Халявная электроэнергия из воздуха: простой ветрогенератор своими руками

Принцип работы ветряной установки

На сегодняшний день тяжело себе представить быт без электроприборов. Даже незначительные перебои в подаче электричества могут сильно повлиять на нормальный уклад жизни большинства людей. Чаще всего подобные проблемы наблюдаются в сельской местности и на территории загородных поселков.

Ветроэлектрическая установка способна преобразовывать кинетическую энергию ветра в механическую. Это обеспечивает вращение ротора и преобразуется в электричество. При этом, установка должна состоять из определенных элементов, без которых ее работа будет невозможной.

В частности, в конструкцию ветрогенератора входят:

лопасти, образующие пропеллер;
ротор турбины;
генератор;
инвертор;
аккумулятор.

Во время работы ветрогенератора на лопасти воздействует тормозящая сила, импульсная и подъемная. При этом, две последние преодолевают тормозящее воздействие и обеспечивают движение маховика. Ротор создает магнитное поле в неподвижной части генератора. В результате в цепи возникает электрический ток.

В результате вращения ротора происходит образование трехфазного переменного тока. Полученный ток проходит через контроллер, отвечающий за заряд аккумуляторной батареи постоянного тока.

Инвертор обеспечивает преобразование тока, который в последующем можно потреблять в разных целях. Например, можно обеспечить работу осветительных устройств, телевизора, радиоприемника, микроволновой печи и иных электроприборов.

Роторный (горизонтальный) ветрогенератор

Такое устройство справится с обеспечением электричеством небольшого дома или нескольких хозяйственных построек. Максимальная мощность ветрогенератора не будет превышать 1,5 киловатта.

Для работы подготовьте:

автомобильный генератор на 12 ватт;
реле, контрольную лампочку аккумулятора;
сам аккумулятор на 12 ватт;
преобразователь тока;
большую кастрюлю или ведро из дюралюминия либо нержавеющей стали;
пару хомутов для крепления генератора к мачте;
выключатель;
провод, 0,4 и 0,25 сантиметра;
болты, гайки, шайбы;
вольтметр.

Инструменты потребуются те же, что и в предыдущем случае. Вначале возьмите кастрюлю (или ведро) и, используя маркер с рулеткой, поделите ее на четыре одинаковые части. Вырежьте лопасти, но до конца не дорезайте (так, как показано на картинке).

Проделайте отверстия для болтов в днище, после чего отогните лопасти, но не очень сильно. Учитывайте при этом тот факт, как будет вращаться генератор (по часовой стрелке или против нее).

Далее закрепите кастрюлю с уже подготовленными лопастями на шкив, закрепите с помощью болтов. Установите на мачту, зафиксированную заранее, генератор (для этого используйте припасенные хомуты), далее соедините все кабели и соберите цепь. Перепишите всю схему, зафиксируйте провода на опоре.

Для подключения аккумулятора используйте 4-миллиметровый кабель длиной максимум 1 метр. Для подключения нагрузки используйте кабель меньшего сечения. Также поставьте инвертер. Ниже приведена примерная схема подключения.

Как видим, соорудить ветрогенератор своими руками вполне возможно. Конструкция может быть двух типов, но при наличии навыков и должного рвения с работой можно справиться даже в одиночку. На этом все, удачи!

Самодельный генератор

Изготовление самодельного генератора — часто встречающаяся задача, возникающая при сборке ветряка. При создании используются разные методы:

использование готового генератора или магнето с внесением некоторых конструктивных изменений
создание генератора «с нуля» из подручных материалов

Оба варианта имеют свои плюсы и минусы, выбор делается на основе своих возможностей или предпочтений.

Мотор для ветряка своими руками

Создание генератора с нуля требует обладания определенными познаниями, навыками работы со слесарными инструментами и опыта изготовления электротехнических устройств. Процесс создания генератора состоит из двух этапов:

изготовление ротора. На пластину из фанеры или иного листового материала наклеиваются неодимовые магниты в одинаковом удалении от центра. Полярность магнитов чередуется
изготовление статора. Наматываются обмотки числом, кратным 3 (три фазы). Они располагаются на фанерной пластине подобно магнитам ротора и соединяются определенным образом, образуя равномерный сдвиг фазы. Готовый статор заливают эпоксидкой для защиты от влаги, пыли и т.д.
производится сборка устройства. На оси укрепляется ротор, ось устанавливается на статор, вся конструкция закрепляется и накрывается защитным кожухом.

Расчеты мощности генератора производятся заранее. Проверка работоспособности проходит обычно сразу после сборки, вращение обеспечивается при помощи подручного устройства (чаще всего, электродрель).

Обслуживание ветрогенератора

Ветряки — довольно надежные устройства, не требующие ежедневного ухода и обслуживания. Многие пользователи свидетельствуют, что их комплекты работают практически без вмешательства человека по 2-3 года. Тем не менее, вращающиеся части изнашиваются, требуют смазки, замены подшипников.

Лопасти крыльчатки выходят из строя и требуют замены. Эти действия выполняются по мере необходимости, владелец учитывает пробег деталей и меняет их по достижении определенного срока наработки. Для промышленных моделей существуют свои режимы обслуживания, указанные в паспорте комплекта.

Вертикалки

Ветряки с вертикальной осью вращения являются наиболее подходящей для самостоятельного изготовления группой устройств. Они имеют простую, понятную конструкцию. Не нуждаются в большом количестве узлов вращения, нетребовательны к направлению ветра. Возможности этой группы породили большое количество вариантов конструкции, некоторые из которых следует рассмотреть подробнее.

ВС

Ветрогенератор Савониуса — одна из наиболее старых разработок, увидевших свет в 20-х годах прошлого столетия. Устройство состоит из двух лопастей достаточно большой площади, изогнутых в продольном направлении. В поперечном сечении они напоминают латинскую букву S. При этом, они слегка сдвинуты друг к другу, несколько перекрывая рабочие стороны.

При воздействии потока ветра одна из лопастей получает усилие на рабочую часть, а вторая — на обратную сторону. Форма лопасти способствует рассечению потока, часть которого уходит в сторону, а другая часть соскальзывает на рабочую поверхность второй лопасти, увеличивая вращающий момент.

Дарье

Конструкция Дарье была предложена почти одновременно с ротором Савониуса. Ее основа — лопасти, имеющие форму крыла самолета и расположенные вертикально по касательной к окружности вращения. Требуется нечетное число лопастей, иначе возникнет чрезмерно высокое уравновешивающее усилие. Подъемная сила лопастей способствует возникновению высокой скорости вращения, превышающей этот показатель в 3-4 раза по сравнению с ротором Савониуса.

Математического описания работы устройства до сих пор не имеется, но разработки, выполненные на основе конструкции, существуют и постоянно пополняются. Существует большое количество моделей частных ветрогенераторов с мощностью, достаточной для обеспечения небольшого дома.

Ортогонал

Ортогональные конструкции являются наиболее эффективными из всех базовых моделей вертикальных ветряков. Они обладают высокими скоростями, чувствительностью, производительностью. Конструкция состоит из нескольких лопастей (обычно три и больше), расположенных на некотором расстоянии от оси параллельно ей. Рассмотренный выше ротор Дарье — один из представителей ортогональных устройств. К недостаткам можно отнести высокие нагрузки на узел вращения, способствующие быстрому выходу из строя движущихся деталей.

Геликоид

Геликоидные конструкции созданы на основе базовой модели ортогонального типа, но со значительными изменениями геометрии лопастей. Они изогнуты по окружности вращения, получив форму, приближенную к спиральной. В результате достигается значительная стабилизация вращения, снижается износ движущихся элементов, конструкция в целом приобретает долговечность, прочность и надежность.

Более плавный режим вращения обеспечивает равномерную выработку электрического тока, что позволяет использовать устройства для прямого питания некоторых потребителей (осветительных устройств, насосов и т.д.). Для самостоятельного изготовления конструкция представляет достаточно трудную задачу из-за сложной геометрической формы лопастей.

Бочка-загребушка

Это — «народное» название многолопастного карусельного (вертикального) ветрогенератора. Устройство имеет хороший баланс, эффективно захватывает поток ветра, низкий уровень шума. Для желающих попробовать силы в изготовлении ветряк своими руками этот вариант конструкции рекомендуется как один из базовых типов конструкции. Лопасти делаются из листовой оцинкованной стали, разрезанных вдоль бочек или иного подручного материала.

Каркас — сваривается из металлического профиля — уголка, трубы и т.п. Особенность устройства в его неуязвимости для сильных порывов ветра — вокруг крыльчатки при усилении потока образуется вихревой кокон, препятствующий проникновению ветра внутрь крыльчатки. Поток просто обтекает устройство, как трубу.

Ветрогенератор Ленца

Особенность конструкции Ленца состоит в использовании вместо подшипников сильных неодимовых магнитов. Они удерживают узел вращения в «подвешенном» состоянии, что обеспечивает легкость вращения. Отсутствие трения способствует высокой долговечности оборудования. Показатели весьма впечатляющие — старт вращения происходит при скорости ветра от 0,17 м/с, а на номинальную производительность ветряк выходит уже при 3,4 м/с.

Расчет мощности

Мощность ветряных электростанций сильно отличается в зависимости от модели. На показатель также влияет местоположение. Поэтому предварительно нужно рассчитать необходимую мощность, чтобы подобрать оптимальную модель.

Как выбрать хороший генератор для дома — лучшие модели и варианты выбора генератора для частного дома (115 фото)
Как выбрать конденсатор для электродвигателя: запуск трехфазного двигателя и правильный подбор конденсатора (схемы, 90 фото и видео)
Ремонт электродвигателей своими руками: восстановление якоря, обмотки и советы как устранить КЗ быстро и просто (125 фото и видео)

Сначала следует определить общее энергопотребление в среднем за месяц (учитывая все использующиеся электрические приборы и их мощностные показатели).

Для дома обычно достаточно ветровой электростанции мощностью 2-10 кВт. Рассчитывая мощность также следует учесть такие факторы:

размеры лопастей;
скорость ветра;
потери (нужно брать во внимание коэффициент применения ветровой энергии, равный 0,6, мощность пропеллера 40-50%, потери на генерирующем узле около 20% и на проводах порядка 20%).

Есть простая формула расчета мощности:

P=0,6 х π х R2 х V3, где:

P – мощность;
R – радиус ветряка;
V – среднегодовая скорость ветра.

Если этого достаточно для ваших потребностей, можно устанавливать такую станцию. В противном случае следует выбрать более мощный вариант.

Схема самодельного ветрогенератора – основные узлы

Сделать самодельный ветрогенератор в домашних условиях сравнительно легко. Ниже вы можете увидеть простой чертеж, объясняющий расположение отдельных узлов. Согласно этому чертежу, нам необходимо сделать или подготовить следующие узлы:

Схема самодельного ветряка.

Лопасти – они могут быть изготовлены из самых разных материалов;
Генератор для ветрогенератора – можно приобрести готовый или сделать самостоятельно;
Хвостовая часть – направляет лопасти по направлению ветра, позволяя добиться максимального КПД;
Мультипликатор – повышает обороты вращения вала (ротора) генератора;
Крепежная мачта – на ней будут удерживаться все вышеперечисленные узлы;
Натяжные тросы – удерживают всю конструкцию и не дают упасть от порывов ветра;
Контроллер заряда, аккумуляторы и инвертор – обеспечивают преобразование, стабилизацию и накопление полученной электроэнергии.

Мы попробуем сделать с вами простой роторный ветрогенератор.

Ветряк своими руками. Забава или реальная экономия?

Скажем сразу, что сделать ветрогенератор своими руками полноценным и эффективным непросто. Грамотный расчет ветрового колеса, передаточного механизма, подбор подходящего по мощности и оборотам генератора – отдельная тема. Мы дадим лишь краткие рекомендации по основным этапам данного процесса.

Генератор

Автомобильные генераторы и электродвигатели от стиральных машин с прямым приводом для этой цели не подходят. Они способны генерировать энергию от ветрового колеса, но она будет незначительной. Автогенераторам для эффективной работы нужны очень высокие обороты, которые не может развить ветряк.

В моторах для стиралок другая проблема. Там стоят ферритовые магниты, а для ветрогенератора нужны более производительные – ниодимовые. Процесс их самостоятельного монтажа и намотки токоведущих обмоток требует терпения и высокой точности.

Мощность устройства, собранного своими руками, как правило, не превышает 100-200 Ватт.

В последнее время среди самодельщиков пользуются популярностью мотор-колеса для велосипедов и скутеров.

С позиций ветроэнергетики это мощные ниодимовые генераторы, оптимально походящие для работы с вертикальными ветровыми колесами и зарядки аккумуляторов. С такого генератора можно снимать до 1 кВт ветровой энергии.

Создание самодельного ветряка

Самодельный ветровой генератор может применяться как основной или дополнительный источник энергии. Как вспомогательное устройство он может запитывать светильники в доме и на улице, греть воду в бойлере. Как главный источник электроэнергии он может подпитывать всю бытовую технику, отопительные системы и осветительную группу. Самостоятельное изготовление ветряка более выгодно, чем покупка магазинной модели. Устройства до 5 кВт могут обойтись в сумму до 200000 рублей, их ремонт также является дорогостоящим.

Основные узлы ветрогенератора

Генератор

Перед тем как сделать ветряную электростанцию своими руками, нужно собрать необходимые комплектующие. Для создания ветряка потребуются следующие детали:

Лопасти. Они могут выполняться из различных материалов.
Генератор. Можно собрать его самостоятельно или приобрести готовый.
Хвостовая часть. Помогает движению лопастей по направлению с максимально возможным КПД.
Мультипликатор. Позволяет увеличить скорость вращения ротора.
Мачта для крепежа. Фиксатор всех узлов.
Натяжные тросы. Также фиксируют всю конструкцию ветроэлектростанции, сделанную своими руками.
Аккумулятор, контроллер заряда, инвертор.

Новички могут создать генератор по простейшей схеме.

Сборка генератора

Ветряк можно создать из любых материалов, даже из пластиковых бутылок. Он будет вращаться от ветра и издавать шум. Схемы сборки таких устройств бывают разные – ось может устанавливаться вертикально, горизонтально. Прибор может быть абсолютно разных размеров.

Основа самодельного ветряка – генератор. Для его самостоятельной сборки потребуется:

Статор. Делается из двух металлических листов, которые вырезаются в виде круга диаметром 500 мм. К каждому кругу приклеивается по 12 неодимовых магнитов диаметром 50 мм. Полюса должны обязательно чередоваться. Во второй окружности полосы ставятся со сдвигом.
Ротор. Состоит из 9 катушек с медной проволокой диаметром 3 мм. На каждой катушке должно быть по 70 обмоток. Размещаются на немагнитной основе.
Ось. Она проделывается в середине ротора. Для устойчивости конструкцию следует отцентровать.

Монтаж лопастей

Изготовление лопастей из полипропиленовой трубы

При ветряной погоде из самодельной ветроэлектростанции можно получить до 3,5 кВт мощности. В среднем этот показатель будет около 2 кВт. В самом простом горизонтальном генераторе делается три лопасти. Их можно выполнять из следующих материалов:

Древесина. К минусам можно отнести образование трещин в процессе эксплуатации. В будущем потребуется замена лопастей.
Полипропилен. Это оптимальный вариант для ветрогенераторов с небольшой мощностью.
Металл. Считается самым прочным, качественным, долговечным и надежным материалом для лопастей ветряка. Рекомендуется выбирать для таких целей дюралюминий – он надежный и не особо тяжелый.

Когда лопасти созданы, их следует установить вместе с ротором на монтажную площадку. На ней же закрепляется хвостовая часть.

Запуск

Схема сборки

Важно правильно выбрать место, где будет находиться ветряк. Элемент следует поставить вертикально и как можно выше, чтобы он попадал в зону сильных ветров. Рядом не должно быть никаких крупных зданий и деревьев, а также других объектов, которые будут мешать циркуляции потоков воздуха в ветровой мельнице для электричества

Рядом не должно быть никаких крупных зданий и деревьев, а также других объектов, которые будут мешать циркуляции потоков воздуха в ветровой мельнице для электричества.

Когда собранная установка начнет работать, к ней нужно подключить мультиметр. Он присоединяется к ветви генератора с целью проверки наличия напряжения. Когда оно зарегистрировано, можно считать, что ветряк готов к полноценной эксплуатации. Далее продумывается схема подачи получаемого электропитания к жилищу и другим объектам.

Подключение в доме

Схема подключения

К ветряной установке нужно подключить бытовые приборы, которые будут запитываться от нее. Для этого потребуется приобрести инверторный преобразователь с показателем эффективности 99%. Тогда будут минимальные потери при преобразовании постоянного тока в переменный.

В корпусе будет присутствовать 3 узла:

Аккумулятор. Накапливает энергию.
Контроллер заряда. Отвечает за длительность службы батареи.
Преобразователь. Переводит постоянный ток в переменный.

Строительство ветряка роторного типа

Для самостоятельной работы сегодня существует огромное количество моделей. Но в качестве примера следует рассмотреть роторную установку с вертикальным типом вращения. Материалы, необходимые для работы:

Старая металлическая бочка или барабан со стиральной машинкой, вышедшей из строя.
Автомобильный генератор.
Кислотный аккумулятор (при желании можно использовать в работе гелиевую модель аккумулятора).
Выключатель в виде кнопки.
Хомуты, провода, болты, гайки.
Реле с автомобиля для контроля заряда аккумулятора.
Болгарка необходима для резки металлических поверхностей. В некоторых труднодоступных местах понадобятся ножницы по металлу.
Набор дополнительных инструментов: строительный карандаш и рулетка для разметки, набор свёрл, отвертки.

Также понадобится деталь для монтажа мачты, высота которой не превышает 15 метров. Лопасти можно изготовить в двух различных вариациях: съёмные и непрерывные модели.

Типы конструкций по оси вращения

В зависимости от расположения вращающей части генератора относительно плоскости земной поверхности, выделяют две группы конструкций:

Вертикальные установки. Лопасти вращаются в оси перпендикулярной линии горизонта. Подобные конструкции обладают особой чувствительностью к малейшим порывам ветра, но низкой мощностью.
Горизонтальные установки. Лопасти вращаются в плоскости, расположенной параллельно земной поверхности. Они менее чутко реагируют на воздушные течения, но обладают достаточной мощностью преобразования кинетической энергии в механическую энергию.

Сделать своими руками можно, как вертикальный, так и горизонтальный ветрогенератор.

Законность установки ветрогенератора

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, созданный для бытовых нужд, нам бы не помешал.

Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Ветрогенератор – отличное решение для обеспечения загородного объекта электроэнергией. Причем в ряде случаев его установка является единственным возможным выходом

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Для того чтобы определиться с целесообразностью устройства ветрогенератора, необходимо выяснить ветроэнергетический потенциал конкретной местности (кликните для увеличения)

Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.

Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей.

Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:

Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
Шум от редуктора и лопастей. Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально

Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.

При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться

Целесообразность устройства ветряка обосновывается в первую очередь достаточно высоким и стабильным ветряным напором в местности;
Необходимо располагать достаточно большим участком, полезная площадь которого не будет существенно сокращена из за установки системы;
Из-за сопровождающего работу ветряка шума желательно, чтобы между жильем соседей и установкой было не менее 200 м;
Убедительно аргументирует в пользу устройства ветрогенератора неуклонно повышающаяся стоимость электроэнергии;
Устройство ветрогенератора возможно только в местностях, власти которых не препятствуют, а лучше еще и поощряют использование зеленых видов энергии;
Если в регионе сооружения мини электростанции, перерабатывающей энергию ветра, случаются частые перебои, установка минимизирует неудобства;
Владелец системы должен быть готов к тому, что вложенные в готовое изделие средства не окупятся сразу. Экономический эффект может стать ощутимым через 10 — 15 лет;
Если окупаемость системы — не последний момент, стоит задуматься об сооружении мини электростанции собственными руками.