Как в домашних условиях сделать ветряной генератор: Ветрогенератор своими руками

Содержание

Как сделать ветрогенератор своими руками: принцип

Оглавление:
Как сделать ветрогенератор своими руками: как работает система
Ветряной генератор своими руками: из чего сделать
Ветрогенератор для дачи своими руками: лопасти

Ветер – это движение воздуха, которого на нашей планете в избытке. Регионов, в которых он отсутствует на Земле, практически нет. Бывают, конечно, затишья, но это редкость, и именно поэтому электростанции, работающие по принципу генерирования энергии из неисчерпаемых природных источников, делают комбинированными. В смысле, объединяют в одну систему солнечные панели и ветрогенератор – когда отсутствует один энергоноситель, обязательно присутствует другой. Но не в этом дело – в данной статье разговор пойдет о ветрогенераторе. Вместе с сайтом moyadacha.org мы разберемся с вопросом, как сделать ветрогенератор своими руками – мы изучим принцип его изготовления и работу системы энергоснабжения с его участием.

Как сделать ветряной генератор в домашних условиях фото

Как сделать ветрогенератор своими руками: как работает система

Генератор – это основной узел любой электростанции, и ветряная система в этом отношении не является исключением. Работает она просто, и по сути, если не учитывать все оборудование ветроэлектростанции, состоит из двух частей – это сам генератор и ветряная установка или, попросту говоря, лопасти. С ними и нужно будет разбираться в первую очередь – именно они и отвечают за выработку электрической энергии. Лопасти, установленные на вал генератора или подключенные к нему посредством специального редуктора, передают вращение валу, в результате чего и происходит выработка электричества. Здесь все просто. Но дальше, чтобы вырабатываемая ветрогенератором энергия смогла в полной мере служить на благо человека, она должна пройти еще через целый комплекс различного оборудования. В принципе, «целый комплекс» – это громко сказано. По сути, это три основные элемента.

  1. Инвертор-преобразователь. Генератор, используемый в ветряных электростанциях, не вырабатывает сразу 220V – 12 или в лучшем случае 24 вольта постоянного тока. Для переработки этого напряжения в привычные для нас 220V переменного тока как раз и используется инвертор – о его выборе можете почитать в статье «Инвертор для дачи».

    Ветрогенератор для дачи фото

  2. Блок аккумуляторов. Обеспечивает запас энергии – ветер бывает не всегда, а электричество необходимо все 24 часа в сутки. Оптимальным хранилищем электроэнергии являются гелевые аккумуляторы, которые как нельзя лучше приспособлены выдерживать большое количество циклов разрядки и зарядки. Емкость аккумуляторов – это величина расчетная и определяется она исходя из энергопотребления дачного дома. По большому счету, от этого момента зависит то, будет ли хватать вам энергии или нет.
  3. Контроллер. Можно сказать, что это сердце системы – управление. Контроллер решает, куда направлять электрическую энергию, вырабатываемую ветрогенератором для дачи. Если аккумуляторы разряжены, то он заряжает их, если бак заполнен, то энергия поступает непосредственно к потребителю через повышающий инвертор.

Естественно, не следует забывать и о таком сопутствующем оборудовании, как специальные электрические кабели, коммутационные коробки и тому подобные вещи, без которых не работает ни одна система. Кроме всего прочего, следует подумать и об «утилизации» излишков электричества – существует оборудование, которое позволяет выдавать электроэнергию в городскую сеть. Мало того, при заключении соответствующего договора с энергоснабжающими компаниями, вы будете получать еще за это деньги. О простейшем варианте изготовления ветрогенератора смотрите в этом видеоролике.

Ветряной генератор своими руками: из чего сделать

Подходя к решению вопроса, как сделать ветряной генератор, первое, с чем придется столкнуться, это с выбором энергетической установки – самого генератора, который будет вырабатывать электроэнергию. Здесь имеется два варианта.

  1. Автомобильный генератор или другие генераторы, не предназначенные для ветроэлектростанций. Использовать их можно только в том случае, когда речь идет об обычном эксперименте – баловстве. На большую мощность в таких ситуациях рассчитывать не получится – максимум, что можно выжать из автомобильного электрогенератора, это несколько десятков ватт, которых может хватить разве что на освещение дачного дома. В принципе, и это уже хорошо, но если нужно больше, то обратить внимание необходимо на специальные генераторы для ветроэлектростанций – обойдутся они дороже, но их использование может подарить вам сотни ватт энергии.
  2. Покупные генераторы для ветряных электростанций. Как и говорилось выше, невзирая на стоимость этих изделий, они являются наиболее оптимальным решением, позволяющим собрать своими руками поистине эффективный ветрогенератор. Да, за него придется отдать как минимум 200 долларов, но за эти деньги можно рассчитывать на 250 и более ватт электрической энергии в час. Естественным будет предположить, что такие генераторы могут быть различного типа – особое внимание следует обратить на так называемые генераторы без щеток. Магнитные электрогенераторы, которые в работе оказываются очень неприхотливыми.

    Как сделать ветряной генератор фото

А вообще при выборе энергетической установки для ветроэлектростанции нужно взять во внимание и такие факторы, как выдаваемое напряжение. Здесь есть два варианта. Первый – генератор на 12V и второй – генератор на 24V. В последнем случае можно рассчитывать на большие мощности, чем в первом случае – естественно, в зависимости от вашего выбора, следует подбирать и другое оборудование. Как и генераторы, на работу с этим или иным напряжением могут быть рассчитаны и инверторы, и контроллеры, и даже аккумуляторы. В случае с электрическими емкостями дела обстоят проще – если подключить пару равнозначных аккумуляторов на 12V последовательно друг с другом, получится одна емкость на 24V.

Если все-таки нужно увеличивать емкость аккумуляторов, а не напряжение, то подключать их нужно параллельно друг с другом (плюс к плюсу, а минус к минусу).

Ветрогенератор для дачи своими руками: лопасти

Ни для кого не секрет, что современные ветряные электрогенераторы делятся на несколько типов. Они могут быть лопастными и барабанными, горизонтальными и вертикальными. Наиболее простыми в самостоятельном изготовлении являются лопастные генераторы – попросту говоря, вырабатывающая электричество установка приводится в движение обыкновенным пропеллером. Мягко говоря, это не самый эффективный способ преобразования энергии ветра, эффективность которого напрямую зависит от размера лопасти – существуют более эффективные приводы, но следует понимать, что в изготовлении они сложнее. К примеру, барабанная установка с крыльчаткой – наподобие как устанавливаются в мощных вентиляторах систем вентиляции. Таких вариантов достаточно много, и выбирать их нужно исходя из массы факторов.

Ветрогенератор для дачи своими руками фото

Опять простой пример – обычные лопасти будут создавать массу проблем, если ваш дом находится в черте города. По большому счету, их использование в густонаселенных пунктах даже запрещено – для дачи они, конечно, подойдут, но, опять-таки, если говорить о более или менее серьезных электростанциях, то лучше все-таки окажутся барабанные приводы горизонтальной или вертикальной установки. Их вполне реально установить на крыше дома – мало того, если говорить о заводских изделиях этого типа, то они намного тише в работе, чем лопастные приводы ветрогенератора. Для их изготовления придется найти в интернете не только чертежи, но и описание их возможностей.

В общем, выбор типа привода для решения вопроса, как сделать ветряной генератор в домашних условиях, дело ответственное, и уделить ему внимания нужно не меньше, чем генератору. Мало того, если первое устройство вполне реально приобрести в магазине, то вот привод придется изготавливать самостоятельно из подручных материалов.

Сделать его можно из различных вещей – к примеру, канализационные трубы, любой (желательно легкий) пластинчатый материал. В общем, думайте и размышляйте – эта область народного хозяйства изучена слишком мало, чтобы останавливаться на достигнутом.

Как сделать ветрогенератор своими руками фото

В заключение темы, как сделать ветрогенератор своими руками, скажу только одно – не стоит думать, что это простая работа, даже несмотря на сравнительно элементарную технологию «добычи» электроэнергии из ветра. На самом деле, придется решать много неразрешимых задач, изготавливать нестандартные детали и делать много других нелегких вещей. В общем, гораздо проще приобрести готовый ветрогенератор и наслаждаться его возможностями.

Эффективный ветрогенератор

Описание

В настоящее время, когда технологии стремительно развиваются, вопрос выработки электроэнергии стоит особенно остро. А в совокупности с напряжённой экологической обстановкой в некоторых городах взгляды учёных всё больше обращаются к альтернативным источникам энергии. Ещё 1000 лет назад человечество хотело обуздать ветер и сделать его своим верным помощником. Сейчас же, использование энергии ветра для выработки электричества – одна из перспективных форм развития альтернативной энергетики. Вследствие этого суждения актуальность нашей работы изменяется прямо пропорционально развитию технологии.

Актуальность

В связи с повсеместным применением технологий большую роль играют станции, вырабатывающее электричество, и генераторы, способные вырабатывать электроэнергию. Для повышения производительности работы ветровых установок я решил создать эффективный ветрогенератор.

Цель

Изготовление эффективного ветрогенератора.

Задачи

1. Собрать информацию о ветрогенераторах, их видах.

2. Изучить способы построения ветрогенераторов.

3. Определить доступность необходимых ресурсов.

4. Собрать установку.

5. Провести тестирование прибора.

Элементы прибора:

•        электродвигатель;

•        корпус с подшипниками;

•        лопасти;

•        дополнительный щёточно-коллекторный узел;

•        штатив для ветрогенератора;

•        вольтметр;

•        вращательный анемометр.

Выводы

При одинаковой скорости ветра эффективный ветрогенератор вырабатывает больше энергии, чем обычный.

В ходе работы был создан эффективный ветрогенератор на основе вертикального ветрогенератора. Для его создания использовались 2 лопасти ротора, электродвигатель, дополнительный щёточно-коллекторный узел, преобразователь переменного тока в постоянный. Ветрогенератор представлял собой конструкцию с подвижным ротором и статором, которые приводились в движение за счёт вращения двух лопастей

Ветряк своими руками или как получить свет с помощью ветра — ВикиСтрой

Принцип работы ветрогенераторов

Принцип работы во всех модификациях ветряков одинаков. В процессе вращения лопастей образуется три вида физического воздействия: подъемная, импульсная и тормозящая силы. В результате воздействия этих сил статор приходит в движение, а ротор на неподвижной части генератора начинает создавать магнитное поле и электрический ток движется по проводам.

Вариантов исполнения ветрогенераторов большое количество, отличаются они не только мощностью, но и своим внешним видом. Структура большинства ветряков включает в себя: генератор, лопасти, инвертор, мультипликатор. Инвертор используется для преобразования полученного заряда в постоянный ток. Мультипликатор — это редуктор, который предназначен для увеличения числа оборотов вала. Устанавливают редукторы не на все ветряки, в основном только на большие и мощные ветровые установки.

Трехфазный переменный ток образуется благодаря вращению ротора. Полученная энергия направляется через контроллер к аккумуляторной батарее. Далее инвертор преобразовывает ток и делает его стабильным, именно в таком виде его можно подавать для питания бытовых приборов или освещения.

Как самостоятельно изготовить ветрогенератор вертикального типа

Изготовить ветряк можно самостоятельно в домашних условиях. Для начала нужно определиться с видом ветрогенератора. В зависимости от своей конструкции ветроустановки бывают:

  • с вертикальной осью вращения: ротор Дарье, ветрогенератор Савониуса;
  • с горизонтальной осью вращения: параллельной или перпендикулярной потоку ветра.

Некоторые модели ветряков совмещают в себе несколько типов установок. Рассмотрим пример создания гибридного ветряка, который совмещает в себе конструкцию ветровых генераторов типа Савониуса и Дарье.

Собираем ротор

Чтобы собрать ротор, необходимо приобрести:

  • 6 неодимовых магнитов D30хh20 мм;
  • 6 ферритовых кольцевых магнитов D72xd32xh25 мм;
  • 2 металлических диска D230хH5 мм;
  • эпоксидная смола или клей.

Вместо металлических дисков можно использовать пильные диски подходящего размера. На одном диске размещают 6 неодимовых магнитов, чередуя их полярность, угол между ними должен быть 60 градусов на диаметре 165 мм.

На втором диске по такому же принципу располагают ферритовые кольцевые магниты.

Чтобы магниты не сдвинулись во время работы ветряка, их нужно хотя бы до половины залить эпоксидным клеем.

Изготавливаем статор

Сначала необходимо намотать 9 катушек по 60 витков, для этого используют эмалированный медный провод диаметром 1 мм.

Далее катушки спаивают между собой: начало первой катушки с концом четвертой, четвертая с седьмой. Вторая фаза точно так же соединяется через две катушки, только спаивать начинают со второй катушки. Соединение третьей фазы начинается с третьей катушки.

Из фанеры изготавливается форма, в нее укладывают пергаментную бумагу, сверху которой кладут кусок стекловолокна и катушки.

Все это заливается эпоксидной смолой. Через 24 часа из формы извлекается готовый статор.

Сборка генератора

Все части генератора готовы, осталось их только собрать.

Сам генератор будет крепиться к кронштейну с хабом с помощью шпилек. Детальнее рассмотрим процесс сборки.

Этапы сборки генератора:

  • в верхнем роторе проделывается 4 отверстия с резьбой под шпильки. Они необходимы для того, чтобы ротор плавно «садился» на свое посадочное место;
  • в статоре проделывается 4 отверстия под крепление кронштейна;
  • на кронштейн укладывается нижний ротор магнитами вверх, в нем также просверливается 4 отверстия под резьбу для шпильки;
  • на нижний ротор кладут статор;
  • сверху укладывают второй ротор магнитами вниз. Все это фиксируется между собой и кронштейном с хабом шпильками и гайками.

Хаб (фланец с подшипниками) нужно приобрести отдельно: нижняя часть хаба должна быть диаметром под 1,5 дюймовую трубу.

Очередность крепления всех деталей более детально представлены на схеме ниже:

1 — соединительный элемент; 2 — опора лопастей; 3 — верхняя часть ротора; 4 — магнит; 5 — втулка; 6 — статор; 7 — нижняя часть ротора; 8 — гайка; 9 — шпилька; 10 — хаб; 11 — ось; 12 — кронштейн для крепления статора

Изготавливаем лопасти

Лопасти можно изготовить из дерева, стеклоткани и других материалов. Быстрее и легче эту часть ветрогенератора смастерить из канализационной ПВХ трубы. Лучше использовать трубы оранжевого цвета, так как они обладают хорошей плотностью и не боятся попадания прямых солнечных лучей.

Для вертикального ветрогенератора понадобится 4 лопасти из ПВХ трубы и 2 ортогональные (изогнутые) лопасти из оцинкованной жести. Такая конструкция позволит вращаться ветряку даже в условиях слабого ветра со скоростью 2–3 м в секунду. Берем метровые отрезки ПВХ трубы и разрезаем их вдоль на 2 равные части. Из жести вырезаем полукруги по размерам будущей лопасти и крепим их с помощью болтов по краям трубы.

Чтобы изготовить ортогональные лопасти, вам понадобится стандартный оцинкованный лист стали толщиной 0,75 мм. Сначала ножницами по металлу вырезается два отрезка размером 1х0,4 м и четыре отрезка в виде капельки. Потом отрезки стали нужно согнуть и по краям прикрепить отрезки «капельки».

Крепят лопасти по кругу на каркас, его можно сварить из профильной квадратной трубы 20х20 и уголков 25х25. Размеры каркаса и расстояние между лопастями можно увидеть на схеме ниже:

Сборка конструкции ветрогенератора

Из водопроводных труб различного диаметра сваривается мачта, высота ее зависит от местности, где будет располагаться ветрогенератор, и условий его эксплуатации, но в любом случае он должен быть выше крыши дома.

Заранее под секционную мачту нужно подготовить трехточечный армированный фундамент. К готовой мачте на земле прикручивается генератор. Далее к генератору прикрепляется болтами каркас с лопастями. Мачта с ветряком крепится к фундаменту с помощью двух шарнирных опор и посредством лебедки поднимается в вертикальное положение. После подъема мачты третья опора с помощью болта прикручивается к основанию ветряка. Дополнительно мачту нужно зафиксировать с помощью растяжки.

Электрическая часть

Ветряк будет выдавать 3-х фазный переменный ток. С помощью мостового выпрямителя, состоящего из 6 диодов, преобразовываем его в постоянный ток.

Это дает возможность заряжать аккумулятор на 12 В. Для контроля зарядки аккумулятора и предотвращения его перезарядки используют стандартное реле зарядки автомобиля РР-380.

К аккумулятору подключают инвертор, который позволяет преобразовать полученные 12 В постоянного тока в 220 В переменного частотой 50 Гц.

Результат работы ветряка: расчет эффективности

Тестовые испытания ветрогенератора при разной скорости ветра показали следующие результаты:

  • при скорости ветра 5 м/с получаем 60 об/мин — 7 В и 2,3 А = 16 Вт;
  • при скорости ветра 10,6 м/с получаем около 120 об/мин — 13 В и 3,4 А = 44 Вт;
  • при скорости 15,3 м/с примерно 180 об/мин — 15 В и 5,1 А = 76,5 Вт;
  • при скорости ветра 18 м/с получаем 240 об/мин — 18 В и 9 А = 162 Вт.

В основном ветряк выдает 16–45 Вт, так как ветер более 15 м/с бывает редко. Однако, если поставить скоростной винт, тогда можно получить более высокие результаты.

Герей Татьяна, рмнт.ру

15.03.17

В Германии тестируют плавучий ветрогенератор для глубоких морей | Анализ событий в политической жизни и обществе Германии | DW

Сначала озеро, потом Балтийское море, затем тихоокеанское побережье Китая. Таков план испытаний новой технологии для получения возобновляемой энергии с помощью ветра. На севере Германии близ Бремерхафена энергетическая компания EnBW и инженерная фирма Aerodyn Engineering начали тестировать плавучий ветрогенератор. Точнее, его модель в масштабе 1:10. Проект получил название Nezzy2.

EnBW - специалист по морским ветропаркам

EnBW уже имеет немалый опыт в области морской ветроэнергетики. С 2011 года компания эксплуатирует на Балтике первый в Германии коммерческий морской ветропарк, состоящий из 21 ветрогенератора, в 2015 году недалеко от него вошел в строй значительно более крупный парк с 80 ветряками, с января 2020 года еще 87 мощных турбин в двух парках на Северном море обеспечивают "зеленой" электроэнергией статистически 710 тысяч домашних хозяйств.

Канцлер ФРГ Ангела Меркель облетает в 2011 году первый в Германии морской ветропарк Baltic 1

Компания намерена и дальше ускоренно развивать морскую ветроэнергетику, в том числе со своей французской дочерней компанией Valeco, поскольку в Германии на суше установка ветряков все чаще наталкивается на сопротивление местного населения. На море - другая проблема, техническая: ставить на дно ветрогенераторы экономически целесообразно при глубине не более 50 метров. Так что относительно мелкие Балтийское и Северное моря для этих целей подходят, но вот уже на атлантическом побережье Франции с имеющимися технологиями особо не развернешься.     

Значит, нужны не стационарные, а плавучие ветряки. Их разработкой уже около десяти лет занимается созданная в 1997 году в городке Рендсбурге на севере Германии фирма Aerodyn Engineering, специализирующаяся на разработке технических решений для ветряков. Тестирование своего предыдущего проекта Nezzy она провела в 2018 году у глубоких тихоокеанских берегов Японии.

Nezzyбросит якорь в Китае

И вот теперь - проект Nezzy2, состоящий уже из двух соединенных друг с другом ветряков высотой в 18 метров. Они закреплены на плавающем бетонном фундаменте, который находится чуть ниже поверхности воды, так что со стороны видны только три удерживающих его на нужной глубине "поплавка". Фундамент закреплен на дне шестью якорями.

Стоящую на якорях конструкцию Nezzy2 держат на воде три "поплавка"

Два ветрогенератора делают плавучую конструкцию более стабильной, это доказали испытания модели в масштабе 1:36, успешно проведенные в специальной установке с искусственными волнами в Корке в Ирландии. Начавшийся теперь первый этап испытаний 18-метровой модели проходит в Германии на озере глубиной в 10 метров, что в масштабе 1:1 соответствовало бы 100 метрам. Поскольку здесь нет ни волн, ни течения, то тестируется главных образом работа самих ветрогенераторов.

Затем в течение двух с половиной месяцев модель Nezzy2 собираются испытывать в Балтийском море, после чего конструкцию полностью демонтируют, чтобы в конце 2021 года совместно с китайским партнером начать у берегов КНР испытания конечного варианта плавучего ветрогенератора высотой в 180 метров и общей мощностью в 15 МВт. 

Плавучие ветропарки - это уже не фантастика

"Потенциал у новой технологии огромный. Ее можно будет применять в странах и на морских территориях с большими глубинами, что расширит возможности возобновляемой энергетики", - убеждена Ханна Кёниг (Hannah König), возглавляющая в EnBW отдел ветряной и морской техники.

"Мы убеждены, что Nezzy2 позволит мировой ветряной энергетике в будущем производить на море из ветра еще более выгодную электроэнергию", - указывает исполнительный директор Aerodyn Engineering Зёнке Зигфридсен (Sönke Siegfriedsen). Ведь плавучие ветряки будут монтировать на берегу, а потом уже готовую конструкцию просто буксировать на нужную позицию, что существенно дешевле установки посреди моря стационарного ветрогенератора.

Китай активно развивает ВИЭ. Этот морской ветропарк вблизи Шанхая был сооружен более десяти лет назад

Над плавучими ветрогенераторами работают сейчас далеко не только EnBW и Aerodyn Engineering. Наиболее известным проектом является Hywind Scotland - первый в мире плавучий ветропарк из пяти ветряков по 6 МВт, сооруженный в 2017 году в Северном море норвежским энергетическим концерном Equinor у берегов Шотландии. Схожие проекты с разными технологиями имеются в Португалии, Испании, Франции, Японии.

Так что плавающие в относительно глубоких водах Атлантического и Тихого океанов ветряки - это уже не фантастика, а начавшийся завтрашний день. EnBW стремится ускорить его приход, но при этом не забывает про "традиционные" ветропарки. Еще один мощностью в 900 МВт, в котором будет до 100 закрепленных на дне Северного моря башен, компания планирует соорудить к 2025 году.  

Смотрите также:

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Электростанция из аккумуляторов

    Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Большие батареи на маленьком острове

    Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью - ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Главное - хорошие насосы

    Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) - старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Место хранения - норвежские фьорды

    Оптимальные природные условия для ГАЭС - в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Электроэнергия превращается в газ

    Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке - пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Водород в сжиженном виде

    Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    В чем тут соль?

    Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Каверна в роли подземной батарейки

    На северо-западе Германии много каверн - пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Крупнейший "кипятильник" Европы

    Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего "кипятильника" Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Накопители энергии на четырех колесах

    Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото - заправка для электромобилей в Китае).

    Автор: Андрей Гурков


 

Сделать ветрогенератор в домашних условиях. Сделаем ветряной генератор своими руками. Как сделать вертикальный ветрогенератор

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

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

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

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

Общий принцип работы

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

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

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

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

На видео рассказывается про ветрогенератор, изготовленный своими руками

Расчет лопастного ветрогенератора

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

Энергия ветра может быть определена по формуле
P=0.6*S*V ³, где S — это площадь круга, описываемого концами лопастей винта (площадь ометания), выраженная в квадратных метрах, а V — расчетная скорость ветра в метрах в секунду. Также нужно учитывать КПД самого ветряка, который для трехлопастной горизонтальной схемы составит в среднем 40%, а также КПД генераторной установки, составляющий на пике токоскоростной характеристики 80% для генератора с возбуждением от постоянных магнитов и 60% — для генератора с обмоткой возбуждения. Еще в среднем 20% мощности израсходует повышающий редуктор (мультипликатор). Таким образом, окончательный расчет радиуса ветряка (то есть длины его лопасти) для заданной мощности генератора на постоянных магнитах выглядит так:
R=√(P/(0.483*V³
))

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

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

В плане ветроэнергетических ресурсов Россия занимает довольно двойственное положение. С одной стороны, на ее долю приходится огромная площадь, богатая равнинными местами. С другой - ветры здесь медленные, имеют низкий потенциал. Они могут быть довольно буйными в местах, где проживает мало людей. В соответствии с этим становится актуальной задача обустройства самодельного ветрогенератора.

Источник электричества

Как минимум 1 раз в год увеличиваются тарифы на услуги электроэнергии, зачастую - в несколько раз. Это бьет по карману граждан, зарплата которых не растет столь же стремительно. Домашние умельцы раньше прибегали к простому, но довольно небезопасному и незаконному способу экономии на электроэнергии. Они прикрепляли к поверхности расходомера неодимовый магнит, после чего тот приостанавливал работу счетчика.

Если указанная схема изначально работала слаженно, то в дальнейшем с ней возникали проблемы. Объяснялось это несколькими причинами:

Всё это подтолкнуло людей к поиску альтернативных источников электроэнергии, к примеру, ветрогенераторов. Если человек проживает в областях, где регулярно дуют ветры, такие приспособления становятся для него «палочкой-выручалочкой». Устройство использует силу ветра для получения энергии.

Корпус оснащен лопастями, приводящими в движение роторы. Электроэнергия, полученная таким образом, трансформируется в постоянный ток. В дальнейшем она переходит к потребителям либо накапливается в аккумуляторе.

Самодельный ветрогенератор может выступать в качестве главного или дополнительного источника энергии. В качестве вспомогательного устройства он может греть воду в бойлере либо подпитывать домашние светильники, тогда как вся остальная электроника работает от главной сети. Возможна работа таких генераторов и в качестве главного источника там, где дома не подключены к электричеству. Здесь устройства подпитывают:

  • лампы и люстры;
  • отопительное оборудование;
  • бытовую электронику.

Ветровая электростанция способна подпитывать низковольтные и классические приборы. Первые работают от напряжения 12−24 Вольт, а ветрогенератор способен обеспечивать мощность на 220 Вольт. Он изготавливается по схеме с использованием инверторных преобразователей. Электричество накапливается в его аккумуляторе. Есть модификации на 12−36 Вольт. Они отличаются более простой конструкцией. Для них применяются стандартные контроллеры заряда аккумулятора. Чтобы обеспечить обогрев жилища, достаточно сделать ветрогенераторы своими руками нa 220 В. 4 кВт - это мощность, которую обеспечит их двигатель.

Особенности изделия

Создавать ветряк своими руками выгодно. Достаточно узнать, что заводские изделия мощностью не больше 5 кВт стоят до 220000 р., как становится ясно, насколько лучше использовать доступные материалы и сделать их самостоятельно, ведь благодаря этому удастся сэкономить немало средств.

Безусловно, заводские модификации редко ломаются и являются более надежными. Но уж если поломка случится, придется потратить огромные суммы на покупку запасных узлов.

Магазинные модели часто недоступны большинству граждан. Чтобы окупить затраты на покупку такого устройства, требуется от 10 до 12 лет, хотя отдельные виды устройств и отбивают эти расходы чуть раньше. Сделав ветрогенератор 2 кВт своими руками, можно получить далеко не самую совершенную конструкцию, но в случае поломки ее удастся легко отремонтировать самостоятельно. Миниатюрный ветряк малой мощности способен собрать без проблем любой человек, который умеет обращаться с инструментами.

Ключевые узлы

Как говорилось, ветряной генератор можно сделать в домашних условиях. Надо подготовить определенные узлы для его надежного функционирования. Они включают:

  1. Лопасти. Изготавливать их можно из разных материалов.
  2. Генератор. Его тоже можно собрать собственноручно или же купить готовый.
  3. Хвостовая зона. Используется для движения лопастей по направлению вектора, обеспечивая предельно возможный КПД.
  4. Мультипликатор. Увеличивает скорость вращения ротора.
  5. Мачта для крепежа. Она играет роль элемента, на котором зафиксированы все указанные узлы.
  6. Натяжные тросы. Необходимы для фиксации конструкции в целом и защиты от разрушения под воздействием ветра.
  7. Аккумулятор, инвертор и контроллер заряда. Способствуют преобразованию, стабилизации энергии и ее накапливанию.

Новичкам следует рассматривать простые схемы роторного ветрогенератора.

Инструкция по изготовлению

Ветряк можно изготавливать даже из пластиковых бутылок. Он будет крутиться под действием ветра, издавая при этом шум. Возможных схем обустройства таких изделий существует много. Ось вращения допустимо располагать в них вертикально или горизонтально. Эти устройства используются в основном для борьбы с вредителями на приусадебном участке.

Самодельный ветрогенератор похож на бутылочный ветряк по конструкции, но размеры его больше, и он отличается более основательной конструкцией.

Если к ветряку для борьбы с кротами на огороде приделать мотор, он сможет давать электроэнергию и подпитывать, например, светодиодные светильники.

Сборка генератора

Для сборки ветряной электростанции обязательно потребуется генератор. В его корпус необходимо поставить магниты, которые будут обеспечивать электроэнергию в обмотках. Такой тип устройства имеют отдельные виды электродвигателей, к примеру, которые установлены в шуруповёртах. Но изготовить из шуруповерта генератор не удастся. Он не обеспечит необходимой мощности. Его хватит разве что на подпитку небольшой светодиодной лампы.

Из автомобильного генератора ветряную электростанцию тоже вряд ли получится сделать. Объясняется это тем, что в данном случае применяется обмотка возбуждения, получающая питание от аккумулятора, почему он и не подходит для этих целей. Следует подбирать самовозбуждающийся генератор оптимальной мощности либо купить готовую модель. Эксперты рекомендуют приобретать его в готовом виде, т. к. это устройство обеспечит высокий КПД, но никто не мешает сделать его своими руками. Предельная мощность у него будет находится на уровне 3,5 кВт.

Что потребуется взять:

Ставят ротор и статор и на дистанции 2 мм. Обмотки объединяют таким образом, чтобы получился 1-фазный источник переменного тока.

Создание лопастей

В ветреную погоду из готового устройства можно добывать 3,5 кВт мощности. При средней интенсивности воздушного потока этот показатель составляет не более 2 кВт. Устройство бесшумное, если сравнивать с моделями на электродвигателе.

Следует подумать о месте монтажа лопастей. В рассматриваемом примере изготавливается простая модификация ветрогенератора горизонтального типа с тремя лопастями. Можно попробовать изготовить вертикальной вариант, но КПД у него будет пониженным. В среднем он составит 0,3. Единственным преимуществом такой конструкции будет возможность работы при любом направлении ветра. Простые лопасти изготавливаются с помощью таких материалов:

Одно дело - изготовить своими руками лопасти для ветрогенератора, и совсем другое - обеспечить сбалансированность конструкции. Если все нюансы не будут учтены, сильный ветер без особого труда разрушит мачту. Как только лопасти будут изготовлены, вместе с ротором их устанавливают на монтажную площадку, где будет закреплена хвостовая часть.

Запуск и оценка эффективности

Даже если ветрогенератор был изготовлен по всем правилам, ошибочный выбор места для размещения мачты может сыграть злую шутку с мастером. Элемент должен стоять вертикально. Генератор вместе с лопастями лучше разместить как можно выше - там, где «гуляют» сильные ветры. Поблизости не должно располагаться домов, любых крупных зданий, отдельно растущих деревьев. Всё это будет загораживать потоки воздуха. Если обнаружены какие-либо помехи, следует разместить генератор на определенном расстоянии от них.

После того как установка начнёт работать, следует подсоединить мультиметр к ветви генератора и проверить, имеется ли напряжение. Систему можно считать готовой к полноценной эксплуатации. После этого остается выяснить, какое напряжение поступит в жилище и каким образом это будет происходить.

Процесс подключения в доме

После обустройства практически бесшумного ветряка с хорошей мощностью необходимо подключить к нему бытовые приборы. Собирая собственноручно такое устройство, следует позаботиться о покупке инверторного преобразователя с эффективностью 99%. В таком случае потери на переход постоянного тока в переменный будут наименьшими, а в корпусе будут присутствовать три узла:

  1. Аккумуляторный блок. Способен впрок накапливать энергию, которая генерируется устройством.
  2. Контроллер заряда. Обеспечивает более продолжительный срок службы аккумуляторных батарей.
  3. Преобразователь. Трансформирует постоянный ток в переменный.

Можно устанавливать оборудование для питания осветительных приборов и бытовой техники, которые могут функционировать на напряжении 12−24 Вольт. Потребность в инверторном преобразователе в таком случае отсутствует. Для приборов, позволяющих готовить пищу, лучше задействовать газовое оборудование с питанием от баллона.

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

Как сделать мини ветрогенератор своими руками

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

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

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

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

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

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

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

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

Мини ветрогенератор своими руками из моторчика

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

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

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

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

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

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

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

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

Делаем мини ветрогенератор своими руками

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Технология изготовления мини ветрогенератора своими руками

Для ветрогенератора изготовления необходим минимальный запас инструментов и материалов. Предлагаем вариант сооружения мини ветрогенератора для дачи. Данный прибор способен обеспечить небольшой дом с минимальным количеством электроприборов - электричеством.

Для изготовления такого ветрогенератора потребуется прежде всего диск, на котором устанавливаются магниты. Далее следует процесс наматывания медных катушек, которые заливаются с помощью смолы. Для осуществления вращения, генератор устанавливается на ранее предусмотренном основании.

Данные ветрогенераторы отличаются хорошей производительностью и качественной работой. Соотношение магнита с полюсами составляет два к трем, если ветрогенератор имеет две фазы, для однофазного устройства достаточно соотношение один к трем. Все полюса соотносятся между собой в зависимости от используемых вариантов катушек.

Мощность ветрового генератора определяется прежде всего размерами используемых в его конструировании магнитов. В качестве мачты под генератор достаточно использования стальной трубы или бревна. Аккумуляторы не обязательно использовать новые, сгодятся и любые, подходящие по мощности приборы.

Возможен вариант изготовления сразу нескольких ветрогенераторов, при этом, каждый из них будет выполнять определенные функции - один обеспечивает жилище светом, второй отвечает за работу телевизора, а третий - за ночное освещение.

Из-за постоянного роста цен на потребляемую электроэнергию большинство предприимчивых людей задумываются об альтернативных источниках энергии, которые могут быть изготовлены в домашних условиях. В некоторых регионах нашей страны в качестве такого средства удобнее всего использовать ветровой генератор (смотрите рисунок ниже по тексту).

При рассмотрении вопроса о том, как сделать ветрогенератор, необходимо помнить о том, что для обеспечения электричеством даже небольшого строения потребуется мощный агрегат, стоимость которого может оказаться «неподъёмной». По этой причине большинство пользователей выбирают простейший вариант этого устройства, пригодный для питания не очень энергоёмких потребителей.

Экономичность этих устройств (в отличие от традиционного бензогенератора), как правило, не вызывает у них каких-либо сомнений.

Возможности и назначение

Перед изготовлением ветрогенератора своими руками следует тщательно просчитать все возможные издержки, связанные со сборкой и эксплуатацией этого агрегата (иначе с эффективностью его работы). Для этого необходимо заранее определиться с тем, для каких нужд он предназначается, то есть обозначить круг потребителей генерируемой энергии мощностью порядка 1 квт.

Обычно такие агрегаты используются как дополнительные источники энергии, которых достаточно для того, чтобы:

  • Обеспечивать электроэнергией отопительную систему не очень высокой мощности;
  • Самому подогреть в случае необходимости некоторое количество воды;
  • Освещать отдельные зоны отдыха и прогулочные дорожки (при наличии аккумуляторных устройств).

Перед тем, как сделать электрогенератор своими руками, необходимо также выяснить особенности розы ветров в данном регионе, что очень важно для выбора основных параметров его механизма.

Так, для большинства регионов нашей страны, где ветра не отличаются постоянством и достаточной интенсивностью, целесообразнее использовать самодельный агрегат, рассчитанный на сравнительно низкое напряжение (не более 12 Вольт).

Мощность генератора в этом случае будет ограничена (не более 1-3-х киловатт), что объясняется инерционностью процессов, протекающих в слишком массивных и энергоёмких устройствах.

Для их «раскрутки» потребуется «мощный» вращающий импульс, который в случае слабых ветров не удастся получить даже при лопастях большого размера. Простой, не очень габаритный и малоинерционный прибор – вот оптимальный вариант изготовления элекрогенератора своими руками в бытовых условиях (смотрите фото далее по тексту).

Обратите внимание! Такие генераторы для ветряка, своими руками собранные за городом, можно будет использовать при отключении электропитания 220 Вольт с целью зарядки мобильного телефона и других гаджетов.

Часть деталей будущего электродвигателя можно будет взять уже готовыми, переделав их соответствующим образом.

Выбор конструкции и деталей

При выборе конструкции генераторной ветроустановки следует исходить из климатических условий, характерных для данной местности. Так, для областей с низкой ветровой активностью оптимально подходят генераторы вэу, оснащённые лопастями парусного типа (его внешний вид приведён на рисунке ниже).

В регионах с сильными ветровыми нагрузками самодельный ветрогенератор для дома чаще всего делают в виде вертикально размещённого устройства ограниченной мощности.

Несмотря на то, что ветрогенераторы с вертикальной осью вращения в изготовлении несколько дороже своих горизонтальных аналогов, зато они лучше переносят сильные ветровые нагрузки. Для их изготовления могут применяться самодельные лопасти, собранные из подручных средств (некоторые умельцы приспособились делать их из бочки, разрезанной на отдельные металлические фрагменты).

Более производительные «уловители» ветра целесообразнее покупать готовыми и приспособить их к генератору, в качестве которого можно использовать переделанный мотор от принтера. В любом случае перед началом работ следует проработать эскиз будущего генератора, на котором должна быть изображена подробная схема сборного агрегата.

Дополнительная информация. При выборе покупных лопастей следует исходить из того, что самыми дешёвыми считаются так называемые «парусники».

На их основе проще всего изготавливается вертикальный ветрогенератор.

Для завершения описания возможных конструкций добавим, что будущее устройство может быть сделано из автомобильного стартера или любого отслужившего свой срок автогенератора. Рассмотрим каждый из предлагаемых вариантов изготовления электрогенераторов своими руками более подробно.

Генератор из сканера

Перед тем, как самостоятельно изготовить простейший ветрогенератор 2 Квт, например, потребуется подобрать подходящий для этих целей мотор соответствующей мощности.

В этом случае для сборки ветрогенератора для дома своими руками можно будет воспользоваться старым, но ещё не отработавшим свой срок двигателем от сканера (смотри фото ниже).

Перед тем, как собирать горизонтальный ветрогенератор, рекомендуется обратить внимание на следующие важные моменты:

  • При скорости вращения его ротора 200-300 об./мин напряжение удастся поднять максимум до 12 вольт, а вырабатываемая им мощность составит не более 3-х Ватт;
  • Этого будет достаточно лишь для заряда аккумулятора небольшой емкости;
  • Для сборки более мощного устройства число оборотов придётся поднять до 1000, но в этом случае потребуется редуктор;
  • С другой стороны, если собранная передаточная цепочка содержит дополнительный элемент, то увеличивается тормозящий момент, что приведёт к снижению КПД всего устройства (уменьшению его отдачи).

При применении редуктора стоимость преобразователя существенно возрастает, что также должно учитываться при выборе его схемы. В ситуации, когда принято решение о сборке ветряного генератора своими руками без редуктора, исполнителю обязательно потребуются следующие узлы и детали:

  • Небольшой по размеру и мощности мотор, снятый со старого сканера;
  • Комплект любых выпрямительных диодов в количестве 8-ми штук, необходимых для сборки 2-х выпрямительных мостиков;
  • Конденсатор ёмкостью не менее 1000 мкф (можно больше) и стабилизатор типа LM7812;
  • Механические детали для изготовления лопастей и ступицы (пластиковая труба и алюминиевая заготовка).

На размещённом ниже рисунке приводится электрическая схема будущего генератора.

Из неё следует, что с выхода шагового двигателя наведённая в его обмотках ЭДС поступает на выпрямительный мостик с подключённым к его выходу сглаживающим фильтром (конденсатор С).

Обратите внимание! Поскольку мотор содержит две отдельных обмотки, для выпрямления переменного тока потребуется два диодных узла.

После сглаживающего электрического фильтра выпрямленное напряжение поступает на стабилизатор LM7812, на выходе которого формируется постоянное напряжение 12 Вольт (им при необходимости можно заряжать аккумуляторы АКБ).

Изготовление привода (лопастей)

В качестве приводного узла берётся алюминиевая пластина произвольной формы, удобная для осевой фиксации 3-х лопастей, разнесённых на 120 градусов (фото ниже).

Рабочие лопасти для ветрогенератора своими руками выпиливаются из обычной пластиковой трубы, на которой предварительно намечаются фломастером 3 заготовки длиной 50 см и шириной 10 см.

После вырезки их края просто обрабатываются надфилем и шкуркой, а затем они закрепляются на алюминиевой пластине-втулке, которая впоследствии крепится на валу двигателя вблизи его фланца.

После изготовления лопастной конструкции она фиксируется на валу посредством нескольких зажимных болтов, обеспечивающих жёсткую установку на миниатюрную электростанцию.

Дополнительная информация. Изготавливаемые вручную самодельные лопастные заготовки следует делать с запасом (их общее число может быть увеличено до четырёх или пяти).

Необходимость в этом объясняется тем, что со временем сделанный своими руками агрегат изнашивается, а при сильных порывах лопасти иногда ломаются. Для продления их жизни при изготовлении можно использовать более износостойкие материалы. Кроме этого варианта можно собрать ветрогенератор с лопастями, сделанными из сплавов алюминия.

Установка и настройка

Балансировка пластиковых лопастей осуществляется путём срезания излишков материала с концов, а угол наклона регулируется их изгибом под нагревом. Сам электрический генератор закрепляется болтами на отрезке пластиковой трубы, которая, в свою очередь, приваривается к вертикальной опоре.

Окончательная сборка генератора сводится к фиксации этой опоры внутри вертикально установленной мачтовой трубы с использованием подшипника. Благодаря такой установке, вся конструкция может свободно вращаться на 360 градусов вокруг своей оси.

Плата с электроникой закрепляется непосредственно на корпусе подвижного генератора, а напряжение с него снимается через токосъёмные кольца с комплектом щёток. Изготовленный своими руками ветрогенератор для частного дома закрепляется на высоте примерно 5-8 метров.

Ветряк вертикальной установки

Соорудить ветрогенератор своими руками на 220 вольт можно и в виде вертикально ориентированной конструкции, чертежи которой приводятся ниже.

Лопастями этой конструкции служат фрагменты железного бочонка небольшого размера, вырезанные по заранее подготовленному профилю. А в качестве основы, на которой они закрепляются, можно выбрать ступицу от генератора постоянного тока автомобиля.

Перед тем, как сделать генератор этого типа, необходимо учесть, что из-за малых оборотов исходной установки мощность генератора тока будет ограничена и вряд ли превысит 2-3 кВт. Для их увеличения потребуется изготовить или купить специальное преобразующее устройство с передаточным числом 1:12 (его называют мультипликатором или редуктором). При одном повороте лопастей на 360 градусов вал генераторного устройства будет делать 12 оборотов.

О том, как сделать электрогенератор своими руками из автомобильного генератора, в Интернете имеется достаточно информации. Там же указывается, что, несмотря на вносимую редуктором дополнительную нагрузку, она все же не превышает аналогичного показателя для автомобильной схемы со стартёром.

Лопасти для такого изделия можно вырезать из листа алюминия с соответствующими подготовленному профилю размерами. При установке на ветряк, используемый для отопления, например, их потребуется минимум 6 штук.

Генератор на магнитах

Ищущим информацию о том, как собрать генератор в обычных домашних условиях, следует знать о ещё одном распространённом способе его изготовления. Речь пойдёт о таком известном варианте исполнения как генератор на неодимовых магнитах.

Изготовить такой агрегат довольно просто. За его основу берётся ступица от колеса, служащая ротором, после чего на неё посредством специального состава наклеиваются порядка 20-ти неодимовых магнитов. Для большей прочности сверху они дополнительно заливаются эпоксидной смолой.

Обмотки статора изготавливаются в виде катушек с общем количеством витков порядка 1000-1200. Устройство на неодимовых магнитах 5 квт мощности, например, должно обеспечивать на выходе выпрямителя постоянный ток около 6-ти Ампер. Этого вполне достаточно для того, чтобы заряжать 12-вольтовый АКБ.

В заключение обзора, посвящённому тому, как сделать электрогенератор своими руками, отметим, что для его изготовления от исполнителя потребуется лишь немного умения и сосредоточенности. При условии внимательного изучения приведённых здесь материалов собрать генераторное устройство будет совсем несложно.

Видео

Самостоятельная сборка ветрогенератора в первую очередь предполагает создание самого генератора. И, как оказывается, это можно сделать легко из подручных средств.

Варианты изготовления

За длительное время существования альтернативной энергетики были созданы электрогенераторы самых разных конструкций. Их можно сделать своими руками. Большинство людей думает, что это трудно, так как требуется определенный объем знаний, различные дорогостоящие материалы и т.д. При этом генераторы будут очень низкой производительности по причине большого количества просчетов. Именно эти мысли заставляют желающих отказаться от идеи сделать ветряк своими руками. Но все утверждения являются абсолютно неправильными, и сейчас мы это покажем.

Умельцы чаще всего создают электрогенераторы для ветряка двумя методами:

  1. Из ступицы;
  2. Переделывают готовый двигатель под генератор.

Рассмотрим эти варианты более подробно.

Изготовление из ступицы

Самым разрекламированным среди всех вариантов является обычный самодельный дисковый генератор для ветряка, который создается с использованием неодимовых магнитов. Главными его преимуществами являются: простота сборки, не требует особых знаний, возможность не придерживаться точных параметров. Даже если будут допущены ошибки — это не страшно, так как в любом случае ветряком вырабатывается электричество и его можно довести до ума с приходом практики.

Итак, для начала нам нужно подготовить основные элементы для сборки ветрогенератора:

  • ступица;
  • тормозные диски;
  • неодимовые магниты 30х10 мм;
  • медная лакированная проволока диаметром 1,35 мм;
  • клей;
  • фанера;
  • стеклоткань;
  • эпоксидная или полиэфирная смола.

Самодельные дисковые генераторы делаются на основе ступицы и двух тормозных дисков от ВАЗ 2108. Можно с уверенностью говорить, что практически у любого хозяина найдутся в гараже эти части автомобиля.

На тормозных дисках мы расположим неомагниты. Их нужно брать в количестве, делимом на 4. Рекомендуемо применять 12+12 или 16+16 единиц. Это самые приемлемые варианты по эффективности и затратам. Располагать их нужно с чередованием полюсов. Статор нашего самодельного электрогенератора для ветряка также делается с использованием фанеры, которая выпилена по форме. Далее, на него устанавливаются намотанные катушки, и все заливается эпоксидной или полиэфирной смолой. Из стеклоткани рекомендуется вырезать два круга такого же размера, как и статор. Они будут закрывать верхнюю и нижнюю стороны для большей жесткости конструкции.

Неомагниты можно применять любой формы. Старайтесь заполнять полностью все колесо с минимальными зазорами между элементами. Катушки требуется наматывать так, чтобы общее количество витков было в пределах 1000-1200. Это даст возможность генератору выдавать при 200 об/мин 30 В и 6 А. Также будет значительно лучше делать их овальными, а не круглыми. Ветровой электрогенератор станет более мощным благодаря такому решению.

=»Неомагниты для ветрогенератора» width=»640″ height=»480″ class=»aligncenter size-full wp-image-697″ />
Что касается статора нашего будущего генератора для ветряка, то его толщина обязательно должна быть меньше, чем размер магнитов, например, если магниты имеют толщину 10 мм, то статор лучше всего выполнить 8 мм (по 1 мм зазора оставить). Размеры дисков же должны быть больше толщины магнитов. Все дело в том, что через железо все магниты подпитывают друг друга и чтобы вся сила уходила именно в полезную работу требуется выполнять это условие. Если учитывать это, делая электрогенератор своими руками, то можно немного повысить его эффективность.

Подключение катушек

Собранный своими руками генератор для ветряка может быть как однофазным, так и трехфазным. Большинство начинающих выбирают первый вариант, так как он немного проще и легче. Но у однофазного подключения есть недостатки в виде повышенной вибрации под нагрузкой (гайки могут раскручиваться) и своеобразный гул. Если данные показатели не имеют значения, то катушки требуется соединять следующим образом: конец первой нужно спаять с концом второй, вторую катушку с третьей и т.д. Если что-то перепутать — схема работать не будет. Хотя здесь сложно что-то сделать не так.


Трехфазная схема хоть и требует большей внимательности, но при этом установка под нагрузкой не гудит и практически не вибрирует, а разведенные фазы под 120 градусов повышают мощность в определенных режимах работы. Трехфазное подключение катушек своими руками заключается в соединении их через 3 единицы. Например, при использовании 12 катушек распаиваются для первой фазы 1, 4, 7 и 10. Для второй — 2, 5, 8 и 11. Для третьей — 3, 6, 9 и 12. Все шесть получившихся концов можно смело выводить наружу из статора. Соединять фазы можно звездой (для получения большего напряжения) или треугольником (для получения большей силы тока).

Элементы основы можно заказать у токаря. Это будет более верным решением, так как автомобильная ступица и тормозные диски довольно массивные. Также можно сделать небольшую хитрость в виде увеличения диаметра всего колеса, ведь чем он больше, тем выше радиальная скорость ветрогенератора.

Дисковые генераторы имеют простую конструкцию, высокую эффективность и у них отсутствует эффект залипания. Дополнительно, ветровые установки, созданные на их основе, довольно легкие. Но по причине отсутствия сердечников, магнитов требуется использовать в два раза больше. Рассмотренный вариант является самым простым для создания ветряка своими руками.

Изготовление из асинхронного двигателя

Генератор для ветряка также можно сделать благодаря переделке асинхронного двигателя. Для этого требуется или переточить ротор на размер неомагнитов, или сделать его своими руками. Переточка родного ротора предполагает еще и использование стальной гильзы, которая бы замыкала магнитное поле. По этой причине нужно учитывать и ее толщину. Можно использовать как круглые, так и квадратные магниты. Последний вариант более эффективный по причине возможности установить их с большей плотностью.

Вследствие неизбежного залипания ротора, клеить неомагниты нужно с небольшим скосом. Смещение требуется делать по принципу зуб + паз. Делая генератор своими руками нужно также перематывать катушки. Причиной тому является использование обмотки из тонкого провода, который не рассчитан на большие напряжения и ампераж. Если используются низкооборотные двигатели, то перематывать их под генератор не требуется, так как у них уже используется хороший, толстый провод.

Перематывать двигатели под генераторы своими руками несложно, но рекомендуется доверить данную работу электрикам. Это позволит избежать ошибок и при этом ветряки из асинхронников получаются значительно эффективнее.


Решение оборудовать ветровые установки мультипликатором позволяет не перематывать двигатель. Также можно поставить небольшой электромагнит для самовозбуждения. Его запитка производится за счет самого вращения ветряка, а чтобы он не потреблял электричество с аккумулятора устанавливается в цепь мощный диод.

В конце хотелось бы сказать, что сделать самодельный генератор для своего ветряка довольно просто. И для этого не требуется особых знаний. Нужно запастись терпением и готовностью проводить опыты. Но при этом следует помнить о технике безопасности, так как электрогенераторы могут вырабатывать большие токи.

Рекомендуем также

Как сделать ветряк из бочки в домашних условиях

Даже из обычной металлической бочки можно своими руками сделать ветряк для дачи или загородного дома. В качестве генератора можно использовать двигатель автомобиля.

Любой человек, которому хотя бы раз в жизни посчастливилось пройти под парусами, знает не понаслышке, что представляет собой сила ветра. Если ветер сильный, то он вполне способен вырвать из рук шкот, порвать трубы и даже порвать парус. А штормовому ветру под силу даже перевернуть катер или лодку.

С помощью ветрогенераторов силу ветра можно использовать для выработки электрической энергии. За пределами нашей страны ветрогенераторы являются вполне привычным атрибутом жизни. Посещая Европу нередко можно увидеть большие мачты-трубы с вращающими на верху пропеллерами.

к содержанию ↑

Устройство и принцип действия

Ветряк имеет довольно простую конструкцию. Он представляет собой колесо, насаженное на трубы определенного диаметра,  оснащенное лопастями и редуктором для передачи крутящего момента. Кроме того необходимо иметь аккумуляторную батарею и инвертор, который служит для преобразования постоянного тока в переменный. В таком случае это устройство носит более солидное название — ветрогенератор.

Когда ветер вращает такой ветряк, крутящий момент передается через редуктор на вал генератора. Механическая энергия вращения превращаться в электрическую. Мощность ветрогенератора находится в прямо пропорциональной зависимости от размеров ветряного колеса, среднего значения скорости ветра и высоты мачты. Диаметр лопастей варьируется в диапазоне от 50 см до 6 м.

Построить ветряк даже небольших размеров непросто. Это касается в основном тех ветрогенераторов, которые имеют горизонтальную ось вращения. Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения значительно дешевле и проще.

к содержанию ↑

Выбор материалов

В домашних условиях вертикальный ветрогенератор можно сделать из бочки объемом 50-100 л. Можно взять бочку из стали или алюминия. Как правило подобные бочки делают из очень качественного и прочного металла, обеспечивающего им прочность и жесткость. Стоимость одной такой бочки невысокая. Для ветряного генератора подойдут и пластмассовые бочки.

На то чтобы из обычной бочки вырезать ветряк уйдет пару часов. Нужно сделать аккуратные прорези на боковых поверхностях бочки. После чего задние и передние кромки лопастей отгибаются на необходимый угол. Угол должен быть вполне разумным. Иначе впоследствии возможны резкие порывы ветра, погнутся трубы и ветрогенератор выйдет из строя.

При необходимости, форму лопастей можно подрихтовать деревянным молотком. Количество лопастей можно делать на свое усмотрение, но не меньше двух. Получившийся ветряк необходимо насадить на вертикально установленные трубы.

Ветряк готов. Теперь механическую энергию нужно превратить в электрическую. В качестве электрического генератора подойдет генератор автомобиля. Диаметр ротора следует выбирать с обязательным учетом скорости ветра. Чем больше прогнозируемая сила ветра, тем больше должен быть диаметр ротора.

Фрагмент бочки представляет собой лопасть в готовом виде. Такие лопасти можно соединять винтовым или заклепочным соединением. Форма лопастей может быть разной. Места, предназначенные для болтового соединения, необходимо вымерять очень точно. Иначе потом придется помучиться с регулировкой вращения.

к содержанию ↑

Установка

Когда ветряк будет готов, его необходимо установить. Для этого заливается фундамент для 3-х точек, к которым будут крепиться трубы основной конструкции. При его заливке необходимо учитывать особенности грунта и климатические условия. После того как бетон хорошо застынет, можно устанавливать мачту с ветряным колесом. Основание мачты можно вкопать на необходимую глубину в грунт с обязательным последующим укреплением ее с помощью растяжек.

к содержанию ↑

Подключение

На заключительном этапе необходимо подсоединить все провода к электрогенератору и собрать электрическую цепь. Сам генератор крепится непосредственно к мачте. В цепь генератора следует подключить аккумулятор. Нагрузка должна подключаться проводами с сечением не менее 2,5 кв.мм. Если возникнет в этом необходимость, то можно поставить преобразователь постоянного тока в переменный. Для регулировки скорости вращения ветряного колеса можно поэкспериментировать с изгибом лопастей.

Следует учесть, что даже если ветрогенератор будет собран и настроен правильно, при неправильном выборе высоты его установки эффективность выработки электрической энергии будет стремиться к нулю. Если ветряк будет иметь высоту мачты 18-20 м, скорость ветра в среднегодовом значении может быть увеличена на 20-30%. Это значит, что выработка электроэнергии увеличится в полтора-два раза.

к содержанию ↑

Предостережения

Любой ветрогенератор является механическим прибором. При его использовании необходимо соблюдать меры предосторожности. Даже слабо вращающиеся лопасти, вырезанные из бочки, могут нанести очень сильный удар. А если кромки лопастей будут иметь заусеницы или острые края, то такой удар может оказаться даже смертельным.

Ветряк регулярно следует проверять внешним осмотром и осматривать его вращающие детали на наличие повреждений и отсутствие ржавчины. В зимнее время лопасти и несущие трубы необходимо очищать от снега и льда во избежание их отрыва.




Оцените статью:

Загрузка...

Поделитесь с друзьями:

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

Рост цен на электроэнергию вынуждает многих пользователей задуматься – как можно сэкономить, и есть ли разумная альтернатива потреблению энергии из общей сети? Для многих выходом из положения становится покупка или строительство собственными руками ветряка для дома. Тем более, что современные ветрогенераторы являются не только эффективным методом обеспечения электроэнергией удаленных от центральных сетей населенных пунктов, но и способом существенно снизить затраты на коммунальные услуги и сделать свое домохозяйство более энергонезависимым.

Давайте рассмотрим, какой именно ветрогенератор лучше подобрать для дома, на какой объем энергии мы можем рассчитывать и что нужно знать для его установки.

Разновидности ветряков

Ветрогенераторы (еще их называют ветрогенераторными установками, ветровыми электрогенераторами, ветростанциями, просто ВЭУ, ветряными станциями и т.п.) - это, по своей сути, ветровые электростанции (ВЭС). Так называют ветровую электроустановку, оборудование и сооружения которой функционально связаны между собой и образуют единый комплекс, который производит электроэнергию из кинетической энергии подвижных воздушных масс. Проще говоря, это системы, которые позволяют использовать ветер в качестве источника возобновляемой энергии.

Ветрогенераторы бывают разных видов, но получившие наиболее широкое применение системы имеют горизонтальную ось вращения ротора. Это обусловлено их высоким КПД, легкой регулировке мощности, более эффективной защитой от ураганов, высокими показатели запуска ротора в условиях слабого ветра и сравнительно невысокой ценой.

Ветрякам другого типа, которые имеют вертикальную ось вращения ротора, удается работать даже при слабом ветре любого направления, их достаточно легко монтировать, и они вызывают меньше шума, в сравнении с горизонтальными ветрогенераторами.

Вместе с тем, такие устройства обладают меньшей эффективностью, поскольку их приходится устанавливать на небольшой высоте из-за особенностей конструкции. Благодаря низкому уровню шума турбины с вертикальной осью чаще всего используются в домашних энергосистемах.

Генераторы также различаются по конструкции ветроколеса. В пропеллерных (или как их еще называют «крыльчатыми») оно имеет лопасти, расположенные перпендикулярно к несущему валу. В карусельных (то бишь, роторных) вал ветроколеса - вертикальный. Также расположен он и в барабанных ветрогенераторах.

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

В современной ветроэнергетической отрасли обычно используются крыльчатые ветроагрегаты, поскольку роторные и барабанные являются громоздкими и недостаточно эффективными механизмами.

Ветроустановки подразделяются также на типы, в комплектацию которых входит специальный редуктор (мультипликатор) и без него. Если редуктор в систему не входит, то шумность такой установки намного меньше, чем в устройствах, включающих его. Поэтому, как показывает многолетняя практика, использование безредукторных ветряков, особенно в домашних условиях, является наиболее целесообразным решением.

Что нужно знать перед установкой ветрогенератора для дома

Если вы решили установить ветряк для хозяйственных нужд мощностью более 10 кВт, важно знать об изменениях ветра в течение суток и зависимость от времени года в месте его расположения, скорость ветра на различных высотах над землей, частоту порывов ветра, получить в метеослужбе статистические данные о поведении ветра в данной местности за 20 последних лет. Вообще замеры и подобные исследования рекомендуется проводить в течение всего года. Но есть и полезные сервисы, которые помогут собрать необходимую информацию.

Среди них можно выделить Earth Wind Map – это глобальная карта ветров в режиме реального времени. Очень удобный интерактивный сайт: данные об определенном регионе можно получить кликнув по соответствующей точке на карте Земли, а движением колесика мыши можно изменять масштаб изображения. Также можно воспользоваться любым из поисковиков, например, Google или Яндекс. Вбив в поисковой строке запрос «карта ветров», вы получите на выбор массу сайтов, где можно найти интересующие вас статистические данные.

Для монтажа маломощных ветроустановок вполне хватит наблюдений в пределах одного сезона, однако не лишним будет консультация специалиста с учетом особенностей местного рельефа, а также получение в метеослужбе ориентировочных данных о поведении ветра в вашей области.

Ветряки с горизонтальной осью вращения

Что касается промышленных ВЭС, то их установкой обычно занимаются государственные предприятия или крупные энергетические компании, специализирующихся на этом. Чаще всего такие устройства объединены в сеть. Для установки домашних ветронераторов не требуются никакие разрешения государственных органов.

Мощные ветрогенераторы требуют больших площадей для размещения. Важно помнить, что минимальное расстояние между ними должно быть в три раза больше высоты одной конструкции, иначе соседние ветротурбины будут захватывать «чужой» ветер.

Повлиять на стоимость установки может потребность в аккумуляторе, который способен сохранять излишки электроэнергии и отдавать их в безветренную погоду, а для преобразования напряжения на контактах батареи в подходящее для использования в домашней сети может понадобится инвертор, который также скажется на итоговой смете.

Ветрогенератор рекомендуется монтировать на достаточно открытой местности, поскольку высокие препятствия задержат потоки воздуха или снизят его скорость. Кроме того, они могут создать воздушные ямы или так называемые «мертвые» ветровые зоны. Ветроагрегат должен устанавливаться, как минимум, на 3-4 метра выше любой преграды, причем она должна находится не ближе 150 метров (расстояние может зависеть от высоты конструкции ветряка).

Его также рекомендуется расположить как можно ближе к аккумуляторным модулям для того, чтобы максимально снизить возможность потерь энергии при ее транспортировке. У такого размещения есть еще одна положительная сторона – это позволит сэкономить на стоимости силового кабеля, ведь чем ближе расстояние, тем меньшее сечение провода можно использовать.

Читайте также: Какой срок службы у солнечных панелей и затраты на их содержание

Необходимо помнить, что разреженность воздуха также влияет на работу ветроустановки, однако при действии постоянных ветров, например, на морском побережье, этот недостаток не является существенным. Важно иметь ввиду, что работа домашних ветряков влияет на телевизионную сеть и может вызывать помехи для приемной антенны.

Устройство ветряка и состав оборудования ветровой электростанции, изображение ataba.com.ua

Если в районе расположения ВЭС преобладают слабые ветра, оптимальным решением станет объединение нескольких установок в сеть с общим аккумуляторным узлом. В противном случае, необходимо настроить работу ветряков так, чтобы каждое отдельное устройство обслуживало свою «долю» нагрузки, а для экономии электроэнергии, следует распределить потребителей в доме: разной группе бытовых приборов должна соответствовать определенная силовая линия.

Как подсказывает опыт многих европейских стран, для многоквартирных домов целесообразнее установить несколько ветряков (пример интересного варианта) небольшой производительности, которые будут генерировать электроэнергию и сохранять ее в общий аккумулятор, чем приобретать одну крупногабаритную ветроустановку.

Как подсчитать мощность ветрогератора для дома

Для ориентировочного расчета мощности домашней ВЭС нужно вычислить среднемесячное потребление электроэнергии, учитывая перечень всех используемых бытовых электроприборов, их мощность и время работы (таблица, которая показывает среднее потребление бытовой техники, находится здесь). Стоить отметить, что чаще всего в магазинах продаются ветровые электростанции для частного пользования мощностью от 2 до 10 кВт.

На многих информационных ресурсах указывается, что для полноценного обеспечения бытовых нужд семье из 3 - 4-х человек потребуется мощность ветрогенератора не менее чем 10 кВт. Однако в каждом конкретном случае, нужно исходить из определенных энергопотребностей, которые могут быть достаточно индивидуальным показателем.

Одним из дополнительных положительных моментов использования ветряков в домашних условиях является также возможность продажи избытков электроэнергии государству. О том, как поставлять «лишнее» электричество в центральную электросеть и подробную информацию об актуальных на сегодня «зеленых» тарифах можно найти в этом разделе.

Не стоит забывать о безопасности: удары молний, результатом попадания которых может стать возгорание ветряка, обледенение лопастей, недостаточная прочность несущих конструкций или фундамента ветроустановки – могут нанести ущерб не только самому устройству, но и причинить вред здоровью человека. Поэтому, не лишним будет позаботиться об оснащении генератора различными защитными системами.

В конечном счете, при выборе типа ветрогенератора, поисках проверенного производителя, расчетах его мощности и решении других вопросов, может возникнуть множество «подводных камней», ответы на которые в полном объеме ни одна статья дать не сможет. К счастью, уже сегодня современные технологии позволяют установить ветряк где угодно, причем специальными техническими знаниями для этого обладать вовсе не обязательно, а эффективность и экологичность такого источника чистой энергии уже не вызывает сомнений. В любом случае, консультация с опытным специалистом станет мудрым решением.

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

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Ветряная турбина своими руками | 14 самых крутых генераторов для жизни вне сети

Ищете ветряную турбину своими руками? Вам понравятся эти электрические генераторы!

Научитесь делать ветряную турбину своими руками! Независимо от того, живете ли вы вне сети или просто хотите генерировать дополнительную энергию для дома, эти идеи ветряных турбин своими руками позволят вам в кратчайшие сроки вырабатывать собственное электричество. Продолжайте читать, чтобы узнать, как построить ветряные турбины всех форм и размеров.Все, от классической ветряной мельницы до турбины с вертикальной матрицей и даже турбины Tesla.

Специальная сделка: Вот как можно перестать тратить сотни долларов на батареи каждый год

Научитесь генерировать собственную энергию дома с помощью одних из самых крутых ветряных турбин своими руками! Здесь у нас есть 14 удивительных ветряных турбин, которые вы можете сделать дома с ограниченным бюджетом.

14 самых крутых генераторов, чтобы заработать себе на жизнь вне сети

1. Сделай сам Tesla Turbine

Турбина Тесла - это метод выработки энергии, которому уже 100 лет.Эта турбина Tesla своими руками - самая зеленая турбина в мире! Следуйте пошаговым инструкциям, чтобы создать свой собственный здесь, на Instructables.

2. Ветряная турбина своими руками | Выработайте 1000 Вт на заднем дворе

Эта ветряная турбина своими руками будет генерировать 1000 Вт, и ее достаточно просто построить дома. Инструкции здесь

3. Ветряная турбина своими руками | Турбина с открытым исходным кодом будет построена всего за $ 30

Ознакомьтесь с этим руководством по очень крутой, очень практичной и очень недорогой ветряной турбине.Инструкции здесь

4. Ветряная турбина своими руками | Создайте свою собственную турбину с вертикальной осью

Ветряк с вертикальной осью вращения отлично подходит для экономии места и денег! Инструкции здесь.

5. Ветряная турбина своими руками | Миниатюрная ветряная турбина

Эта миниатюра такая веселая, яркая и компактная - почти игрушка! … Идеи подарков ко Дню отца, кому-нибудь? Научитесь делать это здесь.

6. Ветряк своими руками | Создайте свой генератор из генератора для грузовиков

Отличное применение для старого грузовика GM, ржавого на стене дома… Инструкции здесь.

7. Ветряная турбина своими руками | Сделано из старых деталей велосипеда

Стильно сокращайте повторное использование и переработку и генерируйте энергию для создания ветряного водяного насоса. Инструкции здесь.

8. Ветряная турбина своими руками | Построить ветряную турбину с потолочным вентилятором

Это превосходное использование бывшего в употреблении оборудования. Всегда полезно повторно использовать все, что можно, чтобы максимально использовать ресурсы Земли. Инструкции здесь.

9. Ветряная турбина своими руками | Построить ветряную турбину с диффузором сопла

Диффузор помогает направлять энергию на эту ветряную турбину для максимальной эффективности.Инструкции здесь

10. Ветряная турбина своими руками | Постройте удивительную турбину Tesla CD

Возьмите нашу старую коллекцию компакт-дисков и немного суперклея, этот урок поможет вам в мгновение ока закрутить все виды новой энергии. Инструкции можно найти здесь.

11. Ветряная турбина своими руками | Построить турбину «Оса»

Привезли двоих вас двое учеников - будущих гениев. Инструкции здесь.

12. Ветряная турбина своими руками | Постройте картонную турбину Tesla

Эта турбина Tesla полностью сделана из картона, что делает ее дешевле и экономичнее.Бонусные баллы за красоту. Инструкции здесь.

13. Постройте больше ветряных турбин своими руками

Ищете другие отличные способы построить ветряную турбину? Мы нашли для вас этот сайт, который оказался отличным источником. Нажмите сюда, чтобы проверить это.

Эта последняя ветряная турбина, вероятно, слишком сложна для изготовления дома, но разве она не красива !?

Источник: pioneersettler

Как использовать энергию ветра дома сегодня

Революция в области возобновляемых источников энергии означает, что энергия ветра для дома теперь доступна! Научитесь использовать энергию ветра дома - это проще, чем вы думаете!


Как использовать энергию ветра дома сегодня

Ветровые турбины могут быть отличным способом производства чистой возобновляемой энергии в массовом масштабе при условии, что они расположены в ветреной местности.Ветряная турбина прикреплена к башне, которая возвышается на 100 футов над землей, чтобы использовать преимущества более высоких скоростей ветра на больших высотах.

Поскольку эти турбины высоки, занимаемая ими площадь в основном находится высоко, а это означает, что площадь земли, которую они используют, особенно мала. Это оставшееся пространство можно вместо этого использовать для сельского хозяйства или строительства, или даже для установки большего количества из них.

Конечно, установка ветряной турбины - не единственный способ использовать энергию ветра для дома, и для многих из нас это непрактично.Если вы не живете на гектарах земли в сельской местности, использовать ветряную турбину просто непрактично. Ваши соседи в пригороде не будут счастливы, а если вы живете в квартире, не может быть и речи!

Выбор плана использования возобновляемых источников энергии - это гораздо лучшее решение и способ использовать преимущества энергии ветра для дома, не говоря уже о том, что это намного (намного!) Дешевле, чем строительство ветряной турбины, занимает всего несколько минут, и дает вам все экологические последствия использования возобновляемых источников энергии.

Именно это мы и предлагаем здесь, в Inspire: все экологические преимущества энергии ветра, но без десятков тысяч долларов затрат на ветряную турбину.Если вы хотите узнать больше о переходе на план использования возобновляемых источников энергии, щелкните здесь.

Может ли ветряная турбина приводить в действие ваш дом?

Электроэнергия, вырабатываемая ветряной турбиной, действительно может служить источником энергии для дома. Большие турбины на ветряных электростанциях могут генерировать огромное количество энергии всего за один день, в некоторых случаях этого достаточно, чтобы обеспечить питание одного дома в течение всего года.

Хотя установка ветряной турбины дома может показаться хорошей идеей, это огромные начальные инвестиции, поэтому, если вы не планируете проживать на этой собственности до конца своей жизни, это вряд ли принесет прибыль. финансовый смысл в этом.

В любом другом случае использование простого энергетического плана с надежной компанией по возобновляемым источникам энергии может быть гораздо более дешевым и простым способом сделать это.

Короткий ответ - да. Длинный ответ: это зависит от размера вашего дома, количества энергии, которое вам нужно, и среднегодовой скорости ветра в вашем районе.

Ваш дом может легко получать энергию от ветра и солнца с помощью энергетического плана Inspire. Чистая энергия может поставляться напрямую в дом любого размера, независимо от того, живете ли вы на самом деле в ветреной местности или нет.

Просто переключившись на чистую энергию, вы избавляетесь от необходимости оценивать количество энергии, которое вам понадобится каждый год, узнаете, как рассчитать, установить и подключить турбину, рассчитать высоту местности, окружающей ваш дом, и многое другое. шаги, необходимые для того, чтобы даже начать процесс оценки того, стоит ли устанавливать свою собственную.

Как работают ветряные турбины для жилых домов?

Функция ветряной турбины для жилого дома такая же, как и у ветряной турбины более крупного масштаба; он просто меньше по размеру и обслуживает только один объект.Ветряной генератор для домашнего использования превращает природную энергию ветра в электричество, используя аэродинамическую силу от лопастей ротора.

Прежде чем рассматривать домашние ветроэнергетические системы, вам нужно будет изучить количество ветра вокруг вашего района, требования и условия зонирования в вашем районе, а также любые протесты со стороны других местных жителей. Вам также нужно будет рассчитать, вернет ли турбина деньги, чтобы вы в конечном итоге сэкономили. Затем вам нужно будет оценить годовую выработку энергии турбиной и выбрать турбину и градирню наилучшего размера, прежде чем решать, подключать ли систему к электросети или нет.

После того, как вы выбрали турбину, вам нужно будет выяснить логистику ее установки, и вам нужно будет знать, как правильно залить цементный фундамент. Вам понадобится доступ к лифту или способ безопасного возведения башни. Вам необходимо знать разницу между проводкой переменного (AC) и постоянного (DC) тока, как безопасно обращаться с батареями и устанавливать их, а также как безопасно подключать вашу турбину.

Как видите, установка ветряной турбины дома - это не небольшие инвестиции, как с точки зрения денег, так и времени.К счастью, есть гораздо более простые способы подключить ваш дом напрямую к ветровой энергии.

Есть ли компании, которые будут поставлять энергию ветра в мой дом?

Да! Ваш поставщик энергии может быть относительно легко заменен на более устойчивый и возобновляемый источник, и это именно то, что мы делаем здесь, в Inspire Clean Energy. Наша цель - предоставить энергию, которая позволяет увидеть картину в целом и помочь остановить ущерб, наносимый окружающей среде традиционными ископаемыми видами топлива. С тех пор, как мы начали свой путь к более экологически устойчивой планете, мы предотвратили выброс 1 190 747 метрических тонн парниковых газов.Мы предлагаем легкую и стабильную ветроэнергетику для неограниченного домашнего использования.

Сколько энергии ветра необходимо для питания дома?

На этот вопрос нет универсального ответа. Каждый дом имеет разные размеры и разные потребности в энергии, но типичный американский дом потребляет около 10932 киловатт-часов электроэнергии в год.

Какую мощность может производить домашняя ветряная турбина?

Согласно руководству Energy.gov [1] по установке и обслуживанию домашней ветряной турбины, 1.5-киловаттная турбина удовлетворяет потребности одного дома, который использует 300 кВт / ч в месяц, в месте со средней годовой скоростью ветра 14 миль в час.

Здесь также стоит упомянуть местоположение участка - согласно Национальным ветровым дозорам [2], ветряные турбины производят со средней скоростью или выше их около 40% времени. И наоборот, примерно в 60% случаев они производят мало энергии или не производят ее совсем. Это означает, что на протяжении большей части времени ветряные турбины не могут служить единственным способом использования энергии для дома, и потребуется второй источник энергии.Это еще более актуально в населенных пунктах, поскольку другие здания будут ослаблять ветер.

Какой ветряк лучше всего подходит для домашнего использования?

Если вы думаете об инвестициях в ветряную турбину для домашнего использования, вам нужно будет провести много исследований, и однозначно нет простого ответа! Как упоминалось ранее, каждый дом строится и имеет разные размеры, поэтому самый эффективный способ гарантировать, что дом получит самую дешевую и чистую энергию ветра, - это использовать надежного, признанного поставщика, вместо того, чтобы устанавливать свою собственную турбину.

Мы закупаем чистую возобновляемую энергию из ветряных, солнечных и геотермальных источников, расположенных по всей территории США, и передаем ее в сеть, из которой вы получаете электроэнергию.

Сколько стоит установить ветряк дома?

Это зависит от многих факторов. После того, как ветряная турбина была выбрана для конкретного места, один небольшой фактор может привести к огромному увеличению стоимости. Например, если подключение к сети недоступно или может быть выполнено только через дорогостоящее расширение, это может стать чрезвычайно дорогостоящим.Стоимость начинается от 15 000–50 000 долларов за милю, в зависимости от местности, так что это немалые вложения.

Согласно Windustry [3], установка мощностью 10 киловатт, которая будет питать средний домашний дом, стоит от 50 000 до 80 000 долларов или больше для полной установки. Не совсем те деньги, которые большинство из нас должно вкладывать в использование энергии!

Сколько времени, пока ветряная турбина окупится?

Опять же, это будет трудно определить, поскольку каждый отдельный дом имеет разные потребности в энергии.Пройдет значительное время - возможно, даже десятилетия - прежде чем домашняя ветряная турбина сэкономит достаточно энергии, чтобы окупить себя.
Кроме того, преимущества серийных ветряных турбин, выпускаемых серийно, настолько велики, что они почти не стоят того. По мере того, как ветряные фермы расширяются в сельских районах, местная экономика получает импульс и может ремонтировать дороги, финансировать правоохранительные органы и удерживать налоги на низком уровне.

Ветряные электростанции также уменьшают количество сжигаемого ископаемого топлива, тем самым уменьшая количество двуокиси серы и окислов азота, загрязняющих воздух.Такое сокращение загрязнения воздуха позволило сэкономить средства на лекарствах от эмфиземы и респираторных заболеваний, что позволило сэкономить 9,4 миллиарда долларов [4] государственных расходов только в 2018 году.

Как генерировать ветровую энергию в домашних условиях

Переключитесь на возобновляемые источники энергии и оставьте это профессионалам

В большинстве случаев более безопасным, дешевым и простым вариантом является передача ветряных турбин профессионалам. Если ваша причина для установки собственной ветряной турбины связана с заботой об окружающей среде, Inspire Energy всегда с вами.

Вы можете зарегистрироваться всего за две минуты, и когда вы это сделаете, мы будем покупать больше чистой энергии от вашего имени, увеличивая спрос и количество чистой энергии в сети. А когда в сети больше чистой энергии, мы не полагаемся на ископаемое топливо и не способствуем изменению климата.

Источники
[1] https://www.energy.gov/energysaver/installing-and-maintain-small-wind-electric-system
[2] https://www.wind-watch.org/faq-output .php
[3] http: //www.windustry.org / how_much_do_wind_turbines_cost
[4] https://www.awea.org/wind-101/benefits-of-wind/environmental-benefits

Покупка малой ветряной турбины, руководство для потребителей и часто задаваемые вопросы | sfenvironment.org

В настоящее время в Сан-Франциско имеется (5) небольших ветряных турбин. Можно подумать о покупке небольшой ветряной турбины, если на предлагаемом участке скорость ветра не менее 10 миль в час или 4,4 м / с (метров в секунду), а средний счет за электроэнергию составляет более 150 долларов в месяц. Перед тем, как приступить к изучению небольшой ветряной турбины, важно внести какие-либо изменения в энергосбережение и эффективность на месте.

Американская ассоциация ветроэнергетики (AWEA) рекомендует получать и изучать литературу по продукции от нескольких производителей, а также изучать тех, кого вы хотите изучить, чтобы убедиться, что они являются признанными предприятиями. Важно выяснить, как долго длится гарантия и что она включает, и попросить рекомендовать клиентов с установками, аналогичными той, которую вы, возможно, рассматриваете. Спросите владельцев системы о требованиях к производительности, надежности, техническому обслуживанию и ремонту, а также о том, соответствует ли система их ожиданиям.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1) Как работают ветряные турбины?
Лопасти ветряной турбины вращаются при прохождении через них ветра; это движение заставляет вал вращаться внутри генератора, который затем производит электричество.

2) Что такое малая ветряная турбина?
Небольшие ветряные турбины, также известные как «небольшие ветряные генераторы», используются в жилых и коммерческих зданиях. Город и округ Сан-Франциско определяют малые ветряные турбины как имеющие номинальную мощность 50 киловатт (кВт) или меньше.

3) Что такое «городской ветер»?
«Городской ветер» относится к ветроэнергетическим технологиям, подходящим для городской среды.

4) В чем разница между ветряными турбинами с горизонтальной осью и вертикальной осью?
Подавляющее большинство ветряных турбин представляют собой трехлопастные устройства в форме «пропеллера», которые вращаются вокруг оси, параллельной или горизонтальной по отношению к земле. Их называют «ветряными турбинами с горизонтальной осью» или «HAWT». «Ветряная турбина с вертикальной осью» или «VAWT» имеет ротор, который вращается вокруг оси, перпендикулярной - или вертикальной - земле, подобно шесту для парикмахерских или штопору.Многие варианты HAWT и VAWT существуют или находятся в стадии разработки. В HAWT используется горизонтально установленный вал ротора на вершине башни и лопасти, напоминающие пропеллеры. VAWT имеют валы ротора, которые ориентированы вертикально и часто производятся в конфигурациях Дарье (взбивание яиц) или Савониуса (ветряная совок).

5) Какой размер турбины мне нужен для моего здания?
Размер вашей турбины зависит от того, сколько электроэнергии вы потребляете. Односемейный дом в Сан-Франциско потребляет около 5 232 киловатт-часов (кВт-ч) электроэнергии в год (около 436 кВт-ч в месяц).Потребление электроэнергии в коммерческом здании может быть значительно выше, в зависимости от здания, и, следовательно, потребуются более мощные ветряные турбины. В зависимости от средней скорости ветра в районе потребуется ветряная турбина мощностью от 1 до 5 кВт, которая внесет значительный вклад в удовлетворение этого спроса.

6) Сколько стоит ветряная система?
Малые ветроэнергетические системы могут стоить от 5000 до 40 000 долларов в зависимости от мощности в кВт. Правильно расположенные небольшие ветряные турбины обычно окупаются в течение 15 лет, что составляет примерно половину их срока службы, если применяются правильные стимулы.VAWT являются относительно новым явлением на рынке, что означает, что цены на системы не всегда доступны, но цены могут варьироваться от 5000 до 15000 долларов, не включая затраты на установку.

7) Как определить ветровой ресурс на моем участке?
Эксперты по ветру рекомендуют устанавливать анемометр - устройство, измеряющее направление и скорость ветра, в течение как минимум 12 месяцев. Анемометр обычно устанавливается на столб или башню, где может быть размещена небольшая ветряная турбина.Анемометры обычно устанавливаются на год, потому что ветер имеет сезонные изменения; например, когда ветры весной бывают сильнее. SF Environment в настоящее время разрабатывает карту ветров Сан-Франциско, чтобы помочь жителям Сан-Франциско лучше понять свои ветровые ресурсы в своем районе.

8) Как монтируются небольшие ветряные турбины?
Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, ветряную турбину следует устанавливать на мачте или башне. Как правило, чем выше столб или башня, тем больше энергии может производить ветровая система.Столб или башня также могут поднять турбину над турбулентностью воздуха, которая может существовать близко к поверхности из-за препятствий, таких как здания, деревья и холмы.

9) Могу ли я подключить свою систему к электросети?
Небольшие ветроэнергетические системы могут быть подключены к системе распределения электроэнергии - они называются системами, подключенными к сети. Если турбина не может обеспечить необходимое количество энергии, разница компенсируется коммунальными предприятиями. Однако перед подключением к их распределительным линиям вам следует связаться с коммунальным предприятием, чтобы решить любые проблемы, связанные с качеством электроэнергии и безопасностью.Ваша утилита может предоставить вам список требований для подключения вашей системы к сети.

10) Насколько надежны ветряки? Придется ли мне проводить много технического обслуживания?
Большинство небольших турбин имеют всего 2-3 движущихся части и рассчитаны на длительный срок службы (20–30 лет). Однако, как и с любой другой работоспособной машиной, она должна эксплуатироваться безопасно и в соответствии со спецификациями производителя, а детали должны обслуживаться и периодически ремонтироваться.

11) Существуют ли какие-либо федеральные или государственные стимулы для малых ветряных турбин?
Владельцы малых ветряных систем могут получить неограниченный федеральный инвестиционный налоговый кредит в размере 30% от общих затрат на установку.На уровне штата Программа стимулирования самопроизводства Калифорнийской энергетической комиссии (CEC) предлагает скидки на ветровые системы по 1,19 доллара за ватт мощностью до 3 МВт.

12) Как мне подать заявление на получение разрешения на малую ветряную турбину в Сан-Франциско?
Департамент строительной инспекции (DBI) Сан-Франциско в настоящее время принимает заявки на получение разрешений на малые ветровые турбины. DBI отдает приоритет разрешениям для малых ветряных турбин, как написано в редакции AB-004. Жители могут подать заявление на получение разрешения на установку на крыше и на уровне земли.DBI также обязана проинспектировать предлагаемый участок перед выдачей разрешения. См. Стандарты Департамента панорамирования для проверки приложений здесь. Плата за разрешение на ветроэнергетику составляет от 1000 до 5000 долларов, в зависимости от того, требуется ли публичное уведомление, поставщиками, завершившими проекты в Сан-Франциско.

13) Есть ли что-нибудь, на что мне следует обратить внимание при покупке небольшой ветряной турбины?
Большинство популярных моделей малых HAWT работают примерно с такой же эффективностью.Ожидаемое производство энергии будет тесно связано с рабочей площадью лопастей ротора, которая зависит от диаметра ротора. Если вам предлагают HAWT, который обещает привести весь ваш дом в действие турбиной, которая намного меньше, чем у обычных продуктов, запросите более подробную информацию. Поскольку VAWT только начинают выходить на рынок, их эффективность предсказать гораздо труднее. Всегда получайте несколько заявок от разных компаний и спрашивайте рекомендации от предыдущих клиентов.

Ветряная электростанция урагана Комплекты ветрогенераторов для жилых домов


Малые ветряные генераторы

Немного о том, как малая ветряная турбина работала или работала в прошлом, и чем отличается наш продукт.Чтобы понять, как работает ветрогенератор, вы должны сначала понять, что генератор сам по себе не вырабатывает мощность, он преобразует кинетическую энергию и крутящий момент из набора лопастей в электрическую энергию. Казалось бы, в то время как средний потребитель или частное лицо испытывает сжатие этой концепции, когда они понимают, что ветряная турбина коммунального масштаба с огромными лопастями вырабатывает больше энергии, чем ветряная турбина микро. В какой-то момент эта логика теряется для многих потребителей, которые, по-видимому, теперь принимают решения о покупке на основе «рейтингов мощности», которые, по моему опыту, являются просто вымышленными счетами, в некоторых случаях сфабрикованными некоторыми небольшими поставщиками ветроэнергетики.Некоторые члены сообщества энтузиастов малого ветра придумали термин и называют его «ваттными войнами». В то время как ваттные войны хороши для некоторых недобросовестных людей, которые стремятся получить какое-либо конкурентное преимущество, которое они могут получить на конкурентном рынке, успехи этих компаний, по сути, сбивают потребителей с толку, порождают нереалистичные ожидания от их продуктов и во многих случаях приводят к исходу многих потребителей и маленький энтузиаст ветра из хобби. Как минимум, эти люди отвлеклись от того, что важно в малом ветре и, в большей степени, от возобновляемых источников энергии в целом.

Так что же важно при покупке небольшой ветряной турбины?

Я сам еще не получал счета за электроэнергию в ваттах. Используемая мера - киловатт-часы. Это просто означает использование нагрузки 1000 Вт в течение всего часа. Это используется для расчета того, сколько энергии используется и как определить размер систем возобновляемой энергии. При обсуждении малых ветряных генераторов было бы лучше понять, какие из них будут производить больше киловатт-часов в день.

Турбина А имеет стабильную мощность 250 Вт, поэтому за 4 часа она производит 1 киловатт-час. В течение дня тот же ветрогенератор в этом примере будет производить 6 киловатт-часов в течение дня. 24 часа, разделенные на 4, составляют 6 кВтч. Оценивая эту скорость, мы можем предположить, что на этой средней турбине A будет генерироваться около 180 кВт / ч в месяц.

Турбина B Эта турбина поставляется от производителя с номинальной мощностью 2000 Вт. 5 лопаток диаметром 28 дюймов с минимальной рабочей площадью.После проверки калькулятора клинков, который мы обнаружили в компании Warlock Engineering, мы обнаружили, что для достижения мощности всего 200-300 Вт при стандартной конструкции энергетической лаборатории Национального исследовательского центра на скорости 24,6 миль в час. Это была бы выходная мощность, если бы турбина была хорошо спроектирована, как рекламируется, и запускалась при слабом ветре, как рекламируется. Реальность такова, что многие из этих турбин плохо спроектированы и построены и со временем вырабатывают незначительную мощность, если только они не работают при сильном ветре. Гипотетически, ради обсуждения, мы дадим турбине В преимущество сомнения и скажем, что она вырабатывает 2000 Вт в течение получаса во время сильного ветра.В этом случае турбина вырабатывала бы 1 кВт / ч, а генераторы - минимальную, если вообще мощность, при среднем ветре из-за плохой конструкции, зубчатости и других конструктивных недостатков. Снова давая некоторым из этих продуктов преимущество сомнения и «кредит» от производства еще одного кВтч в течение остальной части дня при подзарядке при ветре 12-18 миль в час, этот продукт может выдавать в целях обсуждения 2 кВтч на день. В течение месяца у вас будет что-то еще, порядка 60 кВт · ч, произведенное за тот же период времени.

Выводы

Глядя на оба гипотетических примера и сравнивая их, легко увидеть и теперь понять, почему небольшой ветрогенератор, рассчитанный на необычно высокую выходную мощность, на самом деле может вырабатывать меньше полезной мощности с течением времени в несколько раз. В 3-4 раза меньше, чем на то, что хорошо построено, правильно спроектировано и честно оценено.

При этом и в генераторе у вас есть обмотки. Это провода, которые вы видите в кожухе, которые намотаны в непосредственной близости.Эти провода имеют эмалированное покрытие, которое имеет температурный диапазон, при котором, если он нагревается за пределы покрытия, сгорает, и генератор или даже электродвигатель сгорают. Поэтому важно понимать, что в любом генераторе, если слишком большой крутящий момент приложен к обмоткам такого размера или калибру проводов, ток в силе тока нагнетает тепло, и любой генератор может сгореть, если для данного генератора приложен слишком большой входной крутящий момент. Вот почему важно согласовать ветряную турбину с генераторной установкой.

Понимание обмоток генератора с постоянными магнитами и покупка pma's

В любом генераторе, будь то переделанный генератор переменного тока с постоянными магнитами delco, наша конструкция с радиальным или даже большим осевым потоком с белой молнией может использоваться с разными калибрами проводов, которые используются по разным причинам для конкретного применения. Также важно понимать, что, вообще говоря, когда вы смотрите на генератор переменного тока с постоянным магнитом для продажи на нашем сайте ebay youtube Amazon и т. Д., Когда вы видите рекламируемое напряжение, такое как часто модели 12, 24 и 48, это обычно не означает, что есть это своего рода внутренний регулятор, который ограничивает выходное напряжение генератора или pma до адекватного уровня зарядного напряжения для приложения. Это одна из самых больших ошибок, которые, как мы видим, делают сами люди при выборе генератора.Обычно продавцы и производители оценивают генератор с постоянным магнитом как, например, 12 вольт, когда диапазон оборотов генератора достаточен для достижения напряжения отключения для зарядки данной батареи. Термины ветряная мельница, ветряные генераторы, ветряные зарядные устройства или комплекты ветряных турбин для жилых помещений, которые мы часто видим взаимозаменяемыми, пытаются сказать вам, что в приложении с прямым приводом с определенным набором лопастей они будут использовать конкретный генератор для приложения. Так в чем разница? Генератор любого типа имеет емкость «прорези» или область, в которую может поместиться обмотка.Это будет уникально для конкретного генератора. Важно понимать, что в пределах рабочей зоны можно использовать провода разного калибра. В области обмоток генератора больше витков или любая другая терминология, которую вы предпочитаете, могут поместиться в данной области с более тонким проводом, чем с более толстым проводом, в зависимости от того, что физически вписывается в данную катушку статора, обмотку, обмотку и / или паз. «Опять же, какая терминология подходит для данного генератора переменного тока.

Влияние калибра провода в обмотке генератора с постоянным магнитом,

1-й принцип работы ветрогенераторов (который мы преодолели с помощью нашей новой технологии) Я объясню, как это сделать в конце статьи.

Врезка в точку.

Независимо от напряжения аккумуляторной батареи системы или запуска связи с сетью для получения любой полезной мощности, напряжение в обмотках статора или генератора должно быть больше, чем то, на которое он пытается передать мощность.

Когда полюс или магнитное поле проходит через катушку, в результате начинают течь электроны, но для целей нашего обсуждения того, как работают обмотки, важно понимать, что большее количество обмоток в прорези более тонкого провода создает более высокое напряжение с магнитный ротор вращается на более низких оборотах.Это отлично подходит для ветряных генераторов в районах с слабым ветром и встраивается в здания, где люди помнят, что выработать некоторую мощность с течением времени лучше, чем не производить никакой энергии, пока не дует сильный ветер. Это остается балансирующим действием, потому что, хотя многие потребители хотят генератор с низкой частотой вращения. Компромисс заключается в том, что в то время как более тонкий провод будет создавать напряжение для достижения точки разреза, чтобы начать генерировать мощность, нижняя сторона заключается в том, что более тонкий провод ограничивает потенциальный ток, который может нести обмотка. Проволока Найнера также нагревается из-за большего внутреннего сопротивления.

Во многих отношениях то, что происходит с производителем, во многих случаях является тонким балансирующим действием, которое должно учитывать множество переменных. Если провод слишком тонкий, генератор может «включиться», то есть повысить напряжение выше, чем на батарее. Если включение слишком мало, сопротивление будет тянуть турбину, водяное колесо и т. Д. С резистивной нагрузкой из-за недостатка крутящего момента. Избыточное тепло может накапливаться, когда обмотка пытается пропустить ток при наличии достаточного крутящего момента для преодоления «резистивной нагрузки», т.е.е. когда генератор становится труднее вращать после включения ». И наоборот, в случае, когда в генераторе используется слишком толстая или тяжелая обмотка, существует потенциал для создания большого тока, но из-за ограничений частоты вращения для конкретного приложения мощность не может генерироваться из-за невозможности достичь точки включения. Примерное напряжение аккумуляторной батареи составляет 13,3, а показание напряжения холостого хода на генераторе составляет 8,8. Напряжение перетекает от более высокого давления к более низкому »

Неправильный генератор Неправильное приложение

Одна из ошибок, которую часто допускают новички, пытающиеся определить размер генератора, заключается в том, что они покупают именно по классификации напряжения.Помните, как мы обсуждали ранее, изготовители ветряных генераторов склонны оценивать свои напряжения при оборотах прямого привода 150–250 при заданном напряжении. Это не означает, что если генератор с постоянным магнитом будет вращаться на более высоких оборотах, напряжение генератора не будет превышать 24 или даже 48 вольт. Это означает, что в случае, если у вас может быть гидромашина с кабелем с более высокой передачей и более высокими оборотами, может быть лучше фактически использовать генератор переменного тока с постоянными магнитами на 24 или даже 12 вольт.

Вольт умноженное на амперы = ватты

В примере, где потребитель решает использовать генератор, обозначающий 12 вольт, который будет иметь более толстую обмотку, он на самом деле будет иметь возможность пропускать больший ток на конкретный генератор и производить больше мощности при 48 вольт, фактически работая с pma. прохладнее и продлевает продолжительность жизни.

Ураган Белая молния: отклонение от статус-кво

В Hurricane white Lightning используется более толстая обмотка, которая позволяет более высокому уровню тока проходить на сетку или батарею. Это позволяет генератору работать с обоими охладителями и пропускать больший ток, что дает большую мощность и меньшее сопротивление, проходящее через обмотки. Мы используем запатентованный интеллектуальный контроллер MPPT для повышения выходной мощности, чтобы максимизировать выходную мощность в любых условиях. Если вы могли следить за обсуждением по существу, мы удалили часть действия по уравновешиванию.Мы больше не ограничены использованием более тонкой проволоки в обмотках для достижения точек врезки. У нас меньше тепла в генераторах. Больший контроль над турбинами и, наконец, большая выходная мощность с течением времени, чем что-либо в этом классе. Мы используем наш контроллер, чтобы получить зарядную мощность от турбин, которую другие машины с более легкой обмоткой не могут. Наш контроллер делает еще один шаг вперед. Контроллер рассчитал частоту вращения генератора на основе импульсов трехфазной мощности, которая проходит через него. Контроллер соответственно регулирует сопротивление, которое берет заряд с контроллера, не оказывая большого сопротивления и убивая инерцию набора лезвий.

Установка домашней ветряной турбины в Коннектикуте

Бесплатная оценка площадки для возобновляемой энергии ветра

Sun-Wind Solutions посетит ваш объект, чтобы проверить наилучшие существующие условия для домашних ветряных турбин. Типичная оценка сайта состоит из следующего:

  • Проверка данных, полученных в ходе первичного опроса.
  • Оценка истории и тенденций местных погодных данных.
  • Оценка препятствий.
  • Предварительная оценка требований или ограничений зонирования.
  • Размещение анемометра для проверки ветровых условий на площадке.

Экономический анализ установки ветряных турбин

Инвестиции в домашнюю ветряную турбину для питания вашего дома или бизнеса могут быть надежным финансовым вложением. Перед принятием решения важно провести тщательный экономический анализ, но в настоящее время существует ряд скидок и льгот, а также налоговые льготы на возобновляемые источники энергии ветра, которые помогают снизить затраты на систему.Например, налоговая скидка в размере 30% может позволить вам окупить значительную часть стоимости вашей ветряной турбины. Sun-Wind Solutions может предоставить вам финансовый анализ, который покажет вам:

  • Ваше текущее потребление электроэнергии и сколько вы можете сэкономить с помощью вашей новой домашней ветряной системы.
  • Всего вознаграждений, выплаченных третьими сторонами.
  • Ваша рентабельность инвестиций по сравнению с традиционными инвестиционными продуктами.
  • Исторические и будущие ожидания тарифов на электроэнергию.

Если на вашем объекте имеется достаточный ветроэнергетический ресурс, следующим логическим шагом будет совместная работа над ответами на следующие вопросы: Какого размера система мне нужна? Какие сопутствующие расходы? Есть ли скидки / налоговые льготы? Какую башню я должен использовать? Какой у меня срок окупаемости? У вас могут возникнуть и другие вопросы. Мы здесь, чтобы помочь вам принять правильное решение для вашей семьи или бизнеса.

Engineering / Разработка лучшей домашней ветряной турбины

Ваша домашняя ветряная турбина и мачта, на которой будет установлена ​​ветряная турбина, будут подобраны индивидуально для обеспечения максимальной эффективности.Sun-Wind Solutions спроектирует и установит каждый компонент, от основания до основания домашней ветряной турбины. Сами ветряные турбины, как правило, предварительно спроектированы производителем. Электрические схемы будут разработаны с учетом размера ветряной турбины, технических характеристик инвертора и условий на вашем участке.

Ветряная турбина - Музей науки и промышленности

Постройте ветряную турбину для выработки электроэнергии и исследуйте процесс преобразования энергии.

Материалы

  • Три трубы из ПВХ, одна длиной около 30 см, а другие длиной не менее 15 см
  • Три тройника из ПВХ
  • Одно колено из ПВХ
  • Двигатель
  • Провод (длиной около двух футов)
  • Провод фрезы
  • Ступица (можно приобрести у Kid Wind Project)
  • Деревянные дюбеля
  • Мультиметр
  • Зажимы типа «крокодил»
  • Ножницы
  • Лента
  • Фен или вентилятор
  • Материалы для лезвий, такие как бальзовая бумага, алюминиевая фольга, конструкционная бумага , палочки для мороженого и т. д.

Указания

  1. Вставьте 15-сантиметровую трубу из ПВХ в среднее отверстие тройника из ПВХ. Повторите то же самое с другой 15-сантиметровой трубой из ПВХ и тройником.
  2. Соедините две части вместе, вставив свободные концы труб по сторонам третьего тройника так, чтобы среднее отверстие было направлено вверх.
  3. Вставьте оставшуюся трубу из ПВХ в тройниковое отверстие, направленное вверх, так, чтобы труба стояла вертикально.
  4. Поместите последний тройник на свободный конец башни.
  5. Подсоедините к двигателю два провода.Надежно установите двигатель в шарнир наверху башни. Пропустите провода по трубе башни и выведите из одного из тройников на основании. При необходимости используйте изоленту, чтобы надежно удерживать двигатель на месте.
  6. Присоедините пластиковую круглую деталь, называемую ступицей, к прямой металлической детали на внешней стороне двигателя.
  7. Подключите провода к мультиметру с помощью зажимов типа «крокодил». Установите мультиметр на 20 вольт.
  8. Вставьте несколько небольших деревянных дюбелей в отверстия ступицы.Создайте ветер с помощью фена или вентилятора. Проверьте мультиметр, чтобы узнать, сколько энергии вырабатывается.
  9. Используя различные материалы, сконструируйте различные лопасти ветряной турбины. Учитывайте вес, гладкость поверхности и количество необходимых лезвий. Прикрепите лезвия к дюбелям с помощью скотча.
  10. Снова включите фен или вентилятор и проверьте турбину с каждым типом лопастей, которые вы разработали. Чем отличается электрическая мощность? Протестируйте турбину с разными скоростями ветра, такими как низкие, средние и высокие настройки вентилятора.Влияет ли скорость ветра на выработку электроэнергии?

Что происходит?

Поскольку кинетическая механическая энергия движущегося ветра вращает лопасти ветряной турбины, генератор внутри турбины также вращается. Это заставляет спиральный провод вращаться вокруг магнита и создает электрический ток, который мы измеряем с помощью мультиметра.

Поскольку энергия не создается и не разрушается, чем больше энергия вводится, тем больше будет выход энергии.Следовательно, чем больше механической энергии вы начинаете - чем быстрее вращаются лопасти - тем больше электроэнергии будет вырабатывать турбина.

Справочная информация

Ветер возникает из-за разницы в давлении, создаваемой неравномерным нагревом поверхности Земли солнцем. Излучение солнца заставляет землю накапливать тепловую энергию. Воздух над землей также получает тепловую энергию и расширяется, становясь менее плотным и поднимаясь вверх.

Это движение вызывает область низкого давления на поверхности, создавая вакуум, который втягивает воздух.Более холодный и плотный воздух течет к поверхности с низким давлением, заполняя пространство, оставшееся поднимающимся нагретым воздухом. Это создает конвекционный ток, а тепловая энергия преобразуется в кинетическую механическую энергию в виде движущегося воздуха или ветра.

Ветряная турбина преобразует механическую энергию ветра в электрическую. Турбина берет кинетическую энергию движущейся жидкости, в данном случае воздуха, и преобразует ее во вращательное движение. Когда ветер проходит мимо лопастей ветряной турбины, он перемещает или вращает лопасти.Эти лопасти вращают генератор. Генератор работает как инверсия электродвигателя; вместо того, чтобы применять электрическую энергию для поворота и создания механической энергии, он использует механическую энергию для поворота и создания электрической энергии. Генераторы вращают спиральную проволоку вокруг магнитов для создания электрического тока.

Уникальный дизайн позволяет безлопастным ветровым турбинам использовать энергию

W Когда вы думаете о ветряных турбинах, на ум обычно приходят изображений высоких структур с двумя или тремя вращающимися лопастями, вращающимися на ветру.Однако испанская компания Vortex Bladeless стремится изменить это восприятие.

Компания разработала ветрогенератор, отличающийся отсутствием лопастей. Система, также известная как Vortex Bladeless, использует аэродинамическую нестабильность для захвата энергии.

Инженеры Vortex Bladeless создали прототипы этой инновационной ветряной турбины пару лет назад. Чтобы сократить время и стоимость разработки, они обратились к решениям конечно-элементного анализа (FEA) и вычислительной гидродинамики (CFD), чтобы отточить свои конструкции и процесс разработки продукта.

Традиционные ветряные турбины с лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси, обычно состоят из башни, системы управления и лопастей. Когда ветер вращает лопасти, они вращают вал, который соединяется с генератором. Генератор производит электричество.

Ветряные турбины бывают разных размеров. Турбины мощностью менее 100 кВт могут использоваться для небольших применений, таких как перекачивание воды, в то время как ветряные турбины мощностью от 100 кВт до нескольких МВт могут использоваться в более крупных приложениях, таких как ветряные электростанции.

Затраты, связанные с ветряными турбинами, включают, помимо прочего, строительство, инфраструктуру, техническое обслуживание и транспортировку. Для небольшой домашней ветряной турбины стоимость установки составляет примерно 7000 долларов за кВт мощности. Большая коммерческая ветряная турбина мощностью 1 МВт стоит около 1 миллиона долларов.

В целом, по данным международной торговой ассоциации Global Wind Energy Council, ветроэнергетика растет. Тенденции, способствующие его росту, включают климат, более низкие затраты на ветряные и солнечные технологии, U.Стабильность рынка S. и рост промышленности в других регионах, включая Азию. По прогнозам Совета к 2030 году ветроэнергетика может достичь 2110 ГВт и обеспечивать до 20% мировой электроэнергии. Это может привести к созданию 2,4 миллиона новых рабочих мест и сокращению выбросов CO2 более чем на 3,3 миллиарда тонн.

Инженеры

Vortex Bladeless совместно с Altair разработали новую турбину. Это включало использование технологии AcuSolve CFD для моделирования образования вихрей - аэродинамического явления, возникающего в результате обтекания тупым предметом ветра.Боковые силы, возникающие в результате образования вихрей, заставляют цилиндрическую турбину колебаться в резонансе, «запитывая» линейный генератор переменного тока для выработки электричества.

Альтернативный подход

Электрический ветрогенератор Vortex Bladeless предлагает альтернативу традиционным ветряным турбинам. Он имеет цилиндрическую форму, которая колеблется на ветру, а электричество вырабатывается системой линейного генератора переменного тока. Устройство имеет неподвижную мачту, генератор энергии и полый, легкий и полужесткий цилиндр из стекловолокна наверху.

Внешний конический цилиндр спроектирован так, чтобы быть по существу жестким и иметь способность вибрировать, оставаясь прикрепленным к нижнему стержню. Верхняя часть цилиндра свободна и колеблется на ветру. Внутренний цилиндрический стержень, который может проникать в мачту до 20% своей длины, прикреплен к нему сверху и прикреплен к земле в нижней части.

В устройстве используется аэродинамический эффект, известный как «образование вихрей». Когда ветер проходит вокруг тупого тела, поток изменяется и образует циклический узор из вихрей (закрученный воздух).Как только эти силы станут достаточно сильными, тело может начать колебаться и войти в резонанс с боковыми силами ветра. Эта аэродинамическая нестабильность известна как вибрация, вызванная вихрем.

Вместо того, чтобы избегать вибрации, вызванной вихрями, безлопастный ветрогенератор использует колебания, улавливая энергию.

Что такое вибрация

Эффект «Вихревой улицы» был впервые описан в 1911 году Теодором фон Карманом, пионером теоретической аэродинамики.Этот эффект создается боковыми силами ветра на любом неподвижном объекте, погруженном в ламинарный поток.

Ветровой поток обходит объект, создавая циклическую картину вихря воздуха, которая может стать инженерной проблемой для вертикальных цилиндрических конструкций, таких как башни, мачты и дымоходы. Эти объекты могут начать вибрировать, войти в резонанс с боковыми силами ветра и в конечном итоге разрушиться. Примерами такого воздействия на конструкции являются обрушение трех градирен, произошедшее в 1965 году на электростанции Ферри-Бридж около Понтефракта, Англия, и обрушение моста Такома-Нэрроуз в 1940 году в штате Вашингтон, США.

Однако инженеры Vortex Bladeless придумали способ использовать те же аэродинамические силы для производства энергии: ветрогенератор Vortex успешно адаптирует свою собственную частоту, чтобы резонировать с частотами генерации ветровых вихрей в пределах переменного диапазона скоростей.

Собственная частота колебаний зависит от массы тела (увеличение массы снижает собственную частоту) и жесткости (более жесткость создает более высокую частоту). Генератор Vortex - включая диаметр конструкции, высоту и общую массу - разработан для достижения максимальной производительности при средних наблюдаемых скоростях ветра.

Компания дополнительно увеличивает отдачу от заданной скорости ветра, изменяя жесткость своей конструкции. Верх стержня имеет магнитную ограничивающую систему с постоянными магнитами, которые увеличивают кажущуюся жесткость системы в зависимости от степени изгиба.

Когда ветер усиливается, увеличивается магнитная сила отталкивания. Это уменьшает расстояние между стержнем и магнитом. В результате колебания и потенциал генерируемой энергии возрастают до максимума.Таким образом, Vortex может автоматически изменять жесткость и «синхронизироваться» со скоростью набегающего ветра, чтобы оставаться в резонансе без каких-либо механических или ручных помех.

Vortex Bladeless генерирует электричество через систему генератора, состоящую из катушек и магнитов, адаптированных к динамике вихря. Нет соприкасающихся шестерен или движущихся частей, поэтому нет трения. Компания сообщает, что испытания показывают коэффициент полезного действия электрического преобразования примерно от 70% до 85% по сравнению с выходом, полученным с помощью обычного роторного генератора переменного тока.

Вычислительное моделирование

Чтобы помочь разработать эффективное устройство, инженеры Vortex вместе с Альтаиром работали над созданием вычислительных моделей. Альтаир поддерживал и обучал инженеров Vortex в процессе разработки.

Сотрудничество началось с технического проекта по моделированию аэродинамических характеристик устройства. Инженеры Altair выполнили исследование взаимодействия жидкости и конструкции с помощью AcuSolve®, решающей программы вычислительной гидродинамики (CFD) компании, и OptiStruct®, ее программного обеспечения для линейной и нелинейной оптимизации конструкции.Модель автоматизированного проектирования (CA E) позволила инженерам прогнозировать движение Vortex Bladeless при различной интенсивности ветра. Кроме того, инженеры Vortex Bladeless использовали HyperWorks VirtualWind Tunnel ™ для выполнения внешнего аэродинамического анализа конструкции.

Последние разработки включают оптимизацию конструкции генератора переменного тока, а также геометрии системы. Благодаря новой геометрии система может улавливать почти 40% кинетической энергии ветра (аналогично обычным ветряным турбинам).Согласно закону Беца, максимальная мощность, которая может быть извлечена из ветра, независимо от конструкции ветряной турбины, составляет 59,3% от ее кинетической энергии.

Vortex Bladeless, со-генеральный директор Technology Дэвид Янез, говорит: «Без моделирования наш продукт развивался бы гораздо медленнее. Это стоило бы намного дороже, потому что нам понадобилось бы намного больше прототипов. Мы уверены, что решения Altair соответствуют нашим потребностям. Это касается не только возможностей программного обеспечения, но и той высоко ценимой поддержки, которую Altair оказывает этому партнерству.Поскольку виртуальная демонстрация продукта является одной из наших вех, мы искренне верим, что вклад Альтаира оказал большое влияние на нашу повседневную работу ».

Обоснование инноваций

Команда Vortex Bladeless называет несколько преимуществ своей инновационной ветроэнергетической системы. Главный из них - стоимость. С окончательным продуктом Vortex Bladeless инженеры рассчитывают снизить производственные затраты на 53% и эксплуатационные расходы на 51% по сравнению с традиционными ветряными турбинами.

Кроме того, в конструкции полностью отсутствуют механические элементы, которые могут подвергаться износу из-за трения.Компания оценивает снижение затрат на техническое обслуживание на 80% по сравнению с традиционными ветряными турбинами.

Принцип работы Vortex также позволяет системе:

  • Устраняет необходимость регулировки установки для наилучшего угла ветра.
  • Улучшить ограничения, связанные с «эффектом тени», нарушением потока ветра вниз по потоку, поэтому традиционные ветряные турбины необходимо устанавливать на определенном расстоянии друг от друга.
  • Свести к минимуму угрозу для популяций птиц.
  • Работать бесшумно. При частоте колебаний оборудования ниже 20 Гц влияние уровня звука отсутствует.

Первые продукты Vortex Bladeless были разработаны для выработки мощности 100 Вт для использования в Африке и Индии. Компания также планирует версии, которые будут обеспечивать мощность 4 кВт для использования вместе с солнечными панелями и 1 МВт для более крупных приложений.

Чтобы узнать больше о решениях Altair Energy, посетите www.altair.com/energy. Беверли А.Бекерт является редакционным директором ConceptTo Reality.

Беверли А. Бекерт - редактор журнала Concept To Reality.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *