Альтернативна енергія, що видобувається за допомогою «вітряного млина» - приваблива ідея, що охопила величезну кількість потенційних споживачів електрики. Що ж, електромеханіків різного калібру, які намагаються зробити вітрогенератор своїми руками, можна зрозуміти. Дешева (практично безкоштовна) енергетика завжди цінувалася на вагу золота. Тим часом установка навіть найпростішого домашнього вітрогенератора дає реальну можливість отримати безкоштовний струм. Але як зробити домашній вітрогенератор своїми руками? Як змусити працювати систему енергії вітру? Спробуємо розкрити завісу таємниці за допомогою досвіду бувалих електромеханіків.
- Правовий бік питання
- На чому заснована вітрова генерація
- Принцип роботи вітряного генератора та види обладнання
- Обертаючись, ротор створює змінний струм з трьома фазами, який йде через контролер до акумулятора, а далі, в інверторі перетворюється на стабільний для подачі до електроприладів.
- Вертикальний варіант
- Горизонтальні моделі
- Ключові вузли
- Саморобний вітрогенератор: гідності та недоліки
- Саморобний вітрогенератор має такі переваги:
- Особливості складання вертикального вітрогенератора з автомобільного генератора своїми руками
- Запуск та оцінка ефективності
- Вітрогенератори своїми руками на 220 в
- Виготовлення будь-якого вітряка передбачає наявність таких етапів як:
- Насамкінець
- Електрогенератор своїми руками: розрахунок потужності пристрою
- Який вибрати генератор для вітряка
- Вітряки своїми руками 5 кВт (відео)
- Приклади вітряків (фото)
Правовий бік питання
Саморобний вітрогенератор для будинку не потрапляє під заборони, його виготовлення і застосування не тягне за собою адміністративного або кримінального покарання. Якщо потужність вітряного генератора не перевищує 5 кВт, він відноситься до побутових пристроїв, і не вимагає ніяких узгоджень з місцевою енергетичною компанією. Тим більше, не потрібно сплачувати будь-які податки, якщо ви не отримуєте прибуток при продажу електроенергії. Крім того, саморобний генеруючий вітряк навіть з такою продуктивністю, вимагає складних інженерних рішень: змайструвати його на тек просто. Тому потужність саморобки рідко перевищує 2 кВт. Власне, цієї потужності зазвичай достатньо для енергопостачання приватного будинку (звичайно, якщо у вас немає бойлера і потужного кондиціонера).
В даному випадку, мова йде про федеральне законодавство. Тому перед прийняттям рішення про виготовлення вітряка своїми руками, не зайвим буде перевірити наявність (відсутність) суб'єктових і муніципальних нормативних правових актів, які можуть накладати деякі обмеження і заборони. Наприклад, якщо ваш будинок розташований на особливо-охоронюваній природній території, використання вітрової енергії (а це природний ресурс) може вимагати додаткових узгоджень.
Проблеми із законом можуть виникнути за наявності неспокійних сусідів. Вітряки для будинку відносяться до індивідуальних будівель, тому на них також поширюються деякі обмеження:
- Висота щогли (навіть якщо вітрогенератор без лопатей) не може перевищувати встановлених у вашому регіоні норм. Крім того, можуть діяти обмеження, пов'язані з розташуванням вашої ділянки. Наприклад, над вами може проходити посадкова глісада до найближчого аеродрому. Або в безпосередній близькості від вашої ділянки проходить лінія електропередач. При падінні, конструкція може пошкодити стовпи або дроти. Загальні обмеження при нормальному вітровому навантаженні становлять 15 метрів у висоту (деякі саморобні вітряки змивають на 30 метрів). Якщо щогла і корпус пристрою мають велику площу перерізу, до вас можуть пред'явити претензії сусіди, на чию ділянку падає тінь. Зрозуміло, що такі скарги зазвичай виникають «зі шкідливості», але правова основа є.
- Шум від лопатей. Основне джерело проблем із сусідами. При роботі класичної горизонтальної конструкції, вітряк видає інфразвук. Це не просто неприємний шум, при досягненні певного рівня, хвильові коливання повітря чинять несприятливий вплив не організм людини і домашніх тварин. Саморобний генератор для вітряка, як правило, не є «шедевром» інженерної думки, і сам по собі може видавати сильний шум. Вкрай бажано офіційно протестувати ваш пристрій в органах нагляду (наприклад, в СЕС), і отримати письмовий висновок про те, що встановлені шумові норми не перевищені.
- Електромагнітне випромінювання. Будь - який електроприлад випромінює ефірні перешкоди. Візьмемо, наприклад вітряк з автомобільного генератора. Для зниження рівня перешкод автомобільного приймача, в машині встановлюються конденсаторні фільтри. При розробці проекту обов'язково враховуйте цей момент.
Важливо! Будь-який генеруючий пристрій має бути заземлено. Крім забезпечення безпеки, це допоможе знизити рівень перешкод.
Претензії можуть бути пред'явлені не тільки від сусідів, у яких виникнуть проблеми з прийомом тілі радіо сигналів. Якщо неподалік розташовані промислові або військові приймальні центри, не зайвим буде перевірити рівень перешкод у підрозділі контролю радіоелектронних перешкод (РЕБ).
- Екологія. Звучить парадоксально: здавалося б, ви використовуєте екологічно чистий агрегат, які можуть бути проблеми? Пропелер, розташований на висоті 15 метрів і вище, може стати перешкодою на шляху міграції пернатих. Лопаті, що обертаються, непомітні для птахів, і вони легко потрапляють під удар.
Порада: Чим більше у вас утворюється документів, що підтверджують безпеку вітрогенератора для оточуючих, тим простіше буде згодом відбивати «атаки» неспокійних сусідів і настирливих перевіряючих.
На чому заснована вітрова генерація
Вітрова генерація - це здатність отримувати електрику з енергії вітру. Вітрогенератор - це, по суті, сонячний генератор: вітру утворюються через нерівномірний прогрів поверхні Землі сонцем, обертання планети та її рельєфу. Генератори використовують рух повітряних мас і перетворюють його на електрику за допомогою механічної енергії.
В середньому, один вітряк на 20 кВт може забезпечити електроенергією одне невелике селище.
На основі принципу вітрогенерації може бути побудована як ціла електростанція, так і зведені автономні пристрої для забезпечення електрикою окремих районів і навіть будинків. На сьогодні, 45% всієї енергії виробляється за допомогою вітряних генераторів. Найбільша вітроелектростанція знаходиться в Німеччині, і щороку виробляє до 7 млн. кВт енергії на годину. Тому, все частіше, власники заміських будинків в далеких регіонах і селах замислюються про використання вітрової енергії в побутових цілях. При цьому, вітряки можуть використовуватися як єдине, так і додаткове джерело енергії.
Принцип роботи вітряного генератора та види обладнання
Всі вітрогенератори складаються з лопаті, ротора турбіни, генератора, осі генератора, інвертора і акумулятора. Умовно можна розділити всі моделі на промислові і домашні, при цьому принцип роботи у них буде однаковий.
Приклад схеми покупної моделі
Обертаючись, ротор створює змінний струм з трьома фазами, який йде через контролер до акумулятора, а далі, в інверторі перетворюється на стабільний для подачі до електроприладів.
Проста схема роботи
Обертання лопатей відбувається за рахунок фізичного впливу за допомогою імпульсної або підйомної сили, в результаті чого в дію приходить маховик, а також під впливом гальмуючої сили. У процесі маховик починає розкручуватися, а ротор створює поле магнітне на зафіксованій частині генератора, після чого відтворюється струм.
Загалом поділяють вітрогенератори на вертикальні та горизонтальні. Що пов'язано з розташуванням осі обертання.
Вертикальний варіант
Плануючи створення вітряка своїми руками на 220В, в першу чергу продумайте саме вертикальні варіанти. Серед них виділяють:
- Ротор Савоніуса. Найпростіший, що з'явився ще в 1924 році. В основі лежать два півциліндра на вертикальній осі. До недоліків відносять низьке використання енергії вітру.
Варіант ротора Савоніуса
- З ротором Дариною. З'явився в 1931 році, розкрутка відбувається за рахунок різниці опору аеродинамічного горба і кишені стрічки, тому до недоліків відноситься малий обертальний момент, а також необхідність монтувати непарну кількість лопатей.
- Гелікоїдний. Лопаті маю закручену форму, зменшуючи навантаження на підшипник, збільшуючи термін експлуатації. Недолік - висока ціна.
Гелікоїдний
Саморобний варіант вийде дешевше, якщо його правильно продумати і змонтувати.
Горизонтальні моделі
Горизонтальні моделі розділяють за кількістю лопатей. ККД у них вище, але є необхідність монтажу флюгера для постійного пошуку напрямку вітру. Оберти обертання всі моделі мають високі, замість лопатей монтують противагу, яка впливає на опір повітрю.
Горизонтальні моделі
Багаторічні моделі можуть мати до 50 лопатей з великою інерцією. Їх можна застосовувати для роботи водяних насосів.
Ключові вузли
Як говорилося, вітряний генератор можна зробити в домашніх умовах. Треба підготувати певні вузли для його надійного функціонування. Вони включають:
- Лопасті. Виготовляти їх можна з різних матеріалів.
- Генератор. Його теж можна зібрати власноруч або ж купити готовий.
- Хвостова зона. Використовується для руху лопатей у напрямку вектора, забезпечуючи гранично можливий ККД.
- Мультиплікатор. Збільшує швидкість обертання ротора.
- Щогла для кріпака. Вона відіграє роль елемента, на якому зафіксовані всі зазначені вузли.
- Натяжні троси. Необхідні для фіксації конструкції в цілому і захисту від руйнування під впливом вітру.
- Акумулятор, інвертор і контролер заряду. Сприяють перетворенню, стабілізації енергії та її накопиченню.
Новачкам слід розглядати прості схеми роторного вітрогенератора.
Саморобний вітрогенератор: гідності та недоліки
Встановлення вітряка може знадобитися в тому випадку, якщо до вашої ділянки не підведено електрику, в мережі електропередач постійно виникають перебої або ви хочете заощадити на оплаті електроенергії. Вітряк можна придбати, а можна виготовити своїми силами.
Саморобний вітрогенератор має такі переваги:
- Він дозволяє заощадити кошти на купівлю заводського пристрою, адже виготовлення найчастіше проводиться з підручних деталей;
- Ідеально підходить під ваші потреби та умови експлуатації, адже потужність пристрою ви розраховуєте самостійно, враховуючи щільність і силу вітру у вашому регіоні;
- Краще гармоніює з оформленням будинку і ландшафтним дизайном, адже зовнішній вигляд вітряка залежить тільки від вашої фантазії і вмінь.
До недоліків саморобних пристроїв можна віднести їх ненадійність і недовговічність: часто саморобки роблять зі старих двигунів від побутових приладів і машин, тому вони швидко виходять з ладу. Разом з тим, для того, щоб вітродвигун був ефективним, необхідно правильно зробити розрахунок потужності пристрою.
Особливості складання вертикального вітрогенератора з автомобільного генератора своїми руками
Коли «самоделкіни» замислюються, як зробити вітрогенератори на 220В своїми руками, найчастіше використовують саме автомобільні генератори як основу. Зібрати його нескладно, а для роботи будуть потрібні:
- генератор в 12В від авто;
- акумулятор;
- перетворювач з 12 на 220 Вт з потужністю 1,2 кВт;
- бочка або відро алюмінієве або сталеве для лопатей;
- контрольна лампочка від авто;
- вимикач;
- вольтметр;
- дроти з міді з перетином понад 2 мм;
- хомута для кріплення.
Для складання вітрогенератора вертикального своїми руками будуть потрібні рулетка і олівець, набір ключів, електродрель і болгарка, а також ножиці по металу.
Запуск та оцінка ефективності
Навіть якщо вітрогенератор був виготовлений за всіма правилами, помилковий вибір місця для розміщення щогли може зіграти злий жарт з майстром. Елемент повинен стояти вертикально. Генератор разом з лопатями краще розмістити якомога вище - там, де «гуляють» сильні вітри. Поблизу не повинно розташовуватися будинків, будь-яких великих будівель, окремо зростаючих дерев. Все це буде загороджувати потоки повітря. Якщо виявлені якісь перешкоди, слід розмістити генератор на певній відстані від них.
Після того як установка почне працювати, слід під'єднати мультиметр до гілки генератора і перевірити, чи є напруга. Систему можна вважати готовою до повноцінної експлуатації. Після цього залишається з'ясувати, яка напруга надійде в житло і яким чином це буде відбуватися.
Вітрогенератори своїми руками на 220 в
Для того, щоб зібрати вітроуловитель нам знадобляться: генератор на 12 вольт, акумуляторні батареї, перетворювач з 12 v на 220 на, вольтметр, мідні дроти, кріпаки (хомути, болти, гайки).
Виготовлення будь-якого вітряка передбачає наявність таких етапів як:
- Виготовлення лопатей. Лопаті вертикального вітрогенератора можна зробити з бочки. Нарізати деталі можна за допомогою болгарки. Гвинт для невеликого вітряка можна виготовити з труби ПВХ з перетином в 160 мм.
- Виготовлення щогли. Щогла повинна бути висотою не менше 6 метрів. При цьому, для того, щоб скрутне зусилля не зірвало щоглу, її необхідно закріпити на 4 розтяжки. Кожну розтяжку, при цьому, потрібно намотати на колоду, яку слід закопати глибоко в землю.
- Встановлення неодимових магнітів. Магніти наклеюються на диск ротора. Краще вибирати прямокутні магніти, магнітні поля в яких зосереджуються по всій поверхні.
- Намотка котушок генератора. Намотка виконується мідною ниткою з діаметром не менше двох мм. При цьому, мотків повинно бути не більше 1200.
- Фіксація лопатей до труби за допомогою гайок.
При наявності потужних акумуляторних батарей та інвертора, отриманий пристрій зможе виробити таку кількість електрики, якої буде достатньо для використання побутової техніки (наприклад, холодильника і телевізора). Відмінно підійде такий генератор для підтримки роботи систем освітлення, опалення та вентиляції невеликого дачного будиночка, теплиці.
Насамкінець
При правильному підборі елементів для саморобного вітрогенератора, ви можете змайструвати хорошу модель, що забезпечує весь будинок безперебійною напругою.
Якщо не впевнені у своїх силах або не вистачає інструменту, можна купити побутовий вітряк, який окупитися за рахунок економії на електроенергії. Таке обладнання стає все популярнішим в умовах сучасної економії, воно чудово підходить для приватних будинків.
Саморобні вітрогенератори зазвичай не галасливі і надійні, однак, продуктивність значно нижча, ніж у покупних. Вибирайте і монтуйте обладнання за своїм смаком.
Електрогенератор своїми руками: розрахунок потужності пристрою
Виготовлення будь-якого вітряка для приватного використання починається з підготовчого етапу - розрахунку потужності пристрою. Так, наприклад, для роботи водяного опалення потрібно буде встановити вітряк висотою не менше 5-6 метрів. При цьому, використовувати для обігріву лише енергію вітру не вийти: швидкість вітру досить мінлива. А ось в якості додаткового джерела, яке дозволить заощадити кошти, використовувати вітер можна.
Щоб самому розрахувати потужність вітрогенератора, слід визначити силу повітряного потоку.
Для цього можна скористатися численними формулами, які представлені в мережі. Найбільш простим рішенням буде використання калькулятора, який розраховує силу вітру самостійно. Вам, при цьому, потрібно буде лише вбити в програму потрібні значення. Найчастіше це: площа, на яку дме вітер, щільність і швидкість вітру.
Дізнатися середню швидкість повітряних мас у своєму регіоні, можна звернувшись до метеослужби.
Крім того, для роботи знадобиться електрична схема вітряка, докладні креслення конструкції, які можна намалювати на звичайному аркуші паперу або візуалізувати за допомогою комп'ютерної програми для тривимірного моделювання.
Який вибрати генератор для вітряка
Побутові вітряки повинні бути малошумні. Тому, краще використовувати в якості генератора для вітроустановок малооборотний (тихохідний) двигун. Такий двигун здатний здійснювати від 350 до 700 обертів на хвилину. Крім того, низькооборотний двигун можна використовувати навіть на однолопастному вітряку. Також малооборотистий генератор можна робити з крокового двигуна.
Щоб підвищити оберти вітряка можна використовувати мультиплікатор: він дозволить прискорити обертання лопатей у 5-10 разів.
Особливою популярністю користуються дискові двигуни на неодимових магнітах. Магніти, при цьому, можуть бути різних розмірів і, відповідно, потужності. Виготовляється такий генератор досить просто, але собівартість його досить висока.
Для того, щоб запустити пропелер можна використовувати педальний велогенератор.
Багато хто робить малопотужний генератор з бензогенератора, автомобільного або тракторного генератора, акумулятора від шуруперта. При цьому слід враховувати, що на конструкцію з генератором з тракторного і автогенератора потрібно буде встановити редуктор, що знижує оберти.
Вітряки своїми руками 5 кВт (відео)
Вітроустановка - це безпечний, сучасний пристрій, який дозволяє трансформувати енергію вітру в електрику, необхідну для роботи побутових приладів, систем опалення, водопостачання, вентиляції. Провівши невеликі розрахунки можна побудувати вітрогенератор без професійної допомоги. Допомогти в цьому зможе представлена вище детальна інструкція, картинки та рекомендації щодо вибору комплектуючих!