Jak můžete vyrábět elektřinu pomocí větru?

Nyní je docela možné získat elektřinu zdarma pomocí větru. Existuje několik možností pro větrné turbíny: s vertikální a horizontální osou. Téměř každý může sestavit vertikální větrný generátor s vlastními rukama, přečtěte si náš článek o tom, jak to udělat správně.

Princip činnosti větrných generátorů

Princip činnosti je u všech modifikací větrných turbín stejný.

Během rotace lopatek vznikají tři typy fyzikálních efektů: zdvihací, impulsní a brzdné síly. Vlivem těchto sil se stator začne pohybovat a rotor na stacionární části generátoru začne vytvářet magnetické pole a dráty se pohybuje elektrický proud.

Existuje velké množství konstrukčních možností pro větrné generátory, liší se nejen výkonem, ale také svým vzhledem. Struktura většiny větrných turbín zahrnuje: generátor, lopatky, invertor a multiplikátor. K přeměně přijatého náboje na stejnosměrný proud se používá invertor. Multiplikátor je převodovka, která je určena ke zvýšení počtu otáček hřídele. Převodovky nejsou instalovány na všech větrných turbínách, hlavně pouze na velkých a výkonných větrných turbínách.

V důsledku otáčení rotoru vzniká třífázový střídavý proud. Výsledná energie je posílána přes ovladač do baterie. Dále střídač převádí proud a činí jej stabilním, v této podobě může být dodáván pro napájení domácích spotřebičů nebo osvětlení.

Jak si vyrobit vlastní vertikální větrný generátor

Větrný mlýn si můžete vyrobit sami doma. Nejprve se musíte rozhodnout o typu větrného generátoru. Větrné turbíny jsou v závislosti na jejich konstrukci:

• se svislou osou otáčení: rotor Darrieus, větrný generátor Savonius;
• s horizontální osou otáčení: rovnoběžná nebo kolmá na proudění větru.

Některé modely větrných turbín kombinují několik typů instalací. Podívejme se na příklad vytvoření hybridního větrného mlýna, který kombinuje konstrukci větrných generátorů typu Savonius a Darrieus.

Sestavení rotoru

Pro sestavení rotoru je třeba zakoupit:

• 6 neodymových magnetů D30xH10 mm;
• 6 feritových prstencových magnetů D72xd32xh15 mm;
• 2 kovové disky D230xH5 mm;
• epoxidová pryskyřice nebo lepidlo.

Místo kovových kotoučů lze použít pilové kotouče vhodné velikosti. Na jednom disku je umístěno 6 neodymových magnetů se střídající se polaritou, úhel mezi nimi by měl být 60 stupňů na průměru 165 mm.

Na druhém disku jsou stejným principem umístěny feritové prstencové magnety.

Aby se magnety během provozu větrného mlýna nepohybovaly, je nutné je alespoň do poloviny naplnit epoxidovým lepidlem.

Vyrábíme stator

Nejprve musíte navinout 9 cívek po 60 závitech, k tomu použijte smaltovaný měděný drát o průměru 1 mm.

Dále se cívky připájejí k sobě: začátek první cívky s koncem čtvrté, čtvrtý se sedmou. Druhá fáze je připojena stejným způsobem přes dvě cívky, pouze začínají pájet od druhé cívky. Zapojení třetí fáze začíná třetí cívkou.

Forma je vyrobena z překližky, do ní je umístěn pergamenový papír a nahoře je umístěn kus skelného vlákna a cívky.

To vše je vyplněno epoxidovou pryskyřicí. Po 24 hodinách se hotový stator vyjme z formy.

Sestava generátoru

Všechny části generátoru jsou připraveny, zbývá je pouze sestavit.

Samotný generátor bude připevněn k držáku s nábojem pomocí šroubů. Podívejme se blíže na proces montáže.

Kroky montáže generátoru:

• V horním rotoru jsou vytvořeny 4 závitové otvory pro čepy. Jsou nezbytné, aby rotor hladce „seděl“ ve svém sedle;
• Ve statoru jsou vytvořeny 4 otvory pro montáž držáku;
• spodní rotor je umístěn na držáku magnety nahoru a jsou do něj také vyvrtány 4 závitové otvory pro čep;
• na spodním rotoru je umístěn stator;
• Druhý rotor je umístěn nahoře tak, aby magnety směřovaly dolů. To vše je upevněno mezi sebou a držákem s nábojem pomocí šroubů a matic.

Náboj (příruba s ložisky) je nutné zakoupit samostatně: spodní část náboje musí mít průměr trubky 1,5 palce.

Pořadí upevnění všech dílů je podrobněji znázorněno na obrázku níže:

1 – spojovací prvek; 2 — podpěra čepele; 3 — horní část rotoru; 4 – magnet; 5 – průchodka; 6 – stator; 7 — spodní část rotoru; 8 – matice; 9 — vlásenka; 10 – náboj; 11 – osa; 12 — držák pro upevnění statoru

Vyrábíme čepele

Čepele mohou být vyrobeny ze dřeva, sklolaminátu a dalších materiálů. Je rychlejší a jednodušší vyrobit tuto část větrného generátoru z PVC kanalizační trubky. Je lepší použít oranžové trubky, protože mají dobrou hustotu a nebojí se přímého slunečního světla.

Pro vertikální větrný generátor budete potřebovat 4 lopatky z PVC trubky a 2 ortogonální (zakřivené) lopatky z pozinkovaného plechu. Tato konstrukce umožní větrnému mlýnu otáčet se i při slabém větru rychlostí 2–3 m za sekundu. Vezmeme metrové kusy PVC trubky a rozřízneme je podélně na 2 stejné části. Z cínu vyřízneme půlkruhy podle rozměrů budoucí čepele a připevníme je šrouby podél okrajů trubky.

K výrobě ortogonálních lopatek budete potřebovat standardní pozinkovaný ocelový plech o tloušťce 0,75 mm. Nejprve se nůžkami na kov vystřihnou dva kusy o rozměrech 1 x 0,4 m a čtyři kusy ve tvaru slzy. Poté je třeba ohnout ocelové části a připevnit části „kapky“ k okrajům.

Čepele jsou připevněny v kruhu k rámu, lze jej svařit ze čtvercového profilu trubky 20×20 a rohů 25×25. Rozměry rámu a vzdálenost mezi lopatkami lze vidět na obrázku níže:

Sestavení konstrukce větrného generátoru

Stožár je svařen z vodovodních trubek různých průměrů, jeho výška závisí na oblasti, kde bude větrný generátor umístěn, a na jeho provozních podmínkách, ale v každém případě musí být vyšší než střecha domu.

Předem je třeba připravit tříbodový vyztužený základ pro sekční stožár. K hotovému stožáru na zemi je přišroubován generátor. Dále je rám s lopatkami přišroubován ke generátoru. Stožár s větrným mlýnem je připevněn k základu pomocí dvou sklopných podpěr a je zvednut do svislé polohy pomocí navijáku. Po zvednutí stožáru je třetí podpěra přišroubována k základně větrného mlýna. Kromě toho musí být stožár zajištěn pomocí kotevního lana.

Elektrická část

Větrný mlýn bude vyrábět 3-fázový střídavý proud. Pomocí můstkového usměrňovače tvořeného 6 diodami jej převedeme na stejnosměrný proud.

To umožňuje nabíjet baterii na 12 V. Pro řízení nabíjení baterie a zabránění jejímu přebíjení použijte standardní autonabíjecí relé PP-380.

K baterii je připojen invertor, který umožňuje převést výsledných 12 V DC na 220 V AC s frekvencí 50 Hz.

Výsledek větrné turbíny: výpočet účinnosti

Zkušební testy větrného generátoru při různých rychlostech větru ukázaly následující výsledky:

• při rychlosti větru 5 m/s dostaneme 60 ot/min – 7 V a 2,3 A = 16 W;
• při rychlosti větru 10,6 m/s dostaneme cca 120 ot/min – 13 V a 3,4 A = 44 W;
• při rychlosti 15,3 m/s přibližně 180 ot/min – 15 V a 5,1 A = 76,5 W;
• při rychlosti větru 18 m/s dostaneme 240 ot/min – 18 V a 9 A = 162 W.

Větrný mlýn v zásadě produkuje 16–45 W, protože vítr o rychlosti vyšší než 15 m/s je vzácný. Pokud však nainstalujete vysokorychlostní vrtuli, pak můžete dosáhnout lepších výsledků.

Gerey Tatyana, rmnt.ru

Líbil se vám článek? Přihlaste se k odběru kanálu, abyste byli informováni o nejzajímavějších materiálech