Come realizzare un generatore eolico

L’installazione di una turbina eolica è un’ottima alternativa alle tradizionali fonti di energia. Ma il costo delle turbine eoliche è piuttosto elevato, è molto più facile realizzare una turbina eolica con le tue mani. Prima di iniziare questo processo, dovresti familiarizzare con il principio di funzionamento e i tipi di turbine eoliche, quindi andare alle istruzioni su come realizzare una turbina eolica.

Sommario:

Il principio di funzionamento e progettazione della turbina eolica

Il principio di funzionamento di un mulino a vento dipende direttamente dalla funzione principale di questo dispositivo: la conversione dell’energia eolica meccanica in costante, che viene utilizzata per fornire elettricità a una casa privata o a un intero villaggio, a seconda della potenza e del numero di installazioni.

La turbina eolica è composta da componenti principali e aggiuntivi. I componenti principali di ogni aerogeneratore sono:

1. Alberi – dispositivi per mantenere la turbina eolica all’altezza richiesta, in alcuni modelli dei generatori eolici più potenti la lunghezza dell’albero raggiunge i 200 m L’altezza dell’albero determina la velocità e la stabilità della turbina eolica.

2. Pale di turbine eoliche – dispositivi che catturano il vento e azionano il generatore.

3. Generatori – dispositivi per convertire l’energia eolica meccanica in elettrica.

Oltre ai componenti principali, le turbine eoliche sono dotate di componenti aggiuntivi che aiutano a migliorare il generatore eolico per garantire la completa indipendenza dalle tradizionali fonti di energia elettrica..

Componenti aggiuntivi della turbina eolica:

• controller: dispositivi responsabili della direzione delle pale, forniscono una protezione di alta qualità del mulino a vento e controllano la carica della batteria;
• batterie ricaricabili – utilizzate per immagazzinare energia in caso di forti raffiche di vento. Le batterie svolgono la funzione aggiuntiva di equalizzazione e stabilizzazione dell’energia;
• anemometro o anemoscopio – un dispositivo per raccogliere e memorizzare dati sulle caratteristiche di qualità del vento. Gli anemoscopi sono responsabili della determinazione della velocità, della direzione e delle raffiche di vento;
• automatori di fonti di alimentazione condivise: se sono presenti più fonti di alimentazione, ad esempio un generatore eolico e un generatore diesel o benzina, questi dispositivi commutano una fonte di alimentazione in un’altra;
• inverter: un convertitore di elettricità diretta in elettricità alternata, che garantisce il buon funzionamento della maggior parte delle apparecchiature elettriche.

Il vento che colpisce le pale del mulino a vento aziona l’intero meccanismo del dispositivo. Durante il movimento del meccanismo del vento, viene generata una corrente alternata, che prima di tutto entra nel controller del generatore eolico e viene trasformata in una costante. La corrente continua nell’inverter viene convertita in corrente alternata monofase e fornisce elettricità alla casa o ad un altro edificio. La corrente residua si accumula nelle batterie, che sono responsabili dell’alimentazione, in un momento in cui non c’è vento e il generatore eolico non è in grado di generare elettricità.

Il generatore eolico viene utilizzato in parallelo con le seguenti fonti di alimentazione:

• un generatore eolico funzionante con batterie ricaricabili;
• funzionamento di una turbina eolica in parallelo con accumulatori e batterie solari;
• l’uso di un generatore diesel, gas o benzina in combinazione con una turbina eolica;
• alimentazione in parallelo utilizzando un generatore eolico e una rete elettrica tradizionale.

Vantaggi dell’installazione di una turbina eolica

L’installazione di un generatore eolico consente di ottenere un’alimentazione ecologica, sicura e affidabile, sia per una casa che per una grande impresa o un intero villaggio. Inoltre, i generatori eolici sono installati in luoghi remoti dove è impossibile utilizzare l’alimentazione tradizionale, ad esempio su navi o yacht..

L’installazione di una turbina eolica riduce significativamente i costi dell’elettricità. Dopo aver speso una volta per un generatore eolico di alta qualità, non devi più spendere soldi per pagare le bollette elettriche mensili, più è possibile progettare una turbina eolica fatta in casa, che costerà molte volte meno di quella acquistata.

Il generatore eolico lavora al massimo nel periodo autunno-inverno, quando la prevalenza del vento è massima. Allo stesso tempo, aumenta la necessità di elettricità, poiché è necessario utilizzare l’elettricità per il riscaldamento..

Il generatore eolico funziona in parallelo con altre fonti di energia. Quindi, ad esempio, in inverno e in autunno, è possibile utilizzare un generatore eolico e in estate e in primavera – pannelli solari.

Calcolo della potenza della turbina eolica

La potenza di una turbina eolica dipende dal tipo di terreno e dalla quantità di energia elettrica consumata, pertanto la scelta di un generatore eolico è del tutto coerente con le caratteristiche individuali del consumatore.

Per determinare la potenza di una turbina eolica, è necessario conoscere la potenza di uscita nominale della turbina eolica, che dipende dalla potenza dell’inverter. La potenza è determinata dalla quantità di elettricità consumata. Il modo più semplice per determinare la potenza di uscita nominale è calcolare il consumo medio di elettricità, per fare ciò, raccogliere le bollette dell’elettricità per l’ultimo anno, determinare la quantità totale di elettricità e dividere l’importo per 12.

Successivamente, dovresti determinare la velocità media del vento nella regione della futura installazione della turbina eolica. Queste informazioni si trovano presso il centro meteorologico più vicino.

Formula per calcolare la potenza di una turbina eolica:

P = 0,5 * rho * S * Cp * V3 * ng * nb. P è l’indicatore di potenza del generatore eolico, rho è la designazione della densità dell’aria, S è l’indicatore dell’area di lancio del rotore, Cp è l’entità dell’effetto aerodinamico, V è l’indicatore della velocità del vento, ng è l’efficienza del radiatore , nb è l’efficienza dell’ingranaggio.

Varietà di turbine eoliche

Posizionando le turbine sulla superficie della terra, i generatori eolici si dividono in:

• verticale,
• orizzontale.

La turbina di un generatore eolico verticale si trova perpendicolarmente alla superficie del sito su cui è installata la turbina eolica e il generatore eolico orizzontale ha una turbina situata parallelamente alla superficie della terra.

Le turbine eoliche verticali hanno diverse varietà:

1. Turbina eolica verticale standard – caratterizzata dalla presenza di un asse di rotazione verticale e due cilindri. Il mulino a vento verticale fa movimenti rotatori costanti. Lo svantaggio di un tale mulino a vento è il basso consumo di energia eolica..

2. La turbina eolica verticale rotante è caratterizzata dalla presenza di un rotore, che riduce il carico complessivo sui cuscinetti della turbina eolica, estendendo così le linee di funzionamento del dispositivo. Gli svantaggi di una turbina eolica rotante sono l’installazione complessa e il costo elevato..

3. Un mulino a vento con asse di rotazione verticale con rotore elicoidale è caratterizzato dalla presenza di pale vorticose, responsabili dell’uniformità di rotazione del vento.

4. Il tipo ortogonale di generatore eolico verticale non richiede forti venti e funziona anche alla minima velocità del vento di 0,7 m / s. I vantaggi di una turbina eolica ortogonale sono un funzionamento silenzioso, un alto livello di sicurezza e buone caratteristiche tecniche. Gli svantaggi delle turbine eoliche ortogonali includono pale massicce e installazione difficile..

I mulini a vento orizzontali sono caratterizzati dalla massima efficienza e dalla presenza di un annesso, che è responsabile della ricerca del vento. Le turbine eoliche orizzontali funzionano solo a una velocità del vento di almeno 2-2,5 m / s.

Tra le turbine eoliche orizzontali ci sono:

• turbine eoliche monopala, caratterizzate da peso ridotto e facilità di installazione;
• i mulini a vento bipala hanno due pale e giri piuttosto alti;
• i mulini a vento a tre pale hanno un numero ottimale di pale e sono utilizzati nell’alimentazione delle case private;
• le turbine eoliche multipala sono utilizzate per azionare stazioni di pompaggio o trattamento dell’acqua.

A seconda del materiale con cui sono realizzate le pale, vengono emessi i mulini a vento:

• con lame rigide: metallo o fibra di vetro;
• con lame a vela.

In relazione al passo della vite si hanno:

• generatori eolici a passo fisso;
• turbine eoliche a passo misurabile.

A seconda dell’ambito di utilizzo, le turbine eoliche sono suddivise in:

• industriale;
• casa.

I mulini a vento industriali occupano interi siti e generano enormi quantità di elettricità. Tali dispositivi sono fabbricati in fabbriche speciali..

I generatori eolici domestici possono essere realizzati in modo indipendente. Tali dispositivi sono meno potenti e sono caratterizzati da semplicità e facilità di costruzione..

Fare una turbina eolica fatta in casa

Strumenti per il lavoro:

• saldatrice;
• trapano elettrico;
• Cacciavite;
• saldatrice.

Considera le istruzioni per creare un generatore verticale con le tue mani:

1. Prima di tutto, è necessario calcolare la potenza del dispositivo e decidere sulla scelta di un generatore per la turbina eolica. È consentito utilizzare un generatore di auto come generatore. Ma l’uso di un generatore da un’auto presenta diversi svantaggi: la velocità di rotazione delle pale deve essere sufficientemente elevata da garantire il funzionamento ininterrotto del mulino a vento, è necessaria una batteria aggiuntiva per avviare un tale dispositivo, il generatore dell’auto è pesante e grava sulla struttura complessiva della turbina eolica. Il miglior generatore per una turbina eolica sarebbe un motore a corrente continua o motori elettrici utilizzati nei computer elettronici del secolo scorso. Acquista tali dispositivi sul mercato radiofonico.

2. Per ottimizzare il funzionamento della turbina eolica, dovrebbe essere utilizzato un riduttore a catena oa cinghia. Il cambio a cinghia è più facile da produrre e il cambio a catena offre un’elevata affidabilità del dispositivo..

3. Usiamo un riduttore a catena nel dispositivo prodotto. Per fabbricare un tale cambio, è necessario collegare il rotore e il generatore con una vecchia catena di bicicletta..

4. Utilizzare bulloni o tubi di plastica con fascette per fissare il generatore. Riempi le aree in cui si trovano i punti di attacco con silicone o colla.

5. Suggerimenti per realizzare un rotore:

• l’efficienza del generatore eolico dipende dal livello di equilibrio del rotore;
• per la fabbricazione di pale per un mulino a vento, utilizzare tubi di alluminio o plastica da due millimetri con un diametro di 6-8 cm;
• la dimensione delle pale dipende dalla velocità del vento: le pale grandi funzionano meglio con vento leggero, ma hanno una bassa velocità di rotazione, e le pale strette ruotano più velocemente, ma richiedono un forte vento per funzionare;
• è meglio costruire pale rimovibili di medie dimensioni in modo che con vento debole possano essere rimosse e con vento forte possano essere installate.

6. Utilizzare pezzi di tubo d’acciaio per costruire l’albero. L’albero dovrebbe essere costituito da diverse sezioni per facilitare l’installazione e il trasporto della turbina eolica. Le torri di antenne o gli alberi telescopici sono usati come albero.

7. L’installazione di una cerniera aggiuntiva sull’albero proteggerà la turbina eolica dal sovraccarico durante forti raffiche di vento..

8. Per realizzare la coda della turbina eolica, prendi un pezzo di tubo o un angolo e attacca una pala verticale all’estremità del segmento..

9. Gli elementi principali del pannello di controllo sono la presenza di un voltmetro, un amperometro, un resistore a filo di zavorra e un ponte a diodi. Quando si sposta il cursore del resistore nella posizione estrema, il circuito si apre e il resistore inizia a funzionare. La resistenza fornisce un arresto di emergenza per il generatore. La corrente massima che un resistore da 20-35 A può sopportare in mezzo minuto.

10. Utilizzare un convertitore di tipo commerciale o vecchi gruppi di continuità per computer come inverter..

Diagramma del generatore eolico:

Installazione di un generatore eolico

1. Determinare dove installare l’albero del mulino a vento: tetto o ponte. Se l’albero è installato in loco, è necessario gettare le fondamenta e installare un anello di ancoraggio per fissare l’albero..

2. Il passaggio successivo consiste nell’assemblare e collegare le sezioni dell’albero..

3. Dopo aver assemblato l’albero, fissare il generatore con bulloni o morsetti..

4. Fissare le lame al rotore. Collegare il rotore all’albero.

5. Installare i sensori di direzione del vento.

6. Installare e fissare la turbina eolica.

7. Connetti e avvia il dispositivo.