Naredi sam vertikalni vetrni generator: kako sestaviti vetrno turbino z navpično osjo vrtenja

Veter ima neverjetne energetske zmogljivosti.Neuporabo njegovega močnega potenciala je treba pogumno prepoznati kot nerazumno zapravljanje. Toda vertikalni vetrni generator lahko preprosto zgradite z lastnimi rokami in prejmete skoraj brezplačno energijo za pokrivanje potreb gospodinjstva. To je povsem resnično, se strinjate?

Ta članek vam bo pomagal podrobno razumeti zapleteno tehnično težavo. Sistematizirane, dostopne informacije zelo podrobno pokrivajo princip delovanja priljubljenih sistemov, ki pretvarjajo energijo zračnih mas v električno energijo.

Brez dvoma vas bo prevzela ideja o ustvarjanju mlina na veter, posebnosti njegovega sestavljanja so opisane v članku. Podrobno smo preučili različne vrste vertikalnih vetrnih generatorjev, se dotaknili njihovih razlik, prednosti in slabosti. Besedilni del gradiva odlično dopolnjujejo fotografije in video navodila.

Prednosti in princip delovanja vetrnih turbin

Sodoben vertikalni generator je ena od možnosti alternativna energija za dom. Enota je sposobna pretvarjati sunke vetra v vir energije. Za pravilno delovanje ne potrebuje dodatnih naprav, ki določajo smer vetra.

Rotacijski vetrni generator je zelo enostavno narediti z lastnimi rokami. Seveda ne bo mogel popolnoma prevzeti odgovornosti za oskrbo z energijo velike zasebne koče, vendar bo odlično opravil delo pri osvetlitvi gospodarskih poslopij, vrtnih poti in lokalnih površin.

Naprava navpičnega tipa deluje na nizki višini. Njegovo vzdrževanje ne zahteva različnih naprav, ki zagotavljajo varna višinska popravila in vzdrževalna dela.

Minimalna količina gibljivih delov naredi vetrno turbino zanesljivejšo in stabilnejšo pri delovanju. Optimalen profil lopatic in originalna oblika rotorja zagotavljata agregatu visoko stopnjo učinkovitosti, ne glede na smer vetra v danem trenutku.

Majhni gospodinjski modeli so sestavljeni iz treh ali več lahkih rezil, takoj ujamejo najšibkejši sunek in se začnejo vrteti takoj, ko sila vetra preseže 1,5 m/s. Zahvaljujoč tej sposobnosti njihova učinkovitost pogosto presega učinkovitost večjih naprav, ki zahtevajo močnejše vetrove.

Generator deluje popolnoma tiho, ne moti lastnikov in sosedov, ne ustvarja škodljivih emisij v ozračje in zanesljivo služi več let, skrbno oskrbuje bivalne prostore z energijo.

Vertikalni vetrni generator deluje na principu magnetne levitacije. Ko se turbine vrtijo, nastajajo impulzne in vzgonske sile ter dejanske zavorne sile. Prva dva povzročata vrtenje rezil enote.To dejanje aktivira rotor in ustvari magnetno polje, ki proizvaja elektriko.

Vetrna turbina z navpično osjo vrtenja po učinkovitosti ni slabša od svojih horizontalnih kolegov. Poleg tega ne zahteva teritorialne lokacije in v celoti deluje skoraj na katerem koli mestu, primernem za lastnike stanovanj

Naprava deluje popolnoma samostojno in ne zahteva posredovanja lastnika v procesu.

Razvrstitev vertikalnih generatorjev

Obstaja nekaj strukturnih razlik med vertikalnimi napravami za zbiranje vetra. Enot ne naredi boljših ali slabših, ampak vam preprosto omogoča, da izberete najbolj priročno možnost za opravljanje določenih nalog na določenem območju.

#1: Lastnosti ortogonalnih sistemov

Strukturno je ortogonalni vetrni generator sestavljen iz močne navpične osi vrtenja in več vzporednih lopatic, ki se nahajajo na določeni razdalji od osrednje baze.

Naprava ne potrebuje dodatnih usmerjevalnih mehanizmov in deluje normalno ne glede na smer vetra. Navpično nameščena glavna gred omogoča postavitev pogonske opreme na nivo tal, kar močno olajša delovanje, popravila in vzdrževanje.

Nosilne enote ortogonalnega generatorja nimajo zelo dolge življenjske dobe. To je posledica visokih dinamičnih obremenitev, ki jih rotor izvaja med delovanjem. Da instalacija ne bi prezgodaj odpovedala, je treba vse nosilne dele redno pregledovati in poškodovane nemudoma zamenjati z novimi.

Pomanjkljivosti ortogonalnih naprav vključujejo preveč masiven sistem rezil in nizko učinkovitost v primerjavi z učinkovitostjo modulov z vodoravno osjo.

Najpreprostejšo vetrno turbino za napajanje porabnikov z majhno močjo lahko sestavite iz že pripravljenih komponent:

#2: Generatorji z rotorjem Daria

Vetrni generator, opremljen z Darrieusovim rotorjem, ima navpično os vrtenja in 2-3 ploščate trakove z rezili brez značilnega aerodinamičnega profila, pritrjene na dnu in na vrhu osi vrtenja.

Enota pri svojem delovanju ni vodena po moči ali smeri vetra, ima visoko hitrost vrtenja in omogoča, da se pogonske naprave nahajajo na tleh, kar olajša in pospeši proces načrtovanega vzdrževanja in morebitnih popravil.

Dvokraki agregati z Darrieusovim rotorjem se aktivirajo le ob močnem sunku vetra. Z enakomerno prihajajočim tokom se ne morejo zagnati sami.

Podporne in vrtljive komponente naprave z Darrieusovim rotorjem so občutljive na povečane dinamične obremenitve, učinkovitost sistema rezil pa je v mnogih pogledih slabša od aksialnih horizontalnih naprav.

#3: Enote s Savoniusovim rotorjem

Vertikalna vetrna turbina z rotorjem Savonius ima polcilindrični sistem lopatic in se od podobnih naprav razlikuje po visokem zagonskem momentu in sposobnosti učinkovitega delovanja pri nizkih hitrostih vetra.

Moč vertikalnih vetrnih generatorjev z rotorjem Savonius, ki so na voljo na trgu, ne presega 5 kW. Naprave se redko uporabljajo kot samostojna delovna enota, vendar se najpogosteje uporabljajo za ustvarjanje višjega zagonskega navora za rotorske naprave Daria.

Vertikalni kompleks z rotorjem Savonius je kritiziran zaradi povečane porabe materiala in manjše učinkovitosti v primerjavi z vetrnimi generatorji s horizontalno osjo. Zato se proizvodnja visoko zmogljive opreme tega razreda šteje za neprimerno.

Naslednji izbor fotografij vas bo seznanil s koraki izdelave vetrnice Savonius:

Vsi deli tega modela vetrnice Savonius, razen generatorja s 3200 vrt/min in 24 V, so izdelani ročno.

#4: Vetrnica z večkrakim rotorjem in vodilom

Tovrstna naprava je izboljšana različica klasičnega ortogonalnega vetrnega generatorja. Rotorski kompleks tukaj sestavljajo lopatice, razporejene v dveh vrstah.

Zunanji sloj rezila ostane statičen in deluje kot vodilna lopatica. Zajame tok vetra, ga zajame, stisne in na ta način opazno poveča dejansko hitrost vetra.

Notranja vrsta lopatic je premična struktura, ki sprejema zračni tok iz prve rotorske enote pod določenim kotom.

Zaradi učinkovitosti vetrnega generatorja z večkrakim rotorjem z vodilnim sistemom je ta naprava še posebej privlačna za potrošnike.Vendar pa je strošek takšne opreme precej visok in traja nekoliko dlje, da se plača sama od podobnih naprav enostavnejše konfiguracije

Strokovnjaki tovrstno napravo imenujejo najučinkovitejšo v svojem razredu in poudarjajo, da specifična zasnova omogoča delovanje tudi pri najnižjih možnih hitrostih vetra.

#5: Značilnosti naprav s helikoidnim rotorjem

Helikoidna vetrna turbina ali Gorlov generator je še ena modifikacija tradicionalnega ortogonalnega rotorskega sistema. Rezila modela so zavita v lok. Ta zasnova omogoča hitro zajemanje zračnega toka in gladko vrtenje brez sunkov.

Ta princip delovanja znatno zmanjša dinamično obremenitev podnožja in gibljivih enot in s tem podaljša njihovo življenjsko dobo.

Naprave s helikoidnim rotorjem so zelo zanesljive in zlahka prenesejo znatne delovne obremenitve. Vendar pa takšne vetrnice med delovanjem ustvarjajo izrazite učinke hrupa in proizvajajo dodatne zvočne valove, ki se nahajajo v kratkovalovnem območju zvočnega spektra.

Lopatice vrtljivega rotorja za helikoidno vetrnico so izdelane po zelo napredni, a kompleksni tehnologiji. Zaradi tega so enote precej drage in med zasebnimi potrošniki niso zelo priljubljene.

#6: Značilnosti rotorjev z navpično osjo

Glavna razlika med generatorjem z navpično osjo so njegove navpično postavljene lopatice, katerih profil spominja na krilo letala, katerih os je jasno vzporedna z navpično gredjo. Zasnova nekoliko spominja na Darrieusov rotor, vendar je v proizvodnih pogojih izdelan veliko hitreje in lažje.

Generator z rotorjem z navpično osjo doseže delovno hitrost veliko hitreje kot podobne naprave tega razreda in začne proizvajati zahtevani vir energije. Postopek spremlja majhen zvočni učinek in ne moti niti lastnikov namestitve niti sosedov

Vetrnice z rotorjem z navpično osjo so zanesljive in vzdržljive, zlahka prenesejo znatne delovne obremenitve in ne stanejo preveč denarja. Zaradi teh lastnosti so primerni za uporabo ne le v industrijskih, ampak tudi v gospodinjstvih.

Značilnosti izbire vetrnih generatorjev za zasebni dom in pregled najboljših ponudb so predstavljeni v Ta članek.

Izdelava lastne vetrnice

Ustvariti vetrnega generatorja z navpično osjo vrtenja doma z lastnimi rokami ni preveč težko. Dovolj je, da kupite potrebne komponente, jih sestavite v pravilnem vrstnem redu in namestite modul na izbrano mesto. Takoj, ko zapiha minimalen vetrič, bo izdelek deloval in začel lastnikom zagotavljati potrebno energijo.

1. korak: Nabava komponent in materialov

Za izdelavo vertikalnega vetrnega generatorja z lastnimi rokami boste potrebovali naslednje komponente:

• rotor – gibljivi del enote:
• rezila – deli, ki lovijo tok vetra;
• aksialni jambor – za pritrditev rotorja in lopatic (lahko v obliki dolge palice, piramide ali stativa);
• stator – zasnovan za namestitev tuljave trpežne bakrene žice;
• baterijo – zmogljiva zmogljivost za kopičenje prejetega vira;
• pretvornik – naprava za pretvarjanje enosmernega toka v izmenični;
• krmilnik - naprava, ki zavira generator v trenutku, ko enota razvije dejansko moč, ki presega osnovne kazalnike.

Lahka, kakovostna plastična plošča z dobro elastičnostjo je primerna za izdelavo rezil. Druge vrste materialov so preveč dovzetne za različne poškodbe in deformacije in preprosto ne prenesejo tako visoke dinamične obremenitve.

Pri sami izdelavi naprave ne pozabite, da so navpične vetrnice, ki jih izdelate sami, po moči resno slabše od tovarniško izdelanih modelov. Zato, da ne bi bili razočarani nad ustvarjeno zasnovo v prihodnosti, je bolje, da jo takoj izdelate po parametrih, ki so 2-krat višji od potrebnih

Majhna rezila so lahko izdelana iz PVC srednje gostote, veliki široki deli pa bodo zahtevali najtrpežnejši material, ki lahko dolgo časa prenese močan veter s hitrostjo 15 m/s ali več.

2. korak: Predhodna priprava elementov

Za ustvarjanje rezil Za vertikalni vetrni generator so 4 enaki deli izrezani iz PVC cevi visoke trdnosti. Dva polkrožna fragmenta sta izrezana iz kositra in pritrjena na vsaki strani cevi. Polmer vrtenja delov rezila bo v tem primeru 690 mm, višina vsakega rezila pa približno 700 mm.

Za sestavljanje rotorskega sistema vzemite neodimove magnete (6 kosov), feritne plošče s premerom 230 mm (2 kosa) in lepilo. Na prvi disk so nameščeni magneti, ki se izmenjujejo v polarnosti in med seboj ohranjajo kot 60 stopinj s premerom razporeditve 165 mm. Po isti shemi se naredi drugi disk, nato pa se magneti napolnijo z lepilom.

Za stator je pripravljenih 9 tuljav in na vsako od njih je navitih 60 zavojev bakrene žice s premerom 1 mm.

Naknadno spajkanje poteka v tem vrstnem redu:

• začetek 1 tuljave s koncem 4;
• začetek 4 s koncem 7 kolutov.

Druga faza je sestavljena po istem principu, vendar se delo začne z 2 tuljavami, tretja pa s 3 tuljavami. Posebna oblika je izdelana iz plošče vezanega lesa, dno je obloženo s kosom steklenih vlaken, na vrhu pa so nameščene faze, spajkane iz tuljav.

Napolnite strukturo z lepilom in pustite 1-2 dni, da se vsi deli strdijo in zavzamejo prava mesta. Nato začnejo povezovati posamezne dele v en sam delujoč sistem.

3. korak: Sestavljanje vseh delov generatorja

Za povezavo vseh elementov generatorja so v zgornjem rotorju narejene 4 luknje za zatiče. Spodnji rotor je nameščen na nosilcu z magneti obrnjenimi navzgor. Nato je nameščen stator, ki je predhodno naredil luknje za pritrditev na nosilec.

Zatiči so vtisnjeni v aluminijasto ploščo in nato pokriti z drugim rotorjem, tako da so magneti obrnjeni navzdol.

Postopek sestavljanja delov poteka previdno in brez naglice. Rotorji morajo biti med seboj poravnani tako, da kasneje v strukturi ne nastane zračnost (+)

Zatiče izmenično obračamo s ključem, tako da zgornji rotor enakomerno in brez sunkov pade na spodnjega. Ko zavzame pravo mesto, se čepi odvijejo in odstranijo aluminijaste plošče. Na koncu je celotna konstrukcija pritrjena z maticami in trdno zategnjena, vendar ne premočno, da ne pretrgate niti.

4. korak: Končna namestitev opreme

Za jambor vzemite močno kovinsko cev dolžine 4-5 metrov in nanjo privijte generator, ki ste ga že sestavili z lastnimi rokami.Nato se okvir s plastičnimi rezili pritrdi na generator in konstrukcija jambora se namesti na vnaprej pripravljeno mesto s tritočkovno ojačano podlago.

Poleg tega je položaj sistema fiksiran z nosilom.

Pri nameščanju vetrne turbine je treba jambor vzeti čim dlje. Nositi mora rotor višje od najvišje zgradbe na lokaciji. Šele takrat bo zasnova lahko učinkovito delovala in proizvedla potrebno količino virov

Električno omrežje je priključeno na vetrnico v določenem zaporedju. Krmilnik vzame vir iz generatorja in pretvori izmenični tok v enosmerni, ki je potreben za polnjenje baterije. Lahko sami sestavite krmilnik po poenostavljeni shemi.

Baterija shrani sproščeno energijo, pretvornik pa pretvori enosmerni tok v izmenični, ki napaja večino gospodinjskih aparatov in hišnih servisnih sistemov.

Na naši spletni strani je izbor člankov o domačih vetrnih generatorjih različnih vrst.

Svetujemo vam, da preberete:

1. Naredi sam vetrni generator iz pralnega stroja: navodila za sestavljanje vetrnice
2. Vetrni generator naredite sami iz avtomobilskega generatorja: tehnologija montaže vetrnih turbin in analiza napak
3. Kako narediti vetrni generator z lastnimi rokami: naprava, princip delovanja + najboljši domači izdelki

Druga zanimiva možnost za gradnjo navpične vetrnice je lahko sestavljena iz odpadnih materialov, pri čemer za nakup dodatnih komponent ne porabite več kot 250 rubljev. Domači mojstri bodo potrebovali kolesarsko kolo, še 12 kolesarskih naper, os od zadnjega kolesarskega kolesa s tremi maticami, jekleni trak, 11 aluminijastih ploščic.

Potrebovali boste tudi 150 zakovic, 18 vijakov M4 z maticami, 3 vijake M6 z maticami, 27 večjih podložk in 24 majhnih.

Naslednja galerija bo na kratko prikazala korake sestavljanja:

Naslednja video navodila bodo podrobno predstavila vse korake:

Izbira lokacije za vetrni generator

Izbira prave lokacije za namestitev vetrnega generatorja je pomemben korak. Najbolje je, da napravo postavite na najvišjo odprto točko in skrbno zagotovite, da ni pod nivojem sosednjih stanovanjskih in gospodarskih poslopij. V nasprotnem primeru bodo zgradbe postale ovira za pretok zraka in učinkovitost enote se bo močno zmanjšala.

Če je lokacija obrnjena proti reki ali jezeru, se mlin na veter postavi na obalo, kjer vetrovi še posebej pogosto pihajo. Višine na posestvu ali veliki prazni prostori, kjer ni umetnih ali naravnih ovir za pretok zraka, so idealni za postavitev generatorja.

Kadar se stanovanjske nepremičnine (hiša, koča, stanovanje itd.) nahajajo v mestu ali se nahajajo zunaj mesta, vendar v gosto pozidanih območjih, je na strehi nameščen kompleks vetrne energije.

Za postavitev generatorja na streho stanovanjske hiše je potrebno pisno soglasje sosedov in uradno dovoljenje pristojnih organov.

Pri nameščanju navpičnega generatorja na streho stanovanjske hiše ne pozabite, da enota deluje precej hrupno in lahko povzroči neprijetnosti tako lastnikom kot drugim stanovalcem.Zato mora biti naprava nameščena bližje sredini strehe, tako da lastniki stanovanj v zgornjih nadstropjih ne bodo trpeli zaradi glasnega brnenja, ki ga oddaja vetrnica med delovanjem.

V zasebni hiši z veliko vrtno parcelo je izbira primerne lokacije veliko lažja. Glavna stvar je upoštevati, da se konstrukcija nahaja na razdalji 15-25 metrov od stanovanjskih prostorov. Potem zvočni učinki vrtečih se rezil ne bodo nikogar motili.

Vzdrževanje vertikalne naprave

Da bi vertikalni vetrni generator deloval učinkovito, natančno in čim bolj uspešno, je treba vse gibljive dele konstrukcije namazati. Ta postopek se izvede vsaj 2-krat v celotnem koledarskem letu.

Hkrati se med vzdrževanjem zategnejo matice, ki so zaradi delovanja zrahljane, ojačajo električni priključki, preverijo mehanske komponente glede korozije, zategnejo ohlapne napenjalne vrvice in skrbno pregledajo rezila glede pretrganja ali poškodb.

Pozimi zahtevajo vertikalne instalacije posebno nego. V obdobjih zmrzali se rezila prekrijejo z ledeno skorjo, ki jo je treba pravočasno očistiti, da se vrtilna hitrost vzdržuje na ustrezni ravni.

Dele po potrebi pobarvamo in enkrat letno opravimo popoln pregled celotne konstrukcije za odkrivanje napak. Takšna nega zagotavlja pravilno delovanje vetrne elektrarne in podaljšuje njeno življenjsko dobo.

Ocena izvedljivosti namestitve

Preden začnejo izdelovati vertikalni vetrni generator, preučijo vremenske razmere v svoji regiji in poskušajo ugotoviti, ali lahko enota zagotovi zahtevano količino virov.

Strokovnjaki priporočajo, da ocenite naslednje parametre:

• število vetrovnih dni — vzemite povprečno vrednost za leto, ko sunek presega 3 m/s;
• količino električne energije, ki jih gospodinjstvo porabi na dan;
• ustrezno mesto na lastni lokaciji za vetrno opremo.

Prvi indikator se nauči iz podatkov, pridobljenih na najbližji meteorološki postaji ali najdenih na internetu na ustreznih portalih. Poleg tega preverijo tiskane geografske publikacije in ustvarijo popolno sliko vetrovne situacije v svoji regiji.

Statistika se ne vzame za eno leto, ampak za 15-20 let, šele takrat bodo povprečne številke čim bolj pravilne in bodo pokazale, ali bo generator lahko v celoti zadovoljil potrebe gospodinjstva po električni energiji ali pa bo njegova moč le dovolj za potrebe posameznih gospodinjstev.

Če ima lastnik veliko zemljišče, ki se nahaja na pobočju, v bližini rečnega brega ali na odprtem prostoru, ne bo težav z namestitvijo.

Ko se hiša nahaja v globini naseljenega območja, dvorišče pa ima kompaktne dimenzije in tesno meji na sosednje stavbe, ne bo enostavno namestiti navpičnega modela mlina na veter z lastnimi rokami. Konstrukcijo bo treba dvigniti 3-5 m nad tlemi in jo dodatno utrditi, da ob močnejšem sunku ne pade.

Vse te informacije je treba upoštevati že v fazi načrtovanja, da bo jasno, ali lahko vetrni generator prevzame celotno oskrbo z energijo ali bo njegova vloga ostala pomožni vir energije. Priporočljivo je izvesti izračun vetrne turbine.

Zaključki in uporaben video na to temo

Videoposnetek št. 1 bo pokazal, kako narediti vertikalni vetrni generator z rotorskim sistemom Daria z lastnimi rokami doma. Videoposnetek jasno prikazuje značilnosti in zanimive nianse postopka sestavljanja. Obstaja definicija največje moči proizvedene enote:

Video št. 2 bo pokazal, kako deluje vertikalni vetrni generator in koliko energije proizvede. Ponuja podroben pregled modula in opis dela, potrebnega za pravilno merjenje dejanske moči in drugih parametrov:

Video št. 3 predstavlja testiranje domačega vertikalnega vetrnega generatorja. Kaj je sposobna naprava, izdelana z lastnimi rokami iz odpadnih materialov:

Tako sodoben in praktičen vir alternativne energije, kot so navpične vetrnice, je enostavno sestaviti z lastnimi rokami. Z ustreznimi izkušnjami v gospodinjstvu je mogoče izdelati vsak del, nato pa vse komponente povezati v eno samo celovito strukturo.

Če ne želite zapletati naloge, je povsem primerno kupiti že pripravljene komponente in doma, brez naglice in težav, namestiti zanesljivo vetrno turbino, ki bo lahko zagotovila nemoteno oskrbo bivalnega prostora z električno energijo.

Če niste 100-odstotno prepričani v svoje sposobnosti, je bolje, da delo zaupate strokovnjakom. Vse bodo naredili zelo hitro in v popolnem skladu z osnovnimi operativnimi zahtevami.

Ali imate izkušnje s konstruiranjem in upravljanjem vetrnega generatorja? Delite informacije z našimi bralci in predlagajte svoj način sestavljanja enote. V spodnjem obrazcu lahko pustite komentarje in dodate fotografije domačih izdelkov.