Come fare una mini turbina eolica con le proprie mani?

Per produrre elettricità la turbina eolica non ha bisogno di combustibile o di energia solare. Questa caratteristica fa sì che molte persone pensino a come costruire una turbina eolica con le proprie mani, perché comprare e installare attrezzature già pronte non è economico.

Principio e tipi di generatori eolici

Si può fare una turbina eolica da soli solo se si capisce la sua costruzione. Il prototipo di questa macchina è un vecchio mulino a vento. La pressione del flusso d'aria sulle sue ali mette in movimento un albero, che trasmette la coppia all'attrezzatura del mulino.

Nei mulini a vento, lo stesso principio di usare l'energia del vento per far girare il rotore è usato per generare elettricità:

1. Il movimento delle pale da parte del vento fa ruotare l'albero primario con un riduttore. La coppia viene trasmessa all'albero secondario (rotore) del generatore, che è dotato di 12 magneti. La sua rotazione genera corrente alternata nell'anello dello statore.
2. Questo tipo di elettricità non può caricare le batterie senza un dispositivo speciale - un regolatore (raddrizzatore). Il dispositivo converte la corrente alternata in corrente continua, permettendo di immagazzinarla in modo che gli elettrodomestici possano funzionare senza interruzioni. Il controllore svolge anche un'altra funzione: smette di caricare la batteria in tempo e trasferisce l'energia in eccesso generata dalla turbina eolica alle unità che consumano grandi quantità di energia (come le resistenze per il riscaldamento domestico).
3. Per fornire 220 V, la corrente viene portata dalle batterie all'inverter, e poi alimentata ai punti di consumo.

Per fare in modo che le pale siano sempre nella posizione migliore per interagire con il vento, sui dispositivi alari è montata una coda che permette di girare l'elica controvento. I modelli di fabbrica delle turbine eoliche hanno dispositivi di frenatura o circuiti addizionali per piegare la coda o per dirigere le pale lontano dai colpi di vento in caso di tempo sfavorevole.

Esistono diversi tipi di turbine eoliche, classificati secondo il numero e il materiale delle pale o il passo dell'elica. Ma la divisione principale è basata sulla posizione dell'asse o dell'albero primario:

1. Il tipo orizzontale comporta il posizionamento dell'albero parallelo al suolo. Tali generatori sono chiamati generatori alati.
2. Nelle turbine eoliche verticali, l'asse è perpendicolare all'orizzonte e i piani sono disposti intorno ad esso. I generatori verticali possono essere chiamati ortogonali o rotatori.

Indipendentemente dalla posizione dell'asse di rotazione, il principio di funzionamento dell'unità rimane lo stesso.

I modelli di turbine eoliche possono avere un'elica o una ruota eolica con 2, 3 o più pale. I dispositivi multi-lama sono considerati capaci di generare corrente in venti bassi, mentre le eliche con 2 o 3 ali richiedono un flusso d'aria più forte. Una regola importante da considerare quando si sceglie un modello è che ogni pala crea resistenza al flusso del vento e riduce la velocità di rotazione, quindi è difficile far girare una ruota a più pale fino alla velocità operativa.

Tra le varietà di turbine eoliche ci sono quelle a vela e quelle rigide. Questi nomi si riferiscono al materiale di cui sono fatte le ali. Nell'auto-assemblaggio, il tipo di vela sarà più facile ed economico, ma le lame fatte di materiale plastico (tessuto, pellicola, ecc.) non sono durevoli e resistenti all'usura.

Versione verticale

Costruire una turbina eolica verticale è più facile che costruirne una orizzontale. Il design non richiede un dispositivo a palette, posto ad un'altezza bassa (fino a 2 m). I feedback di coloro che usano le turbine eoliche verticali (turbina eolica), testimoniano il poco rumore durante la rotazione e la comodità della manutenzione delle unità di lavoro. Il generatore si trova nella parte inferiore della struttura e la manutenzione può essere effettuata senza dover lavorare dall'alto o abbassare l'albero a terra.

Un cuscinetto è montato all'estremità superiore dell'asse, che funge anche da albero. È praticamente esente da manutenzione e può durare per anni senza riparazioni.

A differenza di una turbina eolica a pale, le turbine eoliche verticali non richiedono un albero alto. Funzionano indipendentemente dalla direzione del vento, il che semplifica la progettazione della parte mobile. Per le pale di un generatore eolico compatto, è possibile utilizzare il tubo in PVC di grande diametro (ad esempio, tubo di fognatura), e per una turbina eolica più potente è adatto acciaio zincato sottile. Questi materiali sono disponibili per qualsiasi fai da te e sono relativamente economici.

Il design della ruota del vento può essere scelto tra le molte opzioni disponibili:

• Design Dornier con 2 lame piatte;
• Sistema Savonius con 4 ali semicilindriche;
• turbina eolica multiblade ortogonale con 2 file di piani;
• Turbine eoliche elicoidali con un profilo di lama curvo.

Tutte le turbine eoliche verticali utilizzano il principio di aggregazione Savonius. A casa, le lame possono essere fatte da fusti di acciaio o di plastica, tagliati a metà nel senso della lunghezza. La peculiarità del design è che l'efficienza dell'unità raggiunge il massimo alla velocità delle pale di metà della velocità del vento. Pertanto, non vale la pena cercare di aumentare la velocità per una turbina eolica verticale.

Modelli orizzontali

A differenza dei generatori verticali, le turbine eoliche ad elica fatte in casa hanno una maggiore efficienza quando si aumenta la velocità delle pale. Ma i numerosi e stretti elementi dell'elica non contribuiscono al miglior lavoro: con un forte vento in testa non hanno il tempo di far girare l'albero a causa del cuscino d'aria che si forma davanti all'elica.

I generatori eolici multilama per la casa con le proprie mani sono meglio realizzati in zone con venti non troppo forti. Se la forza del vento nella regione supera spesso i 10-15 m al secondo, ha senso costruire una turbina eolica con 2-3 pale. Entrambi i tipi sono in grado di partire ad una velocità dell'aria di circa 2-3 m al secondo.

Un modello orizzontale richiede un albero alto (6-12 m). Per evitare lavori ad alta quota durante la manutenzione, gli artigiani popolari installano un semplice meccanismo pieghevole - un asse - alla base dell'albero. Per assicurare la stabilità della struttura sotto un forte carico di vento, sono necessari dei tiranti per mantenere l'albero in posizione verticale.

La carlinga con il generatore e l'elica deve essere montata su un cuscinetto e dotata di una banderuola in modo che l'elica assuma sempre una posizione vantaggiosa rispetto al vento. I cavi che portano la corrente devono essere disposti in modo che non si attorciglino quando la navicella ruota e causino interferenze e rotture. Questo è il motivo per cui sono trasportati all'interno dell'albero tubolare.

Come fare un generatore eolico da 220 volt?

Il primo passo nella costruzione di una turbina eolica è determinare la potenza richiesta dalla macchina:

• Per l'illuminazione di alcune stanze, un generatore di meno di 1 kW è sufficiente; fornirà energia per le lampadine a incandescenza o a risparmio energetico, e inoltre, un computer portatile o una TV possono essere collegati;
• un generatore eolico fatto in casa con una capacità di 5 kW fornirà elettricità per gli elettrodomestici (frigorifero, lavatrice, fornelli, ecc.);
• Per passare la casa a un'alimentazione elettrica autonoma, è necessario un potente generatore con una capacità di più di 20 kW.

Il generatore può essere autocostruito o può essere adattato da una vecchia auto. In questo modo, è possibile generare fino a 2-3 kW di potenza. Per fare una turbina eolica 220V più potente con le tue mani, dovrai fare calcoli precisi per il numero di bobine e giri di filo, la dimensione e il numero di magneti sul rotore e i parametri delle ali delle pale.

Un design semplice

Per la costruzione più semplice con una potenza di circa 1-1,5 kW è necessario:

• alternatore per auto (12 V);
• batteria ad acido (12 V);
• Interruttore on-off (12 V);
• convertitore di corrente 700-1500 V e 12-220 V;
• metallo di grande capacità;
• bulloni, rondelle, dadi;
• morsetti di fissaggio per l'alternatore (2 pezzi).

Fate dei fori simmetrici nella puleggia dell'alternatore dell'auto per i bulloni. Dividere la circonferenza del recipiente in 4 parti uguali. Tagliare le lame:

• Segnare i rettangoli sul lato del serbatoio corrispondenti alle divisioni del cerchio;
• Trova il centro verticale di ogni elemento;
• Segnare la parte superiore e inferiore del recipiente con un bordo solido largo 3-5 cm;
• tagliare il metallo tra i singoli rettangoli fino alla linea del bordo;
• fare dei tagli lungo i confini superiore e inferiore delle marcature in modo che il centro del rettangolo rimanga intatto e collegato ai cerchi;
• dispiegare ogni lama rispetto all'asse centrale;
• determinare il centro del fondo circolare, segnare le posizioni dei fori dei bulloni secondo la loro posizione sulla puleggia dell'alternatore.

Quando si dispiegano le ali, vale la pena determinare il senso di rotazione della ruota del vento per far uscire le parti corrette degli aerei. Gli angoli di rotazione di tutte le lame devono essere misurati per assicurare che sia applicato un carico uguale.

Il montaggio consiste nell'imbullonare la puleggia del generatore sul fondo del serbatoio. Viene poi preparata la base per il generatore eolico (un albero fatto da un tubo spesso alto circa 2 metri). È più facile attaccare il generatore a questo albero usando dei morsetti del diametro appropriato. Per caricare la batteria, la corrente dell'alternatore deve passare attraverso un raddrizzatore, e il collegamento deve essere fatto utilizzando gli schemi elettrici del veicolo.

Generatore fatto in casa per una turbina eolica

L'unità per il generatore eolico orizzontale può essere assemblata dai mozzi delle ruote delle automobili o utilizzare un motore elettrico di una lavatrice. Il lavoro richiede l'acquisto di magneti al neodimio (una lega di niobio). Gli elementi rettangolari sono i migliori.

Si può determinare il numero in base al numero di bobine se si usa un motore. Per un alternatore trifase, il numero di magneti dovrebbe essere 2/3 del numero di bobine, e per un alternatore monofase dovrebbe essere lo stesso. I maestri consigliano di optare per un generatore trifase.

Quando si usa il motore di una lavatrice, i magneti devono essere incollati al rotore del motore. Se si utilizza un mozzo di ruota, i magneti sono collocati su un cerchio di lamiera d'acciaio di circa 5 mm di spessore. Seguire le regole quando si assembla il rotore:

1. La distanza tra i magneti deve essere uguale. Posizionare gli elementi rettangolari sul mozzo con i loro lati lunghi lungo i raggi della ruota, e sull'albero motore lungo il suo asse longitudinale.
2. I poli dei magneti devono essere identificati e contrassegnati prima del lavoro. Montateli in modo che gli elementi opposti abbiano polarità diverse. Quando si posizionano i magneti, alternare i poli positivi e negativi delle parti vicine.
3. Si consiglia di riempire i magneti con resina epossidica in modo che siano tenuti saldamente sulla superficie del rotore.

Quando si usa l'albero del motore come rotore, mettere il pezzo al suo posto nell'avvolgimento e controllare il funzionamento mettendo gli stili di un voltmetro sui conduttori e ruotando l'albero con un trapano.

Se si usa un mozzo, le bobine di filo di rame smaltato da 1 mm si avvolgono da sole. Ogni bobina deve essere composta da 60 giri ed essere alta 9 mm. Le bobine devono essere fissate sulla parte piatta del mozzo della ruota.

Per un alternatore trifase, collegare le estremità dei cavi come segue:

• lasciare libero il cavo esterno 1 della bobina e collegare il cavo interno 4 al cavo esterno;
• collegare il conduttore interno della bobina 4 al conduttore esterno della bobina 7 e continuare fino alla fine, unendo le parti dell'avvolgimento ogni 2 pezzi; l'ultimo dovrebbe avere un'estremità interna libera, che può essere facilmente attorcigliata con il conduttore già avanzato o contrassegnata diversamente;
• ripetere il processo dalla bobina 2, unendo i fili allo stesso modo ogni 2 pezzi;
• fare lo stesso con la bobina 3 e le rimanenti non collegate.

Alla fine del lavoro, il master avrà 6 piste separate. L'avvolgimento deve essere riempito con resina epossidica e asciugato.

Poi l'albero deve essere bloccato nel cuscinetto del mozzo su cui è montato l'anello del rotore con i magneti. La distanza tra le superfici delle parti è di 1-1,5 mm. Controllare i cavi per la corrente, assemblare il mulino a vento e montarlo sull'albero.

Manutenzione

Durante il funzionamento del mulino a vento, una volta al mese si dovrebbe eseguire un controllo generale degli elementi di fissaggio, controllare il sistema elettrico per lo squilibrio di tensione, la funzionalità del controller e l'uniformità della tensione dei cavi. Per un funzionamento senza problemi, ogni 3-4 mesi vale la pena di controllare i morsetti della batteria e di controllare i livelli di elettrolito e di olio nella scatola del generatore.

L'ispezione annuale comprende il controllo delle superfici delle lame, il controllo dei cuscinetti e la loro sostituzione. Anche il livello dell'elettrolito viene rabboccato e l'olio del cambio viene aggiunto in questo momento. La manutenzione annuale comporta il controllo di tutti i gruppi per il corretto funzionamento.

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