Настоящий ветрогенератор стоит слишком дорого, если вы планируете использовать его для решения простых бытовых задач, не требующих большой мощности.
Если все, что вам нужно, это немного мощности для светодиодного освещения или проект на базе Raspberry Pi Zero, это как-то несоразмерно довольно серьезным деньгам, которые вам придется заплатить даже за небольшой ветряк.
То же самое касается и школьных экспериментов, время и деньги, затрачиваемые на организацию которых, обычно стараются свести к минимуму.
Школы часто испытывают нехватку денег.
В этом материале мы поговорим о том, как создать небольшой ветрогенератор своими руками.
Сделаем его из велосипедных деталей и из того, что можно купить в строительном магазине.
Стоимость проекта где-то в районе $80-150. На создание генератора уйдет 8-16 часов.
При ветре немного сильнее, чем «слабый ветер» по шкале Бофорта, наш генератор способен производить мощность около 1 Вт. Этого достаточно, чтобы зарядить небольшой аккумулятор, а значит, у нас будет энергия даже в безветренную погоду.
Домашний ветрогенератор
Описанная здесь небольшая ветряная турбина, по сути, является экспериментальным проектом, который научит вас основам ветроэнергетики.
Эту турбину нельзя назвать абсолютно надежным источником энергии.
Не ждите от нее чудес! Кроме того, имейте в виду, что сильный ветер опасен для нашей турбины.
Эта машина не предназначена для нормальной эксплуатации при таком ветре.
Скорее всего, он его уничтожит. Поэтому турбину следует снимать в плохую погоду.
В частности, нужно учитывать то, что его осколки, разнесенные ветром, могут кого-то травмировать.
В отличие от типичных коммерческих турбин с горизонтальной осью, у которых три лопасти установлены на горизонтальном валу, в нашей конструкции используется вертикальный вал ротора.
Это устраняет необходимость в механизме направления ветра и значительно упрощает конструкцию турбины.
Наш генератор по сути представляет собой велосипедное колесо, установленное на вертикальной стойке, соединенной с электрогенератором.
Лопасти ротора представляют собой восемь «полутрубок», вырезанных из дешевых канализационных пластиковых (ПВХ) труб и прикрепленных к ободу колеса.
Турбина начинает вращаться, когда ветер достигает силы примерно 2 (около 6 км/ч) по шкале Бофорта (см.
таблицу ниже).
Если сила ветра достигает 5 баллов по шкале Бофорта (около 30 км/ч), турбина выдает мощность около 1 Вт (по нашим измерениям — 147 мАч при 6,7 В).
Шкала Бофорта (на основе материалов Википедия )
| Баллы Бофорта | Устное определение силы ветра | Средняя скорость ветра | ||
| РС | км/ч | узлы | ||
| 0 | Спокойствие | 0—0,2 | < 2 | 0—1 |
| 1 | Тихий | 0,3—1,5 | 2—5 | 1—3 |
| 2 | Легкий | 1,6—3,3 | 6—11 | 4—6 |
| 3 | Слабый | 3,4—5,4 | 12—19 | 7—10 |
| 4 | Умеренный | 5,5—7,9 | 23-28 | 11—16 |
| 5 | Свежий | 8,0—10,7 | 29—38 | 17—21 |
| 6 | Сильный | 10,8—13,8 | 39—49 | 22—27 |
| 7 | Сильный | 13,9—17,1 | 50—61 | 28—33 |
| 8 | Очень сильный | 17,2—20,7 | 62—74 | 34—40 |
| 9 | Буря | 20,8—24,4 | 75—88 | 41—47 |
| 10 | Сильный шторм | 24,5—28,4 | 89—102 | 48—55 |
| 11 | Яростный шторм | 28,5—32,6 | 103—117 | 56—63 |
| 12 | Ураган | 33 или больше | 118 или больше | 64 или больше |
Но его нельзя назвать первым, кто приложил усилия для создания такого масштаба.
Шкале Бофорта предшествовали другие работы, в частности, характеризующие силу ветра по его воздействию на лопасти ветряных мельниц (инженер Джон Смитон, 1759).
В том же направлении работал британский географ и гидрограф Александр Дэлримпл (1737 – 1808).
Еще раньше шкалы силы ветра были созданы астрономом Тихо Браге (1582 г.
), натуралистом Робертом Гуком (1663 г.
) и Даниэлем Дефо (1704 г.
) — купцом, бунтовщиком, шпионом и автором «Робинзона Крузо».
В 1829 году Фрэнсис Бофорт был назначен гидрографом Британского Адмиралтейства и передал свои весы всем, кому они могли понадобиться.
С тех пор шкала Бофорта стала стандартным инструментом для измерения силы ветра.
Материалы и инструменты
Материалы:- 28-дюймовое переднее велосипедное колесо и электрический генератор.
Я купил новый генератор на eBay за 40 евро, но в Европе распространены бывшие в употреблении генераторы.
В США вы можете найти такой на eBay или купить дешевую динамо-втулку Shimano и установить ее.
в старом колесе.
- 2 трубы ПВХ диаметром 4 дюйма (номинальный диаметр трубы - 110 мм) длиной 2 метра.
Я использовал тонкостенные трубы, но какие они, особой роли не играет.
- 16 крепежных винтов с гайками и большими шайбами.
Длина и диаметр винтов зависят от характеристик обода колеса.
- Водопроводная труба из оцинкованной стали диаметром 1 1/2 дюйма с резьбой на обоих концах.
Ее длина (высота мачты ветряка) выбирается самостоятельно и зависит от условий, в которых генератору придется работать.
- Стальные фитинги для водопроводных труб диаметром 1 1/2 дюйма.
Торцевая заглушка (обязательно) и тройник (по желанию).
- Повышающий преобразователь напряжения постоянного тока, например Mesa #DSN6009 4 А.
Я рекомендую преобразователь с выходной мощностью 30 Вт.
- 2 электролитических конденсатора, 2200 мкФ, не менее 12 В.
- Мостовой выпрямитель.
Минимум - 500 мА.
- Диод 1N4007.
- Термоусадочная трубка или изолента.
- Тросы и винты с проушинами (дополнительно).
Все это может понадобиться для фиксации мачты.
- Мешок цемента (по желанию).
Может потребоваться для закрепления мачты.
- Ножовка или лобзик для резки тонких труб ПВХ.
- Дрель со сверлами по пластику и металлу.
- Отвертка и/или гаечный ключ и набор головок, подходящих для используемых винтов, гаек и болтов.
- Паяльник и припой.
Делаем ветрогенератор из велосипедного колеса.
Приступим к работе над ветрогенератором.
Мы будем использовать мачту, сделанную из стальной водопроводной трубы, возможно, закрепленную в земле бетоном.
Определяясь с высотой мачты и способом ее крепления, стоит ознакомиться с местным законодательством.
В зависимости от условий эксплуатации генератора может потребоваться закрепить мачту с помощью растяжек.
▍1. Вырезание лопаток турбины
Рис.
А Мы использовали тонкостенные канализационные трубы ПВХ (рисунок А).
В Германии, где я живу, эти трубы окрашены в оранжевый цвет; в Северной Америке эти трубы обычно белые.
Рис.
Б Мы с помощью пилы можем вырезать из одной двухметровой трубы 4 полотна (рис.
Б).
Нам понадобится 8 лезвий.
Старайтесь разрезать трубы ровно по центру.
В идеале все лезвия должны иметь одинаковый вес.
▍2. Прикрепление лопастей к генератору
Рис.
С В качестве генератора используем велосипедное колесо (обод) с прикрепленным к нему генератором (рис.
В).
Лучше всего использовать колеса с алюминиевыми дисками, поскольку их легче сверлить.
Если вы взяли колесо от старого велосипеда, не забудьте снять покрышку, камеру и тормозные диски.
Рис.
Д Прикрепите лопасти к колесу, как показано на рис.
D, с помощью 2 винтов, гаек и больших шайб.
Лезвия должны быть равномерно распределены по ободу (возможно, вам поможет подсчет количества спиц между лезвиями) и выровнены по центру обода.
▍3. Сборка мачты
Рис.
? Мачту изготовим из стальной оцинкованной водопроводной трубы с резьбой на обоих концах.
Просверлите отверстие диаметром 9 мм в торцевой крышке (рис.
E) и прикрутите колесо к крышке, пропустив через это отверстие ось генератора с резьбой (рис.
F ниже).
После того как мачта надежно закреплена (!), к ней можно прикрутить заглушку.
Рис.
Ф В случае надежной установки мачты может пригодиться тройник, привинченный к той части трубы, которая будет закреплена в земле и залита бетоном.
Тройник позволит надежно зафиксировать мачту в бетоне.
В этом случае вес бетона должен быть достаточно большим, чтобы выдержать и зафиксировать мачту.
Вся конструкция должна быть надежно закреплена.
В результате, если ожидается гроза, можно просто открутить нижнюю часть мачты от бетонного основания и убрать турбину в безопасное место.
Не стоит недооценивать силу, с которой ветер воздействует на окружающие предметы.
Эта сила увеличивается пропорционально кубу (третьей степени) скорости ветра! Поэтому при необходимости закрепите мачту оттяжками.
▍4. Сборка электронных компонентов
Рис.
г Наша ветряная электростанция предназначена для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов током, вырабатываемым динамо-машиной.
Используемый нами электрический генератор вырабатывает переменный ток, который мы преобразуем в импульсный постоянный ток с помощью мостового выпрямителя.
Этот ток для его сглаживания передается на два электролитических конденсатора емкостью 2200 мкФ.
Сглаженный постоянный ток затем подается на повышающе-понижающий преобразователь (около 10 долларов на eBay), который используется в качестве регулятора зарядки аккумулятора.
Он преобразует входное напряжение в диапазоне от 1,25 до 30 В в заданное напряжение постоянного тока.
Мы установим выход преобразователя на 0,7 В выше конечного напряжения заряда батареи (чтобы компенсировать прямое напряжение диода).
Диод 1N4007 нужен для предотвращения обратного течения тока от аккумулятора к преобразователю.
Например, свинцово-кислотный аккумулятор на 6 В имеет зарядное напряжение 7,2 В.
Учитывая необходимость добавления прямого напряжения диода, равного 0,7 В, преобразователь необходимо настроить на выходное напряжение 7,9 В.
К выходам аккумулятора будет подключена электрическая нагрузка (это может быть что угодно, например светодиод).
Обратите внимание, что эта нагрузка должна поддерживать выходное напряжение, установленное на преобразователе.
Сам генератор может обеспечивать лишь небольшой ток, но батарея может выдавать несколько ампер.
Последствия короткого замыкания могут быть очень печальными (возможен пожар).
Во избежание несчастных случаев необходимо независимо от того, что именно вы подключаете к ветрогенератору, соблюдать соответствующие меры безопасности.
Штормовое предупреждение!
После того, как электронные компоненты генератора собраны, вы готовы превращать энергию ветра в электричество! Теперь перед вами открываются возможности владельца ветрогенератора.Однако наш генератор — всего лишь экспериментальное устройство, недорогая практическая демонстрация принципов работы ветряных турбин, которая могла бы найти применение, например, в школах.
Эта турбина не предназначена для работы при сильном ветре.
Когда турбина не используется или сила ветра превышает 6 баллов по шкале Бофорта, всю конструкцию необходимо разобрать и где-то хранить.
Велосипедные колеса и лезвия труб не рассчитаны на постоянное использование, особенно при сильном ветре.
Укрепить конструкцию можно самостоятельно, если вы хотите, чтобы ветрогенератор работал на постоянной основе.
(Правда, должен сказать, что моя конструкция оказалась прочнее, чем я ожидал.
Я оставил ее в саду, и она работала там в любую погоду - до тех пор, пока одна из растяжек не вышла из строя.
Потом мачта рухнула и сломалась одна из лопастей.
турбины.
) Если вас интересует тема ветрогенераторов, вы можете посмотреть этот материал и посмотреть Этот видео.
Проверить этот сайт, посвященный генератору Chispito. Здесь И Здесь - еще пара полезных ресурсов.
Хотите построить свой собственный ветрогенератор? 
Теги: #Сделай сам или Сделай сам #ветроэнергетика #Энергия и аккумуляторы
-
Психология Разработки Игр
19 Oct, 24 -
Mastermindcms2 — С Чего Начать?
19 Oct, 24 -
Уродливый Api
19 Oct, 24 -
Самодельный Пульт Для Canon 50D.
19 Oct, 24 -
Заблокирован Devblog.blackberry.com
19 Oct, 24
