Generatore eolico verticale fai da te: come assemblare una turbina eolica con asse di rotazione verticale

Il vento ha incredibili capacità energetiche.Il mancato utilizzo del suo potente potenziale deve essere coraggiosamente riconosciuto come uno spreco irragionevole. Ma puoi facilmente costruire un generatore eolico verticale con le tue mani e ricevere energia praticamente gratuita per coprire le esigenze della tua famiglia. Questo è abbastanza reale, non sei d'accordo?

Questo articolo ti aiuterà a comprendere in dettaglio una questione tecnica complessa. Le informazioni sistematizzate e accessibili coprono in modo molto dettagliato il principio di funzionamento dei sistemi popolari che convertono l'energia delle masse d'aria in elettricità.

Senza dubbio, sarai portato via dall'idea di creare un mulino a vento, le specifiche del suo assemblaggio sono descritte nell'articolo. Abbiamo esaminato nel dettaglio le diverse tipologie di generatori eolici verticali, toccandone differenze, vantaggi e svantaggi. La parte testuale del materiale è perfettamente integrata da foto e istruzioni video.

Vantaggi e principio di funzionamento delle turbine eoliche

Un moderno generatore verticale è una delle opzioni energia alternativa per la casa. L'unità è in grado di convertire le raffiche di vento in una risorsa energetica. Per un corretto funzionamento non necessita di dispositivi aggiuntivi che determinano la direzione del vento.

Un generatore eolico rotativo è molto facile da realizzare con le tue mani. Certo, non potrà assumersi completamente la responsabilità di fornire energia a un grande cottage privato, ma farà un ottimo lavoro illuminando gli annessi, i vialetti del giardino e le aree circostanti.

Il dispositivo di tipo verticale funziona ad un'altezza ridotta. La sua manutenzione non richiede vari dispositivi per garantire lavori di riparazione e manutenzione sicuri in alta quota.

Un minimo di parti mobili rende la turbina eolica più affidabile e stabile dal punto di vista operativo. Il profilo ottimale delle pale e la forma originale del rotore garantiscono all'unità un elevato livello di efficienza, indipendentemente dalla direzione in cui soffia il vento in un dato momento.

I piccoli modelli domestici sono costituiti da tre o più pale leggere, catturano istantaneamente la raffica più debole e iniziano a ruotare non appena la forza del vento supera 1,5 m/s. Grazie a questa capacità, la loro efficienza spesso supera quella degli impianti più grandi che richiedono venti più forti.

Il generatore funziona in modo assolutamente silenzioso, non disturba proprietari e vicini, non crea emissioni nocive nell'atmosfera e serve in modo affidabile per molti anni, fornendo con cura energia agli alloggi.

Un generatore eolico verticale funziona secondo il principio della levitazione magnetica. Quando le turbine ruotano, vengono generate forze di impulso e di portanza, nonché forze frenanti effettive. I primi due fanno girare le pale dell'unità.Questa azione attiva il rotore e crea un campo magnetico che produce elettricità.

Una turbina eolica con un asse di rotazione verticale non ha un'efficienza inferiore alle sue controparti orizzontali. Inoltre, non ha alcuna pretesa di ubicazione territoriale e funziona perfettamente praticamente in qualsiasi luogo conveniente per i proprietari di casa

Il dispositivo funziona in modo completamente indipendente e non richiede l’intervento del proprietario nel processo.

Classificazione dei generatori verticali

Esistono alcune differenze strutturali tra i dispositivi di raccolta del vento di tipo verticale. Non migliora o peggiora le unità, ma ti consente semplicemente di scegliere l'opzione più conveniente per svolgere compiti specifici in una determinata area.

#1: Caratteristiche dei sistemi ortogonali

Strutturalmente un generatore eolico ortogonale è costituito da un forte asse di rotazione verticale e da più pale parallele poste ad una certa distanza dalla base centrale.

Il dispositivo non richiede meccanismi di guida aggiuntivi e funziona normalmente, indipendentemente dalla direzione del vento. L'albero principale posizionato verticalmente consente di posizionare l'attrezzatura di azionamento a livello del suolo, facilitando notevolmente il funzionamento, la riparazione e la manutenzione.

Le unità di supporto del generatore ortogonale non hanno una durata molto lunga. Ciò è dovuto agli elevati carichi dinamici che il rotore esercita su di essi durante il funzionamento. Per garantire che l'installazione non si guasti prematuramente, tutte le parti di supporto devono essere regolarmente ispezionate e quelle danneggiate devono essere tempestivamente sostituite con altre nuove.

Gli svantaggi dei dispositivi ortogonali includono un sistema di pale eccessivamente massiccio e una bassa efficienza rispetto all'efficienza dei moduli ad asse orizzontale.

La turbina eolica più semplice per alimentare i consumatori a bassa potenza può essere assemblata da componenti già pronti:

N. 2: generatori con rotore Daria

Un generatore eolico dotato di rotore Darrieus ha un asse di rotazione verticale e 2-3 strisce di pale piane prive di caratteristico profilo aerodinamico, fissate alla base e alla sommità dell'asse di rotazione.

L'unità nel suo funzionamento non è guidata dalla forza o dalla direzione del vento, ha un'elevata velocità di rotazione e consente di posizionare i dispositivi di azionamento a terra, il che facilita e accelera il processo di manutenzione programmata ed eventuali riparazioni.

I gruppi elettrogeni a due pale con rotore Darrieus vengono attivati ​​solo da una forte raffica di vento. Con un flusso in arrivo uniforme, non possono iniziare da soli.

I componenti di supporto e rotazione di un dispositivo con rotore Darrieus sono vulnerabili all'aumento dei carichi dinamici e l'efficienza del sistema a pale è inferiore sotto molti aspetti rispetto alle installazioni orizzontali assiali.

#3: Unità con rotore Savonius

La turbina eolica verticale con rotore Savonius ha un sistema di pale semicilindriche e si differenzia da installazioni simili per l'elevata coppia di spunto e la capacità di funzionare efficacemente con venti a bassa velocità.

La potenza dei generatori eolici verticali con rotore Savonius offerti sul mercato non supera i 5 kW. I dispositivi vengono utilizzati raramente come unità di lavoro indipendente, ma vengono spesso utilizzati per creare una coppia di avviamento più elevata per le installazioni del rotore Daria

Il complesso verticale con rotore Savonius è criticato per il maggiore consumo di materiale e la minore efficienza rispetto ai generatori eolici ad asse orizzontale. Ecco perché la produzione di apparecchiature ad alta potenza di questa classe è considerata inappropriata.

La seguente selezione di foto ti introdurrà alle fasi di produzione del mulino a vento Savonius:

Tutte le parti di questo modello di mulino a vento Savonius, tranne il generatore da 3200 giri/min e 24 V, sono realizzate a mano.

N. 4: Mulino a vento con rotore multipala e guida

Questo tipo di dispositivo è una versione migliorata del classico generatore eolico ortogonale. Il complesso del rotore qui è costituito da pale disposte su due file.

Il livello esterno delle pale rimane statico e funge da pala direttrice. Cattura il flusso del vento, lo cattura, lo comprime e in questo modo aumenta notevolmente la velocità effettiva del vento.

La fila interna di pale è una struttura mobile che riceve il flusso d'aria dalla prima unità rotore con una certa angolazione.

L'efficienza di un generatore eolico con rotore multipala con sistema di guida rende questo dispositivo particolarmente attraente per i consumatori.Tuttavia, il costo di tali apparecchiature è piuttosto elevato e richiede un po' più tempo per ripagarsi rispetto a dispositivi simili con una configurazione più semplice

Gli esperti definiscono questo tipo di dispositivo il più efficiente della sua categoria e sottolineano che il design specifico gli consente di funzionare anche con la velocità del vento più bassa possibile.

#5: Caratteristiche dei dispositivi con rotore elicoidale

Una turbina eolica o generatore Gorlov è un'altra modifica del tradizionale sistema a rotore ortogonale. Le lame del modello sono attorcigliate in un arco. Questa caratteristica di progettazione consente di catturare rapidamente il flusso d'aria e ruotarlo agevolmente senza strappi.

Questo principio di funzionamento riduce significativamente il carico dinamico sulle unità base e mobili, aumentandone così la durata.

I dispositivi con rotore di tipo elicoidale sono molto affidabili e possono facilmente sopportare carichi operativi significativi. Tuttavia, durante il funzionamento, tali mulini a vento creano effetti di rumore pronunciati e producono onde sonore aggiuntive situate nella regione delle onde corte dello spettro sonoro.

Le pale del rotore filato per un mulino a vento elicoidale sono realizzate utilizzando una tecnologia molto progressiva, ma complessa. Per questo motivo le unità sono piuttosto costose e non sono molto apprezzate dai consumatori privati.

N. 6: Caratteristiche dei rotori ad asse verticale

La differenza principale tra un generatore ad asse verticale sono le sue pale posizionate verticalmente, il cui profilo ricorda l'ala di un aereo, il cui asse è chiaramente parallelo all'albero verticale. Il design ricorda in qualche modo il rotore Darrieus, ma in condizioni di produzione viene prodotto molto più velocemente e più facilmente.

Un generatore con rotore ad asse verticale aumenta la velocità operativa molto più velocemente rispetto a dispositivi simili di questa classe e inizia a produrre la risorsa energetica richiesta. Il processo è accompagnato da un piccolo effetto sonoro e non disturba né i proprietari dell'impianto né i vicini

I mulini a vento con rotore ad asse verticale sono affidabili e durevoli, possono facilmente sopportare carichi operativi significativi e non costano troppo. Queste qualità li rendono rilevanti per l'uso non solo per scopi industriali, ma anche domestici.

Sono presentate le caratteristiche della scelta dei generatori eolici per una casa privata e una panoramica delle migliori offerte Questo articolo.

Realizza il tuo mulino a vento

Non è troppo difficile creare un generatore eolico con un asse di rotazione verticale a casa con le tue mani. È sufficiente acquistare i componenti richiesti, assemblarli nell'ordine corretto e installare il modulo nella posizione prescelta. Non appena c'è una brezza minima, il prodotto funzionerà e inizierà a fornire ai proprietari l'energia necessaria.

Fase 1: approvvigionamento di componenti e materiali

Per realizzare un generatore eolico verticale con le tue mani, avrai bisogno dei seguenti componenti:

• rotore – parte mobile dell'unità:
• lame – parti che catturano il flusso del vento;
• albero assiale – per fissare il rotore e le pale (può avere la forma di un lungo palo, piramide o treppiede);
• statore – predisposto per ospitare una bobina di filo di rame resistente;
• batteria – capiente capacità di accumulare la risorsa ricevuta;
• inverter – un dispositivo per convertire la corrente continua in corrente alternata;
• controllore – un dispositivo che frena il generatore nel momento in cui l'unità sviluppa una potenza effettiva che supera gli indicatori di base.

Il foglio di plastica leggero e di alta qualità con buona elasticità è adatto per la produzione di lame. Altri tipi di materiali sono troppo suscettibili a vari danni e deformazioni e semplicemente non possono far fronte a un carico dinamico così elevato.

Quando realizzi il dispositivo da solo, dovresti ricordare che i mulini a vento verticali realizzati da te hanno una potenza notevolmente inferiore rispetto ai modelli fabbricati in fabbrica. Pertanto, per non rimanere delusi in futuro dal progetto creato, è meglio realizzarlo immediatamente secondo parametri 2 volte superiori al necessario

Le piccole pale possono essere realizzate in PVC a media densità, ma le parti grandi e larghe richiederanno il materiale più durevole in grado di resistere a forti venti che soffiano a una velocità di 15 m/s o più per lungo tempo.

Fase 2: Preparazione preliminare degli elementi

Per creando lame Per un generatore eolico verticale, 4 parti identiche vengono ritagliate da un tubo in PVC ad alta resistenza. Due frammenti semicircolari vengono ritagliati dallo stagno e attaccati a ciascun lato del tubo. Il raggio di rotazione delle parti della pala in questo caso sarà di 690 mm e l'altezza di ciascuna pala sarà di circa 700 mm.

Per assemblare il sistema del rotore, prendere magneti al neodimio (6 pezzi), dischi di ferrite con un diametro di 230 mm (2 pezzi) e colla. I magneti sono posizionati sul primo disco, alternando la polarità e mantenendo tra loro un angolo di 60 gradi con un diametro di disposizione di 165 mm. Utilizzando lo stesso schema, viene realizzato un secondo disco e quindi i magneti vengono riempiti di colla.

Per lo statore vengono preparate 9 bobine e su ciascuna di esse vengono avvolte 60 spire di filo di rame con un diametro di 1 mm.

La saldatura successiva avviene in questo ordine:

• l'inizio di 1 bobina con la fine di 4;
• iniziare 4 con fine 7 rulli.

La seconda fase viene assemblata secondo lo stesso principio, ma il lavoro inizia con 2 bobine e la terza con 3 bobine. Una forma speciale è costituita da un foglio di compensato, il fondo è rivestito con un pezzo di fibra di vetro e le fasi saldate dalle bobine sono posizionate sopra.

Riempi la struttura con la colla e lasciala riposare per 1-2 giorni in modo che tutte le parti si stabilizzino e prendano i posti giusti. Quindi iniziano a collegare le singole parti in un unico sistema funzionante.

Passaggio 3: assemblaggio di tutte le parti del generatore

Per collegare tutti gli elementi del generatore, nel rotore superiore sono realizzati 4 fori per i perni. Il rotore inferiore è posizionato sulla staffa con i magneti rivolti verso l'alto. Successivamente, viene posizionato lo statore, avendo precedentemente praticato dei fori per il fissaggio alla staffa.

I perni vengono pressati nella piastra di alluminio e poi ricoperti con il secondo rotore, posizionandolo con i magneti rivolti verso il basso.

Il processo di assemblaggio delle parti viene eseguito con attenzione e senza fretta. I rotori devono essere allineati l'uno rispetto all'altro in modo che in seguito non si formi alcun gioco nella struttura (+)

I perni vengono ruotati alternativamente utilizzando una chiave in modo che il rotore superiore cada su quello inferiore in modo uniforme e senza strappi. Quando prende la posizione corretta, i prigionieri vengono svitati e le piastre di alluminio vengono rimosse. Alla fine, l'intera struttura viene fissata con dadi e serrata saldamente, ma non troppo stretta, in modo da non rompere il filo.

Passaggio 4: installazione finale dell'attrezzatura

Per l'albero, prendi un robusto tubo di metallo lungo 4-5 metri e avvita su di esso un generatore che hai già assemblato con le tue mani.Quindi il telaio con pale in plastica viene fissato al generatore e la struttura dell'albero viene installata su un sito prepreparato con una fondazione rinforzata su tre punti.

Inoltre, la posizione del sistema viene fissata mediante una barella.

Quando si installa una turbina eolica, l'albero deve essere il più lungo possibile. Deve portare il rotore più in alto dell'edificio più alto del sito. Solo allora il progetto sarà in grado di funzionare in modo efficace e produrre la quantità di risorse richiesta

La rete elettrica è collegata al mulino a vento in una certa sequenza. Il controller prende la risorsa dal generatore e converte la corrente alternata in corrente continua, necessaria per caricare la batteria. Potere assemblare il controller da soli secondo uno schema semplificato.

La batteria immagazzina l'energia rilasciata e l'inverter converte la corrente continua in corrente alternata, che alimenta la maggior parte degli elettrodomestici e dei sistemi domestici.

Sul nostro sito web è presente una selezione di articoli su generatori eolici fatti in casa di vario tipo.

Ti consigliamo di leggere:

1. Generatore eolico fai-da-te da una lavatrice: istruzioni per assemblare un mulino a vento
2. Generatore eolico fai-da-te da un generatore per auto: tecnologia di assemblaggio di turbine eoliche e analisi degli errori
3. Come realizzare un generatore eolico con le tue mani: dispositivo, principio di funzionamento + i migliori prodotti fatti in casa

Un'altra opzione interessante per costruire un mulino a vento verticale può essere assemblata con materiali di scarto, spendendo non più di 250 rubli per l'acquisto di componenti aggiuntivi. I fai-da-te avranno bisogno di una ruota di bicicletta, altri 12 raggi di bicicletta, un asse della ruota posteriore di bicicletta con tre dadi, una striscia di acciaio, 11 piastre di alluminio.

Avrai bisogno anche di 150 rivetti, 18 bulloni M4 con dadi, 3 bulloni M6 con dadi, 27 rondelle più grandi e 24 piccole.

La seguente gallery mostrerà brevemente le fasi di assemblaggio:

Le seguenti istruzioni video presenteranno tutti i passaggi in dettaglio:

Scelta della posizione per un generatore eolico

Scegliere la posizione giusta per installare un generatore eolico è un passo importante. È meglio posizionare il dispositivo nel punto aperto più alto e assicurarsi attentamente che non sia al di sotto del livello delle abitazioni e degli annessi adiacenti. In caso contrario, gli edifici diventeranno un ostacolo al flusso d'aria e l'efficienza dell'unità diminuirà notevolmente.

Se il sito si affaccia su un fiume o un lago, il mulino a vento viene posizionato sulla riva, dove i venti soffiano particolarmente spesso. I prospetti della proprietà o gli ampi spazi vuoti dove non sono presenti barriere artificiali o naturali al flusso d'aria sono ideali per posizionare il generatore.

Quando gli immobili residenziali (casa, cottage, appartamento, ecc.) Si trovano all'interno della città o fuori città, ma in aree densamente edificate, sul tetto viene installato un complesso eolico.

Per posizionare un generatore sul tetto di un condominio, viene richiesto il consenso scritto dei vicini e viene ottenuta l'autorizzazione ufficiale dalle autorità competenti.

Quando si installa un generatore verticale sul tetto di un condominio, è necessario ricordare che l'unità funziona piuttosto rumorosamente e può causare disagi sia ai proprietari che agli altri residenti.Pertanto, il dispositivo deve essere posizionato più vicino al centro del tetto in modo che i proprietari degli appartamenti ai piani superiori non soffrano del forte ronzio emesso dal mulino a vento durante il funzionamento

In una casa privata con un ampio giardino, scegliere un luogo adatto è molto più semplice. L'importante è tenere conto del fatto che la struttura si trova ad una distanza di 15-25 metri dai locali residenziali. Quindi gli effetti sonori delle lame rotanti non disturberanno nessuno.

Manutenzione di un dispositivo verticale

Affinché un generatore eolico verticale funzioni in modo efficiente, preciso e quanto più efficiente possibile, tutte le parti mobili della struttura devono essere lubrificate. Questa procedura viene eseguita almeno 2 volte durante l'intero anno solare.

Allo stesso tempo, durante la manutenzione, i dadi che si sono allentati a causa del funzionamento vengono serrati, i collegamenti elettrici vengono rafforzati, i componenti meccanici vengono controllati per verificare la corrosione, i cavi di tensione allentati vengono serrati e le lame vengono attentamente ispezionate per individuare eventuali rotture o danni.

In inverno le installazioni verticali richiedono una cura particolare. Durante i periodi di gelo le lame si ricoprono di una crosta di ghiaccio ed è necessario pulirla tempestivamente affinché la velocità di coppia sia mantenuta al giusto livello.

Le parti vengono verniciate secondo necessità e una volta all'anno viene effettuata un'ispezione completa dell'intera struttura per identificare i guasti. Tale cura garantisce il corretto funzionamento della turbina eolica e ne prolunga la durata.

Valutazione della fattibilità dell'installazione

Prima di iniziare a produrre un generatore eolico verticale, studiano la situazione meteorologica nella loro regione e cercano di determinare se l’unità può fornire la quantità di risorse richiesta.

Gli esperti raccomandano di valutare i seguenti parametri:

• numero di giorni ventosi — prendere il valore medio dell'anno in cui la raffica supera i 3 m/s;
• volume di elettricità, consumato al giorno da una famiglia;
• luogo appropriato sul proprio sito per impianti eolici.

Il primo indicatore si apprende dai dati rilevati presso la stazione meteorologica più vicina o reperiti in Internet sui relativi portali. Inoltre, controllano le pubblicazioni geografiche stampate e creano un quadro completo della situazione del vento nella loro regione.

Le statistiche non vengono prese per un anno, ma per 15-20 anni, solo allora i dati medi saranno il più corretti possibile e mostreranno se il generatore sarà in grado di soddisfare pienamente il fabbisogno di elettricità della famiglia o se la sua potenza sarà solo sufficiente a soddisfare i bisogni delle singole famiglie.

Se il proprietario dispone di un ampio terreno situato in pendenza, vicino alla riva di un fiume o in uno spazio aperto, non ci saranno problemi con l'installazione.

Quando la casa si trova nelle profondità di un'area popolata e il cortile ha dimensioni compatte ed è strettamente adiacente agli edifici vicini, non sarà facile installare un modello verticale di un mulino a vento con le proprie mani. La struttura dovrà essere rialzata di 3-5 m da terra e ulteriormente rinforzata in modo che non cada in caso di forte raffica.

Tutte queste informazioni devono essere prese in considerazione in fase di pianificazione per chiarire se il generatore eolico può farsi carico dell’intera fornitura di energia o il suo ruolo rimarrà come fonte di energia ausiliaria. Si consiglia di effettuare calcolo delle turbine eoliche.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Il video n. 1 dimostrerà come realizzare un generatore eolico verticale con un sistema di rotori Daria con le proprie mani a casa. Il video presenta chiaramente le caratteristiche e le sfumature interessanti del processo di assemblaggio. Esiste una definizione della potenza massima dell'unità prodotta:

Il video n°2 mostrerà come funziona un generatore eolico verticale e quanta energia produce. Fornisce una panoramica dettagliata del modulo e una descrizione del lavoro necessario per misurare correttamente la potenza effettiva e altri parametri:

Il video n. 3 presenta il test di un generatore eolico verticale fatto in casa. Di cosa è capace un dispositivo realizzato con le proprie mani con materiali di scarto:

Una fonte di energia alternativa così moderna e pratica come i mulini a vento verticali è facile da montare con le tue mani. Con la giusta esperienza nel settore delle pulizie, è possibile produrre ogni parte e quindi collegare tutti i componenti in un'unica struttura integrale.

Se non si vuole complicare il compito, è opportuno acquistare componenti già pronti e installare a casa, senza fretta o confusione, una turbina eolica affidabile in grado di garantire una fornitura ininterrotta di elettricità allo spazio abitativo.

Quando non sei sicuro al 100% delle tue capacità, è meglio affidare il lavoro a professionisti. Faranno tutto molto rapidamente e nel pieno rispetto dei requisiti operativi di base.

Hai esperienza nella costruzione e gestione di un generatore eolico? Si prega di condividere le informazioni con i nostri lettori e suggerire il metodo di assemblaggio dell'unità. Puoi lasciare commenti e aggiungere foto di prodotti fatti in casa nel modulo sottostante.