≡× MENI

• Popravilo
• Popravilo
• Notranje oblikovanje
• O vsem
• O vodovodu

Vertikalni vetrni generator 1 kW naredite sami. Vetrni generator naredi sam - vodnik za gradnjo ekološkega generatorja, njegovo namestitev in priključitev (105 fotografij). Kaj je treba upoštevati pri izbiri

Zdaj je povsem mogoče dobiti brezplačno elektriko s pomočjo vetra. Obstaja več možnosti za vetrnice: z navpično in vodoravno osjo. Skoraj vsak lahko z lastnimi rokami sestavi vertikalni vetrni generator, preberite naš članek o tem, kako to storiti pravilno.

Načelo delovanja vetrnih turbin

Načelo delovanja v vseh modifikacijah vetrnic je enako. Med vrtenjem rezil se oblikujejo tri vrste fizičnih učinkov: dvižne, impulzne in zavorne sile. Zaradi delovanja teh sil se stator začne premikati, rotor na mirujočem delu generatorja pa začne ustvarjati magnetno polje in električni tok se premika po žicah.

Obstaja veliko možnosti za izvedbo vetrnih turbin, razlikujejo se ne le po moči, ampak tudi po videzu. Struktura večine vetrnic vključuje: generator, lopatice, inverter, multiplikator. Za pretvorbo prejetega naboja v enosmerni tok se uporablja pretvornik. Multiplikator je menjalnik, ki je zasnovan za povečanje števila vrtljajev gredi. Menjalniki niso nameščeni na vseh vetrnicah, predvsem le na velikih in močnih vetrnih turbinah.

Trifazni izmenični tok nastane zaradi vrtenja rotorja. Prejeta energija se preko krmilnika pošlje v baterijo. Poleg tega pretvornik pretvori tok in ga naredi stabilnega, v tej obliki ga je mogoče napajati za napajanje gospodinjskih aparatov ali razsvetljave.

Kako sami narediti vetrni generator vertikalnega tipa

Vetrnico lahko naredite sami doma. Najprej se morate odločiti za vrsto vetrne turbine. Glede na zasnovo so vetrne turbine:

• z navpično osjo vrtenja: rotor Darrieus, vetrni generator Savonius;
• z vodoravno osjo vrtenja: vzporedno ali pravokotno na tok vetra.

Nekateri modeli vetrnic združujejo več vrst naprav. Razmislite o primeru ustvarjanja hibridne vetrnice, ki združuje zasnovo vetrnih generatorjev, kot sta Savonius in Darier.

Sestavljanje rotorja

Za sestavljanje rotorja morate kupiti:

• 6 neodimovih magnetov D30xH10 mm;
• 6 feritnih obročnih magnetov D72xd32xh15 mm;
• 2 kovinska diska D230xV5 mm;
• epoksi smolo ali lepilo.

Namesto kovinskih plošč lahko uporabite žagine liste ustrezne velikosti. Na enem disku je nameščenih 6 neodimovih magnetov, ki izmenjujejo svojo polariteto, kot med njimi mora biti 60 stopinj na premeru 165 mm.

Na drugi plošči so po istem principu nameščeni feritni obročni magneti.

Da se magneti med delovanjem vetrnice ne premikajo, morajo biti vsaj do polovice napolnjeni z epoksi lepilom.

Izdelujemo stator

Najprej morate naviti 9 tuljav s 60 obrati, za to uporabite emajlirano bakreno žico s premerom 1 mm.

Nato se tuljave spajkajo skupaj: začetek prve tuljave s koncem četrte, četrta s sedmo. Druga faza je povezana na enak način prek dveh tuljav, le da se začnejo spajkati iz druge tuljave. Povezava tretje faze se začne s tretjo tuljavo.

Oblika je izdelana iz vezanega lesa, vanj je postavljen pergamentni papir, na katerega je kos steklenih vlaken in tuljave.

Vse to je napolnjeno z epoksi smolo. Po 24 urah se končni stator odstrani iz kalupa.

Sklop generatorja

Vsi deli generatorja so pripravljeni, ostane jih le sestaviti.

Sam generator bo s čepi pritrjen na nosilec s pestom. Oglejmo si podrobneje postopek sestavljanja.

Postopek sestavljanja generatorja:

• V zgornjem rotorju so narejene 4 navojne luknje za čepe. Potrebni so, da se rotor gladko "usede" na svoj sedež;
• V statorju so narejene 4 luknje za pritrditev nosilca;
• spodnji rotor je nameščen na nosilec z magneti navzgor, vanj so izvrtane tudi 4 navojne luknje za čep;
• na spodnjem rotorju je nameščen stator;
• drugi rotor je položen na vrh z magneti navzdol. Vse to je med seboj in nosilcem pritrjeno s pestom s čepi in maticami.

Pesto (prirobnico z ležaji) morate kupiti posebej: spodnji del pesta mora biti premera cevi 1,5 inča.

Vrstni red pritrditve vseh delov je podrobneje predstavljen na spodnjem diagramu:

1 - povezovalni element; 2 - nosilec rezila; 3 - zgornji del rotorja; 4 - magnet; 5 - rokav; 6 - stator; 7 - spodnji del rotorja; 8 - matica; 9 - lasnica; 10 - pesto; 11 - os; 12 - nosilec za pritrditev statorja

Izdelujemo rezila

Rezila so lahko izdelana iz lesa, steklenih vlaken in drugih materialov. Ta del vetrnega generatorja je hitreje in lažje izdelati iz kanalizacijske PVC cevi. Bolje je uporabiti oranžne cevi, saj imajo dobro gostoto in se ne bojijo neposredne sončne svetlobe.

Za vertikalni vetrni generator boste potrebovali 4 lamele PVC cevi in ​​2 pravokotni (ukrivljeni) lameli iz pocinkane pločevine. Ta zasnova bo omogočila, da se vetrnica vrti tudi v razmerah rahlega vetra s hitrostjo 2-3 m na sekundo. Vzamemo metrske dolžine PVC cevi in ​​jih po dolžini razrežemo na 2 enaka dela. Iz kositra izrežemo polkroge glede na dimenzije bodočega rezila in jih pritrdimo s sorniki vzdolž robov cevi.

Za izdelavo ortogonalnih rezil boste potrebovali standardno 0,75 mm debelo pocinkano jekleno pločevino. Najprej s škarjami za kovino izrežemo dva segmenta velikosti 1x0,4 m in štiri segmente v obliki kapljice. Nato je treba jeklene segmente upogniti in segmente "kapljic" pritrditi vzdolž robov.

Rezila so pritrjena v krogu na okvir, lahko ga zvarite iz profilne kvadratne cevi 20x20 in vogalov 25x25. Mere okvirja in razdaljo med rezili lahko vidite na spodnjem diagramu:

Sestavljanje strukture vetrne turbine

Iz vodovodnih cevi različnih premerov je varjen jambor, njegova višina je odvisna od območja, kjer bo vetrni generator, in pogojev njegovega delovanja, v vsakem primeru pa mora biti višji od strehe hiše.

Vnaprej morate pod sekcijskim jamborom pripraviti tritočkovno ojačano podlago. Na končni jambor na tleh je privit generator. Nato je okvir z rezili privit na generator. Jambor z vetrnico je pritrjen na temelj s pomočjo dveh zgibnih nosilcev in se dvigne v navpični položaj z vitlom. Po dvigu jambora se tretja podpora s sornikom privije na podnožje vetrnice. Poleg tega mora biti jambor pritrjen s podaljškom.

Električni del

Vetrnica bo proizvajala 3-fazni izmenični tok. Z mostnim usmernikom, sestavljenim iz 6 diod, ga pretvorimo v enosmerni tok.

To omogoča polnjenje akumulatorja pri 12 V. Za nadzor polnjenja akumulatorja in preprečevanje njegovega prekomernega polnjenja se uporablja standardni avtomobilski polnilni rele PP-380.

Na baterijo je priključen pretvornik, ki omogoča pretvorbo prejetih 12 V DC v 220 V AC s frekvenco 50 Hz.

Rezultat vetrnice: izračun učinkovitosti

Testni testi vetrnega generatorja pri različnih hitrostih vetra so pokazali naslednje rezultate:

• pri hitrosti vetra 5 m / s dobimo 60 vrt / min - 7 V in 2,3 A = 16 W;
• pri hitrosti vetra 10,6 m/s dobimo cca 120 vrt/min - 13 V in 3,4 A = 44 W;
• pri hitrosti 15,3 m / s približno 180 vrt / min - 15 V in 5,1 A \u003d 76,5 W;
• pri hitrosti vetra 18 m / s dobimo 240 vrt / min - 18 V in 9 A = 162 vatov.

V bistvu vetrnica proizvaja 16-45 W, saj je veter več kot 15 m / s redek. Če pa postavite vijak za visoke hitrosti, lahko dobite boljše rezultate.

Uporaba vetrne energije za pridobivanje električne energije je ena od obetavnih oblik razvoja alternativne energije. Vertikalni vetrni generator je obetavna smer za razvoj industrije, ker. ima številne prednosti v primerjavi s horizontalnimi kolegi.

Načelo delovanja

Vertikalna vetrnica je valj, nameščen na podstavku. Zahvaljujoč svoji obliki deluje ne glede na smer vetra. Ne glede na vrsto vertikalne vetrne elektrarne je le-ta zasnovana tako, da je tlak zračnega toka na eni strani večji kot na drugi.

Zaradi te razlike v tlaku se vrti os generatorja in nastaja električna energija. Zaradi dejstva, da je sila vetra usmerjena na obe strani vetrnega generatorja, je začetna hitrost vetra nekoliko višja kot pri horizontalnih vetrnicah, vendar ob ustrezni kakovosti delov pride do samopromocije - t.j. znatno povečanje hitrosti generatorja tudi pri majhnem (od 3,5 m / s) vetru.

Kateri dizajn je boljši

Obstaja več bistveno različnih izvedb vertikalnih vetrnih turbin, vsaka od njih ima svoje prednosti in slabosti.

Vetrnica Savonius - polkrožne lopatice

Savoniusov rotor. Model takšne navpične vetrnice vključuje dve ali več lopatic, izdelanih v obliki polkroga. V tem primeru pritisk na "odprti" del kroga znatno presega pritisk na nasprotno stran. Zasnova je precej enostavna za izdelavo, zato je najbolj priljubljena med domačimi vertikalnimi vetrnimi turbinami. Napake:

• Veliko "jadro". Udar vetra nagiba celotno konstrukcijo, ustvarja napetost v osi in onemogoča ležaj, na katerem se vrti celoten rotor.
• Zasnova se ne more začeti vrteti neodvisno v prisotnosti dveh ali treh rezil, zato je treba dva takšna rotorja pritrditi na isto os, enega pod drugim pod kotom 90 °

1. 

   Dodatni statični zasloni so nameščeni na ortogonalnem rotorju za povečanje produktivnosti

   Rotor Darier ali pravokoten. Obstaja veliko modifikacij takšnega vertikalnega vetrnega generatorja, vendar načelo delovanja ostaja nespremenjeno. Rotacija se pojavi zaradi krilate oblike rezila generatorja. Ko je izpostavljen zračnemu toku, se ustvari dvižna sila, zaradi katere se os vrti. Napake:

   • Nizka, celo po standardih vetrnih turbin, učinkovitost.
   • Hitrost vetra za polni vrtljaj takega generatorja mora biti vsaj 4 m/s. Hkrati, preden se doseže polna hitrost vrtenja takšnega rotorja, bremena ni mogoče priključiti na vetrnico - ustavila se bo.
   • Hrup. Če v drugih modelih povzročajo hrup samo gibljivi deli (ležaji), potem ta vrsta navpičnega vetrnega generatorja povzroča hrup s svojimi rezili. Zelo.
   • Zaradi tresljajev hitro onesposobi ležaje in vse nosilne konstrukcijske elemente.

2. 

   Helikoidni rotor ima kompleksno zasnovo

   Helikoidni rotor. Ta navpični vetrni generator ima zapleteno obliko, v resnici pa je pravokotni vetrni generator z navpično osjo, le njegove lopatice so zasukane vzdolž ležajne osi, kar znatno poveča življenjsko dobo celotne konstrukcije, tk. zagotavlja enakomerno obremenitev ležaja in droga z vseh strani. Napake:

   • Težava pri izdelavi, zato visoki stroški navpične vetrnice.

3. 

   Večkraka vetrnica

   Večkraki navpični vetrni generator. Če upoštevamo samo komercialne vzorce, je ta vrsta rotorja najbolj produktivna in daje najmanjšo obremenitev ležajnih delov. Znotraj te navpične vetrnice je dodatna vrsta statičnih lopatic, ki usmerjajo zračni tok tako, da povečajo učinkovitost rotorja. Napake:

   • Visoki stroški naprave zaradi velikega števila delov.

Prednosti navpične osi

Pozitivne lastnosti vseh vertikalnih vetrnih turbin:

1. Ne vodi jih veter, delajo v kateri koli smeri.
2. Za razliko od vetrnih generatorjev z vodoravno osjo ima le eno os vrtenja, zato ima daljšo življenjsko dobo.
3. Možna je namestitev na nizki višini - od 1,5 m, odvisno od modela.
4. Vsi pomembni gibljivi deli se nahajajo na dnu generatorja, kar olajša vzdrževanje.
   

   Pomembno. Po potrebi se gred rotorja podaljša na zahtevano dolžino za lažji dostop do statorja, brez večje izgube učinkovitosti.

5. Sposobnost sestavljanja delujočega vetrnega generatorja z lastnimi rokami iz improviziranih materialov.
6. Vertikalne vetrne turbine zaradi možnosti oblikovanja toge konstrukcije z več podpornimi točkami delujejo pri višji največji hitrosti vetra.
7. Večja odpornost na škodljive vplive vetra.
8. V teh vetrnicah je mogoče ustvariti lastno kroženje zraka, zaradi česar nastane učinek visoke hitrosti, ko je linearna hitrost lopatic 20 ali večkrat večja od hitrosti vetra.

Minusi

1. Okoren dizajn. Najlažje vertikalne vetrnice tehtajo najmanj 300 kg z regalom.
2. Nizka učinkovitost v primerjavi z vodoravno.
3. Hrup. Vetrnica med delovanjem povzroča hrup iz lopatic.

Video. Helikoidni vetrni generator

Posnetek nazorno prikazuje delovanje helikoidne vetrnice, nameščene na posebnem jamboru

Izračun vertikalne vetrnice se v bistvu ne razlikuje od izračuna konvencionalne horizontalne. Toda izračun ima svoje značilnosti, saj navpične vetrnice tipa "Barrel" ne delujejo zaradi dvižne sile, temveč zaradi pritiska vetra na rezila. Nato bom podal primer izračuna vetrnice na splošno. Čeprav je izračun precej natančen, daje splošno predstavo o moči vetrnega generatorja, vendar številni dejavniki, ki lahko bistveno vplivajo na dejanski rezultat, niso upoštevani.

Domači vertikalni generator vetra

Na primer, fotografija navpične vetrnice tipa "Barrel".

Na primer, želimo narediti vetrni generator tipa "Barrel" s širino 2 metra in višino 3 metre. Število rezil pravzaprav ni pomembno in recimo, da imamo 4 polkrožna rezila. Najprej moramo ugotoviti, koliko moči lahko dobimo iz tega rotorja.

Obstaja preprosta formula za izračun:

P=0,6*S*V^3

p- Watt moč

S- površina pometanja rezil m2.

V^3- Hitrost vetra, kubirana v m/s

0.6 je hitrost vetra. Veter, ki se giblje v vesolju, jemljemo kot eno, vendar veter, ko se približa kateri koli oviri, izgubi svojo hitrost in moč. Ker izgube hitrosti ne poznamo, bomo vzeli 0,6, to je ob upoštevanju dejstva, da bo veter izgubil hitrost za 33%.

Poleg tega formula za izračun površine kroga S=πr2, Kje

π - 3,14

r- polmer kroga na kvadrat

Na splošno navpične vetrnice, kot so panoji, močno upočasnijo veter, pred oviro pa se oblikuje zračna blazina, ob trčenju v katero se novi deli vetra razhajajo na stran in 30-40% vetrne energije zapusti brez sodelovanja pri pritisku na rezila. Zato je skupni izkoristek ali po pravilnem KIJEV vetrnega kolesa za vertikalne vetrne turbine precej nizek in znaša le 10-20 % vetrne energije.

Iz analize domačih vertikalnih vetrnic je KIEV v bistvu 10% vsega, vendar smo optimisti, zato bom vzel KIEV 0,2, čeprav učinkovitost generatorja in prenosa tukaj še ni upoštevana.

0,6*6*2*2*2*0,2=5,76 vatov pri 2m/s

0,6*6*3*3*3*0,2=19,44 vatov pri 3m/s

0,6*6*4*4*4*0,2=46,08 vatov pri 4m/s

0,6*6*5*5*5*0,2=90 vatov pri 5m/s

0,6*6*7*7*7*0,2=246 vatov pri 7m/s

0,6*6*10*10*10*0,2=720 vatov pri 10m/s

Zdaj je jasno, česa je ta rotor sposoben. Nato moramo na ta rotor namestiti generator tako, da lahko generator proizvede največjo možno moč, ki je na voljo na rotorju, hkrati pa ne preobremeni rotorja - da se lahko vrti in mu hitrost ne pade veliko . V nasprotnem primeru ne bo smisla, proizvodnja energije bo dramatično padla. Za nastavitev generatorja moramo poznati hitrost vetrnega kolesa pri vsaki hitrosti vetra.

Za razliko od horizontalnih vetrnih turbin, kjer se konice lopatic običajno vrtijo 5-krat hitreje od hitrosti vetra, se vertikalna vetrna turbina ne more vrteti hitreje od hitrosti vetra. To je posledica dejstva, da tu veter preprosto potisne rezilo in se začne premikati s tokom mimoidočega vetra. Horizontalni vijak pa deluje zaradi dvižne sile, ki se oblikuje na zadnji strani rezila in potiska rezilo naprej, tu pa je hitrost omejena samo z aerodinamičnimi lastnostmi rezila in dvižno silo.

Ne bomo se spuščali v podrobnosti in se vrnili k našemu vetrovnemu kolesu. Za izračun vrtljajev rotorja, ki meri 2 * 3 metre, kjer je širina rotorja 2 metra, morate ugotoviti obseg rotorja. 2 * 3,14 \u003d 6,28 metra, to je v enem obratu konica rezila prepotuje pot 6,28 metra. To pomeni, da bo v idealnem primeru rotor naredil popoln obrat za mimoidoči tok vetra z dolžino 6,28 metra. Ker pa se energija porabi za vrtenje, za prenos in celo za vrtenje generatorja - ki je napolnjen z baterijo, bo hitrost padla v povprečju dvakrat. In rotor bo naredil popolno revolucijo v 12 metrih vetra.

Potem se izkaže, da če je veter 3 m / s, bo s tem vetrom rotor naredil 0,4 obrata na sekundo in polni obrat v 4 sekundah. In čez minuto z vetrom 3 m / s bo 60: 4 \u003d 15 vrt / min.

Pri 3m/s 12:3=4, 60:4=15r/m

Pri 4m/s bo 12:4=3, 60:3=20rpm.

Pri vetru 5m/s 12:5=2,4, 60:2,4=25r/m.

Pri 7m/s 12:7=1,71, 60:1,71=35r/m

Pri 10m/s 12:10=1,2, 60:1,2=50r/m

S hitrostjo vetrnega kolesa, mislim, da je zdaj jasno in znani so. Večji kot je premer vetrnega kolesa, manjši so njegovi obrati glede na hitrost vetra. Tako se bo na primer vetrno kolo s premerom 1 metra vrtelo dvakrat hitreje kot vetrno kolo s premerom 2 metra.

Zdaj potrebujemo generator, ki bi moral proizvajati moč pri teh hitrostih nič več kot vetrno kolo lahko izda. In če je generator močnejši, bo preobremenil rotor in se ne bo mogel zavrteti do svoje hitrosti, posledično pa bo hitrost in skupna moč nizka. Pri vetru 3 m/s imamo 15 vrt/min, moč vetrne turbine pa 19 vatov, tukaj je potrebno, da generator obremeni rotor največ 19 vatov. Pri tem se upošteva učinkovitost menjalnika (če obstaja) in učinkovitost samega generatorja. Učinkovitost menjalnika in generatorja običajno ni znana, vendar imata tudi znatne izgube in na splošno se pri tem izgubi 20-50% energije, le 50% pa je že dobavljeno akumulatorju na izhodu, to je v našem primeru približno 10 vatov.

Če generator preobremeni vetrno kolo, njegova hitrost ne bo dosegla nazivne hitrosti in bo bistveno nižja od hitrosti vetra. To bo zmanjšalo hitrost generatorja in njegovo moč. Poleg tega ga bodo lopatice, ki so glede na veter še vedno precej počasnejše, močno upočasnile in veter se bo razpršil na strani, posledično bo moč vetrne turbine še bolj padla. Torej bo s premočnim generatorjem energije baterija velikokrat manjša, kot bi lahko bila. Ali pa obratno, ko je generator prešibek in pri 15 obratih vetrnega kolesa ne more polno obremeniti vetrnega kolesa, takrat se tudi izkaže, da od možnega vzamemo veliko manj energije.

Zaradi tega se mora generator ujemati z močjo vetrnega kolesa, le tako lahko odstranimo največjo možno moč vetrnega kolesa. Lahko rečemo, da je to najtežja naloga, saj ima generator lahko popolnoma različne značilnosti napetosti in toka do vrtljajev. Če želite izbrati generator, ga morate zasukati na baterijo in izmeriti izhodno energijo ali jo izračunati s formulami. In potem se poskusite prilagoditi vetrovnemu kolesu.

Na primer, vaš generator pri 300 obratih na minuto ima 1 Ampet na baterijo 14 voltov, kar je približno 14 vatov, vetrno kolo pa proizvede 19 vatov pri 15 vrtljajih na minuto. Torej je potreben množitelj 1:20, da se generator vrti s 300 obrati na minuto. Pri 5 m/s je hitrost vetrnega kolesa 25 vrt/min, generator pa se bo takrat vrtel s hitrostjo 500 vrt/min. Hkrati je moč vetrnega kolesa le 90 vatov, generator pa presega moč in daje 200 vatov. Tako vetrno kolo ne bo šlo, le počasi se bo vrtelo in ne bo dalo svojih 90 vatov - še bolj pa 200 vatov. Izhod je, da žrtvujete začetek polnjenja in naredite menjalnik 1:15 ali pa podvojite višino vetrnega kolesa, tako da vetrno kolo potegne generator.

Zato je potrebno, da generator po moči in hitrosti ustreza celotnemu območju vrtenja vetrnega kolesa. In če generatorju primanjkuje moči, morate povečati prestavno razmerje multiplikatorja ali zmanjšati rotor, da dosežete ravnovesje med hitrostjo in močjo vetrnega kolesa in generatorja. Pogosto ljudje brez kakršnih koli izračunov namestijo generatorje iz tega, kar najdejo, in zgradijo vetrno kolo po ogledu videoposnetka z YouTuba, vendar se na koncu izkaže, da vetrni generator ne deluje pri šibkem vetru in ima preprosto majhno moč.

Vetrni generator ali v navadnem jeziku mlin na veter je preprosta naprava, ki svojemu lastniku zagotavlja znatne prihranke zaradi brezplačne proizvodnje električne energije. Takšna namestitev je sanje katerega koli lastnika parcele, ki je odrezana od centraliziranih omrežij, ali poletnega prebivalca, ki je nezadovoljen z novo prejetim računom za porabo električne energije.

Ko ste razumeli zasnovo vetrnega generatorja, načelo njegovega delovanja, preučili risbe, lahko samostojno izdelate in namestite mlin na veter, ki vašemu domu zagotavlja neomejeno alternativno energijo.

Ali je zakonito uporabljati veter?

Ustvarjanje lastne, čeprav kompaktne, a elektrarne je resna stvar, zato je logično, da se nehote pojavi vprašanje: ali je njihova uporaba zakonita? Da, če moč vetrne naprave ne presega 1 kW, kar je povsem dovolj za oskrbo povprečne podeželske hiše z električnim tokom.

Dejstvo je, da se naprava s tem indikatorjem moči šteje za gospodinjstvo in ne zahteva obvezne registracije, certificiranja, odobritve, registracije in poleg tega ni predmet davka.

Preden naredite vetrno turbino za svoj dom, je bolje, da se zaščitite in upoštevate nekaj točk:

• Ali obstajajo posebne omejitve glede uporabe alternativnih virov energije v regiji stalnega prebivališča?
• Kakšna je dovoljena višina jambora na tleh?
• Ali bo hrup menjalnika in nožev presegel uveljavljene standarde?
• Ali je mogoče zagotoviti zaščito pred ustvarjenimi radijskimi motnjami?
• Ali bo jambor oviral selitev ptic ali povzročil druge okoljske težave?

Če vnaprej premislite o vseh niansah, potem niti davek, niti okoljske službe niti sosedje ne bodo mogli vložiti zahtevkov in preprečiti prejemanja brezplačne električne energije.

Kako deluje mlin na veter?

Na fotografiji so dokončane domače vetrne turbine predstavljene s podolgovatimi kovinskimi konstrukcijami na treh ali štirih nosilcih, z lopaticami, ki se premikajo od vetra. Zaradi tega se kinetična energija, ki jo prejme tok vetra, pretvori v mehansko energijo, ki nato zažene rotor in postane električni tok.

Ta proces je rezultat dobro utečenega dela več obveznih komponent vetrne elektrarne (VE):

• Propeler z dvema ali več kraki;
• turbinski rotor;
• Reduktor;
• krmilnik;
• Os in generator električnega generatorja;
• pretvornik;
• Baterija.

Poskrbeti je treba tudi za zavorni blok, gondolo, jambor, vremensko loputo, gred za nizke in visoke hitrosti. Naprava določa tudi princip delovanja vetrnega generatorja: vrteči se rotor proizvaja trifazni izmenični tok, ki prehaja skozi sistem krmilnika in polni enosmerno baterijo.

Pretvornik pretvori končne ampere in jih prek povezane napeljave pošlje do izhodnih točk: vtičnic, razsvetljave, gospodinjskih aparatov in električnih aparatov.

Kako to narediti sam?

Najbolj zanesljiva in preprosta zasnova se šteje za rotacijsko vetrno turbino, ki je naprava z navpično osjo vrtenja. Pripravljen domač generator te vrste je sposoben v celoti zagotoviti porabo energije v dacha, vključno z opremljanjem bivalnih prostorov, gospodarskih poslopij in ulične razsvetljave (čeprav ne preveč svetle).

Če dobite pretvornik z indikatorji 100 voltov in baterijo 75 amperov, bo vetrnica veliko močnejša in produktivnejša: dovolj bo električne energije za video nadzor in alarm.

Za izdelavo vetrnega generatorja boste potrebovali konstrukcijske podrobnosti, potrošni material in orodja. Prvi korak je najti ustrezne komponente vetrnice, veliko jih je mogoče najti med starimi zalogami:

• Generator iz avtomobila z močjo približno 12 V;
• Polnilna baterija za 12 V;
• Polhermetično stikalo s tipkami;
• Inventar;
• Avtomobilski rele za polnjenje akumulatorja.

Potrebovali boste tudi potrošni material:

• Pritrdilni elementi (sorniki, matice, izolacijski trak);
• Jeklena ali aluminijasta posoda;
• Ožičenje s presekom 4 kvadratnih metrov. mm (dva metra) in 2,5 kvadratnih metrov. mm (en meter);
• Jambor, stojalo in drugi elementi za izboljšanje stabilnosti;
• Močna vrv.

Priporočljivo je, da poiščete, preučite in natisnete risbe vetrnih turbin z lastnimi rokami. Potrebovali boste tudi orodje, vključno z brusilnikom, merilnikom, kleščami, svedrom, ostrim nožem, električnim vrtalnikom, izvijači (križni, minus, indikator) in ključi.

Ko pripravite vse, kar potrebujete, lahko začnete sestavljati, pri čemer se osredotočite na navodila po korakih, ki vam povejo, kako narediti vetrni generator z lastnimi rokami:

• Iz kovinske posode izrežite rezila enake velikosti, tako da pustite nedotaknjen kovinski trak nekaj centimetrov na dnu.
• S svedrom simetrično naredite luknje za obstoječe vijake na dnu podnožja rezervoarja in jermenice generatorja.
• Upognite rezila.
• Pritrdite na škripec rezila.
• Namestite in pritrdite generator na jambor s sponkami ali vrvjo, pri čemer se odmaknite od vrha približno deset centimetrov.
• Vzpostavite ožičenje (za priključitev baterije je dovolj meter dolgo jedro s presekom 4 kvadratnih mm, za obremenitev z razsvetljavo in električnimi napravami - 2,5 kvadratnih metrov).
• Označite povezovalni diagram, barvo in črkovno oznako za prihodnja popravila.
• Namestite oddajnik s četrtino žice.
• Po potrebi okrasite strukturo z vremensko loputo in barvo.
• Zavarujte žice z navijanjem namestitvenega droga.

Vetrni generatorji za 220 voltov, ki jih naredite sami, so priložnost, da poletno hišo ali podeželsko hišo v najkrajšem možnem času zagotovite brezplačno električno energijo. Tudi začetnik lahko postavi takšno namestitev, večina podrobnosti za strukturo pa že dolgo miruje v garaži.

DIY fotografija vetrnih turbin

Vetrna energija je presenetljiva v raznolikosti in nenavadni zasnovi modelov vetrnih turbin. Obstoječe zasnove vetrnih turbin in predlagani projekti postavljajo vetrno energijo izven konkurence v smislu izvirnosti tehničnih rešitev v primerjavi z vsemi drugimi mini energetskimi kompleksi, ki uporabljajo obnovljive vire energije.

Trenutno obstaja veliko različnih idejnih zasnov vetrnih turbin, ki jih lahko razdelimo na dva glavna tipa glede na vrsto vetrnih koles (rotorji, turbine, propelerji). To so vetrne turbine z vodoravno osjo vrtenja (lopatica) in navpično (vrtiljak, tako imenovane turbine v obliki črke H).

Vetrne turbine z vodoravno osjo vrtenja. Pri vetrnicah z vodoravno osjo vrtenja sta gred rotorja in generator nameščena na vrhu, sistem pa mora biti usmerjen proti vetru. Majhne vetrnice vodijo sistemi lopatic, medtem ko imajo velike (industrijske) naprave senzorje za veter in servomotorje, ki obračajo os vrtenja v veter. Večina industrijskih vetrnih turbin je opremljena z menjalniki, ki omogočajo prilagajanje sistema trenutni hitrosti vetra. Ker jambor za seboj ustvarja turbulentne tokove, je vetrno kolo običajno usmerjeno proti zračnemu toku. Lopatice vetrnega kolesa so dovolj močne, da preprečijo njihov stik z jamborom zaradi močnih sunkov vetra. Vetrne turbine te vrste ne zahtevajo vgradnje dodatnih mehanizmov za orientacijo vetra.

Vetrno kolo z vodoravno osjo

Vetrno kolo je lahko izdelano z različnim številom lopatic: od enokrakih vetrnih turbin s protiutežmi do večkrakih (do 50 ali več lopatic). Vetrna kolesa z vodoravno osjo rotacije se včasih izvajajo v fiksni smeri, tj. ne morejo se vrteti okoli navpične osi, ki je pravokotna na smer vetra. Ta vrsta vetrnih generatorjev se uporablja samo ob eni prevladujoči smeri vetra. V večini primerov je sistem, na katerega je pritrjeno vetrno kolo (tako imenovana glava), vrtljiv, usmerjen v smeri vetra. Pri majhnih vetrnih turbinah se za ta namen uporabljajo repi, pri velikih pa orientacijo nadzoruje elektronika.

Za omejevanje vrtilne hitrosti vetrnega kolesa pri visokih hitrostih vetra se uporabljajo številne metode, vključno z nastavitvijo lopatic v položaj lopatic, uporabo ventilov, ki stojijo na lopaticah ali se vrtijo skupaj z njimi, itd. Lopatice je mogoče pritrditi neposredno na gred generatorja ali pa se navor lahko prenaša z njegovega roba preko izhodne gredi na generator ali drug delovni stroj.

Trenutno se višina jambora industrijskega vetrnega generatorja giblje od 60 do 90 m, vetrno kolo pa naredi 10-20 obratov na minuto. Nekateri sistemi imajo vtični menjalnik, ki omogoča, da se vetrno kolo vrti hitreje ali počasneje, odvisno od hitrosti vetra, hkrati pa ohranja proizvodnjo energije. Vsi sodobni vetrni generatorji so opremljeni s sistemom možnega samodejnega izklopa v primeru premočnega vetra.

Glavne prednosti horizontalne osi so naslednje: spremenljiv korak lopatic turbine, ki omogoča maksimalen izkoristek vetrne energije glede na atmosferske razmere; visok jambor vam omogoča, da "pridete" do močnejših vetrov; visoka učinkovitost zaradi smeri vetrnega kolesa pravokotno na veter.

Hkrati ima vodoravna os številne pomanjkljivosti. Med njimi so visoki do 90 m visoki jambori in dolge lopatice, ki jih je težko prenašati, masivnost jambora, potreba po usmeritvi osi proti vetru itd.

Vetrne turbine z navpično osjo vrtenja. Glavna prednost takšnega sistema je odsotnost potrebe po usmerjanju osi proti vetru, saj vetrna turbina uporablja veter, ki prihaja iz katere koli smeri. Poleg tega je poenostavljena zasnova in zmanjšane giroskopske obremenitve, ki povzročajo dodatne napetosti v rezilih, prenosnem sistemu in drugih elementih inštalacij z vodoravno osjo vrtenja. Takšne instalacije so še posebej učinkovite na območjih s spremenljivim vetrom. Turbine z navpično osjo delujejo pri nizkih hitrostih vetra in v kateri koli smeri, ne da bi bile usmerjene proti vetru, vendar imajo nizko učinkovitost.

Avtor ideje o ustvarjanju turbine z navpično osjo vrtenja (turbina v obliki črke H) je francoski inženir George Jean Marie Darius (Jean Marie Darier). Ta tip vetrne turbine je bil patentiran leta 1931. Za razliko od turbin z vodoravno osjo, turbine v obliki črke H »ujamejo« veter, ko spremeni smer, ne da bi spremenili položaj samega rotorja. Zato vetrne turbine te vrste nimajo "repa" in navzven spominjajo na sod. Rotor ima navpično os vrtenja in je sestavljen iz dveh do štirih ukrivljenih lopatic.

Lopatice tvorijo prostorsko strukturo, ki se vrti pod vplivom dvižnih sil, ki nastanejo na lopaticah zaradi toka vetra. V Darrieusovem rotorju doseže faktor izkoriščenosti vetrne energije vrednosti 0,300,35. Pred kratkim je bil izveden razvoj Darrieusovega rotacijskega motorja z ravnimi lopaticami. Zdaj lahko vetrni generator Daria štejemo za glavnega konkurenta lopaticnih vetrnih generatorjev.

Namestitev ima precej visoko učinkovitost, vendar se na jamboru oblikujejo resne obremenitve. Sistem ima tudi velik začetni navor, ki ga veter skoraj ne more ustvariti. Najpogosteje se to zgodi z zunanjim vplivom.

Savoniusov rotor

Druga vrsta vetrnega kolesa je Savoniusov rotor, ki ga je ustvaril finski inženir Sigurt Savonius leta 1922. Navor nastane, ko zrak kroži okoli rotorja zaradi različnega upora konveksnega in konkavnega dela rotorja. Kolo je preprosto, vendar ima zelo nizek faktor izkoristka vetrne energije - le 0,1-0,15.

Glavna prednost vertikalnih vetrnih turbin je, da ne potrebujejo mehanizma za usmerjanje vetra. Imajo generator in druge mehanizme, ki so nameščeni na majhni višini blizu podnožja. Vse to močno poenostavi zasnovo. Delovni elementi so nameščeni blizu tal, kar olajša njihovo vzdrževanje. Nizka minimalna delovna hitrost vetra (2-2,5 m/s) povzroča manj hrupa.

Resna pomanjkljivost teh vetrnih turbin pa je bistvena sprememba pogojev toka okoli krila med enim obratom rotorja, ki se med delovanjem ciklično ponavlja. Zaradi rotacijskih izgub proti toku zraka je večina vetrnih elektrarn z navpično osjo vrtenja skoraj polovico manj učinkovita od tistih z vodoravno osjo.

Iskanje novih rešitev v vetrni energiji se nadaljuje in že obstajajo izvirni izumi, kot je turbo jadro. Vetrni generator je nameščen v obliki dolge navpične cevi višine 100 m, v kateri zaradi temperaturnega gradienta med koncema cevi nastane močan zračni tok. Sam električni generator je skupaj s turbino predviden za vgradnjo v cev, zaradi česar bo pretok zraka zagotavljal vrtenje turbine. Kot kaže praksa delovanja takšnih vetrnih turbin, se po vrtenju turbine in posebnem segrevanju zraka na spodnjem robu cevi tudi pri mirnem vetru (in miru) v cevi vzpostavi močan in stabilen zračni tok. . Zaradi tega so takšne vetrne turbine obetavne, vendar le na zapuščenih območjih (med delovanjem takšna naprava v cev posrka ne le majhne predmete, ampak tudi velike živali). Te instalacije so obdane s posebno zaščitno mrežo, krmilni sistem pa je nameščen na zadostni razdalji.

Turbosail

Strokovnjaki delajo na ustvarjanju posebne naprave za zbijanje vetra - difuzorja (kompaktor vetrne energije). Za leto dni vetrna turbina tega tipa uspe "ujeti" 4-5 krat več energije kot klasična. Visoka hitrost vrtenja vetrnega kolesa je dosežena z difuzorjem. V njenem ožjem delu je pretok zraka še posebej hiter, tudi ob razmeroma šibkem vetru.

Vetrni generator z difuzorjem

Kot veste, hitrost vetra narašča z višino, kar ustvarja ugodnejše pogoje za uporabo vetrnih turbin. Zmaja so izumili na Kitajskem pred približno 2300 leti. Ideja o uporabi zmaja za dvig vetrne turbine na višino se postopoma uresničuje.

leteči vetrni generator

Švicarski oblikovalci iz podjetja Etra so predstavili novo zasnovo napihljivih zmajev, ki lahko dvignejo do 100 kg z maso krila 2,5 kg. Uporabljajo se lahko za namestitev na morska plovila in dvigovanje vetrnih turbin na velike nadmorske višine (do 4 km). Leta 2008 je bil tak sistem testiran med plovbo kontejnerske ladje Beluga SkySails iz Nemčije v Venezuelo (prihranek goriva je znašal več kot 1000 USD na dan).

Beluga Sky Sails

Na primer, v Hamburgu je Beluga Shipping namestila tak sistem na dizelsko ladjo za razsuti tovor Beluga SkySails. Zmaj v obliki jadralnega padala velikosti 160 m2 se zaradi dvižne sile vetra dvigne v zrak do višine do 300 m. Jadralno padalo je razdeljeno na prekate, v katere se na ukaz računalnika po elastičnih cevkah dovaja stisnjen zrak. Do leta 2013 namerava Beluga SkySails s takšnim sistemom opremiti približno 400 tovornih ladij.

Vetrovne glave "Vetrolov"

Zanimiva rešitev je zasnova Vetrolove vetrne glave. Vrtljivo telo generatorja je izdelano dovolj dolgo (približno 0,5 m), v srednjem delu (v reži od prirobnice generatorja do lopatic) je mehanizem za zlaganje lopatic. Po principu delovanja je podoben mehanizmu odpiranja avtomatskega dežnika, lopatice pa spominjajo na krilo zmaja. Da se rezila med zlaganjem ne naslanjajo drug na drugega, so osi njihovega pritrditve nekoliko zamaknjene. Štiri rezila (skozi eno) gredo navznoter, štiri pa zunaj. Po zlaganju se uporna površina vetrnice zmanjša za skoraj štirikrat, aerodinamični količnik upora pa skoraj za dva.

V zgornjem delu nosilca vetrnice je nameščena "zibalna roka" z navpično osjo vrtenja. Na enem koncu je vetrni generator, na drugi - protiutež. Pri šibkem vetru se vetrni generator s protiutežjo dvigne nad zgornjo oznako nosilca, os vetrnice pa je vodoravna. Ko se veter poveča, se pritisk na vetrno kolo poveča in se začne spuščati, obračati okoli vodoravne osi. Tako deluje še en sistem "izogibanja" močnemu vetru. Zasnova vam omogoča, da sestavite nihajne roke tako, da so vetrne turbine nameščene ena za drugo. Izkaže se nekakšen venec enakih modulov, ki pri rahlem vetru stojijo drug nad drugim, pri močnem vetru pa se spustijo navzdol in se "skrivajo" v "vetrni senci" vetrnega kolesa. Vključuje tudi sposobnost prilagajanja sistema zunanjim obremenitvam.

Vetrni generator Eolic

Oblikovalci Marcos Madia, Sergio Oashi in Juan Manuel Pantano so razvili prenosno vetrno turbino Eolic. Za izdelavo naprave so bili uporabljeni le materiali iz aluminija in ogljikovih vlaken. Ko je sestavljena, ima turbina Eolic dolžino približno 170 cm.Potrebne bodo 2-3 osebe, da Eolic pripeljejo iz zloženega v delovno stanje in ta postopek bo trajal 15-20 minut. Ta vetrni generator je mogoče zložiti za prenašanje.

Vetrna turbina Revolution Air Design

Danes obstaja veliko oblikovalskih projektov in razvoja. Tako je francoski oblikovalec Philippe Starck ustvaril vetrno turbino Revolution Air. Projekt oblikovanja vetrnice se imenuje "Demokratična ekologija".

Vetrni generator Energy Ball

Mednarodna skupina oblikovalcev in inženirjev Home-energy je predstavila svoj izdelek - vetrno turbino Energy Ball. Glavna značilnost novosti je postavitev rezil na njej glede na vrsto krogle. Vsi so na obeh koncih povezani z rotorjem. Ko veter prehaja skozi njih, piha vzporedno z rotorjem, kar poveča učinkovitost generatorja. Energy Ball lahko deluje tudi pri zelo nizkih hitrostih vetra in proizvaja veliko manj hrupa kot običajne vetrne turbine.

Vetrni generator Tretyakov

Edinstveno vetrno turbino so ustvarili oblikovalci iz Samare. Pri uporabi v urbanem okolju je cenejši, varčnejši in močnejši od evropskih analogov. Vetrni generator Tretyakov je dovod zraka, ki zajema tudi relativno šibke zračne tokove. Novost začne proizvajati koristno energijo že pri hitrosti 1,4 m/s. Poleg tega ni potrebna draga namestitev: enoto lahko postavite na zgradbo, jambor, most itd.. Ima višino 1 m in dolžino 1,4 m. Učinkovitost je konstantna - približno 52%. Moč industrijskega aparata je 5 kW. Na razdalji 2 m je hrup vetrne elektrarne manjši od 20 dB (za primerjavo: hrup ventilatorja je od 30 do 50 dB).

Windtronics

Ameriško podjetje Wind Tronics iz Michigana je razvilo kompaktno vetrno turbino za uporabo v zasebnih gospodinjstvih. Razvijalec tehnologije je Wind Tronics, proizvodnjo vetrnih turbin pa je vzpostavil proizvodni velikan Honeywell. Zasnovan za nič vpliva na okolje.

Ta namestitev uporablja rotor turbine brez menjalnika Blade Tip Power System (BTPS), ki vetrni turbini omogoča delovanje v veliko širšem razponu hitrosti vetra ter zmanjša mehanski upor in težo turbine. Wind Tronics se začne vrteti že pri hitrosti vetra do 0,45 m/s in deluje do 20,1 m/s! Izračuni kažejo, da takšna turbina proizvaja elektriko v povprečju 50 % pogosteje in dlje kot klasične vetrne turbine. Mimogrede, avtomatizacija z anemometrom, ki je nenehno povezan z njim, spremlja hitrost in smer vetra. Ko je dosežena največja obratovalna hitrost, se turbina preprosto obrne proti vetru z aerodinamično stranjo. Avtomatizacija sistema se takoj odzove na preohlajen dež, ki lahko povzroči poledico. Tehnologija je patentirana že v več kot 120 državah.

Zanimanje za male vetrne turbine narašča po vsem svetu. Številnim podjetjem, ki se ukvarjajo z reševanjem tega problema, je precej uspelo ustvariti lastne izvirne rešitve.

Optiwind 300

Optiwind proizvaja originalne vetrne turbine Optiwind 300 (300 kW, cena - 75 tisoč evrov) in Optiwind 150 (150 kW, cena - 35 tisoč evrov). Namenjeni so kolektivnemu varčevanju z energijo v naseljih in kmetijah (slika 12). Glavna ideja je zbiranje vetrne energije z zloženimi strukturami več turbin na dostojni višini. Optiwind 300 ima stolp visok 61 m, premer platforme pospeševalnika je 13 m, vsaka turbina pa ima premer 6,5 m.

GEDAYC

Zasnova turbine GEDAYC ima nenavaden videz (slika 13). Majhna teža turbini omogoča učinkovito vrtenje generatorja pri hitrosti vetra 6 m/s. Nova oblika rezila uporablja princip, podoben "sistemu" zmaja. Turbine GEDAYC so že nameščene na treh 500 kW vetrnih turbinah, ki oskrbujejo rudarske izkope z energijo. Namestitev turbin GEDAYC in njihovo poskusno obratovanje sta pokazala, da so turbine zaradi nove zasnove lažje, priročnejše za transport in lažje vzdrževanje.

Honeywell

Earth Tronics je razvil novo vrsto Honeywellove "domače" vetrne turbine. Sistem omogoča ustvarjanje električne energije na konicah rezil in ne na osi (kot veste, je hitrost vrtenja koncev rezil veliko večja od hitrosti vrtenja osi). Turbina Honeywell tako ne uporablja menjalnika in generatorja, kot pri klasičnih vetrnih turbinah, kar poenostavi konstrukcijo, zmanjša njeno težo in prag hitrosti vetra, pri katerem začne vetrna turbina proizvajati elektriko.

Na Kitajskem so izdelali pilotni projekt vetrne turbine z magnetno levitacijo. Magnetno vzmetenje je omogočilo zmanjšanje začetne hitrosti vetra na 1,5 m/s in s tem povečanje skupne moči generatorja za 20 % med letom, kar naj bi zmanjšalo stroške proizvedene električne energije.

Maglev turbina

Maglev Wind Turbine Technologies s sedežem v Arizoni namerava proizvajati vetrne turbine z navpično osjo Maglev Turbine z največjo zmogljivostjo 1 GW. Eksotični model vetrne elektrarne je videti kot visoka stavba, vendar je glede na svojo moč majhna. Ena turbina Maglev lahko oskrbuje z energijo 750 tisoč hiš in pokriva območje (skupaj z izključitvenim pasom) veliko okoli 40 hektarjev. To turbino je izumil izumitelj Ed Mazur, ustanovitelj MWTT. Maglev Turbine lebdi na magnetni blazini. Glavni sestavni deli novega obrata so pri tleh in jih je lažje vzdrževati. Teoretično nova turbina deluje normalno tako pri izredno šibkem vetru kot pri zelo močnem (nad 40 m/s). Podjetje namerava v bližini svojih turbin odpreti znanstvene in izobraževalne centre.

Pri preučevanju ustvarjalne dediščine briljantnega ruskega inženirja Vladimirja Šuhova (1853-1939) so strokovnjaki Inbitek-TI LLC opozorili na njegove ideje o uporabi hiperboloidov iz jeklenih palic v arhitekturi in gradbeništvu.

Vetrna turbina hiperboloidnega tipa

Potencial takšnih struktur danes ni v celoti razumljen in ne raziskan. Znano je tudi, da je Šuhov svoje delo s hiperboloidi imenoval "raziskovanje". Na podlagi njegovih idej se je pojavil razvoj rotacijskih vetrnih turbin popolnoma nove zasnove. Takšna zasnova bo omogočala pridobivanje električne energije tudi pri zelo nizkih hitrostih vetra. Za vzlet iz mirovanja je potrebna hitrost vetra 1,4 m/s. To dosežemo z uporabo učinka levitacije rotorja vetrnega generatorja. Vetrni generator te vrste lahko začne delovati tudi v naraščajočih zračnih tokovih, ki se praviloma odvijajo ob reki, jezeru, močvirju.

Mobilna vetrna turbina

Še en zanimiv projekt - vetrni generator Mobile Wind Turbine - so razvili oblikovalci studia Pope Design (slika 17). To je mobilni vetrni generator, ki se nahaja na dnu tovornjaka. Mobilna vetrna turbina potrebuje le voznika, ki jo upravlja. To vetrno turbino je mogoče uporabiti na območjih naravnih nesreč, med odpravljanjem posledic izrednih razmer in pri obnovi infrastrukture.

ZAKLJUČEK

Trenutno stanje vetrne energije, predlagane zasnove in tehnične rešitve za vetrne turbine in "vetrne kompaktorje" omogočajo ustvarjanje mini vetrnih elektrarn za zasebno uporabo skoraj povsod. Prag hitrosti za "odlom" vetrnega generatorja se je zaradi tehničnega razvoja znatno zmanjšal, zmanjšajo se tudi kazalniki teže in velikosti vetrnih turbin. To vam omogoča delovanje vetrnih turbin v "domačih" pogojih.

Svetlana KONSTANTINOVA, kandidatka tehničnih znanosti, izredna profesorica, BNTU