Сделать ветрогенератор: Как самому сделать ветрогенератор?

  • Home
  • Разное
  • Сделать ветрогенератор: Как самому сделать ветрогенератор?

Содержание

Как сделать ветрогенератор своими руками: видео, схема, фото

С давних пор человечество использует силу ветра в своих целях. Ветряные мельницы, парусные корабли знакомы многим, про них пишут в книгах и снимают исторические фильмы. В наше время ветряной электрогенератор не потерял свою актуальность, т.к. с его помощью можно получить бесплатное электричество на даче, которое может пригодиться, если отключат свет. Поговорим о самодельных ветряках, которые можно собрать из подручных материалов и доступных деталей с минимумом затрат. Для вас мы предоставили одну подробную инструкцию с картинками, а также видео идеи еще нескольких вариантов сборки. Итак, давайте рассмотрим, как сделать ветрогенератор своими руками в домашних условиях.

Инструкция по сборке

Существуют несколько типов ветряных установок, а именно – горизонтальный, вертикальный и турбина. У них есть принципиальные различия, свои плюсы и минусы. Однако принцип работы всех ветрогенераторов одинаков — энергия ветра преобразуется в электрическую и накапливается в аккумуляторах, а уже с них уходит на нужды человека. Самый распространенный вид — это горизонтальный.

Он знаком и узнаваем. Преимущество горизонтального ветрогенератора — более высокий КПД по сравнению с другими, так как лопасти ветряка всегда находятся под действием воздушного потока. К недостаткам можно отнести высокое требование к ветру – он должен быть сильнее 5 метров в секунду. Этот тип ветряка сделать проще всего, поэтому его часто берут за основу домашние мастера.

Если вы решили попробовать свои силы в сборке ветрогенератора своими руками, вот несколько рекомендаций.

Начинать нужно с генератора — это сердце системы, от его параметров будет зависеть конструкция винтового узла. Для этого подойдут автомобильные генераторы отечественного и импортного производства, есть сведения о использовании шаговых двигателей от принтеров или прочей оргтехники. Велосипедное мотор-колесо также можно использовать, чтобы самому сделать ветряк для получения электричества. В целом, может подойти практический любой мотор или генератор, однако его обязательно необходимо проверить на эффективность.

Определившись с преобразователем энергии, нужно собрать редукторный узел для повышения оборотов на валу генератора. Один оборот пропеллера должен равняться 4-5 оборотам на валу генераторного узла. Однако эти параметры подбираются индивидуально, исходя из мощности и особенностей вашего генератора и лопастного узла. В качестве редуктора может выступать деталь от болгарки или система ремней и роликов.

Когда собран узел редуктор-генератор, приступают к выяснению его сопротивления крутящему моменту (грамм на миллиметр). Для этого нужно сделать плечо с противовесом на валу будущей установки, и с помощью груза выяснить при каком весе плечо пойдет вниз. Приемлемым результатом считается менее 200 грамм на метр. Размер плеча в этом случае принимается за длину лопасти.

Многие думают, что чем больше лопастей, тем лучше. Это не совсем верно. Нам нужны большие обороты, а много винтов создают большее сопротивление ветру, так как изготавливаем мы их в домашних условиях, в результате чего в какой-то момент набегающий поток тормозит винт и КПД установки падает. Вы можете использовать двухлопастной винт. Такой пропеллер при нормальном ветре может раскрутиться более 1000 оборотов в минуту. Сделать лопасти самодельного ветрогенератора можно из подручных средств — от фанеры и оцинковки, до пластика от водопроводных труб (как на фото ниже). Главное условие – материал должен быть легким и прочным.

Легкий винт повысит КПД ветряка и чувствительность к воздушному потоку. Не забудьте сбалансировать воздушное колесо и убрать неровности, иначе во время работы генератора будете слушать завывание и вой, а вибрации приведут к быстрому износу деталей.

Следующий важный элемент, это хвост. Он будет держать колесо в потоке ветра, и поворачивать конструкцию в случае изменения его направления.

Делать токосъемник или нет, решать вам. Это усложнит конструкцию, однако избавит от частых скручиваний провода, что чревато обрывами кабеля. Конечно, при его отсутствии вам придется иногда самостоятельно раскручивать провод. Во время пробного запуска ветрогенератора не забудьте о технике безопасности, крутящиеся лопасти представляют большую опасность.

Настроенный и сбалансированный ветряк устанавливают на мачту, высотой не ниже 7 метров от земли, закрепленную распорными тросами. Далее не менее важный узел — накопительный аккумулятор. Чаще всего используют автомобильный кислотный аккумулятор. Подключать выход самодельного ветрогенератора непосредственно к батарее нельзя, это нужно сделать через реле зарядки или контроллер, который можно собрать самому или же приобрести готовый.

Принцип работы реле сводится к контролю за зарядом и нагрузкой. В случае полного заряда батареи, оно переключает генератор и аккумулятор на нагрузочный балласт, система стремится всегда быть заряженной, не допуская перезаряда, и не оставляет генератор без нагрузки. Ветряк без нагрузки может достаточно сильно раскрутиться и повредить выработанным потенциалом изоляцию в обмотках. К тому же высокие обороты могут стать причиной механического разрушения элементов ветряного генератора. Далее стоит преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт 50 Гц для подключения бытовых приборов.

Сейчас в интернете полно схем и чертежей, где мастера показывают, как сделать ветрогенератор на мощных магнитах самостоятельно. Настолько ли они эффективны, как обещают – вопрос спорный. Но попробовать собрать ветряную электрогенерирующую установку для дома стоит, а потом решить, как ее улучшить. Важно получить опыт и тогда уже можно замахнуться на более серьезный аппарат. Свобода и многообразие самодельных ветряков настолько обширна, а элементная база разнообразна, что нет смысла описывать их все, основной смысл остался тем же — поток ветра раскручивает винт, редуктор повышает обороты вала, генератор выдает напряжение, далее контроллер держит уровень заряда на аккумуляторе, а с него уже идет отбор энергии для различных нужд. Вот по такому принципу можно сделать ветрогенератор своими руками в домашних условиях. Надеемся, наша подробная инструкция с фото примерами разъяснила вам, как изготовить подходящую модель ветряка для дома или дачи. Также рекомендуем ознакомиться с мастер-классами по сборке самодельного устройства в видео формате.

Наглядные видеоуроки

Чтобы легко сделать ветрогенератор для получения электричества в домашних условиях, рекомендуем ознакомиться с готовыми идеями на видео примерах:

Вот мы и предоставили все наиболее простые и доступные идеи сборки самодельного ветряка. Как вы видите, некоторые модели устройств сможет легко изготовить даже ребенок. Существует множество других вариантов самоделок: на мощных магнитах, со сложными лопастями и т.д. Эти конструкции стоит повторять только при наличии некоторого опыта в этом деле, начинать следует с простых схем. Если вы хотите сделать ветрогенератор, чтобы он работал и использовался по назначению, действуйте согласно предоставленной нами инструкции. Если у вас остались вопросы – оставляйте их в комментариях.

Будет интересно прочитать:

Как сделать вертикальный ветрогенератор на 220В для дома своими руками

Электроэнергия неуклонно дорожает. Чтобы чувствовать себя комфортно за городом в жаркую летнюю погоду и морозным зимним днем, необходимо или основательно потратиться, или заняться поиском альтернативных источников энергии. Россия – огромная по площади страна, имеющая большие равнинные территории. Хотя в большинстве регионов у нас преобладают медленные ветры, малообжитая местность обдувается мощными и буйными воздушными потоками. Поэтому присутствие ветрогенератора в хозяйстве владельца загородной недвижимости чаще всего оправдано. Подходящую модель выбирают, исходя из местности применения и фактических целей использования.

Ветряк #1 — конструкция роторного типа

Можно сделать своими руками несложный ветряк роторного типа. Конечно, снабдить электроэнергией большой коттедж ему вряд ли будет под силу, зато обеспечить электричеством скромный садовый домик вполне под силу. С его помощью можно снабдить светом в вечернее время суток хозяйственные постройки, осветить садовые дорожки и придомовую территорию.

Подробнее о других видах альтернативных источников энергии можно прочитать в данной статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Так или почти так выглядит роторный ветрогенератор, сделанный своими руками. Как видите, в конструкции этого оборудования нет ничего сверхсложного

Подготовка деталей и расходников

Чтобы собрать ветрогенератор, мощность которого не будет превышать 1,5 КВт, нам понадобятся:

  • генератор от автомобиля 12 V;
  • кислотный или гелиевый аккумулятор 12 V;
  • преобразователь 12V – 220V на 700 W – 1500 W;
  • большая ёмкость из алюминия или нержавеющей стали: ведро или объёмистая кастрюля;
  • автомобильное реле зарядки аккумулятора и контрольной лампы заряда;
  • полугерметичный выключатель типа «кнопка» на 12 V;
  • вольтметр от любого ненужного измерительного устройства, можно автомобильный;
  • болты с шайбами и гайками;
  • провода сечением 2,5 мм2 и 4 мм2;
  • два хомута, которыми генератор будет крепиться к мачте.

Для выполнения работы нам будут нужны ножницы по металлу или болгарка, рулетка, маркер или строительный карандаш, отвертка, ключи, дрель, сверло, кусачки.

Большинство владельцев частных домов не признают использование геотермального отопления, однако подобная система имеет перспективы. Подробнее о преимуществах и недостатках данного комплекса можно прочитать в следующем материале: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/geotermalnoe-otoplenie-doma-svoimi-rukami.html

Ход конструкторских работ

Мы собираемся изготовить ротор и переделать шкив генератора. Для начала работы нам понадобится металлическая ёмкость цилиндрической формы. Чаще всего для этих целей приспосабливают кастрюлю или ведро. Возьмем рулетку и маркер или строительный карандаш и поделим ёмкость на четыре равные части. Если будем резать металл ножницами, то, чтобы их вставить, нужно сначала сделать отверстия. Можно воспользоваться и болгаркой, если ведро не выполнено из крашеной жести или оцинкованной стали. В этих случаях металл неминуемо перегреется. Вырезаем лопасти, не прорезая их до конца.

Чтобы не ошибиться с размерами лопастей, которые мы прорезаем в ёмкости, необходимо сделать тщательные замеры и тщательно всё пересчитать

В днище и в шкиве размечаем и высверливаем отверстия для болтов. На этой стадии важно не торопиться и расположить отверстия с соблюдением симметрии, чтобы при вращении избежать дисбаланса. Лопасти следует отогнуть, но не слишком сильно. При выполнении этой части работы учитываем направление вращения генератора. Обычно он крутится по движению часовой стрелке. В зависимости от угла изгиба увеличивается и площадь воздействия потоков ветра, а, значит, и скорость вращения.

Это ещё один из вариантов лопастей. В данном случае каждая деталь существует отдельно, а не в составе ёмкости, из которой вырезалась

Раз каждая из лопастей ветряка существует отдельно, прикручивать нужно каждую. Преимущество такой конструкции в её повышенной ремонтопригодности

Ведро с готовыми лопастями следует закрепить на шкиве, используя болты. На мачту при помощи хомутов устанавливаем генератор, затем подсоединяем провода и собираем цепь. Схему, цвета проводов и маркировку контактов лучше заранее переписать. Провода тоже нужно зафиксировать на мачте.

Чтобы подсоединить аккумулятор, используем провода 4 мм2, длина которых не должна быть более 1-го метра. Нагрузку (электроприборы и освещение) подключаем с помощью проводов сечением 2,5 мм2. Не забываем поставить преобразователь (инвертер). Его включают в сеть к контактам 7,8 проводом 4 мм2.

Конструкция ветряной установки состоит из резистора (1), обмотки стартера генератора (2), ротора генератора (3), регулятора напряжения (4), реле обратного тока (5), амперметра (6), аккумулятора (7), предохранителя (8), выключателя (9)

Достоинства и недостатки такой модели

Если всё сделано правильно, работать этот ветрогенератор будет, не создавая вам проблем. При аккумуляторе 75А и с преобразователем 1000 W он может питать уличное освещение, охранную сигнализацию, приборы видеонаблюдения и т.д.

Схема работы установки наглядно демонстрирует то, как именно энергия ветра преобразуется в электричество и то, как она используется по назначению

Достоинства такой модели очевидны: это весьма экономичное изделие, хорошо поддаётся ремонту, не требует особых условий для своего функционирования, работает надежно и не нарушает ваш акустический комфорт. К недостаткам можно отнести невысокую производительность и значительную зависимость от сильных порывов ветра: лопасти могут быть сорваны воздушными потоками.

Изготовить солнечную батарею возможно и самостоятельно. Пошаговая инструкция расположена здесь: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Ветряк #2 — аксиальная конструкция на магнитах

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

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

Что необходимо подготовить?

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

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

Распределение и закрепление магнитов

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

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

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

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

Трехфазные и однофазные генераторы

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

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

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

Процесс наматывания катушек

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Заключительный этап — мачта и винт

Фактическая высота готовой мачты составила 6 метров, но лучше было бы сделать её 10-12 метров. Основание для неё нуждается в бетонировании. Необходимо сделать такое крепление, чтобы трубу можно было поднимать и опускать при помощи ручной лебедки. На верхнюю часть трубы крепится винт.

Труба ПВХ – надежный и достаточно легкий материал, используя который можно сделать винт ветряка с заранее предусмотренным изгибом

Для изготовления винта нужна ПВХ труба, диаметр которой составляет 160 мм. Из неё предстоит вырезать шестилопастной двухметровый винт. С формой лопастей имеет смысл поэкспериментировать, чтобы усилить крутящий момент на низких оборотах. От сильного ветра винт нужно уводить. Эта функция выполняется с помощью складывающегося хвоста. Выработанная энергия копится в аккумуляторах.

Мачта должна подниматься и опускаться с помощью ручной лебедки. Дополнительную устойчивость конструкции можно придать, используя натяжные тросы

Вашему вниманию предоставлены два варианта ветрогенераторов, которые чаще всего используются дачниками и владельцами загородной недвижимости. Каждый из них по-своему эффективен. Особенно результат применения такого оборудования проявляется в местности с сильными ветрами. В любом случае, такой помощник в хозяйстве не помешает никогда.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

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

Некоторые природные явления могут стать отличными источниками для выработки альтернативной электроэнергии. Генераторы, работающие от ветра, являются довольно практичными и не очень сложны в построении даже в домашних условиях. Поэтому в данной статье рассмотрим, как в домашних условиях построить ветрогенератор для собственных нужд, какие материалы и инструменты нам понадобятся.

Законность: насколько мощное устройство можно сделать?

Производство и монтаж самодельного ветрогенератора не попадает под статьи административного или уголовного наказания, если его мощность составляет не более 5 кВт. Также налогообложение производимой электроэнергии не предусматривается, так как её ресурсы расходуются на бытовые нужды дома.

По этой же причине для установки ветряка не требуется согласование с местной энергетической компанией. Однако перед изготовлением ветряка следует проверить наличие или отсутствие ограничительных субъектовых и муниципальных нормативно-правовых актов.

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

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

Разновидности

По расположению генератора данный агрегат может быть:

  1. Горизонтальной конструкции. В данном устройстве ось вращения располагается параллельно земле, а плоскость лопастей – перпендикулярно. Что позволяет осуществлять свободное вращение вокруг вертикальной оси.

    Принцип действия вертикальных генераторов заключается в перемене направления ветра, который воздействует на хвостовую плоскость, таким образом, ось вращения генератора будет располагаться по вектору движения потока воздуха.

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

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

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

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

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

Также дополнительно необходимы будут:

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

Достоинствами роторной модели ветрогенератора являются:

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

Недостатки также присутствуют:

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

Однофазный и трёхфазный

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

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

Номиналы генерируемого напряжения на 220 Вольт (В)

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

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

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

Калькулятор расчёта прогнозируемой мощности

Теоретически мощность ветрового генератора рассчитывают по формуле:

N=p*S*V3/2, где:
  • N – мощность потока воздуха;
  • p – плотность воздушных масс;
  • S – общая обдуваемая площадь лопастей винта;
  • V – скорость воздушного потока.

Стартовый этап изготовления в домашних условиях: как изготовить самому?

Начальный этап производства ветровой установки состоит из следующих действий:

  1. Большую ёмкость цилиндрической формы из металла разделяем на 4 равнозначные части, используя рулетку и карандаш.

    В качестве металлической ёмкости могут выступать выварки, вёдра или кастрюли.

  2. Затем по намеченным линиям вырезаем болгаркой будущие лопасти, не прорезая их до конца.
  3. Займёмся работами по переделке шкива генератора. Для этого на дне кастрюли и в шкиве нужно отметить и проделать симметричные отверстия, в которые будут вкручиваться болты.
  4. В зависимости от стороны, в которую будет вращаться ветрогенератор, отгибаем лопасти.
  5. На шкиве закрепляем ведро с лопастями.
  6. Генератор крепим на мачту, фиксируя его хомутами, затем присоединяем провода и собираем цепь.

    Внимание! Обязательно при сборке цепи нужно зафиксировать в письменном виде схему соединения, цвета проводов и маркировку контактов.

  7. Провода закрепляем на мачте генератора.
  8. Присоединяя аккумулятор, используем 1 метр провода с сечением 4 мм². Для установки преобразователя также можно использовать данный вид провода.

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

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

Как разместить и закрепить магниты?

Распределение и закрепление магнитов осуществляется в несколько этапов:

  1. Магниты размером 25х8мм размещаются по методу чередования полюсов, то есть у противостоящих магнитов должны быть противоположные полюса. Для этого можно заготовить шаблон-подсказку или нанести сектора прямо на диск, а также сами магниты пометить знаками минус или плюс.
  2. Для закрепления магнитов нужно использовать хорошо фиксирующий клей. Для ещё большей удерживающей силы можно использовать эпоксидную смолу, которой залить диск целиком.

    Перед нанесением эпоксидной смолы форму лучше смазать вазелином, воском или средствами на их основе, чтобы она не прилипла к форме.

    Правила наматывания катушки

    1. Намотку можно осуществлять как вручную, так и с помощью специального станочка.
    2. Круглые катушки можно слегка вытянуть, что позволит сделать витки более прямыми. Но важно, чтобы они в размере были чуть больше магнитов или одинаковой с ними величины.
    3. При использовании провода с крупным сечением для намотки катушек, сила тока увеличится, а сопротивление уменьшится.
    4. Форму для статора можно изготовить из фанеры, а сектора для катушек отметить на ней. Бордюром может служить пластилин или плёнка. Стеклоткань, наложенная поверх катушек, повысит прочность конструкции.
    5. Статор, увеличенный при помощи количества витков в катушках, может уменьшить магнитопоток. Это приведёт к подаче меньшего тока на выходе.
    6. Катушки между собой закрепляют в неподвижном состоянии, выводя концы фаз наружу. Эти провода нужно соединить звездой или треугольником.

    Окончательная сборка устройства

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

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

    Чертеж простой действующей самоделки

    Далее можно ознакомиться с чертежом ветрогенератора:

    Из чего состоит самодельный шедевр?

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

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

    Пропеллер

    Пропеллера можно изготовить из следующих материалов:

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

    Генератор

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

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

    Мачта

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

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

Ветряки для дома своими руками. Выбираем генератор.

В связи с постоянно растущими ценами на электричество, все большее количество владельцев частных домов и дачных участков задумываются об установке источников альтернативного электропитания. Ветряки для дома своими руками являются отличным решением, как для выработки дополнительного электричества, что сможет снизить счета за коммунальные услуги, так и для обеспечения бесперебойным питанием загородные дома, к которым не подключили энергосети

Территория Россия, благодаря преимущественно равнинной местности и обширной площади, круглый год омывается большим количеством ветров, другое дело, что потенциал силы ветра оставляет желать лучшего, так как ветер чаще всего медленный и слабый. Другое дело – это необжитые территории России, где ветры гораздо большей силы. В любом случае, установка ветрогенератора даже при слабых ветрах, сможет обеспечить дом своего хозяина бесперебойной, и главное – бесплатной энергией.

Какой мощности выбрать ветрогенератор?

Первое, что стоит запомнить – ветряки для дома, как и любые другие источники альтернативного электричества, не смогут производить колоссальное количество электроэнергии. Многие начинающие конструкторы стремятся создать максимально мощный ветрогенератор, который сможет обеспечить электричеством не только освещение на дачном участке или зарядить аккумуляторные батареи, но также будет поддерживать абсолютно все электропитания дома, включая нагрев бойлера и отопительных систем. В принципе, это вполне возможно, если построить ветровой генератор мощностью более 2 киловатт модели W-HR2. Для строительства такого промышленного ветряка необходимы огромное количество денег, сил и расчетов. Соорудить его в одиночку непрофессионалу практически невозможно.

Оптимальным решением будет установка ветрогенератора мощностью до 500 ватт, этого вполне достаточно для обеспечения электроэнергией маленького загородного участка, а при необходимости большей мощности, всегда можно соорудить еще несколько ветряков и создать из них единую электростанцию.

Ниже представляем таблицу мощности ветряков в зависимости от кол-ва лопастей и диаметра всего ветроколеса при скорости ветра 4 м/с

Со стороны может показаться, что показатели несколько завышены, но не стоит забывать, что 4 м/с – это обычная скорость ветра на равнинной территории и чаще всего он достигает порывов выше, чем данная отметка. А чем больше скорость ветра, тем больше дает энергии самодельный ветряк.

Выбираем тип ветроколеса

Именно ветряное колесо является самым важным элементом всей конструкции, так как за счет его движения энергия ветра преобразовывается в механическую.

Самые популярные типы ветроколеса:

  1. Парусные
  2. Крыльчатые

Преимущества парусного ветроколеса заключается в их дешевизне и простоте установке: достаточно на лопасти прикрепить парусный материал и разместить под небольшим углом к ветру, такая конструкция будет в точности повторять старинные ветряные мельницы. К ее недостаткам относится большое аэродинамическое сопротивление воздушному потоку, который будет возрастать при ветре, идущем диагонально относительно лопастей.

Намного более эффективными являются лопасти крыльчатого типа, они немного дороже и сложнее в изготовлении, но устойчивы к силам трения или аэродинамическим потерям. Именно поэтому крылья самолетов имеют похожую форму. К дополнительным преимуществам крыльчатых лопастей относят небольшую затрату материалов для их изготовления, для сравнения можно привести вертикально осевой тип лопастей, чья эффективность будет сравнима с крыльчатыми, но при этом будет гораздо больший расход материалов.

Оптимальное количество лопастей на ветроколесе

При создании ветряков для дома своими руками можно сэкономить на материалах и обойтись всего 2-3 лопастями, но данное решение будет чревато несколькими неприятными моментами:

  • Чем меньше лопастей, тем они быстрее вращаются и создают лишнюю центробежную нагрузку на ветрогенератор, что может привести к поломке мачты и узлов крепления ветряка
  • При высокой частоте оборотов ветроколесу приходиться противодействовать большой силе трения воздуха, которые могут привести к разрушению лопастей. Поэтому лопасти приходиться изготавливать из крепких и дорогостоящих материалов
  • Высокий шум при работе

Исходя из всего вышеперечисленного, наиболее оптимальным числом лопастей будет 5 или 6. Когда определились с количеством лопастей, нужно определиться с диаметром ветроколеса исходя из данных таблицы выше. Следует учитывать, что чем больше длина лопастей, тем массивней конструкция, следовательно придется дополнительно укреплять ветряк и проводить работы по уравновешиванию винта. Наиболее оптимальный диаметр ветроколеса – это 2 метра.

Конечно, чем больше лопастей, тем большая эффективность ветрогенератора, но вместе с тем усложняется и общая конструкция ветряка и будет необходима установка дополнительного редуктора.

Выбираем генератор

При выборе генератора необходимо отталкиваться от скорости вращения ветроколеса. Ниже в таблице приведено количество оборотов зависимости от скорости ветра для ветроколеса с 6 лопастями.

Исходя из данных выше, наилучшим выбором будет веломотор или электродвигатель от ленточного накопителя данных. Преимущество таких двигателей в том, что они имеют низкие рабочие обороты и смогут раскрутить ветряк без установки редуктора.

Создаем ветровые генераторы для дома своими руками

При изготовлении ветрогенератора будем придерживаться данной таблицы. Конечно, способы крепления и расположение узлов может быть несколько изменено, но в целом, для создания эффективного ветряка лучше не отступать от представленной конструкции.

Примечание: Расстояние между мачтой и лопастями должно быть не менее 25 см, если меньше, то есть вероятность того, что лопасти прогнувшись под ветром разобьются о мачту.

Изготовление лопастей

Лучше всего крылья для ветряка вырезать из толстостенной ПВХ трубы. Конечно, можно изготовить лопасти из древесины, но это гораздо более трудозатратно, а также древесина может прийти в негодность под воздействием влаги.

Для лопастей следует использовать трубы с толщиной не менее 4 мм, иначе они будут без проблем прогибаться под ветром и быстро придут в негодность.

Высчитывание оптимальной формы лопастей чаще всего проводится эмпирическим путем при вырезании нескольких образцов разного размера. Но такой способ требует затрат времени и приводит к излишнему переводу материала. Поэтому мы предоставляем Вам ниже шаблон лопасти для трубы диаметром 16 см и длинной в 1 метр.

После того, как вы вырежете 6 лопастей по шаблону, необходимо максимально отполировать их поверхность и сточить края, чтобы они меньше сопротивлялись воздушному потоку.

Теперь изготавливаем головку электродвигателя, к которой будут крепиться лопасти. Для этого берем диск из стали толщиной не более 10 мм и привариваем к нему несколько полос длинной до 30 см, на которых высверливаем отверстия для крепления лопастей.

Чтобы повысить эксплуатационные характеристики ветряка, головку электродвигателя обязательно нужно сбалансировать. Для этого головка крепится вертикально в безветренном помещении. Необходимо следить за тем, чтобы ни одна из сторон головки самопроизвольно не двигалась и находилась в неподвижном состоянии. Если заметно движение, то полосы головки стачиваются до того состояния, пока движение не прекратиться при любом положении головки в пространстве.

Закрепляем генератор на раме

Генератор принимает вращательный момент от лопастей и постоянно находится под давлением больших центробежных и гироскопических нагрузок. Чтобы ветряк раньше времени не вышел из строя, генератор следует плотно закрепить на раме. Сама рама представляет собой пластину из метала, на которой располагаются главные узлы ветряка, а также станину из дюралалюминия с резьбовым отверстием. На станину накручивается вал генератора, а для его лучшего крепления следует использовать на конце соединения гайку с контршайбой.

Укрепление ветрогенератора от штормовых ветров

Рассматриваемый нами в этой статье ветряк не обладает высоким числом оборотов и вряд ли будет достигать таких частот вращения, что составляющие ветряка начнут приходить в негодность. Но при частых переменах направления ветра, хвост ветряка будет резко поворачиваться, что может привести к расшатыванию элементов крепления конструкции. Помимо этого, лопасти ветряка при сильном ветре будут сопротивляются поворотам, что вместе с подвижным хвостом ветрогенератора будет создавать высокую нагрузку в месте соединения рамы и генератора.

Чтобы значительно повысить срок службы ветровой электростанции, необходимо устанавливать специальную защиту от сильного ветра. Такой защитой выступает боковая лопатка – простенькое устройство, собираемое из минимума материалов, но удачно зарекомендовавшая себя во множестве ветровых установках.

С помощью боковой лопатки регулируется наклон ветряка по вертикали и при сильном ветре устанавливает лопасти параллельно ветру. То есть при умеренной силе ветра ветряк находится в стандартном положении перпендикулярно относительно земли, но при штормовых воздушных потоках, ветряк складывается на 90 градусов относительно своего рабочего положения, из-за чего его работа прекращается.

Боковая лопатка состоит из небольшой профильной трубы скрепленной с тонкой металлической пластиной, пружины и растяжки располагающейся между лопаткой и хвостом. Растяжка нужна для того, чтобы контролировать угол складывания ветряка.

В лопатке необходимо использовать крепкую пружину из углеродистой стали, которая в крайней точке выдерживает нагрузку до 12 кг. Растяжку изготавливают из тонкого велосипедного троса.

Устанавливаем мачту

Мачта является опорой для ветряка и на этом этапе ни в коем случае не стоит экономить. Лучше всего будет установить мачту на открытой территории, где в радиусе нескольких десятков метров не будет никаких строений. Сама мачта изготавливается из металличесской водопроводной трубы длинной в 7 метров. Если же возле ветряка находятся строения или деревья, то мачту следует сделать хотя бы на метр выше относительно их уровня. На пути к лопастям ветрового генератора не должно быть никаких препятствий, а иначе КПД ветряка будет значительно меньше ожидаемого.

Ветровой генератор – это массивная конструкция весом в несколько сотен килограмм, поэтому, чтобы он не проседал в почве, его необходимо устанавливать на крепком бетонном фундаменте. Помимо закрепления основы мачты в фундаменте, ветряк дополнительно фиксируется несколькими растяжками из монтажных тросов шириной не менее 5 мм. Растяжки крепятся к мачте хомутов, вытягиваются на максимальную длину и крепятся к колышкам, которые забиваются в землю на глубину не менее метра.

Устанавливать мачту с генератором можно как с помощью автокрана, так и в ручную. Для этого используется противовес, изготовленный из тяжелого деревянного бруса.

Аккумуляторные батареи и электронная система ветряка

Чтобы хранить энергию выработанную ветровой электростанцией, используют небольшие аккумуляторные батареи, емкость которых должна быть не меньше 120 а\ч. Рекомендуется также взять батарею до 300 а/ч, и уже в процессе эксплуатации определить сколько времени необходимо для ее зарядки. На выбор батареи также влияет сфера применения АКБ: если батарея используется для обеспечения электрическом нагревательных приборов, то следует отдать предпочтение более емким аккумуляторам.

Чтобы питать аккумулятором технику работающую при напряжении тока 220 В, необходимо установить специальный инвертор преобразователя напряжения. Инверторы различаются между собой уровнем пиковой мощностью, на которой они могут питать технику. Так, если подключать к АКБ компьютер вместе с монитором, то будет достаточно инвертора рассчитанного на 1000 Вт, если же от аккумуляторной батареи будут работать строительные инструменты, такие как перфоратор, то придется взять инвертор на 2000 Вт.

На рисунке ниже Вы можете видеть простейшую схему для зарядки аккумуляторов ветряком: от генератора идут три вывода, которые подключаются к параллельно идущим трем диодным полумостам. От генератора будет вырабатываться напряжение равное 26 В, поэтому к диодным полумостам будет достаточно последовательно подключить две батареи напряжением 12 В.

Основным преимуществом такой схемы является ее легкость сборки и минимум используемых материалов. Ее недостатком будет то, что при небольших ветрах аккумуляторы практически не будут заряжаться. Процесс зарядки начнется только при ветре в 7 м/с, который не так уж и часто можно встретить на равнинных территориях России.

Как ухаживать за ветрогенератором

Ветряки не требуют включения от внешних источников питания, они полностью автономны, благодаря чему запускаются самостоятельно даже при очень слабом ветре. Ветрогенераторы для дома своими руками могут прослужить десятки лет, для этого следует придерживаться нескольких правил:

  1. Чтобы металлические компоненты ветровой электростанции не сгнили под атмосферными осадками, их стоит красить каждые 2 года
  2. Дважды в год смазывать подшипники в генераторе и поворотном узле
  3. Ветроколесо – самое уязвимое место всей конструкции и может с легкостью разбалансироваться при сильном ветре. Примером разбалансировки может служить излишнее дрожание лопастей. Если дефект ветроколеса был обнаружен, то его следует немедленно снять и провести ремонтные работы

Вам понравится

подробная инструкция по сборке вертикального ветряка

Если раньше ветряки можно было встретить не часто, то сегодня эта сфера активно развивается и опыт по созданию приобрели многие.

Область применения устройств разнообразна: они обеспечивают электричеством дома, качают воду, напрямую к ним подключают сельскохозяйственное оборудование (например, дробилки) и нагревают ёмкости с водой, которые могут стать аккумуляторами тепла для жилища.

Промышленные модели всем хороши, кроме стоимости, поэтому рассмотрим, как сделать ветрогенератор (ветряк) для частного дома своими руками и что для этого потребуется.

Ветряки для дома своими руками, механика ветрогенератора

Суть работы ветрогенератора – превращение кинетической энергии ветра в электрическую. Каждый элемент системы выполняет свою функцию:

  • Ветряное колесо, лопасти. Улавливают движение воздушных масс, вращаются и приводят в движение вал.
  • На валу может быть сразу установлен генератор, а может быть угловой редуктор, который передаст движение вниз на кардан. Благодаря использованию редуктора можно добиться повышения оборотов (мультипликатор).
  • Генератор – преобразует вращательную энергию в электрическую. Если генератор выдаёт стабильный ток, то его цепляют к аккумуляторам. Если нет – промежуточно устанавливается реле-регулятор напряжения.
  • Аккумуляторов в системе может и не быть, но с ними работа более стабильна – они используют ветреные часы для подзарядки и расходуют накопленный потенциал, когда ветер стихает.
  • Инвертор – служит для преобразования напряжения в нужную величину, например, в 220V. Нужен для удобства, поскольку большинство приборов рассчитаны на такое напряжение. Но назначение ветряка может быть различным, поэтому не в каждую схему включают инвертор.
  • Анемоскоп – прибор, который используют для мощных ветроустановок. Он собирает данные о скорости и направлении ветра. В самодельных конструкциях практически не встречается. Обычно делают небольшой флюгер и поворотный механизм.
  • Мачта – или опора, на которой будет закреплён пропеллер. На высоте больше шансов поймать стабильный и сильный ветер, поэтому важно уделить внимание мачте, которая должна выдерживать нагрузки.

Ветряки могут быть горизонтальными (с классическим воздушным винтом) и вертикальными (роторные). Горизонтальные установки имеют наибольший КПД, поэтому их чаще всего воспроизводят при самостоятельном изготовлении.

Генератор вертикального типа

Но такие ветряки нужно поворачивать навстречу ветру, поскольку при боковом потоке он перестаёт работать. А роторный ветрогенератор, сделанный своими руками, тоже имеет свои преимущества.

Конструкция вертикальных систем может сильно отличаться, но есть у них общие особенности.

  • Вертикально расположенные турбины поймают ветер, откуда бы он ни дул (горизонтальные модели нужно оснащать направляющей), что очень удобно, если ветер в конкретной местности не стабильный, переменный.
  • Такую конструкцию можно расположить прямо на земле (конечно, если там будет достаточно ветра).
  • Сделать установку проще, чем горизонтальную.

Единственный минус – относительно невысокий КПД.

Мощность устройства

Во-первых, нужно определить, какой мощности ветряк требуется, с какими задачами и нагрузками он должен справляться.

Обычно альтернативные источники энергии устанавливают, как дополнительный, который только помогает основному энергоснабжению.

И агрегаты мощностью от 500 Вт – это уже неплохо.

Для отопления небольшого дома понадобится около 2-3 кВт.

Но мощность ветряка зависит от 2 факторов:

  1. Диаметра лопастей.
  2. Скорости ветра.

Желаемое соотношение можно определить по таблице для горизонтальных устройств (на пересечении скорости ветра и диаметра лопастей – мощность в ваттах).

Скорость ветра/Диаметр лопастей 3 4 5 6 7 8 9 10 11
3 8 15 27 42 63 90 122 143
13 31 61 107 168 250 357 490 650
30 71 137 236 376 564 804 1102 1467
53 128 245 423 672 1000 1423 1960 2600
83 196 383 662 1050 1570 2233 3063 4076
120 283 551 953 1513 2258 3215 4410 5866
162 384 750 1300 2060 3070 4310 6000 8000
212 502 980 1693 2689 4014 5715 7840 10435
268 653 1240 2140 3403 5080 7230 9923 13207

Например, если чаще всего дуют ветра от 5 до 8 м/с, а нам нужно, чтобы ветряк выдавал 1,5 — 2 кВт, то нужно рассматривать конструкции диаметром от 6 м.

Лопасти

По форме лопасти могут быть:
  1. Крыльчатого вида.
  2. Парусного типа.

Парусные – плоские, это менее продуктивная схема. Они не учитывают аэродинамические силы, а вращаются только под напором ветряного потока.

Только 10 % энергии ветра будет преобразована в электрическую.

У крыльчатого типа наружные и внутренние поверхности различаются по площади. Также важно расположить лопасти под углом 6-10 ° к ветру.

Какой материал использовать на лопасти

На старинных мельницах изготавливался тонкий деревянный каркас из жердей с перемычками, на который натягивались полотняные «крылья». Когда ткань ветшала, её заменяли. Как вариант, можно использовать плотные материалы, такие, как брезент.

Но есть и альтернативы, как можно сделать лопасти для ветрогенератора своими руками:

  • Для небольшого пропеллера можно сделать пластиковые лопасти, разрезав на части трубу ПВХ.
  • «Паруса» вырезают из фанеры.
  • Крупный агрегат можно снабдить лопастями из деревянных досок (не важно, что каждая лопасть будет тяжёлой, главное, чтобы они уравновешивали друг друга).
  • Можно использовать лёгкий металл, например дюралюминий.

Если ветер в местности порывистый, предпочтительнее делать увесистые лопасти, тогда система будет работать более стабильно.

Диаметр используемой трубы должен ровняться пятой части её длины. Отрезок разрезается вдоль на 4 части, в основании вырезается квадрат 5х5 (это будет место крепления), а затем делается косой срез, заужающий лопасть от основания к концу. Рваный край обрабатывается наждаком.

Для тех, кто любит путешествовать, ходить в походы или на рыбалку, такое устройство как электрогенератор на дровах будет просто незаменимым. Что это такое и как изготовить такой генератор своими руками, читайте далее.

Как организовать отопление без газа и дров, читайте тут.

Наверняка, вы слышали, что в военные времена выпускали автомобили, которые ездили на дровах. В чем состоит актуальность газогенератора в наше время, читайте в этой теме: https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/gazogenerator-svoimi-rukami.html. А также вы найдете инструкцию по изготовлению агрегата своими руками.

Вертикальный ветрогенератор своими руками

Используемые материалы и оборудование

Габариты турбины могут быть выбраны произвольно – чем больше, тем мощнее. В примере диаметр изделия – 60 см.

Для изготовления вертикальной турбины понадобится:

  1. Труба Ø 60 см (желательно из нержавеющей стали – оцинковка, дюраль и т.д.).
  2. Прочный пластик (два диска диаметром 60 см).
  3. Уголочки для крепления лопастей (по 6 шт. на каждую) – 36 шт.
  4. Для основы – ступица автомобильная.
  5. Гайки, шайбы винты для крепления.

Оборудование и инструмент:

  1. Лобзик.
  2. Болгарка.
  3. Дрель.
  4. Отвёртка.
  5. Ключи.
  6. Перчатки, маска.

Для балансировки лопастей можно использовать небольшую металлическую пластину, магниты, а при небольшом дисбалансе можно просто просверлить отверстия.

Чертеж ветрогенератора

Чертеж устройства ветрогенератора

Изготовление вертикального ветряка

  1. Металлическая труба разрезается вдоль так, чтобы получилось 6 одинаковых лопастей.
  2. Из пластика вырезается две одинаковых окружности (диаметр 60 см). Это будет верхняя и нижняя опора турбины.
  3. Чтобы немного облегчить конструкцию, можно вырезать в верхней опоре по центру круг Ø 30 см.
  4. В зависимости от того, сколько на автомобильной ступице отверстий, размечаются по ним точно такие же отверстия для крепления в нижней пластиковой опоре. Просверливаются дрелью.
  5. По шаблону нужно разметить расположение лопастей (два треугольника, образующих звезду). Отмечаются места крепления уголков. На двух опорах должно получиться идентично.
  6. Лопасти обрезать лучше не по одной, а все сразу (используется болгарка).
  7. Места креплений уголков нужно отметить и на лопастях. Затем просверлить отверстия.
  8. При помощи уголков лопасти крепятся к кругам-основаниям болтами и гайками через шайбы.

Чем длиннее лопасти, тем мощнее будет агрегат, но тем труднее его будет отбалансировать, в сильный ветер конструкцию «разболтает».

Генератор своими руками

Для ветряка нужно подбирать самовозбуждающийся генератор на постоянных магнитах (такие использовались в тракторах Т-4, МТЗ, т-16, т-25).

Если поставить обычный автомобильный генератор, у них обмотка напряжения работает от аккумулятора, то есть: нет напряжения – нет возбуждения.

Значит, если установить автогенератор + аккумулятор, и долгое время будет слабый ветер, аккумулятор просто разрядится и когда ветер появится вновь, система не запустится.

Либо изготовить ветрогенератор на неодимовых магнитах своими руками. Выдавать такой агрегат будет при слабом ветре 1,5 кВт, максимально, при сильном ветре 3,5 кВт. Инструкция по шагам:

Делаются два металлических блина, диаметром по 50 см.

На них по периметру на супер-клей крепятся по 12 неодимовых магнитов на каждой (размером примерно 50 х 25 х 1,2 мм). Магниты чередуются: «север» — «юг».

Блины размещаются друг напротив друга, полюса тоже ориентируются «север» — «юг».

Между ними размещается самодельный статор. Это 9 катушек медной проволоки сечением 3 мм. По 70 витков в каждой. Между собой они соединяются по схеме «звезда» и заливаются полимерной смолой. Катушки наматываются в одну сторону. Для удобства начало и конец обмотки нужно пометить (например, изолентой разных цветов).

Самодельный генератор для ветряка из неодимовых магнитов

Толщина статора около 15 — 20 мм. При его изготовлении нужно предусмотреть выходы обмоток с катушек через болты с гайками. С них будет идти питание генератора.

Расстояние между статором и ротором – 2 мм.

Суть работы в том, что север и юг магнитов меняются местами, что заставляет электрический ток «бегать» через катушку.

Магниты роторов будут очень сильно притягиваться. Чтобы соединить детали плавно, нужно просверлить в них отверстия и нарезать резьбу для шпилек. Роторы сразу выравниваются относительно друг друга и, постепенно, при помощи ключей, опускается верхний на нижний. После всего временные шпильки убираются.

Этот генератор можно использовать как на вертикальную, так и на горизонтальную модель.

Процесс сборки

  • На мачте устанавливается кронштейн для крепления статора (он может быть трёх или шести лопастной).
  • Над ним закрепляется гайками ступица.
  • В ступице 4 шпильки. На них закручивается генератор.
  • Статор генератора соединяется с кронштейном, неподвижно закреплённым на мачте.
  • На вторую пластину ротора закрепляется лопастная турбина.
  • От статора провода клеммами подключаются на регулятор напряжения.

Монтаж установки, которая превратит ветер в энергию

Чтобы установить собранную конструкцию на длинной мачте (а она будет довольно тяжёлой), нужно сделать следующее:

  1. В земле бетонируется надёжное основание.
  2. Во время заливки, в него вливают шпильки для крепления мощного шарнира (легко делается своими руками).
  3. После полного затвердевания, шарнир одевается на шпильки и закрепляется гайками.
  4. Мачта крепится к подвижной половине шарнира.
  5. В верхней части мачты при помощи фланца (приваривается), крепятся три — четыре растяжки. Понадобится стальной трос.
  6. За один из тросов мачта на шарнире поднимается (можно тянуть автомобилем).
  7. Растяжки фиксируют строго вертикальное положение мачты.

Ветряк из тракторного генератора

Место установки

От правильно подобранного места расположения ветряка будет зависеть эффективность его работы. Нужно найти место, где лопастям будет доступно максимальное количество ветра.

Это должно быть открытое пространство, возвышенность или крыша строения – подальше от деревьев и домов. И дело не только в помехах, но и в том, что устройство производит во время работы некоторый шум, а значит, может мешать спокойной жизни соседей.

Иногда на некотором удалении от жилого дома строят небольшой домик, в котором можно разместить оборудование и аккумуляторы, а на его крыше закрепляют ветрогенератор, можно даже в паре с солнечными батареями.

Сейчас все больше людей проявляют интерес к альтернативным источникам энергии. И частный дом — отличное поле для экспериментов. Альтернативная энергия своими руками: использование ветра, геотермальной энергии, биогаз и другие варианты, их плюсы и минусы.

Как утеплить трубы в земле своими руками, читайте в этой рубрике.

Видео на тему

Самодельный ветрогенератор своими руками, как сделать ветряк на 220В

Оплата электроэнергии на сегодняшний день занимает немалую долю в затратах на содержание жилища. В многоквартирных домах, единственный способ экономии — переход на энергосберегающие технологии, и оптимизация расходов по многотарифным схемам (ночной режим оплачивается по сниженным ценам). А при наличии приусадебного участка можно не только сэкономить на потреблении, но и организовать для частного дома самостоятельное энергообеспечение.

Это нормальная практика, которая зародилась в Европе и северной Америке, а последние пару десятилетий активно внедряется и в России. Однако оборудование для автономного энергоснабжения достаточно дорогое, окупаемость «в ноль» наступает не раннее, чем спустя 10 лет. В некоторых государствах, можно возвращать энергию в общественные сети по фиксированным тарифам, это сокращает время окупаемости. В Российской Федерации для оформления «кэшбека» требуется пройти ряд бюрократических процедур, поэтому большинство пользователей «бесплатной» энергии предпочитают строить ветряной генератор своими руками, и пользоваться им только для личных нужд.

Правовая сторона вопроса

Самодельный ветрогенератор для дома не попадает под запреты, его изготовление и применение не влечет за собой административного либо уголовного наказания. Если мощность ветряного генератора не превышает 5 кВт, он относится к бытовым устройствам, и не требует никаких согласований с местной энергетической компанией. Тем более, не требуется уплачивать какие-либо налоги, если вы не получаете прибыль при продаже электроэнергии. Кроме того, самодельный генерирующий ветряк даже с такой производительностью, требует сложных инженерных решений: смастерить его на тек просто. Поэтому мощность самоделки редко превышает 2 кВт. Собственно, этой мощности обычно достаточно для энергоснабжения частного дома (конечно, если у вас нет бойлера и мощного кондиционера).

В данном случае, речь идет о федеральном законодательстве. Поэтому перед принятием решения об изготовлении ветряка своими руками, не лишним будет проверить наличие (отсутствие) субъектовых и муниципальных нормативных правовых актов, которые могут накладывать некоторые ограничения и запреты. Например, если ваш дом расположен на особо-охраняемой природной территории, использование ветровой энергии (а это природный ресурс) может потребовать дополнительных согласований.

Проблемы с законом могут возникнуть при наличии беспокойных соседей. Ветряки для дома относятся к индивидуальным постройкам, поэтому на них также распространяются некоторые ограничения:

  • Высота мачты (даже если ветрогенератор без лопастей) не может превышать установленных в вашем регионе норм. Кроме того, могут действовать ограничения, связанные с расположением вашего участка. Например, над вами может проходить посадочная глиссада к ближайшему аэродрому. Или в непосредственной близости от вашего участка проходит линия электропередач. При падении, конструкция может повредить столбы или провода. Общие ограничения при нормальной ветровой нагрузке составляют 15 метров в высоту (некоторые самодельные ветряки взмывают на 30 метров). Если мачта и корпус устройства имеют большую площадь сечения, к вам могут предъявить претензии соседи, на чей участок падает тень. Понятно, что такие жалобы обычно возникают «из вредности», но правовая основа имеется.
  • Шум от лопастей. Основной источник проблем с соседями. При работе классической горизонтальной конструкции, ветряк издает инфразвук. Это не просто неприятный шум, при достижении определенного уровня, волновые колебания воздуха оказывают неблагоприятное воздействие не организм человека и домашних животных. Самодельный генератор для ветряка, как правило, не является «шедевром» инженерной мысли, и сам по себе может издавать сильный шум. Крайне желательно официально протестировать ваше устройство в органах надзора (например, в СЭС), и получить письменное заключение о том, что установленные шумовые нормы не превышены.
  • Электромагнитное излучение. Любой электроприбор излучает эфирные помехи. Возьмем, к примеру ветряк из автомобильного генератора. Для снижения уровня помех автомобильного приемника, в машине устанавливаются конденсаторные фильтры. При разработке проекта обязательно учитывайте этот момент.

    Важно! Любое генерирующее устройство должно быть заземлено. Помимо обеспечения безопасности, это поможет снизить уровень помех.

    Претензии могут быть предъявлены не только от соседей, у которых возникнут проблемы с приемом теле радио сигналов. Если неподалеку расположены промышленные или военные приемные центры, не лишним будет проверить уровень помех в подразделении контроля радиоэлектронных помех (РЭБ).

  • Экология. Звучит парадоксально: казалось бы, вы используете экологически чистый агрегат, какие могут быть проблемы? Пропеллер, расположенный на высоте 15 метров и выше, может стать препятствием на пути миграции пернатых. Вращающиеся лопасти незаметны для птиц, и они легко попадают под удар.

    Совет: Чем больше у вас образуется документов, подтверждающих безопасность ветрогенератора для окружающих, тем проще будет впоследствии отражать «атаки» беспокойных соседей и назойливых проверяющих.

Разновидности генераторов

Прежде чем решить, как сделать ветрогенератор своими руками, рассмотрим особенности конструкции:

По расположению генератора устройство может быть горизонтальным или вертикальным

  • Классическая конструкция — ось вращения расположена параллельно земле, плоскость лопастей — перпендикулярно. Такая схема предусматривает свободное вращение вокруг вертикальной оси, для позиционирования «по ветру».Чтобы плоскость вращения всегда занимала эффективное положения перпендикулярно направлению ветра, требуется хвостовое оперение, которое работает по принципу флюгера. Принцип действия простой: ветер меняет направление, воздействует на хвостовую плоскость, ось вращения генератора всегда расположена вдоль движения потока воздуха. Единственная сложность — подключение силовых кабелей. Если корпус генератора совершит несколько оборотов вокруг вертикальной оси, провода намотаются на мачту, и оборвутся. Поэтому требуется установка ограничителя. Он не позволяет совершить полный оборот, но приводит к зависанию) корпуса в мертвых зонах.Промышленные образцы имеют электронный регулятор слежения за направлением, и поворачивает корпус с помощью встроенного электромотора.Решить проблему можно с помощью цилиндрического пропеллера, который принимает воздушный поток как поперек, так и вдоль оси вращения. Правда, эффективность зависит от угла атаки. Чем больше ветер отклоняется от угла 90°, тем ниже КПД.Но такую конструкцию трудно сделать своими руками, из-за сложностей в аэродинамике движителя.
  • Оптимальный вариант — вертикальные генераторы (то есть, ось вращения вала располагается перпендикулярно земле). При таком расположении аэродинамического движителя, вы вообще не зависите от направления ветра. Вращение одинаково эффективно, и зависит только от силы потока воздуха.Форма лопастей может быть самой разной, есть простор для инженерной мысли. Существует множество интересных аэродинамических проектов, разработанных научными учреждениями. Причем чертежи большинства их них представлены в свободном доступе. Причем конструкции, опубликованные в литературе технической направленности времен СССР, порой оказываются наиболее рациональными.Роторные винты имеют неоспоримое преимущество: вертикальный генератор закреплен статично, что упрощает электрическое подключение. Нет необходимости устанавливать ограничители вращения, как в горизонтальных схемах.

По номиналу генерируемого напряжения

  • Ветрогенераторы, изготовленные своими руками на 220 вольт, не требуют дополнительных преобразователей величины напряжения, и являются конструкциями прямого применения. Однако их работа зависит от силы ветра. Как минимум, необходим стабилизатор на выходе, выполняющий функцию регулятора при разных оборотах вала. При отсутствии ветра, система просто не работает.Преимущества неоспоримы: как правило, используется мощный электродвигатель, на который можно устанавливать винт, непосредственно закрепив его к валу ротора. Переделки минимальны по трудозатратам, такие моторы уже имеют удобный постамент, остается лишь изготовить опорную площадку.Электродвигатели можно найти с минимальными финансовыми затратами: от любой списанной электроустановки. Например, промышленного вентилятора. Подходят и моторы от бытовой техники: стиральные машины, пылесосы.
  • 12 вольт (реже 24 вольта). Наиболее популярная конструкция — ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора. Причем он демонтируется из автомобиля-донора в комплекте с преобразователем напряжения. Переделка схемы не требуется: на выходе мы получаем либо 14 вольт (в автомобиле таким напряжением заряжается аккумулятор), либо требуемые для питания вашей энергосистемы 12 вольт. Наличие шкива позволяет сконструировать ременную передачу с требуемым соотношением оборотов. Ответную часть также можно снять с автомобиля донора.При желании, лопасти крепятся непосредственно на вал.Такие ветрогенераторы можно использовать как для непосредственного подключения к потребителю, так и в автомобильном режиме, воспроизведя систему зарядки в комплекте с аккумулятором. Если для организации энергоснабжения требуется 12 вольт, питание берется напрямую с клемм аккумулятора. Для получения 220 вольт, используется преобразователь. Подходящий вариант — источник бесперебойного питания.Система работает следующим образом: если отбираемая мощность ниже, чем может обеспечить генератор — аккумуляторные батареи заряжаются. Если порог превышен — мощность генерируется от АКБ.

Типовые примеры самодельных ветрогенераторов

Устройство ветрогенератора одинаковое, вне зависимости от выбранной схемы.

  • Пропеллер, который может быть установлен как непосредственно на вал генератора, так и с помощью ременной (цепной, шестеренной передачи).
  • Собственно генератор. Это может быть готовое устройство (например, с автомобиля), либо обычный электродвигатель, который при вращении вырабатывает электроток.
  • Инвертор, регулятор напряжения, стабилизатор — в зависимости от выбранного напряжения.
  • Буферный элемент — аккумуляторные батареи, обеспечивающие непрерывность генерации, вне зависимости от наличия ветра.
  • Установочная конструкция: мачта, кронштейн для монтажа на крыше.

Пропеллер

Можно изготовить из любого материала: хоть из пластиковых бутылок. Правда гибкие лопасти существенно ограничивают мощность.

Достаточно вырезать в них полости, для забора ветра.

Неплохой вариант — ветряк бытового из кулера. Вы получаете готовую конструкцию с профессионально выполненными лопастями и сбалансированным электродвигателем.

Аналогичная конструкция изготавливается из охладителя компьютерных блоков питания. Правда мощность такого генератора мизерная — разве что зажечь лампу на светодиодах, или зарядить мобильный телефон.

Тем не менее, система вполне работоспособна.

Неплохие лопасти получаются из алюминиевых листов. Материал доступен, его несложно отформовать, пропеллер получается достаточно легким.

Если вы создаете роторный пропеллер для вертикального генератора, можно воспользоваться жестяными банкам, разрезанными вдоль. Для мощных систем применяются половинки стальных бочек (вплоть до объема 200 литров).

Разумеется, придется с особой тщательностью подойти к вопросу надежности. Мощный каркас, вал на подшипниках.

Генератор

Как говорилось выше, можно использовать готовый автомобильный, или электродвигатель от промышленных электроустановок (бытовой техники). В качестве примера: ветрогенератор из шуруповерта. Используется вся конструкция: двигатель, редуктор, патрон для крепления лопастей.

Компактный генератор получается из шагового двигателя принтера. Опять же, мощности хватает лишь на питание светодиодного светильника или зарядного устройства смартфона. На природе — незаменимая вещь.

Если вы с паяльником «на ты», и неплохо разбираетесь в радиотехнике — генератор можно собрать самостоятельно. Популярная схема: ветрогенератор на неодимовых магнитах. Преимущества конструкции — можно самостоятельно рассчитать мощность под ветровую нагрузку в вашей местности. Почему неодимовые магниты? Компактность при высокой мощности.

Можно переделать ротор имеющегося генератора.

Либо создать собственную конструкцию, с изготовлением обмоток.

Эффективность такого ветряка на порядок выше, чем при использовании схемы с электродвигателем. Еще одно неоспоримое преимущество — компактность. Неодимовый генератор плоский, и его можно разместить непосредственно в центральной муфте пропеллера.

Мачта

Изготовление этого элемента не требует познаний в электронике, но от его прочности зависит жизнеспособность всего ветрогенератора.

Например, мачта высотой 10–15 метров требует грамотно рассчитанных растяжек и противовесов. Иначе сильный порыв ветра может завалить конструкцию.

Если мощность генератора не превышает 1 кВт, вес конструкции не такой большой, и вопросы прочности мачты отходят на второй план.

Итог

Самодельный ветрогенератор — не такая сложная конструкция, как может показаться на первый взгляд. С учетом высокой стоимости заводских изделий, можно изрядно сэкономить, изготовив домашнюю ветряную электростанцию и вполне доступных материалов. С учетом небольших затрат на создание ветряка, окупится он достаточно быстро.

Видео по теме

Ветряк своими руками: о реальностях самостоятельного изготовления

Оглавление:
Ветряк своими руками: составные части и принцип изготовления
Ветряки для дома своими руками: устройство системы

По большому счету, самостоятельно изготовить ветряную электростанцию не так уж и сложно – по крайней мере, намного легче, чем соорудить гидроэлектростанцию. Система эта не сложная, и самая ее проблематичная часть – это сам генератор. Если найдете его, то все остальное, как говорится, пустяки. Сразу хочу отметить тот факт, что обойдется такая установка не дешево, и срок ее окупаемости довольно большой. Она выгодна только в том случае, когда поблизости вообще отсутствуют другие источники электроэнергии. Либо когда добытое электричество будет продаваться. Да, такое возможно тоже, но речь не об этом – в данной статье мы поговорим о том, как сделать ветряк своими руками. Вместе с сайтом stroisovety.org мы разберемся с его устройством, технологией изготовления и сборкой системы независимого энергоснабжения.

Как сделать ветряк своими руками фото

Ветряк своими руками: основные части и принцип изготовления

Как и говорилось выше, ветряной электрогенератор имеет довольно простую конструкцию, и решить вопрос, как сделать ветряк своими руками, не очень сложно. Если разбираться в его конструкции, то условно этот агрегат можно разделить на четыре основных узла.

  1. Генератор. Это сердце данной установки – именно оно ответственно за выработку электрической энергии. Как правило, в ветряных установках используются генераторы, способные вырабатывать либо 12, либо 24 вольта – сами понимаете, что таким током современную бытовую технику не порадуешь. Именно по этой причине ветряк является всего лишь частью независимой электростанции – о том, как поднять вырабатываемое им напряжение до привычного для наших электроприборов 220 вольт, мы поговорим отдельно. Делать генератор своими руками очень сложно – во всех отношениях его лучше приобрести в готовом виде. Сейчас это не проблема – с одинаковым успехом можно купить как специальный генератор, предназначенный для ветряных установок, так и найти ему альтернативу (например, автомобильный генератор). Проблема последнего заключается в малой мощности – больше чем на сто ватт рассчитывать здесь не приходится. В отличие от него, специальные генераторы могут вырабатывать более 500Вт энергии – а это означает возможность использовать добытую энергию, так сказать, напрямую, без ее аккумулирования в емкостях.

    Ветряк своими руками фото

  2. Лопасти. По большому счету, эту часть ветряка также можно приобрести, что будет лучше всего – дело в том, что именно от них зависит эффективность работы самого генератора. Правильно изготовленные лопасти способны вращать его даже при слабом ветре. Лопасти могут быть двух типов – вертикальные и горизонтальные. В зависимости от этого, и ветряки классифицируются на два типа – вертикальный ветрогенератор своими руками сделать несколько сложнее, но зато он считается более эффективным, а главное, компактным. Он не занимает большого количества места, и его достаточно просто смонтировать даже на крыше дома – именно такой генератор является оптимальным решением для дома, расположенного в густонаселенных городах. Лопасти для него изготовить очень сложно – их лучше купить. Связано это с балансировкой, от которой во многом зависит эффективность работы ветряка.
  3. Мачта. По сути, она нужно исключительно для горизонтального ветрогенератора, хотя и вертикальные также могут устанавливаться на нее. Если в первых установках она является неотъемлемой частью конструкции, то во втором необходимость в ее наличии появляется только при наземной установке. Этот элемент ветряка можно сделать и самостоятельно – по сути, это труба, установленная вертикально и оборудованная специальным креплением для генератора.

    Ветрогенераторы для дома своими руками фото

И четвертый элемент, который, по сути, является частью мачты, это подвижная платформа с флюгером – она отвечает за движение лопастей за ветром, который довольно часто меняет свое направление. Платформа является связующим звеном между генератором и мачтой и монтируется она на подвижном соединении, легкий ход которого обеспечивает подшипник. Сделать такое устройство своими руками также не сложно.

Получается так, что о полном изготовлении эффективной ветроэлектростанции не может быть и речи. В принципе, сделать ее можно, но эффективность работы такой установки остается под большим вопросом – в качестве эксперимента она подойдет, но вот для полноценного электроснабжения, увы, нет. Большую часть ветряка придется приобретать по частям, которые потом собирать в единое изделие. В общем, вопрос, как сделать ветрогенератор своими руками, решается только так – мало того, дополнительно придется решить вопрос передачи электроэнергии через подвижную платформу, что не так уж и просто. Опять же, в этом отношении намного привлекательнее выглядят ветрогенераторы с вертикальной осью вращения – здесь эта проблема снимается автоматически, что в значительной мере упрощает решение вопроса изготовления ветряка своими руками.

Ветряки для дома своими руками: устройство системы

Теперь, когда мы разобрались с устройством и возможностью решения вопроса изготовления ветрогенератора для дома своими руками, самое время рассмотреть и общий принцип построения независимой системы электроснабжения. Как вы понимаете, собрать генератор – это только полдела. Сама система потребует от вас дополнительных затрат на оборудование, изготовить которое самостоятельно практически невозможно, если не сказать, что совсем невозможно. В целом, если говорить об устройстве ветряной электростанции для дома, то ее можно разделить также на четыре части.

  1. Ветрогенератор, о котором мы уже говорили. Добавить здесь можно только то, что вырабатываемая им энергия напрямую не используется – все электричество собирается в аккумуляторы, откуда и идет дальнейший его разбор.

    Ветряки для дома своими руками фото

  2. Аккумуляторы. Именно они, наравне с мощность самого генератора, обеспечивают ваш дом необходимым количеством энергии – здесь важна их емкость, способность вмещать тот или иной объем электричества. Обычным автомобильным аккумулятором здесь не обойтись – речь идет о десятке аккумуляторов емкостью от 100 до 150А/часов. Их количество рассчитывается исходя из мощности ветряка, используемого в доме электрооборудования интенсивности его работы. В таких системах применяются, как правило, гелиевые аккумуляторы, которые лучше всех приспособлены к частым циклам зарядки и разрядки.
  3. Контроллер зарядки аккумуляторных батарей – это небольшое устройство, которое является связующим звеном между ветряком и батареями. Оно контролирует цикл зарядки последних и не дает им, так сказать, перезаряжаться.
  4. Есть еще один небольшой элемент, связывающий генератор и батареи – это так называемый диод Шоттки, в задачи которого входит не выпускать электричество назад в генератор во время его бездействия – в противном случае без этого диода ваш генератор может превратиться в электромотор, который очень быстро съест весь накопленный в аккумуляторах запас энергии.
  5. И самая главная часть, отвечающая за повышение напряжения до отметки в 220 вольт, это инвертор. Преобразователь, который повышает напряжение – они бывают разные, и далеко не все подходят для использования в независимых электростанциях. Здесь нужен инвертор с чистой синусоидой на выходе – модифицированная синусоида плохо сказывается на работе большинства современных электрических потребителей. Мало того, огромное значение имеет и мощность подобных устройств – она тоже рассчитывается исходя из суммарной мощности одновременно работающих потребителей. После генератора это самая дорогостоящая часть системы ветряной энергетической установки.

    Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения своими руками фото

Кроме всего прочего, не стоит сбрасывать со счетов и провода, используемые в подобных системах – если после инвертора можно применять любые, то вот до него нужны специальные, изготовленные с учетом минимальных потерь при транспортировке электрического тока малого напряжения.

По большому счету, система не сложная, и имея в наличии все необходимые элементы, собрать ветряную электростанцию не так уж и сложно – важнее всего правильно рассчитать ее с учетом всех, даже, казалось бы, незначительных факторов. Особое внимание здесь нужно уделить количеству ветряных дней в году – может случиться так, что в тихих и спокойных регионах ветряк может оказаться практически бесполезным. Именно по этой причине системы независимого электроснабжения делают комбинированным способом, который предусматривает использование не только ветрогенератора, но и солнечных панелей. Они как бы дополняют друг друга, обеспечивая постоянную добычу электроэнергии из неиссякаемых природных ресурсов.

Мы описали, как можно сделать ветряк своими руками. В заключение остается добавить не так уж и много – в частности, рассказать о тонкостях изготовления лопастей. Вернее не о тонкостях, а о трудностях – обосновать утверждение того, что их лучше не изготавливать своими руками, а приобретать в готовом виде или заказывать их изготовление на заводе. Дело в том, что есть такие понятия, как смещение оси и балансировка – первое вызывает биение, а второе неравномерное вращение. И то и другое приводит к замедлению вращения генератора, что само по себе сказывается на эффективности работы установки в целом. Проще говоря, вместо положенных 500Вт вы будете получать 250Вт энергии в час – вместо 18В тока – 14вольт, что, опять таки, скажется на темпах зарядки аккумуляторов.

Автор статьи Александр Куликов

Постройте эту ветряную турбину своими руками с открытым исходным кодом за $ 30

Начало работы с проектами ветровой энергии в доме может обойтись вам в копеечку, если вы купите готовый продукт, но если вы немного удобны и не возражаете искать материалы и проявлять творческий подход в гараже или на заднем дворе, вы можете попробовать ваши руки в создании одной из этих ветряных турбин своими руками примерно за 30 долларов в материалах. В конце концов, это неделя #iheartrenewables!

Материалы, необходимые для создания собственной ветряной турбины

Ранее мы уже рассказывали о планах Дэниела Коннелла по созданию концентрированных солнечных коллекторов с открытым исходным кодом, но теперь он вернулся с еще одним замечательным проектом в области возобновляемой энергии своими руками — ветряной турбиной с вертикальной осью, основанной на конструкции подъемника и сопротивления Lenz2.Дизайн Коннелла требует использования алюминиевых форм для литографической офсетной печати, чтобы ловить ветер, которые, по его словам, можно дешево (или даже бесплатно) получить в компании офсетной печати, а также различные аппаратные средства и велосипедное колесо.

«В турбине используется механически эффективная конструкция Lenz2 с подъемом и тормозом на ~ 40%. Она полностью сделана из подручных материалов, за исключением болтов и заклепок, и должна стоить около 15-30 долларов за трехлопастную версию, которую может изготовить одна человек за шесть часов без особых усилий.»- SolarFlower

Помимо основных инструментов, включая ручную дрель, вам нужно будет купить или одолжить заклепочник и различное оборудование (болты, гайки и шайбы), чтобы построить это устройство. Согласно заметкам Коннелла, эта ветряная турбина, сделанная своими руками, которая может быть построена в трех- или шестилопастной версии, успешно выдержала устойчивые ветры со скоростью 80 км / ч (трехлопастной) и до 105 км / ч для шестилопастной версии. .

Вывод и приложения

Вот небольшой видеоролик о ветряной турбине с вертикальной осью, которую бросает вызов сильному ветру:

Чтобы получить энергию от этой ветряной турбины, необходимо добавить к ротору генератор переменного тока, а также способ хранения электроэнергии, но его также можно использовать просто для механического вращения, например, для перекачивания воды или вращения. маховик для других приложений.

Хотя существует ряд переменных, которые могут повлиять на мощность этой ветряной турбины, сделанной своими руками, включая эффективность используемого генератора (и, очевидно, скорость ветра в месте его расположения), по словам Коннелла, при использовании автомобильного генератора с КПД 50% (самый простой и дешевый вариант) должен производить 158 Вт электроэнергии при скорости ветра 50 км / ч и 649 Вт при скорости 80 км / ч с этой конструкцией.

[ Обновление : в разговоре по электронной почте с Коннеллом он заявил, что «шестилопастная версия с эффективным генератором переменного тока должна производить не менее 135 Вт электроэнергии при скорости ветра 30 км / ч, и 1.05 киловатт при 60 км / ч. «]

Эта самодельная ветряная турбина не обязательно будет питать ваш дом (хотя серия из них потенциально может быть использована для выработки достаточного количества электроэнергии для зарядки аккумуляторной батареи для скромного домашнего использования), это может быть отличным практическим школьным проектом или домашнее обучение по ветроэнергетике.

[H / T to Sustainablog]

made-wind-power-how-choose-right-motor — Web

Очевидно, что двигатель, который вы используете, является наиболее важной частью вашего ветроэнергетического генератора.Если вы новичок в создании небольших ветряных турбин, то обнаружите, что это может быть одним из самых запутанных (и спорных) аспектов процесса. Моторы, генераторы, генераторы, о боже !? Вы найдете много слов, которые, кажется, относятся к одним и тем же вещам.

Так почему он называется мотором?

Из многих промышленных двигателей получаются отличные и очень доступные ветряные генераторы. В ветряной турбине двигатель используется для выработки электричества. Технически «мотор» больше не будет называться «мотором»; это будет «генератор» или «генератор переменного тока».В этой статье рассматриваются потенциальные двигатели, которые можно недорого купить в Интернете в качестве излишков и использовать для создания собственного ветрогенератора.

Очевидно, что важно выбрать подходящий двигатель для своего генератора. Выберите неправильный, и вы можете обнаружить, что:

  • Ваш ветрогенератор не будет производить электричество.
  • Ваш ветрогенератор будет вырабатывать электричество, но никогда не достигнет напряжения, достаточно высокого для производства электричества, пригодного для использования.
  • Ваш ветрогенератор изначально будет работать, но через несколько дней или недель он перегреется и перестанет работать.

Но не расстраивайтесь. Существуют сотни двигателей, которые будут производить несколько сотен или даже тысяч ватт полезной энергии. И что еще лучше, мы дадим несколько советов, как их найти по разумной цене.

Есть три способа, которыми генераторы производят электричество: либо с помощью индукции; с помощью возбудителя; или с помощью ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ.

Магниты, магниты, магниты!

Самоделы строят ветряные генераторы почти исключительно с двигателями с постоянными магнитами, потому что они широко доступны, надежны в силу своей конструкции и начинают вырабатывать электричество практически при любых оборотах в минуту.Чего нельзя сказать о некоторых других типах двигателей.

Внутри двигателя с постоянными магнитами находится катушка из намотанной меди, окруженная постоянными магнитами. Эти двигатели вращаются с помощью электромагнитной индукции, что означает, что электричество подается на намотанный медный провод, который создает магнитное поле. Магнитное поле, создаваемое электричеством, протекающим по медному проводу, противодействует постоянным магнитам в корпусе двигателя. В результате медный провод, прикрепленный к валу двигателя, пытается «оттолкнуться» от постоянных магнитов.Итак, ваш мотор начинает крутиться!

Те же рассуждения применяются при рассмотрении двигателя с постоянными магнитами в качестве генератора. Прядение медной проволоки с использованием энергии ветра в присутствии магнитов создает разницу напряжений между двумя концами медной проволоки. Разница в напряжении заставляет электрические заряды (электроны) течь по медному проводу, генерируя электрический ток.
Итак, теперь вы понимаете основные принципы работы генератора.

Итак, на что следует обратить внимание при выборе двигателя?

Отношение вольт к оборотам в минуту

Отношение вольт к оборотам в минуту — одна из наиболее важных характеристик, на которые следует обращать внимание при выборе двигателя.Большинство домашних мастеров используют свой двигатель для зарядки 12-вольтовой батареи из-за их стоимости и широкой доступности. Для зарядки 12-вольтовой батареи необходимо, чтобы двигатель с постоянными магнитами вырабатывал не менее 12 вольт. В противном случае он не сможет преодолеть сопротивление батареи 12 В, и двигатель никогда не будет заряжать батарею. Как узнать, способен ли ваш двигатель вырабатывать более 12 вольт при работе от ветра? Читать дальше.

Отношение вольт к оборотам в минуту двигателя с постоянными магнитами определяется как вольты, необходимые для вращения двигателя при заданных оборотах (оборотов в минуту).Итак, предположим, что у вас есть двигатель с постоянными магнитами, на этикетке которого написано: «100 вольт, 2500 об / мин». Это просто означает, что если вы запитаете двигатель напряжением 100 вольт, он будет вращаться со скоростью 2500 об / мин. Его соотношение вольт к оборотам составляет 0,040 В / об / мин (100 делить на 2500).

Это число дает приблизительную оценку того, сколько вольт будет генерировать двигатель при данной частоте вращения. Теперь предположим, что наш 100-вольтный двигатель с частотой вращения 2500 об / мин вращается со скоростью 450 об / мин. Какое напряжение он будет выдавать на этой скорости? Расчет выглядит следующим образом:

(450 об / мин) x (0.04 Вольт / об / мин) = 18 Вольт

Теперь нужно сделать еще один шаг. Мы должны умножить 18 Вольт на 80%. Почему? Потому что 18 Вольт — это число, только если мотор используется как мотор. Этот мотор не используется в качестве мотора. Он используется как генератор, но не на 100% эффективен как генератор. В качестве генератора его КПД составляет примерно 80-85%.

Следовательно, 18 В x 0,8 = 14,4 В

Мы знаем, сколько Вольт будет выдавать наш двигатель при 450 об / мин: 14,4 Вольт. Затем мы должны рассмотреть реалистичные обороты ветряного генератора.Скорее всего, вы строите «небольшой» ветрогенератор мощностью от 100 до 500 Вт. Если поставить на этот двигатель несколько хорошо сконструированных лопастей диаметром от 50 до 60 дюймов, то при скорости ветра 8–10 миль в час, когда двигатель находится под нагрузкой, легко будет развиваться скорость 450 об / мин (под нагрузкой это означает, что двигатель подключен к вашей аккумуляторной батарее. A Генератор должен работать больше, когда он находится под нагрузкой, и поэтому он будет вращаться немного медленнее по сравнению с тем, когда он не находится под нагрузкой). Таким образом, этот двигатель начнет заряжать аккумуляторную батарею 12 В при скорости ветра около 8-10 миль в час.

Это именно то, к чему вы стремитесь, и поэтому мы можем сделать вывод, что этот двигатель с постоянными магнитами может хорошо работать с ветрогенератором.

Отношение напряжения к частоте вращения НЕ МЕНЬШЕ 0,035 является минимальным требованием при поиске двигателя с постоянными магнитами. Если число больше 0,035, это прекрасно. Если число меньше 0,035, скорее всего, этого будет недостаточно, если только он не расположен в районе с сильными ветрами.

Номинальная сила тока

Следующий пункт — номинальная сила тока двигателя.Это дает информацию о том, какой ток будет выдавать двигатель в качестве генератора. Исходя из нашего опыта, очень сложно предсказать, какой ток будет выдавать ваш двигатель в качестве генератора. Мы видели двигатели, которые вырабатывают больше ампер, чем те, на которые они рассчитаны. Однако одно остается верным: чем выше номинальная сила тока, тем лучше. Вам следует искать двигатель с минимальной номинальной силой тока не менее 5 А. Что-нибудь выше 5 ампер, и все готово.
Мощность, которую производит ветрогенератор, прямо пропорциональна току и напряжению:

Фактически, мощность = вольт x сила тока

Помните, что чем больше ампер и вольт создает ветрогенератор, тем больше мощности он производит!

Так что запомните эти три критических момента:

  • Будьте проще: покупайте только двигатель с постоянными магнитами
  • Ищите минимальное отношение напряжения к оборотам, равное 0.035
  • Обратите внимание на минимальную номинальную силу тока 5
  • . Эта статья является всего лишь введением, и мы упускаем из виду некоторые детали, чтобы все было просто и лаконично. Но эта информация — все, что вам нужно для уверенной покупки двигателя ветрогенератора.

    Если у вас есть более конкретные вопросы о моторе или моторах, которые вы нашли, напишите нам по электронной почте или задайте вопросы на наших форумах пользователей. Наши сотрудники или один из участников нашего форума будут рады ответить на ваши конкретные вопросы.

    И, пожалуйста, ознакомьтесь с ассортиментом качественных продуктов WindyNation, доступных прямо здесь, на нашем веб-сайте. Сравните их с конкурентами и посмотрите, сможет ли кто-нибудь превзойти нашу 90-дневную гарантию возврата денег!

    Ветряные мельницы на заднем дворе? Журнал STANFORD

    Q: Почему мы не можем установить ветряные мельницы на заднем дворе и улавливать энергию индивидуально для нашего личного использования? Есть ли ограничение на то, как его хранить и подавать в мои электрические схемы, что ли? Это дорого обходится моим соседям, или это звуковое загрязнение, или домашняя система просто еще не разработана?

    Спросила Мария Шмидт, ’79, Форт-Уэрт, Техас


    The U.S. Министерство энергетики (DOE) предлагает контрольный список, чтобы убедиться, что небольшие ветровые проекты являются правильным выбором для индивидуальных домовладельцев: Достаточно ли ветра? У тебя достаточно места? Разрешены ли в вашем районе башни? И наконец, сколько энергии вы можете произвести?

    Просматривая контрольный список, быстро становится очевидным, почему у всех нас нет ветряных мельниц на заднем дворе, даже несмотря на то, что технология коммерчески доступна. (Вы можете купить ветряные мельницы высотой до девяти футов с лопастями шириной шесть футов, хотя большинство из них имеют размер более 60 футов в высоту с диаметром лопастей 23 фута.) Одна из новых турбин, вызывающих ажиотаж в ветровом сообществе, — это Skystream 3.7, которую хвалят за ее размер (10-футовые лопасти), эффективность при низких скоростях ветра (они могут хорошо работать при средней годовой скорости ветра выше 12 миль в час) и относительно низкая цена (15000 долларов).

    Ветровые ресурсы

    Для успешной работы домашнего ветра средняя скорость ветра в вашем районе должна составлять не менее девяти миль в час. Министерство энергетики составляет карту ветровых ресурсов США.Как показано на карте, места с наибольшими ветровыми ресурсами обычно находятся на Великих равнинах, вдоль горных вершин и на побережье. Инфографика: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

    Однако карта ветровых ресурсов показывает скорость ветра в высота 50 метров в воздухе — это более 160 футов или 16 этажей! А обобщения часто не работают — средняя скорость ветра будет сильно зависеть от конкретных условий на вашем участке. Вы можете использовать устройство, называемое анемометром, для измерения скорости ветра на заднем дворе с течением времени — вы даже можете сделать его самостоятельно из старого пластикового пасхального яйца, когда съедите все вкусности внутри.

    Комната для роста

    А как насчет места? По данным компании Southwest Windpower, производящей ветряные мельницы, идеальное место для установки ветряной турбины — 20 футов над любым окружающим объектом в радиусе 250 футов. Министерство энергетики также рекомендует, чтобы башня была расположена по крайней мере на одном акре земли, что исключает большинство городских жителей.

    Кроме того, многие местные законы запрещают строительство башен или высоких сооружений. После долгих лет обсуждения в городском совете жители города Ислип на Лонг-Айленде, Н.Y., недавно получил рекомендации по установке личных ветряных мельниц: они не могут превышать 45 футов в высоту, располагаться близко к границе участка или быть громче обычного автомобильного движения.

    Покажите мне мощность

    Однако решающим фактором должно быть то, сколько электроэнергии вы действительно можете произвести. Небольшой ветрогенератор, который можно поставить на заднем дворе, может иметь мощность около одного киловатта. Средняя годовая скорость ветра в девять миль в час может производить более 200 киловатт-часов электроэнергии в год, а средняя скорость ветра в 14 миль в час может производить более 600 киловатт-часов в год.Это звучит хорошо, пока вы не поймете, что средняя семья в Соединенных Штатах потребляет около 10 000 киловатт-часов в год. Даже в очень ветреном месте вам понадобится около 17 небольших ветряных турбин, чтобы привести в действие один дом!

    Размер имеет значение

    Чем больше лопасти и чем выше скорость ветра, тем большую электрическую мощность может генерировать ветровая турбина. Одна большая ветряная мельница мощностью пять мегаватт может производить 15 000 000 киловатт-часов в год, что достаточно для обеспечения энергии 150 домов.Мы часто не понимаем, насколько велики эти ветряные электростанции, вероятно потому, что мы часто видим их издалека — эта ветряная мельница мощностью пять мегаватт будет стоять почти на 400 футов в высоту или почти на 100 футов выше Статуи Свободы, плюс ее постамент, плюс его основание! Когда дело доходит до ветряных мельниц, безусловно, существует экономия на масштабе, когда непропорционально больше энергии вырабатывается за счет увеличения размера и скорости ветра. Другими словами, удвоение скорости ветра приводит к восьмикратному увеличению мощности ветрогенератора.

    Эта экономия на масштабе также влияет на финансовые и энергетические затраты на производство небольших ветряных мельниц. Энергетическая отдача от небольших турбин невысока, что делает как стоимость энергии, так и стоимость производства турбины высокими. В 2008 году Carbon Trust в Соединенном Королевстве опубликовал исследование, показывающее, что из-за такой низкой выработки энергии небольшие турбины фактически являются чистыми источниками выбросов углерода.

    Следовательно, для большинства людей установка небольшой ветряной мельницы на заднем дворе принесет столько же пользы для выработки энергии, как установка солнечной панели в сарае.Тем не менее, это может иметь смысл для некоторых домовладельцев, особенно в сельской местности. К счастью, есть несколько компаний, специализирующихся на коммерческих ветряных мельницах. Вот несколько примеров компаний и спецификаций, которые различаются для небольших (10 киловатт или меньше) турбин.

    Компания Киловатт
    Рейтинг
    Ротор
    Диаметр
    (фут)
    Пуск
    скорость
    (миль / ч)
    Турбина
    Стоимость
    Минимальная
    Высота башни
    (футы)
    В изобилии
    Возобновляемая энергия
    2.5 12 6 $ 12 000 43
    AeroStar 10 22 8 40
    Aerovironment 1 6 5 9
    Бергей 10 22 7 23 000 долл. США 60
    Привод с новым приводом 5 21 4 15 000 долл. США 39
    Юго-запад
    Ветровая электростанция
    2.4 10 8 15 000 долл. США 33,5
    Ventera 10 26 6 $ 12 000 35
    Ветряная турбина
    Industries Corp.
    10 23 8 32 000 долл. США 80

    Хотя малый ветер может никогда не стать основным направлением деятельности, он обладает огромным потенциалом как возобновляемый и экологически чистый источник энергии на местном и местном уровне.Фактически, Министерство энергетики призвало к 2030 году увеличить долю энергии ветра в электроснабжении страны до 20 процентов. В то время как энергия, вырабатываемая ветром, значительно увеличивается каждый год, в 2007 году ветер произвел только 0,8 процента электроэнергии страны. Препятствия на пути к достижению цели Министерства энергетики сейчас не технологические, а связаны с инфраструктурой: проблема передачи чистой энергии от постоянно свежих ветряных электростанций в дома людей, которые могут находиться за сотни миль от них. (В конце концов, люди не часто предпочитают жить в самых ветреных частях самых ветреных регионов страны.)

    Для получения дополнительной информации в Интернете имеется множество ресурсов. «Маленький ветер» — это поисковый запрос. Начнем с того, что Американская ассоциация ветроэнергетики — самопровозглашенный центр ветроэнергетики.


    Рэйчел Адамс — кандидат биологических наук.

    DIY Wind Turbine — Как построить свой собственный домашний ветрогенератор

    Сегодня ветроэнергетика считается одним из наиболее эффективных и экологически безопасных способов производства энергии, которая требуется практически для всего, от промышленного производства до нашего собственного потребления людьми, что мы все еще в значительной степени воспринимаем как должное в течение всего курса. нашей повседневной жизни.Это также один из самых дешевых способов выработки электроэнергии. Но массовое внедрение ветряных турбин все еще находится в зачаточном состоянии, и правительства многих стран не спешат реагировать на этот жизненно важный фактор, способствующий экономии за счет масштаба, несмотря на активное движение к этой чистой, зеленой форме производства энергии. Так что велики шансы, что ваш район или город еще не используют энергию ветра. И твой дом тоже.

    Ветряные генераторы

    относительно легко и просто сделать, и они могут сэкономить вам много денег на счетах за электроэнергию, если вы сможете построить свои собственные.И именно это и будет попытаться сделать эта статья — помочь вам построить свой собственный ветрогенератор путем сбора и сборки относительно распространенных и дешевых компонентов.

    Вы можете подключить свой дом прямо на заднем дворе

    В настоящее время вы обременены растущими и высокими затратами на электроэнергию и газ, которые являются как неустойчивыми источниками энергии, так и вредными источниками выбросов углекислого газа в атмосферу Земли. Но знаете ли вы, что наличие собственного ветрогенератора сэкономит вам тысячи долларов, если не больше, в течение всей вашей жизни? Чтобы подчеркнуть это, вот три преимущества наличия собственного самодельного генератора.

    • Стоимость — Мы уже упоминали о вероятности значительной экономии. Давайте подробнее остановимся на этом. Большинство городских районов по всему миру еще не подключены к этому устойчивому источнику производства электроэнергии через национальную сеть, и это может быть еще через несколько лет. Однако ваш ветрогенератор на вашем собственном заднем дворе также не подключен ни к стране, ни к месту, поэтому вы не платите по счетам.
    • Экологическая устойчивость — Ветряная мельница остается одним из самых экологически устойчивых энергетических устройств.Его единственным источником энергии остается ветер, и ничего больше.
    • Чистота и эстетика — Небольшой генератор, как и большие турбины, остается чистым источником производства энергии. А поскольку ваш генератор по сути мал, его можно незаметно разместить в саду, накрыть, когда он не используется, и не будет создавать большого шума при использовании.

    Компоненты ветряных турбин

    Зайдите на любой веб-сайт во вселенной, и вы обнаружите, что есть много способов делать что-то или создавать их.Но универсальный принцип, если хотите, всегда остается неизменным. Здесь мы перечисляем основные компоненты, которые необходимы для создания собственной небольшой ветряной турбины или генератора для вашего двора и дома.

    • Инструменты
    • Строим корпус
    • Важнейшие лезвия
    • Мотор
    • Центральный узел
    • Хвост
    • Башня
    • Диод и батареи

    Какие процессы влекут за собой

    Все зависит от вас, сколько электроэнергии вы собираетесь производить.Но для практических целей обслуживания новичков эти процессы позволяют начать генерировать минимум, но на удивление больше энергии, чем вы могли представить. Кроме того, вы сосредоточены на производстве зеленой энергии, поэтому не будет слишком много внимания или интенсивного использования традиционных розеток. Начнем с первого шага.

    Семь шагов, которым нужно следовать

    1. Инструменты — При создании вашего ветрогенератора вы собираетесь начать с таких инструментов, как инструменты для зачистки проводов и паяльники.Для самого генератора вы также будете использовать перерабатываемые предметы, такие как двухлитровые пластиковые бутылки из-под газировки, их крышки, легкие, но тонкие полоски металла, эпоксидной смолы и клея. Вам также понадобятся традиционные инструменты, такие как пила, гаечные ключи и электродрель. Самый важный инструмент — это план строительства.

    2. Строительство ветрозащитной площадки. — Теперь давайте поговорим о строительных процессах, которым мы будем следовать. Зона улавливания ветра — это, по сути, компонент, который будет улавливать ветер.Для этого компонента нужно отпилить верхушки пластиковых бутылок (ниже горлышка). Как только вы это сделаете, можете переходить к следующему шагу.

    3. Создание парных соединений — В качестве дополнения к созданию зоны защиты от ветра вы можете начать с использования эпоксидной смолы для соединения крышек бутылок вместе, прикрепляя их друг к другу, пока не получите четыре соединительных компонента.

    4. Создание «вентилятора» — Он не будет использоваться в качестве вентилятора, но механически он будет работать аналогично. Вы будете вырезать X из металлических полос.Он должен быть не менее фута в длину и не менее одного дюйма в ширину. После того, как вы сделали свой вентилятор, вы можете закрепить свои куплеты эпоксидной смолой на новом вентиляторе. Перед тем, как перейти к следующему этапу, дайте эпоксидной смоле затвердеть.

    5. Подключение ветрозащиты к вентилятору — Это очень просто; при условии, что вы спроектировали и построили свои куплеты точно в соответствии со спецификациями (по вашему собственному плану или где-то еще), все, что вам нужно сделать здесь, это вкрутить крышки бутылок в куплеты.

    6. Сложное дело с генератором. — После того, как вы собрали вентилятор, вам все равно нужно добавить генератор. Здесь диоды и батарея служат своей цели. Опять же, используйте эпоксидную смолу, чтобы закрепить оба компонента (генератор и вентилятор). Края, если есть, можно закрепить клеем.

    7. Ветрогенератор еще нужно где-то стоять. — Для этого можно построить подставку. Это также зависит от того, какой тип двигателя (генератора) вы спроектировали и построили. В конечном итоге подставка будет небольшой, и прямоугольный кусок дерева можно будет обрезать и строгать, чтобы создать основу.Когда вы построите подставку, надежно прикрепите к ней генератор и вентилятор. Здесь упор делается на закрепление устройства, чтобы оно оставалось устойчивым в случае сильного ветра, который обычно может опрокинуть это световое устройство. Вы можете использовать механизмы взвешивания, чтобы генератор работал быстро.

    Знаете ли вы, что здесь можно использовать даже солнечную энергию?

    Вместо батарей и диодов для питания генератора вы можете использовать двигатели на солнечной энергии, добавив еще один приятный штрих к вашей миссии — сделать ваш дом максимально экологически устойчивым.Это также будет зависеть от того, сколько энергии вы собираетесь генерировать для своего дома. В ближайшем будущем все еще возможно сделать ваш дом полностью независимым от вашей национальной сети, будь то энергия ветра или солнца, или и то, и другое (в идеале, у вас будет и то, и другое). На данный момент вы можете рассматривать это упражнение как ценную практику.

    Преимущества собственного ветрогенератора

    В начале этой статьи мы уже упоминали три ключевых преимущества. Однако то, как эта небольшая ветряная турбина принесет вам пользу в долгосрочной перспективе, полностью зависит от вас и ваших непосредственных потребностей и целей.На внутреннем уровне и в завершение этого вводного руководства по созданию небольшого ветряного генератора вот несколько идей, над которыми вы можете подумать.

    • Портативное использование — На этом этапе ваша маленькая турбина может не иметь мощности для обеспечения энергией всего вашего дома без необходимости полагаться на другие традиционные и неустойчивые источники энергии. На данный момент, будучи легким портативным устройством, вы можете варьировать потребление энергии и располагать генератор поблизости от того места, где он нужен.
    • Гейзер с горячей водой — Домашний гейзер с горячей водой остается основным и самым дорогостоящим потребителем электроэнергии в вашем доме.Расставив приоритеты по расходам, вы можете подключить генератор к гейзеру.
    • Подача воды — В прошлом ветряные мельницы использовались для перекачивания воды. Нет причин, по которым ты тоже не можешь этого сделать. Ветряную турбину можно использовать для кормления всего вашего сада, особенно вашего органического огорода.
    • Области фокусировки — Воспользуйтесь преимуществами портативности устройства, а также используйте его в качестве измерительного прибора, чтобы увидеть, какая область вашего дома (кроме гейзера) потребляет больше всего энергии.

    Мы надеемся, что это руководство вдохновило вас на поиск новых инновационных способов питания вашего дома без помощи неустойчивой электросети. Он также показал вам, что вы можете многое сделать с переработанными предметами, вместо того, чтобы выбрасывать их в мусорное ведро.

    Каталожные номера:

    DoitYourself

    Изображение предоставлено: Мартин Абегглен, Ларри Смит

    энергии ветра! Проектирование ветряной турбины — мероприятие

    (3 Рейтинги)

    Быстрый просмотр

    Уровень оценки: 4 (3-5)

    Требуемое время: 1 час 45 минут

    (можно разбить на два занятия по 50 минут)

    Расходные материалы на группу: 4 доллара США.00

    Размер группы: 2

    Зависимость действий: Нет

    Associated Sprinkle: Энергия ветра (для неформального обучения)

    Тематические области: Измерения, Физические науки, Наука и Технологии

    Ожидаемые характеристики NGSS:


    Поделиться:

    Резюме

    Студенты узнают, как инженеры преобразуют энергию ветра в электрическую, создавая свои собственные миниатюрные ветряные турбины и измеряя производимый ими электрический ток.Они исследуют, как дизайн и расположение влияют на производство электроэнергии. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

    Инженерное соединение

    Инженеры проектируют ветряные турбины, чтобы использовать ветер как чистый, возобновляемый и надежный источник выработки электроэнергии. Энергия ветра представляет собой жизнеспособную и экономичную альтернативу обычным электростанциям во многих районах страны.Концепция ветра может также производить энергию в других приложениях, таких как, например, турбокомпрессор, который представляет собой компрессор, используемый в автомобильных или реактивных двигателях внутреннего сгорания для увеличения выходной мощности. Компрессор увеличивает количество воздуха и топлива, поступающего в двигатель, потому что чем больше воздуха может всасывать и сжигать автомобиль, тем большую мощность он может выдать. Этот увеличенный воздушный поток (ветер) можно сравнить с ветряными генераторами. Фактически, турбокомпрессор включает в себя турбину, которая приводит в действие компрессор, используя отходящую энергию выхлопных газов.

    Цели обучения

    После этого занятия студенты должны уметь:

    • Опишите преобразования энергии, происходящие в ветряной турбине.
    • Опишите, как инженеры конструируют ветряную турбину.
    • Объясните, как конструкция и расположение ветряной турбины влияет на вырабатываемую ею электрическую энергию.

    Образовательные стандарты

    Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

    Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

    В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

    NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
    Ожидаемые характеристики NGSS

    4-ПС3-4. Примените научные идеи для разработки, тестирования и усовершенствования устройства, преобразующего энергию из одной формы в другую.(4 класс)

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
    В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
    Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Общие концепции
    Применяйте научные идеи для решения задач проектирования.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Энергию также можно передавать с места на место с помощью электрического тока, который затем можно использовать локально для создания движения, звука, тепла или света. С самого начала токи могли быть созданы путем преобразования энергии движения в электрическую.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Выражение «производить энергию» обычно относится к преобразованию накопленной энергии в желаемую форму для практического использования.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Возможные решения проблемы ограничены доступными материалами и ресурсами (ограничениями). Успешность разработанного решения определяется с учетом желаемых характеристик решения (критериев). Различные предложения по решениям можно сравнивать на основе того, насколько хорошо каждое из них соответствует указанным критериям успеха или насколько хорошо каждое учитывает ограничения.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Энергия может передаваться различными способами и между объектами.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Инженеры улучшают существующие технологии или разрабатывают новые.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Большинство ученых и инженеров работают в группах.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Наука влияет на повседневную жизнь.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Государственные стандарты Common Core — математика
    Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
    • Студенты разовьют понимание атрибутов дизайна.(Оценки К — 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Студенты разовьют понимание инженерного дизайна.(Оценки К — 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Студенты разовьют понимание отношений между технологиями и связи между технологиями и другими областями обучения.(Оценки К — 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Энергия бывает разных форм.(Оценки 3 — 5) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Инструменты, машины, продукты и системы используют энергию для работы.(Оценки 3 — 5) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

    Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

    Список материалов

    Каждой группе необходимо:

    • маленький игрушечный мотор постоянного тока; доступно онлайн
    • 2 куска тонкого электрического провода с зажимами из крокодиловой кожи, каждый длиной около 50 см или 20 дюймов
    • резинка
    • жесткая линейка
    • пробка цилиндрической формы диаметром не менее 2 см или дюйма; альтернатива пробке: пенополистирол
    • 4 скрепки
    • скотч
    • ножницы
    • 4 штуки картона по 3 х 5 см
    • (опционально) защитные очки или очки
    • Рабочий лист ветряных турбин, по одному на команду

    На долю всего класса:

    Рабочие листы и приложения

    Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_energy2_lesson07_activity2], чтобы распечатать или загрузить.

    Больше подобной учебной программы

    Введение / Мотивация

    Вы когда-нибудь чувствовали сильный ветер? Каково это? Вы когда-нибудь чувствовали себя обдуваемыми ветром? Ветер может делать нам работу, перемещая предметы. Иногда мы не хотим, чтобы ветер двигал вещами, например, когда он развевает наши бумаги, и мы должны их подбирать.Но иногда мы хотим, чтобы ветер двигал за нас вещами. Например, когда ветер перемещает лопасти ветряной турбины (машина, которая преобразует движущуюся энергию ветра в механическую энергию и электрическую энергию ), турбина вырабатывает некоторую полезную энергию (в форме электричество).

    Давайте поговорим о том, что происходит при получении электричества от ветра. Прежде всего, чтобы преобразовать энергию ветра в электричество, лопасти ротора вращают ступицу (в центре) турбины .Внутри турбины находится электрический генератор , который представляет собой вращающуюся машину, которая выдает электрический выход с напряжением и током. Вращающее действие ступицы поворачивает магнит внутри катушки с проволокой в ​​генераторе, производя электричество.

    Турбина — это двигатель с обратным подключением. Вместо того, чтобы подключать батарею к двигателю, чтобы заставить что-то двигаться, к двигателю подключается ветряная турбина, и ее движение вырабатывает электричество. Вы можете измерить, сколько электричества (напряжения) вырабатывается с помощью вольтметра .

    Инженеры проектируют ветряные турбины, которые преобразуют кинетическую энергию ветра (движение ветра) в механическую или электрическую энергию.

    Итак, когда ветряная турбина работает лучше всего? Мощность, производимая ветряной турбиной, зависит от высоты над уровнем моря, скорости ветра и температуры воздуха. Ветряным турбинам требуется скорость ветра не менее 15 километров (9 миль) в час для небольших ветряных турбин и 21 километр (14 миль) в час для турбин коммунального масштаба. Ветровые турбины лучше всего размещать в районах со скоростью ветра 26-32 км / ч (16-20 миль / ч) при высоте мельницы на высоте 50 метров (55 ярдов).Это довольно высоко. Чем больше скорость ветра, тем больше энергии вырабатывается. Подумайте об этом: когда ветер дует сильнее, эти бумаги перемещаются еще быстрее. Если скорость ветра увеличивается вдвое, мощность ветряной турбины увеличивается в восемь раз. Это означает, что мощность удваивается, удваивается и снова удваивается!

    Сегодня мы собираемся действовать как инженеры и создавать небольшие ветряные турбины, которые преобразуют энергию ветра, подключенную к двигателю, в электрическую энергию (напряжение). Затем мы измерим, как скорость ветра влияет на наши маленькие ветряки.Это поможет нам понять, что нужно знать инженерам при проектировании и размещении ветряных турбин в лучших местах.

    Процедура

    Перед мероприятием

    • Полезно заранее построить и протестировать ветряную турбину, чтобы использовать ее в качестве примера.
    • Соберите материалы и сделайте копии рабочего листа ветряных турбин.
    • Подсоедините провода к двигателям постоянного тока.
    • Установите испытательную станцию ​​с вольтметром и источником ветра (вентилятором или феном), где команды могут по очереди измерять мощность своих генераторов ветряных турбин.
    • Проверьте правильность работы двигателей и вольтметров.

    Со студентами

    1. Разделите класс на команды по два ученика в каждой. Обеспечьте каждую команду материалами и рабочим местом.
    2. Обратите внимание на меры безопасности. Учащиеся никогда не должны прикасаться к голому или оголенному металлу в цепи, вырабатывающей электричество.
    3. Попросите учащихся использовать резинку, чтобы прикрепить электродвигатель к линейке, при этом вал электродвигателя должен находиться на конце линейки (см. Рисунок 1).Линейка служит платформой для ветряной турбины.

    Рис. 1. Схема действия: прототип ветряной турбины, подключенный к вольтметру. Авторское право

    Copyright © 2005 Малинда Шефер Зарске, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

    1. Расправьте нижнюю часть каждой из четырех скрепок.
    2. Вырежьте четыре куска картона размером 3 x 5 см. Используйте скотч, чтобы плотно прикрепить кусочек картона к каждой скрепке.
    3. Приклейте выпрямленную часть каждой скрепки к изогнутым сторонам пробки, чтобы получить четыре лопасти турбины.Убедитесь, что лезвия равномерно распределены по пробке.
    4. Вставьте пробку в вал двигателя. Убедитесь, что стержень входит точно в центр пробки.
    5. Поверните лезвие в пробке так, чтобы оно находилось под углом 45º к плоской плоскости края линейки. Вы завершили свою ветряную турбину! Рисунок 2. Настройка действия. Авторское право

      Copyright © 2007 Эшли Бейли, программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

    6. В группах попросите учащихся принести свои ветряные турбины на испытательную станцию.
    7. По одной команде, используйте зажимы типа «крокодил», чтобы прикрепить свободные концы проводов к вольтметру постоянного тока. В ожидании попросите другие команды поработать над листом.
    8. Начните с размещения ветряной турбины на расстоянии примерно 30 см (12 дюймов) от источника ветра (вентилятора или фена). Отрегулируйте расстояние в зависимости от силы источника ветра.
    9. Включите источник ветра и измерьте создаваемое напряжение. Запишите на листе.
    10. Повторите эти действия с ветряной турбиной на разном расстоянии от источника ветра.
    11. Попросите членов группы поработать вместе, чтобы заполнить рабочий лист.
    12. После того, как все команды побывали на испытательной станции и заполнили свои рабочие листы, завершите обсуждение в классе. Опишите движение энергии в вашем генераторе, начиная с ветра и заканчивая вольтметром. Просмотрите результаты и наблюдения каждой команды. Создавала ли конструкция турбины какой-либо команды большее напряжение на том же расстоянии по сравнению с остальными? Кто-нибудь регулировал угол наклона лопастей? Что это сделало? Что произошло, когда вы переместили ветряную турбину ближе или дальше от источника ветра? Как вы можете изменить конструкцию или положение турбины, чтобы лучше улавливать ветер и производить большее напряжение? Какие факторы могут учитывать инженеры, решая, где разместить ветряк или ветряную электростанцию?

    Словарь / Определения

    электрическая энергия: электрическая энергия существует, когда заряженные частицы притягиваются или отталкиваются друг от друга.Телевизоры, компьютеры и холодильники используют электрическую энергию.

    энергия: способность выполнять работу.

    Генератор: устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую.

    ступица: центральная часть колеса, вентилятора или пропеллера.

    кинетическая энергия: энергия движения. Например, волчок, падающий объект и катящийся шар обладают кинетической энергией. Движение, если ему противодействует сила, действительно работает.Ветер и вода обладают кинетической энергией.

    механическая энергия: Механическая энергия — это энергия, которую можно использовать для выполнения работы. Это сумма кинетической и потенциальной энергии объекта.

    потенциальная энергия: потенциальная энергия — это энергия, запасенная объектом в результате его положения. Американские горки на вершине холма обладают потенциальной энергией.

    возобновляемая энергия: энергия, полученная из источников, которые можно регенерировать.Источники включают солнце, ветер, геотермальные источники, биомассу, океан и гидро (воду).

    ротор: вращающаяся часть электрического или механического устройства.

    турбина: машина, в которой кинетическая энергия движущейся жидкости преобразуется в механическую энергию, заставляя вращаться ряд лопаток, лопастей или лопастей на роторе.

    вольтметр: прибор, измеряющий силу электромотора в единицах, называемых вольтами.

    ветряная турбина: машина, которая преобразует движущуюся энергию ветра в механическую и / или электрическую энергию.

    Оценка

    Оценка перед началом деятельности

    Мозговой штурм: Предложите учащимся провести открытое обсуждение, чтобы подумать о том, как ветер можно использовать в качестве источника энергии. Напомните им, что ни одна идея или предложение не являются «глупыми». Все идеи следует уважительно выслушивать. Напишите их идеи на классной доске.

    Встроенная оценка деятельности

    Рабочий лист: Попросите студенческие группы записать свои измерения и наблюдения в рабочий лист ветряных турбин.Просмотрите их ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

    Оценка после деятельности

    Вопрос / ответ: Задайте ученикам и обсудите в классе:

    • Когда можно использовать энергию ветра? (Ответ: Ветер должен иметь достаточно высокую скорость.)
    • Почему инженеры могут быть заинтересованы в развитии ветроэнергетики? (Ответ: Ветер — это возобновляемый источник энергии. Энергия ветра не производит парниковых газов и не загрязняет окружающую среду. Использование энергии ветра снижает потребление невозобновляемых ископаемых видов топлива.)
    • Почему большие ветряные турбины часто располагаются на холмах? (Ответ: скорость ветра выше над землей.)
    • Если мы снимем двигатель с ротора ветряной турбины, мы не сможем производить электричество, но все равно сможем работать с нашей ветряной мельницей. Какую работу мы могли бы сделать? (Ответ: Мы могли бы выполнять механическую работу, заставляя вращаться лопасти ветряной мельницы.)

    Инженер Задача Вопрос: Попросите студентов подумать над следующей проблемой инженерного проектирования.Предложите им обсудить свои ответы в группах и поделиться своими мыслями с классом.

    • Домовладелец хочет использовать ветряную турбину для подачи электричества в свой дом, но рядом с домом нет холмов. Где инженер мог разместить ветряную турбину? (Ответ: Как можно выше, например, на столбе над крышей или на отдельной конструкции, которая поднимает его очень высоко в воздух.)

    Вопросы безопасности

    • Обратите внимание на меры безопасности.Учащиеся никогда не должны прикасаться к голому или оголенному металлу в цепи, вырабатывающей электричество.
    • Напомните ученикам, что нельзя класть ничего, в том числе руки, рядом с ветряной турбиной или вентилятором, когда он вращается.

    Советы по поиску и устранению неисправностей

    Перед началом работы проверьте двигатели и вольтметры, чтобы убедиться, что они работают правильно.

    Если упражнение не помогает, попробуйте следующий вариант: прикрепите двигатель постоянного тока к колесу.Клейкая лента 2 Эскимо приклеивается к колесу, образуя прямую линию. Приклейте клейкой лентой прямоугольный кусок картона к каждой палочке для мороженого под таким углом, чтобы возникало вращение, когда ветер дует мимо нее. Прикрепите мотор лентой к линейке, которая будет служить ручкой.

    Если время ограничено, ускорите работу, установив два вентилятора, чтобы получить две тестовые станции.

    Расширения деятельности

    Попросите учащихся разработать свои собственные наборы лезвий, различающихся по размеру, форме, материалу и количеству.Попросите учащихся прикрепить эти новые лопасти к двигателю и отрегулировать их под разными углами для получения максимального напряжения. Попросите их записать свои переменные и результаты в диаграмме данных, которую они создают во время упражнения. Попросите учащихся поделиться своими проектами и сравнить их, предоставив классу краткие инженерные отчеты.

    Узнайте, как скорость ветра влияет на количество электроэнергии, производимой при изменении скорости вращения вентилятора.

    Изучите «Живую лабораторию возобновляемых источников энергии» для реальных измерений ветра, систем сбора энергии и реальных данных.См .: http://www.teachengineering.org/livinglabs/

    Масштабирование активности

    • Для более низких классов подготовьте двигатель. Просто попросите учащихся создать лезвия на скрепках и вдавить их в пробку. Помогите ученикам измерить напряжение, генерируемое их ветряными турбинами.
    • Для старших классов попросите учащихся построить график зависимости производимого напряжения от расстояния между вентиляторами. Попросите учащихся решить проблемы с электроэнергией в ветроэнергетике! Математический лист.

    использованная литература

    Купи ветер и поборись с глобальным потеплением! Планета Чистого Воздуха . По состоянию на 20 октября 2005 г. (Хорошие фотографии первой крупной ветряной турбины промышленного масштаба, установленной в индейской резервации Роузбад Сиу) http://www.cleanair-coolplanet.org/action/windbuilders.php

    Планы уроков по возобновляемым источникам энергии . Бесконечная мощность, Управление энергосбережения штата Техас.По состоянию на 19 октября 2005 г. http://www.infinitepower.org/lessonplans.htm

    Как работают ветряные турбины . Обновлено 3 октября 2005 г. Программа ветроэнергетических технологий, энергоэффективность и возобновляемые источники энергии, Министерство энергетики США. Проверено 19 октября 20015 г. (Великолепная анимация ветряной турбины, вырабатывающей электричество) http://www1.eere.energy.gov/wind/wind_animation.html

    авторское право

    © 2005 Регенты Университета Колорадо

    Авторы

    Ксочитл Замора-Томпсон; Сабер Дурен; Натали Мах; Малинда Шефер Зарске; Дениз В.Карлсон

    Программа поддержки

    Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

    Благодарности

    Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано в рамках грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда (грант GK-12 No.0338326). Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

    Последнее изменение: 4 ноября 2021 г.

    будет стоить миллион долларов в 2021 году?

    Написано Дэном Блюеттом

    Сколько будет стоить ветряная турбина в 2021 году? Какими бы большими они ни были, не секрет, что эти ветряные монстры дороги.

    В сегодняшней статье мы углубимся в цифры: сколько стоит ветряная турбина, действительно ли они окупаются со временем и стоят ли большие первоначальные инвестиции? Оффшорные ветряные электростанции набирают обороты с администрацией Байдена в Соединенных Штатах и ​​во всем мире, однако оценки затрат на прибрежный ветер сложнее определить, чем на береговый ветер.

    Сколько стоит ветряная турбина в 2021 году на начальном этапе?

    Для коммерческих ветряных турбин ответ — миллионов долларов за турбину.

    Ветряные турбины стоят лота , и, как таковые, инвестиции окупаются в течение длительного периода времени.

    Турбины вырабатывают значительное количество электроэнергии и продают ее обратно местным энергетическим предприятиям, откуда она направляется в электросеть, используемую домами и предприятиями.

    Разбивка начальных затрат на ветряные турбины

    • 2,6–4 миллиона долларов на коммерческую ветряную турбину среднего размера
      • Типичная стоимость составляет 1 доллар.3 миллиона на мегаватт (МВт) производственной мощности
      • Большинство коммерческих ветряных турбин имеют мощность 2-3 МВт, но морские турбины могут достигать 12 МВт
      • Стоимость увеличивается по мере увеличения размера турбины, хотя есть Преимущества использования меньшего количества турбин большего размера — сложность и конструкция всей фермы значительно упрощаются за счет меньшего количества турбин большего размера.

    Заинтересованы в ветроэнергетике? Ознакомьтесь с нашим подкастом об энергии ветра: Uptime

    Слушайте время безотказной работы на любой платформе для подкастов

    Затраты на техническое обслуживание ветряных турбин

    После постройки техническое обслуживание — это постоянные расходы.

    • 1-2 цента за произведенный киловатт-час, или
    • 42 000–48 000 долл. США в год

    Расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание могут быть значительными, но все эти машины являются долгосрочными инвестициями, которые, как мы надеемся, окупаются. время.

    Исследование ветряных турбин с использованием данных из Германии показало, что эти затраты могут составлять в среднем 1-2 евроцента на производимый киловатт-час (кВтч).

    В этой статье утверждается, что типичные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание составляют 42 000–48 000 долларов в год в США, но эта цифра также снижается по мере совершенствования технологий.

    Это число растет по мере старения турбины, что неудивительно, учитывая износ и суровые условия, в которых работают эти машины.

    Из чего состоят «Эксплуатация и техническое обслуживание»?

    Эксплуатация и техническое обслуживание (ЭиТО) состоит из следующих частей:

    • Страхование
    • Аренда земли
    • Обслуживание, ремонт и запасные части
    • Административные задачи
    • Электроэнергия (для работы требуется немного электричества)
    • Разное

    Эти периодические расходы не слишком значительны, а стоимость турбины значительно снизится. превзойти затраты на техническое обслуживание.

    Ремонт может быть значительным редуктором мощности (подробнее об этом позже), а удары молнии по ветряным турбинам могут стать настоящей проблемой.

    Хотя турбинные лопатки оставляют фактор с системой молниезащиты, часто они неадекватны.

    Дополнительные слои молниезащиты особенно важны для морских ветряных турбин, где транспортировка рабочих для ремонта является дорогостоящей и требует много времени.

    Такие изделия, как сегментированные молниеотводы, могут обеспечить дополнительную защиту ветряных турбин от повреждения молнией.

    Сколько электроэнергии вырабатывает ветряная турбина?

    Мы покрыли расходы, поэтому теперь давайте перейдем к большому вопросу: сколько электроэнергии вырабатывает ветряная турбина?

    Ветровые турбины имеют мощность в мегаваттах (МВт), что указывает на их способность производить электричество.

    Один мегаватт = 1 000 000 ватт мощности.

    Один мегаватт может обеспечить электричеством около 1000 домов в месяц, но в действительности ветряные турбины и близко не достигают своей номинальной мощности из-за изменения скорости ветра.

    Размер ветряной турбины влияет на выработку электроэнергии

    Ветровые турбины стоят тем больше, чем больше они становятся, но они производят больше электроэнергии с более крупными гондолами и лопастями турбины.

    В 2019 году сообщалось, что средний диаметр ротора увеличился до 129 метров (423 фута).

    Общие размеры коммерческих ветряных турбин в мегаваттах:

    Морские ветряные электростанции выбирают более крупные ветряные турбины отчасти из-за высокой стоимости их установки и транспортировки электроэнергии, а также из-за повышения эффективности, которую они получают при постоянной более высокой скорости ветра.

    Предпочтительнее строить одну турбину, чем множество меньших, потому что нужно строить меньше башен и наземных систем анкерного крепления, что делает все менее сложным.

    Скорость и направление ветра влияют на «коэффициент мощности» при производстве электроэнергии

    При полной скорости ветра турбина может работать на полную мощность. Если турбина рассчитана на 2,5 МВт, то при максимальной скорости ветра она будет выдавать 2,5 МВт мощности.

    Тем не менее, все мы знаем, что ветер никогда не бывает постоянным.

    Поскольку ветер стихает, меняет направление и т. Д., Общие средние значения будут намного ниже, обычно в диапазоне 30-40% для береговых ветряных турбин и до 65% (иногда выше в редких случаях) для морских турбин.

    Самая большая ветряная турбина: турбина GE Haliade-X 12 МВт

    GE Haliade-X… безумие.

    Эта огромная ветряная турбина является первой, предлагающей мощность 12 МВт, с лопастями длиной 107 м (351 фут) и общей площадью основания, достигающей 260 м (853 фута) в небе.

    Турбины такого размера обычно используются на море, где скорость ветра постоянно намного выше и передача мощности более сложна. Меньшее количество турбин большего размера = более легкая передача энергии, меньшее количество кабелей на большие расстояния и более простая система в целом.

    Если вам интересно, как эти турбины остаются в вертикальном положении на сумасшедших волнах и уносятся в море, ознакомьтесь с этой статьей с отличными иллюстрациями.

    Сколько денег вырабатывает ветряная турбина за счет вырабатываемой электроэнергии?

    Помните, что ветряная турбина имеет максимальную номинальную мощность (например, 4 мегаватта), но она будет вырабатывать электроэнергию только с «коэффициентом мощности» или «коэффициентом нагрузки», который составляет процент от этого максимума.

    В приведенной ниже таблице вы найдете некоторые числа, основанные на типичной продажной цене (данные за 2019 год) на электроэнергию, производимую ветряными турбинами. Эта энергия продается обратно в электросеть коммунальных предприятий, и цена снижается по мере совершенствования турбинной техники.

    Эта продажа электроэнергии — это то, как ветряные турбины окупаются и создают возобновляемую энергию.

    Мы, , хотим, чтобы эта мощность была дешевой, и она движется в правильном направлении.

    Цель состоит в том, чтобы турбины производили более высокий коэффициент мощности, что означает, что они производят больше электроэнергии за время работы.

    Нужна молниезащита для ветряной турбины?

    Наши сегментные молниеотводы для ветряных турбин StrikeTape — самые надежные и высокопроизводительные изделия в мире. Расходы на техническое обслуживание ветряных турбин стремительно растут при постоянном повреждении их ударами молнии, поэтому защитите свои турбины наилучшим образом.

    Используйте молниезащиту StrikeTape на своей ветровой электростанции.

    Больше вопросов и ответов о ветряных турбинах

    Ознакомьтесь с нашими распространенными вопросами о ветряных турбинах ниже, в том числе о стоимости, характеристиках и многом другом.

    Если у вас есть вопрос, оставьте его ниже, и мы обновим эту статью нашим ответом!

    Какова высота ветряной турбины?

    Башни большинства коммерческих ветряных турбин имеют высоту от 200 до 260 футов. Лезвия, часто более 100 футов в длину, если считать по общей высоте, увеличивают число до 300.Лопасти ветряных турбин модели Gamesa G87 достигают высоты 399 футов.

    Как быстро вращается ветряная турбина?

    Скорость кончика лопастей ветряной турбины обычно колеблется в пределах 120–180 миль в час, хотя они меняются в зависимости от ветровых условий. Из-за своего огромного размера (с лезвиями более 100 футов) они выглядят так, как будто вращаются медленно, тогда как на самом деле скорость острия лезвия очень и очень высока.

    Сколько будет стоить ветряк в 2021 году?

    1300000 долларов США за мегаватт. Типичная ветряная турбина имеет мощность 2–3 МВт, поэтому стоимость большинства турбин составляет 2–4 миллиона долларов. Согласно исследованиям эксплуатационных расходов ветряных турбин, эксплуатация и техническое обслуживание обходятся дополнительно от 42 000 до 48 000 долларов в год.

    Делают ли они небольшие ветряные турбины для частных домов?

    Да, и эти небольшие турбины теперь могут стоить менее 1000 долларов.Производство энергии будет сильно различаться в зависимости от размера, характеристик и ветровых условий дома человека, а некоторые дома могут вообще не подходить для установки турбины. Есть причина, по которой ветряные электростанции тщательно размещаются в очень ветреных, часто суровых условиях — сильные ветры случаются в местах, где люди часто не хотят жить. Если в вашем доме не дует постоянный сильный ветер, возможно, нет финансового смысла устанавливать какой-либо тип ветряной турбины.

    Попадаются ли в птиц лопасти ветряных турбин?

    Сколько домов может привести в действие одна ветряная турбина?

    Хотя это число может сильно варьироваться в зависимости от таких факторов, как размер, ветровые условия, ремонт и длина лопастей, типичная ветряная турбина может привести в действие 1000-2000 домов за один год.Один мегаватт мощности по производству энергии будет обеспечивать электроэнергию около 1000 домов, а многие береговые ветряные турбины имеют мощность 2–3 МВт.

    Какой коэффициент мощности у ветряных турбин?

    Коэффициент мощности или коэффициент нагрузки — это фактическая выработка электроэнергии с течением времени, а не теоретический максимум, который может производить турбина. Потому что ветровые турбины не могут постоянно поддерживать пиковую производительность (даже близко) из-за меняющихся ветровых условий, простоев для обслуживания и т. Д.- важно учитывать фактор мощности, определяющий, сколько ожидаемой мощности турбина будет производить в течение года или более.

    Ветряные турбины и возобновляемые источники энергии

    Системы ветряных турбин являются источником возобновляемой энергии. Они больше всего подходят для ветреной сельской местности.

    На этой странице:

    • конфигурация системы ветрогенератора
    • мощность системы ветрогенератора
    • скорость и мощность ветра
    • средства управления отключением
    • факторы, влияющие на мощность генерации
    • установка системы ветрогенератора
    • подключение к электросети
    • ветер загрязнение генератора.

    В оптимальных условиях эффективность ветрогенератора по преобразованию энергии в электричество составляет около 45%, хотя исследования Новой Зеландии показывают, что эффективность 1040% чаще встречается в повседневной работе.

    Исследования показали, что для того, чтобы небольшая ветряная турбина была экономически жизнеспособной, средняя скорость ветра в конкретном месте должна превышать как минимум 68 метров в секунду (м / с).

    При рассмотрении затрат и экономической целесообразности имейте в виду, что дополнительные расходы, связанные с расходами, фрахтом, бетонным фундаментом, электропроводкой, могут быть эквивалентны 3080 процентам стоимости самой турбины.Турбина мощностью 2 кВт может стоить около 2030 000 долларов, включая установку. Затраты на техническое обслуживание также следует учитывать, как правило, ветряные турбины имеют более высокие требования к техническому обслуживанию, чем, например, фотоэлектрические системы. Некоторые расчеты показали, что во многих случаях солнечная электрическая система, вероятно, будет более рентабельной, чем ветряная турбина. По данным Управления электроэнергетики, в последние годы почти не устанавливались бытовые или небольшие ветряные генераторы.

    Они больше подходят для удаленных мест, так как могут создавать шум и могут считаться неприглядными.

    Турбины могут не работать в городских условиях, потому что препятствия, такие как здания, имеют тенденцию делать ветер турбулентным и неустойчивым.

    Конфигурация системы ветрогенератора

    Типовая ветряная турбина для выработки электроэнергии

    Компоненты ветряной турбины

    Ветряная турбина включает:

    • лопасти турбины с двумя, тремя или пятью лопастями, установленными на горизонтальном валу (это дает более высокую мощность, чем когда они установлены на вертикальном валу) и изготовленные из легкого материала, такого как углеродное волокно, стекловолокно или дерево, достаточно прочное, чтобы противостоять силам ветра.
    • хвостовая часть обычно представляет собой плавник, который вращает корпус ветрогенератора для поворота турбины в направлении ветра, с плавником непосредственно по ветру
    • Электроэнергия переменного тока генератора переменного тока вырабатывается обмотками ротора, соединенными с валом от турбины
    • выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный ток для электричества, которое направляется в аккумуляторную систему (выпрямитель может быть расположен в генераторе переменного тока или в отдельном блоке управления вдали от башни)
    • электрические кабели передают электричество от генератора к система электроснабжения или аккумуляторов
    • контактные кольца предотвращают скручивание кабелей, поскольку в противном случае они будут скручиваться внутри башни при вращении корпуса турбины
    • Электроэлемент всегда вырабатывается, когда турбина вращается, поэтому, если мощность превышает емкость накопителя , он должен быть перенаправлен на фиктивную нагрузку (обычно электрический элемент, который сильно нагревается) или продан (если это разрешено в t plan) розничному продавцу электроэнергии
    • вышка конструкция (обычно из стали, бетона или дерева), которая удерживает турбину высоко в воздухе и позволяет узлу турбины наверху вращаться против ветра для жилых помещений, обычно это мачта опора с растяжками
    • растяжка удерживает опору мачты в рабочем положении
    • стойка и лебедка позволяют опускать турбину для обслуживания
    • бетонный фундамент для турбины мощностью 23 кВт на вышке 1015 м обычно требуется 35 м 3 железобетонный фундамент.

    Мощность ветрогенератора

    Ветрогенераторы обычно рассчитаны на 13 кВт. Это обычно обеспечивает от одной трети до половины потребности жилого дома в электроэнергии, в зависимости от местных ветровых условий и энергопотребления дома. В открытом месте генератор такого размера может обеспечить все потребности в электроэнергии и обеспечить ее избыток. Ветряные генераторы большего размера доступны для фермерских хозяйств и сельских населенных пунктов. Фактическая выходная мощность турбины обычно составляет от 25% до 30% от номинальной теоретической максимальной мощности.Выходная мощность ветрогенератора обычно рассчитывается на указанную скорость ветра, а номинальная скорость ветра может варьироваться в зависимости от системы и производителя.

    Производительность ветряных генераторов прямо пропорциональна количеству используемого ветра, которое само по себе является функцией скорости ветра и чистоты.

    Скорость и сила ветра

    Плотность энергии ветра — это количество ватт электроэнергии, производимой на квадратный метр воздушного пространства (Вт / м).Это значение обычно дается на высоте 10 м или 50 м над землей.

    В целом, доступная мощность ветровой генерации определяется средней скоростью ветра в течение года для каждого местоположения. Вокруг Новой Зеландии средняя скорость ветра обычно выше в регионах:

    • вдоль побережья между Северным и Южным островами
    • в горных хребтах и ​​непосредственно к востоку от них
    • к вершинам хребтов или верховьям долин.

    Для больших турбин увеличение скорости ветра приводит к значительно большему увеличению выхода энергии, когда скорость ветра удваивается, вырабатываемая энергия может увеличиваться до восьми раз.Тем не менее, исследования Новой Зеландии с небольшими домашними турбинами показали, что увеличение обычно более линейное, когда скорость ветра удваивается, вырабатываемая энергия удваивается.

    Скорость ветра колеблется, что влияет на мощность производства ветровой электроэнергии и рабочие характеристики. В целом скорости ветра следующие:

    • Минимум 8 км / ч (2 м / с) требуется для запуска большинства малых ветряных турбин.
    • 12,6 км / ч (3,5 м / с) — это типичная скорость включения, когда небольшая турбина начинает вырабатывать энергию.
    • 3654 км / ч (1015 м / с) вырабатывает максимальную мощность.
    • При максимальной скорости 90 км / ч (25 м / с) турбина останавливается или тормозит (скорость отключения).

    Энергию ветра на участке можно получить с помощью измерительного прибора, установленного на опоре на высоте будущего ветрогенератора. Сбор данных за целый год, как правило, нецелесообразен, поэтому можно взять данные за пару месяцев и сравнить с данными местной метеостанции, а затем экстраполировать на год. К устройствам относятся:

    • анемометр, дающий среднесуточную скорость ветра
    • сумматор ветра, дающий мгновенную скорость ветра и общий ветер за длительный период.

    Элементы управления выключением

    Доступны следующие варианты управления вырезом:

    • задействовать тормоз, чтобы полностью остановить турбину и повернуть лопасти (уменьшить их угол по отношению к ветру), чтобы повернуть ее лицом в сторону от ветра
    • наклонить назад или лечь на турбина (это называется регулированием наклона вверх)
    • Управляет турбиной от ветра за счет аэродинамики и силы тяжести (это известно как autofurl)
    • регулирует скорость вращения с помощью воздушного тормоза для получения постоянной мощности
    • опускание лопастей (уменьшите их угол к ветру), чтобы снизить скорость турбины.

    Факторы, влияющие на генерирующую мощность

    Производительность системы зависит от ее эффективности при преобразовании давления ветра в инерцию вращения турбины. Данные должны быть доступны у поставщика системы. Это увеличивается с:

    • больший диаметр турбины, большая площадь лопастей турбины, на которую ветер может воздействовать, а также больший риск навязчивого шума
    • соответствующий профиль лопасти для местной скорости ветра это зависит от средней скорости ветра, а также от того, ветер постоянный или приходит в короткие периоды высокой скорости
    • меньшие потери на трение в узле вала турбины.

    Генерирующая мощность будет уменьшаться, если турбина расположена:

    • ниже скорости ветра скорость ветра увеличивается с высотой над землей, рекомендуется минимум 10 метров
    • в турбулентном воздушном пространстве с подветренной стороны от препятствия (например, деревья, холмы, здания, сооружения) с подветренной стороны турбулентность будет увеличиваться в два раза по высоте препятствия на расстоянии, примерно в 20 раз превышающем высоту препятствия
    • , на расстоянии от препятствия с наветренной стороны, которое более чем в 10 раз превышает высоту препятствия.
    Расположение ветряной турбины

    Ветровые турбины работают лучше всего, когда нет турбулентного потока воздуха для привода лопастей турбины.

    Установка ветрогенератора

    Система ветрогенератора:

    • потребует разрешения на строительство и согласия ресурсов.
    • должен быть установлен в пределах 100 м от системы электроснабжения или накопления, для снижения потерь в линии
    • должен выдерживать ветровые и сейсмические нагрузки
    • обычно имеет бетонную опору для башни (и каждую растяжку)
    • должна иметь гашение вибраций в башне (от вращающих сил турбины), если она соединена со зданием
    • должна иметь защиту от крупных животных на уровне земли, которые любят царапаться на вышке и тросах
    • должны быть установлены молниеотводы для защиты электронных компонентов от ударов молнии.
    • требуется достаточная площадь для опускания и подъема вышки для обслуживания и ремонта.

    Удовлетворение спроса на электроэнергию

    Электроэнергия от ветрогенератора может быть доступна в любое время дня, но уровни выходной мощности будут варьироваться в зависимости от скорости ветра. Избыточный выход, генерируемый как переменный ток, преобразуется в постоянный ток выпрямителем для хранения в батареях. Это позволит обеспечить пиковое потребление, превышающее мощность генератора.

    Маловероятно, что очень маленькие турбины смогут удовлетворить общий спрос домохозяйств на энергию. Использование твердотопливной горелки для отопления помещений и солнечных панелей для нагрева воды поможет снизить спрос на электроэнергию, но для систем, которые не подключены к сети, иногда может потребоваться дизельный генератор.

    Загрязнение ветрогенератора

    Ветрогенераторы могут создавать шум и вибрацию и оказывать значительное визуальное воздействие. Шум может исходить от лопастей турбины, редуктора (если используется) и щеточного механизма, а также от ветра, проходящего мимо башни и растяжек.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *