Hvordan lage en vindpark med egne hender

Et av de rimeligste alternativene for bruk av fornybare energikilder er bruk av vindenergi. Hvordan du uavhengig foretar en beregning, monterer og installerer en vindturbin, les denne artikkelen.

Innholdsfortegnelse i artikkelen

1. Vindturbin klassifisering
2. Fordeler og ulemper med «vindturbiner»
3. Hjemmelagde vindgeneratorer
4. Generalisert prosjekt for en hjemmevindturbin
5. Om generatorer for hjemmevindturbiner
6. Hjemmelaget «vindmølle» med vertikal akse
7. Å lage Savonius-rotoren
8. Motortilkobling og mastemontering
9. Spenningskontroller (enkel lader)
10. Horisontalt aksial vindfull elektrisk installasjon
11. Produksjon av en horisontalakse «vindturbin»
12. Kombinerte vindmøller
13. Beregner kraften til en hjemmevindpark

Vindturbin klassifisering

Installasjoner er klassifisert basert på følgende vindkraftkriterier:

• plasseringen av rotasjonsaksen;
• antall kniver;
• element materiale;
• skrue tonehøyde.

Vindturbiner har som regel en utforming med en horisontal og vertikal rotasjonsakse.

Horisontalakselversjon – propelldesign med ett, to, tre eller flere kniver. Dette er den vanligste versjonen av luftkraftverk på grunn av den høye effektiviteten..

Utførelse med en vertikal akse – ortogonale og karusellstrukturer på eksemplet med Darrieus og Savonius rotorer. De to siste konseptene bør avklares, siden begge har en viss betydning i utformingen av vindgeneratorer..

Darrieus-rotoren er en ortogonal utforming av en vindturbin, der aerodynamiske kniver (to eller flere) er plassert symmetrisk til hverandre i en viss avstand og er montert på radiale bjelker. En ganske kompleks versjon av vindmøllen, som krever nøye aerodynamisk utførelse av bladene.

Savonius-rotoren er en vindturbinkonstruksjon av karuseltype, der to halvsylindriske kniver er plassert mot hverandre og danner en sinusform som en helhet. Strukturenes effektivitet er lav (ca. 15%), men det kan nesten dobles hvis knivene ikke plasseres i retning av bølgen, ikke horisontalt, men vertikalt og bruker et flersjiktet design med en vinkelforskyvning av hvert par kniver i forhold til andre par.

Fordeler og ulemper med «vindturbiner»

Fordelene med disse enhetene er åpenbare, spesielt når de brukes på hjemlige forhold. Brukere av «vindturbiner» får faktisk muligheten til å reprodusere gratis strøm, bortsett fra de små kostnadene ved bygging og vedlikehold. Ulempene med vindmøller er imidlertid også åpenbare..

Så for å oppnå effektiv drift av installasjonen, må betingelsene for stabilitet av vindstrømmer være oppfylt. En person kan ikke skape slike forhold. Dette er rent privilegiet av naturen. En annen, men allerede teknisk ulempe, er den lave kvaliteten på den genererte strømmen, og som et resultat av dette er det nødvendig å supplere systemet med dyre elektriske moduler (multiplikatorer, ladere, batterier, omformere, stabilisatorer).

Fordeler og ulemper med tanke på egenskapene til hver av vindmøllemodifiseringene, kanskje, balanserer ved null. Hvis horisontale aksiale modifikasjoner har en høy virkningsgrad, krever de for stabil drift bruk av vindstrømskontrollere og beskyttelsesinnretninger mot orkanvind. Vertikale aksiale modifikasjoner har lav effektivitet, men de fungerer stabilt uten vindretningssporingsmekanisme. Samtidig utmerker slike vindmøller seg med et lavt støynivå, utelukker effekten av «løpsk» i forhold til sterk vind, og er ganske kompakte.

Hjemmelagde vindgeneratorer

Å lage en «vindturbin» med egne hender er en helt løsbar oppgave. Dessuten vil en konstruktiv og rasjonell tilnærming til virksomheten bidra til å minimere de uunngåelige økonomiske utgiftene. Først av alt er det verdt å tegne et prosjekt, gjennomføre nødvendige balanserings- og effektberegninger. Disse handlingene garanterer ikke bare vellykket bygging av vindparken, men også garanti for å opprettholde integriteten til alt kjøpt utstyr..

Det anbefales å starte med bygging av en mikro-vindmølle med en kapasitet på flere titalls watt. I fremtiden vil erfaringene som er oppnådd, bidra til å skape en kraftigere struktur. Når du oppretter en hjemmevindgenerator, bør du ikke fokusere på å skaffe strøm av høy kvalitet (220 V, 50 Hz), siden dette alternativet vil kreve betydelige økonomiske investeringer. Det er klokere å begrense bruken av den opprinnelig oppnådde elektrisitet, som med hell kan brukes uten konvertering til andre formål, for eksempel for å støtte varme- og varmtvannsforsyningssystemer bygget på elektriske ovner (TEN) – slike enheter krever ikke stabil spenning og frekvens. Dette gjør det mulig å lage en enkel krets som fungerer direkte fra generatoren..

Mest sannsynlig er det ingen som vil hevde at oppvarming og varmtvannsforsyning i huset er underordnet i forhold til husholdningsapparater og belysningsapparater, som det ofte søkes strøm for å installere hjemmevindturbiner for. En vindmølleinnretning spesielt for å gi huset varme og varmt vann er minimumskostnadene og enkelheten i design.

Generalisert prosjekt for en hjemmevindturbin

Strukturelt sett er hjemmeprosjektet stort sett det samme som en industriell installasjon. Riktig nok er husholdningsløsninger ofte basert på vertikale aksiale vindturbiner og er utstyrt med lavspente likestrømsgeneratorer. Sammensetningen av modulene til en husholdningsvindturbin forutsatt at høy kvalitet oppnås (220 V, 50 Hz):

• vindturbin;
• vindretning enhet;
• multiplier;
• DC generator (12V, 24V);
• batterilademodul;
• oppladbare batterier (litium-ion, litium-polymer, bly-syre);
• omformer av likespenning 12 V (24 V) til AC spenning 220 V.

Vindgenerator PIC 8-6 / 2.5

Hvordan det fungerer? Bare. Vinden snur vindmøllen. Momentet overføres gjennom en multiplikator til akselen til likestrømsgeneratoren. Energien mottatt ved generatorutgangen gjennom lademodulen akkumuleres i batteriene. Fra batteripolene leveres en konstant spenning på 12 V (24 V, 48 V) til omformeren, hvor den transformeres til en spenning som er egnet for å drive elektriske husholdningsnettverk.

Om generatorer for hjemmevindturbiner

De fleste husholdningskonstruksjonene til vindturbiner er som regel designet med lavhastighets likestrømsmotorer. Dette er det enkleste generatoralternativet som ikke krever oppgraderinger. Optimal – elektriske motorer med permanente magneter, designet for en forsyningsspenning på omtrent 60-100 volt. Det er en praksis å bruke bilgeneratorer, men for et slikt tilfelle er innføring av en multiplikator nødvendig, ettersom autogeneratorer produserer den nødvendige spenningen bare ved høye omdreininger (1800-2500). Et av de mulige alternativene er rekonstruksjon av en asynkron AC-motor, men den er også ganske komplisert, og krever nøyaktige beregninger, dreiearbeid og installere neodym-magneter i rotorområdet. Det er et alternativ for en trefaset asynkronmotor med tilkobling av kondensatorer med samme kapasitet mellom fasene. Endelig er det muligheten for å lage en generator fra bunnen av med egne hender. Det er mange instruksjoner om denne saken..

Hjemmelaget «vindmølle» med vertikal akse

En ganske effektiv og viktigst rimelig vindgenerator kan bygges på basis av Savonius-rotoren. Her anses et mikrokraftverk som et eksempel, hvis kraft ikke overstiger 20 W. Imidlertid er denne anordningen ganske tilstrekkelig for å tilveiebringe elektrisk energi til noen husholdningsapparater som opererer fra en spenning på 12 volt..

Sett med deler:

1. Aluminiumsplate 1,5-2 mm tykk.
2. Plastrør: diameter 125 mm, lengde 3000 mm.
3. Aluminiumsrør: diameter 32 mm, lengde 500 mm.
4. DC-motor (potensiell generator), 30-60V, 360-450 o / min, for eksempel elmotor modell PIK8-6 / 2.5.
5. Spenningsregulator .
6. Batteri.

Å lage Savonius-rotoren

Tre «pannekaker» med en diameter på 285 mm er kuttet fra aluminiumsplaten. I midten av hver blir det boret hull for et 32 ​​mm aluminiumsrør. Det viser seg noe som CD-er. To stykker på 150 mm lange er kuttet fra plastrøret og kuttet i to på langs. Resultatet er fire halvsirkelformede blad 125×150 mm. Alle tre «kompakte skiver» i aluminium settes på et 32 ​​mm rør og festes i en avstand på 320, 170, 20 mm fra toppunktet strengt horisontalt, og danner to lag. Blader settes inn mellom skivene, to stykker per lag, og festes strengt mot hverandre, og danner en bihule. I dette tilfellet forskyves bladene i den øvre tier i forhold til bladene i den nedre tier med en vinkel på 90 grader. Resultatet er en firbladet Savonius-rotor. For festeelementer kan du bruke nagler, skruer, hjørner eller bruke andre metoder.

Motortilkobling og mastemontering

Akselen til likestrømsmotorer med ovennevnte parametere har vanligvis en diameter på ikke mer enn 10–12 mm. For å koble motorakselen til vindturbinrøret, presses en messingforing med den nødvendige indre diameter inn i den nedre delen av røret. Det bores et hull gjennom veggen i røret og hylsen, og en tråd kuttes for å skru fast låseskruen. Deretter settes vindturbinrøret på generatorakselen, hvoretter forbindelsen er stivt festet med en låseskrue.

Resten av plastrøret (2800 mm) er masten til vindmøllen. Generatorsettet med Savonius-hjulet er montert på toppen av masten – det settes ganske enkelt inn i røret til det stopper. Som stopp brukes et metallskivedeksel, festet på motorens forende, med en diameter som er litt større enn mastens diameter. Det bores hull i periferien til dekslet for å feste fyrledningene. Siden diameteren til den elektriske motorhuset er mindre enn den indre diameteren på røret, brukes avstandsstykker eller stopper for å samkjøre generatoren i midten. Kabelen fra generatoren føres inne i røret og ut gjennom vinduet i bunnen. Ved installasjon er det nødvendig å ta hensyn til utformingen av generatorbeskyttelsen mot fuktighet ved bruk av tetningspakninger. For å beskytte mot nedbør kan det igjen installeres en paraplyhette over vindturbinrørets tilkobling med generatorakselen..

Installasjon av hele strukturen utføres i et åpent, godt ventilert område. Et hull på 0,5 meter dypt graves under masten, den nedre delen av røret senkes ned i hullet, strukturen er jevn med strekkmerker, hvoretter hullet er fylt med betong.

Spenningskontroller (enkel lader)

En produsert vindgenerator er som regel ikke i stand til å levere en spenning på 12 volt på grunn av dens lave hastighet. Vindmøllens maksimale rotasjonsfrekvens med en vindhastighet på 6–8 m / s. når en verdi på 200-250 o / min. Ved utgangen er det mulig å få en spenning i størrelsesorden 5-7 volt. Lading av batteriet krever en spenning på 13,5-15 volt. Veien ut er å bruke en enkel pulsspenningsomformer montert, for eksempel på basis av LM2577ADJ spenningsregulator. Ved å påføre 5 volt DC på omformerens inngang, oppnås 12-15 volt ved utgangen, noe som er ganske nok til å lade et bilbatteri.

Klar spenningsomformer for LM2577

Denne mikrovindgeneratoren kan absolutt forbedres. Øk turbinkraften, skift mastemateriale og høyde, legg DC-til-AC-omformer, etc..

Horisontalt aksial vindfull elektrisk installasjon

Sett med deler:

1. Plastrør 150 mm i diameter, aluminiumsplate 1,5-2,5 mm tykk, trekloss 80×40 1 m lang, rørlegger: flens – 3, hjørne – 2, tee – 1.
2. DC elektrisk motor (generator) 30-60 V, 300-470 o / min.
3. Hjulskive for en motor med en diameter på 130-150 mm (aluminium, messing, tekstolit, etc.).
4. Stålrør med en diameter på henholdsvis 25 mm og 32 mm og en lengde på henholdsvis 35 mm og 3000 mm.
5. Batterilademodul.
6. batterier.
7. Spenningsomformer 12 V – 120 V (220 V).

Produksjon av en horisontalakse «vindturbin»

Et plastrør er nødvendig for å lage vindmøller. Et stykke av et slikt rør, 600 mm langt, er kuttet på langs i fire identiske segmenter. For vindmøllen kreves det tre blader, som er laget av de oppnådde segmentene ved å skjære en del av materialet diagonalt langs hele lengden, men ikke nøyaktig fra hjørne til hjørne, men fra det nedre hjørnet til det øvre hjørnet, med en liten forskyvning fra sistnevnte. Behandlingen av den nedre delen av segmentene reduseres til dannelsen av et festeblad på hvert av de tre segmentene. For å gjøre dette kuttes en firkant med en størrelse på omtrent 50×50 mm langs den ene kanten, og den gjenværende delen fungerer som et festeblad.

Bladene til vindmøllen er festet på hjulskiven ved hjelp av boltet tilkoblinger. Remskiven er montert direkte på akselen til DC motorgeneratoren. En enkel trekloss med en seksjon på 80×40 mm og en lengde på 1 m brukes som chassiset til vindturbinen.Generatoren er installert i den ene enden av treklossen. I den andre enden av stangen er det montert en «hale», laget av et aluminiumsark. I bunnen av stangen er et 25 mm metallrør festet, designet for å spille rollen som en roterende aksel. Et tre meter langt metallrør 32 mm brukes som mast. Toppen av masten er den svingende bøssingen der vindturbinrøret er satt inn. Maststøtten er laget av et ark med tykk kryssfiner. På denne bæreren, i form av en skive med en diameter på 600 mm, er en konstruksjon satt sammen fra rørleggerdeler, takket være hvilken masten lett kan heves eller senkes, eller monteres – demonteres. Strekkmerker brukes for å feste masten.

All elektronikk fra vindturbinen er montert i en egen modul, hvis grensesnitt gir mulighet for tilkobling av batterier og forbruksbelastning. Modulen inkluderer en batteriladerkontroller og en spenningsomformer. Slike enheter kan settes sammen uavhengig med relevant erfaring, eller kjøpes på markedet. Mange forskjellige løsninger er tilgjengelige på markedet for å oppnå ønskede utgangsspenninger og strømmer..

Kombinerte vindmøller

Kombinerte vindturbiner er et seriøst alternativ for en hjemmenergimodul. Egentlig innebærer kombinasjonen å kombinere en vindgenerator, solbatteri, diesel eller bensinkraftverk i et enkelt system. Du kan kombinere på alle måter, basert på dine evner og behov. Når det er et alternativ – tre i ett, er dette naturlig nok den mest effektive og pålitelige løsningen..

Under kombinasjonen av vindmøller planlegges det også å lage vindkraftverk som inkluderer to forskjellige modifikasjoner samtidig. For eksempel når Savonius-rotoren og den tradisjonelle maskin med tre blader fungerer i ett bunt. Den første turbinen opererer med lav vindhastighet, og den andre bare på nominell. Dermed bevares installasjonens effektivitet, uberettigede energitap utelukkes, og i tilfelle av asynkrone generatorer blir reaktive strømmer kompensert.

Kombinerte systemer er teknisk sammensatte og kostbare alternativer for hjemmepraksis.

Beregner kraften til en hjemmevindpark

For å beregne kraften til en horisontalakse vindgenerator kan du bruke standardformelen:

• N = p S V3 / 2
• N – installasjonseffekt, W
• p – lufttetthet (1,2 kg / m³)
• S – sprengt område, m²
• V – vindstyrke, m / s

For eksempel vil kraften til en installasjon med et maksimal bladvidde på 1 meter, med en vindhastighet på 7 m / s, være:

• N = 1,2 1 343/2 = 205,8 W

En omtrentlig beregning av kraften til vindturbinen, opprettet på basis av Savonius-rotoren, kan beregnes ved å bruke formelen:

• N = p R H V3
• N – installasjonseffekt, W
• R – løpehjulstradius, m
• V – vindstyrke, m / s

For eksempel for utforming av et vindkraftverk med en Savonius-rotor nevnt i teksten, er kraftverdien med en vindhastighet på 7 m / s. vil være:

• N = 1,2 0.142 0,3 343 = 17,5 W