Jak si vyrobit větrnou farmu vlastními rukama

Obsah článku

• Klasifikace větrných turbín
• Výhody a nevýhody „větrných turbín“
• Domácí větrné generátory
• Generalizovaný projekt domácí větrné turbíny
• O generátorech pro domácí větrné turbíny
• Domácí vertikální osa „větrný mlýn“
• Výroba rotoru Savonius
• Připojení motoru a montáž sloupu
• Regulátor napětí (jednoduchá nabíječka)
• Vodorovná osová větrná elektrická instalace
• Výroba „větrné turbíny“ s vodorovnou osou
• Kombinované větrné turbíny
• Výpočet síly domácí větrné farmy

Jednou z nejdostupnějších možností využití obnovitelných zdrojů energie je využití větrné energie. Jak samostatně provést výpočet, sestavit a nainstalovat větrnou turbínu, přečtěte si tento článek.

Klasifikace větrných turbín

Zařízení jsou klasifikována na základě následujících kritérií větrné turbíny:

• umístění osy otáčení;
• počet nožů;
• materiál prvků;
• rozteč šroubů.

Větrné turbíny mají zpravidla konstrukci s vodorovnou a svislou osou otáčení.

Provedení s vodorovnou osou – konstrukce vrtule s jedním, dvěma, třemi nebo více lopatkami. Jedná se o nejběžnější verzi leteckých elektráren díky své vysoké účinnosti..

Provedení se svislou osou – ortogonální a kolotočové struktury na příkladu rotorů Darrieus a Savonius. Poslední dva pojmy by měly být vyjasněny, protože obě mají určitý význam při navrhování větrných generátorů..

Darrieův rotor je ortogonální konstrukce větrné turbíny, kde jsou aerodynamické lopatky (dva nebo více) umístěny symetricky k sobě v určité vzdálenosti a jsou namontovány na radiálních paprskech. Docela složitá verze větrné turbíny, která vyžaduje pečlivé aerodynamické řešení lopatek.

Savoniusův rotor je konstrukce kolotočového typu větrné turbíny, kde jsou dvě půlválcové lopatky umístěny proti sobě a vytvářejí sinusový tvar jako celek. Účinnost struktur není vysoká (asi 15%), ale lze ji téměř zdvojnásobit, pokud jsou lopatky umístěny ve směru vlny ne vodorovně, ale svisle a používají vícevrstvý design s úhlovým posunutím každé dvojice lopatek vzhledem k jiným párům.

Výhody a nevýhody „větrných turbín“

Výhody těchto zařízení jsou zřejmé, zejména při použití v domácích podmínkách. Uživatelé „větrných turbín“ mají ve skutečnosti příležitost reprodukovat bezplatnou elektřinu, kromě malých nákladů na výstavbu a údržbu. Nevýhody větrných turbín jsou však také zřejmé..

Aby se dosáhlo účinného provozu zařízení, musí být splněny podmínky pro stabilitu proudů větru. Člověk nemůže takové podmínky vytvořit. To je čistě výsadou přírody. Další, ale již technickou nevýhodou, je nízká kvalita vyrobené elektřiny, v důsledku čehož je nutné systém doplnit o drahé elektrické moduly (multiplikátory, nabíječky, baterie, konvertory, stabilizátory)..

Výhody a nevýhody, pokud jde o vlastnosti každé z úprav větrných turbín, možná rovnováha na nule. Pokud se horizontálně-axiální modifikace vyznačují vysokými hodnotami účinnosti, vyžadují pro stabilní provoz použití regulátorů směru proudění větru a hurikánových ochranných zařízení proti větru. Vertikální osové modifikace mají nízkou účinnost, ale fungují stabilně bez mechanismu sledování směru větru. Současně se takové větrné turbíny vyznačují nízkou hladinou hluku, vylučují účinek „útěku“ v podmínkách silného větru a jsou poměrně kompaktní.

Domácí větrné generátory

Vytvoření „větrného mlýna“ vlastními rukama je zcela řešitelný úkol. Konstruktivní a racionální přístup k podnikání navíc pomůže minimalizovat nevyhnutelné finanční výdaje. Především stojí za to načrtnout projekt, provést potřebné výpočty vyvážení a výkonu. Tyto akce nejen zaručí úspěšnou výstavbu větrné farmy, ale také zajistí, aby veškerá zakoupená zařízení zůstala nedotčena..

Doporučuje se začít s výstavbou mikrom větrného mlýna s kapacitou několika desítek wattů. Získané zkušenosti v budoucnu pomohou vytvořit silnější strukturu. Při vytváření domácího větrného generátoru byste se neměli soustředit na získání vysoce kvalitní elektřiny (220 V, 50 Hz), protože tato možnost bude vyžadovat značné finanční investice. Je moudřejší omezit použití původně získané elektřiny, kterou lze úspěšně použít bez přeměny pro jiné účely, například pro podporu systémů vytápění a přívodu teplé vody postavených na elektrických ohřívačích (TEN) – taková zařízení nevyžadují stabilní napětí a frekvenci. To umožňuje vytvořit jednoduchý obvod, který pracuje přímo z generátoru..

S největší pravděpodobností nikdo nebude tvrdit, že vytápění a zásobování teplou vodou v domě je méně důležité pro domácí spotřebiče a osvětlovací zařízení, u nichž se často hledá energie pro instalaci domácích větrných turbín. Zařízení větrné turbíny speciálně za účelem zajištění tepla a horké vody v domě je minimální cena a jednoduchost konstrukce.

Generalizovaný projekt domácí větrné turbíny

Strukturálně je domácí projekt do značné míry stejný jako průmyslová instalace. Je pravda, že řešení pro domácnost jsou často založena na vertikálních axiálních větrných turbínách a jsou vybavena nízkonapěťovými stejnosměrnými generátory. Složení modulů větrné turbíny pro domácnost za předpokladu, že se získá vysoce kvalitní elektřina (220 V, 50 Hz):

• větrná turbína;
• zařízení pro orientaci větru;
• násobitel;
• DC generátor (12V, 24V);
• modul nabíjení baterie;
• dobíjecí baterie (lithium-ion, lithium-polymer, olovo-kyselina);
• převodník stejnosměrného napětí 12 V (24 V) na střídavé napětí 220 V.

Větrný generátor PIC 8-6 / 2.5

Jak to funguje? Prostě. Vítr mění větrnou turbínu. Kroutící moment se přenáší multiplikátorem na hřídel generátoru DC. Energie přijatá na výstupu generátoru se akumuluje v bateriích prostřednictvím nabíjecího modulu. Ze svorek akumulátorů je do převodníku přiváděno konstantní napětí 12 V (24 V, 48 V), kde je přeměněno na napětí vhodné pro napájení domácích elektrických sítí..

O generátorech pro domácí větrné turbíny

Většina domácích struktur větrných turbín je zpravidla konstruována pomocí nízkorýchlostních stejnosměrných motorů. Toto je nejjednodušší možnost generátoru, která nevyžaduje upgrade. Optimálně – elektrické motory s permanentními magnety, navržené pro napájecí napětí řádově 60-100 voltů. Praxe se používá v autogenerátorech, ale v takovém případě je vyžadováno zavedení multiplikátoru, protože autogenerátory produkují požadované napětí pouze při vysokých (1800–2500) ot / min. Jednou z možných možností je rekonstrukce asynchronního střídavého motoru, ale je také poměrně složitá, vyžaduje přesné výpočty, soustružnické práce a instalaci neodymových magnetů v oblasti rotoru. Existuje možnost třífázového asynchronního motoru s připojením kondenzátorů stejné kapacity mezi fázemi. Konečně existuje možnost vyrobit generátor od nuly vlastními rukama. V této věci existuje mnoho pokynů..

Domácí vertikální osa „větrný mlýn“

Na základě Savoniusova rotoru lze postavit poměrně efektivní a hlavně levný větrný generátor. Mikroelektrárna je zde považována za příklad, jejíž výkon nepřesahuje 20 wattů. Toto zařízení je však zcela dostačující například pro dodávání elektrické energie některým domácím spotřebičům provozujícím napětí 12 V..

Sada dílů:

1. Hliníkový plech o tloušťce 1,5 – 2 mm.
2. Plastová trubka: průměr 125 mm, délka 3000 mm.
3. Hliníková trubka: průměr 32 mm, délka 500 mm.
4. Stejnosměrný motor (potenciální generátor), 30-60V, 360-450 ot / min, například elektrický motor PIK8-6 / 2,5.
5. Regulátor napětí .
6. baterie.

Výroba rotoru Savonius

Z hliníkového plechu jsou vyříznuty tři „palačinky“ o průměru 285 mm. Ve středu každého z nich jsou vyvrtány otvory pro 32 mm hliníkovou trubku. Ukázalo se něco jako CD. Z plastové trubky jsou vyříznuty dva kusy dlouhé 150 mm a podélně rozřezány na polovinu. Výsledkem jsou čtyři půlkruhové čepele 125×150 mm. Všechny tři hliníkové „kompaktní disky“ se umístí na trubku 32 mm a pevně se vodorovně upevní ve vzdálenosti 320, 170, 20 mm od horního bodu a vytvoří dvě úrovně. Čepele se vkládají mezi disky, dva kusy na úrovni, a pevně se k sobě připevňují, čímž se vytvoří sinusoid. V tomto případě jsou čepele horní vrstvy posunuty vzhledem k čepelím spodní vrstvy o úhel 90 stupňů. Výsledkem je čtyřlistý Savoniusův rotor. K upevnění prvků můžete použít nýty, šrouby, rohy nebo použít jiné metody.

Připojení motoru a montáž sloupu

Hřídel stejnosměrných motorů s výše uvedenými parametry má obvykle průměr nejvýše 10–12 mm. Za účelem připojení hřídele motoru k trubici větrné turbíny je do spodní části trubky vtlačeno mosazné pouzdro s požadovaným vnitřním průměrem. Stěnou trubice a pouzdra se vyvrtá otvor, nařízne se závit pro zašroubování zajišťovacího šroubu. Dále je na hřídel generátoru vložena trubka větrné turbíny, poté je spojení pevně zajištěno zajišťovacím šroubem.

Zbytek plastové trubky (2800 mm) je stožár větrné turbíny. Generátorová soustava s kolečkem Savonius je namontována na vrcholu stožáru – jednoduše se zasune do potrubí, dokud se nezastaví. Jako doraz se používá kovový kryt disku, připevněný k přednímu konci motoru, mající průměr mírně větší než je průměr stožáru. Otvory jsou vyvrtány po obvodu krytu pro upevnění drátů. Protože průměr skříně motoru je menší než vnitřní průměr trubky, používají se k vyrovnání generátoru ve středu distanční vložky nebo dorazy. Kabel z generátoru je veden uvnitř potrubí a vystupuje oknem dole. Při instalaci je nutné zohlednit konstrukci ochrany generátoru před vlhkostí pomocí těsnění. Z důvodu ochrany před srážkami lze nad spojením potrubí větrné turbíny s hřídelem generátoru znovu nainstalovat deštník..

Instalace celé konstrukce se provádí na otevřeném, dobře větraném místě. Pod stožárem je vykopána díra 0,5 m hluboká, spodní část trubky je spuštěna do díry, struktura je vyrovnána drátěnými dráty, po které je díra vyplněna betonem.

Regulátor napětí (jednoduchá nabíječka)

Vyrobený větrný generátor obvykle není schopen dodávat 12 voltů kvůli nízké rychlosti. Maximální rychlost otáčení větrné turbíny při rychlosti větru 6–8 m / s. dosahuje hodnoty 200-250 ot / min. Na výstupu je možné získat napětí řádově 5-7 voltů. Nabíjení baterie vyžaduje napětí 13,5-15 voltů. Cesta ven je použití jednoduchého pulzního měniče napětí sestaveného například na základě regulátoru napětí LM2577ADJ. Přivedením 5 voltů stejnosměrného proudu na vstup převodníku se na výstupu získá 12–15 voltů, což je dost na nabití autobaterie.

Připravený měnič napětí pro LM2577

Tuto mikrovetrnou turbínu lze určitě vylepšit. Zvyšte výkon turbíny, změňte materiál stožáru a výšku, přidejte převodník DC-na-AC atd..

Vodorovná osová větrná elektrická instalace

Sada dílů:

1. Plastová trubka o průměru 150 mm, hliníkový plech o tloušťce 1,5 – 2,5 mm, dřevěný blok 80×40 1 m dlouhý, vodovodní: příruba – 3, rohová – 2, tričko – 1.
2. Stejnosměrný motor (generátor) 30-60 V, 300-470 ot / min.
3. Řemenice pro motor o průměru 130 – 150 mm (hliník, mosaz, textolit atd.).
4. Ocelové trubky o průměru 25 mm a 32 mm a délce 35 mm a 3 000 mm.
5. Modul nabíjení baterie.
6. Baterie.
7. Měnič napětí 12 V – 120 V (220 V).

Výroba „větrné turbíny“ s vodorovnou osou

K výrobě lopatek větrné turbíny je zapotřebí plastová trubka. Kus takové trubky, dlouhý 600 mm, je rozřezán podélně na čtyři identické segmenty. Pro větrný mlýn jsou zapotřebí tři lopatky, které jsou vyrobeny ze získaných segmentů řezáním části materiálu diagonálně po celé délce, ale ne přesně od rohu k rohu, ale od spodního rohu k hornímu rohu, s mírným posunem od posledního. Zpracování spodní části segmentů je omezeno na vytvoření upevňovacího plátku na každém ze tří segmentů. K tomu se podél jedné hrany ořízne čtverec o velikosti asi 50×50 mm a zbývající část slouží jako upevňovací okvětní lístek..

Listy větrné turbíny jsou upevněny na řemenici pomocí šroubových spojů. Řemenice je namontována přímo na hřídeli stejnosměrného motoru – generátoru. Jako podvozek větrné turbíny je použit jednoduchý dřevěný blok o průřezu 80×40 mm a délce 1 m. Generátor je instalován na jednom konci dřevěného bloku. Na druhém konci tyče je namontován „ocas“ vyrobený z plechu z hliníku. Ve spodní části tyče je připevněna kovová trubka 25 mm, která má hrát roli rotační hřídele. Jako stožár se používá třímetrová kovová trubka 32 mm. Horní část stožáru je otočné pouzdro, do kterého je vložena trubka větrné turbíny. Podpěra sloupu je vyrobena z tlusté překližky. Na této podpěře je ve formě kotouče o průměru 600 mm sestavena struktura z vodovodních částí, díky níž lze stožár snadno zvednout nebo spustit, nebo namontovat – demontovat. K zajištění stožáru se používají napínací výztuhy.

Veškerá elektronika větrné turbíny je namontována v samostatném modulu, jehož rozhraní zajišťuje připojení baterií a spotřebitelů. Modul obsahuje regulátor nabíjení baterie a převodník napětí. Taková zařízení mohou být sestavena samostatně s příslušnými zkušenostmi nebo si je lze zakoupit na trhu. Na trhu je k dispozici mnoho různých řešení pro získání požadovaných výstupních napětí a proudů..

Kombinované větrné turbíny

Kombinované větrné turbíny jsou pro domácí energetický modul vážnou volbou. Ve skutečnosti tato kombinace zahrnuje kombinování větrného generátoru, solární baterie, nafty nebo benzínové elektrárny do jediného systému. Můžete kombinovat všemi způsoby, podle svých schopností a potřeb. Pokud existuje možnost – tři v jednom, je to samozřejmě nejúčinnější a nejspolehlivější řešení..

V kombinaci s větrnými turbínami se také předpokládá vytvoření větrných elektráren, které zahrnují dvě různé modifikace najednou. Například, když rotor Savonius a tradiční třílistý stroj pracují v jednom svazku. První turbína pracuje při nízkých rychlostech proudění větru a druhá pouze při jmenovitých. Tím je zachována účinnost zařízení, jsou vyloučeny neopodstatněné energetické ztráty a v případě asynchronních generátorů jsou kompenzovány reaktivní proudy.

Kombinované systémy jsou technicky složité a nákladné možnosti pro domácí praxi.

Výpočet síly domácí větrné farmy

Pro výpočet výkonu generátoru větru s vodorovnou osou můžete použít standardní vzorec:

• N = pS V3 / 2
• N – instalační výkon, W
• str – hustota vzduchu (1,2 kg / m³)
• S – foukaná plocha, m²
• PROTI – rychlost větru, m / s

Například výkon zařízení s maximálním rozpětím lopatky 1 metr, s rychlostí větru 7 m / s, bude:

• N = 1,2 1 343/2 = 205,8 W

Přibližný výpočet výkonu větrné turbíny vytvořené na základě rotoru Savonius lze vypočítat pomocí vzorce:

• N = pRH V3
• N – instalační výkon, W
• R – poloměr oběžného kola, m
• PROTI – rychlost větru, m / s

Například pro konstrukci větrné elektrárny s Savoniusovým rotorem zmíněným v textu je hodnota energie při rychlosti větru 7 m / s. bude:

• N = 1,2 0,142 0,3 343 = 17,5 W

Podobné záznamy:

1. Jak využít větrnou energii? Použití větrných generátorů, jinými slovy větrných elektráren (WPP), umožňuje přeměnu větrné energie na elektřinu. Tento vynález není tak nový. Větrná energie byla používána lidmi po celá staletí. Pokud však původně vítr...
2. Jak si vybrat mini traktor pro soukromou farmu Obsah článku Jakou velikost traktoru si vybrat Jezdec Zahradní traktor Mini traktor Co je vybaveno moderním mini traktorem Použitý minitahovač importován Existuje alternativa k traktoru Další užitečné funkce mini traktoru Kolik...
3. Invisible Studio renovuje farmu Starfall, ráj farmářů v severovýchodním Somersetu v Anglii Se svolením Invisible Studio. Přečtěte si více  Recenze iontových kotlů - ohříváme vodu elektrickým proudem...
4. Jak vyrobit mobilní venkovský dům vlastními rukama. Část 2 Obsah článku Střecha a střecha Krokevní systém Střešní materiál Střešní izolace Vstupní a interiérové ​​dveře, okna Vnitřní dekorace Vnější dekorace – obklady Usnadnění práce zařízení. Vytvoření vlastního průvodce s variabilním úhlem...

Přečtěte si více  Návrh otopného systému pro kutily v soukromém domě