Come costruire le pale per un generatore eolico con le proprie mani: esempi di pale eoliche autoprodotte

L’utilizzo di fonti energetiche alternative è una delle principali tendenze del nostro tempo.L’energia eolica pulita e conveniente può essere convertita in elettricità anche a casa tua costruendo una turbina eolica e collegandola a un generatore.

Puoi costruire pale per un generatore eolico con le tue mani con materiali ordinari, senza utilizzare attrezzature speciali. Ti diremo quale forma di pala è più efficiente e ti aiuteremo a scegliere il disegno appropriato per un impianto eolico.

Come funziona un semplice generatore eolico?

Un generatore eolico è un dispositivo che consente di convertire l'energia eolica in energia elettrica.

Il principio del suo funzionamento è che il vento fa ruotare le pale, mette in moto l'albero, attraverso il quale la rotazione viene fornita al generatore attraverso un riduttore, che ne aumenta la velocità.

Il funzionamento di un impianto eolico viene valutato mediante KIEV - fattore di utilizzo dell'energia eolica. Quando una ruota eolica gira rapidamente, interagisce con una maggiore quantità di vento, il che significa che ne assorbe più energia.

Esistono due tipi principali di generatori eolici:

• verticale;
• orizzontale.

I modelli orientati verticalmente sono costruiti in modo che l'asse dell'elica sia perpendicolare al suolo. Pertanto, qualsiasi movimento delle masse d'aria, indipendentemente dalla direzione, mette in movimento la struttura.

Questa versatilità è un vantaggio di questo tipo di turbine eoliche, ma sono inferiori ai modelli orizzontali in termini di produttività ed efficienza operativa.

Un generatore eolico orizzontale assomiglia ad una banderuola. Affinché le pale possano ruotare, la struttura deve essere ruotata nella direzione desiderata, a seconda della direzione del movimento dell'aria.

Per monitorare e catturare i cambiamenti nella direzione del vento, vengono installati dispositivi speciali. L'efficienza con questa disposizione delle viti è notevolmente superiore rispetto all'orientamento verticale. Per l'uso domestico è più razionale utilizzare generatori eolici di questo tipo.

Quale forma della lama è ottimale?

Uno degli elementi principali di un generatore eolico è un insieme di pale.

Ci sono una serie di fattori associati a queste parti che influenzano l’efficienza del mulino a vento:

• peso;
• misurare;
• modulo;
• Materiale;
• quantità.

Se decidi di progettare le pale per un mulino a vento fatto in casa, devi tenere conto di tutti questi parametri. Alcuni credono che più ali sono presenti sull’elica di un generatore, più energia eolica può essere prodotta. In altre parole, più siamo, meglio è.

Tuttavia, questo non è il caso. Ogni singola parte si muove contro la resistenza dell'aria. Pertanto, un gran numero di pale su un'elica richiede una maggiore forza del vento per completare un giro.

Inoltre, ali troppo larghe possono causare la formazione del cosiddetto “cappello d'aria” davanti all'elica, quando il flusso d'aria non attraversa il mulino a vento, ma lo circonda.

La forma conta molto. La velocità dell'elica dipende da questo. Uno scarso flusso provoca la formazione di vortici che rallentano la ruota eolica

Il più efficiente è un generatore eolico a pala singola. Ma costruirlo e bilanciarlo con le proprie mani è molto difficile. Il design risulta inaffidabile, sebbene con un'elevata efficienza. Secondo l'esperienza di molti utenti e produttori di turbine eoliche, il modello più ottimale è quello a tre pale.

Il peso della lama dipende dalle sue dimensioni e dal materiale con cui sarà realizzata. La taglia deve essere selezionata con attenzione, guidata da formule di calcolo. È meglio elaborare i bordi in modo che vi sia un arrotondamento su un lato e uno spigolo vivo sul lato opposto.

La forma corretta delle pale di un generatore eolico è la base per il suo buon funzionamento.

Le seguenti opzioni sono adatte per la produzione domestica:

• tipo di navigazione;
• tipo di ala.

Le pale a vela sono semplici strisce larghe, come quelle di un mulino a vento.Questo modello è il più ovvio e facile da realizzare. Tuttavia, la sua efficienza è così bassa che questa forma non viene praticamente utilizzata nei moderni generatori eolici. L'efficienza in questo caso è di circa il 10-12%.

Una forma molto più efficace sono le lame di un profilo alato. Implica i principi dell'aerodinamica che sollevano in aria enormi aerei. Una vite di questa forma è più facile da mettere in movimento e ruota più velocemente. Il flusso d'aria riduce notevolmente la resistenza che la girandola incontra lungo il suo percorso.

Il profilo corretto dovrebbe assomigliare all'ala di un aereo. Da un lato la lama ha un ispessimento e dall'altro una leggera pendenza. Le masse d'aria fluiscono attorno a una parte di questa forma in modo molto fluido

L'efficienza di questo modello raggiunge il 30-35%. La buona notizia è che puoi costruire tu stesso una lama alata utilizzando un minimo di strumenti. Tutti i calcoli e i disegni di base possono essere facilmente adattati al tuo mulino a vento e utilizzano energia eolica gratuita e pulita senza restrizioni.

Di cosa sono fatte le lame in casa?

I materiali adatti per la costruzione di un generatore eolico sono, innanzitutto, plastica, metalli leggeri, legno e una soluzione moderna: fibra di vetro. La domanda principale è quanto lavoro e tempo sei disposto a spendere per costruire un mulino a vento.

Tubi fognari in PVC

Il materiale più popolare e diffuso per realizzare pale in plastica per generatori eolici è un normale tubo fognario in PVC. Per la maggior parte dei generatori domestici con un diametro della vite fino a 2 m è sufficiente un tubo da 160 mm.

I vantaggi di questo metodo includono:

• prezzo basso;
• disponibilità in qualsiasi regione;
• facilità d'uso;
• un gran numero di diagrammi e disegni su Internet, vasta esperienza nell'uso.

I tubi sono diversi. Questo è noto non solo a coloro che realizzano impianti eolici fatti in casa, ma a tutti coloro che hanno riscontrato l'installazione di fognature o approvvigionamento idrico. Differiscono per spessore, composizione e produttore. Il tubo è economico, quindi non è necessario cercare di ridurre ulteriormente il costo del tuo mulino a vento risparmiando sui tubi in PVC.

Il materiale di scarsa qualità dei tubi di plastica può portare al fatto che le lame si spezzeranno durante il primo test e tutto il lavoro sarà svolto invano

Per prima cosa devi decidere il modello. Ci sono molte opzioni, ogni forma ha i suoi svantaggi e vantaggi. Potrebbe valere la pena sperimentare prima di ritagliare la versione finale.

Dato che il prezzo dei tubi è basso e li puoi trovare in qualsiasi negozio di ferramenta, questo materiale è perfetto per i primi passi nella modellazione delle lame. Se qualcosa va storto, puoi sempre comprare un’altra pipa e riprovare; il tuo portafoglio non soffrirà molto da tali esperimenti.

Gli utenti esperti di energia eolica hanno notato che è meglio utilizzare tubi arancioni anziché grigi per realizzare le pale delle turbine eoliche. Mantengono meglio la forma, non si piegano dopo la formazione dell'ala e durano più a lungo

I progettisti amatoriali preferiscono il PVC, poiché durante il test una lama rotta può essere sostituita con una nuova, realizzata in 15 minuti direttamente sul posto se è disponibile un modello adatto. Semplice, veloce e, soprattutto, conveniente.

Le istruzioni fotografiche per realizzare pale di mulini a vento da tubi polimerici ti aiuteranno a padroneggiare visivamente i passaggi e la sequenza del processo:

Tutti i passaggi preparatori sono stati completati, ora le pale devono essere fissate alla parte che ruota con il vento:

Alluminio: sottile, leggero e costoso

L'alluminio è un metallo leggero e resistente. Viene tradizionalmente utilizzato per realizzare pale per turbine eoliche. Grazie al suo peso ridotto, se si dà alla piastra la forma desiderata, le proprietà aerodinamiche dell'elica saranno eccellenti.

I carichi principali che un mulino a vento subisce durante la rotazione sono volti a piegare e rompere la pala. Se durante tali lavori la plastica si rompe rapidamente e si rompe, potete contare su una vite in alluminio molto più a lungo.

Tuttavia, se si confrontano i tubi in alluminio e PVC, le piastre metalliche saranno comunque più pesanti. A velocità di rotazione elevate c'è un alto rischio di danneggiare non la lama stessa, ma la vite nel punto di attacco

Un altro svantaggio delle parti in alluminio è la complessità della produzione. Se il tubo in PVC ha una curva che verrà utilizzata per conferire proprietà aerodinamiche alla lama, l'alluminio, di regola, viene preso sotto forma di un foglio.

Dopo aver ritagliato la parte secondo lo schema, che di per sé è molto più difficile che lavorare con la plastica, il pezzo risultante dovrà comunque essere arrotolato e piegato correttamente. Non sarà così facile farlo a casa e senza attrezzi.

Invece del costoso alluminio, è possibile utilizzare ritagli di lamiera di copertura o pezzi di lamiera ondulata rimasti dopo l'installazione:

Fibra di vetro o fibra di vetro - per professionisti

Se decidi di affrontare consapevolmente il problema della creazione di una lama e sei disposto a dedicare molti sforzi e nervi, la fibra di vetro andrà bene.Se non ti sei mai occupato di generatori eolici, iniziare la tua conoscenza con la modellazione di un mulino a vento in fibra di vetro non è l'idea migliore. Tuttavia, questo processo richiede esperienza e capacità pratiche.

Una lama composta da diversi strati di fibra di vetro legati con colla epossidica sarà resistente, leggera e affidabile. Con un'ampia superficie, la parte risulta cava e praticamente priva di peso

Per la produzione viene utilizzata la fibra di vetro, un materiale sottile e resistente prodotto in rotoli. Oltre alla fibra di vetro, per fissare gli strati è utile la colla epossidica.

Il lavoro inizia creando una matrice. Questo è un pezzo grezzo che rappresenta uno stampo per una parte futura.

La matrice può essere di legno: legname, assi o tronchi. La sagoma volumetrica di metà della lama è ritagliata direttamente dal massiccio. Un'altra opzione è uno stampo di plastica.

È molto difficile realizzare da soli un pezzo grezzo; devi avere davanti ai tuoi occhi un modello già pronto di una lama in legno o altro materiale, e solo allora una matrice per la parte viene ritagliata da questo modello. Hai bisogno di almeno 2 di queste matrici, ma, avendo creato una forma di successo una volta, può essere utilizzata molte volte e in questo modo puoi costruire più di un mulino a vento.

Il fondo dello stampo è accuratamente lubrificato con cera. Questo viene fatto in modo che la lama finita possa essere facilmente rimossa in seguito. Stendere uno strato di fibra di vetro e rivestirlo con colla epossidica. Il processo viene ripetuto più volte finché il pezzo non raggiunge lo spessore desiderato.

Quindi la colla dovrebbe asciugarsi. Alcune persone consigliano di mettere lo stampo in un sacchetto sottovuoto e di pompare fuori l'aria. In questo modo la colla penetra meglio in tutti gli strati di fibra di vetro, senza lasciare zone non impregnate.

Quando la colla epossidica si è asciugata, metà della parte viene accuratamente rimossa dalla matrice. Fanno lo stesso con il secondo tempo.Le parti sono incollate insieme per formare una parte tridimensionale cava. Leggera, resistente e dalla forma aerodinamica, la pala in fibra di vetro è l'apice dell'eccellenza per gli hobbisti dei parchi eolici domestici.

Il suo principale svantaggio è la difficoltà di implementare l'idea e un gran numero di difetti inizialmente, fino a ottenere la matrice ideale e perfezionare l'algoritmo di creazione.

Economico e allegro: parte in legno per una ruota eolica

Una lama di legno è un metodo vecchio stile, facile da implementare, ma inefficace al livello odierno di consumo di elettricità. La parte può essere realizzata con una tavola solida di legno chiaro, come il pino. È importante scegliere un pezzo di legno ben essiccato.

Se il legno è umido, durante il processo di essiccazione la vite potrebbe “condurre” e deformarsi. E il peso del legno bagnato è significativamente superiore a quello secco

Devi scegliere una forma adatta, ma tieni conto del fatto che la lama di legno non sarà una lastra sottile, come l'alluminio o la plastica, ma una struttura tridimensionale. Pertanto, non è sufficiente dare una forma al pezzo, è necessario comprendere i principi dell'aerodinamica e immaginare il contorno della pala in tutte e tre le dimensioni.

Per dare l'aspetto finale al legno dovrete utilizzare una pialla, preferibilmente elettrica. Per durare nel tempo, il legno viene trattato con vernice o vernice protettiva antisettica

Lo svantaggio principale di questo design è il peso elevato della vite. Per spostare questo colosso, il vento deve essere abbastanza forte, cosa difficile da ottenere in linea di principio. Tuttavia, il legno è un materiale conveniente. Le tavole adatte per realizzare un'elica eolica le puoi trovare direttamente nel tuo giardino senza spendere un centesimo. E questo è il principale vantaggio del legno in questo caso.

L'efficienza di una lama di legno tende a zero.Di norma, il tempo e lo sforzo necessari per creare un tale mulino a vento non valgono il risultato ottenuto, espresso in watt. Tuttavia, come modello di allenamento o pezzo di prova, la parte in legno ha il suo posto. E una banderuola con lame di legno sembra impressionante sul sito.

La seguente selezione di fotografie ti farà familiarizzare con i passaggi per realizzare un mulino a vento con pale tagliate da compensato:

La parte funzionante è pronta e testata per la funzionalità, il che significa che non resta che verniciarla e avvitarla all'albero:

Disegni ed esempi di lame

È molto difficile effettuare il calcolo corretto dell'elica di un generatore eolico senza conoscere i parametri di base visualizzati nella formula, oltre a non avere idea di come questi parametri influenzino il funzionamento del mulino a vento.

È meglio non perdere tempo se non vuoi approfondire le basi dell'aerodinamica. Disegni e diagrammi già pronti con indicatori specifici ti aiuteranno a scegliere una pala adatta per un impianto eolico.

Disegno di una pala per un'elica bipala. Realizzato con tubo per fognatura diametro 110. Il diametro dell'elica del mulino a vento in questi calcoli è 1 m

Un generatore eolico così piccolo non sarà in grado di fornirti una potenza elevata.Molto probabilmente, difficilmente sarai in grado di spremere più di 50 W da questo design. Tuttavia, un'elica a due pale realizzata con un tubo in PVC leggero e sottile fornirà un'elevata velocità di rotazione e garantirà il funzionamento del mulino a vento anche con venti leggeri.

Disegno di una pala per elica di un generatore eolico tripala ricavata da un tubo di diametro 160 mm. La velocità stimata in questa opzione è 5 con un vento di 5 m/s

Un'elica a tre pale di questa forma può essere utilizzata per unità più potenti, circa 150 W a 12 V. Il diametro dell'intera elica in questo modello raggiunge 1,5 M. La ruota eolica ruoterà rapidamente e sarà facilmente avviabile. Il mulino a vento a tre ali si trova più spesso nelle centrali elettriche domestiche.

Disegno di una pala fatta in casa per un'elica per generatore eolico a 5 pale. Realizzato in tubo in PVC con diametro di 160 mm. Velocità stimata – 4

Tale elica a cinque pale sarà in grado di produrre fino a 225 giri al minuto con una velocità del vento stimata di 5 m/s. Per costruire una pala secondo i disegni proposti, è necessario trasferire le coordinate di ciascun punto dalle colonne “Coordinate modello anteriore/posteriore” alla superficie del tubo fognario in plastica.

Utilizzando la tabella seguente, puoi calcolare il diametro di un mulino a vento con 2-16 pale. In questo caso è possibile selezionare la taglia tenendo conto della potenza di uscita desiderata.

Dalla tabella si vede che più ali ha un generatore eolico, minore deve essere la loro lunghezza per produrre una corrente di pari potenza

Come dimostra la pratica, è abbastanza difficile mantenere un generatore eolico con un diametro superiore a 2 metri. Se hai bisogno di un mulino a vento più grande secondo la tabella, considera di aumentare il numero di pale.

Con regole e principi calcolo del generatore eolico Leggi l'articolo, che descrive passo dopo passo il processo di esecuzione dei calcoli.

Bilanciamento di una turbina eolica

Il bilanciamento delle pale di un generatore eolico contribuirà a farlo funzionare nel modo più efficiente possibile. Per effettuare il bilanciamento è necessario trovare una stanza dove non ci siano vento o correnti d'aria. Naturalmente, per una ruota eolica di diametro superiore a 2 m sarà difficile trovare una stanza del genere.

Le lame sono assemblate in una struttura finita e installate nella posizione di lavoro. L'asse deve essere posizionato rigorosamente in orizzontale, in piano. Il piano su cui ruoterà l'elica deve essere impostato rigorosamente verticalmente, perpendicolare all'asse e al livello del suolo.

Un'elica ferma deve essere ruotata di 360/x gradi, dove x = numero di pale. Idealmente, un mulino a vento equilibrato non devierà di 1 grado, ma rimarrà immobile. Se la lama ha girato sotto il proprio peso, è necessario regolarla leggermente, ridurre il peso su un lato ed eliminare la deviazione dall'asse.

Il processo viene ripetuto finché la vite non è assolutamente immobile in qualsiasi posizione. È importante che non ci sia vento durante il bilanciamento. Ciò potrebbe distorcere i risultati del test.

È anche importante verificare che tutte le parti ruotino rigorosamente sullo stesso piano. Per il controllo, le piastre di controllo sono installate ad una distanza di 2 mm su entrambi i lati di una delle lame. Durante il movimento nessuna parte della vite deve toccare la placca.

Per far funzionare un generatore eolico con pale fabbricate, sarà necessario assemblare un sistema che accumula l'energia ricevuta, la immagazzina e la trasmette al consumatore. Uno dei componenti del sistema è il controller. Informazioni su come fare controllore di turbine eoliche, lo scoprirai leggendo il nostro articolo consigliato.

Conclusioni e video utile sull'argomento

È del tutto possibile costruire un mulino a vento con le tue mani con materiali di scarto. Se inizi con modelli più semplici, probabilmente il tuo primo tentativo avrà successo. Con l'esperienza, affronta idee più complesse per ottenere il generatore eolico più efficiente e potente.

Video n.1. Come realizzare un mulino a vento con tubi in PVC:

Video n.2. Generatore eolico fai da te:

Video n.3. Turbina eolica in acciaio zincato:

Se desideri utilizzare energia eolica pulita e sicura per le esigenze domestiche e non prevedi di spendere molti soldi per attrezzature costose, le pale fatte in casa con materiali comuni saranno un'idea adatta. Non aver paura di sperimentare e sarai in grado di migliorare ulteriormente i modelli esistenti di eliche di mulini a vento.

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