Робимо вітроелектростанцію своїми руками у себе в приватному будинку. Ознайомимося з вже існуючими промисловими аналогами на ринку і з роботами народних умільців.
Зміст:
- Види
- Конструктивні елементи
- Особливості вибору джерела струму
- Виготовлення
Людство протягом всього свого розвитку не перестає шукати дешеві поновлювані джерела енергії, які могли б вирішити багато проблем енергозабезпечення. Одним з таких джерел є енергія вітру, для перетворення якої в електричну енергію, розроблені вітрові енергетичні установки (ВЕУ), або, як їх частіше називають, вітряні електростанції.
Будь-якій людині, особливо має приватний чи заміський будинок, хотілося б мати свій вітрогенератор, що забезпечує житло недорогий електричною енергією. Перешкодою цьому служить висока вартість промислових зразків ВЕУ і, відповідно, занадто великий термін окупності для окремо взятого власника житла, робить його придбання невигідним. Одним з виходів може служити виготовлення вітряної електростанції своїми руками, що дозволяє не тільки знизити загальні витрати на її придбання, але і розподілити ці витрати на певний термін, так як робота здійснюється протягом досить тривалого часу.
Для того щоб зробити вітряну електростанцію, необхідно визначити, чи дозволяють погодні умови використовувати вітрову енергію в якості постійного джерела енергії. Адже, якщо вітер для вашої місцевості рідкість, навряд чи варто починати будівництво саморобної вітряної електростанції. Якщо ж з вітром все гаразд, бажано дізнатися про загальні кліматичні характеристики і, зокрема, швидкість вітру, розподіл її за часом. Знання швидкості вітру дозволить правильно вибрати і зробити своїми руками конструкцію вітряної електростанції.
до змісту ?
Види
Вітроелектростанція своїми руками класифікується за розташуванням осі обертання і бувають:
- з горизонтальним розташуванням;
- з вертикальним розташуванням.
Установки з горизонтальним розташуванням осі називаються установками пропелерного типу і мають саме широке поширення в зв’язку з високим коефіцієнтом корисної дії. Недоліком цих установок є їх більш складна конструкція, що утрудняє саморобні варіанти виготовлення, необхідність застосування механізму проходження напрямом вітру і велика залежність роботи від швидкості вітру — як правило, при малих швидкостях ці установки не працюють.
Більш прості, невибагливі і мало залежать від швидкості та напрямку вітру установки з вертикальним розташуванням робочого валу — ортогональні з ротором Дар’є та карусельні з ротором Савоніуса. Недоліком їх є досить малий ККД, що становить близько 15%.
Недоліком обох типів саморобної вітряної електростанції є низька якість вироблюваної електроенергії, що вимагає дорогих варіантів компенсації цієї якості — стабілізуючих пристроїв, акумуляторів, електричних перетворювачів. У чистому вигляді електроенергія придатна тільки для використання в активній побутової навантаженні — лампах розжарювання і простих нагрівальних пристроях. Для живлення побутової техніки електроенергія такої якості не придатна.
до змісту ?
Конструктивні елементи
Конструктивно, незалежно від розташування осі, саморобна повноцінна вітряна електростанція повинна складатися з наступних елементів:
- вітряної двигун;
- пристрій для орієнтування вітряного двигуна за напрямком вітру;
- редуктор або мультиплікатор для передачі обертання від вітряного двигуна до генератора;
- генератор постійного струму;
- зарядний пристрій;
- акумуляторна батарея для накопичення електроенергії;
- інвертор для перетворення постійного струму в змінний.
до змісту ?
Особливості вибору джерела струму
Одним з найскладніших елементів вітряної електростанції є генератор. Найбільш підходящим для виготовлення своїми руками є електродвигун постійного струму з робочою напругою 60-100 вольт. Цей варіант не вимагає переробки і здатний працювати з апаратурою для зарядки автомобільної батареї.
Застосування автомобільного джерела напруги ускладнене тим, що його номінальна частота обертання становить близько 1800-2500 об/хв, а таку частоту обертання при прямому з’єднанні не зможе забезпечити жодна конструкція вітряного двигуна. В цьому випадку в складі установки необхідно передбачити редуктор або мультиплікатор відповідної конструкції для збільшення частоти обертання в необхідних розмірах. Швидше за все, цей параметр доведеться підбирати експериментальним шляхом.
Можливим варіантом може стати реконструйований асинхронний двигун з використанням неодимових магнітів, але цей спосіб вимагає складних розрахунків і токарних робіт, що часто не сприймає саморобна робота. Є варіант з межфазным підключенням до обмоток електродвигуна конденсатори, ємність яких розраховується в залежності від його потужності.
до змісту ?
Виготовлення
Враховуючи те, що ефективність електростанції з горизонтальною віссю має кращі показники ефективності, а безперебійність подачі електроенергії передбачається забезпечувати з допомогою накопичення енергії акумуляторної батареї, переважно для виготовлення своїми руками є саме такий вид ВЕУ, який ми і розглянемо в цій статті.
Для того що б зробити таку електростанцію своїми руками знадобиться наступний інструмент:
- зварювальний апарат електродугового зварювання;
- набір гайкових ключів;
- набір свердел по металу;
- електродриль;
- ножівка по металу або УШМ з відрізним диском;
- болти діаметром 6 мм з гайками для кріплення лопатей до шківа і алюмінієвого листа до квадратної труби.
Для виготовлення вітряної електростанції своїми руками потрібні такі матеріали:
- пластикова труба 150 мм довжиною 600 мм;
- лист алюмінію розміром 300х300 мм і товщиною 2,0 — 2,5 мм;
- металева труба 80 х 40 мм і довжиною 1,0 м;
- труба діаметром 25 мм і завдовжки 300 мм;
- труба діаметром 32 мм і довжиною 4000-6000 мм;
- мідний дріт довжиною, достатньою для з’єднання електродвигуна, що знаходиться на щоглі довжиною 6 м, і навантаження, яку буде живити цей джерело струму;
- електродвигун постійного струму 500 об/хв;
- шків для двигуна діаметром 120-150 мм;
- акумуляторна батарея 12 вольт;
- автомобільний зарядний реле акумулятора;
- інвертор 12/220 вольт.
Процес виготовлення своїми руками проводиться в наступному порядку:
- Пластикова труба 150х600 мм, для виготовлення лопатей пропелера, розрізається уздовж на чотири частини, і кожна частина по діагоналі розрізається так, що б одна сторона залишилася колишньою ширини, а друга вийшла розміром 20-25 мм. В якості лопатей будуть використовуватися три частини труби;
- Отримані лопаті кріпляться до шківа з кроком 1200 за допомогою болтів 6 мм довжини, і шків кріпиться на валу електродвигуна;
- До більш широкій стороні квадратної труби на відстані 1/3 від краю перпендикулярно приварюється труба діаметром 25 мм;
- На коротке плече квадратної труби кріпиться електродвигун, а на довге встановлюється алюмінієвий лист, службовець для повороту всієї конструкції за напрямком вітру за типом флюгера;
- Отримана конструкція вставляється трубою 25 мм в один кінець труби 32 мм. Це зчленування буде служити поворотним механізмом вітряної електростанції для проходження її по напрямку вітру;
- До електродвигуна підключається кабель, труба діаметром 32 мм встановлюється як щогли і міцно закріплюється в грунті і з допомогою розтяжок;
- Електрична частина ВЕУ збирається в окремому блоці таким чином, що енергія від генератора через реле зарядки підключався до акумуляторної батареї, а від батареї через інвертор живилися необхідні споживачі. Складові частини електрообладнання можна зробити самостійно або придбати.
Далі, в процесі роботи установки, можливо, доведеться зробити іншими розміри і конфігурацію лопатей, передавальне відношення між вітряним двигуном і генератором — кожен вітрогенератор, виготовлений своїми руками, індивідуальний чинності використання різних компонентів і умов ветрообразования. Спочатку вітряну електростанцію рекомендують виготовляти невеликої потужності, на якій можна відпрацювати отриману інформацію не вкладаючи велику кількість коштів.
