Turbina wiatrowa na podwórku / Sudo Null IT News

Prawdziwa turbina wiatrowa jest zbyt droga, jeśli planuje się jej wykorzystanie do prostych zadań domowych, które nie wymagają dużej mocy. Jeśli wystarczy trochę mocy do oświetlenia LED lub projektu opartego na Raspberry Pi Zero, jest to jakoś nieproporcjonalne do dość poważnych pieniędzy, które musiałby zapłacić nawet mały wiatrak. To samo dotyczy eksperymentów szkolnych, których czas i pieniądze wydawane na organizację zazwyczaj stara się zminimalizować. W szkołach często brakuje funduszy.

W tym artykule porozmawiamy o tym, jak stworzyć własną małą turbinę wiatrową. Wykonamy go z części rowerowych i tego, co można kupić w sklepie z narzędziami. Koszt projektu to około 80-150 USD. Stworzenie generatora zajmie 8-16 godzin. Przy wietrze nieco silniejszym niż „lekki wiatr” w skali Beauforta nasz generator jest w stanie wytworzyć około 1 wata mocy. To wystarczy do naładowania niewielkiej baterii, co oznacza, że ​​będziemy mieć energię nawet przy bezwietrznej pogodzie.

Domowy generator wiatrowy

Opisywana tutaj mała elektrownia wiatrowa jest tak naprawdę projektem eksperymentalnym, w trakcie którego można poznać podstawy energetyki wiatrowej. Ta turbina nie może być nazwana absolutnie niezawodnym źródłem energii. Nie oczekuj od niej cudów! Pamiętaj też, że dla naszej turbiny niebezpieczne są silne wiatry. Ta maszyna nie jest przeznaczona do normalnej pracy przy takim wietrze. Najprawdopodobniej go zniszczy. Dlatego turbinę należy usunąć przy złej pogodzie. W szczególności trzeba liczyć się z tym, że jego fragmenty, niesione wiatrem, mogą kogoś zranić.

W przeciwieństwie do typowych komercyjnych turbin o osi poziomej z trzema łopatami zamontowanymi na poziomym wale, nasz projekt wykorzystuje pionowy wał wirnika. Eliminuje to konieczność stosowania mechanizmu uwzględniającego kierunek wiatru i znacznie upraszcza konstrukcję turbiny. Nasz generator to zasadniczo koło rowerowe zamontowane na pionowym stojaku, który jest podłączony do generatora elektrycznego. Łopaty wirnika wykorzystują osiem „półrur” wyciętych z taniego plastiku (PVC) rur kanalizacyjnych i przymocowanych do felgi.

Turbina zaczyna się obracać, gdy wiatr osiąga siłę około 2 punktów (około 6 km/h) w skali Beauforta (patrz tabela poniżej). Jeśli prędkość wiatru osiągnie 5 w skali Beauforta (około 30 km/h), turbina dostarcza około 1 wata mocy (według naszych pomiarów – 147 mAh przy 6,7 V).

Skala Beauforta (na podstawie materiałów Wikipedia)

Punkty Beauforta Słowna definicja siły wiatru Średnia prędkość wiatru
m / s km / h węzłów
Spokojna 0—0,2 0—1
1 Cicho 0,3—1,5 2—5 1—3
2 Światło 1,6—3,3 6—11 4—6
3 Słaby 3,4—5,4 12—19 7—10
4 umiarkowany 5,5—7,9 23-28 11—16
5 Świeży 8,0—10,7 29—38 17—21
6 Silny 10,8—13,8 39—49 22—27
7 Silny 13,9—17,1 50—61 28—33
8 Bardzo silny 17,2—20,7 62—74 34—40
9 Burza 20,8—24,4 75—88 41—47
10 Silna burza 24,5—28,4 89—102 48—55
11 Gwałtowna burza 28,5—32,6 103—117 56—63
12 Huragan 33 i więcej 118 i więcej 64 i więcej

Stosowana dzisiaj skala siły (prędkości) wiatru została opracowana w XVIII wieku przez brytyjskiego żeglarza Sir Francisa Beauforta (18 – 1774). Ale nie można go nazwać pierwszym, który podjął starania o stworzenie takiej skali. Skalę Beauforta poprzedziły inne prace, w szczególności charakteryzujące siłę wiatru poprzez jego oddziaływanie na łopaty wiatraków (inż. John Smeaton, 1857). W tym samym kierunku działał brytyjski geograf i hydrograf Alexander Dalrymple (1759-1737). Jeszcze wcześniejsze skale siły wiatru stworzyli astronom Tycho Brahe (1808), przyrodnik Robert Hooke (1582) i Daniel Defoe (1663), kupiec, buntownik, szpieg i autor Robinsona Crusoe. W 1704 roku Francis Beaufort został mianowany hydrografem Admiralicji Brytyjskiej i przekazał swoją wagę każdemu, kto mógł jej potrzebować. Od tego czasu skala Beauforta stała się standardowym instrumentem do pomiaru siły wiatru.

Materiały i narzędzia

  • Przednie koło rowerowe 28″ i prądnica. Kupiłem nowy generator na eBayu za 40 euro, ale używane generatory są powszechne w Europie. W USA można je znaleźć na eBayu lub kupić tanie dynamo z piastą Shimano i zainstalować je w starym kole.
  • 2 4-calowe rury PVC (nominalna średnica rury – 110 mm) o długości 2 metrów. Użyłem rur cienkościennych, ale to, co dokładnie będą, nie odgrywa specjalnej roli.
  • 16 śrub mocujących z nakrętkami i dużymi podkładkami. Długość i średnica śrub zależy od właściwości felgi.
  • Rura hydrauliczna 1 1/2″ ze stali ocynkowanej z gwintami na obu końcach. Jego długość (wysokość masztu wiatraka) dobierana jest niezależnie i zależy od warunków, w jakich generator będzie musiał pracować.
  • Złączka do rur stalowych do rury wodociągowej 1 1/2″. Zaślepka (konieczna) i trójnik (opcjonalnie).
  • Przetwornik DC-DC typu buck-boost taki jak Mesa #DSN6009 4A.Polecam konwerter 30W.
  • 2 kondensatory elektrolityczne, 2200uF, co najmniej 12V.
  • Prostownik mostkowy. Minimum to 500 mA.
  • Dioda 1N4007.
  • Rurki termokurczliwe lub taśma elektryczna.
  • Liny stalowe i śruby z pętlą (opcjonalnie). Wszystko to może być potrzebne do naprawy masztu.
  • Worek cementu (opcjonalnie). Może być potrzebny do zamontowania masztu.
  • Piła do metalu lub wyrzynarka do cięcia cienkich rur PVC.
  • Wiertarka z wiertłami do plastiku i metalu.
  • Śrubokręt i/lub klucz oraz komplet bitów odpowiednich do stosowanych śrub, nakrętek, śrub.
  • Lutownica i lut.

Wykonanie generatora wiatrowego z koła rowerowego

Zacznijmy pracę nad generatorem wiatrowym. Będziemy używać masztu wykonanego ze stalowej rury wodociągowej, być może zakotwionej do podłoża za pomocą betonu. Decydując się na wysokość masztu i sposób jego mocowania warto zapoznać się z lokalnymi przepisami. W zależności od warunków pracy generatora może być konieczne zabezpieczenie masztu za pomocą odciągów.

▍1. Cięcie łopat turbiny

Zastosowaliśmy cienkościenne rury kanalizacyjne z PVC (rys. A). W Niemczech, gdzie mieszkam, te fajki są pomalowane na pomarańczowo, w Ameryce Północnej te fajki są zwykle białe.

My za pomocą piły możemy wyciąć 4 ostrza z jednej 8m rury (rys. B). Potrzebujemy XNUMX ostrzy. Spróbuj przeciąć rury dokładnie pośrodku. W idealnym przypadku wszystkie ostrza powinny mieć tę samą wagę.

▍2. Mocowanie ostrzy do generatora

Jako generator używamy koła (obręczy) roweru z przymocowanym do niego generatorem (rys. C). Najlepiej sprawdzają się koła z aluminiową felgą, ponieważ łatwiej je wiercić. Jeśli zabrałeś koło ze starego roweru, nie zapomnij wyjąć z niego opony, dętki i tarcz hamulcowych.

Przymocuj ostrza do koła, jak pokazano na rys. D za pomocą 2 śrub, nakrętek i dużych podkładek. Łopatki powinny być równomiernie rozmieszczone wokół obręczy (być może pomoże ci w tym policzenie szprych między ostrzami) i wyrównane do środka obręczy.

▍3. Montaż masztu

Maszt wykonamy z rury wodnej ze stali ocynkowanej z gwintami na obu końcach. Wywierć 9mm otwór w zaślepce końcowej (rys. E) i przykręć koło do zaślepki, przechodząc przez ten otwór gwintowaną oś alternatora (rys. F poniżej). Po solidnym zamocowaniu masztu (!) możesz przykręcić do niego nakrętkę.

W kwestii niezawodnego montażu masztu może się przydać trójnik przykręcony do tej części rury, która zostanie osadzona w gruncie i wypełniona betonem. Trójnik pozwoli na pewne zamocowanie masztu w betonie. W takim przypadku ciężar betonu musi być wystarczająco duży, aby utrzymać i zamocować maszt. Cała konstrukcja musi być bezpiecznie zamocowana. Dzięki temu, jeśli spodziewana jest burza, wystarczy odkręcić dolną część masztu od betonowej podstawy i wyjąć turbinę w bezpieczne miejsce.

Nie lekceważ siły, z jaką wiatr oddziałuje na otaczające przedmioty. Siła ta rośnie proporcjonalnie do sześcianu (trzeciej potęgi) prędkości wiatru! Dlatego w razie potrzeby przymocuj maszt za pomocą odciągów.

4. Montaż elementów elektronicznych

Nasza farma wiatrowa przeznaczona jest do ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego prądem generowanym przez prądnicę. Wykorzystywany przez nas generator prądu generuje prąd przemienny, który za pomocą prostownika mostkowego zamieniamy na impulsowy prąd stały. Prąd ten, w celu jego wygładzenia, jest przekazywany do dwóch kondensatorów elektrolitycznych o pojemności 2200 mikrofaradów.

Wygładzony prąd stały jest następnie podawany do konwertera buck-boost (około 10 USD na eBay), który działa jako regulator ładowania akumulatora. Konwertuje napięcie wejściowe w zakresie od 1,25 V do 30 V na określone napięcie prądu stałego. Ustawimy wyjście konwertera na 0,7 wolta powyżej końcowego napięcia ładowania akumulatora (w celu skompensowania napięcia przewodzenia diody). Dioda 1N4007 jest potrzebna, aby zapobiec przepływowi prądu wstecznego z akumulatora do konwertera.

Na przykład akumulator kwasowo-ołowiowy 6 V ma napięcie ładowania 7,2 V. Ze względu na konieczność dodania napięcia przewodzenia diody 0,7 V, konwerter powinien być ustawiony na wyjście 7,9 V.

Obciążenie elektryczne (może to być cokolwiek, np. dioda LED) zostanie podłączone do wyjść akumulatora. Należy pamiętać, że to obciążenie musi obsługiwać napięcie wyjściowe ustawione na konwerterze. Sam alternator może dostarczyć tylko niewielki prąd, podczas gdy akumulator może dostarczyć kilka amperów. Konsekwencje zwarcia mogą być bardzo smutne (może wystąpić pożar). Aby zapobiec wypadkom, niezależnie od tego, co podłączysz do turbiny wiatrowej, musisz podjąć odpowiednie środki bezpieczeństwa.

Ostrzeżenie przed burzą!

Po zmontowaniu elementów elektronicznych generatora wszystko jest gotowe do przekształcenia energii wiatru w energię elektryczną! Teraz ujawniają się możliwości właściciela generatora wiatrowego.

Nasz generator jest jednak tylko urządzeniem eksperymentalnym, niedrogim praktycznym pokazem działania turbin wiatrowych, które można wykorzystać np. w szkołach. Turbina ta nie jest przeznaczona do pracy przy silnym wietrze. Gdy turbina nie jest używana lub siła wiatru przekracza 6 w skali Beauforta, całą konstrukcję należy rozebrać i gdzieś schować.

Koło rowerowe i pióra szytkowe nie są przeznaczone do ciągłego użytkowania, zwłaszcza przy silnym wietrze. Możesz samodzielnie wzmocnić konstrukcję, jeśli chcesz, aby generator wiatrowy działał na bieżąco. (To prawda, muszę przyznać, że mój projekt okazał się mocniejszy niż się spodziewałem. Zostawiłem go w ogrodzie i działał tam przy każdej pogodzie – aż zawiódł jeden z drutów odciągowych. Wtedy zawalił się maszt i pękło jedno z ostrzy turbiny.)

Jeśli interesuje Cię temat turbin wiatrowych, możesz rzucić okiem na ten materiał i obejrzeć ten film. Sprawdź tę stronę poświęconą generatorowi Chispito. Tutaj i tutaj jest kilka bardziej przydatnych zasobów.

Generator wiatrowy 220 V zrób to sam: krok po kroku proces montażu i produkcji domowego wiatraka (schematy, instalacja, podłączenie)

Taryfy za usługi energii elektrycznej dopiero z roku na rok rosną, co sprawia, że ​​właściciele prywatnych domów myślą o alternatywnych źródłach zasilania. Po dokładnym przestudiowaniu urządzenia i zasady działania generatora wiatrowego możemy śmiało powiedzieć, że to urządzenie będzie praktyczne w gospodarstwie domowym.

Eksperci uważają, że idealnym miejscem do instalacji są obszary, w których regularnie wieją wiatry, ponieważ jednostka wykorzystuje moc strumienia powietrza do generowania energii elektrycznej.

Niektóre kopie będzie można wykonać samodzielnie, aby zaoszczędzić rodzinny budżet i zaprojektować efektywne urządzenie należy postępować zgodnie z instrukcjami. Podczas tego procesu energia może natychmiast trafić do konsumenta lub gromadzić się w akumulatorze, co jest dość wygodne w życiu codziennym.

Przejrzyj treść

Niezaprzeczalne zalety turbiny wiatrowej

Po obejrzeniu licznych zdjęć domowej roboty generatora wiatrowego osoby zainteresowane pracą stają przed pytaniem, na ile praktyczna będzie instalacja stacjonarna.

Konstrukcja może pełnić funkcję dodatkowego i stałego źródła energii elektrycznej.

Dzięki pracy urządzenia możliwa będzie obsługa takich urządzeń jak:

  1. Lampy.
  2. Sprzęt grzewczy.
  3. Sprzęt AGD.
  4. Kotły.

Schematy, które zakładają obecność baterii, okazały się doskonałe, gromadzi się w niej zasób, jeśli w tej chwili nie ma potrzeby zasilania budynku.

Ważny! Aby wdrożyć wysokiej jakości ogrzewanie całej powierzchni budynku, wystarczy stworzyć konstrukcję ze wskaźnikiem mocy 4 kW.

Wybór generatora

Przed przystąpieniem do bezpośredniej pracy przy projektowaniu modelu, uwzględniając instrukcje krok po kroku, jak wykonać generator wiatrowy, będziesz musiał zdecydować się na główny element napędowy.

Serce całego systemu można wybrać według własnego uznania, takie szczegóły jak:

  1. Generator ciągnika.
  2. Komponent z komputera PC lub komputera.
  3. Silnik z wycieraczek samochodowych.
  4. Przedmioty ze starej pralki.

Jeśli chcesz, możesz kupić model fabryczny w specjalistycznym sklepie, ale bez improwizowanych materiałów nie będziesz w stanie tak bardzo zaoszczędzić rodzinnego budżetu.

Przygotowanie ramy

Konstrukcja turbin wiatrowych obejmuje skręcanie części, patrząc na nie z boku widać podobieństwo prefabrykatu z wiatrakiem.

Do tworzenia ostrzy używa się kilku rodzajów materiałów, należy wybrać najtrwalszy i najłatwiejszy w obsłudze rodzaj sztywności.

Spośród komponentów dostępnych dla każdego właściciela warto podkreślić:

Rozważając przyszłe wymiary modelu do samodzielnego złożenia, należy również wziąć pod uwagę siłę wiatru w rejonie zamieszkania, liczbę lameli, wysokość wsporników montażowych.

Wykonanie masztu

Aby podnieść i naprawić główną konstrukcję w określonym miejscu, musisz stworzyć stabilny maszt.

Do jego produkcji często używa się metalowej rury, kanału lub narożników.

  • Elementy drewniane nie będą w stanie wytrzymać wystarczająco długo, nawet po potraktowaniu powierzchni części specjalnymi płynami, wytrzymałość również będzie niska.
  • Nie jest konieczne spawanie półfabrykatów na etapie instalacji, ponieważ nie można znaleźć specjalnego sprzętu do tych celów.
  • Często wszystkie części ramy są montowane za pomocą nakrętek i śrub, a także innych równie praktycznych elementów złącznych.

Narzędzie procesowe

Wybierając najmocniejszy i najtrwalszy materiał, jakim jest metal, trzeba się martwić o środki ochrony osobistej, niezbędne będą rękawice, gogle i odzież z długimi rękawami.

Przy cięciu elementów za pomocą elektronarzędzia lepiej jest pewnie mocować kawałki metalu w imadle, drobne elementy należy regulować specjalnymi nożyczkami, aby produkt wyglądał schludnie. Śrubokręty, klucze, taśma miernicza, kwadrat i marker są przygotowywane z wyprzedzeniem, aby rozpocząć realizację planu mniej oderwaną od procesu.

Model z generatora samochodowego

Istnieje kilka fundamentalnie ważnych punktów dotyczących montażu tego typu urządzenia. Aby uzyskać dobrą wydajność urządzenia, należy przerobić generator i wyposażyć go w magnesy trwałe.

Elementy napędowe należy tworzyć z uwzględnieniem mocy silnika, jeśli obrabiane przedmioty są bardzo ciężkie, to przy niskich prędkościach generator wiatrowy może się zaciąć. Do konstrukcji łopatek doskonale nadaje się rura duraluminiowa o dużej średnicy, materiał ten charakteryzuje się dużą wytrzymałością.

Łączniki powinny być jak najbardziej niezawodne, dotyczy to nie tylko elementów dokręcających, ale również zębatek, ich sztywność jest dostosowana do obciążenia urządzenia.

Rada! Trudno obejść się bez wstępnego wyważenia ostrzy, dla ułatwienia niektórych części konstrukcji można użyć papieru ściernego lub szlifierki z tarczą szlifierską.

Porady ekspertów

Tylko osoby, które dobrze znają się na elektryce, powinny podejmować niezależną pracę, a także stosować się do specjalnie zaprojektowanych schematów.

  • Wybór źródła zasilania jest równie ważny, jak doskonały okazał się zakup materiałów na ramę, alternatory i silniki indukcyjne.
  • Organizując miejsce do instalacji, należy wziąć pod uwagę kilka niuansów, podpora musi w pełni odpowiadać obciążeniu, zwłaszcza jeśli urządzenie znajduje się na dachu budynku.
  • Po wykonaniu manipulacji różni mistrzowie otrzymywali kruszywa o wadze od 200 do 800 kg, dość ciężkie próbki.
  • Na ziemi lepiej wypełnić betonową platformę, aby konstrukcja nie zwymiotowała podczas podmuchów wiatru, jest przymocowana do gęstej i stabilnej podstawy.

Magnesy neodymowe mają wysokie wskaźniki wydajności, takie elementy są często stosowane w turbinach wiatrowych, podczas pracy z nimi należy zachować maksymalną ostrożność. Rozważając kształt gotowego produktu, lepiej wybrać okrągłą lub prostokątną część ruchomą.

READ
Sterownik turbiny wiatrowej: schemat, ceny, jak to zrobić samemu
Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: