Како направити ветроелектрану властитим рукама

Садржај препоруке

• Класификација ветротурбина
• Предности и недостаци „ветротурбина“
• Домаћи ветрогенератори
• Генерални пројекат домаће ветроелектране
• О генераторима за кућне „ветротурбине“
• Домаћа „вјетрењача“ окомите оси
• Израда ротора Савониус
• Прикључак мотора и монтажа јарбола
• Регулатор напона (једноставан пуњач)
• Хоризонтално-аксијална вјетровита електрична инсталација
• Израда „ветротурбине“ хоризонталне осе
• Комбиноване ветроелектране
• Прорачун снаге кућне вјетроелектране

Једна од најповољнијих опција коришћења обновљивих извора енергије је употреба енергије ветра. Како самостално извршити прорачун, монтирати и инсталирати вјетрењачу, прочитајте у овом чланку.

Класификација ветротурбина

Инсталације су класификоване на основу следећих критеријума ветротурбине:

• локацију осе ротације;
• број сечива;
• материјал елемената;
• висина навоја.

Ветроелектране по правилу имају дизајн са хоризонталном и вертикалном оси ротације.

Верзија са хоризонталном осовином – дизајн пропелера са једном, две, три или више ножа. Ово је најчешћа верзија ваздушних електрана због велике ефикасности..

Извођење с вертикалном оси – ортогоналне и каруселне структуре на примеру ротора Дарриеус и Савониус. Последња два концепта би требало разјаснити, јер оба имају одређени значај у дизајну ветрогенератора..

Дарриеусов ротор је ортогонални дизајн ветротурбине, где су аеродинамични ножеви (два или више) смештени симетрично једни другима на одређеној удаљености и монтирани су на радијалне греде. Прилично сложена верзија ветротурбине, захтева пажљиви аеродинамички дизајн лопатица.

Ротор Савониус је дизајн ветротурбине типа каросел, где су две полуцилиндричне оштрице постављене једна против друге, творећи синусоидни облик у целини. Учинковитост конструкција није висока (око 15%), али може се скоро удвостручити ако се лопатице поставе у правцу таласа не хоризонтално, већ вертикално и користе се вишеслојни дизајн са кутним помаком сваког пара ножа у односу на друге паре.

Предности и недостаци „ветротурбина“

Предности ових уређаја су очигледне, посебно када се примењују у домаћим условима. Корисници „ветротурбина“ заправо добијају прилику да репродукују бесплатну електричну енергију, осим малих трошкова изградње и одржавања. Међутим, очигледни су и недостаци ветротурбина..

Дакле, да би се постигао ефикасан рад инсталације, морају се испунити услови за стабилност струјања ветра. Особа не може створити такве услове. То је чисто прерогатива природе. Други, али већ технички недостатак, је низак квалитет произведене електричне енергије, због чега је потребно допунити систем скупоцјеним електричним модулима (мултипликатори, пуњачи, батерије, претварачи, стабилизатори).

Предности и недостаци у погледу карактеристика сваке од модификација ветротурбина, можда, балансирају на нули. Ако хоризонтално-аксијалне модификације имају високу вредност ефикасности, онда за стабилан рад захтевају употребу регулатора протока ветра и заштитних уређаја од ураганских ветрова. Вертикално-аксијалне модификације имају малу ефикасност, али стабилно делују без механизма за праћење смера ветра. У исто време, такве ветроелектране одликују се ниским нивоом буке, искључују ефекат „одбеглих“ у условима јаког ветра и прилично су компактне.

Домаћи ветрогенератори

Израда „вјетрењаче“ властитим рукама потпуно је рјешив задатак. Штавише, конструктиван и рационалан приступ пословању помоћи ће да се минимизирају неизбежни финансијски трошкови. Прије свега, вриједно је скицирати пројекат, извршити потребно балансирање и прорачуне снаге. Ове акције не само да гарантују успешну изградњу ветроелектране, већ ће и осигурати да сва купљена опрема остане нетакнута..

Препоручује се да се започне са изградњом микро ветропарка капацитета неколико десетина вата. У будућности ће стечено искуство помоћи да се створи моћнија структура. Приликом стварања кућног вјетроелектрана не треба се фокусирати на добијање висококвалитетне електричне енергије (220 В, 50 Хз), јер ће ова опција захтијевати значајна финансијска улагања. Мудрије је ограничити употребу првобитно добијене електричне енергије која се може успешно користити без конверзије у друге сврхе, на пример, за подршку системима за грејање и топлу воду уграђеним на електричним грејачима (ТЕН) – таквим уређајима није потребан стабилан напон и фреквенција. То омогућава стварање једноставног кола који ради директно из генератора..

Највероватније, нико неће оспорити да су грејање и снабдевање топлом водом у кући неважни у односу на кућанске апарате и уређаје за осветљење, за које се често тражи да се поставе кућне ветроелектране. Уређивање вјетротурбине посебно за потребе опскрбе куће топлином и топлом водом минималан је трошак и једноставност дизајна.

Генерални пројекат домаће ветроелектране

Структурно је пројекат куће у великој мери исти као и индустријска инсталација. Тачно, решења за домаћинство често се заснивају на вертикално-аксијалним ветротурбинама и опремљена су нисконапонским истосмјерним генераторима. Састав модула кућне ветроелектране, под условом да се добије висококвалитетна електрична енергија (220 В, 50 Хз):

• турбина;
• уређај за оријентацију ветра;
• мултипликатор;
• ДЦ генератор (12В, 24В);
• модул за пуњење батерије;
• пуњиве батерије (литијум-јонски, литијумско-полимерни, оловно-киселински);
• претварач једносмерног напона 12 В (24 В) у измјенични напон 220 В.

Ветрогенератор ПИЦ 8-6 / 2.5

Како то ради? Само. Ветар окреће ветротурбин. Закретни момент се преноси преко мултипликатора на осовину истосмјерног генератора. Енергија примљена на излазу генератора кроз модул за пуњење акумулира се у батеријама. Од терминала акумулатора до претварача се доводи константни напон од 12 В (24 В, 48 В), где се трансформише у напон погодан за напајање електричних мрежа у домаћинству..

О генераторима за кућне „ветротурбине“

Већина конструкција ветроелектрана у домаћинству, по правилу, конструисане су коришћењем истосмјерних мотора са ниском брзином. Ово је најједноставнија опција генератора која не захтева надоградњу. Оптимално – електрични мотори са сталним магнетима, конструисани за напон напајања од 60-100 волти. Постоји пракса употребе генератора аутомобила, али за такав случај је потребно увођење мултипликатора, јер аутогенератори дају потребан напон само при високим (1800-2500) о / мин. Једна од могућих опција је реконструкција асинхроног АЦ мотора, али је и прилично сложена, захтева прецизне прорачуне, радове на окретању и уградњу неодим магнета у подручју ротора. Постоји опција за трофазни асинхрони мотор са спајањем кондензатора истог капацитета између фаза. Коначно, постоји могућност да се генератор направи од нуле властитим рукама. Постоји пуно упутстава по том питању..

Домаћа „вјетрењача“ окомите оси

На основу ротора Савониус може се изградити прилично ефикасан и најважније јефтин генератор ветра. Овде се као пример сматра микро електрана, чија снага не прелази 20 вата. Међутим, овај уређај је сасвим довољан, на пример, да обезбеди електричну енергију неким кућанским апаратима који раде са напоном од 12 волти..

Сет делова:

1. Алуминијумски лим дебљине 1,5-2 мм.
2. Пластична цев: пречник 125 мм, дужина 3000 мм.
3. Алуминијумска цев: пречник 32 мм, дужина 500 мм.
4. ДЦ мотор (потенцијални генератор), 30-60В, 360-450 о / мин, на пример, електромотор ПИК8-6 / 2.5.
5. Регулатор напона .
6. Батерија.

Израда ротора Савониус

Из алуминијумске плоче су одсечене три „палачинке“ пречника 285 мм. У средини сваког од њих се избуше рупе за 32 мм алуминијумске цеви. Испада да нешто попут ЦД-а. Два комада дугачка 150 мм изрезани су из пластичне цеви и преполовљени у дужину. Резултат су четири полукружна сечива димензија 125к150 мм. Сва три алуминијумска „компакт диска“ су постављена на цеви од 32 мм и фиксирана на удаљености од 320, 170, 20 мм од горње тачке, строго водоравно, формирајући два слоја. Оштрице се убацују између дискова, два комада по слоју, и причвршћују се строго један према другом, формирајући синусоид. У овом случају сечиви горњег слоја померају у односу на лопатице доњег слоја под углом од 90 степени. Резултат је ротор саволик са четири ножа. За причвршћивање елемената можете користити заковице, вијке, углове или применити друге методе.

Прикључак мотора и монтажа јарбола

Осовина једносмерних мотора са горе наведеним параметрима обично има пречник не већи од 10–12 мм. Да би се осовина мотора повезала са цеви ветротурбине, у доњи део цеви је утиснут месингани вод са потребним унутрашњим пречником. Кроз зид цеви и чахуре пробушена је рупа, зарезан је навој за завртање. Затим се ветротурбинска цев поставља на осовину генератора, након чега се веза чврсто учвршћује вијком за закључавање.

Остатак пластичне цеви (2800 мм) је јарбол ветротурбине. Сет генератора са Савониус точкићем је монтиран на врху јарбола – он се једноставно убацује у цев док се не заустави. За заустављање користи се метални поклопац диска, фиксиран на предњем крају мотора, пречника нешто већег од пречника јарбола. На ободу поклопца се буше рупе да би се причврстиле жице. Пошто је пречник кућишта електромотора мањи од унутрашњег пречника цеви, за поравнавање генератора у средини користе се одстојници или запори. Кабл генератора пролази унутар цеви и излази кроз прозор на дну. Приликом уградње потребно је узети у обзир дизајн заштите генератора од влаге, користећи заптивне бртве. Опет, да би се заштитили од падавина, изнад споја цеви ветротурбине са осовином генератора може се поставити кишобран..

Инсталација целе конструкције врши се на отвореном, добро прозраченом простору. Рупа дубока 0,5 метара ископана је испод јарбола, доњи део цеви је спуштен у рупу, конструкција је изравнана жицама за жице, након чега се рупа пуни бетоном.

Регулатор напона (једноставан пуњач)

Произведени генератор ветра обично није у стању да испоручи 12 волти због своје мале брзине. Максимална фреквенција ротације ветротурбине при брзини ветра од 6–8 м / с. достиже вредност од 200-250 о / мин. На излазу је могуће добити напон величине 5-7 волти. За пуњење батерије потребан је напон од 13,5-15 волти. Излаз је употреба једноставног претварача импулса напона монтираног, на пример, на основу регулатора напона ЛМ2577АДЈ. Применом 5 волти истосмјерног напајања на улаз претварача, добива се 12-15 волти на излазу, што је сасвим довољно за пуњење аутомобила у аутомобилу.

Спреман претварач напона за ЛМ2577

Ова микро ветротурбина сигурно се може побољшати. Повећајте снагу турбине, промените материјал и висину јарбола, додајте ДЦ-АЦ-претварач итд..

Хоризонтално-аксијална вјетровита електрична инсталација

Сет делова:

1. Пластична цев пречника 150 мм, алуминијумски лим дебљине 1,5-2,5 мм, дрвени блок дужине 80к40 1 м, водовод: прирубница – 3, угао – 2, тинејџер – 1.
2. ДЦ мотор (генератор) 30-60 В, 300-470 о / мин.
3. Точкић за точкове за мотор пречника 130-150 мм (алуминијум, месинг, тектолит итд.).
4. Челичне цеви пречника 25 мм и 32 мм и дужине 35 мм и 3000 мм, респективно.
5. Модул за пуњење батерије.
6. Батерије.
7. Претварач напона 12 В – 120 В (220 В).

Израда „ветротурбине“ хоризонталне осе

Пластична цев је потребна за израду лопатица ветротурбина. Део такве цеви, дужине 600 мм, пресечен је по дужини у четири идентична сегмента. За вјетрењачу су потребна три оштрица, која су направљена од добијених сегмената резањем дијела материјала дијагонално дуж цијеле дужине, али не тачно од угла до угла, већ од доњег угла до горњег угла, са малим помаком од посљедњег. Обрада доњег дела сегмената своди се на формирање причврсне латице на сваком од три сегмента. Да бисте то учинили, уз једну ивицу сече квадрат величине око 50к50 мм, а преостали део служи као причврсна латица.

Лопатице вјетроагрегата учвршћене су на колотурима помоћу вијака. Колотур је монтиран директно на осовину истосмјерног мотора – генератора. Као шасија ветротурбине користи се једноставан дрвени блок секције 80к40 мм и дужине 1 м. Генератор је постављен на једном крају дрвеног блока. На другом крају шипке је постављен „реп“, направљен од алуминијумског лима. У доњем делу шипке причвршћена је метална цев од 25 мм, дизајнирана да игра улогу окретне осовине. Као јарбол се користи метална цев од три метра од 32 мм. Врх јарбола је главаста чаура у коју је уметнута цев ветротурбине. Носач јарбола је направљен од лима дебеле шперплоче. На овом носачу, у облику диска пречника 600 мм, састављена је конструкција из водоводних делова, захваљујући којој се јарбол може лако подићи, спустити или монтирати – демонтирати. Стрије се користе за учвршћивање јарбола.

Сва електроника ветротурбине монтирана је у засебном модулу, чије интерфејс омогућава повезивање батерија и оптерећења потрошача. Модул укључује регулатор пуњења батерије и претварач напона. Такви уређаји могу се самостално саставити уз одговарајуће искуство или купити на тржишту. На тржишту је доступно много различитих решења за постизање жељених излазних напона и струја..

Комбиноване ветроелектране

Комбиноване ветроелектране озбиљна су опција за кућни енергетски модул. Заправо, комбинација укључује комбиновање ветрогенератора, соларне батерије, дизел или бензинске електране у једном систему. Можете комбиновати на сваки начин, на основу својих могућности и потреба. Наравно, када је опција три у једном, ово је најефикасније и најпоузданије решење..

Такође, под комбинацијом ветротурбина подразумева се стварање ветроелектрана, које укључују две различите модификације одједном. На пример, када Савониус ротор и традиционална машина са три оштрице раде у једном снопу. Прва турбина ради при малим брзинама ветра, а друга само при номиналним брзинама. Тако се одржава ефикасност инсталације, искључују се неоправдани губици енергије, а у случају асинхроних генератора, реактивне струје се надокнађују.

Комбиновани системи су технички сложене и скупе опције за кућну праксу.

Прорачун снаге кућне вјетроелектране

Да бисте израчунали снагу генератора ветра хоризонталне осе, можете да користите стандардну формулу:

• Н = п С В3 / 2
• Н – снага инсталације, В
• п – густина ваздуха (1,2 кг / м)³)
• С – издувана површина, м²
• В – брзина ветра, м / с

На пример, снага инсталације са максималним распоном сечива од 1 метра, брзином ветра од 7 м / с, биће:

• Н = 1,2 1 343/2 = 205,8 В

Приближни израчун снаге ветротурбине створене на основу ротора Савониус може се израчунати помоћу формуле:

• Н = п Р Х В3
• Н – снага инсталације, В
• Р – радијус ротора, м
• В – брзина ветра, м / с

На пример, за дизајн ветро-турбине са Савониус-овим ротором поменутом у тексту, вредност снаге при брзини ветра од 7 м / с. ће бити:

• Н = 1,2 0,142 0,3 343 = 17,5 В