профессионально сконструированным.

Приобретите кусок 8-дюймовой трубы из ПВХ длиной примерно 2 фута. Эта труба будет иметь идеальную кривизну для лопастей вашей ветряной мельницы. Возможно, вам придется специально заказать трубу в строительном магазине. Разрежьте трубу на полосы, длина которых начинается с 5 дюймов и сужается до 2 дюймов в месте их соединения с двигателем. Скругление краев ленточной шлифовальной машины поможет направить на лезвия больше ветра.

Установите узел

Используйте кусок «алюминиевого канала» размером от 36 до 48 дюймов в качестве рамы для ветряной мельницы.Закрепите двигатель (с прикрепленными лезвиями) к дальнему концу рамы. К противоположному концу прикрепите ветряк. Хвост ветра — это, по сути, большой плоский плавник, который будет вращать мельницу, если ветер дует сбоку. Квадратный кусок листового металла отлично подходит для этой цели.

Купите стальную трубу длиной 1,5 дюйма, которая будет служить опорой для ветряной мельницы. Прикрепите «штуцер» к верхней части столба, а затем прикрепите ветряк к этому штуцеру. Присоединение трубы позволит ветряной мельнице вращаться. свободно по направлению ветра.

Подключите ветряную мельницу к электричеству

Электроэнергия, подаваемая ветряными мельницами, непостоянна, поэтому вместо того, чтобы подключать устройство непосредственно к ветряной мельнице, ветряная мельница используется для зарядки банка батарей. Ветряная мельница такого размера способна заряжать 12-вольтовый аккумулятор. Можно использовать автомобильный аккумулятор или два 6-вольтовых аккумулятора для гольф-каров.

Подсоедините подводящие провода от двигателя к выпрямителю, затем подсоедините провода аналогичного размера от выпрямителя к батарее.Выпрямитель поддерживает односторонний ток от ветряной мельницы к батареям, так что ваш сок не будет потрачен зря на вращение ветряной мельницы. Следует использовать дополнительный провод для заземления мельницы в качестве меры предосторожности от ударов молнии.

Как сделать небольшую ветряную турбину »

На следующих страницах я подробно покажу вам, как сделать эту ветряную турбину —

самодельный ветряк

Изготовление небольшой ветряной турбины на самом деле является очень простой процедурой, если у вас
разумные навыки сборки, несколько инструментов и небольшое количество оборудования, которое обычно можно найти в типичном доме.Если вы планируете создать ветряную турбину большего размера, я все равно рекомендую прочитать следующие страницы, поскольку все в основном будет таким же, за исключением увеличения всех частей. Я связал некоторые из наиболее необычных предметов, которые могут потребоваться во время сборки, в том числе вольтметр и паяльник, однако эти предметы не являются необходимыми.

Зачем я сделал небольшую ветряную турбину

У меня есть небольшой сарай позади моего дома. К сожалению, это слишком далеко, чтобы добраться до удлинительных проводов, и провод от моего дома до сарая будет стоить сотни долларов, расстояние составляет от 40 до 50 метров — это будет много внешнего кабеля, а это дорого.Сарай маленький, поэтому я подумал, что построю небольшую ветряную турбину из частей, лежащих вокруг моего дома, чтобы освещать ее только в ночное время (сделать это очень просто, это также применимо к большим самодельным турбинам).

Детали малой ветряной турбины

Оборудование, необходимое мне для его постройки, было следующим —

.

• старый вентилятор охлаждения ПК
• паяльник
• кабельные стяжки / хомуты
• винты
• Силиконовый герметик / мастика
• велосипедный насос
• лист дерева 5мм
• стальная трубка для вентилятора охлаждения ПК

Мне нравится оставлять старые ПК, которые у меня были, чтобы я мог извлекать из них случайные части, когда мне нужно, в результате у меня есть несколько охлаждающих вентиляторов.Если вы не можете найти его, вы можете купить их на Amazon примерно за 5 долларов — PC Cooling Fan. Выглядят они так —

Как сделать небольшую ветряную турбину 1

Большую часть корпуса, окружающего охлаждающий вентилятор, необходимо будет снять, чтобы из него получилась аккуратная небольшая ветряная турбина. Снимите большую часть корпуса, отрезав спицы, которые прикрепляют его к лопасти вентилятора и небольшому генератору, затем снимите лопасть с его вала, у вас получится что-то вроде этого —

Как сделать небольшую ветряную турбину 2

Как сделать небольшую ветряную турбину стр.2 >>>

Новое изобретение малой ветряной турбины

Изображение: ветряная турбина с деревянными лопастями.Источник: EAZ Wind.

Многие коммерчески доступные небольшие ветряные турбины с пластиковыми лопастями и стальными опорами печально известны своей низкой надежностью, высокой энергоемкостью и ограниченной выходной мощностью.

Построив их из дерева, можно решить эти проблемы. Благодаря своей эстетической привлекательности и возможности производить их на месте, небольшие деревянные ветряные турбины также могут улучшить общественное восприятие энергии ветра.

Кроме того, инновации в конструкции башни облегчают установку небольших ветряных турбин, снижая потребность в бетонных фундаментах и ​​тяжелой технике.

Низкая производительность

Испытания показали, что имеющиеся в продаже небольшие ветряные турбины не всегда могут вырабатывать достаточно энергии в течение своего срока службы, чтобы компенсировать энергию, необходимую для их производства. Это происходит по трем причинам. Во-первых, это законы физики. Выработка энергии ветряной турбиной увеличивается быстрее, чем ее высота и размер ротора, а это означает, что по мере уменьшения размеров ветряной турбины ее выходная мощность пропорционально уменьшается.

Во-вторых, лопасти ветряных турбин обычно изготавливают из пластика, армированного стекловолокном, производство которого требует больших затрат энергии (и его невозможно переработать). Эту энергию необходимо «окупить» в течение всего срока службы ветряной турбины, что может быть сложной задачей 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 панелей, ветровые турбины имеют много движущихся частей и, следовательно, с большей вероятностью нуждаются в ремонте.Однако у поставщиков малых ветряных турбин ожидаемый срок службы обычно меньше, чем у их продукции. [1]

Лезвия по дереву с ручной резьбой

Законы физики изменить нельзя, но сами по себе они не делают небольшие ветряные турбины неэкономичными и неустойчивыми. Решающими являются два других фактора, и их можно решить. Фактически, более двух десятилетий они решались шотландским инженером Хью Пигготтом, который строит небольшие ветряные турбины мощностью 1-2 кВт с диаметром ротора 2-4 метра с использованием твердых деревянных лопастей.[2]

Деревянные лезвия ручной работы. Источник: [5]

Лезвия вырезаны вручную на месте с использованием базовых навыков деревообработки и инструментов. В отличие от лезвий из стекловолокна, для их производства используется мало или совсем не энергия. Это увеличивает вероятность того, что ветряная турбина будет производить больше энергии в течение своего срока службы, чем было необходимо для ее производства.

Вопреки привычному стремлению к эффективности, ветряные турбины Piggott жертвуют пиковой мощностью ради более надежной работы.В машинах используется система закрутки, которая ограничивает мощность турбины при ветре до 8 м / с (Beaufort 5), в то время как большинство коммерческих моделей продолжают работать до более высоких скоростей ветра. Это увеличивает надежность, потому что чем быстрее машина вращается, тем быстрее изнашиваются ее детали. [3]

Местное производство

Сравнение ветряных турбин Piggott с коммерчески доступными моделями показало, что повышенный выход энергии, генерируемый последними при скорости ветра выше 8 м / с, в значительной степени тратится впустую, потому что большая часть дополнительной энергии вырабатывается, когда батареи уже полностью заряжены.Исследование также показало, что шотландский дизайн примерно на 20% дешевле с учетом как капитальных, так и эксплуатационных затрат. [3]

Деревянные ветряки в Непале. Источник: [5]

Открытый исходный код

Piggott породил тысячи небольших ветряных турбин своими руками по всему миру. Он также стал основой для нескольких инициатив по ветровой электрификации сельских районов 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

Использование лопастей из цельной древесины, которые когда-то были обычным явлением для небольших ветряных мельниц и ветряных турбин, в последнее время вызывает новый интерес. [8-9] Наиболее примечательной является история успеха голландской компании EAZ Wind, основанной в 2014 году четырьмя молодыми виндсерферами. Фирма, в которой в настоящее время работает более 40 сотрудников, продает ветряные турбины с прочными деревянными лопастями фермам и энергетическим кооперативам региона. С диаметром ротора 12 метров и выходной мощностью 10 кВт турбины примерно в пять раз больше, чем машины Пигготта.

Ветротурбина с деревянными лопастями производства EAZ Wind.

Лезвия изготавливаются из балок из массива дерева, которые склеиваются и шлифуются для придания им формы. Затем на них наносят эпоксидное покрытие, чтобы защитить их от влаги, а острая сторона лезвия покрывается полосой армированного стекловолокном пластика, чтобы сделать его более прочным.

По данным производителя, ветряные турбины, установленные на опорах высотой 15 м, производят около 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 (4600 евро на семью, или менее половины цены солнечной фотоэлектрической системы). Срок окупаемости — в ветреных северных Нидерландах — от 7 до 10 лет.

Общественное признание

Интересно, что выбор EAZ Wind в отношении деревянных лопастей не обусловлен целью снижения энергии, воплощенной в ветряной турбине. Скорее, миссия компании состоит в том, чтобы сделать сельскую местность — особенно фермы, но также и небольшие деревни — самодостаточными с точки зрения производства электроэнергии путем разработки более красивых ветряных турбин местного производства, на которые люди не жалуются.Как и во многих других странах, большие ветряные турбины и идущие с ними линии электропередачи вызывают большое сопротивление местных жителей в Нидерландах.

Установка ветряка. Изображение: EAZ Wind.

Подход вроде работает. Когда ферма устанавливает ветряную турбину, ее соседи обычно являются следующими клиентами. К настоящему времени EAZ Wind продала более 400 ветряных турбин. Общественное признание ветроэнергетики, по-видимому, поощряется двумя факторами.Во-первых, ветряные турбины с деревянными лопастями имеют более естественный вид, что увеличивает 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 компаниями в этом регионе.

Деревянные башни

Турбины EAZ Wind имеют деревянные лопасти, но стальные башни. Шведская компания InnoVentum использует другой подход: ее ветряки имеют деревянную башню, а лопасти сделаны из пластика.Башни высотой 12 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.

Для многоярусных башен не требуется — или гораздо меньше — бетона для их фундамента, и они могут быть возведены без использования крана, используя вместо этого трос 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 комбинировать, в результате чего получатся небольшие ветряные турбины с деревянными лопастями, башней и другими конструктивными элементами. Небольшая ветряная турбина, которая почти полностью построена из дерева — без редуктора и генератора — дополнительно снижает количество энергии, необходимой для ее производства, что делает ее более экономичной и устойчивой на протяжении всего срока службы.

С точки зрения выбросов углерода небольшая деревянная ветряная турбина может даже считаться поглотителем углерода, потому что древесина улавливает CO2, который деревья забрали из атмосферы.

Ветряк с деревянными лопастями и башней. InnoVentum.

Сочетание ветра и солнца

Новейшие продукты от EAZ Wind и InnoVentum включают солнечные панели в основе конструкции. Поскольку ветряная турбина и солнечная фотоэлектрическая система могут использовать одну и ту же опорную конструкцию, электрическую систему и накопитель энергии, такой подход позволяет экономить деньги и ресурсы. Сочетание солнечной и ветровой энергии также увеличивает шансы на получение достаточной выходной мощности в любое время, снижая потребность в хранении энергии, которое является наиболее неустойчивой частью автономной энергетической установки.

Солнечные панели и ветряная турбина используют одну и ту же несущую конструкцию. Изображение: InnoVentum.

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

Солнечные панели и ветряная турбина 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 пособиями, увеличивает их общественное признание. Они также устраняют необходимость в линиях электропередачи, и чем больше электроэнергии производится и используется на местном уровне, тем менее сложным становится интеграция непредсказуемой энергии ветра в центральную сеть.И последнее, но не менее важное: связь между использованием энергии и спросом способствует более низкоэнергетическому образу жизни.

Часть 2: Можно ли снова строить большие ветряки из дерева?

Крис Де Декер

---

Артикул: [1] Костакис, Василис и др. «Конвергенция цифровых ресурсов общего пользования с местным производством с точки зрения роста: два показательных случая». Журнал чистого производства 197 (2018): 1684-1693. [2] Как построить ветряную турбину. Хай Пигготт, 2003.[3] Суманик-Лири, Джон и др. «Небольшие ветряные турбины местного производства: в сравнении 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 ветряных турбин: вычислительный и экспериментальный анализ и приложения». Ветровая инженерия 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». Ветровая инженерия 34.3 (2010): 263-276. [8] Клаузен, П. Д., Ф. Рейнал, Д. Х. Вуд. «Разработка, производство и испытания лопастей малых ветряных турбин». Достижения в конструкции и материалах лопастей ветряных турбин.Woodhead Publishing, 2013. 413-431. [9] Пурраджабиан, Абольфазл и др. «Выбор подходящей древесины для небольшой лопасти ветряной турбины: сравнительное исследование». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 100 (2019): 1-8.

Изображение: InnoVentum.

Home Energy Magazine — Блог :: Самодельная ветряная турбина за 5 простых шагов

Узнайте, как построить ветряк на заднем дворе за 5 простых шагов.

Итак, вы хотите построить ветряк на заднем дворе и ежегодно экономить сотни? Что ж, вы пришли в нужное место.В этом посте вы узнаете, как построить ветряк на заднем дворе с нуля. Промышленные ветряные турбины аналогичного размера обойдутся вам в пару сотен долларов, но, приложив немного усилий, вы можете сэкономить такие деньги, и, поскольку вы построили их самостоятельно, вы поймете внутреннюю работу ветряной турбины в процессе. Посетите нашу страницу Методы использования возобновляемых источников энергии для загрузки электронной версии этого сообщения. Плюс загружает больше бесплатных ресурсов на сайт!

Этот пост сократит проект до пяти систем.Если атаковать по одному, проект не покажется слишком сложным. В этом руководстве описано, как вы можете собрать и собрать лопасти, генератор, концентратор и башню, контроллер заряда и системы аккумуляторных батарей. Объясняется техническая подготовка каждой системы, а затем объясняется, как вы можете создать свою собственную.

1. Лезвия

Что вы в первую очередь замечаете, когда смотрите на ветряную турбину? Лезвия, да? Что ж, именно с этого мы и начнем. Мы должны рассмотреть ряд различных ориентаций ветряных турбин, поэтому давайте обсудим их, прежде чем сузить круг вопросов до того, какой дизайн лучше всего подходит для того, что вам нужно.

Сначала поговорим об оси. Существует два типа конструкций ветровых турбин: ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT) и ветряная турбина с вертикальной осью (VAWT). Ветряная турбина с горизонтальной осью означает, что главная ось турбины удерживается в воздухе параллельно земле, а лопасти вращаются перпендикулярно земле, как показано на рисунке ниже. Этот 3-лопастной вентиляторный дизайн, который мы все знаем и любим, доминирует в отрасли ветряных турбин и его можно увидеть во всем мире на ветряных электростанциях.Многие эксперты считают, что это лучший выбор конструкции, так как он может производить больше электроэнергии при заданном количестве ветра.

Это очень много значит для крупномасштабных операций, где постоянное производство энергии имеет решающее значение, поэтому легко понять, почему они доминируют в отрасли ветроэнергетики. Однако в небольших приложениях, таких как ветряные турбины на заднем дворе, ветряк с вертикальной осью может оказаться более эффективным.

Дизайн VAWT может быть хорошим вариантом для небольшого проекта. У него есть несколько преимуществ по сравнению с более распространенной конструкцией: это более прочный вариант в условиях турбулентного ветра, он может генерировать энергию от ветра с радиусом охвата 360 градусов, а не в любом направлении, в котором смотрит турбина, это заставляет многих экспертов считают, что VAWT в целом является более эффективной конструкцией, поскольку он может генерировать больше электроэнергии в условиях переменного ветра, когда ветер дует не постоянно.

Эту конструкцию крыла можно легко создать из листа твердой древесины или легкой стали, если у вас есть доступ в мастерскую и подходящие режущие инструменты. Однако для тех из нас, кто не знает простого трюка, является использование трубы из ПВХ. Это труба, которая обычно используется для подземных водопроводов и канализации. Вы можете легко пойти в местный хозяйственный магазин и купить несколько метровых отрезков труб этого типа, и если вам повезет, они не будут платить вам потраченное время, так что это будет бесплатно! Теперь все, что вам нужно сделать, это разрезать трубу пополам, а затем на четверти с помощью ручной пилы, и у вас есть идеальные легкие, прочные и долговечные лезвия с аэродинамическим профилем.

2. Генератор

Генератор — одна из важнейших частей ветряной турбины. Это компонент, который преобразует ветер в полезное электричество. Итак, как это работает? Разберем его на несколько простых компонентов. Итак, для запуска генератор состоит из нескольких витков медной проволоки, вращающихся вокруг сильного магнита. Магнитное поле, создаваемое магнитами, заставляет электроны в медной проволоке двигаться, а затем начинает течь. Следовательно, у нас есть электрический ток в проводах, и это, по сути, и есть электричество, поток электронов через проводник (здесь это медный провод).Как вращать медные катушки? Ну вот тут и появляется ветер.

Теперь вы можете создать свой собственный простой генератор или купить его на одном из многочисленных интернет-сайтов, продающих их по дешевке (eBay, Amazon, Alibaba). Чтобы построить свой собственный, вам понадобится пара отрезков медной проволоки, которую вы можете купить в местном хозяйственном магазине, и несколько сильных магнитов. Установите магниты на цилиндрическую трубку. Это может быть простая пластиковая бутылка, но из соображений прочности и долговечности лучше подумать о стальной или деревянной посуде.Медная проволока должна быть намотана на стержень или диск с валом на конце, на котором может быть установлена ​​ступица лопатки турбины. Убедитесь, что ваша конструкция включает способ крепления ступицы лопастей турбин к валу катушек проводов, чтобы он мог вращаться ветром.

И это довольно много, если вы только что создали электрогенератор. Как только катушки с проволокой и магниты будут установлены в выбранной вами ориентации, простой поворот смонтированных проводов будет генерировать для вас чистую возобновляемую электроэнергию.Выходное напряжение вашей конструкции можно измерить с помощью мультиметра, чтобы убедиться, что она работает правильно.

Если вы решите купить его в Интернете, вам следует знать несколько вещей. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами работают как генераторы, однако они не были предназначены для работы в качестве генераторов, поэтому они не очень хороши в качестве генераторов. При использовании двигателя в качестве генератора, двигатель должен работать намного быстрее, чем их номинальная скорость, чтобы обеспечить напряжение, близкое к их номинальному. Это максимальное напряжение, которое может выдавать генератор.Вы хотите, чтобы ваша турбина работала в пределах этого значения или около него, чтобы она работала эффективно. Вам нужен двигатель, рассчитанный на высокое постоянное напряжение, низкие обороты в минуту (об / мин) и большой ток. Старайтесь держаться подальше от двигателей низкого напряжения и высоких оборотов. Вам нужен двигатель, который будет выдавать более 12 Вольт на низких оборотах и ​​полезный уровень тока, чтобы он мог легко питать батарею 24 Вольт. Можно ожидать, что двигатель, рассчитанный на 300 об / мин при 30 В при использовании в качестве генератора, будет вырабатывать 12 В или выше при некоторых достаточно низких оборотах.С другой стороны, двигатель, рассчитанный на пару тысяч оборотов в минуту и ​​выходящий на 24 В, не будет производить 12 В в качестве генератора, пока он не будет вращаться со многими тысячами оборотов в минуту, что слишком быстро для ветряной турбины и может вызвать повреждение. это, его окружение или даже вы. Итак, попробуйте купить моторы, используя информацию выше.

3. Концентратор и башня

Ступица требуется только для ветряной турбины с вертикальной осью. Если вы выберете ветряную турбину с горизонтальной осью, то достаточно просто установить лопасти на ступицу генератора.Ступица (или основная подставка) вашей ветряной турбины будет самой простой частью сборки. Хотя это не значит, что это не важный компонент. Вы захотите сделать это правильно ради структурной целостности вашей ветряной турбины. Он может быть таким же простым, как деревянная доска, но вы должны убедиться, что это древесина твердых пород, обработанная надлежащим образом, чтобы она могла выжить на открытом воздухе при ветре и дожде в течение нескольких лет. Ваш концентратор должен содержать 3 основных компонента; генератор (к которому на этом этапе должны быть прикреплены лопасти), хвостовой стабилизатор и противовес.Удерживать генератор очевидно, но что делают хвостовой стабилизатор и противовес? Ребро, установленное на конце ступицы, противоположном генератору, гарантирует, что турбина всегда направляет лопасти по направлению ветра. Противовес не даст вашим лопастям опрокинуть турбину и гарантирует, что ступица турбины останется в вертикальном положении. В идеале рассчитанный вес должен быть установлен под ребром, но его также можно установить с любой стороны от ребра, что может быть проще.

Корпус ступицы представляет собой простой деревянный блок с тонким листом фанеры, прикрепленным к ступице в качестве ребра.Противовес представляет собой пластиковую бутылку, наполненную песком и привязанную стяжками к основному блоку ступицы. Это не идеальная конструкция, но она проста, экономична и удобна в установке, поэтому ее стоит рассмотреть. Вы можете легко улучшить эту конструкцию, купив несколько свинцовых противовесов и прикрутив их к пузырю. Или создайте ступицу из стали и, если у вас есть доступ к одному, приварите тяжелую сталь к задней части. Опять же, окончательный дизайн вашей ветряной турбины зависит от вас, и то, что показано здесь, является лишь схемой.

Теперь вашу турбину нужно поднять в воздух над деревьями или зданиями, которые могут блокировать ее от прямого ветра. Для этого вам понадобится башня, чтобы поднять турбину в воздух и эффективно использовать энергию ветра. Ваш горожанин должен находиться на высоте около 9 футов или около 3 метров, чтобы очистить большинство небольших зданий и окружающих деревьев. Еще один совет — выставить турбину на открытом воздухе подальше от деревьев и зданий, чтобы полностью избежать этой проблемы. Башня должна быть сделана из стали, потому что, если этот компонент выйдет из строя, это может привести к повреждению турбины или окружающей среды, поэтому вы должны избегать этого.Вы можете построить таунер из стального стержня или трубы, которые легко найти в вашем местном хозяйственном магазине, и вам следует снова попробовать бесплатный обрезанный наконечник, чтобы снизить стоимость вашей турбины. В противном случае вы можете дешево купить в магазине пару отрезков с несколькими сварными соединениями, так что вы можете сделать стержни достаточно длинными для башни. Опять же, если у вас нет доступа к сварщику, нескольких просверленных отверстий и нескольких болтов будет достаточно, чтобы соединить стержни друг с другом на нужную длину. Еще один совет, как поднять башню на желаемую высоту без сварки или болтов, — это подобрать стальной стержень некоторой длины с кнопочными вставками.Вы знаете те, в которых стержень узкий на одном конце и более широкий на другом, поэтому их можно легко вставить друг в друга и задействовать с помощью кнопки. Их можно легко собрать и создать отличную башню для башни ветряной турбины.

Наконец, ваш хаб должен быть прикреплен к башне, и башня должна быть установлена. Ступица должна поворачиваться, чтобы плавник мог направлять лопасти в направлении ветра, как описано выше. Для достижения этой конструкции вы можете просто прикрепить болт, диаметр которого меньше диаметра стержня, чтобы он мог скользить прямо, как показано на рисунке 7.Убедитесь, что длина болта составляет около фута или 0,3 метра для прочной конструкции. Теперь ступица должна свободно поворачиваться на вершине башни. Чтобы ступица могла свободно вращаться при изменении направления ветра, необходимо добавить немного масла в болт, чтобы энергия ветра не терялась на трение. Чтобы вышка держалась в вертикальном положении, к нижней штанге прикрепили широкое основание. Вы можете снова использовать болтовой метод или приварить его к металлической пластине. Затем просто прикрепите башню к земле с помощью проволоки или веревки и привяжите их к земле, и ваша ступица и башня должны быть в хорошем состоянии и достаточно прочными, чтобы выдержать самые сильные штормы.

4. Контроллер заряда

Собираете ли вы собственное или покупаете, вам понадобится какой-то контроллер для вашей ветряной турбины. Общий принцип, лежащий в основе контроллера, заключается в том, что он контролирует напряжение вашей аккумуляторной системы и либо отправляет мощность от турбины в батареи для их подзарядки, либо сбрасывает мощность от турбины на вторичную нагрузку, если батареи полностью заряжены. Это предотвращает чрезмерную зарядку и разрушение аккумуляторов.

Теперь, когда у вас построено большинство механических деталей, вы можете взглянуть на электрические компоненты своей ветряной турбины.Система ветроэнергетики обычно состоит из следующих подсистем; ветряная турбина, батареи для хранения энергии, вырабатываемой турбиной, блокирующий диод для предотвращения потери энергии от батарей или непреднамеренного вращения генератора, фиктивная нагрузка для сброса энергии от турбины, когда батареи полностью заряжены, и контроллер заряда чтобы запустить все.

На Amazon и eBay доступно множество контроллеров заряда для систем солнечной и ветровой энергии, которые вы можете купить, если хотите избежать хлопот, связанных с построением довольно сложной электрической системы.Но если вам нравится решать сложные задачи, вы считаете себя бережливым и хотите сэкономить несколько долларов, ниже мы кратко рассмотрим, что нужно для создания вашего собственного. Опять же, это общий план, и быстрый поиск в Google найдет сотни схем, которым вы можете следовать, чтобы ваш дизайн всегда мог действовать по-другому. Вы также можете посетить ряд веб-сайтов, на которых подробно рассказывается о разработке собственного контроллера заряда.

Контроллер заряда состоит из нескольких компонентов, которые можно установить на кусок фанеры, и вы можете использовать схему на Рисунке 8 в качестве справочной.Вам понадобится радиатор с блокирующими диодами. Это позволяет току течь только в одном направлении, поэтому энергия от батарей не запускает питание генератора. Диоды подключаются к фиктивным нагрузкам, которые рассеивают любое избыточное электричество, чтобы избежать повреждения аккумуляторов из-за перезарядки после их полной зарядки. Эквивалентные нагрузки могут состоять из резисторов высокого напряжения. Вы также можете перенаправить избыточную мощность от турбины на что-нибудь более полезное, например, водонагреватель или второй аккумуляторный блок.Главный предохранитель ветряной турбины, состоящий из автомобильного реле на 40 А, соединяет все вместе, а также передает мощность, вырабатываемую вашей турбиной, либо на батареи, либо на фиктивную нагрузку.

Ваша ветряная турбина подключена к контроллеру линиями, идущими от генератора, а затем идущими от контроллера к аккумуляторной системе, что мы обсудим позже. Эти линии должны быть изолированы медным проводом, и вы можете использовать старый удлинительный кабель для прокладки провода от положительной и отрицательной клемм генератора к клеммам контроллера заряда.

Из соображений безопасности сначала подключите аккумулятор, а затем ветряную турбину. Если вы сначала подключите ветряную турбину, резкие колебания напряжения, исходящие от турбины, не будут сглажены нагрузкой на аккумулятор и могут повредить систему. Поэтому всегда сначала подключайтесь к батарее, а затем подключайте ветряную турбину. Кроме того, не забудьте сначала отключить ветряную турбину при разборке системы. Отсоединяйте батареи в последнюю очередь.

5. Аккумулятор

Последняя система, которую мы рассмотрим, — это система батарей.Это система, которая будет хранить всю вашу чистую энергию, произведенную ветряной турбиной, и преобразовывать ее в полезную электроэнергию, которую вы можете использовать. Создать систему довольно просто: все, что вам нужно сделать, это установить нужные батареи и подключить их друг к другу, подключить один конец к контроллеру заряда, а на другом — инвертор мощности, чтобы преобразовать накопленную энергию в полезную электроэнергию, а затем у тебя есть это. Этот раздел поможет вам с более сложной частью, например, какой тип батареи использовать, какое напряжение и емкость использовать и в какой ориентации их расположить.

Давайте начнем с того, какой тип батареи вам следует использовать. Вы можете рассмотреть различные типы хранения химической энергии: свинцово-кислотные, литий-ионные, водородные и проточные. Вот краткий обзор каждой из различных технологий /

Литий-ионный

Литий-ионные батареи

сегодня являются одними из самых популярных вариантов накопления энергии, и они все чаще используются в мобильных электронных устройствах и электромобилях. Они имеют высокий КПД в оба конца около 99%, плотность энергии в диапазоне 250 Втч / кг и способны выдерживать чуть менее 2000 циклов до замирания.Однако популярность литий-ионных аккумуляторов привела к технологическим достижениям, благодаря которым теперь они превосходят другие типы аккумуляторов по плотности энергии, мощности и эффективности приема-передачи.

Литий-ионные батареи

, однако, являются одним из самых дорогих типов батарей, поскольку они почти в шесть раз дороже свинцовых, поэтому, если вы выберете этот вариант, ваши инвестиционные затраты будут большими. Более высокие затраты связаны с используемыми материалами, производственным процессом и вспомогательными системами, необходимыми для их работы.Есть также опасения по поводу утилизации использованных литиевых батарей, которые могут привести к выделению токсичных материалов, поэтому, если вы пытаетесь быть экологически сознательными в своем проекте, это следует учитывать.

Свинцово-кислотный

Свинцово-кислотная батарея — самый старый, дешевый и наиболее зрелый вид химического накопителя энергии. Свинцово-кислотные батареи глубокого цикла идеально подходят для приложений по интеграции возобновляемых источников энергии с малым циклом; эти батареи могут многократно разряжаться до 80% своей емкости и, следовательно, подходят для подключенных к сети систем, где пользователи продают электроэнергию обратно в сеть через чистые измерения.В сочетании с низкими инвестиционными затратами и относительно низкими затратами на обслуживание батареи они могут стать одними из наиболее подходящих батарей для небольших проектов ветроэнергетики.

Ограниченный срок службы и низкая производительность при низких и высоких температурах окружающей среды — это подводные камни этой технологии. Но это самая дешевая и широко доступная батарея, которую можно купить в местном магазине Motor Factor. Как и в случае с литий-ионными батареями, опасения по поводу содержания свинцовых кислот, вредных для окружающей среды и токсичных материалов, делают его опасным продуктом для утилизации при использовании.

Накопитель водородной энергии

Водородный топливный элемент использует процесс электролиза воды для производства водорода и кислорода. Избыточное электричество от источника энергии поступает в электролизер (обратный топливный элемент), разделяя воду на h3 и O2. Затем h3 можно хранить в сжатом газе или в жидкой форме. Когда требуется электричество, h3 подается в топливный элемент, который преобразует водород и кислород обратно в электричество и воду, или непосредственно в генератор или газовую турбину в качестве горючего топлива.

Водородным системам хранения энергии сегодня уделяется все больше внимания, особенно в связи с их интеграцией с возобновляемыми источниками энергии. Водородные топливные элементы имеют несколько преимуществ, в том числе высокую плотность энергии, большую емкость хранения, тот факт, что избыточный отходящий водородный газ может использоваться для удовлетворения потребностей транспорта в энергии, и их экологическая безопасность. Это по-прежнему дорогостоящий метод накопления энергии, он имеет один из самых низких диапазонов эффективности в оба конца, составляющий 20-50%, и его трудно найти для маломасштабной системы накопления энергии, но его можно рассмотреть и использовать. если вы можете их найти.

Батареи Flow

Батареи

Flow можно охарактеризовать как «нечто среднее между батареей и топливным элементом». Эта технология накопления энергии может иметь КПД в оба конца до 80% и срок службы до 25 лет. Их способность выполнять полный цикл и оставаться на уровне 0% заряда (SOC) делает их подходящими для приложений хранения энергии ветра, где батарея должна каждый день запускаться пустой и наполняться в зависимости от нагрузки и погоды. Этот тип батареи состоит из двух резервуаров с электролитом, из которых электролиты циркулируют (с помощью насосов) через электрохимический элемент, состоящий из катода, анода и мембранного сепаратора.При протекании двух электролитов в электрохимической ячейке химическая энергия преобразуется в электричество. Оба электролита хранятся отдельно в больших резервуарах для хранения вне электрохимической ячейки.

Батареи

Flow отличаются высокой мощностью, длительным сроком службы, номинальной мощностью и разделением по энергопотреблению, электролиты могут быть легко заменены, быстро реагируют и могут переходить из режима заряда в режим разряда менее чем за 1 секунду. Тем не менее, низкая эффективность и высокая стоимость делают эту технологию более подходящей для крупномасштабных проектов, и достижения в этой области широко направлены на замену традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов.Если вы можете найти дешевый аккумулятор, это, безусловно, аккумулятор, на который стоит обратить внимание.

После того, как вы определились с технологией аккумуляторов, вам нужно сразу обратить внимание на то, какое напряжение и силу тока получить. Наиболее легко доступные размеры батарей — 12 В и 24 В, которые идеально подходят для вашего проекта ветряной турбины на заднем дворе. Теперь давайте посмотрим на силу тока. Батареи могут быть разной емкости, которая измеряется в ампер-часах. Скажем, если у вас есть аккумулятор на 12 вольт и емкостью 10 ампер-часов, вы, вероятно, захотите подключить 10 вместе параллельно, чтобы увеличить емкость хранения до 100 ампер-часов, что идеально подходит для вашего небольшого размера. проект.Очевидно, что чем выше емкость памяти вашей системы, тем больше энергии вы будете иметь под рукой, поэтому на самом деле не должно быть ограничений на емкость хранения вашей системы.

Батареи должны быть подключены положительным полюсом к положительному, а отрицательный к отрицательному с помощью соединительных кабелей, которые можно приобрести в Интернете или в хозяйственных магазинах. Последний положительный и отрицательный выход в серии необходимо подключить к инвертору, чтобы преобразовать напряжение постоянного тока в полезную мощность переменного тока. Убедитесь, что у вас есть инвертор с выходом адаптера, чтобы можно было проложить удлинительный кабель с адаптером с несколькими разъемами от системы туда, где вы хотите его использовать.Инверторы могут быть довольно дорогими и, скорее всего, будут самым дорогим элементом для этого проекта. Но вам нужен инвертор хорошего качества для безопасности себя и продуктов, в которых вы используете чистую энергию.

Стоимость

Итак, давайте примерно разберем стоимость самодельной ветряной турбины. Очевидно, что это приблизительные оценки, и быстрый поиск в Google может предложить более дешевые товары, чем перечисленные здесь. Вы можете легко найти некоторые из этих предметов в своем доме, что поможет вам сэкономить несколько долларов здесь и там, например, использование старого автомобильного аккумулятора может сэкономить вам немного денег, если он не полностью разрядился.Металлолом и дерево также можно использовать для более рентабельной постройки самодельной ветряной турбины. В таблице ниже представлены приблизительные данные о затратах и ​​источниках их получения.

Таблица 1: Таблица затрат на самодельную ветряную турбину

Часть	Источник	Стоимость
Генератор	Amazon	20 долларов.00
Фитинги ступицы лезвия	Домашний магазин	15,00
Трубка для ножей	Домашний магазин	10,00
Разное. Оборудование	Домашний магазин	5 долларов США.00
Дерево и алюминий	Домашний магазин	50,00
Удлинитель и соединительный кабель	Старый удлинитель плюс новые кабели	30,00
Веревка и колышки	Домашний магазин	20 долларов.00
Контроллер заряда	Amazon	$ 20,00
Свинцово-кислотная батарея	Факторы двигателя	40,00
Инвертор	Amazon	70 долларов.00
Итого		280,00 $

Стоимость небольшого проекта немного возрастает, но это неплохо, если сравнить его с коммерчески производимой небольшой ветряной турбиной на заднем дворе с аналогичной выходной мощностью. Добавьте сюда коммерческий контроллер заряда и промышленную вышку, необходимую для выполнения работы, и это в сумме составит менее 750–1000 долларов.

Таким образом, вы можете сэкономить более 750 долларов, построив собственное здание, не говоря уже об экономии за счет сокращения счета за электроэнергию, который даже в течение одного года начнет накапливаться.

Заключение

Итак, теперь у вас есть все инструменты и знания, чтобы построить свою собственную самодельную ветряную турбину на заднем дворе и использовать всю бесплатную и чистую энергию, которую вы хотите. А теперь идите туда, спасите планету, сэкономьте немного денег и добро пожаловать в революцию чистой энергии! Не забудьте заглянуть в Renewable Energy Methods для загрузки электронной книги и других бесплатных ресурсов.

Ветряная электростанция на крыше может взлететь, используя ключевой принцип полета

Эта статья изначально была опубликована в журнале Scientific American и переиздана здесь в рамках проекта «Покрытие климата сейчас», глобального журналистского сотрудничества, направленного на усиление освещения истории о климате.

Солнечные панели, расположенные на крышах домов и других зданий, становятся все более распространенным явлением в Соединенных Штатах, но ветряные системы на крышах никогда не прижились.Предыдущие попытки уменьшить количество возвышающихся турбин, генерирующих энергию ветра, до чего-то, что могло бы находиться в доме, сопровождались слишком многими техническими проблемами, чтобы сделать такие устройства практичными. Однако теперь новая конструкция может обойти эти проблемы, используя тот же принцип, который создает подъемную силу для крыльев самолета.

В целом за последние годы в США выросло производство электроэнергии из возобновляемых источников, и энергия ветра была основным двигателем этой тенденции. На его долю приходится более 40 процентов электроэнергии из возобновляемых источников в США.С. (хотя всего 7 процентов от всей выработки электроэнергии).

В отличие от солнечных батарей, которые ограничены сбором энергии в светлое время суток, ветряные турбины могут работать всю ночь в любом месте с подходящими условиями, а именно на открытых равнинах или пологих холмах с постоянно достаточной скоростью ветра. Но помимо этих требований, для больших турбин требуется открытое пространство, которое не всегда доступно вблизи больших и больших городов. Установка ветряных систем на крышах домов и городских зданий может помочь использовать больше этого ресурса.

Когда дело доходит до энергии ветра, размер имеет значение. Количество энергии, которое может генерировать отдельная турбина, пропорционально области движения ее лопастей, поэтому устройства, которые достаточно малы, чтобы поместиться на крыше, менее мощны.

«От успеха распределенного ветра мешает то, что большинство систем представляют собой миниатюрные ветряные турбины», — говорит Брент Хоученс, инженер-механик из Sandia National Laboratories.

Устройства меньшего размера не производят достаточно энергии, чтобы быть рентабельными.Кроме того, их быстро вращающиеся лезвия создают шумную вибрацию, а их многие движущиеся части более склонны к поломке. По сравнению с пассивными солнечными панелями на крыше ветряные турбины могут потребовать довольно больших затрат на техническое обслуживание.

Хоученс и его коллеги думают, что они разработали решение, которое преодолевает эти препятствия, заимствуя фундаментальный принцип полета по воздуху. Изогнутая форма крыла самолета, называемая аэродинамическим профилем, изменяет давление воздуха по обе стороны от него и в конечном итоге создает подъемную силу.

Коллега

Хоученса Карстен Вестергаард, президент Westergaard Solutions и инженер-механик из Техасского технологического университета, говорит, что он соединил два аэродинамических профиля вместе, так что «поток от одного профиля усиливает другой профиль, и они становятся более мощными». Расположенные как два крыла самолета, стоящие вертикально на боку, пара аэродинамических профилей обращена прямо к ветру. По мере прохождения ветра между пленками создается низкое давление, которое всасывает воздух через щели в их частично полых корпусах.Это движение воздуха вращает небольшую турбину, заключенную в трубку, и вырабатывает электричество.

Устройство, которое исследователи назвали AeroMINE, может отбирать энергию ветра с большей площади, чем лопасти турбины сами по себе.

Благодаря такой конструкции устройство, которое исследователи называют AeroMINE («MINE» означает «Неподвижная, интегрированная экстракция»), может извлекать энергию ветра из большей площади (по сути, прямоугольной поверхности AeroMINE), чем лопасти турбины могли бы сами по себе. в традиционной установке.Хушенс сравнивает такие стандартные турбины с формочками для печенья, которые оставляют потраченное впустую тесто. Новое устройство использует весь доступный ветер, позволяя извлекать больше энергии.

AeroMINE также не создают таких же вибраций и шума, как обычные турбины; По словам Вестергаарда, они «менее шумны, чем вентиляторы». Относительная простота их конструкции означает меньшее количество движущихся частей, выходящих из строя. К турбине, которая находится внутри здания, будет легче получить доступ, если она действительно нуждается в ремонте.Такое расположение также защищает лезвия от контакта с людьми или дикими животными. Команда разрабатывает систему таким образом, чтобы ее можно было использовать вместе с солнечными панелями на крыше, подключаясь к существующей инфраструктуре для сбора энергии, которую они генерируют.

«Я действительно думаю, что эта технология может стать новаторской» для районов с хорошими ветровыми условиями, — говорит Лучано Кастильо, инженер-механик из Университета Пердью, который не участвует в проекте, но в прошлом работал с Вестергардом.

Он также считает, что простота AeroMINE может сделать их хорошим вариантом для развивающихся стран, поскольку новые устройства не требуют специальных деталей или инструментов и их относительно легко исправить. И Кастильо, и Вестергаард видят потенциал использования конструкции под водой, чтобы использовать приливную энергию.

Джей Апт, содиректор Центра электроэнергетики Карнеги-Меллона, который также не участвует в проекте, согласен с тем, что простота конструкции привлекательна.Но он не уверен, можно ли масштабировать систему для эффективного производства энергии с достаточно низкими затратами в реальных условиях. Хоученс говорит, что при подходящих ветровых условиях он и его коллеги думают, что AeroMINE могут быть конкурентоспособными с нынешней стоимостью солнечной энергии на крышах.

Команда, получившая финансирование от Sandia и Министерства энергетики, протестировала уменьшенные модели в аэродинамических трубах для точной настройки конструкции. В июне исследователи планируют испытать версию устройства высотой 13,1 фута на одноэтажном макете здания на предприятии Scaled Wind Farm Technology (SWiFT), входящем в Национальный институт ветра Техасского технологического института.