Вятърът има невероятни енергийни възможности. Неизползването на мощния му потенциал трябва да бъде смело признато за ненужно разхищение. Но можете лесно да изградите вертикален вятърен генератор със собствените си ръце и да получите на практика безплатна енергия за покриване на вътрешните нужди. Това е съвсем реално, съгласен ли си?
Тази статия ще ви помогне да разберете подробно сложния технически проблем. Систематизирана, достъпна информация е представена в най-малкия детайл, който обхваща принципа на работа на популярните системи, които превръщат енергията на въздушните маси в електричество.
Без съмнение, вие се увличате от идеята за създаване на вятърна мелница, чиято специфика е описана в статията. Разгледахме подробно различните типове вертикални ветрогенератори, засегнахме техните различия, предимства и недостатъци. Текстовата част на материала е напълно допълнена с снимки и видео инструкции.
Предимства и принцип на работа на вятърните турбини
Модерен вертикален генератор - един от алтернативните енергийни варианти за дома. Устройството е в състояние да преобразува поривите на вятъра в енергиен ресурс. За да работи правилно, не се нуждаят от допълнителни устройства, които да определят посоката на вятъра.
Много лесно е да се създаде ротационен вятърен генератор със собствените си ръце. Разбира се, той няма да може напълно да поеме енергията за частна голяма къща, но ще се справи перфектно с осветлението на стопански постройки, градински пътеки и местната област.
Устройството за вертикален тип функционира на ниска височина. За неговата поддръжка, няма нужда от различни устройства, за да се гарантира безопасното провеждане на ремонт и поддържане на височина.
Минимумът на движещите се части прави вятърната турбина по-надеждна и оперативно стабилна. Оптималният профил на перките и оригиналната форма на ротора осигуряват на съоръжението висока ефективност независимо от посоката, в която вятърът духа във всеки един момент.
Малките домашни модели се състоят от три или по-леки лопатки, незабавно улавят най-слабия порив и започват да се въртят веднага щом силата на вятъра надвиши 1, 5 м / сек. Поради тази способност, тяхната ефективност често надхвърля ефективността на големи инсталации, изискващи по-силен вятър.
Генераторът работи абсолютно тихо, не пречи на собствениците и съседите, не създава вредни емисии в атмосферата и надеждно служи в продължение на много години, внимателно доставяйки енергия на жилищни помещения.
Вертикалният ветрогенератор работи на принципа на магнитната левитация. В процеса на въртене на турбините се формират импулсни и повдигащи сили, както и силата на действителното спиране. Първите две са принудени да въртят остриетата на устройството. Това действие активира ротора и създава магнитно поле, което генерира електричество.
Вятърната мелница с вертикална ос на въртене е по-малко ефективна от хоризонталните. Но това не претендира за териториалното местоположение и напълно работи в почти всяко удобно място за собствениците на жилища
Устройството функционира напълно независимо и не изисква намесата на собствениците в процеса.
Класификация на вертикални генератори
Има някои структурни различия между вертикалните прихващащи устройства. Тя не прави устройствата по-добри или по-лоши, а просто ви позволява да изберете най-удобната опция за изпълнение на конкретни задачи в определена област.
# 1: Ортогонални характеристики на системата
Конструктивно ортогонален вятърен генератор се състои от твърда ос на вертикално въртене и няколко паралелни лопатки, отдалечени от централната основа за определено разстояние.
Устройството не се нуждае от допълнителни водещи механизми и работи нормално, независимо от посоката на вятъра. Вертикалният главен вал прави възможно намирането на задвижващото оборудване на нивото на земята, което значително опростява експлоатацията, ремонта и поддръжката.
Поддържащите възли на ортогоналния генератор имат не много дълъг експлоатационен живот. Това се дължи на високите динамични натоварвания, които роторът има върху тях по време на работа. За да се гарантира, че инсталацията не прекъсва преждевременно, всички поддържащи части трябва редовно да се проверяват и своевременно да се заменят с повредени.
Недостатъците на ортогоналните устройства са твърде масивна система от остриета и ниска ефективност в сравнение с ефективността на модулите с хоризонтална ос.
# 2: Дария Ротор Генератори
Вятърният генератор, оборудван с ротор Darier, има вертикална ос на въртене и 2-3 плоски лентови лопатки без характерен аеродинамичен профил, фиксиран в основата и в горната част на оста на въртене.
Устройството в своята работа не се фокусира върху силата или посоката на вятъра, има висока скорост на въртене и позволява разположението на задвижващите устройства на земята, което улеснява и ускорява процеса на планирана поддръжка и възможен ремонт.
Двупластови генераторни комплекти с ротор Darier се активират само от силен порив на вятъра. С равномерно протичащия поток те не могат да стартират самостоятелно.
Опорните и въртящи се части на устройството с ротора на Дариер са уязвими към увеличени динамични натоварвания, а ефективността на системата на острието е в много отношения по-ниска от аксиалните хоризонтални инсталации.
# 3: Роторни възли на Савониус
Вертикалната вертикална турбина с ротор Savonius има полуцилиндрична лопатна система и се отличава от подобни инсталации с висок пусков въртящ момент и способност за ефективна работа при ниски скорости.
Мощността, предлагана на пазара на вертикални вятърни турбини с ротор Savonius не надвишава 5 kW. Инструментите рядко се използват като самостоятелна единица работа и най-често се използват за създаване на по-висок начален въртящ момент за ротационни инсталации на Даря.
В упрекването на вертикалния комплекс с ротора Савониус се увеличава консумацията на материали и по-ниската ефективност в сравнение с хоризонталните ветрогенератори. Ето защо освобождаването на високоенергийно оборудване от този клас не се счита за подходящо.
# 4: Вятърна мелница с многолопатен ротор и водач
Този тип устройство е подобрена версия на класическия ортогонален вятърен генератор. Роторният комплекс се състои от остриета, подредени в два реда.
Външният слой на ножа остава статичен и работи като водач. Той улавя вятърния поток, улавя я, компресира и по този начин значително увеличава действителната скорост на вятъра.
Вътрешният ред от лопатки е подвижна конструкция, на която под определен ъгъл пада въздушният поток от първата роторна инсталация.
Ефективността на вятърния генератор с многолопатен ротор с направляваща система прави устройството особено привлекателно за потребителите. Въпреки това, цената на такова оборудване е доста висока и се изплаща малко по-дълго от подобни устройства с по-проста конфигурация.
Експертите наричат този тип устройство най-ефективен в своя клас и подчертават, че специфичният дизайн му позволява да работи дори и при възможно най-ниските скорости на вятъра.
# 5: Характеристики на инструменти с хеликоидален ротор
Helicoid вятърна турбина или генератор Горлов е друга модификация на традиционната ортогонална роторна система. Лопатките на модела са усукани в дъга. Тази конструктивна характеристика дава възможност за бързо улавяне на въздушния поток и плавно завъртане без дръпване.
Този принцип на действие значително намалява динамичното натоварване на основата и движещите се части, като по този начин увеличава живота им.
Устройствата с роторен тип са много надеждни и лесно издържат на значителни работни натоварвания. Въпреки това, по време на работа, такива вятърни мелници създават изразени звукови ефекти и произвеждат допълнителни звукови вълни, които са в късовълновия регион на звуковия спектър.
Усуканите роторни перки за хеликоидална вятърна мелница правят много прогресивна, но сложна технология. Поради това единиците имат доста високи разходи и не са широко популярни сред частните потребители.
# 6: Характеристики на ротори с вертикална ос
Основната разлика между вертикално-аксиалния генератор е вертикално разположените лопатки, които приличат на авиационно крило в профил, чиято ос е ясно паралелна на вертикалния вал. Дизайнът донякъде напомня на ротора Дария, но в производствена среда се произвежда много по-бързо и по-лесно.
Генератор с вертикално-аксиален ротор е много по-бърз от подобни устройства от този клас, улавя работната скорост и започва да произвежда необходимата енергия. Процесът е придружен от малък звуков ефект и не пречи на собствениците или съседите на инсталацията.
Вятърните турбини с ротор от вертикално-аксиален тип се отличават с надеждност и дълготрайност, лесно издържат на значителни оперативни натоварвания и не струват твърде много пари. Тези качества ги правят приложими не само за промишлени, но и за битови цели.
В статията са представени особеностите на избора на вятърни генератори за частна къща и преглед на най-добрите оферти.
Ръчно изработена вятърна мелница
За да създадете вятърен генератор с вертикална ос на ротация в дома си със собствените си ръце не е твърде трудно. Достатъчно е да закупите необходимите компоненти, да ги монтирате в правилния ред и да монтирате модула в избраното място. Веднага след като има минимален бриз, продуктът ще работи и ще започне да дава на собствениците необходимата енергия.
Стъпка 1: Доставка на компоненти и материали
За производството на вятърен вертикален генератор със собствените си ръце ще са необходими такива компоненти:
- ротор - подвижната част на блока:
- лопатки - части, които улавят течението на вятъра;
- аксиална мачта - за монтиране на ротора и лопатките (може да бъде във формата на дълъг прът, пирамида или статив);
- статор - проектиран да побере намотка с твърда медна жица;
- акумулатор - капацитет за натрупване на получения ресурс;
- инвертор - устройство за преобразуване на постоянен ток в променлив ток;
- Контролерът е устройство, което забавя генератора по времето, когато модулът развива действителната мощност над основните параметри.
За изработката на остриета е подходящ лек висококачествен пластмасов лист с добър индикатор за еластичност. Други видове материали са твърде податливи на различни увреждания и деформации и просто не могат да се справят с такъв висок динамичен товар.
Когато правите устройството сами, трябва да се помни, че ръчно направените вертикални вятърни мелници са сериозно по-ниски по мощност до фабричните образци. Затова, за да не се разочароваме в създадената структура в бъдеще, по-добре е веднага да го направим по параметри, които са 2 пъти по-високи.
Малките ножове могат да бъдат изработени от PVC със средна плътност, а за големи, широки части е необходим най-издръжливият материал, който може да издържи на силен вятър, който духа със скорост от 15 m / s и повече за дълго време.
Стъпка 2: Предварителна подготовка на елементите
За да се създадат остриета на вертикален вятърен генератор, от една високоякостна PVC тръба се изрязват 4 идентични части. Две полукръгли фрагменти изрязани от калай и закрепени от всяка страна на тръбата. Радиусът на въртене на частите на острието в този случай ще бъде 690 mm, а височината на всеки нож ще бъде около 700 mm.
За сглобяване на роторната система се използват неодимови магнити (6 броя), феритни дискове с диаметър 230 mm (2 броя) и лепило. На първия диск се поставят магнити, които се редуват полярно и наблюдават между тях ъгъл от 60 градуса с диаметър 165 mm. По същия начин правят втори диск и след това се изсипват с лепило.
За статора са изработени 9 бобини и на всяка от тях са навити 60 витки от медна жица с диаметър 1 мм.
Следният скок се появява в този ред:
- начало 1 намотка с край 4;
- започнете 4 с края на 7 намотка.
Втората фаза се събира на същия принцип, но започва да работи с 2 серпентини, а третата - с 3 намотки. От листа шперплат е изработена специална форма, дъното е облицовано с фибростъкло и фазите, заварени от серпентините, са поставени отгоре.
Напълнете конструкцията с лепило и го оставете за 1-2 дни, така че всички детайли да грабнат и да вземат правилните места. След това преминете към свързване на отделни части в една работна система.
Стъпка 3: Сглобете всички части на генератора
За свързване на всички елементи на генератора в горния ротор се правят 4 отвора за шпилките. На скобите магнитите поставят долния ротор. След това поставете статора, като преди това сте направили отвори за закрепване към скобата.
Бутоните се притискат към алуминиевата плоча и след това се покриват с втори ротор, като се поставят с магнити надолу.
Процесът на сглобяване на части се извършва внимателно и без бързане. Роторите трябва да са подравнени един спрямо друг, така че по-късно в конструкцията няма люфт (+)
Шпилките с ключ се редуват да се въртят, така че горният ротор да се спуска до дъното равномерно и без ритъма. Когато заеме мястото си, шиповете отвиват и свалят алуминиевите плочи. В крайна сметка, цялата конструкция е фиксирана с ядки и ги затегнала ясно, но не прекалено трудно, за да не се наруши нишката.
Стъпка 4: Окончателна инсталация на хардуер
За мачтата вземете солидна метална тръба с дължина от 4-5 метра и я закрепете към вече сглобения генератор със собствените си ръце. След това към генератора е закрепена рамка с пластмасови ножове, а на предварително подготвена площадка е монтирана мачта с подсилена основа с три точки.
Освен това, позицията на системата е фиксирана с разтягане.
Когато монтирате инсталация на вятърна турбина, мачтата трябва да бъде взета възможно най-дълго. Тя трябва да издържи ротора над най-високата структура на обекта. Само тогава строителството ще може да работи ефективно и да произвежда необходимото количество ресурси.
Електрическата мрежа към вятърната турбина е свързана в определена последователност. Контролерът взема ресурса от генератора и преобразува променливия ток в постоянен ток, който е необходим за зареждане на батерията. Можете да сглобите контролера сами, като използвате опростена схема.
Батерията акумулира освободената енергия и инверторът преобразува постоянния ток в променлив ток, който захранва по-голямата част от домакинските уреди и домашните системи за обслужване.
На нашия сайт има селекция от статии за домашно производство на вятърни турбини от различен тип.
Съветваме ви да прочетете:
- Вятърен генератор със собствени ръце от пералната машина: инструкции за сглобяване на вятърна мелница
- Вятърен генератор от автомобилен генератор направи си сам: технология за сглобяване на вятърни турбини и анализ на грешките
- Как да си направим вятър генератор със собствените си ръце: устройството, принципа на работа + най-добрите домашно приготвени
Избор на място за вятърен генератор
Изборът на подходящо място за инсталиране на вятърен генератор е важна стъпка. Най-добре е да поставите устройството на открито възможно най-високо и внимателно да се уверите, че тя не падне под нивото на съседните жилищни и стопански сгради. В противен случай сградите ще се превърнат в пречка за въздушния поток и ефективността на уреда ще намалее значително.
Ако парцелът отива до река или езеро, вятърните мелници се поставят на брега, където ветровете най-често духат. Перфектно подходящ за местоположението на издигнатите генератори, разположени на територията, или големи празни пространства, които нямат изкуствени или естествени бариери за въздушния поток.
Когато жилищни недвижими имоти (къща, вила, апартамент и др.) Се намират в рамките на града или се намират извън града, но в гъсто застроени площи, вятърният енергиен комплекс се поставя на покрива.
За да поставят генератора на покрива на жилищна сграда, те вземат писменото съгласие на своите съседи и получават официално разрешение от съответните власти.
Инсталирайки вертикален генератор на покрива на жилищна сграда, трябва да се помни, че устройството е доста шумно и може да причини неудобство както на собствениците, така и на останалите жители. Затова трябва да поставите устройството по-близо до центъра на покрива, така че собствениците на апартаменти на горните етажи да не страдат от силния шум, излъчван от вятърната мелница в процеса.
В частна къща, която има голям частен парцел, е много по-лесно да се избере подходящо място. Основното нещо е да се вземе предвид, че проектът е на разстояние 15-25 метра от помещенията. Тогава звуковите ефекти от въртящите се ножове няма да безпокоят никого.
Поддръжка на вертикални инструменти
За да може вертикалният ветрогенератор да работи ефективно, ясно и възможно най-ефективно, всички подвижни части на конструкцията трябва да бъдат смазани. Тази процедура се извършва най-малко 2 пъти през цялата календарна година.
Параллельно во время обслуживания подкручивают разболтавшиеся в результате эксплуатации гайки, укрепляют электрические соединения, проверяют механические узлы на наличие коррозийных проявлений, подтягивают ослабшие растяжечные тросы и внимательно осматривают лопасти на предмет разрыва или повреждения.
Зимой за вертикальными установками нужен особый уход. В период морозов лопасти покрываются коркой льда и ее необходимо своевременно очищать, чтобы скорость крутящего момента сохранялась на должном уровне
Покраску деталей производят по мере надобности и 1 раз в год совершают полное обследование всей конструкции на предмет выявления неисправностей. Такой уход обеспечивает корректную работу ветряной установки и продлевает ее эксплуатационный период.
Оценка целесообразности установки
Прежде чем приступать к изготовлению ветряного генератора вертикального типа, изучают метеоситуацию в своем регионе и стараются определить, сможет ли агрегат обеспечить необходимое количество ресурса.
Специалисты рекомендуют оценить следующие параметры:
- количество ветреных дней – берут среднее значение за год, когда порыв превышает 3 м/с;
- объем электроэнергии, потребляемый за сутки домовладением;
- подходящее место на собственном участке для ветряного оборудования.
Первый показатель узнают из данных, полученных на ближайшей метеостанции или найденных в интернете на соответствующих порталах. Дополнительно сверяются с печатными географическими изданиями и составляют полную картину о ситуации с ветром в своем регионе.
Статистику берут не за один год, а за 15-20 лет, только тогда средние цифры будут максимально корректными и покажут, сможет ли генератор полностью удовлетворить потребность домовладения в электроэнергии или его сил хватит только на питание отдельных бытовых нужд.
Если в распоряжении владельца большой участок земли, расположенный на склоне, у берега реки или на открытом пространстве, с установкой не будет проблем.
Когда же дом находится в глубине населенного пункта, а двор отличается компактными габаритами и вплотную прилегает к соседским постройкам, установить вертикальную модель ветряка своими руками будет непросто. Конструкцию придется поднимать на 3-5 м над землей и дополнительно укреплять, чтобы при сильном порыве она не упала.
Учесть всю эту информацию нужно на этапе планирования, чтобы стало понятно, сможет ли ветряной генератор взять на себя полное энергообеспечение или его роль останется в рамках вспомогательного источника энергии. Предварительно желательно провести расчет ветряка.
Заключения и полезно видео по темата
Видео №1 продемонстрирует, как сделать своими руками в домашних условиях вертикальный генератор ветряного типа с роторной системой Дарье. В ролике наглядно представлены особенности и любопытные нюансы процесса сборки. Есть определение максимальной мощности изготовленного агрегата:
Как работает вертикальный ветряной генератор и в каком объеме он выдает энергоресурс, покажет видео №2. В нем дан подробный обзор модуля и описание работы по корректному проведению замеров фактической мощности и прочих параметров:
В видео № 3 представлено тестирование самодельного ветряного генератора вертикального типа. На что способен прибор, изготовленный своими руками из подручных материалов:
Такой современный и практичный источник альтернативной энергии, как вертикальные ветряки несложно собрать своими руками. При надлежащем опыте хозяйственных работ можно изготовить каждую деталь, а потом соединить все компоненты в единую, целостную конструкцию.
Если усложнять задачу не хочется, вполне уместно приобрести уже готовые компоненты и в домашних условиях, без спешки и суеты, смонтировать надежный ветряной агрегат, способный обеспечить бесперебойные поставки электричества в жилое помещение.
Когда же в своих силах нет стопроцентной уверенности, лучше поручить работу профессионалам. Они сделают все очень быстро и в полном соответствии с базовыми эксплуатационными требованиями.
Имеете опыт сооружения и эксплуатации ветрогенератора? Пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями, предложите свой способ сборки агрегата. Оставлять комментарии и добавлять фотографии самоделок можно в форме, расположенной ниже.