Как сделать ветровой генератор своими руками: Ветрогенератор своими руками

Как сделать ветрогенератор своими руками для частного дома? | Альтернатива24

Ветрогенератор своими руками

В сфере альтернативной энергетики особое место занимает тема изготовления ветрогенератора для дома своими руками. Этому есть несколько причин. Во-первых, самодельный ветряк обходится заметно дешевле, чем солнечная электростанция такой же мощности. Во-вторых, в отличие от солнечной, энергия ветра может работать на вас и ночью, и в пасмурную погоду, и в снегопад. В-третьих, для установки ветряка не нужно много места.

Возможно ли сделать ветряк своими руками?

На этот вопрос получить наглядный ответ очень просто. Достаточно всего нескольких минут времени, чтобы своими глазами увидеть в Сети сотни, или даже тысячи, вполне работоспособных ветрогенераторов, сконструированных умельцами буквально из подручных материалов. Большинство из них успешно преобразовывают энергию ветра в электрическую, которая используется для самых разных бытовых нужд.

Эффективность, мощность, надежность и сложность реализованных конструкций – это уже другой вопрос. Далеко не все изготовленные своими руками ветрогенераторы вырабатывают достаточно электричества, чтобы покрыть все бытовые нужды. Некоторые из них слишком маломощные. Другие – не очень надежные. Попадаются и слишком мудреные, которые своими руками с наскоку сможет сделать далеко не каждый.

Сделать самому или купить?

В качестве альтернативы, дабы не делать ветрогенератор для частного дома своими руками, его можно купить в готовом к эксплуатации виде. Однако здесь есть одно препятствие, которое многих и останавливает на пути к получению «бесплатной» энергии. Это, конечно же, цена готовых предложений.

Так, в среднем, добротного качества ветрогенератор с потенциальной мощностью около 500 Вт стоит порядка 1000 долларов. И в комплекте будет только ветряк с флюгером и генератором на борту. Остальные же компоненты полноценной электростанции (полный перечень описан ниже), функционирующей за счет энергии ветра, производитель за такие деньги вам не продаст.

Если изготовить домашний ветрогенератор своими руками, то обойдется он не на порядок, а в разы дешевле. Да, он будет не такой красивый, как заводской. Да, возможно, не удастся достичь такого же КПД. Но главной цели – преобразование энергии ветра в электроэнергию для бытовых нужд – достичь с его помощью можно легко.

Более того, самодельный ветрогенератор имеет в разы больше шансов сполна окупиться уже в ближайшее время эксплуатации. Тогда как покупной заводской вариант, как правило, быстрее изнашивается, чем успевает вернуть в кошелек потраченные доллары за счет «халявного» электричества.

Устройство простейшей домашней ветряной электростанции

Перед тем, как сделать ветрогенератор своими руками, следует понимать, что для полноценного использования энергии ветра в своих целях одного этого устройства недостаточно. Ключевой в данном вопросе является проблема, связанная с непостоянством и нестабильностью ветра. Сейчас он дует, что называется, со всей силы, через час – притих, еще позже – установился абсолютный штиль. По этой причине генератор будет вырабатывать, соответственно, чрезмерно высокое напряжение, потом заниженное, а при затишье – вообще ничего генерировать не будет.

А теперь представьте, как будет работать, например, телевизор, если его напрямую подключить к такому ветряку. Он либо сгорит от перенапряжения, либо не будет работать из-за его недостатка. Именно поэтому, для работы полноценной ветряной электростанции, пусть даже и в упрощенных домашних условиях, понадобятся четыре базовых компонента:

1. Ветряк – состоит из лопастей, флюгера и генератора, вырабатывает электроэнергию с постоянно меняющимися параметрами.

2. Аккумулятор – нужен для накопления выработанного электричества, когда ветряк генерирует его в избытке, и для питания потребителей.

3. Контроллер – «выравнивает» поступающее с ветряка напряжение, управляет процессами заряда и разряда АКБ.

4. Инвертор – преобразует 12 вольт аккумулятора в необходимые для бытовых приборов 220 вольт.

В таком исполнении система будет работать по следующему принципу. Когда есть ветер, ветряк преобразует его энергию в электрическую, она стабилизируется контроллером и накапливается в АКБ. Когда включаются потребители (освещение, телевизор, холодильник) аккумулятор отдает накопленную энергию, которая за счет инвертора приобретает нужные параметры, и поступает на их питание.

В некоторых системах последний компонент не используется. Без инвертора вполне реально обойтись, если подключать к аккумулятору 12-вольтовые приборы. Сегодня есть практически все бытовые приборы – от освещения до холодильников – работающие от 12 вольт.

Конфигурация ветряка

Хотя бы вкратце стоит затронуть тему конфигурации самодельного ветряка. Здесь есть два основных конкурента:

1. Горизонтальный ветряк.

2. Вертикальный ветряк.

Горизонтальный ветряк – состоит из расположенной горизонтально оси, на которой устанавливаются лопасти, генератор и флюгер. Такая конфигурация имеет ряд преимуществ. Особенно это касается эффективности и мощности. По этим параметрам горизонтальный ветряк значительно превосходит вертикальные.

Вертикальный ветряк – состоит из вертикальной оси, на которой смонтирована турбина и генератор. По сравнению с классикой вертикальный ветрогенератор своими руками изготовить на порядок проще. Во-первых, ему не нужен флюгер, так как турбина будет вращаться независимо от направления ветра. Во-вторых, не нужен токосъемник, поскольку генератор всегда находится в одном и том же положении. Лопастные же ветряки постоянно вращаются вокруг своей оси из-за переменчивого направления ветра, что делает невозможным передачу выработанной электроэнергии через обычные провода.

Виды генераторов

Генератор – это основной узел любого ветряка. Он, собственно, и преобразует энергию ветра в электрическую. Видов этого устройства бывает несколько. Рассмотрим только основные различия и особенности.

В первую очередь, генераторы могут выдавать постоянный ток, и переменный. Постоянный ток выгоден тем, что его не надо выпрямлять перед подачей на аккумулятор. Переменный же ток придется не только стабилизировать, но и преобразовывать в постоянный. Какой вариант лучше выбрать? Очень просто. Генераторы постоянного тока упрощают использование выработанного электричества, а модели переменного тока – на порядок эффективнее.

Далее генераторы различаются по выдаваемому напряжению. От этого параметра зависит конфигурация оборудования, которое будет стабилизировать подаваемое на АКБ напряжение.

Следующий важный параметр – мощность. Чем мощнее генератор, тем больше потребителей он сможет обеспечить энергией. Одновременно с мощностью генератора увеличиваются размеры ветряка, в частности, его лопастей.

Какие нужны комплектующие?

Для изготовления простейшего ветрогенератора своими руками в домашних условиях достаточно будет следующих комплектующих:

1. Канализационная труба диаметром 150-200 мм для изготовления лопастей.

2. Генератор – проще всего взять готовый автомобильный с регулятором-выпрямителем и реле, что позволит напрямую заряжать с его помощью обычный 12-вольтовый аккумулятор (или несколько сразу, соединенных параллельно).

3. Токосъемник – можно купить готовый или изготовить самостоятельно.

4. Флюгер – нужен для ориентации лопастей по ветру.

5. Мачта – используется для подъема ветряка на необходимую высоту.

6. Основание – к нему крепится мачта.

Рассмотрим основные этапы сборки ветрогенератора своими руками из перечисленных комплектующих.

Сборка

Самостоятельную сборку лучше всего начинать с расчетов. Здесь проще всего отталкиваться от имеющегося генератора, точнее, от его мощности. В зависимости от этого высчитываются размеры лопастей. Все эти расчеты несложно провести в специальных программах, либо определить требуемые размеры по таблицам.

Лопасти

Простейшие лопасти для самодельного ветряка можно изготовить из канализационной трубы диаметром 150-200 мм. Рекомендуется для этих целей приобретать трубу оранжевого цвета. Такие изделия изготовлены из более прочного пластика, нежели бытовые серые.

Для домашнего ветрогенератора достаточно будет всего три лопасти. Как правило, все они изготавливаются из одной вышеописанной трубы. Для этого труба разрезается вдоль на три равных сегмента. После этого каждой заготовке по шаблону придается форма лопасти. На этом этапе важно зашлифовать (лучше – скруглить) все кромки лопастей, что положительно скажется на аэродинамических характеристиках, а также на прочности узла.

Готовые лопасти крепятся на ступице. Простейший ее вариант можно изготовить из куска фанеры толщиной около 10 мм. На такой ступице все лопасти следует закрепить при помощи болтов. Чтобы соединения не раскрутились от вибраций, используются специальные шайбы-гроверы.

Флюгер

Основная роль флюгера заключается в ориентации лопастей в зависимости от направления ветра. Одновременно эта часть ветряка является несущей. Помимо направляющей пластины на флюгере крепится генератор и лопастной узел.

Для изготовления флюгера маломощного ветрогенератора можно использовать древесину. Для больших ветряков лучше применить алюминиевые трубки, уголки или профили. Они прочнее и легче древесины. Вполне подойдет и стальной прокат.

На флюгере также крепится токосъемный механизм, через который независимо от вращения ветряка вокруг своей оси будет передаваться выработанная генератором электроэнергия.

Основание и мачта

Мачта служит для установки ветряка на необходимой высоте. Как правило, для бытовых нужд вполне достаточно поднять ветрогенератор на высоту около 5 метров. Для изготовления мачты понадобится прочная стальная труба диаметром, как минимум 40 мм. При высоте больше 5 метров следует также позаботиться о дополнительном креплении мачты. Как правило, для этого используются либо растяжки, либо точки крепления к фронтону постройки.

Основание служит для установки мачты с ветряком. Может быть стационарным и шарнирным. Последний вариант выгоден тем, что позволяет в любой момент без особых усилий «уложить» ветряк на землю. Такая возможность особенно пригождается в период бури, либо во время сервисного обслуживания и ремонта ветряка.

Этапы установки ветрогенератора

Монтаж ветрогенератора своими руками, как правило, выполняется в следующей последовательности:

1. Определите наилучшее месторасположение для ветрогенератора.

2. Закрепите на флюгере генератор и токосъемник.

3. Установите и закрепите на оси генератора лопастной узел.

4. Закрепите ветряк на мачте.

5. Подсоедините кабель к токосъемнику и закрепите его на мачте.

6. Установите мачту на основании.

7. Закрепите ветрогенератор при помощи растяжек или дополнительных точек опоры.

После установки ветрогенератора можно приступать к его подключению к системе, устройство которой описано выше.

Советы и рекомендации

При изготовлении и установке ветрогенератора своими руками рекомендуется учесть следующие моменты:

· Не устанавливайте ветряк в оврагах и впадинах.

· Генератор и токосъемный узел обязательно защитите от попадания влаги.

· Не используйте ветрогенератор во время штормовой погоды.

· Для временной остановки ветряка можно использовать шарнирное основание, механизм автоматического складывания флюгера, либо же блокировку генератора нагрузкой (последнее используется в заводских изделиях).

· Не подключайте самодельный ветрогенератор к потребителям напрямую.

· Регулярно проводите технический осмотр механической и электрической частей ветрогенератора.

· Если ветряк устанавливается возле постройки, то его следует поднять на высоту не менее трех метров от вершины крыши.

· Не рекомендуется жестко крепить ветрогенератор к конструкциям жилого дома, так как шум и вибрация может создавать определенный дискомфорт.

· По возможности используйте для накопления сгенерированной ветряком электроэнергии больше аккумуляторов.

· По максимуму используйте накопленную энергию без преобразований, чтобы уменьшить потери на инверторе.

Как видно из вышеописанного, простейший ветряк для дома своими руками изготовить не так уж и сложно. Однако даже маломощная ветряная электростанция позволит заметно уменьшить счета за электроэнергию, либо выйти из ситуации, когда участок вообще нет возможности запитать от общей сети.

Источник: https://eco-energetics.com/vetroenergetica/

Полезные видео

Как сделать ветрогенератор своими руками

Ветряные генераторы с давних пор использовались людьми в качестве недорогих и удобных источников электроэнергии, отличающихся простотой своего изготовления и высокой экологичностью. Ряды так называемых «ветряков», картинно раскинувших свои лопасти на фоне природных ландшафтов, украсили в своё время многие уголки нашей планеты, а их промышленное производство было налажено в кратчайшие сроки. И в наши дни ветрогенераторы промышленного изготовления широко применяются в тех регионах России, где эффект от их использования вполне оправдан.

Конечно же, самодельным ветряным генератором сегодня никого не удивишь. Но перед тем как сделать ветрогенератор своими руками, следует тщательного изучить данную инструкцию.

Конструкция

Конструкция ветрогенератора

Предполагается, что рассматриваемая нами конструкция генератора будет состоять из следующих основных частей:

• собственно ветрогенератор, собранный на базе двигателя промышленного изготовления;
• электронный блок управления зарядкой;
• комплект соединительных проводов;
• крепёжная мачта;
• растяжки.

В качестве электрического привода в рассматриваемой конструкции используется двигатель постоянного тока, которым комплектуются некоторые модели так называемых «бегущих дорожек» (260V, 5A). При этом обратный (генераторный) эффект мы получим за счёт того, что любое устройство подобного типа в отношении формируемого им электромагнитного поля является обратимым. При наличии вращательного усилия на валу двигатель автоматически превращается в генератор.

Используемые материалы

Материалы для ветряка Большую часть материалов, используемых в этом изделии, вы сможете приобрести в любом хозяйственном магазине. Помимо двигателя от дорожки вам потребуется следующий набор комплектующих изделий и расходных материалов:

• специальная нарезная втулка;
• мост диодный на токи 30-50A;
• кусок полихлорвиниловой трубки.

Кроме того, для изготовления хвостовика и корпуса генератора необходимо подготовить следующие детали и расходный материал:

• Труба квадратная 25х25 мм;
• Фланец маскирующий;
• Патрубок;
• Саморезы;
• Болты;
• Шайбы;
• Скотч.

Сборка

Сборка ветрогенератора

Изготовление ветрогенератора начинаем с подготовки лопастей, которые можно вырезать из тонких полосок дюралюминия. Примерная форма лопастей генератора приведена ниже.

Перед креплением заготовки следует тщательно обработать шкуркой до получения необходимого профиля, таким образом, чтобы передняя кромка была закруглена, а задняя – оставалась заостренной.

Хвостовик делаем из жести, причём его размер и форма не играют решающей роли – главное, чтобы он был достаточно жёстким.
Затем берём снятый с беговой дорожки двигатель с прикрепленной к нему втулкой и отмечаем на нём места расположения трёх отверстий на расстоянии примерно 10 см от центра (на равном удалении друг от друга). Затем просверливаем по получившейся разметке отверстия и нарезаем резьбу под крепёжные болты.

Рекомендуем пометить место крепления каждой лопасти к втулке, что позволит вам не спутать их при сборке.

Монтаж

Монтаж ветрогенератора

Окончательную сборку ветрогенератора проводим в следующей последовательности:

1. Разрежьте трубку ПВХ на две части и проложите полученным материалом то место на квадратной трубе, куда вы собираетесь крепить ваш двигатель. Расположите диодный мостик неподалёку от двигателя и закрепите его при помощи саморезов.
2. Соедините выходящий из двигателя провод черного цвета с «плюсом» диодного моста.
3. Присоедините выходящий от двигателя провод красного цвета к «минусу» моста.
4. Положение хвостовика настройте таким образом, чтобы плоскость всей системы была параллельна земле. Прилаживаем хвостовик к трубе и крепим его на ней при помощи заранее приготовленных саморезов.
5. Размещаем помеченные ранее лопасти на свои места и крепим их болтами с шайбами на втулку, причём на ближние к оси отверстия устанавливаем по две шайбы (с каждой стороны основания лопасти). Для трех наружных отверстий устанавливаем по одной шайбе (со стороны болта). После этого основательно затягиваем полученные соединения.
6. Надёжно зафиксировав вал двигателя, надеваем на него втулку с лопастями и с помощью плоскогубцев заворачиваем ее до упора, против хода часовой стрелки.
7. Затем проворачиваем патрубок к маскирующему фланцу с помощью газового ключа.
8. После этого проводим балансировку основания трубы с закреплённым на ней двигателем и хвостовиком и отмечаем точку равновесного положения.
9. В этой точке производим крепление несущего основания к мачте (для удобства вам, возможно, придется открутить для этого втулку и хвостовик).
10. Закрепляем основание на саморезы и восстанавливаем убранные ранее узлы.

Форма лопастей Ветряной генератор может прослужить вам значительно дольше, если вы покрасите не только его лопасти, но также основание, хвостовик и защитный кожух двигателя.

Для включения ветряного устройства в рабочую электрическую сеть вам обязательно понадобится комплект проводов, контроллер зарядки батарей, амперметр и нагрузка (аккумуляторная батарея).

Что касается несущей мачты, то сразу отметим её особое значение для надёжного крепления генератора, что гарантирует его долгую и бесперебойную эксплуатацию. Этот элемент конструкции не только должен быть достаточно прочным, но ещё и обязан иметь хорошую устойчивость. Кроме того, совсем не помешает, если мачта будет оборудована простейшим механизмом опускания и подъёма основания с двигателем.

Отметим также и тот факт, что чем выше мачта – тем более сильные воздушные потоки будут доступны вашей импровизированной электростанции. Используемые для крепления мачты проволочные растяжки можно установить через каждые 5,0-5,5 м по её высоте.

Как сделать ветрогенератор своими руками

При росте цен на электроэнергию повсюду идёт поиск и разработка её альтернативных источников. В большинстве регионах страны целесообразно применять ветрогенераторы. Чтобы полностью обеспечить электричеством частный дом, требуется достаточно мощная и дорогостоящая установка.

Ветряной генератор для дома

Если сделать небольшой ветрогенератор, с помощью электрического тока можно подогревать воду или использовать для части освещения, например, хозяйственных построек, садовых дорожек и крыльца. Подогрев воды для хозяйственных нужд или отопления – это простейший вариант использования ветровой энергии без её аккумулирования и преобразования. Здесь вопрос больше заключается в том, достаточно ли мощности будет для отопления.

Перед тем как сделать генератор, сначала следует выяснить особенности ветров в регионе.

Большой ветрогенератор, для многих мест российского климата, мало подходит из-за частой смены интенсивности и направления воздушных потоков. При мощности выше 1 кВт он будет инерционным и не сможет в полной мере раскручиваться, когда меняется ветер. Инерция в плоскости вращения приводит к перегрузкам от бокового ветра, приводящим к его выходу из строя.

С появлением маломощных потребителей энергии имеет смысл применять небольшие самодельные ветрогенераторы не более чем на 12 вольт, чтобы освещать дачу светодиодными светильниками или заряжать телефонные аккумуляторы при отсутствии в доме электричества. Когда в этом нет необходимости, электрогенератор можно применять для нагрева воды.

Тип ветрогенератора

Для безветренной области подходит только парусный ветрогенератор. Чтобы электроснабжение было постоянным, понадобится аккумуляторная батарея не менее чем на 12В, зарядное устройство, инвертор, стабилизатор и выпрямитель.

Изготовить качественный и мощный ветрогенератор своими средствами сложно. Он будет дорого стоить, и вырабатывать не более 3-4 кВт. Здесь нужны другие альтернативные источники электричества.

Для слабоветренных районов можно самостоятельно изготовить вертикальный ветрогенератор, мощностью не более 2-3 кВт. Вариантов есть много и они почти не уступают промышленным образцам. Покупать целесообразно ветряки с парусным ротором. Надёжные модели мощностью от 1 до 100 киловатт выпускаются в Таганроге.

В ветреных регионах можно сделать генератор для дома своими руками вертикальный, если требуемая мощность составляет 0,5-1,5 киловатт. Лопасти можно изготовить из подручных средств, например, из бочки. Более производительные устройства целесообразно купить. Самыми дешёвыми являются «парусники». Вертикальный ветряк стоит дороже, но он надёжней работает при сильных ветрах.

Маломощный ветряк своими руками

В домашних условиях небольшой самодельный ветрогенератор изготовить несложно. Для начала работы в области создания альтернативных источников энергии и накопления в этом ценного опыта как собрать генератор, можно изготовить самостоятельно простое устройство, приспособив мотор от компьютера или принтера.

Ветряной генератор на 12 В с горизонтальной осью

Чтобы сделать своими руками маломощный ветряк, необходимо сначала подготовить чертежи или эскизы.

На скорости вращения 200-300 об./мин. напряжение можно поднять до 12 вольт, а вырабатываемая мощность составит около 3 Вт. С его помощью можно зарядить небольшой аккумулятор. Для других генераторов мощность необходимо увеличивать до 1000 об./мин. Лишь в этом случае они будут эффективны. Но здесь понадобится редуктор, создающий значительное сопротивление и к тому же имеющий высокую стоимость.

Электрическая часть

Чтобы собрать электрогенератор, необходимы комплектующие:

1. небольшой мотор от старого принтера, дисковода или сканера;
2. 8 диодов типа 1N4007 для двух выпрямительных мостов;
3. конденсатор ёмкостью 1000 мкф;
4. труба ПВХ и пластиковые детали;
5. алюминиевые пластины.

На рисунке ниже изображена схема генератора.

Шаговый мотор: схема подключения к выпрямителю и стабилизатору

Диодные мосты подключаются к каждой обмотке двигателя, которых две. После мостов подключается стабилизатор LM7805. В результате на выходе получается напряжение, которое обычно подаётся на 12-вольтную батарею.

Большую популярность получили электрогенераторы на неодимовых магнитах с чрезвычайно высокой силой сцепления. Их следует аккуратно использовать. При сильном ударе или нагреве до температуры 80-250⁰С (в зависимости от вида) у неодимовых магнитов происходит размагничивание.

За основу генератора, изготавливаемого своими руками, можно взять ступицу автомобиля.

Ротор на неодимовых магнитах

На ступицу производится наклейка суперклеем неодимовых магнитов диаметром около 25 мм примерно в количестве 20 шт. Однофазные электрогенераторы делаются с равенством количества полюсов и магнитов.

Магниты, расположенные напротив друг друга, должны притягиваться, т. е. повёрнуты противоположными полюсами. После приклеивания неодимовых магнитов производится их заливка эпоксидной смолой.

Катушки мотают круглыми, а общее количество витков составляет 1000-1200. Мощность генератора на неодимовых магнитах подбирается такой, чтобы его можно было использовать как источник постоянного тока, порядка 6А для зарядки АКБ на 12 В.

Механическая часть

Лопасти делают из пластиковой трубы. На ней рисуют заготовки шириной 10 см и длиной 50 см, а затем вырезают. Изготавливается втулка на вал двигателя с фланцем, к которому винтами крепятся лопасти. Их количество может быть от двух до четырёх. Пластик долго не прослужит, но на первое время его хватит. Сейчас появились достаточно износостойкие материалы, например, карбон и полипропилен. Затем можно изготовить более прочные лопасти из алюминиевого сплава.

Балансировку лопастей производят путём отрезания лишних частей на концах, а угол наклона создают путём их нагрева с изгибом.

Генератор крепится болтами к куску пластиковой трубы с приваренной к нему вертикальной осью. На трубу также соосно устанавливается флюгер из алюминиевого сплава. Ось вставляется в вертикальную трубу мачты. Между ними устанавливается упорный подшипник. Вся конструкция может свободно вращаться в горизонтальной плоскости.

Электрическую плату можно разместить на вращающейся части, а напряжение потребителю передавать через два токосъёмных кольца со щётками. Если плату с выпрямителем установить отдельно, тогда количество колец будет равно шести, сколько выводов имеет шаговый мотор.

Ветряк крепят на высоте 5-8 м.

Если устройство будет эффективно вырабатывать энергию, его можно усовершенствовать, сделав вертикально-осевым, например, из бочки. Конструкция меньше подвержена боковым перегрузкам, чем горизонтальная. На рисунке ниже изображён ротор с лопастями из фрагментов бочки, установлен на оси внутри рамы и на него не действует опрокидывающее усилие.

Ветряк с вертикальной осью и ротором из бочки

Профилированная поверхность бочки создаёт дополнительную жёсткость, за счёт чего можно применять жесть меньшей толщины.

Ветрогенератор мощностью более 1 киловатта

Устройство должно приносить ощутимую пользу и выдавать напряжение 220 В, чтобы можно было включить некоторые электроприборы. Для этого оно должно самостоятельно запускаться и вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне.

Чтобы сделать ветрогенератор своими руками, прежде следует определить конструкцию. Она зависит от того, какая сила ветра. Если она слабая, то единственным вариантом может быть парусный вариант ротора. Больше 2-3 киловатт энергии здесь не получить. Кроме того, для него понадобятся редуктор и мощный аккумулятор с зарядным устройством.

Цена всего оборудования высокая, поэтому следует выяснить, будет ли это выгодно для дома.

В районах с сильными ветрами, самодельным ветрогенератором можно получить 1,5-5 киловатт мощности. Тогда его можно подключать в домашнюю сеть на 220В. Аппарат с большей мощностью самостоятельно сделать сложно.

Электрогенератор из двигателя постоянного тока

В качестве генератора можно использовать малооборотный мотор, генерирующий электрический ток при 400-500 об/мин: PIK8-6/2,5 36V 0,3Nm 1600min-1. Длина корпуса 143 мм, диаметр – 80 мм, диаметр вала – 12 мм.

Как выглядит двигатель постоянного тока

Для него нужен мультипликатор с передаточным отношением 1:12. При одном обороте лопастей ветряка электрогенератор сделает 12 оборотов. На рисунке ниже изображена схема устройства.

Схема устройства ветряка

Редуктор создаёт дополнительную нагрузку, но всё же это меньше, чем для автомобильного генератора или стартера, где требуется передаточное отношение как минимум 1:25.

Лопасти целесообразно изготавливать из алюминиевого листа размером 60х12х2. Если на мотор их установить 6 штук, устройство будет не таким быстрым и не пойдёт вразнос при больших порывах ветра. Следует предусмотреть возможность балансировки. Для этого лопасти припаиваются к втулкам с возможностью накручивания на ротор, чтобы можно было их смещать дальше или ближе от его центра.

Мощность генератора на постоянных магнитах из феррита или стали не превышает 0,5-0,7 киловатт. Увеличить её можно только на специальных неодимовых магнитах.

Генератор с не намагниченным статором для работы не годится. При небольшом ветре он останавливается, а после не сможет самостоятельно запуститься.

Для постоянного отопления в холодное время года требуется много энергии, и протопить большой дом — это проблема. Для дачи в этом плане он может пригодиться, когда туда приходится ездить не чаще 1 раза в неделю. Если всё правильно взвесить, система отопления на даче работает всего несколько часов. Остальное время хозяева находятся на природе. Используя ветряк как источник постоянного тока для зарядки АКБ, за 1-2 недели можно накопить электроэнергии для отопления помещений на такой промежуток времени, и таким образом, создать себе достаточный комфорт.

Чтобы сделать генератор из двигателя переменного тока или автомобильного стартера, требуется их переделка. Мотор можно модернизировать под генератор, если ротор изготовить на неодимовых магнитах, проточив на их толщину. Его делают с количеством полюсов, как и у статора, чередуя друг с другом. Ротор на неодимовых магнитах, приклеенных к его поверхности, при вращении не должен залипать.

Типы роторов

Конструкции роторов отличаются разнообразием. Распространённые варианты изображены на рисунке ниже, где указаны значения коэффициента использования энергии ветра (КИЭВ).

Виды и конструкции роторов ветряков

Для вращения ветряки делают с вертикальной или горизонтальной осью. Вертикальный вариант обладает преимуществом в удобстве обслуживания, когда основные узлы расположены внизу. Опорный подшипник выполнен самоустанавливающимся и долго служит.

Две лопасти ротора «Савониуса» создают рывки, что не очень удобно. По этой причине его делают из двух пар лопастей, разнесённых на 2 уровня с поворотом одной относительно другой на 90⁰. В качестве заготовок можно использовать бочки, вёдра, кастрюли.

Ротор «Дарье», лопасти которого делают из упругой ленты, отличается простотой изготовления. Для облегчения раскрутки их количество должно быть нечётным. Движение происходит рывками, из-за чего механическая часть быстро разбивается. Кроме того, лента при вращении вибрирует, издавая рёв. Для постоянного применения подобная конструкция не очень подходит, хотя лопасти иногда делают из звукопоглощающих материалов.
В ортогональном роторе крылья выполняются профилированными. Оптимальное количество лопастей равно трём. Устройство быстроходное, но его необходимо раскручивать при пуске.

Геликоидный ротор имеет высокий КПД за счёт сложной кривизны лопастей, снижающей потери. Его применяют реже других ветряков из-за высокой стоимости.

Горизонтальный лопастный ротор исполнения является наиболее эффективным. Но он требует наличия стабильного среднего ветра, а также для него необходима ураганная защита. Лопасти можно изготовить из пропилена, когда их диаметр меньше 1 м.

Если вырезать лопасти из толстостенной пластиковой трубы или бочки, достичь мощности выше 200 Вт не удастся. Профиль в виде сегмента для сжимаемой газообразной среды не подходит. Здесь нужен сложный профиль.

Диаметр ротора зависит от того, какую мощность требуется получить, а также от количества лопастей. Двухлопастнику на 10 Вт нужен ротор диаметром 1,16 м, а на 100 Вт – 6,34 м. Для четырёх-, и шестилопастника диаметр составит соответственно 4,5 м и 3,68 м.

Если насадить ротор непосредственно на вал генератора, его подшипник долго не протянет, поскольку нагрузка на все лопасти неравномерная. Опорный подшипник для вала ветряка должен быть самоустанавливающимся, с двумя или тремя ярусами. Тогда для вала ротора будут не страшны изгибы и смещения в процессе вращения.

Большую роль в работе ветряка играет токосъёмник, который требуется регулярно обслуживать: смазывать, чистить, регулировать. Возможность его профилактики должна быть предусмотрена, хотя это сложно сделать.

Безопасность

Ветряки, мощность которых превышает 100 Вт, являются шумными устройствами. Во дворе частного дома можно установить промышленный ветродвигатель, если он сертифицирован. Его высота должна быть выше ближайших домов. На крыше нельзя устанавливать даже маломощный ветряк. Механические колебания от его работы могут создать резонанс и привести к разрушению строения.

Высокие скорости вращения ветрогенератора требуют качественного изготовления. Иначе, при разрушении устройства существует опасность, что его детали могут отлететь на большие расстояния и нанести травму человеку или домашним животным. Особенно это следует учитывать при изготовлении ветряка своими руками из подручных материалов.

Видео. Ветрогенератор своими руками.

Применение ветрогенераторов целесообразно не во всех регионах, поскольку зависит от климатических особенностей. Кроме того, изготавливать их своими руками не имеет смысла без определённого опыта и знаний. Для начала можно взяться за создание простой конструкции мощностью несколько ватт и напряжением до 12 вольт с помощью, которой можно зарядить телефон или зажечь энергосберегающую лампу. Применение неодимовых магнитов в генераторе позволяет значительно увеличить его мощность.

Мощные ветровые установки, берущие на себя значительную часть электроснабжения дома, лучше приобретать промышленные, на создание напряжения 220В, тщательно взвесив при этом все за и против. Если совместить их с другими видами альтернативных источников энергии, электричества может хватить на все хозяйственные нужды, включая систему отопления дома.

Оцените статью:

Самодельный мини ветрогенератор | Строительный портал

При наличии дома, старого кулера от компьютера, можно соорудить отличную ветровую установку, которая будет производить электричество. Мини ветрогенератор – отличная вещь, особенно для местности с частыми и сильными ветрами. Об особенностях и технологии его изготовления узнаем далее.

Оглавление:

1. Как сделать мини ветрогенератор своими руками
2. Мини ветрогенератор своими руками из моторчика
3. Делаем мини ветрогенератор своими руками
4. Технология изготовления мини ветрогенератора своими руками

Как сделать мини ветрогенератор своими руками

Начинать работу над мини ветрогенератором следует с изготовления чертежей будущей ветровой установки. Кроме того, следует подготовить материалы в виде:

• толстой бутылки из пластика;
• старого охладительного кулера или вентилятора, от его размеров и мощности, напрямую зависит мощность самого генератора;
• слаботочный провод в количестве 5-8 метров;
• деревянный брус, сечение и размеры которого определяются индивидуально;
• две стальные трубы, которые заходят одна в одну;
• диоды;
• клей на эпоксидной основе и супер клеевой состав;
• крепежные элементы в виде затяжных галстуков;
• старый СД диск.

Прежде всего, начать работу нужно с поиска подходящего охладительного механизма. Предлагаем использовать кулер от старого компьютера. Изначально кулер разбирается, пропеллерная его часть находится на электрическом двигателе. Чаще всего, он фиксируется на стопорном кольце, оно находится под уплотнителем из резины. После демонтажа кольцевого уплотнителя, снимите лопасти на вентиляторе.

Далее следует процесс пайки кабелей, обеспечивающих работу генераторной установки. На медных катушках вентилятора находятся два соединения для проводов, они являются коннекторами на катушках. Один из участков отличается наличием подсоединяемого провода из меди, а второй имеет два провода. Два провода соединяются с ножками одного провода методом пайки.

На следующем этапе создания небольшого ветрогенератора, выполняется создание выпрямителя. Основной функцией данного прибора является преобразование переменного тока в постоянный. Для этих целей потребуется наличие четырех диодов, они обрезаются таким образом, чтобы одна пара от черной отметки осталась с 10 см отрезком. Длинный конец диода загибается, таким образом, получится п-образное соединение. Все диоды соединяются между собой методом спаивания. Для тестирования ветрового генератора, подсоедините к нему диоды, если светодиод работает, то ветрогенератор функционирует правильно. Наружная пластиковая часть кулера удаляется, для обработки всех неровностей, используйте нож.

Далее следует процесс изготовления лопасти ветрогенератора. Для изготовления лопастей, используйте старую бутылку, например, из-под шампуня. Верхняя и нижняя части бутылки срезаются. Получится изделие цилиндрической формы, его нужно разрезать вдоль. Предварительно изготовьте чертеж в виде лопастей, согласно ему, вырежьте из бутылки лопасти для ветрогенератора. Учтите, что конечная часть лопастей должна быть срезана под углом в сто двадцать градусов. Далее следует процесс фиксации лопастей на кулере.

На следующем этапе выполняется изготовление хвостовика ветряка. Для фиксации мотора используется брус, выполненный из дерева. Его вращение выполняется с помощью стальных трубок. Для изготовления хвостовика используйте ненужный диск. Деревянный брусок оборудуется сквозным отверстием, его диаметр должен быть чуть больше диаметра стальной трубы. При не плотной установке трубки, зафиксируйте ее с помощью клея на эпоксидной основе. На конечной части бруска обустраивается пропил для монтажа диска. Место, на котором соединяется мотор с бруском, необходимо также обработать клеевым составом. Провода и пайку, рекомендуется также покрыть клеем, для предотвращения появления коррозии.

Далее следует процесс, на котором изготавливается опора. Для ее сооружения используйте две трубки. Одна из них зафиксирована на деревянном бруске, а вторая устанавливается в соотношении с вращением. Для их соединения можно использовать подшипники, а для улучшения скольжения воспользуйтесь фторопластом.

Мини ветрогенератор своими руками из моторчика

Предлагаем вариант изготовления ветрогенератора от мотора из старого принтера. Данная модель отличается средней производительностью и работает, даже при малейшем ветре. Для работы ветрогенератора потребуется также аккумулятор, максимальная мощность прибора составляет 100мА.

В качестве основной детали ветряка используется моторчик, от неработающего принтера струйного типа. Предварительно принтер необходимо разобрать и вынуть из него мотор.

Для фиксаторов лопастей используется транзистор. Его необходимо просверлить в соотношении с размером устанавливаемого вала. Далее все детали фиксируются с помощью клеевого состава на эпоксидной основе. Кроме того, с помощью данного состава обеспечивается защита особо важных частей устройства от влаги и непогоды.

Используя отрезок пластиковой трубы, диаметром около 12 см, вырежьте лопасти для ветряка. Для этих целей используется отрезная машинка. Оптимальное значение ширины детали составляет 90 мм, отверстия сооружаются специальным приспособлением, а затем вал устанавливается на генераторный мотор с помощью винтовых соединений.

В качестве основы для изготовления ветряка используется труба диаметром 55 мм. Для изготовления хвоста используйте фанеру. Мотор устанавливается внутри трубы, Далее выполняется сооружение выпрямителя. Так как мотор не воспроизводит большое количество электричества при небольшом ветре. Таким образом, удается применить схему удвоения, включаемую последовательно.

Схему устанавливается в полиэтиленовый пакет и устанавливается во внутрь трубы вместе с выпрямителем. Далее выполняется фиксация мотора с помощью проволоки. Кроме того, все отверстия заделываются силиконовым пистолетом. Одно отверстие используется для стока воды, а второе для испарения конденсатных масс.

Для фиксации хвоста ветрового генератора используется болт и проволока. Таким образом, удастся надежно зафиксировать установку. Следите за жесткостью полученных соединений.

Для того, чтобы соорудить мачту для установки ветряка используйте брусья, соединенные между собой с помощью саморезов. Зафиксируйте ветряк на мачте и установите на предварительно отведенное место. С помощью такой установки удается зарядить мобильный телефон или организовать подсветку.

Делаем мини ветрогенератор своими руками

Перед началом работы над ветровым генератором, необходимо определиться с количеством ветров в вашем климатическом регионе. Серо-зеленые – безветренные зоны подразумевают использование исключительно ветрогенераторов парусного типа. При необходимости в обеспечении постоянного тока, к ним добавляется прибор в виде бустрера. Данное устройство выполняет функцию выпрямителя, а также стабилизирует напряжение. Также потребуется наличие зарядного устройства, высокомощной батареи, преобразователя. Стоимость изготовления данной установки запредельно высокая и не всегда оправдывается.

В зонах со слабыми ветрами, обозначенных желтым цветом, возможен вариант изготовления ветрогенератора тихоходного типа. Данные устройства отличаются хорошей производительностью.

Для ветреных регионов подойдут любые ветровые установки. Чаще всего, используются приборы вертикального типа – лопастники или парусники.

Для того, чтобы выполнить расчеты по определению мощности ветровой установки, необходимо учесть такие факторы как:

• постоянная скорость ветра в том или ином регионе;
• воздух является сплошной средой, поэтому от качества и производительности ротора зависит мощность ветрогенератора;
• воздушные потоки обладают кинетической энергией.

Предлагаем рассмотреть особенности парусных ветрогенераторов. Данные устройства изготавливают из износостойкого материала, которые отлично противостоят ветрам. Если вы решили изготовить такую установку самостоятельно, то необходимо прежде всего, провести ряд подсчетов, связанных с данными приборами.

В качестве материалом для изготовления ветрогенератора, можно использовать различные железки, которые завалялись у вас дома. Самый дорогостоящий элемент – аккумулятор. Его мощность определяет размеры установки и ее производительность.

Самодельный ветрогенератор аксиального типа изготовить в домашних условиях довольно просто. Начинать работу следует с мачты. Для ее изготовления чаще всего используют трубы, по диаметру они должны быть разными. Для соединения труб между собой используется сварочный аппарат. Мачта устанавливается на забетонированную площадку. При этом, несколько ее метров углубляются в землю, для получения устойчивой конструкции. На отдельных деталях установки нужно наклеить два магнита, Для более прочной фиксации они дополнительно заливаются с помощью эпоксидной смолы.

Далее следует процесс изготовления формы и фанеры. Для этих целей используются катушки, соединенные между собой фазой. Процесс изготовления статора выглядит таким образом: на ранее вырезанный квадрат из фанеры устанавливается вощеная бумага. Далее следует монтаж фанеры, на которой предварительно вырезаны отверстия под монтаж статора. Далее следует процесс монтажа кружка из стеклоткани и устанавливаются катушки.

После этого, производится извлечение готового статора из ранее подготовленной формы. Для изготовления винта используется дюралюминиевая труба. Винт изготавливается диаметром в один метр. Для вырезания лопастей используйте электрический лобзик. В центральной части установки оборудуйте отверстие, с помощью которого будет фиксироваться винт на генераторе.

Ветрогенератор имеет смещенный по отношению к оси хвостовой элемент. При сильных порывах ветра происходит давление на поверхность ветрового генератора и он смещается в сторону. Данная схема позволяет защитить устройство от сильных ветров. Данная модель ветрогенератора позволяет вырабатывать достаточное количество энергии для обеспечения уличной подсветки дома. Сделать ветрогенератор не сложно, главное условие получения качественного прибора – сопоставление силы ветра в вашем регионе с его мощностью.

Технология изготовления мини ветрогенератора своими руками

Для ветрогенератора изготовления необходим минимальный запас инструментов и материалов. Предлагаем вариант сооружения мини ветрогенератора для дачи. Данный прибор способен обеспечить небольшой дом с минимальным количеством электроприборов – электричеством.

Для изготовления такого ветрогенератора потребуется прежде всего диск, на котором устанавливаются магниты. Далее следует процесс наматывания медных катушек, которые заливаются с помощью смолы. Для осуществления вращения, генератор устанавливается на ранее предусмотренном основании.

Данные ветрогенераторы отличаются хорошей производительностью и качественной работой. Соотношение магнита с полюсами составляет два к трем, если ветрогенератор имеет две фазы, для однофазного устройства достаточно соотношение один к трем. Все полюса соотносятся между собой в зависимости от используемых вариантов катушек.

Мощность ветрового генератора определяется прежде всего размерами используемых в его конструировании магнитов. В качестве мачты под генератор достаточно использования стальной трубы или бревна. Аккумуляторы не обязательно использовать новые, сгодятся и любые, подходящие по мощности приборы.

Возможен вариант изготовления сразу нескольких ветрогенераторов, при этом, каждый из них будет выполнять определенные функции – один обеспечивает жилище светом, второй отвечает за работу телевизора, а третий – за ночное освещение.

Ветрогенератор своими руками

Цены на электроэнергию неуклонно растут. Чтобы ваша жизнь была комфортной как жарким летом, так и морозной зимой, следует или потратить немало денег на электроэнергию, или искать альтернативный источник энергии. В развитых странах уже давно используют солнечную энергию, водную и ветровую. Это природный источник питания, за который вам не придется платить. Довольно популярным способом получать энергию является ветряк, использующий ветер для получения электричества – ветрогенератор.

Россия довольно большая страна с равнинными территориями. Несмотря на то что во многих местах преимущественно медленные ветры, есть регионы, сильно обдуваемые мощными потоками воздуха. Так почему бы не использовать в хозяйстве это преимущество? Все что требуется – потратить время и средства, чтобы сделать самодельный ветрогенератор. Ветряк полностью окупит себя всего за несколько месяцев. Мы рассмотрим 2 вида ветрогенераторов, которые можно сделать своими руками.

Ветрогенератор роторного типа

Для начала мы рассмотрим, как сделать несложную конструкцию роторного вертогенератора. С простого начинать легче, и вы поймете принцип работы. Этот тип ветрогенератора подойдет для владельцев небольшого садового домика. Использовать сделанный ветряк для большого коттеджа не получится, ввиду маломощности ветрогенератора.

Но ветряк легко справиться с тем, чтобы вечером обеспечить светом хозяйственные помещения, осветить садовую дорожку крыльцо и т. д. Давайте подробно рассмотрим, как сделать такой ветрогенератор своими руками.

Преимущества и недостатки роторного ветрогенератора

Когда ветрогенератор сделать как надо, он будет функционировать без каких-либо ошибок. С аккумулятором на 75А и с хорошим инвертером на 1000 W, ветряк без проблем будет обеспечивать светом улицу, площадку дома, питать защитную сигнализацию, видеонаблюдение и т. д.

Ветрогенераторы такого типа имеют следующие преимущества:

• простота монтажа;
• небольшая себестоимость;
• экономичность;
• податливость к ремонту;
• не привередлив к условиям функционирования;
• надежность и бесшумность работы.

Минусов ветрогенератора несколько:

• небольшая производительность ветрогенератора;
• полная зависимость ветряка от ветра;
• лопасти может сорвать воздушный поток.

Подготовка материалов для ветрогенератора

Первым делом нужно собрать все расходники и детали для ветряка. Сделанный вами ветрогенератор будет выдавать мощность не более 1,5 КВт. Чтобы сделать агрегат вам нужно иметь:

1. Автомобильный генератор на 12 В.
2. Гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 В.
3. Специальный преобразователь с 12 В на 220 В и с 700 Вт на 1500 Вт.
4. Большую емкость из нержавейки или алюминия: ведро или кастрюля.
5. Простой вольтметр.
6. Болты, шайбы и гайки.
7. Реле зарядки аккумулятора от автомобиля и контрольной лампочки заряда.
8. Провода с разным сечением (2,5 мм² и 4 мм²).
9. Хомуты, фиксирующие ветрогенератор.
10. Выключатель «кнопка» полугерметичный, на 12 В.

Кроме того, запаситесь такими инструментами:

• болгаркой или ножницами по металлу;
• рулеткой;
• строительным карандашом или маркером;
• отверткой, дрелью, кусачками и сверлом.

Конструкторские работы ветрогенератора

Работа заключается в изготовлении ротора и переделывания шкива генератора. Этапы следующие:

1. Подготовьте ведро или кастрюлю.
2. При помощи рулетки и маркера сделайте разметку, разделив емкость на 4 одинаковые части.
3. Теперь нужно вырезать лопасти.

Обратите внимание! Работая ножницами по металлу, необходимо вырезать под них отверстие. Если же ведро сделано не из покрашенной жести или оцинковки, то можно использовать болгарку.

1. Снизу ведра и в шкиве пометьте место, где будут отверстия. В них ввинчиваются болты. Не торопитесь, сделайте все ровно, так как при вращении может возникнуть дисбаланс. После чего сделайте отверстия.
2. Теперь отогните лопасти. Только не забудьте учесть, в каком направлении крутится генератор.
3. Угол изгиба лопасти влияет на площадь, которую будет встречать ветер. Это напрямую влияет на скорость и частоту оборотов ветряка.
4. При помощи болтов, закрепите ведро на шкиве.
5. Установите свой ветрогенератор на мачту, закрепив его хомутами.
6. Осталось подсоединить провода и собрать цепь.
7. На мачте зафиксируйте провода, чтобы они не болтались.

Для подсоединения аккумулятора возьмите провода, сечение которых 4 мм². Рекомендуемый размер – не больше 1 м. А благодаря проводам с 2,5 мм² подключите свет и приборы. Не забудьте установить инвертер (преобразователь). Подключите прибор в сеть к контактам №7 и №8, показанным на схеме ниже. Пользуйтесь проводами 4 мм².

Вот и все, теперь ваш ветрогенератор готов к работе. Не может не радовать то, что он сделанный своими руками.

Ветрогенератор аксиальной конструкции на магнитах

В основе такого ветряка на 220в, лежит ступица от легковой машины, имеющая тормозные диски. Если деталь не новая, разберите ее проверьте и смажьте подшипники, а также счистите ржавчину.

Распределяем и закрепляем магниты

Для начала нужно наклеить магниты на диск ротора. При этом используемые магниты не обычные, а специальные неодимовые магниты. Они значительно мощнее. Потребуется 20 магнитов, размер которых 25 на 8 мм. Магниты размещаются с чередованием полюсов. Для правильного расположения сделайте шаблон, как показано на фото ниже.

Совет! По возможности используйте для ветрогенератора не круглые магниты, а прямоугольные. У них магнитное поле сосредотачивается не в центре, а по длине.

Чтобы закрепить магниты на диске, пользуйтесь силикатным клеем. А для прочности в конце можно залить магниты эпоксидной смолой. Во избежание протекания смолы, сделайте пластилиновые бордюры или обмотайте скотчем диск.

Обратите внимание! Чтобы не перепутать где какой полюс у магнита, можете пометить их «+» или «–». Чтобы определить это – поднесите один магнит к другому. Поверхности магнита, которые притягиваются, имеют «+». Если магнит отталкивается, он имеет полюс «–».

Трехфазный и однофазный генератор для ветрогенератора

Если сравнивать их, то прибор с одной фазой хуже, ведь при нагрузке он вибрирует за счет разницы в амплитуде тока. А она появляется из-за непостоянности тока. В трехфазных изделиях этот эффект отсутствует. Их мощность всегда одинаковая. Все дело в том, что одна фаза компенсирует другую и наоборот, если в одной фазе ток пропадет, то в другой он будет увеличиваться.

Что получается в итоге? А то, что трехфазные генераторы имеют отдачу на 50% больше, чем однофазные. Кроме того, радует и отсутствие вибрации, которая может раздражать и влиять на комфортность. Работая под большой нагрузкой, статор не будет гудеть. Если же вам шум не мешает, и вы решили использовать однофазный генератор, будьте готовыми к тому, что вибрация негативно скажется на работе ветрогенератора. Срок его эксплуатации будет меньшим.

Наматываем катушки

Очень быстроходным ветрогенератор назвать нельзя. Требуется сделать все так, чтобы аккумулятор на 12 В заражался от 100–140 об./мин. С такими первоначальными данными, все количество витков в катушках должно быть равно 1000–1200. Но как узнать, сколько витков приходится на 1 катушку? Все просто: эта цифра делится на количество катушек.

Если вы хотите, чтобы ветрогенератор при низких оборотах выдавал больше мощности, требуется сделать больше полюсов. В таком случае в катушке частота колебания тока увеличится. Чтобы уменьшить сопротивление и увеличить сопротивление тока, рекомендуем наматывать на катушки толстый провод. Учитывайте и то, что при сильном напряжении сопротивление обмотки может «съесть» ток.

Обратите внимание, что число и толщина магнитов, которые закреплены на дисках, определяют рабочие параметры генератора. Чтобы выяснить, какую мощность может выдавать ветрогенератор, намотайте одну катушку и прокрутите генератор. Измеряйте напряжение на некоторых оборотах без нагрузки. К примеру, за 200 об./мин вы получили силу тока в 30 В с сопротивлением в 3 Ом. Отнимите от этих 30 В 12 В (напряжение аккумулятора). Теперь разделите число, которое получились на 3 Ом. Выглядит все так:

30 – 12 = 18;

18 : 3 = 6.

В итоге получилось 6 А. Именно они пойдут в аккумулятор. Понятно, что на практике будет немного меньше из-за потерь в проводах.

Катушки лучше делайте вытянутой формы. Тогда медь в секторе выйдет больше, а витки будут прямыми. Диаметр отверстия внутри катушки должен быть равен размеру магнитов или немного превышать его.

Обратите внимание! Толщина статора должна быть такой же, как и толщина магнитов.

Формой для статора может быть фанера. Но сектора для катушек можно разместить и на бумаге, сделав пластилиновый бордюр. Катушки нужно закрепить так, чтобы они не двигались, а концы фаз выведите наружу. Все провода соедините звездой или треугольником. Осталось протестировать ветрогенератор, вращая его рукой.

Делаем винт и мачту для ветрогенератора

Мачта для верогенератора должна быть высокой, от 8 до 12 м. Основание нужно забетонировать. Крепление лучше сделать такое, чтобы труба легко поднималась и опускалась лебедкой. Сверху на трубу будет крепиться винт ветрогенератора.

Вы можете сделать его из пластиковой трубы Ø160 мм. Из нее вырежьте винт с шестью лопастями, длиною 2 м.

 

Чтобы увести винт от сильного порыва ветра сделайте складывающийся хвост. В результате вся энергия, которую выработает ветрогенератор, сможет накапливаться в аккумуляторе.

Вот и все, вы знаете, как сделать ветрогенератор на магнитах. Теперь вы можете пользоваться электроэнергией, выработанной таким ветрогенератором, экономя свои средства. Все ваши усилия вознаградятся.

Заключение

Из этой статьи вы узнали, как сделать ветрогенератор своими руками, да не один, а двух видов. Именно такие ветрогенераторы любят и используют для загородных домов владельцы. Как видите, каждый ветрогенератор хорош в чем-то своем и сделать его не тяжело.

Если вы живете в районе с сильными ветрами, то увидите, насколько меньшими стали счета за электроэнергию, благодаря ветрогенератору. Такой ветряк в хозяйстве никогда не будет лишним. Дополнительно предлагаем вам посмотреть видео, как сделать такой ветрогенератор.

Самодельные ветрогенераторы из авто-генераторов

>

Ветряк из авто-генератора с двойным статором

Ветрогенератор от “Мото26”, сделан из автомобильного генератора с двойным статором. Ветряк сделан для работы на акб 24 вольт, мощность в итоге 300ватт при ветре 9м/с. Подробности и фото в статье. >

Ветрогенератор своими руками

Практически полностью самодельный ветрогенератор, генератор которого изначально должен был быть из автомобильного генератора, но после того как корпус был сломан от генератора остался только статор, а корпус пришлось делать новый. >

Ветрогенератор из авто-генератора от Бычка

Генератор этого ветряка сделан из автомобильного генератора от гзузовика Бычек. Статор перемотан проводом 0,6 мм. Ротор полностью новый, был выточен у токоря по нужным размерам под купленные магниты 30*10*5мм. >

Простая передлка автомобильного генератора

Самая простая переделка автомобильного генератора на постоянные магниты. Генератор для этого ветряка делался из автогенератора, статор которого не подвергался изменениям, а вот ротор был оснащен неодимовыми магнитами. >

Генератор для ветряка из авто-генератора

Как просто и без особых усилий переделать автогенератор для самодельного ветрогенератора. Для переделки не-надо ни перематывать статор, не точить роторе под магниты. Вся переделка сводится к переключению фаз генератора, и оснащению ротора маленькими магнитиками для самовозбуждения ротора. >

Однолопастной винт для ветрогенератора

В продолжении усовершенствования ветрогенератора на этот раз было решено попробовать изготовить однолопастной винт и посмотреть какие приимущества он дает и какие недостатки присущи однолопастным винтам. Лопасть с противовесом имеет не жесткое крепление и может откланяться от оси вращения до 15 градусов. >

Ветрогенератор из тракторного генератора Г700

В этом ветрогенераторе в качестве генератора использован тракторный генератор с электровозбуждением. Генератор подвергся существенным изменениям, был перемотан статор более тонким проводом, а так-же домотала катушка ротора. Для этого ветряка винт был сделан из дюралюминия. Винт двухлопастной размахом 1,3м. >

Самодельный ветрогенератор для яхты

Самодельный ветрогенератор, генератор которого сделан из генератора мотоцикла ИЖ юпитер, Этот ветрогенератор специально создавался для эксплуатации на небольшой яхте, где должен был обеспечивать питанием навигационные приборы и мелкую электронику. >

Новый-второй ветрогенератор для яхты

В новом ветрогенераторе использовался статор от автомобильного генератора . Мощность нового ветряка теперь больше, диаметр винта также увеличился. Теперь ветрогенератор имеет новую защиту от сильного ветра , теперь винт не уходит в сторону, а опрокидывается, и хвост теперь не складывается, в общем подробности в статье. >

Ветряки цветы из велосипедных динамок

Иньтересные и красивые ветряки, генераторы которых это велосипедные динамо втулки. Сделаны они в виде всяких цветов, подсолнухов, ромашек, и окрашены в соответствующие цвета, красиво смотрятся как элемент дизайна.

Мини ветрогенератор своими руками

В местах без электричества возникает проблема с подзарядкой смартфонов и прочей техники. Использование павербанка только временная мера. Гораздо надежней обзавестись бесплатным альтернативным источником энергии. В его качестве подойдет самодельный миниатюрный ветрогенератор. Его производительности вполне достаточно, чтобы подзаряжать смартфон.

Материалы:

Изготовление ветряка

Первым делом поясню о сердце нашего ветряка, которым является купленный на АлиЭкспресс мотор-мини генератор на 220В.

Это трехфазный безщеточный электродвигатель (мощностью 50 Вт), который при номинальных оборотах (10000 об./мин.) способен вырабатывать порядка 220 Вольт трехфазного напряжения. Но так как при помощи ветра такие обороты создать невозможно, нам доступно лишь слабое вращение, то такая турбина будет нам выдавать порядка 12-20 В. Этого будет достаточно для наших целей.
Берем ПВХ трубу.

На край канализационной ПВХ трубки 32 мм термоклеем приклеивается моторчик. Для надежности его нужно закрепить парой червячных хомутов.

Отступив 50 мм от двигателя, в трубе делается сквозное отверстие сверлом d10 мм, как на фото. Саму трубку нужно обрезать. Достаточно оставить 35-40 см.

На противоположном от моторчика краю трубы делается продольный рез длиной 25-30 мм. Нужно, чтобы он соответствовал направлению ранее проделанного отверстия.

Из куска пластика или оргстека вырезается хвост ветряка. С помощью термописталета он вклеивается в прорезь на трубке.

В отверстие трубки с моторчиком и хвостом вставляется болт М10. На него навинчивается гайка.

Далее насаживается подшипник, который поджимается второй гайкой.


ПВХ переходник из 32 мм на 50 мм насаживается на подшипник. Если тот немного меньше, то можно использовать проставку из кусочка трубки.


К переходнику присоединяется ПВХ труба 50 мм.

На вал моторчика нужно надеть лопасти. Их можно снять из перегоревшего вентилятора.

Если посадочный диаметр на лопастях немного больше, то следует насадить на вал подходящую трубочку и дополнительно воспользоваться термоклеем.

Чтобы защитить моторчик от осадков, на него наклеивается крышка. Для этого можно применить кусочек разрезанной вдоль канализационной трубки 50 мм.

Для закрепления ветрогенератора нужно сделать тяжелую стойку. Проще всего замешать бетон и залить в квадратную форму, выложенную из кирпича.

В полученную бетонную подушку вертикально вставляется ПВХ труба 50 мм, снятая с переходника на корпусе вентилятора. На второй день бетон уже достаточно крепкий, чтобы удерживать генератор.


При воздействии ветра генератор выдает энергию со скачущим напряжением, это нормально. При подсоединении светодиодной лампочки видно, что она мерцает. Припаиваем провода от моторчика сначала к трехфазному выпрямителю.

А затем к понижающему преобразователю напряжения.


После него подается стабильное напряжение без критических скачков, пригодное для зарядки смартфона напряжением 5В.

Это недорогой вполне простой в изготовлении ветрогенератор. Его можно поставить на балкон, если вы живете не на первом этаже. И ветра вполне должно хватить для зарядки АКБ сотового телефона.

Смотрите видео

Энергия ветра – Мероприятие – TeachEngineering

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 4 (3-5)

Требуемое время: 45 минут

Расходные материалы на группу: 1,00 долл. США

Размер группы: 4

Зависимость действий: Нет

Тематические области: Земля и космос, Физические науки, наука и технологии

Ожидаемые характеристики NGSS:

---

Резюме

Студенты развивают понимание того, как инженеры используют ветер для производства электроэнергии.Команды студентов создают модели анемометров, чтобы лучше понимать и измерять скорость ветра. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры проектируют и производят устройства для измерения скорости ветра (анемометры) и преобразования ветра в энергию. Они разрабатывают ветряные турбины, которые вырабатывают электричество с учетом поверхности Земли, направления ветра, средней температуры наружного воздуха, воздействия птиц и насекомых и на них, а также экстремальных нагрузок на турбину.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

• Объясните, как ветер используется для выработки энергии.
• Объясните, как использование анемометров связано с энергией ветра.
• Постройте и соберите данные с модельного анемометра.
• Опишите взаимосвязь между изменениями скорости ветра и изменениями скорости вращения анемометра.

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, охватываемые 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-ПС3-2.Проведите наблюдения, чтобы доказать, что энергия может передаваться с места на место с помощью звука, света, тепла и электрического тока. (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	Сквозные концепции
Проведите наблюдения, чтобы получить данные, которые послужат основой для доказательства для объяснения явления или проверки проектного решения. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв!	Энергия может передаваться с места на место с помощью движущихся объектов, звука, света или электрического тока. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! Энергия присутствует всякий раз, когда есть движущиеся объекты, звук, свет или тепло. Когда объекты сталкиваются, энергия может передаваться от одного объекта к другому, тем самым изменяя их движение.При таких столкновениях некоторая энергия обычно также передается окружающему воздуху; в результате воздух нагревается и раздается звук. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! Свет также передает энергию с места на место. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! Энергия также может передаваться с места на место с помощью электрического тока, который затем можно использовать локально для создания движения, звука, тепла или света.Токи, возможно, возникли с самого начала путем преобразования энергии движения в электрическую. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв!	Энергия может передаваться различными способами и между объектами. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв!

Общие основные государственные стандарты – математика

• Рассуждайте абстрактно и количественно.(Оценки К – 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Находите частные целых чисел с дивидендами до четырех и двузначными делителями, используя стратегии, основанные на разряде, свойствах операций и / или взаимосвязи между умножением и делением.Проиллюстрируйте и объясните расчет с помощью уравнений, прямоугольных массивов и / или моделей площадей. (Оценка 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Выполняйте операции с многозначными целыми числами и десятичными долями.(Оценка 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – Технология

ГОСТ

Колорадо – математика

• Время и атрибуты объектов можно измерить с помощью соответствующих инструментов.(Оценка 3) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Находите частные и остатки целых чисел с четырехзначными дивидендами и однозначными делителями, используя стратегии, основанные на разряде, свойствах операций и / или взаимосвязи между умножением и делением.(Оценка 4) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Колорадо – наука Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

• 4 маленьких бумажных стаканчика, 6 унций или меньше
• 1 толкатель
• 1 заточенный карандаш с ластиком на конце
• секундомер, часы или таймер (с секундами)
• Шар лепки диаметром 1-2 дюйма
• 2 куска жесткого гофрированного картона, шириной 3 дюйма и длиной 16 дюймов (~ 7.5 x 41 см)
• 1 ножницы
• 1 степлер
• Ассортимент цветных маркеров
• Рабочий лист по силовой математике, по одному на учащегося

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_environ_lesson09_activity2], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной программы

Тар она дует! Ветер как возобновляемый источник энергии

Студенты узнают о ветре как об источнике возобновляемой энергии и исследуют преимущества и недостатки ветряных турбин и ветряных электростанций.Они также узнают об эффективности ветряных турбин в различных погодных условиях и о том, как инженеры работают над созданием более дешевой, надежной и надежной ветровой энергии …

Создание анемометра для измерения скорости ветра

Студенты создают свои собственные анемометры – приборы для измерения скорости ветра.Они видят, как анемометр измеряет скорость ветра, проводя измерения в различных школах. Они также узнают о различных типах анемометров, реальных приложениях и о том, как информация о скорости ветра помогает инженерам …

Не в сети

Студенты изучают и обсуждают преимущества и недостатки возобновляемых и невозобновляемых источников энергии.Они также узнают об электросети нашей страны и о том, что значит быть «вне сети» для жилого дома.

Возобновляемая энергия Проектирование: ветряные турбины

Студенты знакомятся с реальным техническим инструментом навесного винта ветряной турбины.Это устройство, которое эффективно собирает энергию ветра, и в этом задании они построят собственное, используя ветряную турбину LEGO, вентилятор и счетчик энергии.

Введение / Мотивация

Что вызывает ветер? Большинство людей не знают, что ветер возникает из-за неравномерного нагрева атмосферы.Воздух нагревается солнцем, что заставляет его подниматься. Это создает область низкого давления. Более холодный воздух создает зону высокого давления и проникает внутрь под теплым воздухом. Эта модель движения воздуха порождает ветер. Направление и сила ветра изменяются окружающей поверхностью Земли – это означает, что наличие деревьев, воды и различных ландшафтов может влиять на скорость и направление ветра. В некоторых местах всегда бывает сильный ветер с определенного направления, в то время как в других местах слабый ветер или ветры, которые часто меняют направление.

Как измерить скорость ветра? Что ж, скорость ветра обычно измеряется с помощью чашечного анемометра , у которого обычно есть три чашки, которые ловят ветер. Электронный подсчет количества раз, когда чашки делают полный круг в минуту. Этот тип анемометра обычно используется на метеостанциях и используется для метеорологических наблюдений. Обычно анемометр снабжен флюгером, чтобы он также мог указывать направление ветра. Сегодня мы сделаем что-то вроде анемометра.

Знаете ли вы, что мы можем генерировать энергию с помощью ветра? Тысячи лет люди превращали ветер в энергию по разным причинам, связанным с работой. Вы когда-нибудь видели ветряную мельницу? Ветряные мельницы используются для преобразования энергии ветра в механическую энергию (движение) для сельскохозяйственных задач, таких как перекачка воды или измельчение зерна. Вы когда-нибудь видели современную ветряную электростанцию? Современные ветряные турбины имеют специальные генераторы, которые преобразуют механическую энергию (энергию движения) в электричество. Ветер – это возобновляемый ресурс , а это означает, что всегда доступно больше, поэтому у нас всегда будет энергия от этого ветра.

Инженеры проектируют и создают анемометры для измерения ветра и машины для преобразования ветра в энергию. Инженеры также работают над усовершенствованием многих ветроэнергетических машин. При проектировании ветряных турбин инженерам необходимо учитывать такие вещи, как поверхность Земли, внешняя температура и направление ветра. Они также думают о том, что происходит в очень ветреные дни и как ветровые машины могут повлиять на насекомых и птиц.

Процедура

Фон

Как получить энергию от ветра?

Все электрические ветряные турбины, независимо от их размера, состоят из нескольких основных компонентов: башни, ротора (две или три лопасти, установленных на валу, например, пропеллера), системы регулирования скорости и электрического генератор.Чтобы наиболее эффективно улавливать энергию, ветряные турбины устанавливаются на вышке на высоте не менее 30 метров над землей. Часто эти ветряные турбины собираются в группы и вместе именуются ветряных электростанций .

Ветровые турбины превращают кинетическую энергию (энергия движения) ветра в механическую или электрическую энергию. Количество энергии, производимой ветрогенератором, зависит от высоты над уровнем моря, скорости ветра и температуры воздуха. Для больших турбин для выработки электроэнергии требуется скорость ветра не менее 14 миль в час; меньшие турбины требуют ветра со скоростью 6-9 миль в час.Ветровые турбины лучше всего размещать в местах, где скорость ветра составляет 16-20 миль в час, а ротор находится на высоте 50 метров. Поскольку холодный воздух плотнее горячего, турбины могут вырабатывать зимой примерно на 50% больше энергии, чем летом. Однако эта сезонная разница зависит от местоположения; например, ветряные электростанции Калифорнии летом вырабатывают больше электроэнергии, чем зимой.

Инженеры и ветроэнергетика

Анемометры, которые конструируют инженеры, являются критически важными инструментами для определения наилучшего расположения ветряных генераторов.Направление и сила ветра очень зависят от местности, поэтому необходимо провести измерения, чтобы определить лучшее место для установки ветряных турбин. Кроме того, скорость ветра меняется с высотой, поэтому анемометры необходимы для определения наилучшей высоты башни. Важно, чтобы эти измерения скорости ветра были очень точными, потому что мощность, генерируемая ветрогенератором, связана с кубом скорости ветра (если скорость ветра удваивается, мощность, доступная для ветрогенератора, увеличивается в восемь раз). .Таким образом, любая ошибка в скорости ветра значительно увеличивается. (Например, если ваш анемометр завышает скорость ветра на 10% или 110% от фактического значения, тогда вы переоцениваете генерируемую мощность примерно на 33%, или 1/3.) Профессиональные, хорошо откалиброванные анемометры имеют измерение погрешность около 1%.

Инженеры также участвуют в проектировании, строительстве и обслуживании ветряных турбин. Они изучают аэродинамику, чтобы больше узнать о потоках воздуха и других газов, а также о движении объектов через них.Эти знания важны для проектирования лопастей ротора ветряной турбины с оптимальной производительностью и для определения аэродинамических нагрузок при проектировании конструкции всей ветряной турбины. Инженеры также должны спроектировать турбины для работы в любых погодных условиях. Например, инженеры спроектировали ветряную электростанцию ​​в штате Мэн, которая работает в суровые зимние холода. Турбины включают лопасти ротора со скользкой черной поверхностью, чтобы свести к минимуму образование льда и сконцентрировать солнечную энергию для растапливания льда. В их состав входят специальные нагреватели и синтетические смазочные материалы, позволяющие роторам работать при температурах до –40 ° C.

Еще одна проблема, которую инженеры принимают во внимание, заключается в том, что ветряные турбины убивают тысячи насекомых, а мертвые насекомые на лопастях могут значительно снизить эффективность турбины. Иногда коммунальные предприятия должны останавливать турбины и промывать под давлением сотни лопастей, что только усугубляет потери мощности, уже вызванные неисправностями. Чтобы уменьшить проблемы, вызванные ударами насекомых о лопасти, инженеры разработали безупречные турбины с антипригарными поверхностями и разными углами наклона лопастей.Инженеры также разрабатывают новые ветряные турбины, которые работают без лопастей!

Еще одна проблема экологического дизайна включает защиту животных. Например, большая ветряная электростанция на перевале Альтамонт в Калифорнии привела к значительной гибели беркутов в начале 1990-х годов. Поскольку Закон о перелетных птицах и Закон об исчезающих видах запрещают убивать одну птицу охраняемого вида (например, беркут), эта ситуация вызвала озабоченность по поводу строительства новых ветряных ферм и вызвала некоторые изменения в конструкции.

Наконец, ветряные машины могут быть очень неэффективными, потому что распределение энергии ветра неравномерно и непредсказуемо, так как ветер не дует постоянно. Инженеры-электрики разрабатывают стратегии, обеспечивающие соответствие электроснабжения спросу на электроэнергию. Разрабатываются новые технологии для хранения излишков энергии, генерируемой в ветреные периоды, для использования в более спокойное время.

Преимущества и недостатки крупномасштабной ветроэнергетики

Перед мероприятием

• Соберите расходные материалы и сделайте копии рабочего листа по силовой математике.
• Постройте и протестируйте модель анемометра перед тем, как представить занятие классу.
• Отрежьте картонные полоски до нужной длины. В зависимости от размера чашки вам может потребоваться немного отрегулировать размер полоски.
• Выберите день, когда это занятие можно будет делать на улице – чтобы поймать ветер.

Со студентами

1. Мозговой штурм с классом некоторые преимущества и недостатки использования энергии ветра. Запишите их ответы на доске. (Примечание: примеры см. В разделе «Фон».)
2. Разделите класс на группы по четыре ученика в каждой. Раздайте комплект принадлежностей каждой группе.
3. Посоветуйте ученикам отрезать скрученные края бумажных стаканчиков. Это делает их легче.
4. Попросите одного ученика в каждой группе раскрасить внешнюю сторону одной из чашек маркером.
5. Попросите другого ученика сформировать две картонные полоски так, чтобы они сделали знак «плюс» (+) и скрепили их вместе в центре, где соединяются две полоски.
6. Попросите третьего ученика найти точный центр картонного креста.Легкий способ сделать это – с помощью линейки и карандаша провести линии, соединяющие диагональные углы через центральную (перекрывающую) часть креста. Место пересечения линий карандаша – это точная середина знака плюс.
7. Попросите команды прикрепить скрепками стороны чашек к концам картонных полосок, убедившись, что все отверстия чашек смотрят в одном направлении, как показано на рисунке 2.

Рис. 2. Модель анемометра. Авторское право

Copyright © California Energy Commission http: // www.energyquest.ca.gov/projects/anemometer.html

8. Затем протолкните булавку через центр картона (там, где линии карандаша пересекаются) и прикрепите картонный знак плюса к концу карандаша с ластиком.
9. Дайте команду командам осторожно подуть на чашки, чтобы убедиться, что картонная структура свободно вращается на стержне. Возможно, им потребуется немного скорректировать свои модели, прежде чем продолжить.
10. Выведите учеников на улицу с их частично сконструированными анемометрами, подержанным таймером и глиняными шарами.
11. Попросите каждую группу выбрать отдельное место, где они хотят измерить скорость ветра.
12. Попросите команды поместить пластилин на устойчивую горизонтальную поверхность (например, деревянную ограду, стол для пикника, стену или плоский камень). Попросите их воткнуть заостренный конец карандаша в глиняную насыпь так, чтобы карандаш стоял вертикально, а анемометр мог свободно вращаться.
13. Поручите группам измерить и записать скорость ветра, подсчитав количество поворотов анемометра за 1 минуту.(Примечание. Чтобы упростить задачу, посоветуйте им считать один оборот каждый раз, когда цветная чашка проходит мимо карандаша.) Требуйте, чтобы группы провели как минимум три измерения скорости ветра в своих местах.
14. Попросите учащихся рассчитать среднюю скорость ветра для своего местоположения. Подумайте также о вычислении среднего класса. Обсудите минимальную, максимальную и среднюю скорость ветра во время измерения.
15. Попросите учащихся заполнить рабочий лист и проверить свои ответы с другим человеком в своей группе.
16. Проведите пост-оценку «подбросить вопрос», как описано в разделе «Оценка».

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Мозговой штурм: Обсудите со студентами некоторые преимущества и недостатки использования энергии ветра. Напишите их идеи на классной доске.

Встроенная оценка деятельности

Запись данных: Попросите группы измерить и записать скорость ветра, подсчитав количество поворотов анемометра за одну минуту и ​​проделав это не менее трех раз в каждом месте.(Примечание: это помогает подсчитать, сколько раз цветная чашка проходит мимо карандаша.)

Вычисления: Попросите учащихся вычислить среднюю скорость ветра для своего местоположения. Подумайте также о вычислении среднего класса. Обсудите минимальную, максимальную и среднюю скорость ветра во время измерения.

Оценка после деятельности

Рабочий лист степенной математики: Попросите учащихся индивидуально заполнить Рабочий лист степенной математики и проверить свои ответы с другим человеком в группе.

Подбросить вопрос: Дайте учащимся список вопросов без ответов ниже. Направляйте их работать в своих командах и бросайте шарик или пачку бумаги взад и вперед. Студент с мячом задает вопрос, а затем бросает мяч кому-нибудь, чтобы получить ответ. Если ученик знает ответ, он подбрасывает мяч вперед, пока кто-нибудь его не получит. В конце просмотрите ответы.

• Как наша модель анемометра измеряет скорость ветра? (Ответ: ветер, ударяющий по чашкам анемометра, заставляет анемометр вращаться.Скорость вращения анемометра зависит от скорости ветра.)
• Почему инженерам нужно использовать анемометры, чтобы решить, где разместить ветряные турбины? (Ответ: ветряные генераторы производят гораздо больше электроэнергии там, где скорость ветра выше.)
• Где инженеры разместили бы небольшую ветряную турбину, используемую для выработки электроэнергии для одного дома? (Ответ: На холме возле дома, на его крыше или где-нибудь высоко возле дома, где ветер не будет блокироваться домом, другими строениями или деревьями.)
• Откуда ветер? (Ответ: Неравномерное нагревание атмосферы вызывает ветер. Воздух нагревается, и его плотность уменьшается, вызывая его подъем. Это создает область низкого давления. Более холодный и плотный воздух создает область высокого давления и движется внутрь под теплым воздухом. Это движение создает ветер.)
• Ветер – возобновляемый или невозобновляемый ресурс? Почему? (Ответ: ветер является возобновляемым ресурсом, потому что он естественным образом образуется в атмосфере. Это означает, что ветер всегда будет существовать, из которого можно использовать энергию.)

Вопросы безопасности

Посоветуйте ученикам быть осторожными, чтобы не потерять булавки; это помогает просто раздать по одному значку каждой команде.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Создайте и протестируйте образец анемометра, прежде чем выполнять это задание со студентами.

Модель анемометра, которую студенты собирают в этом упражнении, дает только приблизительное значение того, насколько быстро дует ветер.Настоящий анемометр более точно измеряет, насколько быстро дует ветер.

Убедитесь, что ученики сделали четный знак «плюс» из картонных полосок, т. Е. Сделав каждую ножку знака «плюс» одинаковой длины. Ось анемометра должна быть размещена точно по центру картонного знака плюс. Некоторым ученикам может быть сложно определить точный центр картонного знака плюс.

Расширения деятельности

• Организуйте экскурсию на ветряную электростанцию ​​рядом с вами.
• Попросите студентов исследовать эффект Бернулли.
• Попросите учащихся построить разные флюгеры.
• Попросите учащихся использовать свои анемометры для определения скорости воздушного потока, производимого вентилятором.
• Изучить скорость ветра в разное время суток
• Попросите учащихся записывать скорость ветра в выходные дни, измеряя ее утром, днем ​​и вечером. В классе сравните измерения учеников. Сильно ли меняется скорость ветра в течение дня? Сильно ли меняется скорость ветра от места к месту? Как строения влияют на ветер?
• Постройте ветряную мельницу и испытайте генератор.См. Соответствующее мероприятие «Энергия ветра!» Проектирование ветряной турбины для инструкций по проектированию / сборке.

Масштабирование активности

Попросите учеников 4 класса построить анемометры, как описано, и попросите их выяснить, насколько быстро дует ветер в нескольких местах. Слабее ли дует ветер, когда он приближается к зданию или блокируется деревом?

Попросите учащихся 5 класса рассчитать скорость ветра в милях в час. Кроме того, попросите их вычислить измеренную скорость ветра.Не забудьте обсудить тот факт, что это не очень точные измерения, но это может дать им приблизительное значение.

частота вращения анемометра – оборотов в минуту (об / мин).

скорость ветра (v) – дюймы в секунду или сантиметры в секунду

Диаметр

– длина картонных полос в дюймах или сантиметрах.

* не забудьте проверить свои единицы. Вы можете попросить их преобразовать это в мили в час.

Кроме того, попросите учащихся старших классов рассчитать кинетическую энергию измеренного ими ветра.Не забудьте обсудить тот факт, что это не очень точные измерения, тем более что ошибка в их скорости ветра теперь возводится в квадрат.

Масса движущегося воздуха в фунтах или кг

скорость ветра –v, в милях / час или метрах в секунду

* не забудьте проверить свои единицы

Попросите учащихся выполнить вычисления в степенной математике. Обсуди результаты. Попросите учащихся использовать свои значения кинетической энергии (сверху), чтобы произвести расчеты мощности на основе измерений, полученных во время занятия (опять же, с пониманием того, что они довольно неточны).

Предложите учащимся провести мозговой штурм по поводу способов повышения точности своих моделей. Они могут даже захотеть переделать модель анемометра и повторить эксперимент.

Рекомендации

Сделайте анемометр! Энергетическая комиссия Калифорнии (деятельность адаптирована из данного научного проекта) Комиссия. Ранее доступно по адресу: http://www.energyquest.ca.gov/projects/anemometer.html

.

Американская ассоциация ветроэнергетики http: // www.awea.org/

Хьюитт, Пол Г. Концептуальная физика. Бостон, Массачусетс: издательство Addison Wesley Publishing Company, 2004.

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии http://www.nrel.gov/

Анимация ветряной турбины . Energy Saver, Министерство энергетики США. Ранее доступно по адресу: www.energysavers.gov/your_home/electricity/index.cfm/consumer/your_home/electricity/index.cfm/mytopic=10501

«Ошибки могут заклинивать ветряные турбины.Опубликовано 5 июля 2001 г. Ассошиэйтед Пресс, USA Today . По состоянию на июль 2011 г. http://usatoday30.usatoday.com/news/healthscience/science/enviro/2001-07-05-wind-power-bugs. htm

Другая сопутствующая информация

Найдите фотографии ветряных электростанций, ветряных турбин и ветряных генераторов на сайте http://www.nrel.gov/.

Авторские права

© 2005 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Эми Коленбрандер; Джессика Тодд; Малинда Шефер Зарске; Джанет Йоуэлл

Программа поддержки

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

Благодарности

Содержание этой учебной программы по электронной библиотеке было разработано за счет грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Департамент образования и Национальный научный фонд (грант ГК-12 № 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: 30 апреля 2021 г.

Энергия ветра | Otherpower

МЫ ЛЮБИМ ВЕТРОВУЮ СИЛУ! Вы могли заметить это из множества статей о ветроэнергетике на нашем сайте.Мы специализируемся на обучении людей тому, как строить свои собственные ветряные турбины. Но энергия ветра не для всех – у большинства людей недостаточно ветровых ресурсов, чтобы окупить их, или им не разрешают строить башню, достаточно высокую, чтобы добраться до хорошего ресурса. Не дайте себя обмануть продавцам змеиного масла в Интернете! Вместо этого сначала сделайте домашнее задание. И всегда помните – солнечная энергия работает отлично, но это скучно по сравнению с ветром. Мы рекомендуем вам начать с нашей статьи «Итог о ветряных турбинах» и просмотреть больше в меню слева.Но если вы спешите … Вкратце об основах ветроэнергетики:

• Скорость ветра критична! Удвойте скорость ветра, увеличьте мощность в 8 раз. У земли и на крышах ветер медленный и резкий. Промышленный стандарт заключается в том, что ветряные турбины должны летать на высоте не менее 30 футов над всем, что находится в пределах 500 футов. Если вы не можете этого сделать, проведите детальное исследование, прежде чем тратить деньги на ветроэнергетическую установку.
• Размер имеет значение! Удвойте диаметр ротора, увеличьте мощность в 4 раза.Небольшой ротор означает, что вам нужен сильный ветер, чтобы вообще производить сколько-нибудь значительную энергию, а сильные ветры в большинстве мест редки.
• Ветер действительно светит при установке от сети! Это отличное дополнение к солнечной энергии во многих местах.
• Змеиное масло везде! Модные веб-сайты намного дешевле, чем реальное оборудование, и существует множество змей, которые скажут вам только то, что вы хотите услышать. Сделайте домашнее задание, прежде чем приступить к делу.

Мы настоятельно рекомендуем эти книги для серьезного образования в области ветроэнергетики, независимо от того, собираетесь ли вы купить или построить турбину:

• «Энергия ветра для чайников» от нашего хорошего друга Яна Вуфендена – отличное введение в ветроэнергетику.
• «Постройте свою собственную небольшую ветроэнергетическую систему» ​​Кевина Ши и Брайана Кларка Ховарда рассматривает ветроэнергетические системы с точки зрения мастера, который хочет установить систему самостоятельно, и мы также настоятельно рекомендуем это сделать.

Легко собрать прочную, надежную и тихую ветряную турбину! Именно об этом и посвящены наши веб-страницы (и еще кое-что интересное. Начните здесь:

• Наша книга «Домашняя ветровая энергия» Дэна Бартманна и Дэна Финка является наиболее полным и подробным справочником о проектировании и строительстве ветряных турбин.Он также доступен в любой библиотеке или книжном магазине по всему миру через их обычные каналы распространения книг.
• Основы построения ветряной турбины, описанные в нашей книге, по-прежнему доступны бесплатно здесь, на нашем веб-сайте.
• Книга рецептов ветряных турбин нашего друга Хью Пигготта также является отличным справочником; наши конструкции турбин в значительной степени основаны на его конструкции. Он написал и метрическое издание.
• В нашем бесплатном Руководстве пользователя ветряной турбины вы узнаете обо всем остальном, что вам нужно для установки и работы вашей самодельной ветряной турбины.
• Получите практический опыт создания ветряных турбин в одной из наших мастерских! Все наши ветровые классы аккредитованы IREC, ISPQ и NABCEP для получения кредитов для продолжающегося профессионального и образовательного обучения. Мы преподаем по всей территории США и за рубежом каждый год.

Детали и комплекты ветряных турбин Мы предлагаем на продажу большое количество всего необходимого для создания собственной ветряной турбины. Вы можете заказать его целиком или любые отдельные детали, которые вам нужны.

• Полные комплекты ветряных турбин
• Комплекты сварного металлического каркаса
• Комплекты плоских металлических деталей (сварка вместе)
• Сборные и литые статоры для систем 12, 24 и 48 В
• Резные лопасти ветряных турбин
• Магниты
• Магнитопровод
• Выпрямители
• Комплекты ступиц, шпинделя и подшипников
• Фурнитура из нержавеющей стали
• И многое другое!

Все это доступно в нашем Интернет-магазине!

---

Как сделать дешевую ветряную турбину своими руками | Окружающая среда | Все темы от изменения климата до сохранения | DW

Энергия ветра – одна из ведущих форм зеленой энергии, и, как и в случае со многими видами производства электроэнергии, большинство людей не могут легко произвести ее дома.Либо это?

С 2013 года Дэниел Коннелл, дизайнер и изобретатель из Новой Зеландии, вносит свой вклад в защиту окружающей среды, обучая людей по всему миру создавать свои собственные мини-ветряные турбины. Это может показаться почти невыполнимым делом, но, настаивает он, это не сложно.

«Если вы можете вырезать и складывать бумагу, вы можете сделать ветряную турбину. Это действительно так просто. Кроме того, это очень дешево; это будет стоить вам максимум 35 евро», – сказал новатор, добавив, что многие люди, которые посещал его семинары в Европе, Новой Зеландии и Австралии, «никогда раньше не проводил учений».«

Connell также сделал учебное пособие по созданию дешевой турбины, сделанной своими руками, доступное в Интернете. Все, что нужно потенциальным производителям энергии ветра, – это доступ к таким инструментам, как электродрели, гаечные ключи и ремесленные ножи.

Ветряк с вертикальной осью был один из 177 проектов, которые будут представлены на переговорах по изменению климата в Париже в декабре 2015 г. Это также не первая попытка Коннелла заняться возобновляемыми источниками энергии своими руками. Он также разработал дешевый коллектор солнечной энергии с открытым исходным кодом, также известный как Solarflower.

Практический опыт

Для Коннелла особенно важно, чтобы студенты получали практический опыт, чтобы они могли строить что-то для себя. И он применяет то же мышление к своей собственной жизни, решив не поступать в университет на том основании, что большинство программ на получение степени слишком теоретичны.

«Иногда меня немного шокирует», – сказал Коннелл DW. «Однажды я провел семинар в университете, где студенты проходили курс специально для того, чтобы заниматься чем-то практическим – они хотели заниматься чем-то на практике.Как оказалось, мой однодневный семинар был буквально единственным разом, когда они сделали что-то практическое за весь курс ».

Коннелл также надеется, что его разработки помогут создать более локальный, децентрализованный подход к возобновляемым источникам энергии.

» [ Сделай сам] – лучшее решение и лучший способ делать вещи: производить все как можно ближе к себе географически. Кроме того, нам, живущим на Западе, приятнее производить энергию и пищу ».

7 плюсов и минусов ветроэнергетики (Wind Power)

Подобно солнечной энергии, энергия ветра является самым быстрорастущим источником энергии в мире, и Соединенные Штаты стремятся к 2030 году производить 20 процентов своей электроэнергии за счет энергии ветра.Нет никаких сомнений в том, что энергия ветра уменьшит нашу зависимость от ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и газ, в ближайшее десятилетие, но до какой степени можно только спекулировать.

Это возобновляемый и чистый источник энергии, не образующий парниковых газов.

Wind ничего не стоит, поэтому эксплуатационные расходы близки к нулю после запуска турбины. Исследования в области технологий продолжаются для решения проблем, направленных на то, чтобы сделать ветроэнергетику более дешевой и жизнеспособной альтернативой для частных лиц и предприятий для выработки электроэнергии.С другой стороны, многие правительства предлагают налоговые льготы для стимулирования роста ветроэнергетического сектора.

Топливо на Земле будет исчерпано через тысячу или более лет, равно как и ее минеральные богатства, но человек найдет им замену в ветрах, волнах, солнечном тепле и так далее.

~ Джон Берроуз

Если вы хотите начать использовать энергию ветра для своего дома, вам нужно учесть множество вещей. В этой статье мы рассмотрим плюсы и минусы инвестирования в ветроэнергетику для вашего дома и / или бизнеса.

Узнайте больше о 35 фактах об энергии ветра.

Различные плюсы ветроэнергетики

1. Энергия ветра – чистый источник энергии

Производство энергии ветра является «чистым». В отличие от угля или нефти, энергия ветра не загрязняет воздух и не требует каких-либо разрушительных химикатов. В результате энергия ветра снижает нашу зависимость от ископаемого топлива из других стран, что стимулирует нашу национальную экономику, а также предлагает множество других преимуществ.

2. Возобновляемые источники энергии

Ветер свободный. Если вы живете в геологической зоне с сильным ветром, она готова и ждет. Как возобновляемый актив, ветер никогда нельзя осушать, как другие обычные невозобновляемые ресурсы.

Стоимость ветровой энергии в последнее время существенно снизилась, и по мере того, как она становится все более популярной среди населения, она будет продолжать дешеветь. Со временем вы окупите затраты на приобретение и внедрение ветряной турбины.

Ветры вызываются вращением Земли, нагревом атмосферы солнцем и неровностями земной поверхности. Мы можем использовать энергию ветра и использовать ее для выработки энергии, пока светит солнце и дует ветер.

3. Энергия ветра имеет низкие эксплуатационные расходы

Установка ветряных электростанций или индивидуальных турбин может быть дорогостоящей. Однако после того, как он будет установлен и запущен, эксплуатационные расходы будут относительно низкими; топливо (ветер) бесплатное, и турбины не требуют особого обслуживания в течение их срока службы.

4. Рентабельность

Ветряные турбины могут дать энергию множеству домов. На самом деле вам не обязательно владеть ветряной турбиной, имея в виду конечную цель – получение прибыли; Вы можете купить электроэнергию в сервисной организации, которая предлагает энергию ветра для определенного района. Это означает, что вам даже не обязательно вкладывать деньги, чтобы воспользоваться преимуществами энергии ветра для вашего дома или бизнеса.

5. Цены снижаются

С 1980 года цены снизились более чем на 80%.Ожидается, что благодаря технологическому прогрессу и возросшему спросу в обозримом будущем цены будут продолжать снижаться.

6. Дополнительная экономия для землевладельцев

Землевладельцы, которые арендуют территорию для ветряных усадеб, могут заработать значительную сумму дополнительных денежных средств, а энергия ветра также дает новые рабочие места в этой развивающейся инженерной сфере.

Государственные организации также заплатят вам, если они смогут установить ветряные турбины на вашей земле. Кроме того, в некоторых случаях из-за вас может прекратить свое существование электрическая компания.

Если вы производите больше энергии, чем требуется, от энергии ветра, она может уйти в общую электрическую матрицу, что, в свою очередь, принесет вам дополнительные деньги. Победа со всех сторон!

7. Использование современных технологий

Некоторые считают ветряные турбины невероятно привлекательными. Новейшие модели не похожи на неуклюжие деревенские ветряные мельницы старых времен. Вместо этого они белые, гладкие и современные. Таким образом, вам не придется беспокоиться о том, что они станут бельмом на глазу на вашей земле.

Последние достижения в области технологий превратили предварительные конструкции ветряных турбин в чрезвычайно эффективные комбайны для сбора энергии. Турбины доступны в широком диапазоне размеров для ферм, фабрик и крупных частных домов, расширяя рынок за счет множества различных видов бизнеса и частных лиц для использования дома на больших участках и других участках земли.

Также доступны портативные ветряные турбины, которые могут приводить в действие небольшие мобильные устройства. Последние модели вырабатывают еще больше электроэнергии, требуют меньшего обслуживания и работают более тихо и безопасно.

8. Ветроэнергетика стремительно растет

За последнее десятилетие в области ветроэнергетики произошел огромный рост. По данным Министерства энергетики США, совокупная мощность ветроэнергетики увеличивается в среднем на 30% в год. На энергию ветра приходится около 2,5% от общего мирового производства электроэнергии.

Ветряные турбины доступны в различных размерах, что означает, что широкий круг людей и предприятий может воспользоваться их преимуществами для производства энергии для собственных нужд или продать ее коммунальному предприятию, чтобы получить некоторую прибыль.

9. Огромный рыночный потенциал

Потенциал ветроэнергетики огромен. Несколько независимых исследовательских групп пришли к тем же выводам, и что мировой потенциал ветроэнергетики составляет более 400 ТВт (тераватт). Использовать энергию ветра можно практически где угодно.

10. Большой потенциал для жилищного строительства

Энергия ветра особенно привлекательна для жилищного рынка. Люди могут вырабатывать собственное электричество с помощью энергии ветра почти так же, как люди с лучшими солнечными панелями (фотоэлектрическими).

Wind – это независимый источник энергии, и он отлично подходит для электроснабжения домов. В дополнение к этому, домовладельцы, использующие энергию ветра, также получают доступ к так называемому чистому счетчику. Сетевой счетчик в основном предоставляет кредит на счета за электричество за любую избыточную мощность, произведенную в конкретный месяц.

Домовладельцам фактически платят за дополнительное производство энергии, и это может даже защитить их от отключений электроэнергии, а также от колебаний цен на энергию.

11. Ветряные фермы могут быть построены на существующих фермах

Ветровые турбины невероятно компактны и могут быть установлены на существующих фермах или сельскохозяйственных угодьях в сельской местности, где они могут быть источником дохода для фермеров, поскольку владельцы ветряных электростанций платят фермерам за использование своей земли для производства электроэнергии.Он не занимает много места, и фермеры могут продолжать работать на земле.

В настоящее время ветряными электростанциями используется менее 1,5% прилегающей территории США. Однако, если все равнины и земли для крупного рогатого скота будут доступны во внутренней части страны, появится много возможностей для расширения, если землевладельцы и государственные землеустроители готовы на это.

12. Сохраняет и поддерживает воду чистой

Турбины не производят выбросов твердых частиц, которые способствуют загрязнению ртутью наших озер и ручьев.Энергия ветра также сохраняет водные ресурсы. Для производства того же количества электроэнергии ядерная энергия требует примерно в 600 раз больше воды, чем ветер, а уголь требует примерно в 500 раз больше воды, чем ветер.

13. Ветроэнергетика создает рабочие места

С тех пор, как ветряные турбины стали коммерчески жизнеспособными, ветроэнергетика пережила бум. В результате отрасль создала рабочие места по всему миру. Сейчас существуют рабочие места для производства, установки, обслуживания ветряных турбин, и есть даже рабочие места в области консультирования по ветроэнергетике.

Согласно отчету Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), в отрасли возобновляемых источников энергии в 2017 году работало более 10 миллионов человек во всем мире. Из них 1,15 миллиона рабочих мест приходились на ветроэнергетику. Китай лидирует в предоставлении более 500 000 таких рабочих мест. На втором месте Германия с примерно 150 000 рабочих мест, а Соединенные Штаты – на третьем месте с примерно 100 000 рабочих мест в ветроэнергетике.

Различные минусы ветроэнергетики

1. Надежность ветра

Ветер обычно не дует надежно, и турбины обычно работают с мощностью около 30% или около того.В случае, если погода не поможет вам, вы можете остаться без электричества (или, во всяком случае, вам придется полагаться на электрическую компанию, которая позаботится о вас в это время). Сильный шторм или сильный ветер могут нанести вред вашей ветряной турбине, особенно если в них ударила молния.

2. Ветровые турбины могут представлять угрозу для дикой природы

Края ветряных турбин могут быть небезопасными для диких животных, особенно птиц и других летающих существ, которые могут находиться в этом районе.На самом деле нет способа предотвратить это, но вы определенно хотите убедиться, что вы знаете о возможных последствиях, которые могут возникнуть в результате этого.

3. Ветровые турбины могут привести к шуму и визуальному загрязнению

Ветряные турбины могут быть сложной задачей при установке и ремонте на регулярной основе. Ветряные турбины издают звук мощностью от 50 до 60 децибел, если вам нужно поставить его рядом с домом. Некоторые люди считают ветряные турбины некрасивыми, поэтому ваши соседи тоже могут на них жаловаться.

В то время как большинству людей нравится внешний вид ветряных турбин, мало кому они нравятся, но с отношением NIMBY («не на моем заднем дворе»), но в остальном ветряные турбины остаются непривлекательными, поскольку они опасаются, что это может омрачить красоту ландшафта.

4. Установка стоит дорого

Производство и установка ветряных турбин требует значительных предварительных инвестиций как в коммерческих, так и в жилых помещениях. Ветровые системы могут включать транспортировку большого и тяжелого оборудования, вызывая большие временные нарушения порядка возле турбин.Эрозия – еще одна потенциальная экологическая проблема, которая может возникнуть в результате строительных работ.

Ветряные турбины и другие расходные материалы, необходимые для производства энергии ветра, могут быть очень дорогими заранее, и в зависимости от того, где вы живете, может быть трудно найти кого-то, кто их вам продает, и кого-то, кто сможет поддерживать их в течение долгого времени.

5. Компромисс затрат

Экономическая конкурентоспособность ветроэнергетики весьма спорна. Как ветряные электростанции, так и небольшие жилые ветряные турбины, как правило, в значительной степени полагаются на финансовые стимулы.Финансовые стимулы имеют решающее значение для того, чтобы дать ветроэнергетике шанс в жесткой конкуренции с уже хорошо зарекомендовавшими себя источниками энергии, такими как ископаемое топливо и уголь.

Ветровые турбины являются отличной альтернативой в некоторых ситуациях для домовладельца, который хочет стать производителем энергии, но для того, чтобы стать чистым производителем электроэнергии, потребуются ветряные турбины мощностью около 10 киловатт и от 40 000 до 70 000 долларов. Такие инвестиции обычно окупаются через 10-20 лет, что довольно долго.

6. Безопасность людей в группе риска

Сильный шторм и сильный ветер могут повредить лопасти ветряных турбин. Неисправное лезвие может представлять опасность для людей, работающих поблизости. Он может упасть на них, что приведет к пожизненной инвалидности или даже смерти в некоторых случаях.

7. Ветровую энергию можно использовать только в определенных местах

Энергию ветра можно использовать только в определенных местах, где скорость ветра высока. Поскольку они в основном расположены в отдаленных районах, необходимо построить линии электропередачи для подачи электроэнергии в жилые дома в городе, что требует дополнительных инвестиций для создания инфраструктуры.

8. Мерцание тени

Мерцание тени возникает, когда лопасти ротора отбрасывают тень при повороте. Исследования показали, что наихудшие условия могут повлиять на соседних жителей за счет изменения освещения в общей сложности на 100 минут в год и только на 20 минут в год при нормальных обстоятельствах. Разработчики ветряных электростанций избегают размещать турбины в местах, где мерцание теней будет проблемой в течение значительного периода времени.

9. Воздействие на окружающую среду

Он обязывает тонну открытой местности для установки ветряных турбин, а вырубка деревьев как бы устраняет всю зелень, которую вы пытаетесь с ними сделать.Места, которые могут быть хорошими для этого, могут быть труднодоступными и использоваться. Согласованность с городскими правилами и предписаниями может быть утомительной, когда вы пытаетесь установить ветряную турбину. Иногда ограничение по высоте может помешать вам установить его и на своей территории.

Использование энергии ветра

Ветер – уникальный ресурс, потому что мы взаимодействуем с ним каждую минуту. Его использовали с древних времен, и это самый экологически чистый источник энергии. Он имеет широкий спектр применения.Некоторые из них могут быть вам знакомы, но другие могут застать вас врасплох. Достаточно сказать, давайте рассмотрим самые инновационные способы использования энергии ветра :

1. Ветровая энергия может использоваться в транспортных средствах

В ходе исследования вы, должно быть, встречали ветряные машины. Если нет, то знайте, что есть автомобили, приводимые в движение в основном ветром. Типичный пример – широко задокументированный ветряной автомобиль, который преодолел 3100 миль через Австралию.

Хотя он не был полностью оснащен ветром, он является прекрасным примером того, как автомобили могут перемещаться с помощью альтернативных источников энергии. Точнее, в машине использовалась комбинация батарей, ветра и воздушного змея. На всю поездку автомобиль потреблял от 10 до 15 долларов энергии, что подчеркивает рентабельность энергии ветра.

2. Отличный источник питания

Электричество – главный источник энергии во всем мире. Из-за обилия электричества почти все производимые устройства питаются от электричества.Традиционный способ производства электроэнергии – это использование ископаемых видов топлива, таких как нефть, природный газ и уголь. Эти ископаемые виды топлива выделяют парниковые газы и другие вредные вещества, загрязняющие окружающую среду.

Энергия ветра избавляет от вредных газов, выбрасываемых в атмосферу. Энергия ветра улавливается с помощью стратегически расположенных ветряных турбин. Это можно осуществить в массовом масштабе, например, с помощью ветряных турбин, установленных на ветряных электростанциях. Это могут быть небольшие по размеру, например, ветряные турбины, устанавливаемые людьми для производства энергии для домашнего использования.

3. Парусные грузовые суда

Типичным примером использования энергии ветра являются грузовые суда, разработанные Cargill, Inc., американской корпорацией, стремящейся обеспечить рост мира за счет внедрения передовых технологий. Компания Cargill расширила масштабы и полностью приняла идею установки огромного воздушного змея на одном из своих грузовых судов для использования энергии ветра.

Проект направлен на сокращение потребления топлива и выбросов углекислого газа. Все мы знаем, что энергия ветра использовалась на протяжении веков для приведения в действие парусных и небольших судов, но новаторы подняли ее на ступень выше, чтобы управлять грузовыми судами.

4. Энергию ветра можно использовать в спорте

В течение бесчисленных лет энергия ветра использовалась для некоторых захватывающих видов спорта, таких как виндсерфинг, парусный спорт, запуск воздушных змеев, дельтапланеризм, кайтсерфинг, виндовые лыжи, парасейлинг и многое другое.

5. Для перекачивания воды можно использовать энергию ветра

Использование энергии ветра для перекачки воды из-под земли не является новой технологией. Его использовали с давних времен. Это дешевая альтернатива для некоторых стран и сообществ.По сути, нет никаких экстраординарных затрат по сравнению с использованием огромных насосных линий, работающих на ископаемых источниках энергии.

В связи с тем, что многие люди переходят к экологически чистому образу жизни и вынуждены жить в районах со свежим воздухом, лишенным парниковых газов, энергия ветра в ближайшие годы будет доминировать в энергетическом секторе. Он будет чистым, возобновляемым и дешевым, если будут внедрены технологии ветроулавливания.

Артикул:

Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, Основы ветроэнергетики

Ветряная электростанция на заднем дворе | Марка:

Фотографировал Ульрих Шмерольд.Перевод Niq Oltman с немецкого

Эта статья из Make Vol. 73! Подпишитесь сейчас, чтобы не пропустить ни одну из наших замечательных сборок.

Для маломощных применений вокруг вашего дома и двора профессиональные ветряные установки слишком дороги. Если все, что вам нужно, это немного сока для светодиодного освещения или проекта Raspberry Pi Zero, платить тысячи за небольшую ветроэнергетическую систему будет непропорционально. А для экспериментов в школе затраты и время также должны быть минимальными – школы часто испытывают нехватку денег.В этой статье мы покажем вам, как построить небольшую ветроэнергетическую установку из старых деталей велосипеда и прочего из хозяйственного магазина. С легкостью он может обеспечить около 1 ватта мощности. Этого достаточно, чтобы зарядить небольшую батарею, так что у вас будет заряд даже в спокойную погоду.

Эта небольшая ветряная турбина больше похожа на эксперимент, чтобы научить вас основам; он не обеспечит вам 100-процентную надежную подачу электроэнергии. Никаких чудес здесь нет! Также остерегайтесь сильных ветров и штормов: эта машина не предназначена для работы в таких погодных условиях и, скорее всего, развалится.Вы должны защитить его от таких возможных повреждений, поскольку летящие обломки могут стать причиной травм.

В отличие от типичных трехлопастных коммерческих ветряных турбин, мы используем вертикальный вал ротора. Это устраняет необходимость в отслеживании направления ветра и оставляет нам очень простую конструкцию. По сути, это просто вертикально установленное велосипедное колесо с динамо-втулкой. В качестве лопастей ротора мы используем восемь «полутрубок», вырезанных из дешевой дренажной трубы из пластика (ПВХ), вертикально прикрепленных к ободу.

Наша турбина начнет вращаться, как только скорость ветра достигнет 2 баллов по шкале Бофорта, или 5 миль в час.При скорости ветра 20 миль в час или 5 баллов по шкале Бофорта (см. Таблицу преобразования ниже) он обеспечивает выходную мощность около 1 Вт (мы измерили 147 мА при 6,7 В).

Шкала скорости ветра, которую мы используем сегодня, восходит к 18 веку. Первоначально это было сделано для описания воздействия на лопасти ветряной мельницы. Британский мореплаватель сэр Фрэнсис Бофорт (1774–1857) отнюдь не был первым, кто опубликовал такую ​​шкалу; его работа произошла от работ инженера-строителя Джона Смитона (1759 г.) и географа-гидрографа Александра Далримпла (1790 г.).Еще более ранние весы были созданы астрономом Тихо Браге (1582 г.), ученым-эрудитом Робертом Гуком (1663 г.) и торговцем, мятежником, шпионом и писателем Робинзона Крузо Даниэлем Дефо (1704 г.). Но с 1829 года Бофорт, который теперь был назначен гидрографом Британского Адмиралтейства, поделился своей шкалой со всеми заинтересованными сторонами. Шкала Бофорта с тех пор стала стандартом. (Источник: Википедия, en.wikipedia.org/wiki/Beaufort_scale)

Начнем с сборки роторно-генераторной установки. Вы будете использовать мачту, сделанную из стальной водопроводной трубы, которая, вероятно, будет закреплена в земле с помощью заливного бетона.Ознакомьтесь с местными требованиями к фундаменту и высоте мачты и отрегулируйте их соответствующим образом. В зависимости от местных условий вам также может потребоваться закрепить мачту с помощью тросов.

1. Обрезать лопатки турбины

Для изготовления лопаток турбины мы использовали тонкостенную дренажную трубу из ПВХ ( Рисунок A ). В Германии, где мы живем, этот материал оранжевого цвета; в Северной Америке обычно белый.

Рисунок B

Используя лобзик, вы можете вырезать 4 лезвия из трубы длиной 6 футов или 2 м ( Рисунок B ).Всего нам нужно 8 лезвий. Обрезайте трубу точно по центру – в идеале все лезвия должны быть одинакового веса.

2. Присоедините лопасти к генератору

Рисунок C

В качестве генератора мы используем велосипедное колесо (обод), оснащенное динамо-втулкой ( Рисунок C ). Лучше всего подходят алюминиевые диски, так как их легко просверлить. Если вы снимаете детали с бывшего в употреблении велосипеда, обязательно снимите шину, камеру и все тормозные диски.

Рисунок D

Прикрепите 8 лопастей турбины, как показано, используя по 2 винта, гайки и большие шайбы каждая, равномерно (попробуйте сосчитать спицы) и отцентрируйте на ободе ( Рисунок D ).

3. Сделайте мачту

Рисунок E

Сделайте мачту из оцинкованной стальной водопроводной трубы с резьбой на обоих концах ( Рисунок E ). Просверлите отверстие диаметром 9 мм в торцевой крышке и затяните гайку ступицы на оси велосипедного колеса, чтобы прикрепить колесо к крышке ( Рис. F ниже). После того, как мачта будет надежно закреплена в земле (!), Вы можете навинтить колпачок на мачту.

Рисунок F

Для установки мачты может пригодиться резьба на другом конце. Вы можете нарезать на него подходящий тройник и заключить тройник в бетонный блок, который вы будете заливать в землю.Бетон должен быть достаточно тяжелым, чтобы поддерживать и закреплять турбину, и должен быть прочно закреплен в земле. Затем, когда начинается шторм, вы можете просто отвинтить мачту от бетонного блока и унести турбину в безопасное место.

Не делайте ошибки, недооценивая силы, создаваемые ветрами. Они растут пропорционально кубу (третьей степени) скорости ветра! При необходимости закрепите мачту тросами.

4. Соберите электронику

Рисунок G

Наше устройство настроено для зарядки свинцово-кислотной батареи с помощью тока, генерируемого динамо-машиной ( Рисунок G ).Динамо-втулка вырабатывает переменный ток, который мы преобразуем в пульсирующий постоянный ток с помощью мостового выпрямителя. Чтобы его сгладить, пульсирующий постоянный ток подается на два электролитических конденсатора емкостью 2200 мкФ (микрофарад).

Сглаженный постоянный ток затем передается на повышающий преобразователь (около 10 долларов на eBay), который мы будем использовать в качестве регулятора заряда. Это преобразует любое входное напряжение от 1,25 В до 30 В в регулируемое постоянное выходное напряжение. Мы установим выход преобразователя на 0,7 В выше конечного напряжения зарядки нашей батареи (с компенсацией прямого напряжения диода).Диод 1N4007 необходим для предотвращения обратного тока тока от батареи к преобразователю.

Например, свинцово-кислотная батарея на 6 В имеет зарядное напряжение 7,2 В. Добавив прямое напряжение диода 0,7 В, преобразователь должен быть установлен на выходное напряжение 7,9 В.

Ваша электрическая нагрузка (например, светодиодная лампа) будет подключена к выходу батареи. Имейте в виду, что нагрузка должна выдерживать установленное для преобразователя выходное напряжение.Хотя сам генератор может обеспечивать лишь небольшой ток, батарея может выдавать несколько ампер. В случае короткого замыкания последствия могут быть тяжелыми (опасность пожара). Чтобы предотвратить несчастные случаи, вам необходимо соответствующим образом защитить цепь, которую вы подключаете к батарее.

После того, как электроника собрана, вы готовы приводить в движение свою установку! Наслаждайтесь своим новым потенциалом в качестве владельца ветряной турбины.

Эта ветряная турбина задумана как эксперимент, недорогая практическая демонстрация принципа работы ветряных турбин, например, в школе.Он не предназначен для выдерживания сильных ветров или сильных штормов. Когда он не используется или скорость ветра превышает 6 баллов по шкале Бофорта, его следует разобрать.

Велосипедное колесо и крепления для лопастей ротора не предназначены для длительной эксплуатации, особенно при сильном ветре. Мы рекомендуем вам предпринять собственные шаги по укреплению этой конструкции, если вы хотите сделать ее постоянной. (Тем не менее, конструкция оказалась более стабильной, чем ожидалось. Я оставил ее в саду все время, в любую погоду.Только когда кабельная стяжка вышла из строя, мачта упала, и лезвие было разрушено.)

Вы работаете с ветряной турбиной? Мы будем рады получить известие от вас по адресу [email protected] (пришлите нам фотографии и спецификации, пожалуйста). Мы включим ваш вклад в будущий отчет.

В 2006 году поселенцы из Нью-Мексико Эйб и Джози Конналли написали в книге Make: Volume 05 отличное руководство по сборке ветрогенератора Chispito из трубы ПВХ и старого двигателя беговой дорожки для упражнений. Три года спустя Джон Эдгар Парк реализовал проект на национальном телевидении для телеканала PBS Make: TV.

Chispito по-прежнему популярен сегодня – Эйб и Джози позже разместили проект на Instructables, где он собрал сотни комментариев, и на своем собственном сайте velacreations.com, где они документируют всевозможные замечательные автономные проекты DIY. Их солнечная сушилка для пищевых продуктов, улей с верхней решеткой и земляные полы также были представлены в модели Make: .

Поднятый на мачте высотой 10–30 футов, Chispito будет генерировать 84 Вт мощности при скорости ветра 30 миль в час; Обязательно следуйте обновленным инструкциям по формированию лопаток на велюре.com / chispito.

Иллюстрация Тима Лиллиса

Другие проекты по ветроэнергетике

Новое изобретение малой ветряной турбины

Изображение: ветряная турбина с деревянными лопастями. Источник: EAZ Wind.

Многие коммерчески доступные небольшие ветряные турбины с пластиковыми лопастями и стальными опорами печально известны своей низкой надежностью, высокой энергоемкостью и ограниченной выходной мощностью.

Построив их из дерева, можно решить эти проблемы. Благодаря своей эстетической привлекательности и возможности производить их на месте, небольшие деревянные ветряные турбины также могут повысить признание общественностью энергии ветра.

Кроме того, инновации в конструкции башни облегчают установку небольших ветряных турбин, снижая потребность в бетонных фундаментах и ​​тяжелой технике.

Низкая производительность

Испытания показали, что коммерчески доступные небольшие ветряные турбины не всегда могут вырабатывать достаточно энергии в течение своего срока службы, чтобы компенсировать энергию, необходимую для их производства. Это происходит по трем причинам. Во-первых, это законы физики. Энергетический выход ветряной турбины увеличивается быстрее, чем ее высота и размер ротора, а это означает, что по мере того, как ветряная турбина становится меньше, ее выходная мощность уменьшается пропорционально.

Во-вторых, лопасти ветряных турбин обычно изготавливаются из пластика, армированного стекловолокном, производство которого требует больших затрат энергии (и его невозможно переработать). Эту энергию необходимо «окупить» в течение всего срока службы ветряной турбины, что может быть проблематичным для машин с малым диаметром ротора.

В-третьих, обслуживание малых ветряных турбин зависит от способности производителя продолжать бизнес и обеспечивать своих клиентов запасными частями. В отличие от солнечных панелей, ветряные турбины имеют много движущихся частей и, следовательно, с большей вероятностью нуждаются в ремонте.Однако поставщики малых ветряных турбин, как правило, имеют еще более короткий срок службы, чем их продукция. [1]

Лезвия по дереву с ручной резьбой

Законы физики изменить нельзя, но сами по себе они не делают небольшие ветряные турбины неэкономичными и неустойчивыми. Решающими являются два других фактора, и с ними можно бороться. Фактически, более двух десятилетий они решались шотландским инженером Хью Пигготтом, который строит небольшие ветряные турбины мощностью 1-2 кВт с диаметром ротора 2-4 метра с использованием твердых деревянных лопастей.[2]

Деревянные лезвия ручной работы. Источник: [5]

Лезвия вырезаны вручную на месте с использованием базовых навыков деревообработки и инструментов. В отличие от лезвий из стекловолокна, для их производства используется мало или совсем не энергия. Это увеличивает вероятность того, что ветряная турбина будет производить больше энергии в течение своего срока службы, чем было необходимо для ее производства.

Вопреки привычному стремлению к эффективности, ветряные турбины Piggott жертвуют пиковой мощностью ради более надежной работы.В машинах используется система закрутки, которая ограничивает мощность турбины при ветре 8 м / с (Beaufort 5), в то время как большинство коммерческих моделей продолжают работать до более высоких скоростей ветра. Это увеличивает надежность, потому что чем быстрее машина вращается, тем быстрее изнашиваются ее детали. [3]

Местное производство

Сравнение ветряных турбин Piggott с коммерчески доступными моделями пришло к выводу, что повышенный выход энергии, генерируемый последними при скорости ветра выше 8 м / с, в значительной степени тратится впустую, поскольку большая часть дополнительной энергии вырабатывается, когда батареи уже полностью заряжены.Исследование также показало, что шотландский дизайн примерно на 20% дешевле с учетом как капитальных, так и эксплуатационных затрат. [3]

Деревянные ветряки в Непале. Источник: [5]

Открытый исходный код

Piggott породил тысячи небольших ветряных турбин своими руками по всему миру. Он также стал основой для нескольких инициатив по ветровой электрификации сельских районов в Монголии, Непале, Перу и Никарагуа. [4-7] В «развивающихся» странах возможность производить и обслуживать турбины на месте является большим преимуществом по сравнению с использованием коммерческих ветряных турбин или солнечных батарей.

Коммерческие ветряные турбины с деревянными лопастями

Использование лопастей из цельной древесины, которые когда-то были обычным явлением для небольших ветряных мельниц и ветряных турбин, в последнее время вызывает новый интерес. [8-9] Наиболее примечательной является история успеха голландской компании EAZ Wind, основанной в 2014 году четырьмя молодыми виндсерферами. Фирма, в которой сейчас работает более 40 сотрудников, продает ветряные турбины с прочными деревянными лопастями фермам и энергетическим кооперативам в регионе. С диаметром ротора 12 метров и выходной мощностью 10 кВт турбины примерно в пять раз больше, чем машины Пигготта.

Ветряк с деревянными лопастями производства EAZ Wind.

Лезвия изготовлены из массивных деревянных балок, которые склеиваются и шлифуются для придания им формы. Затем они покрываются эпоксидным покрытием, чтобы защитить их от влаги, а острая сторона лезвия покрывается полосой армированного стекловолокном пластика, чтобы сделать его более прочным.

По данным производителя, ветряные турбины, установленные на опорах высотой 15 м, производят около 30 000 кВтч электроэнергии в год, что соответствует потреблению электроэнергии десятью голландскими домохозяйствами.Машина продается за 46 000 евро, что делает ее дешевле, чем солнечная фотоэлектрическая система (4600 евро на семью, или менее половины цены солнечной фотоэлектрической системы). Срок окупаемости – в ветреных северных Нидерландах – от 7 до 10 лет.

Общественное признание

Интересно, что выбор EAZ Wind в отношении деревянных лопастей не обусловлен целью снижения энергии, воплощенной в ветряной турбине. Скорее, миссия компании состоит в том, чтобы сделать сельскую местность – особенно фермы, но также и небольшие деревни – самодостаточными с точки зрения производства электроэнергии путем разработки более красивых ветряных турбин местного производства, на которые люди не жалуются.Как и во многих других странах, большие ветряные турбины и идущие с ними линии электропередачи вызывают большое сопротивление местных жителей в Нидерландах.

Установка ветряка. Изображение: EAZ Wind.

Подход вроде работает. Когда ферма устанавливает ветряную турбину, ее соседи обычно являются следующими клиентами. К настоящему времени EAZ Wind продала более 400 ветряных турбин. Общественное признание ветровой энергии, по-видимому, поощряется двумя факторами.Во-первых, ветряки с деревянными лопастями имеют более естественный вид, что увеличивает их эстетическую привлекательность.

Во-вторых, машины производятся на месте, а это означает, что покупка ветряной турбины поддерживает местную экономику. Древесина для лезвий поступает из соседней провинции и обрабатывается местными компаниями.

Деревянные башни

Турбины EAZ Wind имеют деревянные лопасти, но стальные башни. Шведская компания InnoVentum использует другой подход: ее ветряные турбины имеют деревянную башню, а лопасти сделаны из пластика.Башни высотой 12 или 20 м имеют уникальную конструкцию и состоят из небольших деревянных модулей, которые можно скрепить болтами на земле за несколько часов.

Деревянная башня ветряной турбины Innoventum.

Для многоопорных башен не требуется – или гораздо меньше – бетона для их фундамента, и они могут быть возведены без использования крана, используя вместо этого трос и лебедку. С 2012 года их было установлено около пятнадцати. Как и EAZ Wind, компания стремится создать новый эстетический уровень, который может помочь повысить признание ветряных турбин.

Деревянная башня ветряной турбины Innoventum.

Конечно, оба подхода можно объединить, в результате чего получатся небольшие ветряные турбины с деревянными лопастями, башней и другими конструктивными элементами. Небольшая ветряная турбина, которая почти полностью построена из дерева – без редуктора и генератора – еще больше снижает количество энергии, необходимой для ее производства, что делает ее более экономичной и устойчивой на протяжении всего срока службы.

С точки зрения выбросов углерода небольшая деревянная ветряная турбина может даже считаться поглотителем углерода, потому что древесина улавливает CO2, который деревья забрали из атмосферы.

Ветряк с деревянными лопастями и башней. InnoVentum.

Сочетание ветра и солнца

Новейшие продукты от EAZ Wind и InnoVentum включают солнечные панели в основе конструкции. Поскольку ветряная турбина и солнечная фотоэлектрическая система могут использовать одну и ту же опорную конструкцию, электрическую систему и накопитель энергии, такой подход позволяет экономить деньги и ресурсы. Сочетание солнечной и ветровой энергии также увеличивает шансы на получение достаточной выходной мощности в любое время, снижая потребность в хранении энергии, которое является наиболее неустойчивой частью автономной энергетической установки.

Солнечные панели и ветряная турбина используют одну и ту же несущую конструкцию. Изображение: InnoVentum.

В гибридной модели солнечного ветра от EAZ Wind мощность ветряной турбины вдвое превышает мощность солнечных фотоэлектрических панелей, что отражает местный климат (ветреный, но не очень солнечный). Добавление солнечных панелей увеличивает выработку электроэнергии до 45 000 кВтч в год, что соответствует потребности в электроэнергии 14 голландских домашних хозяйств. Однако использование солнечных панелей значительно увеличивает реальную энергию системы, так что она больше не может быть поглотителем углерода.

Солнечные панели и ветряная турбина используют одну и ту же несущую конструкцию. Изображение: InnoVentum.

Децентрализованное производство электроэнергии

Небольшие деревянные ветряные турбины предлагают дополнительные преимущества, присущие всем децентрализованным источникам энергии. Тот факт, что за них платят те же люди, которые пользуются их льготами, увеличивает их общественное признание. Они также устраняют необходимость в линиях электропередачи, и чем больше электроэнергии производится и используется на местном уровне, тем менее сложным становится интеграция непредсказуемой энергии ветра в центральную сеть.И последнее, но не менее важное: связь между использованием энергии и спросом способствует более низкоэнергетическому образу жизни.

Часть 2: Можем ли мы снова построить большие ветряные турбины из дерева?

Крис Де Декер

---

Каталожные номера: [1] Костакис, Василис и др. «Конвергенция цифровых ресурсов общего пользования с местным производством с точки зрения роста: два показательных случая». Журнал чистого производства 197 (2018): 1684-1693. [2] Как построить ветряную турбину. Хай Пигготт, 2003.[3] Суманик-Лири, Джон и др. «Небольшие ветряные турбины местного производства: в сравнении с коммерческими машинами». Материалы 9-го семинара PhD по ветроэнергетике в Европе. 2013. [4] Мишнаевский, Леон и др. «Материалы для лопастей ветряных турбин: обзор». Материалы 10.11 (2017): 1285. [5] Мишнаевский-младший, Леон и др. «Прочность и надежность древесины для компонентов недорогих ветряных турбин: вычислительный и экспериментальный анализ и приложения». Ветровая инженерия 33,2 (2009): 183-196.[6] Мишнаевский-младший, Леон и др. «Небольшие ветряные турбины с деревянными лопастями для развивающихся стран: выбор материалов, разработка, установка и опыт». Возобновляемая энергия 36,8 (2011): 2128-2138. [7] Синха, Ракеш и др. «Выбор непальской древесины для изготовления лопастей малых ветряных турбин». Ветровая инженерия 34.3 (2010): 263-276. [8] Клаузен, П. Д., Ф. Рейнал, Д. Х. Вуд. «Разработка, производство и испытания лопастей малых ветряных турбин». Достижения в конструкции и материалах лопастей ветряных турбин.Woodhead Publishing, 2013. 413-431. [9] Пурраджабиан, Абольфазл и др. «Выбор подходящей древесины для лопасти небольшой ветряной турбины: сравнительное исследование». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 100 (2019): 1-8.

Изображение: InnoVentum.

Может показаться, что не имеет значения, в каком направлении вращается ветряная турбина

14 мая 2020 года

I F THE HANDS циферблатных часов пролетели по своим циферблатам наоборот, это было направление, известное как «по часовой стрелке».И они точно так же точно указали час. Удобно, чтобы все стрелки часов вращались в одном направлении, но это случайность истории. Точно так же производители ветряных турбин считают произвольным, но эффективным решением, чтобы лопасти почти всех этих устройств вращались по часовой стрелке. Тем не менее, исследование, представленное 4 мая на Генеральной ассамблее Европейского союза геонаук (проводившееся онлайн, а не в Вене, как планировалось), предполагает, что в северном полушарии, где находится 96% этих турбин, универсальная синхронизация часов может быть Плохо.

Послушайте эту историю

Ваш браузер не поддерживает элемент

Больше аудио и подкастов на iOS или Android.

Для одной турбины это действительно не имеет значения. Но турбины обычно сажают группами. По словам Антонии Энглбергер из Немецкого аэрокосмического центра в Оберпфаффенхофене, если в такой группе одна турбина стоит за другой, это имеет значение. Они построили компьютерную модель, которая имитирует поток воздуха над турбиной, вращающейся в любом направлении, а затем вычисляет эффект, который это оказывает на вторую турбину, по ветру от первой.Днем, заключает команда, разницы нет. Но ночью выходная мощность устройства с подветренной стороны может быть на 23% выше, если его коллега с подветренной стороны поворачивается против часовой стрелки.

Причина кроется в ночном поведении нижней части атмосферы в несколько сотен метров, известной как пограничный слой. Днем солнечные лучи нагревают землю, нагревая близлежащий воздух, который поднимается в завихрениях турбулентности, в результате чего образуется хорошо перемешанный пограничный слой, который ведет себя одинаково на всех высотах.Следствием этого для ветряной турбины является то, что ее лопасти ротора чувствуют одну и ту же скорость и направление ветра, независимо от того, находятся ли они наверху или внизу своего вращения.

Но ночью земля остывает. Поэтому завитки часто уходят, и пограничный слой перестает перемешиваться. Трение с растительностью или зданиями теперь означает, что воздух у земли движется медленнее, чем воздух выше – эффект, известный как сдвиг ветра, связанный с высотой. А величина сдвига, учитывая размах лопастей современных турбин, достаточно велика, чтобы в игру вступило вращение Земли.Это толкает движущийся воздух вправо в северном полушарии и влево в южном – явление, называемое силой Кориолиса. Чем быстрее воздушный поток, тем больше отклонение. Таким образом, сдвиг ветра приводит к постепенному изменению направления ветра с высотой.

Это имеет значение для пар турбин, потому что воздух, который толкает лопасти противоточного устройства и, таким образом, заставляет их вращаться, скажем, по часовой стрелке, сам отклоняется этими лопастями в другом направлении. Это превращает его в турбулентный след с вращением (в данном случае) против часовой стрелки.Это вращение против часовой стрелки противоречит индуцированной Кориолисом тенденции к изменению невозмущенного ветра вокруг следа. И это препятствует способности спутного следа собирать энергию от этого окружающего невозмущенного ветра, а затем с новой силой воздействовать на вторую турбину.

В случае, если первая турбина вращается против часовой стрелки, след будет по часовой стрелке, таким образом, совпадая с изменением направления ветра в северном полушарии.