Как сделать самому ветрогенератор: Как самому сделать ветрогенератор?

Содержание

Как сделать самому простейший ветрогенератор

Зная построение основных узлов ветрогенератора, о которых было сказано выше, мы легко можем сделать сами ветряк. Особенно просто сделать ветроэлектрический агрегат на малую мощность до 100 вт, так как в данном случае можно обойтись без редуктора. Кроме того, обороты генератора автомобильного типа могут изменяться в очень широких пределах, например, генератор типа ГБФ дает полезную мощность при изменении числа оборотов в пределах от 800 до 4 000 об/мин., Следовательно, и ветрогенератор может работать в этих пределах оборотов. Согласно табл. 6 ветроколесо диаметров 1,2 м развивает 895 об/мин при скорости ветра 8 м/сек, а 3 000 об/мин оно может развить с нагрузкой только при скорости ветра 27 м/сек, т. е. в сильную бурю, когда ветродвигатель вообще останавливают, да и скорость такая бывает не более одного раза в 2—3 года. Следовательно, представляется возможность к такому агрегату не делать регулирующего механизма, усложняющего ветродвигатель. Чтобы не ожечь обмотку генератора нельзя допускать работу без буферной батареи, а в сильную бурю необходимо останавливать ветроколесо.
Как же построить такой простейший ветроэлектрический агрегат?
1. В первую очередь определяют размеры ветроколеса на мощность, соответствующую оборотам генератора, который представилась возможность каким-либо образом приобрести. Наша электропромышленность выпускает генераторы автомобильного типа в огромном количестве, следовательно, приобрести такой генератор всегда возможно. Размеры лопасти и ее профилей ветроколеса диаметром 1,2 м подсчитаны в табл. 5 и показаны на фиг. 13 и 24. Изготовление ветроколеса надо делать по способу, указанному в § 10. Это будет наиболее трудная работа. Если справиться с этой задачей самому, то закрепить ветроколесо на валу генератора, а генератор на опоре можно без помощи со стороны.
Общий вид простейшего ветроэлектрического агрегата показан на фиг. 25.

Фиг. 25. Простейший ветроэлектрический агрегат Д-1,2 без редуктора.


Двухлопастное ветроколесо 2 вращает генератор 1, который прихвачен хомутом 7 к опоре 8. Эта опора состоит из двухдюймовой трубы длиной 200 мм и седла из полосового железа, приваренного к торцу трубы. Генератор положен в это седло и прихвачен к нему хомутом 7. Опора одета на стойку 9, которая изготовлена из отрезка трубы длиной 1000 мм и с внешним диаметром 48 мм. Таким образом,ветроколесо с генератором могут свободно поворачиваться на стойке 9 при установе ветроколеса на ветер хвостом 10. В верхней части стойки опора вращается на прокладке, вырезанной из листовой латуни. Эта прокладка положена между кольцом 19 и втулкой 20, вставленной в верхний конец стойки. 9. Латунная прокладка введена с целью уменьшения трения при поворотах опоры.
Останов осуществляется торможением ветроколеса с помощью маленького механического тормоза 3—24. Тормозной шкив 3 диаметром 100 мм закреплен на ветроколесе двумя болтами 6. Тормозную колодку представляет скоба, изогнутая по радиусу, который равен радиусу внешней окружности шкива тормоза. Эта скоба приклепана к рычагу 24 из полосового железа, который охватывает с двух сторон опору генератора и поворачивается на болте 18. В задней перемычке рычага 24 сделано два отверстия. В одно отверстие сверху входит крючок пружины 27, в другой — крючок тяги 11. Пружина 27 оттягивает задний конец рычага вверх, в этот момент тормозная скоба отходит от тормоза, и ветроколесо можег свободно вращаться. При останове ветроколеса необходимо потянуть тягу 11 вниз, и когда шпилька а пройдет сквозь продольное отверстие кронштейна 12, надо ее повернуть и отпустить. Шпилька а задержит тягу в натянутом положении, при этом тормозная скоба будет прижата к тормозному шкиву, и ветроколесо не будет в состоянии провернуться. самые свежие новости спорта
Агрегат монтируется на деревянном столбе, к которому стойка 9 притягивается хомутами 25. При установке агрегата на крыше дома необходимо высоту ветроколеса принимать с таким расчетом, чтобы конец лопасти при положении ее внизу был минимум на 2 м выше конька крыши.
Гибкий провод 30 от генератора проходит по центру стойки 9 и заканчивается штепсельной вилкой 31, которая приключена к розетке 32, смонтированной на кронштейне 28. Примерно в 3 мес. один раз необходимо вилку освободить и дать возможность проводу раскрутиться, если он мог закрутиться в этот период при поворотах головки в одном направлении несколько раз.
Другие детали приведены в спецификации табл. 7, где даны их общие виды и размеры. Они настолько просты, что не требуют пояснений их устройства.
Необходимо заметить, что приведенное выше описание простейшего ветроэлектрического агрегата дается как пример построения такого типа агрегатов. В практике, очевидно, придется делать некоторые отступления от приведенных в примере и материалов и формы деталей, что будет вызываться условиями изготовления, а также опытностью мастера.
Принятый у данного агрегата диаметр ветроколеса в 1,2 м является минимальным. Такой размер принят с расчетом получить обороты не ниже 700 об/мин при скорости ветра около 6 м/сек и около 900 об/мин при скорости ветра 8 м/сек. Ветроколесо диаметром выше 1,2 м будет меньше давать обороты и потребует редуктор, повышающий обороты до необходимых генератору. При наличии же редуктора агрегат получается сложнее. При диаметре ветроколеса выше 1,5 м необходимо ставить редуктор, а генератор брать мощностью до 200 вт. Ветроколесо диаметром 2 м с такой же характеристикой как при диаметре 1,2 м, будет делать 540 об/мин при скорости ветра 8 м/сек. Следовательно, для генератора, которому необходимо дать 1300 об/мин при полной его мощности, потребуется делать одноступенчатый редуктор с передаточным отношением, равным

1300:540 = 2,4.


В этом случае надо подбирать из утиля пару цилиндрических шестерен с передаточным отношением около 1 : 2,5.

Самодельный ветрогенератор: фото сборки, видео

Самодельный ветрогенератор на 0,5 кВт/ч, изготовление ветрогенератора на неодимовых магнитах: фото, видео

В большинстве регионов страны большую часть времени года преобладают умеренные ветра, для таких регионов рекомендуется устанавливать тихоходные ветрогенераторы вырабатывающие достаточно энергии при сравнительно небольших оборотах генератора.

При проектировании ветряка, нужно в первую очередь определиться с основной деталью – генератором. Его можно изготовить самостоятельно, в качестве генератора можно использовать, например электродвигатель от беговой дорожки или автомобильный генератор.

Если говорить об автомобильном генераторе, то он не совсем подходит в качестве ветрогенератора, ведь он предназначен для высоких оборотов более 1000 об/мин, и при слабом ветре автогенератор не будет заряжать аккумулятор, к тому же его обмотка также потребляет энергию. Поэтому генератор от авто требует существенной доработки.

В этом ветрогенераторе за основу взят самодельный генератор аксиального типа с неодимовыми магнитами на роторе. На фото схема аксиального генератора.

Сделать такой генератор не сложно, но его изготовление потребует времени.

Сборка ветрогенератора.

Для изготовления генератора аксиального типа с постоянными магнитами понадобится:

  • Ступица от автомобиля, можно использовать б/у ступицу от ВАЗа.
  • Неодимовые магниты круглые – 40 шт. размером 25 х 8 мм или больше.
  • Проволока медная – диаметром 0,7 – 0,8 мм.
  • Эпоксидная смола.
  • Суперклей.
  • Крепёжные элементы (болты, гайки, шайбы).

Схема генератора в разрезе.

Изготовление ротора.

Размечаем места под магниты на диске ступицы и наклеиваем магниты на диск ротора, магниты нужно разместить на диске в точной последовательности с чередованием полюсов.

Клеить магниты можно суперклеем, затем чтобы хорошо закрепить их нужно залить эпоксидной смолой. Нужно изготовить две таких части для ротора.

Изготовление статора.

Для более эффективной работы генератора лучше изготовить 3 фазный статор, чем однофазный.

Схема подключения катушек трёхфазного статора.

 

Поскольку это будет тихоходный ветрогенератор, и давать зарядку на аккумулятор (12 V) он должен уже при 100 оборотах в минуту, то общее количество витков во всех катушках должно быть примерно 1200.

В этой конструкции используется 15 катушек по 80 витков в каждой. Для катушек лучше не использовать слишком тонкую проволоку, чем сопротивление меньше, тем больше ток.

Размер катушек зависит от размеров магнитов, внутренний диаметр катушек должен быть равен диаметру магнитов.

Чтобы повысить магнитный поток в катушки устанавливаются сердечники из трансформаторной стали.

Катушки крепятся на статоре и заливаются эпоксидной смолой. Выходы от катушек генератора подключаются к выпрямителю (диодный мост).

Изготовление лопастей.

Для изготовления лопастей можно использовать полихлорвиниловую (ПВХ) трубу с толщиной стенки 5 – 6 мм, диаметром 200 мм.

Размечаем трубу и разрезаем её электролобзиком на полосы заготовки, затем из заготовок выпиливаем лопасти. Края лопастей зачищаем наждачной бумагой. Лопасти крепятся к ротору генератора болтами и гайками.

Количество и размер лопастей напрямую влияют на скорость вращения вала генератора. Чем больше количество и площадь лопастей, тем больше вероятность, что лопасти будут вращаться при слабом ветре. Но при сильном ветре такой винт не сможет набрать высокую скорость вращения.

И наоборот если количество лопастей небольшое (2 – 3) и площадь их поверхности также небольшая, то при сильном ветре такой винт будет вращаться быстрее, но при слабом ветре винт практически не будет вращаться.

Для тихоходного ветряка оптимально использовать 6 лопастей длиной по 1 метру. Размер лопастей нужно подбирать индивидуально под каждый генератор.

Мачта.

Чем выше, расположен ветрогенератор, тем больше вероятность, что его лопасти поймают воздушный поток, поэтому для эффективной работы генератора понадобится хорошая мачта.

На рисунке показано как правильно установить мачту.

Существует несколько разновидностей конструкций мачт, тут каждый проектирует в зависимости от своих возможностей, но рекомендуется использовать мачту высотой не менее 8 — 10 метров.

Для защиты генератора при сильном ветре можно использовать складывающийся хвостовик, его схема и принцип работы показаны на рисунках.

 

Чертежи хвостовика.

При сильном порыве ветра хвостовик складывается и вырывает ветроколесо из воздушного потока.

Мощность такого ветрогенератора при скорости ветра 8 м/с, достигает 0,5 кВт/ч, при слабом ветре мощность будет около 0, 2 Вт/ч. При изготовлении самоделки всё делается на глаз, поэтому работу генератора нужно тестировать и усовершенствовать.

Схема подключения трёхфазного ветрогенератора к потребителям.

Также рекомендую прочитать статью с примерами схем подключения ветрогенератора.

Рекомендую посмотреть видео где показано как сделать генератор на неодимовых магнитах.

Ветрогенератор своими руками - расчеты, чертежи, изготовление


Человек использует ветер уже несколько тысяч лет. Скорей всего, это началось с изобретения паруса. Несколько позже ветер стали использовать для привода ветряных мельниц, а с прошлого века — для выработки электричества. Получение энергии от ветросиловых установок является чрезвычайно заманчивой, но и весьма сложной технической задачей. В настоящее время имеется несколько вариантов технических конструкций ветрогенератора своими руками, хорошо зарекомендовавших себя на практике.
Ветер — поток воздушных масс над земной поверхностью. Он возникает из-за неравномерного нагрева этой поверхности солнечными лучами. Воздух из областей повышенного давления перемещается в направлении областей низкого давления. На скорость ветра влияют характер земной поверхности, протяжённость воздушного потока над этой поверхностью и различные природные и искусственные препятствия, такие как холмы, высокие деревья, здания. Среднегодовая скорость ветра для конкретной местности характеризует энергетический ветровой потенциал района. Эту скорость определяет среднеарифметическое значение скоростей за периоды, например, за месяц, сезон и год. Россия располагает значительными ветровыми ресурсами. Особенно они велики по всему морскому побережью и на территории юга нашей страны (рис. 1). Регионы со среднегодовой скоростью ветра 3,5-6 м/с и выше считаются вполне перспективными для строительства ветроэлектрических установок (ВЭУ).
Если выяснится, что в месте предполагаемой установки ветрогенератора нет достаточно сильных ветров, то и не будет никакого смысла в её сооружении.

Второй вопрос — насколько мощным сделать ветрогенератор. Очевидно, что все энергетические проблемы исключительно с его помощью решить не удастся. Скорость ветра изменчива не только в зависимости от сезона, но и от времени суток, поэтому энергию необходимо запасать и бережно её расходовать. А лучше всего использовать различные источники совместно, например, ветряк и солнечные батареи (рис. 2).


Правда, многие самодельщики готовы собирать ветровую установку своими руками даже только для того, чтобы заряжать аккумуляторы своего карманного гаджета. Это будет просто хобби. Но вот если вообще нет электроэнергии и перспективы её туда провести совершенно нереальны, то постройка ветрогенератора своими руками окажется полезной.

Расчет установки ветрогенератора


Простейшие расчёты помогут определить реальные возможности установки. Существует показатель, который позволит оценить, какую часть энергии воздушного потока можно использовать с помощью ветроколеса. Его называют коэффициентом использования энергии ветра (Е). Коэффициент использования энергии ветра Е зависит от типа ветродвигателя, качества его изготовления и других параметров. Лучшие быстроходные ветродвигатели с обтекаемыми аэродинамическими лопастями имеют значение Е = 0,43-0,47. Это означает, что ветроколесо такой ВЭУ может полезно использовать 43-47% энергии воздушного потока.

Максимальное теоретически вычисленное значение Е = 0,593, но на практике получить его невозможно.

Мощность ветроколеса на валу без учёта потерь в передачах и подшипниках можно подсчитать по формуле:

р — массовая плотность воздуха, равная при нормальных условиях 0,125 кг*с2/м4,
V — скорость ветра (м/с),
Р — ометаемая ветроколесом поверхность (м2),
Е — коэффициент использования энергии ветра.

Рассчитать площадь, ометаемую воздушным колесом, можно по формуле:


Для нормальных условий (температура — 15°С и давление — 760 мм рт.ст.) мощность можно рассчитать по упрощённым формулам в лошадиных силах и в киловаттах:

D — диаметр ветроколеса (м).

Сделать ветряк малого диаметра, стабильно работающий при малых ветрах, — сложная задача. Воздушный винт получает 75% энергии с кольцевой области ометания от 0,5 до 1,0 радиуса. В связи с этим наименьший диаметр пропеллера, выгодного с точки зрения использования ветра со скоростью 4 м/с, должен быть не менее 4,5 м. Для малых ветров предпочтительнее оказываются тихоходные многолопастные винты.

Для ветроэлектростанции применяют генераторы переменного или постоянного тока. В самодельных ВЭУ очень часто используют генератор от современного автомобиля. Несмотря на то что они вырабатывают переменный ток, любой из них не очень подходит для этой цели, так как требует высоких оборотов и подмагничивания обмотки возбуждения. А генераторы постоянного тока вообще плохо работают при медленном вращении и даже на номинальных оборотах имеют небольшую мощность (100-200 Вт).

Самодельный ветрогенератор из асинхронного двигателя


Гораздо лучшие результаты можно получить с помощью переделанного асинхронного электродвигателя, снабдив его ротор постоянными магнитами. Эти двигатели не имеют никакой обмотки в роторе, а только металлические пластины. Если к ротору прикрепить постоянные магниты, то получится трёхфазный генератор удивительно прочной и долговечной конструкции, способный отдавать токи в десятки ампер при низких скоростях вращения.

Однако при высоких оборотах из-за большого тока начинают греться обмотки статора. В таком случае провод этих обмоток лучше заменить на другой — с большим сечением.

В трёхфазном генераторе переменного тока имеются 3 обмотки, соединить которые можно по схеме «треугольник» или «звезда». Треугольное соединение позволяет получить большой ток при меньшем напряжении, чем у соединения в звезду. Звезда наоборот даёт большее напряжение при меньшем токе. Трёхфазные генераторы намного эффективнее однофазных и генераторов постоянного тока. Это доказал ещё Никола Тесла.

Любой ветроагрегат требует защиты от шквальных порывов ветра. Вместо сложной системы поворота лопастей всё чаще используют механизм разворота всего колеса под углом к воздушному потоку.

Преобразование переменного тока в постоянный (который необходим для зарядки аккумуляторов) легко произвести с помощью полупроводниковых диодов, включённых по мостовой схеме (см. рис. 3). Если же вам потребуется напряжение стандартной электросети 220 В частотой 50 Гц, то в качестве инвертора используйте обычный компьютерный блок бесперебойного питания. Новый блок стоит дорого, но поскольку нам потребуется лишь повышающий инвертор, то можно использовать и списанный. Достаточно к нему вместо внутреннего подсоединить аккумулятор ветряка. Мощности UPS 1000 или UPS 5000 будет более, чем достаточно.

Расчет лопастей ветрогенератора


Крепление лопастей к втулке позволяет перемещением их балансировать ветровое колесо в сборе.

Примером простейшей, но вполне работоспособной ВЭУ может служить конструкция французского умельца (фото 1). Его шестилопастное ветряное колесо, лопасти которого хомутами прикреплены к металлическим пруткам (фото 2), соединённым электросваркой с общей втулкой (рис. 4), насаживается на ось электрогенератора.

Рис. 4. Втулка ветрового колеса.



Аэродинамический руль устанавливает колесо строго к ветровому потоку.

Для автоматической ориентации лопастей на ветер служит аэродинамический руль, прикреплённый к поворотной трубе силового узла установки (фото 3). Подшипники поворотного устройства обеспечивают поворот ветроколеса с генератором на опорной мачте при изменении направления ветра.

Лопасти и аэродинамический руль выпилены из фанеры толщиной 10 мм. Консоль кронштейна крепления пера руля при порывистом ветре испытывает большие нагрузки, и потому её изготовили из заготовки толщиной в 15 мм. Готовые лопасти и руль мы видим на фото 4. Выкройки этих деталей представлены на рис. 5-8. Хотя лопасти и имеют плоский профиль, но их кромки должны быть обработаны в соответствии с рисунками.




Фото 6.Доработка ротора асинхронного электромотора позволяет получить эффективный генератор переменного тока для ветроустановки.
Фото 7. Переделать ротор можно двумя способами. Первый - это наклеить магниты на механически обработанный ротор двигателя. И второй способ - из стальной ленты по деревянной оправке сделать новый ротор, на который так же наклеить магниты.

Фото 8Катушки полюсов статора лучше сразу перемотать проводом большего сечения.





Ветровое колесо имеет 6 лопастей. Однако всего их было изготовлено 9. Три коротких лопасти необходимы для замены трёх полноразмерных лопастей на время сезона сильных ветров (фото 5). Балансировку ветрового колеса можно произвести перемещением лопастей по пруткам от втулки или ближе к ней.

Пожалуй, самой трудоёмкой будет переделка асинхронного электродвигателя в трёхфазный генератор. Двигатель мощностью 150 Вт и выше, рассчитанный на работу от сети 220 В при частоте 50-60 Гц, после переделки сможет в качестве генератора ветроустановки отдавать в нагрузку ток до десятка ампер при напряжении не ниже 12 В.

Главной переделке в будущем генераторе подвергается ротор. После разборки электромотора тело ротора протачивают и фрезеровкой пазов разделяют на несколько сегментов. В нашем случае их шесть. На каждом сегменте размещены постоянные магниты (см. рис. 9). Их прикрепляют по 6 шт. на каждый полюс ротора (всего их 36) прочным эпоксидным клеем (фото 6). Количество полюсов магнитов на роторе не должно быть кратным количеству катушек на статоре. Это исключит трудный пуск ветроколеса из-за «залипання» магнитов ротора на статорных полюсах.

Есть и второй способ переделки ротора — это сделать из стальной полосы нужного диаметра цилиндр (по деревянной оправке) и на него наклеить магниты (фото 7).

Собирать обмотки полюсов статора при работе генератора на зарядку аккумулятора лучше в треугольник, а при прямой нагрузке большим током — в звезду. Катушки статора в любом случае лучше перемотать проводом большего сечения (фото 8). Это уменьшит потери на нагрев.

Ветроэлектрические установки, работающие параллельно с другими установками, использующими возобновляемые источники энергии (солнечные батареи, гидрогенераторы, тепловые насосы и пр.), вполне могут обеспечить энергоснабжение жилого дома или небольшого хозяйства. При наличии резерва в виде электроагрегата с бензодвигателем временное снижение альтернативной энергии может быть компенсировано в любой момент. Подобные системы приносят большую экономию энергии, получаемой от традиционных источников.



Борис ГЕОРГИЕВ, Москва

Вертикальный ветрогенератор. Альтернативная энергия Альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетические ресурсы планеты.


Вертикальный ветрогенератор своими руками. Самодельный вертикальный ветрогенератор: схема

Альтернативная энергия на сегодняшний день развивается очень быстрыми темпами. Например, вертикально-осевой ветрогенератор уже не является новинкой. В скором будущем возобновляемые источники могут существенно заменить стандартные станции. Они обладают большим количеством преимуществ. Например, вертикальный ветрогенератор своими руками сделать несложно, он стоит не очень дорого. Тем более что для его производства вы можете использовать подручные материалы. Что касается установки такого агрегата, то тут уже следует подумать, где ее выполнить. Возможно, в вашем случае монтаж конструкции будет нецелесообразен.

Что представляет собой изделие?

Представленная конструкция - это специальный генератор для выработки электрической энергии при помощи перемещения воздушных потоков (ветра). По внешнему виду устройство напоминает обычную мельницу с лопастями и высокой мачтой, в основании которой находится сам генератор. Естественно, такой аппарат должен быть не только правильно сконструирован, но и верно оборудован.

Движение "крыльев" обеспечивается ветром, поэтому источник энергии возобновляемый. Чем выше мачта, тем выработка электроэнергии будет стабильнее и выше. Естественно, для изготовления такого устройства потребуются определенные материалы и приборы для конвертации переменного тока в постоянный. Как же вы можете сделать вертикальный ветрогенератор своими руками, вы узнаете позже. Главное – запастись терпением и желанием поработать.

Сферы применения конструкции

В основном такой агрегат устанавливается во время строительства электростанций. Однако иногда экономные хозяева применяют его в домашних условиях. Использовать данный аппарат можно и в городе, и в деревне. Для того чтобы соорудить целую электростанцию, потребуется достаточно большая площадь и множество ветряков.

Выработанная таким способом энергия может поступать для удовлетворения нужд частных потребителей или же промышленности. Естественно, в последнем случае нужно обдумать экономическую обоснованность применения такого источника электричества.

Преимущества аппарата

Перед тем как сделать вертикальный ветрогенератор своими руками, необходимо обязательно выяснить его достоинства. Среди них присутствуют такие:

- Небольшие эксплуатационные расходы, простота монтажа и обслуживания. Все это вы можете делать собственноручно. Для этого вам не потребуется много времени или средств.

- Вы можете сконструировать вертикальный ветрогенератор своими руками.

- Быстрый монтаж. Главное, чтобы аппарат был зафиксирован прочно, чтобы сила ветра не сломала его.

- Безопасность для внешней среды, так как выработка такой энергии не сопровождается вредными выбросами и не требует захоронения отработанных материалов. Кроме того, источник является возобновляемым, поэтому вам не следует бояться того, что ресурсы закончатся.

- Возможность применения достаточно больших площадей, занятых под подобную электростанцию, для выращивания сельскохозяйственной продукции.

- Экономия средств. Во-первых, стоимость такой электроэнергии не зависит от курса доллара или рыночных цен на стандартное топливо. Во-вторых, вам не нужно добывать и перерабатывать исходное сырье. В-третьих, конструкция устанавливается вблизи потребителя, поэтому отсутствуют дополнительные затраты на транспортировку электричества. Кроме того, ветер не нужно покупать у других стран, которые могут взвинтить цену.

Недостатки устройства

Перед тем как сделать ветрогенератор, нужно также рассмотреть все те минусы, которые сопровождают его использование:

- Немалая стоимость конструкции, которая производилась промышленно. Этот недостаток легко устраним, так как вы можете соорудить мачту и лопасти из подручных средств. Естественно, качество результата в обоих случаях может быть разным. Поэтому стоит определиться, сможете ли вы сконструировать агрегат самостоятельно.

- Низкая распространенность изделий, что порождает немало домыслов касательно их работы и эффективности.

- Конструкция издает достаточно высокий уровень шума, а также может влиять на качество передачи телевизионных или радиосигналов. Многое зависит и от того, на какой удаленности от дома ветряк находится.

- Ветер - это нестабильный источник энергии, так как погода может быть тихой. В этом случае генератор будет просто бесполезен.

- Единственным негативным влиянием для окружающей среды является то, что в лопасти могут попадать и гибнуть птицы.

- В некоторых случаях при установке ветряка страдает эстетический вид ландшафта, хотя для минималистов это не проблема.

- Для установки электростанции потребуется немалая территория.

Классификация агрегатов

Перед тем как сделать ветрогенератор, следует разобраться в том, каким он бывает. Можно выделить следующие типы конструкций:

1. С цилиндрическими лопастями. Такой агрегат обладает высоким крутящим моментом, хотя и достаточно большой по размеру. Недостатком устройства считается не слишком хорошая продуктивность. Кроме того, такой аппарат достаточно тяжел.

2. Вертикально-осевые. Они обладают большим количеством лопастей, которые располагаются вертикально к поверхности земли, при этом они параллельны к мачте. Такие аппараты производительны и эффективны, однако стоят они достаточно дорого.

3. Геликоидный роторный ветрогенератор. Его особенностью является форма лопастей: они изогнутые по диагонали. Благодаря этому они вращаются равномерно. Минусом такой установки является высокая ее стоимость, а также сильный шум. Соорудить лопасти вертикального ветрогенератора такого вида самостоятельно очень трудно, так как для этого требуется специальное оборудование.

4. Многолопастные. Они достаточно эффективны в выработке энергии, однако стоят дорого. Они обладают двумя рядами лопастей и внушительными размерами.

Ветрогенератор, фото которого вы можете видеть в статье, является достаточно хорошим производителем энергии, если правильно подобрать его конструкцию.

Можно ли сделать аппарат самостоятельно?

Естественно, множество мастеров интересуются тем, можно ли соорудить такую конструкцию собственными руками. Конечно, можно. Для начала следует определиться с типом изделия, а также с инструментами, которые вы будете использовать, и соответствующими материалами.

Следует учесть, что самодельный вертикальный ветрогенератор вы можете собрать из того, что у вас есть под руками. Например, старого газового баллона или металлической бочки. А еще у вас есть возможность применить старые стальные листы или даже ткань. Все зависит от того, какой именно аппарат вы хотите соорудить.

Какие материалы нужны для работы?

Итак, перед тем как сделать ветряк своими руками, рассмотрим вопрос о том, из чего вы будете его сооружать. Вам понадобятся такие материалы:

1. Листы фанеры (ее толщина зависит от высоты конструкции, а также от количества лопастей и может составлять 0,5-1 см). Именно из этого материала чаще всего выполняется та часть установки, которая будет вертеться.

2. Тонкая листовая сталь, дюралюминий, гибкий пластик (можно также применить стеклопластик и ткань, но последний вариант будет наименее надежным).

3. Прочный металлический стержень, диаметр которого должен быть не менее 10 мм. Высота его при этом составляет около 60-70 см. Этот стержень буде основание вертушки.

4. Крепежные элементы (гайки, болты, заклепки).

5. Деревянные бруски или металлические уголки для фиксации конструкции в вертикальном положении.

В принципе, это основной перечень материалов, необходимых для работы. В процессе выполнения действия могут понадобиться некоторые другие заготовки.

Необходимые инструменты

Прежде чем сделать ветряк своими руками, следует собрать то, чем вы будете работать. Вам обязательно понадобятся такие инструменты:

- Электродрель и сверла к ней.

- Ножницы по металлу.

- Электрический лобзик с полотнами для дерева и стали.

- Гаечные ключи или заклепыватель.

- Лопата и другие инструменты для земляных работ (если конструкция будет фиксироваться на грунте).

- Линейка, карандаш, циркуль.

Кроме этого нужна схема ветрогенератора, однако ее найти уже не трудно. Можно даже сделать самому, однако для этого понадобится производить некоторые расчеты.

Особенности изготовления лопастей

Когда схема ветрогенератора уже готова, можно приступать к его изготовлению. Для начала приступим к производству вращающейся части. Лопасти вертикального ветрогенератора изготавливаются из фанеры. Перед их вырезанием постарайтесь начертить картонный шаблон. Для этого используйте карандаш, линейку и циркуль. Длина лопасти для ветрогенератора составляет 19 см, а ширина у края - 9 см. Вырезать нужно будет 6 деталей, которые потом будут соединяться попарно. Форма лопастей каплеобразная.

Для вырезания заготовкой используйте лобзик. Срез должен быть аккуратным и ровным. Для соединения деталей и образования крыльев понадобятся деревянные планки, длиной 53 см.

Лопасти вертикального генератора должны находиться под углом. Обычно он составляет 9 градусов к центру вертушки. Естественно, этот показатель можно отрегулировать уже после того, как конструкция будет полностью сделана. Далее лопасти следует собрать и прикрепить к соединительным планкам. В этом случае в качестве крепежей применяются саморезы. Просверливать дырку нужно сквозь детали и планку одновременно. При надобности можно использовать клей. Кроме того, планки не должны выходить за кромки деталей. Старайтесь их максимально выровнять. От этого будет зависеть качество конструкции.

Далее лопасти для ветрогенератора и все деревянные части следует обернуть металлом. Это нужно для того, чтобы древесина не портилась под воздействием внешних условий (дождя, снега). для закрепления металла можно использовать заклепки или болты.

Теперь можно складывать вертикально-осевой генератор.

Особенности изготовления и сборки всей конструкции

Приступим к закреплению крыльев на центральную ось (стальной стержень). Для этого используются круги, вырезанные из фанеры. Для того чтобы их правильно начертить, применяйте транспортир. Диаметр этих кругов составляет 20 см при толщине диска 1 см. В их центре необходимо сделать отверстие, в которое можно будет продеть стержень.

Далее готовые крылья следует прикрепить к оси. Для этого с обеих сторон стержня необходимо накрутить 2 гайки на расстоянии 6 см от краев. Далее на него надеваются круги и тоже прикручиваются гайкой. Диски должны быть зафиксированы достаточно плотно. Что касается крыльев, то они должны быть затянуты не очень свободно, но обязаны иметь возможность вращаться. Естественно, на этом этапе сборки нужно выставить правильный угол поворота лопастей.

В принципе, самодельный вертикальный ветрогенератор уже практически готов. Нужно только еще сделать раму-стойку, на которой он будет крепиться и свободно вращаться. Для ее изготовления можно взять металлические уголки необходимой высоты. Естественно, вы можете применить и деревянные брусья. Учтите, что сила ветра может быть большой, поэтому нужно постараться обеспечить максимальную устойчивость рамы. Перед подключением всех остальных приборов ветряк нужно проверить и внести необходимые поправки.

Учтите, что шаг ротора может быть динамическим или статическим. В первом случае диапазон рабочих скоростей более высокий. Однако его придется оснащать лопастями особой формы. Это достаточно дорого и технологически сложно. При статическом шаге ротора вы имеете только одну определенную скорость. Быстрее ветряк крутиться уже не может. Хотя в этом случае надежность аппарата более высокая, а частота поломок уменьшается.

Кроме того, при вращении ветряка необходимо обеспечить балансировку конструкции. Таким способом вы сможете сохранить ее целостность. Кроме того, ветер может быть очень сильным, и обороты придется снижать. Для этого применяется специальный центробежный регулятор. Он замедляет ход лопастей, если он превышает позволенную норму. Если же ветер слабый, то эффективность агрегата можно повысить при помощи цепного механизма.

Вертикальный ветрогенератор, цена которого составляет около 200-300 долларов и выше, можно сделать самостоятельно. Для выработки электричества к ветряку можно подсоединить обычное автомобильное устройство. Небольшого генератора вам вполне достаточно, чтобы обеспечить свет в доме, подключить зарядные устройства, запитать ноутбук или другие небольшие приборы. Кроме того, вам понадобится еще и преобразователь, который будет превращать постоянный ток в переменный. А еще необходим стабилизатор напряжения, который будет делать работу мини-станции безопасной.

Вот и все особенности строительства самодельной установки по выработке электричества за счет движения ветра. Удачи!

fb.ru

Вертикальный ветрогенератор

Собрав определенное количество информации о электростанциях основывающихся на энергии ветра, автор пришел к такой модели ветрогенератора. По большей части она состоит из фанеры, алюминия и магнитов. При устойчивом ветре данная модель генератора способна производить до 50 кВт энергии за месяц.

Материалы и инструменты, которые использовал автор для создания данной модели ветрогенератора:

1) Фанера толщиной 5 и 10 мм2) Стальная лента с отверстиями 1.5 м.3) Болты и гайки4) Стержень 60 см длиной 10 мм диаметром5) 10 мм гайки для стержня 6 шт.6) Тонкий листовой металл, или эластичный пластик7) 9 деревянных брусков размером 10 х 25 х 450 мм8) Оборудование для установки генератора9) Дрель с различными сверлами10) Ножницы по металлу11) Ножовка12) Ключи13) лобзик для фанеры14) генератор от газонокосилки

Рассмотрим подробнее конструкцию этого ветряка и этапы его сборки.

Выбирая концепцию ветряка автор ориентировался на чертежи и дизайн из проекта Эда Ленца. Данная ветряная установка является типом Савониуса, но с некоторыми изменениями, которые позволяют всем трем крыльям конструкции использовать сформированную подъемную силу ветра, что является более эффективным нежели стандартный Савониус.

Оригинальная установка Ленца имеет следующие размеры 120 см высотой, 90 см диаметром. Автор решил несколько уменьшить размеры ветряной установки до 45 см высотой и 53 диаметром.

После определения с конструкцией ветряка автор приступил к изготовлению лопастей согласно чертежам.

Каплеобразная форма отлично обеспечивает аэродинамику крыла. Необходимо вырезать 6 деталей, так как у данной модели ветрогенератора 3 крыла. Размер лопастей так же был уменьшен примерно в два раза от оригинальной конструкции Эда Ленца.

Для начала автор вырезал картонный шаблон согласно представленной схеме, а затем по нему сделал 6 контуров деталей на листе фанеры. После этого детали были вырезаны при помощи лобзика по имеющемуся контуру.

Для соединения двух деталей в одно крыло необходимо сделать деревянные планки. Длинна планки определяется высотой крыла, автор сделал 9 планок размером 12 на 25 на 530 мм.Далее при помощи карандаша были размечены пазы для установки деревянных планок. Таким образом было вырезано два паза с одной стороны каждой детали и один паз с другой стороны.Согласно расчетам Ленца заостренный конец лопасти должен быть повернут на 9 градусов назад к центру ветроустановки. Однако, если вы посчитаете, что данного угла недостаточно для эффективной работы именно вашей модели ветряка, то всегда можно отрегулировать этот угол уже после сборки ветровой установки.

После того, как все необходимые детали были подготовлены, автор приступил к сборке лопастей. Для этого он вставлял планки в соответствующие пазы на верхней и нижней детали. Причем важно соблюдать ровность поверхностей, чтобы не было выступов планки за пределы кромки фанерной части.

В качестве крепления автор использовал шурупы 5-7 мм, которые проходят через планку и сквозь фанеру. Так же для большей надежности можно закрепить их дополнительно при помощи клея, но это не является необходимым.

Затем автор решил покрыть алюминиевыми листами круглую и заднюю часть лопастей. На каждую лопасть автор использовал по два отрезка алюминиевого листа, которые были закреплены на несколько винтов.

Далее автор приступил к изготовлению вращательной части ветроустановки. Для этого было вырезано два круга из фанеры диаметром 20 см и толщиной 10 мм. На кругах были размечены три части по 120 градусов, которые определили места распорок. В центре обоих дисков было просверлено отверстие для установки металлического стержня, который будет осью конструкции. Таким образом крылья крепятся вдоль центральной оси на двух фанерных дисках с распорками, которые в свою очередь соединяют вершины и основание крыльев.Распорки автор так же выполнял следующим образом: для нижней части была использована древесина, а для верней была взята полоса оцинкованного металла длинной 1.5 метра. В металле были пробиты отверстия по центральной линии. Так же были сокращены стойки до длины в 280 мм. Далее автор поместил в конце каждой стойки, на расстоянии в 25 мм от центра окружности, по одной линии 120 градусов. Затем были просверлены пара отверстий в стойке и они были закреплены болтами, происходящими через фанерный круг.На нижней части оси стержня, на расстоянии 6 мм от конца, была накручена 12 мм гайка. Затем снизу на стержень был одет фанерный диск и снизу же закреплен еще одной такой гайкой. Таким же образом был одет и диск сверху стержня. После того, как была отрегулирована высота конструкции, гайки были с силой закручены, так , чтобы диски не проворачивались.После чего автор приступил к установке крыльев. Крылья так же был закреплены на болты. Затем автор подключил к данной конструкции генератор на 24 В от газонокосилки. Так как вал выступающий с конца генератора был диаметром 10 мм с тонкой нитью, то автор решил использовать крепление L-образного кронштейна к валу двигателя. Затем болтами прикрепил болтами П-образный разъем к L-образному кронштейну.

Вырезав отверстия в фанере под двигатель, автор установил генератор и закрепил его при помощи болтов.

Генератор был подключен через инвертор, который конвертирует постоянное напряжение в переменный ток, к аккумуляторам.

После испытаний ветрогенератора, автор пришел к выводу, что хотя он и вращается достаточно быстро, одна вырабатываемое напряжение слишком мало. Поэтому в будущем планируется замена двигателя использованного в качестве генератора на более мощную модель. Источник

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Вертикальный ветрогенератор: типы, описания, фотографии.

Среди вертикальных ветрогенераторов можно выделить следующие группы роторов: ортогональный, Савониуса, Дарье, Геликойдный, многолопастной с направляющим аппаратом. Основным достоинством вертикальных ветрогенераторов является отсутствие необходимости ориентировать их на ветер. Одним из недостатков, ограничивающих диапазон их применения и их единичную мощность, является их более низкая эффективность работы, по сравнению с горизонтально-осевыми ветрогенераторами, при одинаковых ометаемых площадях и более высокая материалоемкость, при одинаковой мощности.

Ортогональные ветрогенераторыОртогональные вертикальные ветрогенераторы имеют вертикальную ось вращения и несколько параллельных ей лопастей, удаленных от нее на определенное расстояние. Достоинствами ортогональных ветрогенераторов являются: отсутствие необходимости использовать в их конструкции направляющие механизмы, так как работа этих установок не зависит от направления ветра; за счет вертикально расположенного главного вала, приводное оборудование может быть расположено на уровне земли, что значительно упрощает его эксплуатацию. Недостатками этих установок являются: более низкие сроки службы опорных узлов, за счет более высоких динамических нагрузок на них со стороны ротора ВЭУ, т.к. при вращении ротора, подъемная сила от каждой лопасти меняет свое направление на 360°, что создает дополнительные динамические нагрузки; лопастная система ортогональных установок является более массивной по сравнению с эквивалентными по мощности горизонтально-осевыми установками; эффективность работы лопастной системы ортогональных установок является более низкой по сравнению с горизонтально-осевыми, т. к. в процессе одного оборота ротора, углы атаки потока ветра на лопасть меняются в широких диапазонах, в то время, как в горизонтальных ветрогенераторах их можно выставлять близкими к оптимальным.

Ветрогенераторы с ротором СавониусаВ качестве лопастей в роторе Савониуса используются два или несколько полуцилиндров. Для ротора Савониуса характерны высокие пусковые крутящие моменты, работа при относительно низких скоростях и относительно высокая технологичность его производства. Недостатками ротора Савониуса являются: более низкая эффективность работы лопастной системы, по сравнению с горизонтально-осевыми ВЭУ; относительно высокая материалоемкость. В настоящее время ветрогенераторы с ротор

alternativenergy.ru

Ветрогенератор с вертикальным ротором | Синтезгаз

Самодельный ветрогенератор в сборе

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

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

Схема вертикального ветрогенератора

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

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

Описание изготовления турбины ветрогенератора

Турбина ветрогенератора

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

Крепление лопастей уголками

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

Общий вид расположения уголков, крепящих лопасти

Последовательность действий изготовления турбины:

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

Разметка роторов с помощью бумажных шаблонов

Последовательность действий по изготовлению ротора:

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

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

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

Катушка статора

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

  • 320 витков, 0.51 мм (24AWG) = 100В * 120 об/мин.
  • 160 витков, 0.0508 мм (16AWG) = 48В * 140 об/мин.
  • 60 витков, 0.0571 мм (15AWG) = 24В * 120 об/мин.

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

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

Приспособление для намотки катушек

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

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

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

Крупный вид приспособления для намотки катушек

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

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

Подробный вид приспособления для намотки катушек

Схема соединения катушек статора

Внимание!

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

Схема соединения катушек статора

Последовательность действий соединения катушек:

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

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

Изготовление статора

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

Вокруг катушек помещается стеклоткань

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

Статор, залитый эпоксидкой с кронштейном

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

Изготовление кронштейна статора

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

Крепление оси

Эскиз (чертеж) кронштейна

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

Шпилька с гайками и втулкой

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

Окончательная сборка генератора

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

Сборочный чертеж генератора

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

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

Ротор и статор

Процесс сборки:

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

Этапы сборки генератора

Генератор готов!

Генератор будущего ветрогенератора в сборе

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

Установка и крепление клемм

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

Установка клемм

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

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

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

Мостовой выпрямитель

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

Рекомендации по выбору места установки ветрогенератора

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

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

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

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

Немного о механике ветрогенератора

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

Скачать схему расположения магнитов

Комментарии:

Что такое газ БраунаХронология водородных топливных элементов

sintezgaz.org.ua

Роторный ветрогенератор своими руками

Вопросы энергонезависимости беспокоят умы не только руководителей государств, предприятий, но и отдельно взятых граждан, владельцев частных домов. С увеличением монополии и тарифов производителями электроэнергии, народ ищет эффективные альтернативные источники питания. Одним из таких источников считается ветровой  генератор.

Основные элементы в системе ветрового генератора

Существует много моделей, вариантов от разных производителей, но как показывает практический опыт, не всегда они доступны по цене и качеству для широкого круга потребителей. При наличии информации, определенных знаний электротехники и практических навыках, ветрогенератор доступно сделать своими руками.

Принцип работы и основные элементы

Работа самодельного ветрогенератора ничем не отличается от промышленных моделей, принципы действия заложены те же самые. Энергия ветра преобразуется в механическую энергию вращением ротора генератора, который вырабатывает электричество.

Основные элементы конструкции (рис. выше):

  • пропеллер с лопастями;
  • вал вращения, по которому крутящий момент передается на ротор генератора;
  • генератор;
  • конструкция крепления генератора на месте установки;
  • если необходимо, для увеличения оборотов вращения ротора может устанавливаться редуктор или ременная передача между валом с пропеллером и валом генератора;
  • для преобразования переменного тока генератора в постоянный используется преобразователь, выпрямительный диодный мост, ток с которого поступает для подзарядки аккумуляторной батареи;
  • аккумуляторная батарея, от которой электроэнергия поступает через инвертор к нагрузке;
  • инвертор преобразует постоянный ток аккумулятора с напряжением 12 В или 24 В в переменный с напряжением 220 В.

Конструкции пропеллеров, генераторов, редукторов и других элементов могут отличаться, иметь различные характеристики, дополнительные приборы, но в основе системы всегда присутствуют перечисленные составляющие.

Выбор и изготовление своими руками

По конструктивному исполнению существует два типа оси, вращающей ротор генератора:

  • генераторы с горизонтальной осью вращения;

Генератор с горизонтальной осью вращения

  • генераторы с вертикальной осью вращения.

Роторный ветрогенератор с вертикальной осью вращения

Горизонтальные оси вращения

Каждая конструкция имеет свои достоинства и недостатки. Наиболее распространенный вариант – с горизонтальной осью. Эти модели имеют большой КПД преобразования энергии ветра во вращательные движения оси, но есть определенные трудности в расчетах и изготовлении своими руками лопастей. Обычная плоская форма лопасти, которая применялась на старинных ветряных мельницах, малоэффективна.

Для использования максимальной энергии ветра при вращении оси, лопасти должны иметь крыловидную форму. На самолетах форма крыла за счет силы встречного ветра обеспечивает подъемные потоки. В рассматриваемом случае силы этих потоков будут направлены на вращение вала генератора. Пропеллеры могут быть с двумя, тремя, и большим количеством лопастей, чаще всего встречаются конструкции с тремя лопастями. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечить необходимую скорость вращения.

Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения должны постоянно быть повернуты плоскостью пропеллера на фронт встречного потока ветра. Для этого требуется применять хвостовое оперение флюгерного типа, которое под действием ветра, как парус, разворачивает всю конструкцию пропеллером к встречному ветру.

Вертикальные оси вращения

Основным недостатком этого варианта является низкий КПД, однако это компенсируется более простой конструкцией, которая не требует изготовления дополнительных элементов для поворота лопастей к ветру. Вертикальное расположение оси и лопастей позволяет использовать энергию ветра для вращения с любого направления, эту конструкцию проще сделать своими руками. Вращение вала осуществляется более стабильно, без резких скачков скорости.

Среднегодовые скорости ветров на территории России неодинаковы. Наиболее благоприятные условия для работы ветрогенераторов – 6-10 м/с. Таких районов немного, в основном преобладают ветра 4-6 м/с. Для увеличения скорости вращения приходится применять редукторы и учитывать высоту, розу ветров на местности установки генератора.

Пример изготовления ветрогенератора

Рассматривается вариант с вертикальной осью вращения.

Ветровая турбина своими руками

Самый простой вариант для производства лопастей – использовать металлическую бочку на 50-200 л. В зависимости от количества необходимых лопастей, бочка распиливается болгаркой сверху вниз на 4 или 3 равные части.

Вертикальные лопасти из металлической бочки

Можно просто использовать листы оцинкованного кровельного железа, которые легко вырезать нужной формы своими руками, используя ножницы по металлу.

Вертикальные лопасти из листового железа

В дальнейшем лопасти крепятся на верхней части оси вращения. Основой для их крепления могут быть деревянные диски из шестислойной фанеры.

Надежнее использовать металлическую раму из прямоугольного профиля, к которой болтами прикручиваются лопасти.

Пример размещения вертикальных лопастей

Пример крепления лопастей к платформе

Рама или диски жестко крепятся на ось вращения, сама ось вставляется в муфты с подшипниками, которые надежно установлены в каркасе вышки или крыши здания, на котором размещается генератор.

Установка оси с лопастями на вышке

Наглядное изображение установки вертикальной оси вращения на крыше здания

  1. Турбина с вертикальными лопастями.
  2. Платформа стабилизации оси с двухрядным шариковым подшипником.
  3. Растяжки стального троса Ø 5мм.
  4. Вертикальная ось, стальная труба Ø 40-50мм, толщина стенок не менее 2 мм.
  5. Рычаг регулятора скорости вращения.
  6. Лопасти аэродинамического регулятора сделаны из фанеры или пластика толщиной 3-4 мм.
  7. Тяги, которыми регулируется скорость вращения, количество оборотов.
  8. Груз, вес которого устанавливает скорость вращения.
  9. Шкив вертикальной оси для ременной передачи, широко используется велосипедный обод от колеса, без камеры и покрышки.
  • Опорный подшипник.
  • Шкив на оси ротора генератора.
  • Генератор.

На нижний конец оси крепится шкив для ременной передачи или шестерни для редуктора, это необходимо для увеличения скорости вращения ротора. Практика показывает, что при скорости ветра 5 м/с вращение вала с горизонтальными лопастями от бочки будет не более 100 об/м. При скорости ветра 8-10 м/с вращение достигает до 200 м/с. Этого очень мало для того, чтобы генератор выдавал необходимую мощность для зарядки аккумулятора.

Редуктор соотношением 1:10 позволяет добиться необходимой скорости вращения.

Установка шкивов ременной передачи

Низкооборотный генератор

Для преобразования механической вращательной энергии в электричество проще всего использовать автомобильные генераторы. Но обычные генераторы от легковых автомобилей для ветряков не рекомендуются по причине наличия щеток в их конструкции. Графитовые щетки снимают ток, наводящийся на роторе, в процессе эксплуатации они стираются и требуют замены. Кроме того, такие генераторы высокооборотистые, для выработки напряжения 14 В с током до 50А требуется 2000 и более оборотов.

Более эффективные генераторы для ветряков от тракторов и автобусов Г.964.3701 с магнитным возбуждением обмоток. Они не имеют щеток, работают на более низких оборотах. Генератор Г288А.3701 имеет три фазы, используется для электроснабжения транспортных средств в совокупности с аккумулятором. Имеет хорошие характеристики для использования в системах ветрогенераторов:

  • вырабатывает напряжение 28 В;
  • встроенный выпрямитель выдает постоянный ток до 47 А;
  • мощность на выходе до 1.3 кВт;
  • на холостом ходу вращение 1200 об/м;
  • при токовой нагрузке в 30А требуется 2100 об/м.

Генератор имеет подходящие габариты и массу:

  • общий вес 10 кг;
  • диаметр 174 мм;
  • длина 230 мм.

Генератор с МАЗа – 24В

Генераторы такого типа используются на транспорте КАМАЗ, Урал, КРАЗ, МАЗ с двигателями ярославского завода ЯМЗ 236, 238, 841, 842 и ЗМЗ 73. В целях экономии финансов, можно купить бывший в употреблении генератор на пунктах разборки. Для выработки большей мощности электроэнергии при низких оборотах можно сделать генератор своими руками на ниодимовых магнитах, но это отдельная тема и требует более подробного описания.

Последовательность сборки

  1. В первую очередь монтируется вышка или конструкция крепления генератора на крыше здания. Крепится вертикальная ось во втулки с подшипниками, устанавливаются лопасти.

Монтаж лопастей на высоте надо проводить в безветренную погоду, даже при малом ветре лопасть может ударить и нанести травму.

  1. После установки оси с лопастями на нижней части фиксируется шкив для ременной передачи.
  2. На уровне шкива оси, к специально подготовленной платформе, крепится генератор с шкивом для ремня на вале ротора. Шкивы генератора и оси с лопастями должны устанавливаться на одном уровне.

Диаметр шкива на оси должен быть примерно в 10 раз больше диаметра шкива на вале генератора. Исходя из условий, что расчетная скорость ветра примерно 10 м/с, даст скорость вращения оси до 200 об/м.

Используется формула:

Wr = Wos x Dosd, где

  • Wr – скорость вращения шкива генератора;
  • Dos – диаметр шкива на вертикальной оси;
  • d – диаметр шкива на вале ротора генератора;
  • Wos – скорость вращения шкива вертикальной оси.

Wr = 200 обм х 500мм/50 мм = 2000 об/м – достаточная скорость вращения, чтобы генератор выбранного типа выдал необходимую мощность.

  1. Натягивается ремень, для этого в платформе крепления генератора должны быть прорези, как на креплении автомобиля.
  2. Выходные провода генератора подключаются к клеммам аккумулятора.

Данные генераторы имеют встроенные выпрямители, на выходе постоянный ток, поэтому плюсовой красный провод крепится к клемме «+», а минусовой провод – к клемме «минус».

  1. Вход инвертора 24В/220В подключается к аккумулятору, также с соблюдением полярностей.
  2. Выход инвертора подключается к цепи с нагрузкой.

Видео. Ветрогенератор своими руками.

https://www.youtube.com/watch?v=IXG2hzgoNBI

Имея необходимые материалы, практические навыки слесарных работ, используя готовые автомобильные генераторы с магнитным возбуждением обмоток, ветрогенератор несложно установить своими руками. Для изготовления генератора большей мощности на ниодимовых магнитах потребуются более глубокие знания в электротехнике и навыки сборки электрооборудования. Это один из самых простых способов собрать ветровой генератор своими руками.

Оцените статью:

elquanta.ru

Вертикальный ветрогенератор - эффективный способ получения энергии

Не так давно стали известны вертикальные ветрогенераторы. В большинстве случаев использовался их горизонтальный аналог. Как работает новая технология и в чем ее достоинства? Можно ли сделать такое полезное устройство своими руками?

Ветрогенератор на крыше дома

Основные преимущества

Новое оборудование имеет ряд преимуществ, за счет чего становится все более привлекательным в глазах покупателей.

  1. Не нужно использовать дополнительное устройство для того, чтобы определить направление движения ветра, и направить генератор ему навстречу.
  2. Вертикальный ветрогенератор используется на низкой высоте, за счет чего его легче обслуживать, так как не нужны дополнительные приспособления для подъема.
  3. Движущихся деталей не много, что уменьшает затраты на ремонт и производство.
  4. Можно эффективно использовать дома, тем более что не трудно соорудить самодельный вариант этого оборудования.
  5. Лопасти имеют оптимальный профиль, а ротор — оригинальную форму, за счет чего устройство обладает высоким КПД независимо от направления ветра.
  6. Бесшумный многополюсный генератор обеспечивает спокойствие окружающим людям.

Как это работает?

В основе действия вертикального генератора лежит принцип магнитной левитации. Во время движения турбин образуются импульсная и подъемная силы торможения, а так же сила торможения. Благодаря первым двум крутятся лопасти устройства, в результате чего его ротор создает магнитное поле, которое вырабатывает электричество. Такое оборудование сделано достаточно просто, что позволяет создать его аналог своими руками.

Классификация

Такие устройства с вертикальной осью вращения имеют несколько разновидностей.

  1. Ортогональные ветрогенераторы. Он имеют несколько лопастей, которые располагаются параллельно вертикальной оси. Такая конструкция не нуждается в направляющих механизмах, потому что принцип работы никак не зависит от направления ветра. Приводное оборудование можно расположить на уровне земли.
  2. Генераторы, имеющие ротор Дарье. У них три или две лопасти, которые представляют плоскую полосу и изготовлены достаточно просто. Устройство также не ориентируется на ветер и его можно располагать на уровне земли.
  3. Устройства, в основе которых лежит ротор Савониуса. В этом случае используется несколько полуцилиндров. Работа может осуществляться при низких скоростях. Кроме того, пусковые крутящие моменты очень эффективны, как и технологичность производства.
  4. Ветрогенераторы, работающие на многолопастном роторе с направляющим аппаратом. Они являются модификацией ортогонального аппарата. Лопасти выстроены в два ряда, первый из которых неподвижный и несет в себе функцию направляющего аппарата. Он предназначается для того, чтобы захватывать ветровой поток, сжимать его, увеличивая скорость, и подавать поток ветра на второй ряд, который является вращающимся ротором. Этот тип устройства работает очень эффективно по сравнению с другими, но стоимость его значительно превосходит их.
  5. Аппарат с геликоидным ротором. Это также модификация первого вида устройств. Из-за то, что лопасти закручиваются, ротор вращается более равномерно, за счет чего на опорные узлы не оказывается сильной динамической нагрузки. Это позволяет дольше эксплуатировать устройство. Стоят они дорого, так как технология производства достаточно сложная.

Где взять

Ветрогенератор, обладающий вертикальной осью вращения, можно не только купить, но и сделать своими руками. Это не так сложно, как кажется. Необходимые материалы, точный расчет и усилия — это все, что понадобится в процессе работы дома. Для изготовления понадобится следующее:

  1. Три фанерных диска, диаметр которых составляет 1 метр, а толщина каждого не меньше десяти миллиметров; они будут служить аэродинамическими перегородками;
  2. Четыре пластины, параметры которых составляют 500 на 1 метр плюс пять сантиметров, а толщина — 5 мм или около этого; эти пластины будут служить как лопасти ротора нашего самодельного ветрогенератора;
  3. Стыковка вышеперечисленных элементов с использованием дюралюминиевых уголков, сечение которых составляет 2 на 30 на 30 мм; для соединения понадобятся винты, марка которых М5, а также гайки и шайбы;
  4. Стяжки, которые усиливают всю конструкцию. Они выполнены из стальных стержней, на концах которых есть резьба, а диаметр составляет 6 мм;
  5. Бруски из дерева, которые укрепляют нижнюю шайбу; их сечение 40 на 40 мм.

Прежде чем своими руками создать окончательный вариант генератора с вертикальной осью вращения, нужно произвести предварительную сборку, расчет которой приведен выше. После этого ветряк нужно полностью разобрать для того, чтобы все фанерные элементы пропитать олифой. Сделать это нужно три раза. После этого конструкцию можно собрать в окончательный вариант. Далее самодельный аппарат нужно покрасить алкидной эмалью.

Установить данное устройство можно на мачту или столб. Если расчет соблюден верно, работа будет осуществляться без помех.

Усовершенствовать такое оборудование можно при помощи автоматического устройства, которое также делается дома своими руками. Оно устанавливает лопасти в оптимальное положение в зависимости от того, какая скорость у ветра. Для этого понадобится фанера, толщина которой составляет три миллиметра, и пластик из дюралюминия толщиной до восьми миллиметров. Две крестовины, верхняя и нижняя, должны относиться к креплению лопаток. Их производят из стальных полос толщиной около пяти миллиметров. Для качественного укрепления нижней крестовины применяются стальные подкосы, приваренные снизу. Они крепятся на валу двигателя с использованием стопорных винтов М8. Такая автоматическая установка обеспечит постоянную скорость вращения генератора.

Это основные моменты по созданию ветрогенератора своими руками. Такая установка будет не только полезная, но и приятная, так как в нее вложена душа.

Дополнительные преимущества

У ветрогенераторов, которые обладают вертикальной осью вращения, есть дополнительные преимущества, которые делают их еще более полезными. К этому относится самостарт, происходящий на скорости полтора метра в секунду. Если скорость составляет три с половиной метра в секунду, начинается самораскрутка. Лопасти, закрепленные на верхней крышке, смещаются относительно закрепленного короба, за счет чего можно быть уверенным в плавности работы ветрогенератора.

Что учитывать при выборе такого оборудования

Если делать это полезное устройство своими руками нет времени и сил, стоит его купить, однако при этом стоит учитывать некоторые моменты.

  • Мощность устройства. Если местность не славится воздушными потоками, то приобретение очень мощного ветрогенератора не окупится. Лучше использовать вертикальный генератор маленькой мощности.
  • Направление ветра. Если в районе часто меняется направление воздушных потоков, то вообще стоит подумать о том, необходимо ли такое устройство. Если ответ утвердительный, подойдет только вертикальный ветрогенератор.
  • Производитель. От производителя зависит цена товара. Если вы хотите купить импортный ветрогенератор, то будьте готовы заплатить в три раза больше, чем за такой же товар отечественного производителя.
Установка мощного ветрогенератора

 

Использовать ветер как источник энергии выгодно и безопасно, особенно если делать это с помощью вертикального ветрогенератора. Рассмотрев все полезные свойства данного агрегата, можно с уверенностью идти за его покупкой или же взяться за то, чтобы сделать его своими руками.

energomir.biz

Вертикальный ветрогенератор

Принцип работы вертикального ветрогенератора

Почему ветрогенератор называют "вертикальным"? На этот вопрос приходится давать пояснения в первую очередь. Разумеется, вертикальным ветряк именуют не из-а того, что стоит он на вертикальной мачте. А в связи с тем, что воображаемая ось вращения генератора также вертикальна как и мачта на которой он и находится. При этом, если бы на этом генераторе был закреплён винт как у горизонтального ветряка, то он находился и вращался бы в горизонтальной плоскости. То есть ветер пролетал бы мимо винта, что само по себе абсурдно. Рабочая поверхность которую толкает ветер должна быть перпендикулярна, ну, или почти перпендикулярна направлению его движения.

Наиболее показательно это воплощено в вертикальных ветрогенераторах роторного типа. Такой ветрогенератор представлен на фотографии. Не будем вдаваться сейчас в излишние подробности, отметим просто, что именно ортогональный тип ротора в вертикальных ветрогенераторах получил наибольшее распространение.

Особенности вертикального ветрогенератора

Роторные ветрогенераторы наименее шумны. Это связано с тем, что на них ставятся низкооборотные генераторы. Ведь нельзя допустить быстрого вращения. Представьте какую центробежную силу могут развить при этом лопасти! Поэтому вертикальные ветряки считают бесшумными, ведь его лопасти обычно не разгоняются более чем 200-300 об./мин. В силу такие ветряки могут монтироваться в практически вплотную к постройкам или даже на них, а так посреди городской застройки.

Другая особенность, дающая свои преимущества вертикалкам - отсутствие необходимости его ориентации на ветер. В то время как при резкой смене направления ветра традиционный горизонтальный ветряк оказывается в другой к ветру плоскости и обороты его падают, вертикальные ветрогенератор улавливает ветер с любой стороны.

Роторный ветрогенеряк реализует энергию воздушных масс не от одних лишь только горизонтальных их перемещений, но и от иных. Восходящие, нисходящие, вихревые потоки тоже участвуют. Это позволяет использовать данные ветроустановки в местах, где широкие открытые местности отсутствуют.

Вертикальным ветрогенераторам нет необходимости поворачиваться к ветру в зависимости от смены его направления, такое свойство позволяет ветряку устойчиво работать при ветрах резко изменяющих своё направление. Поэтому они более устойчивы к штормовым ветрам.

Есть и другие положительные моменты вертикальных ветрогенераторов:

  1. Первое – это «буреустойчивость». Лопасти не "встроены" в одну плоскость, как винт традиционного ветряка. Они постоянно уходят от ветра, поэтому установкам не так страшен буревой ветер и могут использоваться в широком скоростном диапазоне ветров (от 2 до 50 м/сек). С увеличением силы ветра и ростом оборотов возникает эффект волчка и устойчивость ветряка только возрастает.
  2. Второе – устойчивость установок вертикального типа к погодным условиям. Они менее чувствительны к снегопадам и обледенениям, хорошо работают и в снежную пору, даже при налипании снега на лопасти.
  3. "Вертикалку" возможно смонтировать на различных сооружениях: крыше здания, платформе, вышке и т.п.;
  4. Относительно небольшая скорость вращения ротора повышает ресурс работы подшипников и общий, следовательно, общий ресурс.

Какие вертикальные ветрогенераторы выпускаются

Осуществляется серийный выпуск ветроэлектрических установок с воздушным движителем роторного типа с вертикальной осью вращения "ВЕРТИКАЛЬ" номинальной мощностью от 500 до 3000 Вт.

Ветрогенераторы вертикальные ортогональные (роторные) выпускаются с роторами в одноярусном и многоярусном исполнении в зависимости от конструкции ротора и мощности устанавливаемого генератора.

Улучшить эксплуатационные характеристики ветроустановок и удобство пользования позволяет использование контроллеров заряда АКБ "Русский ветер". Они обладают повышенной надёжностью и функциональностью.

Технические характеристики вертикального ветрогенератора:

  • рабочий диапазон скорости ветра от 2 до 50 м/сек.;
  • напряжение на АКБ - 12/48 Вольт;
  • защита от буревых ветров осуществляется автоматическим контролем за скоростью вращения ротора и заблаговременным его торможением;
  • "интеллектуальное" притормаживание ротора для поддержания режима заряда АКБ без потери оборотов его вращения
  • электрическая блокировка вращения генератора;
  • мачты стальные различных типов: секционные, трубчатые, типа "журавль"
  • высота крыла-лопасти - до 2,0 метров
  • материал лопасти - стеклопластик с металлическим каркасом, аллюминий
  • номинальная скорость вращения ротора до 300 об/мин.
  • высота мачты от 1,8 до 20 м.
  • диаметр ротора - до 3 метров.

Подытожим так: на теоретическом уровне можно рассматривать массу аргументов "за" и "против". Но, в конечном счёте, всё "уравновешивает" практика. Именно она даст возможность судить какие типы ветрогенераторов и в каких случаях окажутся более приемлемы для использования. Сегодня с определённостью можно отметить, что традиционный пропеллерный ветряк заметно дешевле. Для кого-то это более существенно. А для кого-то более важными окажутся иные моменты.

Так или иначе, первый опыт показал, что надежды связанные с вертикальноосевой "парадигмой" не безосновательны. Вертикальные ветрогенераторы успешно работают и их конструкции продолжают совершенствоваться.

rusveter.ru

как сделать самодельное устройство на 220 В (Вольт) для частного дома самому, и чертеж, условия и простая инструкция изготовления

Ветрогенератор или в простонародье ветряк – нехитрое приспособление, обеспечивающее своему хозяину немалую экономию за счет выработки бесплатного электричества. Такая установка – мечта любого владельца отрезанного от централизованных сетей участка или дачника, недовольного вновь полученной квитанцией за потребление электроэнергии.

Разобравшись в конструкции ветрогенератора, принципе его функционирования, изучив чертежи, можно самостоятельно сделать и установить ветряк, обеспечив свой дом неограниченной альтернативной энергией.

Законность: насколько мощное устройство можно сделать?


Производство и монтаж самодельного ветрогенератора не попадает под статьи административного или уголовного наказания, если его мощность составляет не более 5 кВт. Также налогообложение производимой электроэнергии не предусматривается, так как её ресурсы расходуются на бытовые нужды дома.
По этой же причине для установки ветряка не требуется согласование с местной энергетической компанией. Однако перед изготовлением ветряка следует проверить наличие или отсутствие ограничительных субъектовых и муниципальных нормативно-правовых актов.

Также вопросы могут возникнуть со стороны соседей, которые могут испытывать неудобства, связанные с работой ветряка. Поэтому, если вы собираетесь создать ветрогенератор, то нужно обратить внимание на такие параметры, как:

  1. Высота мачты. Существуют определённого рода ограничения на высоту данных построек. Например, постройку с высотой более 15 метров нельзя устанавливать рядом с мостами, аэропортами и тоннелями.
  2. Шум от редуктора и лопастей. Необходимо, чтобы эти характеристики не превышали шумовые нормативы. Параметры вырабатываемого шума можно зафиксировать при помощи специализированного прибора, показания лучше задокументировать.
  3. Эфирные помехи. Некоторые ветряки могут создать телепомехи, поэтому лучше предусмотреть защиту от них.
  4. Претензии экологических служб. Данные организации могут препятствовать в эксплуатации ветряка, если она препятствует миграции перелётных птиц. Но, так как высота самодельных ветряков, как правило, небольшая, то эта проблема не возникнет.

Генератор веломоторного типа

Сэкономить средства на отказе от редуктора можно заменой высокооборотного генератора типа Г-221 более низкооборотным веломотором.

Наличие в конструкции веломотора постоянных магнитов решает проблемы подачи тока в обмотку возбуждения.

В качестве генератора для бытового ветросилового агрегата с максимальным режимом 220-230 об/мин. достаточно задействовать фирменный веломотор мощностью 250 ватт. КПД такого устройства составляет немногим более 80%-ти процентов.

Разновидности

По расположению генератора данный агрегат может быть:

  1. Горизонтальной конструкции. В данном устройстве ось вращения располагается параллельно земле, а плоскость лопастей – перпендикулярно. Что позволяет осуществлять свободное вращение вокруг вертикальной оси.
    Принцип действия вертикальных генераторов заключается в перемене направления ветра, который воздействует на хвостовую плоскость, таким образом, ось вращения генератора будет располагаться по вектору движения потока воздуха.

    Внимание! Проблемой в использовании горизонтальных генераторов является присоединение силовых кабелей, так как провода могут наматываться на мачту и рваться. Однако эта проблема также решаема при помощи установки ограничителя.

  2. Вертикальной конструкции. В данном варианте ось вращения вала располагается перпендикулярно земле, что позволяет устройству не зависеть от направления ветра. Преимущество данной установки состоит в том, что её чертежи представлены в свободном доступе из технической литературы. Сам генератор не требует установки ограничителей вращения, как в горизонтальных конструкциях.

Эффективная установка роторного типа для частного дома: из чего можно собрать?


Установка данного типа рассчитана на обеспечение электричеством садового домика, хозяйственных построек и подсвечивания в ночное время территории. Для изготовления ветроэлектрической установки роторного типа с максимальной мощностью в 1,5 кВт будет необходим ряд устройств:

  • генератор на 12 В.;
  • гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 В.;
  • полугерметичный выключатель-кнопка на 12 В.;
  • преобразователь 700 →1500 Вт и 12→ 220 В.;
  • автомобильное реле контрольной лампы заряда или зарядки аккумулятора;
  • вольтметр;
  • болгарка или ножницы по металлу;
  • дрель.

Также дополнительно необходимы будут:

  • ёмкость из нержавеющей стали или из алюминия большого объёма;
  • болты с гайками и шайбами;
  • провода сечением 4 мм2 и 2,5 мм2;
  • хомуты для закрепления генератора на мачте;
  • карандаш или маркер;
  • рулетка, кусачки, сверло, ключи, отвёртка.
Преимущества и недостатки роторной модели ветряка

Достоинствами роторной модели ветрогенератора являются:

  • экономичность;
  • элементы легкозаменяемые и хорошо поддаются ремонту в случае поломки;
  • отсутствие особых условий для работы;
  • надёжность в эксплуатации;
  • достаточно тихая работа.

Недостатки также присутствуют:

  • производительность ветряка не очень большая;
  • ветрогенератор сильно зависит от внезапных порывов ветра, что может даже привести к срыву пропеллера.

Однофазный и трёхфазный

  • Генераторы однофазного вида при нагрузке издают вибрационные колебания, причиной которых является разница в амплитуде тока.
  • Генераторы трёхфазного вида не издают вибрационные колебания, что увеличивает акустический комфорт при их работе. Это позволяет генератору работать почти бесшумно, к тому же чем меньше вибрации, тем больше он прослужит.

Как видим, при сравнении обоих типов генераторов, лучшие характеристики имеет трёхфазный вид.

Нюансы балансировки и эксплуатации ветрогенератора

Чтобы повысить эффективность работы устройства, необходимо выполнить балансировку лопастей. Ее осуществляют в помещении, огражденном от сквозняков и ветра. Детали собирают в полноценную конструкцию и ставят в рабочем виде, следя за тем, чтобы ось была строго горизонтальной, линию проверяют по уровню. Перпендикулярно линии земли и оси выставляют плоскость вращения винта, так она получается горизонтальной.

Обездвиженный винт следует повернуть на 360°столько раз, сколько в нем предусмотрено лопастей. Правильно сбалансированное устройство в идеале останется неподвижным, здесь не приемлемы отклонения даже на градус. В тех случаях, когда лопасть поворачивается под влиянием собственного веса, ее подправляют с одной стороны, чтобы ликвидировать отклонение от оси. Процедуру повторяют до тех пор, пока конструкция не будет сохранять неподвижность во всех положениях. Чтобы результат испытаний был корректным, важно устранить фактор ветра.

Все части должны вертеться в рамках одной плоскости. Чтобы проверить это условие, с обеих сторон винта устанавливают ограничивающие контрольные пластины на отдалении в 2 мм, при вращении изделие не должно их касаться.

Эксплуатация ветрогенератора подразумевает сборку схемы, способной аккумулировать переработанную энергию для ее сохранения и дальнейшей передачи конечному потребителю.

Номиналы генерируемого напряжения на 220 Вольт (В)

Самодельным ветрогенераторам на 220 В не нужны дополнительные преобразователи величины напряжения. Однако их работа зависит от силы ветра, поэтому требуется установка стабилизатора на выходе. Ведь при отсутствии ветра, генератор не будет работать. На самодельных ветряках используются мощные электродвигатели, благодаря которым можно установить винт, прикрепив его прямо к валу ротора.

Мощный электродвигатель можно не приобретать за большие деньги, а приобрести уже бывший в употреблении от списанной электроустановки, стиральной машины или пылесоса.

Также можно смастерить ветрогенераторы на основе автомобильного генератора в комплекте с преобразователем напряжения. На выходе образуются 12 или 14 вольт необходимые для питания энергосистемы. Такие конструкции можно использовать и в качестве непосредственного подключения, и в автомобильном режиме. Например, взяв питание напрямую с клемм аккумулятора.

Конструктивные особенности высокооборотных систем

Аэродинамические свойства высокооборотных роторов во многом зависят от конфигурации лопаток. На КПД отражаются внешне незаметные погрешности, поэтому без отсутствия должных навыков лучше отдать предпочтение тихоходному варианту рабочего колеса.

  • Чем меньше лопастей, тем больше проблем с балансировкой ротора. Оптимальный по сложности и трудоемкости вариант ветрового колеса диаметром от 2-х метров должен иметь не менее 5-6 лопастей.
  • Высокооборотные конструкции характеризуются повышенной шумностью, которая усиливается с увеличением диаметра и скорости оборотов. Такая особенность мощного быстроходного ветросилового агрегата исключает его установку в местности с плотной застройкой или на крыше городской многоэтажки.

На заметку: двукратное увеличение количества лопастей при скорости ветра 8 м/сек. поможет повысить мощность генератора до 450-500 ватт, но такая доработка неизбежно потребует установки дорогостоящего редуктора.

Стартовый этап изготовления в домашних условиях: как изготовить самому?


Начальный этап производства ветровой установки состоит из следующих действий:

  1. Большую ёмкость цилиндрической формы из металла разделяем на 4 равнозначные части, используя рулетку и карандаш.
    В качестве металлической ёмкости могут выступать выварки, вёдра или кастрюли.
  2. Затем по намеченным линиям вырезаем болгаркой будущие лопасти, не прорезая их до конца.
  3. Займёмся работами по переделке шкива генератора. Для этого на дне кастрюли и в шкиве нужно отметить и проделать симметричные отверстия, в которые будут вкручиваться болты.
  4. В зависимости от стороны, в которую будет вращаться ветрогенератор, отгибаем лопасти.
  5. На шкиве закрепляем ведро с лопастями.
  6. Генератор крепим на мачту, фиксируя его хомутами, затем присоединяем провода и собираем цепь.
    Внимание! Обязательно при сборке цепи нужно зафиксировать в письменном виде схему соединения, цвета проводов и маркировку контактов.
  7. Провода закрепляем на мачте генератора.
  8. Присоединяя аккумулятор, используем 1 метр провода с сечением 4 мм². Для установки преобразователя также можно использовать данный вид провода.

Инструкция сборки аксиальной ВЭУ на неодимовых магнитах: как собрать своими руками?

Ветроэлектрическая установка на основе неодимовых магнитов представляет собой аксиальный ветрогенератор с безжелезными статорами. Ступицу от старого автомобиля с тормозными дисками можно использовать, как основу аксиального генератора. Её нужно разобрать, тщательно вычистить и смазать подшипники. Затем генератор следует покрасить.

Как разместить и закрепить магниты?

Распределение и закрепление магнитов осуществляется в несколько этапов:

  1. Магниты размером 25х8мм размещаются по методу чередования полюсов, то есть у противостоящих магнитов должны быть противоположные полюса. Для этого можно заготовить шаблон-подсказку или нанести сектора прямо на диск, а также сами магниты пометить знаками минус или плюс.
  2. Для закрепления магнитов нужно использовать хорошо фиксирующий клей. Для ещё большей удерживающей силы можно использовать эпоксидную смолу, которой залить диск целиком.
    Перед нанесением эпоксидной смолы форму лучше смазать вазелином, воском или средствами на их основе, чтобы она не прилипла к форме.

    Правила наматывания катушки

  3. Намотку можно осуществлять как вручную, так и с помощью специального станочка.
  4. Круглые катушки можно слегка вытянуть, что позволит сделать витки более прямыми. Но важно, чтобы они в размере были чуть больше магнитов или одинаковой с ними величины.

  5. При использовании провода с крупным сечением для намотки катушек, сила тока увеличится, а сопротивление уменьшится.
  6. Форму для статора можно изготовить из фанеры, а сектора для катушек отметить на ней. Бордюром может служить пластилин или плёнка. Стеклоткань, наложенная поверх катушек, повысит прочность конструкции.
  7. Статор, увеличенный при помощи количества витков в катушках, может уменьшить магнитопоток. Это приведёт к подаче меньшего тока на выходе.
  8. Катушки между собой закрепляют в неподвижном состоянии, выводя концы фаз наружу. Эти провода нужно соединить звездой или треугольником.

Окончательная сборка устройства

Мачта должна быть длиной около 6-12 метров с забетонированной основой и ветряком, закреплённым на её верхней части. В основание мачты нужно вмонтировать специальное крепление для поднятия и спуска трубы при помощи ручной лебёдки. Оно пригодится в случае поломки ветряка.

Для изготовления винта используем трубу из поливинилхлорида диаметром 160 мм и длиной 2 метра. Всего из трубы будут вырезаны 6 лопастей. Винт-пропеллер нужно защитить от сильного ветра, используя складной хвост.

Конструкционные свойства мачты

Исходный материал — стальная труба диаметром от 100 мм. Высота мачты с прочным бетонным основанием, установленной на открытой местности, может варьироваться в диапазоне от 6 до 10 метров.

  • Если на площадке имеются строения, деревья или другие ветрозащитные объекты, необходимо увеличить высоту мачты с превышением крыльчатки над наземными препятствиями не менее чем на полтора-два метра.
  • Для растяжек рекомендован монтажный трос с коррозиестойким покрытием и сечением не менее 6 мм.

Из чего состоит самодельный шедевр?

Конструкция ветрогенератора одинакова, не зависимо от выбранной модели, и в неё входят следующие элементы:

  • пропеллер;
  • генератор;
  • инвертор/ регулятор напряжения/ стабилизатор;
  • буферный элемент;
  • мачта.

Пропеллер

Пропеллера можно изготовить из следующих материалов:

  • пластиковых бутылок;
  • кулер для воды;
  • алюминиевые листы;
  • жестяные банки или стальные бочки.

Генератор

Генераторы, как правило, используются уже готовые из старых электроприборов. Например, автомобильный или электродвигатель из бытовой техники. Генератор также можно попробовать собрать вручную. Вот несколько примеров:

  • ветрогенератор на неодимовых магнитах;
  • перебрать ротор любого генератора;
  • индивидуальная конструкция с обмотками.

Мачта

От прочности мачты зависит, насколько долго прослужит вся конструкция. Мачта высотой в 12–15 метров потребует предусмотреть растяжки и противовесы, так как такой высокой конструкции тяжело удержаться и даже сильный ветер может её повалить. Если же высота мачты ниже, то и вес конструкции не будет таким тяжёлым и дополнительные меры предпринимать не потребуется.

В заключении можно сказать, что ветряные генераторы не очень сложны в конструкции, и их можно сделать в домашних условиях. Они прекрасно подойдут для ветреных регионов, в которых условия созданные природой окупят счета за электричество.

Как работает ветряк?

На фото готовые самодельные ветрогенераторы представлены вытянутыми металлическими конструкциями на трех или четырех опорах, с лопастями, двигающимися от ветра. В итоге получаемая потоком ветра кинетическая энергия преобразуется в механическую, которая в свою очередь запускает ротор и становится электрическим током.

Данный процесс является результатом налаженной работы нескольких обязательных составных элементов ветроэлектрической установки (ВЭУ):

  • Пропеллер из двух и более лопастей;
  • Ротор турбины;
  • Редуктор;
  • Контроллер;
  • Ось электрического генератора и генератор;
  • Инвертор;
  • Аккумулятор.

Также необходимо предусмотреть тормозной блок, гондолу, мачту, флюгер, низко и высокоскоростной вал. Устройство определяет и принцип работы ветрогенератора: вращающийся ротор производит трехфазный переменный ток, проходящий через систему контроллера и заряжающий аккумулятор постоянного тока.

Конечные амперы преобразуются инвертором и направляются по подключенной проводке к выходным точкам: розеткам, освещению, бытовой технике и электроприборам.

Аккумуляторно – конверторное оборудование

Стандартное напряжение веломоторного генератора составляет 25-26 вольт, поэтому для хранения выработанной электроэнергии можно использовать два последовательно соединенных 12-ти вольтовых аккумулятора суммарной емкостью от 100 а/ч.

Для преобразования постоянного тока в переменный 220 вольт в схему вводится инвертор напряжения мощностью от 600 ватт.

Даже если вам легко удастся создать вертикальный ветрогенератор своими руками, помните, что безотказная работа такого устройства гарантируется при условии своевременного и квалифицированного обслуживания.

Электроцепь своими руками

Последовательность сборки:

  1. Спаять диоды 1N4004 в параллельные мосты.
  2. Припаять конденсатор между «положительным» и «отрицательным» концами схемы.
  3. Установить резисторы и стабилизатор напряжения.
  4. Припаять светодиод (1Вт) и резистор к цепи фары.
  5. Через провода соединить фару с конденсаторами, а затем электрическую цепь с генератором на заднем колесе.
  6. Чтобы отключать лампу даже во время езды на велосипеде, на промежутке между конденсаторами и установить выключатель, который будет замыкать и размыкать цепь.


Самодельный электрогенератор на заднее колесо велосипеда

Корпус с электрической схемой закрепляется на раме велосипеда, провода фиксируем хомутиками.

На последнем этапе проверяется работа системы: колесико должно свободно проходить по колесу и двигаться синхронно с ним. При правильно собранной электрической схеме из конденсаторов, резисторов и мостов-выпрямителей фара включится. Правда, на низких оборотах колеса ее свет будет мерцать.

Как добыть бесценную электроэнергию буквально из воздуха? Очень просто, для этого нужен только старый шуруповерт (можно сломанный) и всякий хлам из мастерской.

Это будет максимально простая модель ветрогенератора. Никаких специальных навыков или знаний не потребуется. Самая сложная часть – просверлить дырки в шестерне. Но об этом чуть позже, а сейчас немного теории, чтобы четко понимать, как все работает.

Принцип работы

Суть в том, чтобы преобразовать механическую энергию в электрическую.

Поток ветра вращает лопасти ветрогенератора. Лопасти вращают ротор, то есть двигатель шуруповерта. Ротор генерирует электричество. Вот, собственно, и все.

Расчеты

Отправная формула: P=0.6⋅S⋅V³

Работающая формула: P=(0.6⋅S⋅V³⋅0.4⋅0.8-20%)/2

S – площадь ометания или круга лопастей. Высчитывается по отдельной формуле: S=πr² (r – радиус, π – число Пи, 3.14)

V – скорость ветра. Измеряется специальным прибором – анемометром. .Его тоже можно собрать своими руками.

Отправная формула показывает мощность ветреного потока. Однако даже заводской ветрогенератор не может всю эту мощность преобразовать в электроэнергию. Самодельный ветрогенератор из шуруповерта, собранный своими руками, совсем далек от этого значения.

Куда девается энергия?

Лопасти, выпиленные в гараже на глазок, могут принять только 40% от мощности ветряного потока.

Эти 40% поступают в генератор. Но он может обработать только 80% от них. Цифра зависит от КПД конкретно вашего двигателя.

Еще примерно 20% потеряются на проводке и аккумуляторе.

А уже финальную цифру нужно поделить еще на 2. Только так получится пессимистичный, но приближенный к показателям вольтметра ответ.

На примере это выглядит так.

  • Лопасть 97 см. От конца лопасти до центра винта 3 см. Значит, площадь ометания высчитывается как – 3.14 ⋅1²=3.14 м².
  • Скорость ветра, скажем, 10 м/с.
  • Отправная мощность – 0.6⋅3.14⋅10³=1884 Вт.
  • От этой цифры оставляем только 40%, которые захватит винт – 1884⋅0.4=753.6 Вт.
  • А от этой оставляем только 80%, которые усвоит двигатель – 753.6⋅0,8=602.88 Вт.
  • От сюда еще минус 20% – 602.88-120.576=482.304 Вт.
  • И финальные сокращения – 482.304/2=241.152.
  • Итого: 0.6⋅3.14⋅10³⋅0.4⋅0,8-20%=482/2=241.

Так получается честная цифра, на которую вы можете рассчитывать.

Конечно, можно идеально рассчитать угол лопастей, провести проводку как надо, припаять контроллер и компенсировать потери. Но это статья о том, как без заморочек собрать ветрогенератор своими руками из двигателя шуруповерта. Чтобы почувствовать свою власть над природой и понять, как это в принципе работает.

Если хотите смастерить более мощный ветрогенератор, тогда лучше забыть о шуруповерте и найти двигатель помощнее. Ну а пока, работаем с тем, что имеем.

План работы

Подготовка

Гвоздь программы – шуруповерт. Нам понадобится зажимной патрон и двигатель от шуроповерта. Остальные части пока не нужны.

Выпиливаем лопасти из ПВХ труб или чего-нибудь еще. Подойдут: алюминиевый лист, плотная пластмасса или пластиковые бочки. Главное, чтобы лопасти были прочными и легкими. В длину около метра. Если есть желание, можно покорпеть над формой. Скопируйте пропорции с заводского ветрогенератора. Тогда лопасти будут поглощать больше воздуха и вертеться даже без сильного ветра. Но вообще-то можно сделать и на глазок, лишь бы крутились.

Выпиливаем пластину для их крепления. Пластина должна выйти прочной. Материал: стальной лист, диск от фрезы или кусок дерева. Она сильно влияет на сбалансированность, поэтому делайте впритык. Должно быть место для надежного крепления лопастей, но ничего сверх этого.

Сверлим отверстия в пластине и шестерне. Количество отверстий определяйте сами. Как минимум два отверстия под каждую лопасть на краю пластины и три в центре, столько же в шестерне.

Делаем корпус по диаметру подшипников для места сцепления. Бутылочные крышки, баночки, трубки, да все что угодно. Корпус необязателен, он нужен только для защиты ротора от пыли.

Сборка

Намертво зажимаем вал двигателя в зажимной патрон и проверяем, чтобы ось двигателя крутилась.

Крепим лопасти к пластине, а пластину к шестерне, желательно болтами. Если делали форму по чертежам, тогда побольше внимание уделяйте месту крепления. Это сильно влияет на баланс винта и может свести все усилия, потраченные на правильную форму, к нулю.

Вставляем корпус.

Чтобы вся конструкция выглядела более цельной, можно притянуть ее зажимами к деревянному бруску.

В принципе все готово. Перед нами ветрогенератор из шуруповерта. Осталось его установить и подключить.

Установка

Сильнее дует ветер – больше вырабатывается энергии, а ветер дует на высоте. Поэтому чем выше, тем лучше. Уже на высоте 5 метров порывы ветра будут достаточными, но если у вас завалялась десятиметровая матча было бы просто прекрасно. Из возможных вариантов: голое дерево, крыша домика или ПВХ труба, вогнанная в землю.

Подключение к электроприборам

От обмотки двигателя уже отходят два проводка: плюс и минус. Что-нибудь простое, например, лампочку можно подключить к ним напрямую. Главное – соблюдать полярность.

Для более сложной техники мощность должна быть постоянной. Чтобы сгладить перепады, нужен аккумулятор и контроллер. Они уже есть в шуруповерте, поэтому просто восстанавливаем родную цепь. От двигателя длинные провода идут к контроллеру, а контроллер соединяется с аккумулятором. А уже от аккумулятора можно подключать к технике.

Как использовать такой ветрогенератор

Для зарядки телефона или планшета. Хотя затея опасная, перепады мощности могут сломать зарядное устройство или сжечь телефон.

Для работы светодиодного освещения. Хватит на 15 таких лампочек.

Для гирлянд. У всех шторм, а у вас праздник.

И других мелочей: фонариков, лампочек, вывесок, вентиляторов…

Стоит делать или нет?

Теперь вы умеете собирать простенький ветрогенератор из шуруповерта своими руками. В штормовую погоду он выдаст 200-240 Вт. С экономической точки зрения такой ветряк оправдает себя, только если все запчасти достались даром или валялись в гараже никому ненужные.

Но все мы понимаем, что дело тут не в деньгах, а в том, чтобы создать нечто самому. Добыть энергию из ничего при помощи старого хлама. Это ли не чудо.

Вероятно, после этого захочется собрать агрегат посерьезнее, который обеспечит светом весь дом. Это сложнее, но базовый принцип вам уже известен, так что дерзайте.

Читайте также: Носледние новости России и мира сегодня.

Как сделать ветрогенератор своими руками

Цены на электроэнергию неуклонно растут. Чтобы ваша жизнь была комфортной как жарким летом, так и морозной зимой, следует или потратить немало денег на электроэнергию, или искать альтернативный источник энергии. В развитых странах уже давно используют солнечную энергию, водную и ветровую. Это природный источник питания, за который вам не придется платить. Довольно популярным способом получать энергию является ветряк, использующий ветер для получения электричества – ветрогенератор.

Россия довольно большая страна с равнинными территориями. Несмотря на то что во многих местах преимущественно медленные ветры, есть регионы, сильно обдуваемые мощными потоками воздуха. Так почему бы не использовать в хозяйстве это преимущество? Все что требуется – потратить время и средства, чтобы сделать самодельный ветрогенератор. Ветряк полностью окупит себя всего за несколько месяцев. Мы рассмотрим 2 вида ветрогенераторов, которые можно сделать своими руками.

Ветрогенератор роторного типа

Для начала мы рассмотрим, как сделать несложную конструкцию роторного вертогенератора. С простого начинать легче, и вы поймете принцип работы. Этот тип ветрогенератора подойдет для владельцев небольшого садового домика. Использовать сделанный ветряк для большого коттеджа не получится, ввиду маломощности ветрогенератора.

Но ветряк легко справиться с тем, чтобы вечером обеспечить светом хозяйственные помещения, осветить садовую дорожку крыльцо и т. д. Давайте подробно рассмотрим, как сделать такой ветрогенератор своими руками.

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.

    Ветрогенератор аксиальной конструкции на магнитах

    В основе такого ветряка на 220в, лежит ступица от легковой машины, имеющая тормозные диски. Если деталь не новая, разберите ее проверьте и смажьте подшипники, а также счистите ржавчину.

    Распределяем и закрепляем магниты

    Для начала нужно наклеить магниты на диск ротора. При этом используемые магниты не обычные, а специальные неодимовые магниты. Они значительно мощнее. Потребуется 20 магнитов, размер которых 25 на 8 мм. Магниты размещаются с чередованием полюсов. Для правильного расположения сделайте шаблон, как показано на фото ниже.

    Совет! По возможности используйте для ветрогенератора не круглые магниты, а прямоугольные. У них магнитное поле сосредотачивается не в центре, а по длине.

    Чтобы закрепить магниты на диске, пользуйтесь силикатным клеем. А для прочности в конце можно залить магниты эпоксидной смолой. Во избежание протекания смолы, сделайте пластилиновые бордюры или обмотайте скотчем диск.

    Обратите внимание! Чтобы не перепутать где какой полюс у магнита, можете пометить их «+» или «–». Чтобы определить это – поднесите один магнит к другому. Поверхности магнита, которые притягиваются, имеют «+». Если магнит отталкивается, он имеет полюс «–».

    Трехфазный и однофазный генератор для ветрогенератора

    Если сравнивать их, то прибор с одной фазой хуже, ведь при нагрузке он вибрирует за счет разницы в амплитуде тока. А она появляется из-за непостоянности тока. В трехфазных изделиях этот эффект отсутствует. Их мощность всегда одинаковая. Все дело в том, что одна фаза компенсирует другую и наоборот, если в одной фазе ток пропадет, то в другой он будет увеличиваться.

    Что получается в итоге? А то, что трехфазные генераторы имеют отдачу на 50% больше, чем однофазные. Кроме того, радует и отсутствие вибрации, которая может раздражать и влиять на комфортность. Работая под большой нагрузкой, статор не будет гудеть. Если же вам шум не мешает, и вы решили использовать однофазный генератор, будьте готовыми к тому, что вибрация негативно скажется на работе ветрогенератора. Срок его эксплуатации будет меньшим.

    Наматываем катушки

    Очень быстроходным ветрогенератор назвать нельзя. Требуется сделать все так, чтобы аккумулятор на 12 В заражался от 100–140 об./мин. С такими первоначальными данными, все количество витков в катушках должно быть равно 1000–1200. Но как узнать, сколько витков приходится на 1 катушку? Все просто: эта цифра делится на количество катушек.

    Если вы хотите, чтобы ветрогенератор при низких оборотах выдавал больше мощности, требуется сделать больше полюсов. В таком случае в катушке частота колебания тока увеличится. Чтобы уменьшить сопротивление и увеличить сопротивление тока, рекомендуем наматывать на катушки толстый провод. Учитывайте и то, что при сильном напряжении сопротивление обмотки может «съесть» ток.

    Обратите внимание, что число и толщина магнитов, которые закреплены на дисках, определяют рабочие параметры генератора. Чтобы выяснить, какую мощность может выдавать ветрогенератор, намотайте одну катушку и прокрутите генератор. Измеряйте напряжение на некоторых оборотах без нагрузки. К примеру, за 200 об./мин вы получили силу тока в 30 В с сопротивлением в 3 Ом. Отнимите от этих 30 В 12 В (напряжение аккумулятора). Теперь разделите число, которое получились на 3 Ом. Выглядит все так:

    30 – 12 = 18;

    18 : 3 = 6.

    В итоге получилось 6 А. Именно они пойдут в аккумулятор. Понятно, что на практике будет немного меньше из-за потерь в проводах.

    Катушки лучше делайте вытянутой формы. Тогда медь в секторе выйдет больше, а витки будут прямыми. Диаметр отверстия внутри катушки должен быть равен размеру магнитов или немного превышать его.

    Обратите внимание! Толщина статора должна быть такой же, как и толщина магнитов.

    Формой для статора может быть фанера. Но сектора для катушек можно разместить и на бумаге, сделав пластилиновый бордюр. Катушки нужно закрепить так, чтобы они не двигались, а концы фаз выведите наружу. Все провода соедините звездой или треугольником. Осталось протестировать ветрогенератор, вращая его рукой.

    Делаем винт и мачту для ветрогенератора

    Мачта для верогенератора должна быть высокой, от 8 до 12 м. Основание нужно забетонировать. Крепление лучше сделать такое, чтобы труба легко поднималась и опускалась лебедкой. Сверху на трубу будет крепиться винт ветрогенератора.

    Вы можете сделать его из пластиковой трубы Ø160 мм. Из нее вырежьте винт с шестью лопастями, длиною 2 м.

     

    Чтобы увести винт от сильного порыва ветра сделайте складывающийся хвост. В результате вся энергия, которую выработает ветрогенератор, сможет накапливаться в аккумуляторе.

    Вот и все, вы знаете, как сделать ветрогенератор на магнитах. Теперь вы можете пользоваться электроэнергией, выработанной таким ветрогенератором, экономя свои средства. Все ваши усилия вознаградятся.

    Заключение

    Из этой статьи вы узнали, как сделать ветрогенератор своими руками, да не один, а двух видов. Именно такие ветрогенераторы любят и используют для загородных домов владельцы. Как видите, каждый ветрогенератор хорош в чем-то своем и сделать его не тяжело.

    Если вы живете в районе с сильными ветрами, то увидите, насколько меньшими стали счета за электроэнергию, благодаря ветрогенератору. Такой ветряк в хозяйстве никогда не будет лишним. Дополнительно предлагаем вам посмотреть видео, как сделать такой ветрогенератор.

    • Как устроить зимний сад

    • Где обустроить зимний сад

    • Как выбрать пластиковый погреб

    • Кормушки для кроликов своими руками

    Как сделать дешевую ветряную турбину своими руками | Окружающая среда | Все темы от изменения климата до сохранения | DW

    Энергия ветра - одна из ведущих форм зеленой энергии, и, как и в случае со многими видами производства электроэнергии, большинство людей не могут легко произвести ее дома. Либо это?

    С 2013 года Дэниел Коннелл, дизайнер и изобретатель из Новой Зеландии, вносит свой вклад в защиту окружающей среды, обучая людей во всем мире создавать свои собственные мини-ветряные турбины.Это может показаться почти невыполнимым делом, но, настаивает он, это не сложно.

    «Если вы можете разрезать и складывать бумагу, вы можете сделать ветряную турбину. Это действительно так просто. Кроме того, это очень дешево; это будет стоить вам максимум 35 евро», - сказал новатор, добавив, что многие люди, у которых есть посещал его семинары в Европе, Новой Зеландии и Австралии, «никогда раньше не проводил учений».

    Connell также сделал учебное пособие по созданию дешевой турбины, сделанной своими руками, доступное в Интернете.Все, что нужно потенциальным производителям энергии ветра, - это доступ к таким инструментам, как дрели, гаечные ключи и ремесленные ножи.

    Ветряная турбина с вертикальной осью была одним из 177 проектов, которые были представлены на переговорах по изменению климата в Париже в декабре 2015 года. Это также не первая попытка Коннелла заняться возобновляемыми источниками энергии своими руками. Он также разработал дешевый коллектор солнечной энергии с открытым исходным кодом, известный как Solarflower.

    Практический опыт


    Для Коннелла особенно важно, чтобы учащиеся получали практический опыт, чтобы они могли строить вещи сами.И он применяет то же мышление к своей собственной жизни, решив не поступать в университет на том основании, что большинство программ на получение степени слишком теоретичны.

    «Иногда меня немного шокирует», - сказал Коннелл DW. «Однажды я проводил семинар в университете, где студенты проходили курс специально для того, чтобы заниматься чем-то практическим - они хотели заниматься чем-то практическим. Как оказалось, мой однодневный семинар был буквально единственным разом, когда они делали что-то практическое. в течение всего курса ".

    Коннелл также надеется, что его разработки помогут создать более локальный, децентрализованный подход к возобновляемым источникам энергии.

    "[Сделай сам] - лучшее решение и лучший способ делать что-то: производить все как можно ближе к себе географически. К тому же нам, живущим на Западе, намного приятнее производить энергию и свою собственную еду. . »

    Самодельный ветрогенератор

    : полезные советы

    Электричество - одна из тех вещей, без которых никто не хочет обходиться, но и платить за нее тоже не хочется. Ну так что ты делаешь? Что ж, на самом деле есть несколько разных способов получить электричество совершенно бесплатно (или, по крайней мере, почти бесплатно), если вы готовы немного поработать, чтобы этого добиться.Чаще всего используются три различных метода производства электроэнергии. К ним относятся солнечная, водная и ветровая энергия. Конечно, мы не можем объяснить все эти методы в этой небольшой статье, но мы поговорим о том, как заставить ветроэнергетику работать на вас.

    [the_ad_placement id = ”in-text-1-type-r”]

    Ветряные турбины - один из лучших способов выработки электроэнергии, но они работают не везде. Не во всех регионах мира достаточно ветра для снабжения электроэнергией этим методом. Однако в некоторых областях будет достаточно солнечного света или движения воды, так что это другие жизнеспособные варианты, которые следует рассмотреть, если вы не можете пропускать ветер через свой район.Тем не менее, если вы это делаете (и существуют тесты, чтобы определить, сколько энергии ветра перемещается через ваш район в обобщенные временные рамки), вы определенно сможете использовать эту конкретную статью, чтобы помочь вам получить более качественное и более чистое электричество.

    Как работает ветряк

    Ветряные турбины (часть генератора, которая на самом деле собирает ветер и использует его энергию) работают аналогично вентиляторам. Теперь вентилятор будет использовать электричество для создания типа ветра.

    С другой стороны, ветряная турбина использует механизм лопастей для создания чего-то, что выглядит как вентилятор, но на самом деле принимает ветер, а не создает его.Видите ли, лопасти ветряной турбины будут вращаться только в том случае, если ветер уже толкает их. Когда ветер толкает лопасти, вал (тихоходный вал) внутри начинает вращаться. Это вызывает движение высокоскоростного вала, расположенного внутри коробки передач. Тогда коробка передач питает сам генератор и вырабатывается электричество.

    Типы ветряных турбин

    В настоящее время используются два типа турбин. Это либо горизонтальная ось, либо вертикальная ось.Турбины с вертикальной осью - это те, которые более узнаваемы, поскольку они часто выглядят как большие вертушки, торчащие из земли. С другой стороны, турбины с горизонтальной осью имеют более вытянутую форму, при этом лопасти проходят вокруг центральной опоры, а не вращаются без опоры.

    Эти турбины могут быть построены в различных размерах от очень маленьких (достаточно, чтобы привести в действие один дом) до чрезвычайно больших. Нет никаких сомнений в том, что в последнее время вы видели ветряные турбины, поскольку они становятся все более популярными.Большие ветряные электростанции также становятся довольно популярными с большим количеством вертушечных турбин в одном небольшом месте. Обычно они располагаются на месторождениях, хотя их можно разместить и на море.

    Традиционная турбина, используемая в коммерческих целях, обычно способна производить до 100 киловатт мощности (до нескольких мегаватт). Меньшие турбины, используемые для бытовых целей или для перекачивания воды, обычно имеют мощность не более 100 киловатт.

    Эти небольшие турбины, как правило, сильно отличаются от своих более крупных аналогов несколькими ключевыми особенностями, которые мы обсудим в следующем разделе. Они не способны с легкостью питать более одного объекта и не смогут использовать столько энергии за один период времени.

    Малые ветряные турбины

    Как мы уже упоминали, небольшая ветряная турбина способна производить всего около 100 киловатт энергии. Этого достаточно для дома или малого бизнеса, однако он не способен производить больше, чем необходимо для этих целей.Эти небольшие турбины также не обязательно на 100% «зеленые».

    Изображение предоставлено thelocalbrand.com

    Вместо того, чтобы получать энергию исключительно от ветра и использовать ее в виде электричества, некоторые из этих небольших турбин подключаются к дизельным генераторам или генераторам с батарейным питанием, чтобы просто дополнять производимую энергию. В большинстве случаев это делается, когда традиционные электрические методы недоступны.

    Инструкции по изготовлению самодельных электрогенераторов см. В нашей статье по этой теме.

    Зачем нужны ветряные турбины?

    Есть несколько причин, по которым вы (или кто-то другой) можете захотеть использовать ветряные турбины для выработки электроэнергии. Во-первых, электричество дорогое. Большинство людей зависят от правительства, которое производит для них электричество, а это означает, что они зависят от стоимости этого электричества.

    Вы действительно не можете сказать, сколько вы платите и решит ли электрическая компания поднять ваши ставки? Ну, ты действительно ничего не можешь с этим поделать, не так ли? Но если вы генерируете свою собственную энергию, вам не нужно платить по этим высоким ставкам.

    Еще одно преимущество состоит в том, что в некоторых районах фактически можно продавать электроэнергию обратно электрической компании. Это означает, что если ваша ветряная мельница вырабатывает больше электроэнергии, чем необходимо вашему домашнему хозяйству, вы можете подключиться к электричеству для сообщества, в котором вы живете, и продать им лишнее.

    На самом деле вы можете немного заработать на производстве собственной энергии (что часто может помочь компенсировать затраты, которые вы заплатили заранее, чтобы создать свой генератор). Теперь это разрешено только в некоторых областях, поэтому вам придется проверить правила, но это определенно интересная область, которую стоит рассмотреть.

    Наконец, многие люди используют ветряные турбины, потому что хотят защитить окружающую среду. Многие из традиционных форм производства электроэнергии вредны для окружающей среды и могут нанести ущерб планете, а также живущим здесь животным.

    Создавая собственную энергию, вы можете защитить планету и сэкономить много энергии. Когда парниковые газы используются реже и даже когда природные ресурсы ограничены, это помогает сохранить землю.Для многих людей этого достаточно, чтобы вырабатывать собственное электричество.

    Ваш самодельный ветряк

    Построить ветрогенератор не так просто, как вы думаете. Хотя в то же время это может быть не так сложно, как вы думаете. Это связано с тем, что ветрогенератор потребует определенных навыков и большого количества оборудования, но как только вы поймете, что делаете, вы сможете относительно хорошо его собрать. Кроме того, как только вы сделаете это в первый раз, вам будет легче, если вы когда-нибудь решите добавить еще один генератор для своего дома или для друга.

    Теперь, если вы собираетесь построить собственную ветряную турбину, вам нужно убедиться, что ваша территория будет поддерживать ее. Во-первых, это означает, что вам необходимо разрешение от вашего города, поселка или другого органа управления. Вы должны убедиться, что строительство и установка ветряной турбины будет разрешено, так как некоторые районы не позволят вам это сделать (ветряная турбина займет некоторое место, и это определенно будет заметно из других домов после все).

    Вам также необходимо убедиться, что в районе, где вы его строите, достаточно ветра для питания вашей турбины.Вы же не хотите тратить все свое время и деньги на создание этой турбины только для того, чтобы обнаружить, что в вашем районе даже не будет достаточно ветра, чтобы ее можно было использовать. Это определенно не принесет вам пользы. Поэтому убедитесь, что вы можете определить среднюю скорость ветра в вашем районе. Идеальная скорость должна быть выше 10 миль в час относительно стабильно. Теперь, если вы сможете подняться выше, это будет лучше для вас и ваших результатов, так что имейте это в виду.

    [the_ad_placement id = ”in-text-2-type-r”]

    Лопасти турбины станут одной из самых важных частей вашей ветряной мельницы.Это означает, что вам нужно уделять особое внимание тому, из чего вы их делаете или где вы их получаете. Если вы этого не сделаете, вы можете получить турбину, которая не работает или работает не так, как вам нужно. Убедитесь, что вы внимательно рассматриваете этот компонент даже больше, чем остальные части вашей ветряной мельницы, чтобы убедиться, что он высокого качества и будет работать так, как вы хотите.

    Изображение предоставлено: hackaday.com

    Вы можете приобрести лезвия у известного производителя или сделать их из чего угодно, от дерева до труб из ПВХ.Вы захотите использовать традиционное количество лопастей (три) для своей турбины, потому что это обеспечит идеальное сочетание эффективности и мощности.

    Вы сможете получить максимальную мощность от своей турбины, потому что три позволит турбине вращаться быстрее, чем если бы вы добавили дополнительные лопасти. Кроме того, три, как нечетное число, лучше, чем четное число, такое как четыре, потому что четное количество лопастей с большей вероятностью приведет к увеличению вибрации в вашей турбине.

    Следующим по важности компонентом вашей турбины является сам генератор, который вы используете.Вы должны быть уверены, что оно достаточно высокого качества, чтобы обеспечить электроэнергией весь ваш дом (или то, к чему вы его выбрали). Это означает, что он должен выдерживать высокое напряжение и использоваться при низкой скорости вращения. Это гарантирует, что он будет совместим с вашей турбиной и ветряной мельницей. Он должен обеспечивать стабильную выработку не менее 12 вольт.

    Изображение предоставлено: mycncuk.com

    Скорее всего, вы столкнетесь с генератором постоянного тока, поэтому убедитесь, что у вас есть силовой инвертор для преобразования вашей электроэнергии в переменный ток, прежде чем она будет подана в дом.Если вы используете генератор переменного тока, вы можете обнаружить, что у вас недостаточно электрического поля для производства того, что вам нужно. Вы также захотите иметь аккумуляторную батарею глубокого цикла и контроллер заряда для подключения вашего генератора и инвертора, потому что это защищает как от скачков мощности, так и от периодов слабого ветра (таким образом вам не нужно покупать дополнительные материалы. ).

    Собираем самодельный ветрогенератор

    Для начала вот видео, на котором строится и устанавливается коммерческий ветрогенератор, чтобы вы могли увидеть, как они на самом деле выглядят и как работают в коммерческой сфере.

    Для ветрогенератора потребуются три лопасти (мы уже обсуждали это в предыдущем разделе), ступица, головной вал, генератор, флюгер, фланец железного пола, патрубок, основание, канал, контроллер заряда, аккумулятор. , и изолированные провода. Каждая из этих частей (вместе с различными винтами и болтами) будет работать вместе, чтобы создать ветряную турбину и генератор, которые будут использоваться для питания вашего объекта (будь то дом, бизнес или что-то еще).Вы хотите убедиться, что у вас есть высококачественные детали, чтобы не получить неисправный продукт.

    Первое, что нужно сделать, это взять ваши три лезвия и прикрепить их к ступице. Убедитесь, что они расположены примерно на 120 градусов друг от друга и расположены под одинаковым углом. Это позволит вашим лопастям вращаться в одном направлении, вместо того, чтобы их просто трясло ветром. Если они не расположены равномерно или если они наклонены в противоположных направлениях, вы не сможете получить от них мощность, которая вам действительно нужна, когда дует ветер.

    Изображение предоставлено: buildalternatif.blogspot.mk

    Если у вас больше ничего нет, можно создать головной вал, чтобы лезвия не попадали в башню. Это позволит флюгеру (которую вы прикрепите позже) получать ветер и вращать саму турбину. Вам нужно отверстие примерно от ¼ до 1/3 пути вниз по 2 x 4, чтобы вы могли прикрепить генератор ближе к отверстию и легко пропустить через него провода, чтобы они не запутались или ваши турбины не могли застрять при вращении лопастей.

    На этом этапе генератор должен быть прикреплен к валу головки. Сделать это можно с помощью металлических ремешков, деревянных или ПВХ блоков. Вы захотите защитить свои соединители от элементов. Имейте в виду, что металл легко ржавеет, а дерево начинает гнить.

    Если произойдет одно из этих событий, это может вызвать проблемы для вашей турбины или даже вызвать ее повреждение, прекращение работы или полное разрушение. Защищая эти детали от элементов, вам не нужно беспокоиться об этих проблемах (хотя вы все равно захотите часто проверять свою турбину и оценивать наличие повреждений).

    Прикрепите флюгер на противоположной стороне вала головки блока цилиндров. Флюгер не обязательно должен быть большим или сложным. Фактически, это может быть просто кусок листового металла, который составляет примерно 1/3 длины 2 x 4, которую вы использовали для вала вашей головы. Вы можете легко прикрепить эту лопатку к валу головки, просто сделав небольшую канавку в 2 x 4 и прикрепив к ней лопатку. Это поможет вашей турбине вращаться, когда поднимется ветер (поскольку все мы знаем, что ветер не всегда будет идти с одного и того же направления).

    Кусок железного напольного фланца диаметром 1 дюйм будет использоваться под валом головки для поддержки всего вала. Убедитесь, что вы ввинчиваете его правильно и плотно, чтобы он поддерживал вал и детали над валом. Затем вам нужно навинтить кусок трубного ниппеля диаметром 1 дюйм на фланец. Это позволит турбине вращаться вместе с ветром, а также позволит турбине двигаться в направлении, указанном флюгером.

    Наконец, прикрепите лопасти и ступицу к валу генератора и проверьте, чтобы все было сбалансировано.Обе стороны построенной вами детали должны быть ровными и равномерно утяжеленными. Если кажется, что на конце лопасти слишком большой вес, вам следует добавить немного веса к этой стороне, чтобы выровнять все, прежде чем вы продолжите создавать башню для своей турбины. Имейте в виду, что если эта деталь не выровнена до того, как вы начнете, вы можете получить верхнюю тяжелую турбину, и она может сломаться, когда вы в конце соберете все вместе.

    Строя базу, помните, что она будет поддерживать всю турбину.Значит, он должен быть прочным, большим и тяжелым. Если вы хотите создать постоянное основание, вы можете сделать это с помощью бетона или мешков с песком. Помните, что вы хотите, чтобы ваше основание по горизонтали составляло не менее 1/3 высоты башни.

    Убедитесь, что вы знаете, какой высоты будет ваша башня, прежде чем начать этот шаг, или найдите время, чтобы выяснить это, прежде чем завершать свою базу. Вам также понадобится труба диаметром 1 дюйм вбить в бетонное основание, прежде чем оно высохнет, и прикрепить к тройнику и ниппелю диаметром 1 дюйм.Это позволит вашей башне стоять.

    Обрежьте кабелепровод для градирни, убедившись, что он толще, чем ниппель трубы (не менее 1 дюйма в диаметре). Именно такой высоты будет ваша башня, поэтому не забудьте тщательно измерить ее, прежде чем резать, и помните о диаметре, который вы использовали для своей основы, когда режете эту трубу. После того, как вы разрежете трубу, вы будете готовы сложить части вместе и приступить к работе с ветряной турбиной.

    Подключите контроллер заряда к аккумулятору, прежде чем подключать его к чему-либо еще, так как это предотвратит скачки мощности (которые могут разрушить вашу турбину еще до ее запуска).Затем убедитесь, что у вас есть изолированные провода, подключенные к контроллеру заряда, и убедитесь, что устройство отключено от батареи, чтобы вам не приходилось беспокоиться о вращении лопастей, пока вы пытаетесь установить саму турбину. Вы не хотите, чтобы вас ударили лезвиями, и вам не нужно беспокоиться об электричестве, проходящем через систему, когда вы перемещаете детали.

    Проденьте провод вверх через основание и в шахту башни от тройника, который вы установили в основании, до самого верха.Чтобы протянуть проволоку насквозь, может потребоваться немного времени и усилий, или вы можете использовать веревку, чтобы продеть проволоку до верхней части турбины.

    Помните, что вы хотите сделать все это до того, как вы на самом деле смонтируете вал башни, чтобы было намного проще продеть провод насквозь и выйти сверху, чтобы он был готов, когда вы будете готовы запустить турбину.

    Используйте растяжку для поддержки вала при установке его на основание, а затем установите головку ветряной турбины на вал.Убедитесь, что вы пропустите провода насквозь и подключили их к генератору. Вы хотите, чтобы все было установлено правильно, потому что закороченные провода может быть трудно заменить после того, как ваш генератор полностью смонтирован. Подключите все свои провода к генератору и снова подключите провода в основании к батарее, чтобы ваша турбина начала вращаться. Теперь вы готовы начать пользоваться (почти бесплатным) электричеством.

    Заключение

    Создание собственного ветрогенератора не для всех.Это то, что не всем разрешат делать из-за правительственных постановлений, но это также то, что не всем захочется делать.

    [the_ad_placement id = ”in-text-3-type-r”]

    Если вы заинтересованы в выработке собственной энергии, это отличный способ сделать это. Если вы просто хотите сэкономить деньги или хотите спасти планету, вы определенно сможете изменить ситуацию с помощью собственного генератора. Не говоря уже о том, что делать некоторые вещи самому может быть интересно.

    Ознакомьтесь с нашей статьей об альтернативных источниках энергии для дома, чтобы получить дополнительную информацию.

    Как построить ветряную турбину с использованием старого вентилятора

    Знание о том, как построить ветряную турбину , дает вам представление об альтернативных источниках энергии. Когда он установлен и подключен, он также может сократить ваши счета за электроэнергию и сделать окружающую среду более экологичной. Как часть того, как построить ветряную турбину, вы можете повторно использовать старые лопасти вентилятора для лопастей турбины.

    Шаг 1. Присоедините лопасти

    Вам нужны лопасти хорошего размера для вентилятора. Идеально подойдут те, что в 24-дюймовом корпусе. Лучший способ использовать лопасти - прикрепить их к ступице, которая будет прикрепляться к ступице двигателя. У большинства двигателей есть ступица, особенно если вы используете старый двигатель беговой дорожки. Снимите ступицу с двигателя и используйте ее в качестве шаблона, отмечая отверстия на ней, чтобы отметить кусок металла. Прикрепите лопасти к металлу и ступице с помощью болтов ¼ дюйма, убедившись, что они полностью затянуты.Установите ступицу обратно на двигатель.

    Шаг 2 - Защита двигателя

    Вы можете использовать кусок трубы из ПВХ, чтобы защитить двигатель, убедившись, что он плотно прилегает. Отсюда используйте кусок дерева размером 1 на 1 дюйм, чтобы прикрепить его к задней части трубы, и более тонкий кусок дерева в качестве хвоста. Это поможет ветряной турбине оставаться направленной против ветра.

    Шаг 3 - Сборка

    Сделав лопасти и моторный блок, нужно все это соединить вместе. Для этого вам понадобится квадратная трубка.Прикрепите к нему собранную сборку так, чтобы сборка располагалась над квадратной трубкой, которая будет позади нее. Теперь на квадратную трубку нужно надеть диод и присоединить к нему провода от мотора. Черный провод идет к положительной клемме, красный провод к отрицательной клемме.

    Шаг 4 - Вращение

    Снимите колесо с большого ролика. Вы сможете прикрепить два винта к нижней части трубки из ПВХ, удерживающей двигатель на месте. Это позволит ему свободно вращаться на ветру, что вам и нужно.

    Шаг 5 - Башня

    Башня должна быть сделана из полой стальной опоры. Чем выше башня, тем сильнее ветер, но имейте в виду, что вам понадобятся оттяжки, чтобы закрепить ее через каждые 18 футов в высоту. Используйте медный провод, чтобы пропустить полюс диода. Вам нужно будет проделать отверстие в опоре на уровне земли, чтобы вывести проводку. Отверстия на колесе, которые могли бы быть прикреплены к колесу, можно прикрепить болтами к металлической крышке, которая поместится на вершине башни.

    Шаг 6 - Питание

    Электромонтаж должен состоять из трех этапов.На уровне земли его нужно будет прикрепить к амперметру. Это, в свою очередь, поступит на контроллер заряда, поэтому больших скачков напряжения не будет. Отсюда он будет заряжать аккумулятор, после чего его можно будет использовать для питания приборов. Башня должна твердо стоять в земле.

    Можно ли сделать ветряную турбину без ископаемого топлива?

    Были предложены различные сценарии, показывающие, что 100% возобновляемая энергия достижима. Некоторые из них даже заявляют, что мы можем полностью отказаться от ископаемого топлива всего за пару десятилетий.Мир, полностью лишенный окаменелостей, может быть желательным, но достижим ли он?

    Текущая осуществимость 100% возобновляемых источников энергии легко проверить, задав простой вопрос. Сможете ли вы построить ветряную турбину без ископаемого топлива? Если машины, которые будут обеспечивать 100% возобновляемую энергию, не могут быть созданы без ископаемого топлива, то совершенно очевидно, что мы не сможем получить 100% возобновляемую энергию.

    Вот как выглядит типичная ветряная турбина:

    Из чего она сделана? Много стали, бетона и современного пластика.Требования к материалам современной ветряной турбины были рассмотрены Геологической службой США. В среднем на 1 МВт ветровой мощности требуется 103 тонны нержавеющей стали, 402 тонны бетона, 6,8 тонны стекловолокна, 3 тонны меди и 20 тонн чугуна. Элегантные лопасти сделаны из стекловолокна, башня размером с небоскреб - из стали, а основание - из бетона.

    Эти требования можно поместить в контекст, учитывая, сколько нам потребуется, если мы быстро перейдем на 100% ветровую электроэнергию в течение 20-летнего периода.Средний мировой спрос на электроэнергию составляет примерно 2,6 ТВт, поэтому нам нужно в общей сложности около 10 ТВт ветровой мощности, чтобы обеспечить эту электроэнергию. Таким образом, нам потребуется около 50 миллионов тонн стали, 200 миллионов тонн бетона и 1,5 миллиона тонн меди в год. Эти цифры кажутся высокими, но текущее мировое производство этих материалов более чем на порядок превышает эти требования.

    Для краткости я рассмотрю только, можно ли производить эту сталь без ископаемого топлива и можно ли изготавливать бетон без производства углекислого газа.Однако вначале я отмечу, что потребность в стекловолокне означает, что ветряная турбина в настоящее время не может быть изготовлена ​​без добычи нефти и природного газа, потому что стекловолокно без исключения производится из нефтехимии.

    Начнем со стали. Как мы производим большую часть стали во всем мире?

    Есть два метода: переработка старой стали или производство стали из железной руды. Подавляющее большинство стали производится с использованием последнего метода по той простой причине, что поблизости нет достаточно старой стали, которую можно переплавить для удовлетворения мирового спроса.

    Вот краткое описание того, как мы производим сталь. Сначала мы извлекаем железную руду из земли, оставляя ландшафт, выглядящий следующим образом:

    Это делается с помощью мощных машин, которым требуется топливо с высокой плотностью энергии, например, дизельное топливо:

    И машины, которые выполняют всю эту работу почти полностью изготовлены из стали:

    После добычи железную руду необходимо транспортировать на сталелитейный завод. Если железная руда поступает из Австралии или Бразилии, ее, скорее всего, придется погрузить на большой балкер и перевезти в другую страну.

    Что приводит в действие эти корабли? Дизельный двигатель. И они большие:

    Простые инженерные реалии означают, что для судоходства требуется топливо с высокой плотностью энергии, в основном дизельное топливо. Из-за присущей им низкой плотности энергии ветра и солнечной энергии установка солнечных батарей или, возможно, воздушного змея на один из этих кораблей не приблизится к удовлетворению их потребностей в энергии. Скорее всего, мы останемся на дизельных двигателях на несколько поколений.

    Затем мы перерабатываем эту железную руду в сталь.Как это сделать? Есть только два широко используемых метода. Доменная печь или маршруты прямого восстановления, и эти процессы в основном зависят от подачи большого количества угля или природного газа.

    Современная доменная печь

    Доменная печь используется для производства большей части стали во всем мире. Здесь уголь - ключ к успеху. Железная руда непригодна для использования в основном потому, что это в основном оксид железа. Его необходимо очистить путем удаления кислорода, и мы делаем это путем реакции железной руды с оксидом углерода, полученным с использованием кокса:

    Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2

    Производство диоксида углерода следовательно, это не просто результат энергетических потребностей производства стали, но и химических требований плавки железной руды.

    Эту сталь затем можно использовать для производства градирни для ветряной турбины, но, как вы можете видеть, каждый важный этап производственной цепочки для того, что мы называем первичной сталью, зависит от ископаемого топлива.

    По весу цемент является наиболее широко используемым материалом в мире. Сейчас мы производим более 3,5 миллиардов тонн продукции каждый год, большая часть которой производится и потребляется в Китае. И одно из наиболее важных применений цемента - это производство бетона.

    Цемент составляет от 10 до 20% массы бетона, в зависимости от конкретного бетона.Однако с точки зрения воплощенной энергии и выбросов она составляет более 80%. Итак, если мы хотим производить бетон без выбросов, нам действительно нужно выяснить, как производить цемент без выбросов.

    Мы производим цемент в цементной печи, используя печное топливо, такое как уголь, природный газ или довольно часто используемые шины. Обеспечение тепла при производстве цемента является очевидным источником парниковых газов, и обеспечение этого тепла низкоуглеродными источниками столкнется с множеством проблем.

    Современная цементная печь

    Эти проблемы можно преодолеть, а может и нет, но вот одна из них более сложная.Примерно 50% выбросов от производства цемента происходит не за счет энергообеспечения, а за счет химических реакций при его производстве.

    Ключевой химической реакцией при производстве цемента является превращение карбоната кальция (известняк) в оксид кальция (известь). Удаление углерода из карбоната кальция неизбежно приводит к выбросу углекислого газа:

    CaCO 3 → CaO + CO 2

    Эти химические реалии чрезвычайно затрудняют полную декарбонизацию цементного производства.

    Общее производство цемента в настоящее время составляет около 5% мировых выбросов диоксида углерода, и почти 7% приходится на производство чугуна и стали. Не мелочь.

    В заключение, очевидно, что мы не можем строить ветряные турбины в больших масштабах без ископаемого топлива.

    Ничто из этого не является аргументом против ветряных турбин, это просто аргумент против чрезмерных обещаний того, что может быть достигнуто. Также следует отметить, что мы не можем построить атомную электростанцию ​​или любую крупную инфраструктуру, если на то пошло, без бетона или стали.Может быть желательно будущее без ископаемого топлива, но в настоящее время оно недостижимо. Соответственно должны быть установлены ожидания.

    Экологичные материалы с открытыми глазами - Олвуд и Каллен

    Создание современного мира: материалы и дематериализация - Вацлав Смил

    Чтобы получить энергию ветра, вам нужна нефть

    Сегодня, все еще работая в Google, мы сохраняем надежду. И мы счастливы сказать, что мы сделали несколько ошибок. В частности, возобновляемые источники энергии падают в цене быстрее, чем мы ожидали, и их внедрение превысило прогнозы, которые мы приводили в 2014 году.

    Инженеры могут расширить масштабы зрелых технологий, таких как энергия ветра [1] и солнечная энергия [2]. Другие зарождающиеся технологии требуют значительных инноваций, например, водородные самолеты [3] и электродуговые печи для производства стали [4]. Чтобы противодействовать наихудшим непосредственным последствиям изменения климата, мы Крис Филпот

    В нашей предыдущей статье речь шла о «прорывных» целевых ценах ( разработан в сотрудничестве с консалтинговой фирмой McKinsey & Co.), что может привести к сокращению выбросов в США на 55% к 2050 году. С тех пор цены на ветровую и солнечную энергию достигли целевых показателей, установленных на 2020 год, а цены на батареи - даже лучше, упав до диапазона, прогнозируемого на 2050 год. - ожидаемые ценовые тенденции в сочетании с дешевым природным газом привели к сокращению потребления угля в США вдвое. Результат: к 2019 году выбросы в США упали до уровня, прогнозируемого сценарием McKinsey на 2030 год - на десять лет раньше, чем предсказывала наша модель.

    И благодаря этому прогрессу в декарбонизации производства электроэнергии инженеры ищут и находят многочисленные возможности для переключения существующих систем, основанных на сжигании ископаемого топлива, на электроэнергию с низким содержанием углерода.Например, электрические тепловые насосы становятся рентабельной заменой топочного топлива, а электрические автомобили дешевеют и растут в цене.

    Однако даже при всем этом прогрессе мы все еще находимся на траектории серьезного изменения климата: К 2100 году повысится на 3 ° C. Многие страны не соблюдают сокращения выбросов, которые они обещали в Парижском соглашении 2015 года. Даже если бы каждая страна выполнила свое обещание, этого было бы недостаточно, чтобы ограничить глобальное потепление до 1,5 ° C, что большинство экспертов считает необходимым, чтобы избежать экологической катастрофы.Выполнение сегодняшних обещаний потребует резкого сокращения выбросов. Если этого массового сокращения выбросов не произойдет, что, как мы думаем, вероятно, потребуются другие стратегии, чтобы удерживать температуру в определенных пределах.

    Приведенная стоимость энергии описывает затраты на строительство и эксплуатацию электростанций в течение срока их службы, измеряемые в долларах США за мегаватт-час. С 2009 года стоимость солнечной фотоэлектрической (PV) и ветровой энергии быстро снизилась. Цены на емкость аккумуляторов упали еще быстрее. Источник: BloombergNEF

    Вот некоторые ключевые цифры: чтобы обратить вспять изменение климата, хотя бы частично, нам нужно снизить уровень углекислого газа в атмосфере до более безопасного порогового значения. 350 частей на миллион; в День Земли 2021 эта цифра составила 417 промилле. По нашим оценкам, достижение этой цели потребует удаления из атмосферы порядка 2 000 гигатонн CO 2 из атмосферы в течение следующего столетия. Это полное удаление необходимо как для поглощения существующего атмосферного CO 2 , так и для CO 2 , который будет выделяться, когда мы переходим к углеродно-отрицательному обществу (которое удаляет из атмосферы больше углерода, чем выделяет).

    Наши начальные битвы в войне с изменением климата требуют, чтобы инженеры работали над многими существующими технологиями, которые можно масштабно масштабировать. Как уже было показано на примере ветряных, солнечных батарей и батарей, такое расширение масштабов часто приводит к резкому снижению затрат. В других отраслях промышленности для сокращения выбросов требуются технологические революции. Если вы поэкспериментируете со своим собственным набором методов смягчения последствий изменения климата, используя Интерактивный климатический инструмент En-ROADS, вы увидите, сколько вариантов вы должны максимально использовать, чтобы изменить нашу текущую траекторию и достичь уровня 350 ppm CO 2 и глобального повышения температуры не более чем на 1.5 ° С.

    Так что же делать инженеру, который хочет спасти планету? Даже когда мы работаем над переходом к обществу, основанному на безуглеродной энергии, мы должны серьезно относиться к секвестрации углерода, то есть к хранению CO. 2 в лесах, почве, геологических образованиях и других местах, где он будет оставаться на месте. И в качестве временной меры в этот трудный переходный период нам также необходимо будет рассмотреть методы управления солнечным излучением - отклонение некоторого количества падающего солнечного света для уменьшения нагрева атмосферы.Эти стратегические направления потребуют реальных инноваций в ближайшие годы. Чтобы выиграть войну с изменением климата, нам также нужны новые технологии.

    Мы надеемся, что необходимые технологии появятся в течение нескольких десятилетий. В конце концов, инженерам прошлого потребовались всего несколько десятилетий, чтобы спроектировать боевые машины, построить корабли, которые могли бы облететь земной шар, наладить повсеместную связь в реальном времени, ускорить вычисления более чем в триллион раз и запустить людей в космос и на Луну. 1990-е, 2000-е и 2010-е были десятилетиями, когда ветроэнергетика, солнечная энергия и сетевые батареи, соответственно, стали широко распространяться.Что касается технологий, которые определят грядущие десятилетия и позволят людям жить устойчиво и процветать на планете со стабильным климатом, то отчасти это зависит от вас. У инженеров есть над чем усердно работать. Вы готовы?

    Прежде чем мы перейдем к технологическим проблемам , которые требуют вашего внимания, позвольте нам немного поговорить о политике. Климатическая политика имеет важное значение для инженерных работ по декарбонизации, поскольку она может привести к резкому падению затрат на новые энергетические технологии и переключению рынков на низкоуглеродные альтернативы.Например, к 2005 году Германия предлагала чрезвычайно щедрые долгосрочные контракты производителям солнечной энергии (примерно в пять раз дороже средней цены на электроэнергию в Соединенных Штатах). Этот гарантированный спрос дал толчок мировому рынку солнечных фотоэлектрических (PV) панелей, который с тех пор растет в геометрической прогрессии. Короче говоря, временные субсидии Германии помогли создать устойчивый глобальный рынок солнечных батарей. Люди часто недооценивают, насколько человеческая изобретательность может быть раскрыта, когда она продвигается рыночными силами.

    Для достижения цели ограничения нагрева до 1,5 ° C, чистый CO 2 должны немедленно резко сократиться по сравнению с нашими текущими выбросами, как показано в строке A. Если выбросы уменьшатся еще через десять лет, как показано в строке B, тогда гораздо большее количество CO 2 нужно будет удалить. Источник: Отчет МГЭИК, «Глобальное потепление на 1,5 ° C»

    Этот всплеск солнечной фотоэлектрической энергии мог произойти десятилетием раньше. К 1995 году все основные процессы были готовы: инженеры освоили технические этапы изготовления кремниевых пластин, диффузионных диодных переходов, нанесения металлических решеток на поверхности солнечных элементов, пассивирования поверхности полупроводника для добавления антиотражающего покрытия и ламинирования модулей.Единственным недостающим элементом была политика поддержки. Мы не можем позволить себе больше этих «потерянных десятилетий». Мы хотим, чтобы инженеры посмотрели на энергетические системы и спросили себя: какие технологии имеют все необходимое для масштабирования и снижения затрат, кроме политики и рынка?

    Нобелевский лауреат по экономике Уильям Нордхаус в своей книге утверждает, что ценообразование на углерод играет важную роль в борьбе с изменением климата. The Climate Casino (Издательство Йельского университета, 2015). Сегодня цены на углерод применяются к примерно 22 процентам глобальных выбросов углерода.Крупный углеродный рынок Европейского Союза, который в настоящее время оценивает углерод выше 50 евро за тонну (61 доллар США), является основной причиной, по которой его авиакомпании, производители стали и другие отрасли в настоящее время разрабатывают долгосрочные планы декарбонизации. Но экономист Марк Жаккар отметил, что, хотя налоги на выбросы углерода наиболее эффективны с экономической точки зрения, они часто сталкиваются с огромным политическим противодействием. Поэтому пионеры климатической политики в Канаде, Калифорнии и других странах прибегли к гибким (хотя и более сложным) нормам, которые предоставляют отраслям разнообразные возможности для достижения целей декарбонизации.

    Инженеры могут оценить простоту и элегантность ценообразования на углерод, но самый простой подход не всегда обеспечивает прогресс. Хотя мы, инженеры, не занимаемся разработкой политики, нам следует оставаться в курсе и поддерживать политики, которые помогут процветать нашей отрасли.

    Жесткие задачи обезуглероживания в изобилии для амбициозных инженеров. Их слишком много, чтобы перечислить в этой статье, поэтому мы выберем несколько избранных и отсылаем читателя к Project Drawdown, организации, которая оценивает влияние усилий по борьбе с изменением климата, для получения более полного списка.

    Рассмотрим авиаперелеты. Это составляет 2,5 процента мировых выбросов углерода, и декарбонизация - достойная цель. Но вы не можете просто уловить выхлопные газы самолетов и закачать их под землю, да и инженеры вряд ли в ближайшее время разработают батарею с плотностью энергии реактивного топлива. Таким образом, есть два варианта: либо вытащить CO 2 непосредственно из воздуха в количествах, которые компенсируют выбросы самолетов, а затем спрятать его где-нибудь, либо переключиться на самолеты, которые работают на безуглеродном топливе, таком как биотопливо.

    Инженеры упорно трудились, чтобы освоить шаги, необходимые для создания солнечных фотоэлектрических систем, но затем они потеряли десятилетие, ожидая поддержки политики, которая снизила цены, чтобы создать рынок. Мы не можем позволить себе больше потерянных десятилетий.

    Одна интересная возможность - использовать водород в качестве авиационного топлива. Airbus в настоящее время работает над дизайном самолета с водородным двигателем, который, по ее словам, будет коммерчески использоваться в 2035 году. Большая часть сегодняшнего водорода явно вредна для климата, поскольку он производится из ископаемого газа метана в процессе, который выделяет CO 2 .Но производство чистого водорода - горячая тема для исследований, и 200-летний метод электролиза воды, в котором H 2 O расщепляется на кислород и водород, получает новый облик. Если низкоуглеродное электричество используется для электролиза, полученный чистый водород можно использовать для производства химикатов, материалов и синтетического топлива.

    Политика, особенно в Европе, Япония и Австралия продвигают вперед исследования водорода. Например, Евросоюз опубликовал амбициозную стратегию в отношении 80 гигаватт мощностей в Европе и соседних странах к 2030 году.Инженеры могут помочь снизить цены; первая цель - достичь 2 долларов за килограмм (по сравнению с примерно 3 долларами до 6,50 долларов за килограмм сейчас), после чего чистый водород будет дешевле, чем сочетание природного газа с улавливанием и секвестрацией углерода.

    Безопасный для климата водород также может привести к еще одному великому достижению: обезуглероживанию производства металлов. Каменный век уступил место железному веку только тогда, когда люди выяснили, как использовать энергию для удаления кислорода из металлических руд, встречающихся в природе.В Европе вырубили леса отчасти для того, чтобы предоставить древесный уголь для сжигания в тиглях, где мастера по металлу нагревали железную руду, поэтому это считалось экологической победой, когда они перешли с древесного угля на уголь в 18 веке. Сегодня, благодаря углеродному рынку Европейского Союза, инженеры пилотирование новых захватывающих методов удаления кислорода из металлической руды с использованием водородных и электродуговых печей.

    Предстоит еще проделать большую работу по обезуглероживанию производства электроэнергии и производству чистого топлива.Во всем мире люди используют примерно один зеттаджоуль в год - это 10 21 джоулей в год. Удовлетворение этого спроса без дальнейшего содействия изменению климата означает, что нам придется резко ускорить внедрение источников энергии с нулевым выбросом углерода. Для обеспечения 1 ZJ в год только солнечными батареями, например, потребуется покрыть панелями примерно 1,6% площади суши в мире. Выполнение этого с помощью одной только ядерной энергии потребовало бы строительства трех 1-гигаваттных станций каждый день в период с настоящего момента до 2050 года.Ясно, что нам нужен ряд экономичных и экологически безопасных вариантов, особенно в свете значительных региональных различий в ресурсах.

    Пока мы рассматриваем эти варианты, нам также необходимо убедиться, что эти источники энергии стабильны и надежны. Критически важные инфраструктуры, такие как больницы, центры обработки данных, аэропорты, поезда и очистные сооружения, нуждаются в круглосуточном электроснабжении. (Google, например, настойчиво стремится к безуглеродной энергии в режиме 24/7 для своих дата-центры к 2030 году.) Большинство крупных промышленных процессов, таких как производство стекла, удобрений, водорода, синтезированного топлива и цемента, в настоящее время рентабельны только тогда, когда заводы работают почти непрерывно и часто требуют высокотемпературного технологического тепла.

    Чтобы обеспечить стабильную безуглеродную электроэнергию и технологическое тепло, мы должны рассмотреть новые формы ядерной энергетики. в Новая политика Соединенных Штатов и Канады поддерживает передовые разработки и лицензирование ядерной энергетики. Десятки передовых компаний, занимающихся делением ядерных материалов, предлагают инженерам множество интересных задач, таких как создание отказоустойчивого топлива, которое становится менее реактивным при нагревании.Другие возможности можно найти в разработке реакторов, которые рециркулируют отработавшее топливо для уменьшения количества отходов и потребностей в горнодобывающей промышленности или разрушают долгоживущие компоненты отходов с помощью новых технологий трансмутации.

    Инженерам, которых тянет к действительно сложным заданиям, стоит подумать о ядерный синтез, где проблемы включают контроль плазмы, в которой происходит термоядерный синтез, и достижение чистой выходной электрической мощности. Соревнование этого десятилетия в области передовых технологий ядерной энергетики может дать победителей, которые воодушевят инвесторов, а новый раунд политики может подтолкнуть эти технологии вниз по кривой затрат, избегая потерянного десятилетия для передовой ядерной энергетики.

    Водород может сыграть решающую роль в безуглеродной энергетической системе, поскольку возобновляемые источники энергии и атомная энергия обеспечивают большую долю электроэнергии. Водород можно использовать в качестве сырья для производства синтетического топлива, которое может заменить ископаемое топливо. Водород также можно использовать непосредственно в качестве топлива или сырья для декарбонизации промышленных процессов, что требует некоторой новой распределительной и промышленной инфраструктуры. Источник: Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии США

    Глобальный климат сохранение - идея, которую инженеры должны любить, потому что она открывает новые области и возможности карьерного роста.Климат Земли имеет разомкнутый цикл более 4 миллиардов лет; нам повезло, что резко колеблющийся климат нашей планеты был необычайно стабильным на протяжении 10 000 лет, когда возникла и процветала современная цивилизация. Мы считаем, что человечество скоро начнет обматывать контур управления климатом Земли, проектируя и внедряя контролируемые изменения, которые сохранят климат.

    Основная причина сохранения климата - избежать необратимых изменений климата. Таяние ледникового покрова Гренландии могло поднять уровень моря на 6 метров, иначе безудержное таяние вечной мерзлоты может привести к выбросу парниковых газов, достаточных для дополнительного глобального потепления.Ученые согласны с тем, что продолжение неконтролируемых выбросов вызовет такие переломные моменты, хотя есть неуверенность в том, когда это произойдет. Экономист Нордхаус, применяя консервативный принцип предосторожности к изменению климата, утверждает, что эта неопределенность оправдывает более ранние и более масштабные климатические меры, чем если бы были точно известны пороговые значения критической точки.

    Мы верим в активное удаление углекислого газа, потому что альтернатива слишком мрачна и слишком дорога.Некоторые подходы к удалению и связыванию углекислого газа технически осуществимы и в настоящее время судят. Другие, такие как удобрение океана водорослями и планктоном, вызвали разногласия, когда их пытались предпринять в ранних экспериментах, но нам также нужно узнать больше об этом.

    В Рекомендация Межправительственной группы экспертов по изменению климата об ограничении потепления на уровне 1,5 ° C требует сокращения чистых глобальных выбросов почти вдвое к 2030 году и до нуля к 2050 году, но страны не делают необходимых сокращений выбросов.(Под чистыми выбросами мы понимаем фактические выбросы CO 2 за вычетом CO 2 , которые мы извлекаем из воздуха и улавливаем.) МГЭИК оценивает, что достижение целевой пиковой температуры 1,5 ° C и со временем извлечение CO 2 концентраций до 350 ppm на самом деле требует отрицательных выбросов более 10 Гт CO 2 в год в течение нескольких десятилетий - и это может потребоваться, пока в атмосфере остаются клопы, которые продолжают выделять CO 2 .

    С помощью инструмента моделирования климата En-ROADS любой может разработать сценарии решения проблемы изменения климата. В частично показанный здесь сценарий достигает целей ограничения выбросов и потепления. Это достигается за счет максимальных возможных изменений в энергоснабжении, достижений в области энергоэффективности и электрификации, а также повсеместного удаления и связывания углерода. Источник: En-ROADS

    Инструмент En-ROADS, который можно использовать для моделирования воздействия стратегий смягчения последствий изменения климата, показывает, что ограничение потепления до 1.5 ° C требует максимального использования всех вариантов связывания углерода, включая биологические средства, такие как лесовосстановление, и новые технологические методы, которые еще не являются рентабельными.

    Нам нужно изолировать CO 2 , частично, чтобы компенсировать деятельность, которая не может быть обезуглерожена. Цемент, например, имеет самый большой углеродный след из всех искусственных материалов, создавая около 8 процентов глобальных выбросов. Цемент производится путем нагревания известняка (в основном кальцита или CaCO 3 ) для получения извести (CaO).При производстве 1 тонны цементной извести выделяется около 1 тонны CO 2 . Если бы все выбросы CO 2 от производства цемента улавливались и закачивались под землей по цене 80 долларов за тонну, по нашим оценкам, 50-фунтовый мешок (около 23 кг) бетонной смеси, одним из компонентов которой является цемент, будет стоить примерно на 42 цента больше. Такое изменение цен не остановит людей от использования бетона и не приведет к значительному увеличению затрат на строительство. Более того, газ, выходящий из дымовых труб на цементных заводах, богат CO 2 по сравнению с разбавленным количеством в атмосфере, что означает, что его легче улавливать и хранить.

    Учет выбросов цемента будет хорошей практикой, поскольку мы готовимся к большему увеличению удаления 2000 Гт CO. 2 прямо из атмосферы в течение следующих 100 лет. В этом заключается одна из самых больших проблем века для ученых и инженеров. В недавней статье Physics Today оценивается стоимость прямого улавливания атмосферного CO 2 в пределах от 100 до 600 долларов за тонну. Этот процесс является дорогостоящим, поскольку требует большого количества энергии: прямой захват воздуха включает нагнетание огромных объемов воздуха над сорбентами, которые затем нагреваются для выделения концентрированного CO 2 для хранения или использования.

    Нам нужен ценовой прорыв в области улавливания и связывания углерода, который будет конкурировать с тем, что мы видели в ветроэнергетике, солнечной энергии и батареях. Мы оцениваем это в 100 долларов за тонну, удалив эти 2000 Гт CO. 2 будет составлять примерно 2,8 процента мирового ВВП за 80 лет. Сравните эту стоимость с потерями, связанными с переломным моментом в изменении климата, который никакие расходы не могут отменить.

    В принципе, подземных скальных образований достаточно, чтобы хранить не только гигатонны, но и тератонны CO 2 .Но масштаб необходимого секвестрации и безотлагательная необходимость в нем требуют нестандартного мышления. Например, массовое и дешевое удаление углерода может быть возможным при помощи природы. Во время каменноугольного периода нашей планеты, 350 миллионов лет назад, природа улавливала столько углерода, что уменьшила содержание CO 2 в атмосфере с более чем 1000 ppm до нашего доиндустриального уровня в 260 ppm (и в процессе образовалась уголь). Механизм: растения развили волокнистый углеродсодержащий материал лигнин для своих стеблей и коры, за миллионы лет до того, как другие существа разработали способы его переваривания.

    Теперь представьте, что океан поглощает и почти полностью перерабатывает около 200 Гт CO. 2 в год. Если бы мы могли предотвратить 10 процентов этого повторного выброса в течение 100 лет, мы бы достигли цели по секвестированию 2 000 Гт CO 2 . Возможно, какое-то существо в пищевой цепи океана может быть изменено, чтобы выделять органический биополимер, такой как лигнин, который трудно метаболизировать, который оседает на морском дне и связывает углерод. Фитопланктон быстро размножается, предлагая быстрый путь к огромным масштабам.Если наше наследие решения проблемы изменения климата - это несколько миллиметров неудобоваримых, богатых углеродом фекалий на дне океана, нас это устроит.

    Наши первые битвы в войне с изменением климата требуют, чтобы инженеры работали над существующими технологиями, которые можно масштабировать. Но чтобы выиграть войну, нам потребуются и новые технологии.

    Изменение радиационного воздействия - то есть отражение большего количества солнечного света в космос - можно использовать как временную и временную меру для ограничения потепления, пока мы не добьемся снижения уровня CO в атмосфере. 2 .Такие усилия позволят избежать наихудших физических и экономических последствий повышения температуры и будут выведены из эксплуатации после того, как кризис пройдет. Например, мы могли бы уменьшить образование инверсионных следов от самолетов, которые задерживают тепло, и сделать крыши и другие поверхности белыми, чтобы отражать больше солнечного света. Эти две меры, которые могут снизить ожидаемое нами планетарное потепление примерно на 3 процента, помогут общественности лучше понять, что наши коллективные действия влияют на климат.

    Есть более амбициозные предложения, которые отражали бы больше солнечного света, но есть много споров о положительных и отрицательных последствиях таких действий.Мы считаем, что наиболее ответственный путь вперед для инженеров, химиков, биологов и экологов - это проверить все варианты, особенно те, которые могут иметь значение в планетарном масштабе.

    Мы не утверждаем, что знаем, какие технологии предотвратят мир-антиутопию, который теплее на 2 ° C. Но мы искренне верим, что мировые инженеры могут найти способы доставить десятки тераватт безуглеродной энергии, радикально обезуглерожить промышленные процессы, изолировать огромное количество CO. 2 , и временно отклонить необходимое количество солнечного излучения.Эффективное использование политики, поддерживающей достойные инновации, может помочь внедрить эти технологии в ближайшие три или четыре десятилетия, что позволит нам уверенно продвигаться по пути к стабильной и пригодной для жизни планете. Итак, инженеры, приступим к работе. Создаете ли вы машины, разрабатываете алгоритмы или анализируете числа, занимаетесь ли вы биологией, химией, физикой, компьютерами или электротехникой, у вас есть своя роль.

    Мнения, выраженные здесь, принадлежат исключительно авторам и не отражают позицию Google или IEEE.

    Энергия ветра для домовладельцев, фермеров и малых предприятий - Farm Energy

    Небольшие ветроэнергетические системы могут быть экономичным источником электроэнергии, если вы живете в районе с довольно устойчивыми сильными ветрами и площадью не менее половины акра открытой земли.

    Ветряные мельницы 2 эпох, фото любезно предоставлено Джеймсом Уэйдом

    Эти темы и многие другие связанные ресурсы СМИ Farm Energy можно найти в архиве СМИ Farm Energy.

    Личные впечатления от ветрености сайта часто неточны; лучше использовать объективный метод. Наиболее полезную информацию можно получить, разместив анемометр (устройство, измеряющее скорость ветра) на вашем участке не менее одного года. В некоторых штатах есть программы ссуды для анемометров. Вы также можете найти данные о ветре на картах ветровых ресурсов штата и в программах государственного кредитования анемометров. Ветер на вашем участке должен быть не ниже 2 класса (среднегодовая скорость ветра от 9,8 до 11.5 миль в час), чтобы быть пригодным для ветроэнергетики. Это должна быть средняя продолжительная скорость ветра, а не сильные порывы с вкраплениями штиля. У Министерства энергетики США есть дополнительная информация о размещении турбин, а у Американской ассоциации ветроэнергетики есть руководство по размещению.

    Вы должны убедиться, что ваши местные правила зонирования или соглашения разрешают использование ветряных турбин и довольно высоких башен, которые заставляют их работать. Ветряные турбины быстро растут и развиваются, поэтому вам необходимо провести достаточно исследований, чтобы узнать, окупится ли турбина достаточно быстро, чтобы удовлетворить ваши финансовые потребности.

    Небольшие ветряные системы, предназначенные для частных лиц, предприятий, а также владельцев ферм или ранчо, стремительно развиваются. Промышленная группа American Wind Energy Association прогнозирует 30-кратный рост в США в следующие пять лет.

    Как это работает?

    Ветряные мельницы в NREL. Фото любезно предоставлено Сью Хокинс.

    Ветряная турбина улавливает энергию ветра, использует ее для вращения лопастей и преобразует энергию в электричество через генератор в части турбины, называемой гондолой.Однако турбина - это только одна часть системы. Башня поднимет лопасти высоко в воздух, где ветер лучше. Ветры более сильные и менее бурные, выше над землей; таким образом, чем выше башня, тем больше энергия, производимая турбиной (для получения дополнительной информации перейдите к презентации Windustry о важности высоты башни. Кроме того, наличие препятствий на земле значительно снижает ветровой ресурс и увеличивает ветровую турбулентность. Одно практическое правило заключается в том, что нижняя часть зоны, охватываемой отвалом, должна находиться как минимум на 30 футов над деревьями или зданиями в пределах от 300 до 500 футов.В системах с батареями контроллер управляет электрическим входом для батарей или инвертора. В автономной системе или сетевой системе с резервным аккумулятором аккумуляторы сохраняют энергию. Инвертор преобразует электричество постоянного тока (DC) в переменный ток (AC).

    Связанные с сетью и автономные

    До недавнего времени большинство небольших ветряных турбин устанавливалось людьми, которые жили «вне сети», то есть вдали от энергетической компании, которая снабжала их электроэнергией.Они полагались на свою способность производить энергию с помощью ветряной турбины, возможно, солнечных батарей и резервных батарей для хранения энергии.

    Многие штаты в настоящее время приняли законы об измерении нетто-счетчиков, которые позволяют потребителям продавать электроэнергию обратно коммунальной компании, что делает более экономичным даже для потребителей, привязанных к сети (людей, которые уже получают электроэнергию от коммунального предприятия), чтобы компенсировать свои счета за электроэнергию за счет выработки энергии ветра. .

    Какого размера мне нужна система?

    Большинство малых ветряных турбин имеют номинальные характеристики или размер, основанные на максимальной выработке электроэнергии, например 1.8 киловатт или 5 киловатт. Но это не очень полезное число для большинства потребителей. Это связано с тем, что номинальная мощность - это пиковая производительность при определенной (и обычно высокой) скорости ветра, и разные производители используют разные скорости ветра для определения номинальной мощности.

    Для оценки производительности лучше использовать кривые мощности турбины. Любой уважаемый представитель малых ветряных турбин предоставит вам кривую мощности, показывающую, сколько электроэнергии производит машина при заданной скорости ветра. Используйте это, чтобы оценить, сколько энергии (кВтч) турбина будет производить каждый месяц или год при средней скорости ветра, которую вы ожидаете или измеряете на своем участке.Совместите эту мощность с вашим годовым потреблением энергии. Чтобы определить это число, проверьте свои ежемесячные счета, чтобы определить общее годовое количество потребляемой электроэнергии в киловатт-часах.

    После того, как вы определили свое годовое потребление электроэнергии, вы можете решить, сколько электроэнергии вы хотите компенсировать с помощью турбины, исходя из бюджета и других соображений. Например, если вы хотите компенсировать почти все свое потребление электроэнергии и определили, что ваше годовое потребление составляет 10 000 киловатт-часов, выберите турбину, которая будет вырабатывать столько энергии в течение года при вашей средней скорости ветра.Вообще говоря, приобретать турбину большего размера, чем вам нужно, - не лучшая идея, если только у вас нет какого-либо соглашения с вашей энергокомпанией о покупке избыточной мощности по более высокой цене.

    Для получения дополнительной информации посмотрите эту веб-трансляцию по определению размеров ветра, которую проводит Тони Хименес, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.

    Сколько это будет стоить?

    Ветряные турбины для жилых домов различаются в зависимости от того, сколько энергии они могут производить, и других факторов. Приблизительный диапазон составляет от 4000 до 8000 долларов за расчетный киловатт. Система, которая компенсирует большую часть потребления электроэнергии в среднем доме (10 000 кВт / ч в год), будет стоить примерно 50 000 долларов без учета льгот.Опять же, если у вас нет постоянной скорости ветра, достаточно высокой для регулярного вращения турбины (от 10 до 12 миль в час), инвестиции, вероятно, не имеют смысла.

    Как рассчитать окупаемость?

    Определите сумму, которую вы заплатили по счетам за электроэнергию до установки системы. Если ваша система компенсирует всю вашу электроэнергию, как только вы узнаете ее стоимость, вы можете разделить ее на годовой счет и определить, сколько лет потребуется, чтобы окупиться.

    Если вы компенсируете только часть своего использования, вам необходимо будет соответствующим образом скорректировать расчет.

    Windustry имеет рабочий лист окупаемости энергии ветра, в котором содержится более подробная информация, а в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии есть калькулятор и документ по экономике связанных с сетью малых ветроэнергетических установок.

    Наклейка шок?

    Независимо от того, какое электричество вы используете, лучший способ удешевить его - сократить потребление. Это означает как сделать ваш дом более эффективным, так и найти способы сократить его использование, например, открывать окна прохладными ночами и закрывать их, когда становится жарко.Выключение света и отключение электроприборов, когда они не используются, также могут иметь большое значение.

    Контрольный список и советы по энергоэффективности фермы

    Что такое скидки или другие стимулы?

    Сейчас самое подходящее время для покупки небольшой ветряной турбины с точки зрения стимулов. Федеральный инвестиционный налоговый кредит теперь предлагает 30 процентов от общей стоимости установленной системы, что впервые для малых ветроэнергетических установок было столь щедрым федеральным стимулом. Некоторые местные коммунальные предприятия также могут иметь программы скидок.База данных о государственных стимулах для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности содержит их список.

    Ваша малая ветряная турбина может иметь право на грант и / или гарантированный заем в рамках программы «Энергия в сельских районах для Америки» (REAP), если произведенная энергия будет использоваться в сельской ферме или бизнесе. Кроме того, некоторое оборудование может быть амортизировано для целей налогообложения.

    С какими проблемами зонирования я могу столкнуться?

    Правила зонирования сильно различаются в разных штатах, округах и муниципалитетах.Перед тем, как продолжить, проконсультируйтесь с местным офисом по планированию и зонированию. Во многих сообществах ограничения по высоте могут исключать возможность установки ветряной башни. Другие факторы, регулируемые местным зонированием, могут включать неудачи, шум, расположение башни и тип конструкции башни. Для выдачи разрешения на зонирование ветряной турбины может потребоваться публичное слушание. Хорошая идея - обсудить возможные установки ветряных турбин с вашими соседями, чтобы избежать неожиданности, когда будет объявлено публичное слушание.

    Национальная лаборатория возобновляемой энергии предлагает руководство по зонированию в разделе «Зонирование распределенной ветровой энергии - устранение барьеров».

    Какое там обслуживание?

    Техническое обслуживание

    зависит от системы, поэтому спросите, когда вы думаете, что купить, и когда просматриваете литературу разных производителей. Многие небольшие ветряные турбины требуют периодического обслуживания, которое обычно заключается в укладке системы на землю и настройке частей генератора. Представители производителей могут дать вам представление об ожидаемом графике технического обслуживания и помочь организовать техническое обслуживание. Эмпирическое правило состоит в том, чтобы выделить около 1% от установленной стоимости ветряной системы на расходы по эксплуатации и техническому обслуживанию в течение всего срока службы системы.Поскольку требуется периодическое техническое обслуживание, вы должны, по крайней мере, иметь желание проверять свою турбину на регулярной основе, даже если вы не можете выполнять техническое обслуживание самостоятельно.

    Как долго прослужит система?

    Когда вы думаете о покупке системы, спросите о ее предполагаемом сроке службы. Самые известные небольшие турбины должны работать в течение многих лет, требуя лишь периодического обслуживания. Купите турбину с очень хорошей репутацией и хорошей гарантией - желательно не менее пяти лет.Гарантия - это один из свидетельств доверия производителя к продукту. В целом, вы можете ожидать 20 лет от правильно обслуживаемой турбины от уважаемого производителя.

    Где я могу получить дополнительную информацию о конкретных компонентах моей системы?

    Ресурсы, приведенные в конце этой статьи, помогут вам начать работу. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии в настоящее время тестирует множество небольших турбин и размещает всю информацию в открытом доступе на веб-сайте NREL.

    Где найти установщик?

    Монтаж обычно проводят представители производителя. Некоторые из них имеют очень точный способ обращения с установкой, включая определение наилучшего места на вашем участке для размещения турбины и улавливания наилучшего ветра. Американская ассоциация ветроэнергетики имеет список производителей турбин в Соединенных Штатах, а Национальная информационная служба по устойчивому сельскому хозяйству имеет список установщиков ветроэнергетики по штатам в Справочнике альтернативных источников энергии.

    Надо ли думать о страховке?

    Вы захотите застраховать свою турбину от возможных повреждений и ответственности; в некоторых округах требуется страховка. Спросите в своей страховой компании, будут ли они застраховать турбину. Как правило, наиболее рентабельный способ застраховать ветряную систему - это использовать существующий полис страхования домовладельца на ваш дом; это часто страхуется как «вспомогательное строение» (нежилое строение).

    Как это повлияет на стоимость моего дома / ранчо / фермы?

    Небольшая ветряная турбина, как и другие капиталовложения, должна повысить стоимость вашей собственности.Если вы можете сказать потенциальному покупателю, что ваши счета за электричество почти нулевые, стоимость установленной турбины может стать привлекательным стимулом.

    Какое воздействие на окружающую среду?

    Небольшие ветряные турбины не загрязняют окружающую среду и не нуждаются в воде. Они также уменьшают количество загрязняющих веществ, которые ваше коммунальное предприятие выбрасывает, если бы вы, например, полагались на электричество от сжигания угля. По данным Американской ассоциации ветроэнергетики, небольшая ветряная турбина для жилого дома в течение своего срока службы может компенсировать примерно 1 балл.2 тонны загрязнителей воздуха и 200 тонн парниковых газов (углекислый газ и другие газы, вызывающие глобальное потепление).

    Хотя воздействие ветряных турбин на дикую природу, особенно на птиц, беспокоит многих, исследования показали, что столкновения с птицами с небольшими, неосвещенными турбинами случаются довольно редко. Гораздо большее негативное влияние оказывают окна дома и уличная кошка. Национальное координационное сотрудничество по ветру содержит список публикаций о взаимодействии дикой природы и ветра для получения дополнительной информации.

    Большинство современных бытовых турбин работают довольно тихо - примерно так же, как уровень шума окружающей среды при среднем ветре. Если есть возможность, попробуйте посетить турбину в ветреный день, чтобы испытать на себе уровень шума.

    О каких еще возобновляемых источниках энергии мне следует подумать?

    Прежде чем рассматривать возможность использования возобновляемых источников энергии в вашем доме, ранчо или ферме, эксперты советуют вам сделать все разумное, чтобы сократить потребление энергии за счет экономии и повышения эффективности.После этого добавление возобновляемых источников энергии зависит от вашего местоположения и бюджета.

    Солнечные фотоэлектрические панели могут иметь больше смысла, чем небольшие ветряные турбины в большинстве городских районов. Комбинация того и другого, возможно, с резервным дизельным генератором, часто имеет смысл для людей, которые хотят жить полностью независимо от энергетической компании.

    Геотермальный тепловой насос с грунтовым источником, использующий относительно однородную температуру земли, имеет смысл для многих людей, особенно при новом строительстве.А если на вашем участке вода течет под гору, хорошим вариантом может стать микрогидрогенератор.

    Для получения дополнительной информации

    Авторы

    Авторы

    Рецензенты

    7 лучших домашних ветряных турбин

    Найдите идеальную мини-ветряную турбину для своего проекта в области экологически чистой энергии, поскольку мы внимательно рассмотрим 7 лучших небольших ветряных турбин, доступных прямо сейчас.

    Ветряные турбины - отличный способ обеспечить ваш дом возобновляемой энергией. При установке в благоприятных условиях они могут обеспечивать экологически чистую энергию наиболее удовлетворительным образом.

    Сегодня мы рассмотрим лучшие ветряные турбины для жилых домов, доступные прямо сейчас.

    Ознакомьтесь со сравнительной таблицей, в которой вы можете быстро сравнить ключевые характеристики, прежде чем мы рассмотрим каждую рекомендованную модель более подробно.

    Мы включили комплекты ветроэнергетических установок для жилых домов мощностью от 300 до 1600 Вт.

    Если вы новичок в мире ветряных турбин, не пропустите и наше руководство. Мы обсуждаем все, что вам нужно знать о небольших ветряных генераторах перед покупкой.

    Некоторые из приведенных ниже ссылок являются партнерскими ссылками, что означает, что мы можем взимать комиссию без каких-либо дополнительных затрат с вашей стороны, если вы перейдете по ссылке и сделаете покупку.

    Лучшие 7 ветряных турбин для жилых домов по сравнению с

    Чтобы узнать последнюю цену, просто нажмите на изображение.Таблицу можно отсортировать по каждой категории.

    Скорость включения : Это скорость ветра, при которой ветряная турбина впервые начинает вырабатывать энергию.

    Жилые ветряные турбины Отзывы

    Теперь мы обсудим каждую из моделей, представленных в таблице, более подробно.

    Если вы устанавливаете свою первую небольшую ветряную турбину или вам просто нужно что-то, что легко установить и запустить, тогда мы рекомендуем модели Windmill / Automaxx .

    Мы начинаем с модели мощностью 1500 Вт, но мы также включаем модели мощностью 1200 и 600 Вт, которые тоже очень хорошо работают.

    Ветряная мельница / Automaxx 1500 Вт * НАШ ЛУЧШИЙ ВЫБОР *

    Windmill 1500W - один из самых мощных комплектов ветрогенераторов, которые мы когда-либо рассматривали. Он имеет мощность 1500 Вт и диаметр ротора 1,7 метра.

    Ротор большего размера означает, что он имеет большую ветровую зону и довольно низкую скорость включения. Скорость включения (скорость ветра, при которой он начинает производить энергию) составляет всего 5,6 миль в час, поэтому энергия может вырабатываться при относительно слабом ветре.Он также оснащен автоматической системой торможения, которая защищает систему от внезапных порывов ветра, которые могут вызвать разрушительные скачки напряжения.

    Windmill предлагает батарею емкостью 200 А для этой модели и систему на 24 В. Приятной особенностью этого пакета является включение контроллера заряда MPPT. Контроллер является неотъемлемой частью солнечной или ветровой установки, и системы MPPT являются наиболее эффективным из имеющихся типов. Эффективность - это король в мире возобновляемых источников энергии, и эти контроллеры обычно работают с КПД 94-98%.Помимо обеспечения оптимальной работы системы, контроллер обеспечивает правильную зарядку аккумуляторов.

    Устройство изготовлено из высококачественного полипропилена и стекловолокна и имеет атмосферостойкое покрытие. Он легко устанавливается и относительно легко подключается к солнечным панелям.

    Все, что необходимо для завершения настройки вашей ветряной турбины, - это столб и аккумуляторная батарея. На эту модель также предоставляется удобная полная гарантия сроком на 1 год.

    В ящике:

    • Центральная часть (генератор)
    • Хвостовая часть
    • Контроллер заряда MPPT
    • 3 лезвия
    • Носовой обтекатель
    • Выключатель ручного тормоза
    • Дисплей для амперметра
    • Винты с шестигранной головкой, стопорные гайки, распорки, ключи с шестигранной головкой

    Итог: На наш взгляд, это один из лучших доступных комплектов ветряных турбин для жилых домов.Включение контроллера заряда, оптимизированного для этой турбины, значительно упрощает установку.

    VEVOR 400 Вт

    Эта мини-ветряная турбина от VEVOR рассчитана на 400 Вт для 12-вольтовых батарей. Это популярная модель начального уровня из-за ее относительно небольшого размера и наличия гибридного контроллера. Тот факт, что он по разумной цене, тоже не повредит.

    Размер турбины делает ее идеальной для небольших автономных установок или даже для использования на море.Чаще всего он используется в размере 400 Вт, но на самом деле бывает в вариантах, достигающих 1500 Вт.

    Лезвия изготовлены из алюминиевого сплава, что делает их очень прочными, но при этом очень легкими. Фурнитура изготовлена ​​из нержавеющей стали, поэтому она без проблем выдерживает влажную погоду.

    Тот факт, что турбина настолько легкая, означает, что ей нужно очень мало ветра, чтобы начать вращаться и производить энергию. Он начинается со скорости всего 2,5 метра в секунду или 5,5 миль в час и работает с очень незначительной вибрацией и шумом.

    Поставляется с гибридным контроллером заряда на 20А, но качество контроллера не соответствует качеству турбины. Контроллер плохо приспособлен для работы в условиях слабого ветра, поэтому, если уровень ветра в вашем районе незначительный, потребуется лучшая модель.

    Итог: Еще одна действительно хорошая турбина начального уровня. Однако входящий в комплект контроллер заряда не лучший вариант для слабого ветра.

    WINDMILL / Automaxx 1200W Турбогенераторный комплект

    Этот комплект ветряной турбины для жилых помещений с номинальной мощностью 1200 Вт поставляется с высокопроизводительным контроллером заряда MPPT.Контроллер заряда является важной частью работы, поскольку он подбирает напряжение ветряной турбины для аккумуляторов.

    Трехлопастная турбина имеет скорость включения 4,5 миль в час, что означает, что она начнет вырабатывать энергию даже при более низких скоростях ветра, чем ее старшая модель. Сами лезвия имеют диаметр 5,6 футов и сделаны из полипропилена и стекловолокна с защитой от атмосферных воздействий.

    Комплект имеет множество функций безопасности для защиты схем и оборудования. Эти меры безопасности включают защиту от скачков напряжения, защиту от чрезмерного заряда аккумулятора, защиту от внезапных порывов ветра и высокоскоростного ветра, а также встроенную систему автоматического торможения.Он также оснащен ручным переключателем тормоза.

    В комплект входит все необходимое оборудование для сбора энергии ветра, кроме аккумуляторной батареи. Вот краткий обзор того, что включено:

    • Генератор (центральная часть)
    • 3 лезвия
    • Наконечник
    • Носовой обтекатель
    • Контроллер заряда MPPT
    • Выключатель ручного тормоза
    • Винты с шестигранной головкой, гайки, ключи, распорки и руководство по установке

    Система подходит для аккумуляторов емкостью 100 А и более.Его также можно комбинировать с солнечными батареями, чтобы дополнить ваши потребности в энергии в дни слабого ветра.

    В комплекте идет контроллер заряда MPPT. Это наиболее эффективные типы контроллеров заряда, которые особенно эффективны в крупных ветровых и солнечных установках.

    На комплект предоставляется гарантия производителя сроком 1 год.

    Итог: Этот комплект решает проблему поиска подходящего контроллера заряда для вашей установки. Его действительно легко настроить, и он является идеальной отправной точкой для тех, кто только начинает свое приключение с использованием энергии ветра.

    ECO-WORTHY 580 Вт комбинированный

    Эта модель немного отличается от других. Это комбинация солнечной и ветровой энергии, в которую также входят солнечные батареи. В этот комплект входит все необходимое для начала работы, кроме электрических кабелей для подключения турбины и солнечных панелей к контроллеру, столбу и батареям.

    Модель, которую мы здесь указали, является уменьшенной версией, но ее размер может быть увеличен за счет установки большей панели солнечных батарей. Контроллер предназначен для автоматического определения аккумуляторной системы 12 В или 24 В.

    Ветряк имеет действительно хорошую скорость включения - всего 5,6 миль в час. Это делает его хорошим при слабом ветре. Наличие вариантов солнечной энергии и энергии ветра означает, что они могут генерировать энергию в любое время года, днем ​​и ночью.

    Это отличная цена, учитывая все, что входит в комплект. В комплект входят турбина, контроллер и солнечные панели.

    В ящике:

    • 3 лопастной ветряной турбины
    • Гибридный контроллер
    • Солнечная панель мощностью 100 Вт с разъемами MC4 (количество панелей может быть увеличено)
    • 1 пара разъемов MC4 с проводом 12 см (для подключения солнечной панели к контроллеру)

    Ветряная мельница 600Вт

    Это полный комплект домашнего ветрогенератора.Он позиционируется как простой в установке и может использоваться вместе с солнечными батареями. Он изготовлен из высококачественного полипропилена и стекловолокна и подходит для любых погодных условий.

    В комплект входит встроенная автоматическая тормозная система, а также переключатель ручного торможения. Он рассчитан на мощность 600 Вт и скорость ветра 31 миль в час. Он имеет системы 12 В и 24 В и имеет режим автоопределения. Рекомендуемая емкость аккумулятора для этой турбины - 100 А или больше. Цифровой контроллер заряда MPPT специально разработан, чтобы всегда генерировать максимальную выходную мощность и управляет функциями безопасности, такими как автоматическое торможение и защита от чрезмерного заряда аккумулятора.

    У него действительно низкая скорость включения - 4,5 мили в час. Это самая низкая из представленных нами моделей и означает, что она лучше всего производит энергию при низких скоростях ветра. На эту турбину также предоставляется отличная гарантия сроком на один год. Это одна из наших любимых моделей, которые мы рассказывали в обзорах домашних ветряных турбин.

    В ящике:

    • 1 x Центральная часть + генератор
    • 1 x насадка
    • 1 x цифровой контроллер заряда MPPT
    • 3 лезвия
    • 1 х наконечник
    • 1 x Ручной выключатель
    • Винты с шестигранной головкой, стопорные гайки, распорки, шестигранные ключи и инструкции

    Итог: Если вам не нужна мощность более крупных турбин, тогда это одна из лучших ветряных турбин для жилых домов меньшего размера.Это комплект ветряных турбин для жилых помещений, который также может дополняться солнечной энергией. Это один из наших любимых небольших ветряных генераторов.

    Ветряная мельница DB-400

    Эта мини-ветряная турбина Windmill 400 Вт для домашнего использования идеально подходит для подачи электроэнергии вне сети на суше или на море. Он был хорошо спроектирован, чтобы выдержать все, что может бросить ему природа. Он имеет УФ-покрытие и не подвержен коррозии в соленой воде. Кроме того, он может противостоять сильным порывам и сильным ветрам.Он также оснащен встроенной схемой отключения, что означает, что он «отключится», когда батареи будут полностью заряжены.

    Он имеет номинальную мощность 400 Вт и подходит для системы питания 12 В. Эта турбина идеально подходит для аккумуляторов емкостью 50 А и более. У него приличное снижение скорости ветра - 6,7 миль в час, что означает, что он все еще может поставлять энергию в более спокойные дни. Ветряная мельница также предлагает полную годовую гарантию, чтобы обеспечить некоторое спокойствие в трудный первый год эксплуатации.

    В комплект входит все необходимое, кроме шеста и аккумулятора.Это инвентарь:

    • 1 центральная часть + хвост (включая генератор + MPPT)
    • 3 лезвия
    • 1 х наконечник
    • 1 x Ручной выключатель + блок дисплея вольтметра
    • 9 болтов с шестигранной головкой (большие)
    • 2 болта с шестигранной головкой (малые)
    • 1 шестигранный ключ
    • 11 гаек
    • 20 шайб
    • 1 гаечный ключ рожковый односторонний
    • Руководство по установке

    Миссури Рейдер 1600 Вт

    «Миссури Рейдер» разработан и произведен в Америке.Компания (Missouri Wind and Solar) хорошо осведомлена и готова ответить на любые ваши вопросы. Эта модель доступна в двух вариантах цвета (черный и серый), а также в двух системах напряжения (24 В и 48 В).

    Хвостовая часть и ступица турбины имеют прочную конструкцию, которая выдержит испытания временем. С выходной мощностью до 1600 Вт это одна из самых мощных турбин, которые мы рассматривали. Это означает, что он также имеет больший диаметр ротора - 1,6 м. Он также имеет впечатляющую скорость включения 6 миль в час, что делает его хорошим при слабом ветре.

    Он также имеет генератор PMG (магнит), который обеспечивает его бесперебойную работу и отсутствие заеданий. Missouri Raider - одна из самых крупных ветряных турбин, которые мы перечислили, но также и одна из самых дешевых. Это недорогой комплект.

    Итог: Эта ветряная турбина для домашнего использования имеет большую ценность. Это довольно мощная бытовая турбина, которая не роняет банк.

    Руководство покупателя турбины для жилых домов

    Покупка одного из этих устройств - большой шаг, требующий тщательного планирования.

    В этом разделе мы описываем некоторые шаги, которые необходимо учесть перед покупкой.

    Как работают комплекты домашних ветряных турбин?

    Они выглядят очень просто, но то, что происходит «за кулисами», совсем не так. Мы не собираемся вдаваться в подробности, но в этом разделе мы объясним основы. Если вы не слишком много читаете, то видео ниже прекрасно объясняет вещи.

    Ветровые турбины используют естественную кинетическую энергию, которую дает ветер Земли, и преобразуют ее в чистую электрическую энергию для наших домов.Когда лопасти ротора вращаются ветром, они приводят в действие генератор, который использует энергию (подробнее о том, как образуется ветер, читайте в нашей последней статье).

    Ветровая турбина будет вырабатывать энергию всякий раз, когда скорость ветра достигает минимальной для модели. Например, турбина, рассчитанная на скорость включения 7 миль в час, начнет вырабатывать электроэнергию только тогда, когда скорость ветра достигнет этого порога.

    Турбина будет вырабатывать энергию каждый раз, когда ветер дует достаточно быстро. Энергия накапливается в батареях глубокого цикла, потребляется или возвращается в сеть.

    Генераторы ветряных турбин могут снизить счета за электроэнергию до 90%, если они используются в правильных условиях. Однако они не подходят большинству людей. Вы можете узнать, подходят ли они вам, в следующем разделе.

    Доступны два типа комплектов ветряных турбин для жилых помещений. У каждого свои достоинства. Давайте посмотрим на каждый из них.

    1. Сетевая система - эта система подключена к национальной электрической сети.Этот тип турбинной системы поможет снизить потребление электроэнергии, поставляемой коммунальными предприятиями. Если ветряная турбина не выдает достаточного количества энергии, то решающую роль играет сеть. Если ветряная турбина производит слишком много энергии, избыток можно продать коммунальному предприятию. Эти системы имеют смысл, если ваша энергия, поставляемая коммунальным предприятием, дорогая, а их требования для подключения вашей турбины к сети не слишком дороги.
    2. Автономная система - это автономная версия, которая интересует тех, кто хочет стать самодостаточным и производить чистую энергию.Эта версия обычно используется вместе с солнечной электрической системой. В этом случае ветряная турбина заряжает аккумуляторные батареи, в которых хранится электричество.

    Генератор будет вырабатывать электроэнергию постоянного тока в каждом случае. Его необходимо преобразовать в электричество переменного тока, прежде чем его можно будет использовать в домашних приборах или вернуть в сеть. Это делается с помощью инвертора. Некоторые ветряные турбины для продажи будут поставляться в виде полных комплектов и включать инвертор, но большинство из них продаются отдельно.

    Что внутри комплектов домашних ветряных турбин?

    Разобьем ветряк на составные части.Это должно дать лучшее понимание того, как это работает. Знание этой терминологии очень поможет при выборе лучшей ветряной турбины для дома для ваших нужд.

    Генератор - это часть, которая вырабатывает электричество в системе. Движение роторов вращает генератор, который преобразует кинетическую энергию в электрическую. Генератор подключен к центральной части лопастей и находится прямо за ними.

    Тормоза - лучшая конструкция ветряной турбины будет включать как ручную, так и автоматическую тормозную систему.В некоторых моделях можно использовать автоматические тормоза, когда аккумуляторная батарея полностью заряжена. Ручные тормоза необходимы для обслуживания или даже в аварийных ситуациях.

    Батареи - автономной системе потребуется набор батарей для хранения электроэнергии. Турбина будет вырабатывать электричество всякий раз, когда она вращается со скоростью выше минимальной. Таким образом, вы можете накапливать эту энергию в батареях, когда она понадобится. Свинцово-кислотные батареи (глубокого разряда) являются наиболее распространенными типами для использования. Их можно соединить последовательно или параллельно, чтобы получить батарею.

    Контроллер - контроллер заряда - это в основном функция безопасности, которая заботится о батарее. Он контролирует количество энергии, хранящейся в батареях, и защищает батареи от перегрева, когда они полностью заряжены. Когда аккумуляторы полностью заряжены, контроллер направляет энергию на свалку (см. Следующий компонент). Мы рекомендуем контроллеры заряда MPPT. Они немного дороже ШИМ-контроллеров, но намного эффективнее.

    Дамп - при полной зарядке аккумуляторной батареи турбина может продолжать вращаться.Без дампа энергии некуда деваться и система будет работать без нагрузки. Это означает, что он может очень быстро вращаться и сломаться. Дамп защищает устройство, когда батареи полностью заряжены, обеспечивая достаточное сопротивление в цепи.

    Инвертор - электрическая энергия, производимая генератором, должна быть преобразована из постоянного тока в переменный, прежде чем ее можно будет использовать.

    Как мне узнать, будет ли работать ветряная турбина там, где я живу?

    Есть много веских причин заняться возобновляемыми источниками энергии, такими как ветер.Люди обычно выбирают энергию ветра по экологическим причинам, но другие причины включают более дешевую энергию и желание быть более независимыми.

    Однако важно, чтобы люди оставались реалистичными в своих ожиданиях в отношении энергии ветра. Несмотря на то, что энергия ветра существует уже давно, есть причины, по которым энергия ветра не так популярна.

    Во-первых, это полностью зависит от постоянства ветра. Если вы живете в месте, где средняя скорость ветра невысока, установка ветряной турбины будет совершенно непрактичной и пустой тратой денег.A

    По сути, это означает, что энергия ветра не является подходящим источником энергии для большинства из нас. Взгляните на карту ниже, на которой показаны средние скорости ветра по всей стране на высоте 80 метров. Если вы живете в зеленой зоне, то вам следует забыть об этом прямо сейчас (если вы не живете на возвышенности). Вы можете получить всю эту информацию на сайте NOAA.

    Как видно на карте, основные локации включают (но не ограничиваются ими):

    • Северная Дакота
    • Южная Дакота
    • Небраска
    • Канзас
    • Оклахома
    • Техас
    • Монтана
    • Вайоминг
    • Нью-Мексико
    • Миннесота
    • Айова

    Важно помнить, что карта показывает среднюю скорость ветра и что ландшафт, который непосредственно окружает ваш дом, будет определять, будет ли энергия ветра для вас жизнеспособным решением.

    Итак, как узнать, подходит ли вам ветер? Как можно рассчитать стоимость ветровой турбины для жилого дома с течением времени?

    Для того, чтобы домашний ветрогенератор работал эффективно и давал вам приличное количество энергии, его расположение должно быть идеальным. Чем сильнее и стабильнее ветер, тем больше у вас будет энергии.

    Ветровые турбины очень чувствительны даже к малейшим изменениям скорости ветра. Количество энергии ветра, которое вы можете собрать, можно очень легко подсчитать, если вы знаете скорость ветра.Энергия, собираемая ветром, увеличивается пропорционально кубу скорости ветра. Отношения можно представить так:

    Собранная энергия = (Скорость ветра) 3

    Это означает, что ветер со скоростью 10 миль в час даст в 8 раз больше энергии, чем ветер со скоростью 5 миль в час. Фактически, увеличение скорости ветра всего на 1,3 мили в час создаст вдвое больше энергии. Кроме того, выбрав место для ветряной турбины, в котором на 10% больше ветра, вы получите на 33% больше энергии.

    Это соотношение не является точным научным, поскольку существуют другие переменные, которые влияют на количество собираемой энергии. Но это дает отличное представление о количестве энергии, которое вы можете произвести в данной области.

    Карта выше дает отличное обозначение общих областей, которые получают хорошее количество ветра, но непосредственное окружение также жизненно важно. Ветряная турбина должна иметь возможность беспрепятственно работать от деревьев, холмов, зданий или чего-либо еще, что может повлиять на ветер.

    Хорошими площадками для установки ветряных турбин могут быть вершины холмов, равнины, поля и берега океана. Все, что находится рядом с лесом, городом или долиной, рискует получить недостаточно сильный ветер.

    Самый простой способ узнать наверняка, подходит ли ваша местная погода для кинетического ветрогенератора, - это измерить ее самостоятельно. Цифровой портативный измеритель ветра можно купить на Amazon. Чтобы действительно получить значимые результаты, вам нужно будет регулярно отслеживать скорость ветра в течение длительного периода времени.

    В противном случае информацию можно получить на местных метеорологических сайтах. Эти данные не будут такими точными, как сбор ваших собственных данных «на месте», но будут хорошим индикатором. Они могут даже хранить исторические данные о скорости ветра, которые будут действительно полезным ресурсом.

    Если после всех ваших исследований вы обнаружите, что живете в районе со скоростью ветра выше средней, вы можете подумать о продаже ветряных турбин. Они являются отличным решением проблем с энергоснабжением вне сети.

    Вообще говоря, они хорошо работают в сочетании с солнечными батареями, но могут иметь смысл сами по себе, если ваш тариф на электроэнергию в настоящее время очень высок. В жаркие солнечные дни обычно не бывает очень ветрено, а в пасмурные и бессолнечные дни ветрено намного сильнее.

    Ветряные турбины вырабатывают большую часть энергии зимой, а солнечные батареи выполняют большую часть своей работы летом. Комбинация того и другого - это прекрасная энергия, обеспечивающая отношения для экологически сознательных людей или тех, кто стремится «отключиться от сети».

    Плюсы и минусы

    Пока мы много говорили и предоставили много информации. Итак, вот краткое изложение ключевых моментов, которые следует вынести из этого. Это плюсы и минусы установки ветроэнергетической системы.

    Плюсы

    • Возобновляемая энергия
    • Избегайте расходов на продление линий электропередач в удаленное место
    • Значительно лучше для окружающей среды
    • Обеспечивает резервное питание при отключении электроэнергии
    • Экономьте деньги в долгосрочной перспективе
    • Льгота по налоговому кредиту от государства

    Минусы

    • Дорогая установка
    • Опирается на погоду
    • Не подходит для большинства мест

    Установка и обслуживание

    Процедура установки комплектов ветряных турбин непростая.Вам потребуется хорошее представление об электричестве, чтобы ваша система работала эффективно и, что более важно, безопасно.

    Кроме того, в большинстве комплектов нет стойки для установки устройства. Об этом тоже нужно подумать.

    В этом разделе мы перечисляем несколько вещей, которые следует учитывать перед покупкой небольших ветряных генераторов.

    1. Убедитесь, что вы знаете место установки наизнанку . Кроме того, чтобы ветряная турбина находилась вдали от любых физических препятствий, связанных с ветром, таких как деревья и здания, убедитесь, что вы знаете преобладающее направление ветра.Ветряк должен располагаться с наветренной стороны от любых препятствий. Он должен быть как минимум на 30 футов выше любого препятствия в пределах 300 футов.
    2. План профилактических проверок. Ваша ветряная турбина должна прослужить не менее 20 лет, но в течение всего срока службы она требует технического обслуживания. Убедитесь, что его можно легко опустить или достать для обслуживания.
    3. Примите во внимание количество используемой проводки . Из-за сопротивления провода может быть потеряно довольно много электроэнергии.Постарайтесь спланировать место установки так, чтобы длина провода между турбиной и батареями была минимальной. Если вам нужно использовать провод большой длины, попробуйте преобразовать постоянный ток (постоянный ток) в переменный (переменный ток), так как потери будут меньше.
    4. Как будет поддерживаться турбина? - Большинство производителей не поставляют шесты для крепления ветряной турбины. Вам придется либо купить его, либо изготовить, либо прикрепить к крыше или другой поверхности.
    5. Убедитесь, что все настройки совпадают. Если вы выбираете ветряную турбину 12 В, убедитесь, что вы также выбрали инвертор и контроллер 12 В, соответствующие ей. Аналогичным образом, если вы выбираете систему на 24 В или 48 В, убедитесь, что все они имеют одинаковое напряжение. Выгрузная нагрузка должна быть точно такой же, как и номинальная мощность турбины. Если у вас турбина мощностью 400 Вт, то сбросная нагрузка должна соответствовать ей.

    Перед установкой сетевой системы вам, конечно же, необходимо получить разрешение от вашей коммунальной компании.

    В автономной системе также потребуются батареи для хранения электроэнергии.Они используют батареи глубокого разряда, которые обычно бывают литий-ионными или свинцово-кислотными. Для большинства небольших ветряных турбин потребуются аккумуляторы на 12 В. Их можно комбинировать для создания батарейных блоков. Они предлагают больше места для хранения энергии.

    Оба стиля потребуют, чтобы инвертор изменил ток с переменного на постоянный, прежде чем его можно будет использовать.

    Техническое обслуживание

    Ветряные турбины имеют много движущихся частей, и каждые 6 месяцев проводится их техническое обслуживание. При правильном обслуживании и уходе ветряная турбина должна прослужить 20 лет или даже дольше.

    Общая проверка технического обслуживания должна включать:

    • Проверьте лезвия и носовой обтекатель на предмет поверхностных повреждений.
      • Поврежденные лезвия снижают эффективность и могут быть опасны.
    • Убедитесь, что носовой обтекатель лопастей сбалансирован и надежно закреплен.
      • Проверьте гайки и болты.
    • Очистите лезвия и конус от грязи или остатков.
    • Убедитесь, что электрические соединения надежны и не подвержены коррозии.
    • Проверьте состояние аккумуляторной батареи.
      • Используйте мультиметр для проверки батарей.
      • Очистите и осмотрите соединения.

    Перед покупкой: Контрольный список

    • Провести местную ветровую съемку . Это важный шаг, который покажет, является ли турбина реальной перспективой или нет. Сделать это можно самостоятельно с помощью ветромера. Вам нужно будет измерять ветер на предполагаемом месте установки ежедневно в течение длительного периода времени (+1 год), чтобы получить полезные данные.Другой вариант - использовать общедоступную информацию, собранную метеорологическими агентствами.
    • Оценка выхода энергии ветряной турбины . Ранее мы упоминали простое уравнение, которое может дать приблизительное представление о том, сколько энергии можно произвести. Это уравнение полезно на ранней стадии принятия решения, но если вы действительно серьезно относитесь к приобретению ветряной турбины, есть более точный способ оценки производительности конкретных турбин. Это уравнение позволит вам увидеть, жизнеспособно ли это предложение.Уравнение:

    AEO = 0,01328 D 2 V 3

    AEO = годовая выработка энергии турбиной (киловатт-часы / год)

    D = Диаметр лопасти / ротора в футах

    V = среднегодовая скорость ветра, в милях в час (миль / ч)

    • Знать скорость включения ветряной турбины . Скорость включения - это минимальная скорость ветра, необходимая для того, чтобы турбина начала вырабатывать электроэнергию. Если скорость ветра ниже скорости включения, турбина не будет вырабатывать энергию.Если ваша средняя скорость ветра составляет 8 миль в час, не стоит покупать модель со скоростью включения 9 миль в час.

    На этом мы подошли к концу нашего путеводителя по лучшим домашним ветряным турбинам. Мы надеемся, что вы нашли наше ценностное руководство.

    Мы регулярно публикуем статьи о вещах, которые могут немного облегчить жизнь вне сети.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *