Come realizzare un generatore eolico con le tue mani: dispositivo, principio di funzionamento + i migliori prodotti fatti in casa

È difficile non notare come la stabilità della fornitura di elettricità alle strutture suburbane differisca dalla fornitura di elettricità agli edifici urbani e alle imprese. Ammetti che tu, come proprietario di una casa o di un cottage privato, hai riscontrato più di una volta interruzioni, disagi associati e danni alle apparecchiature.

Le situazioni negative elencate, insieme alle conseguenze, non complicheranno più la vita degli amanti degli spazi naturali. Inoltre, con costi finanziari e di manodopera minimi. Per fare questo, devi solo realizzare un generatore eolico, che descriviamo in dettaglio nell'articolo.

Abbiamo descritto in dettaglio le opzioni per realizzare un sistema che sia utile in casa ed elimini la dipendenza energetica. Secondo il nostro consiglio, un artigiano domestico inesperto può costruire un generatore eolico con le proprie mani. Questo pratico dispositivo ti aiuterà a ridurre significativamente le tue spese quotidiane.

Legalità dell'installazione di un generatore eolico

Le fonti energetiche alternative sono il sogno di ogni residente estivo o proprietario di una casa il cui terreno si trova lontano dalle reti centrali.Tuttavia, quando riceviamo le bollette dell’elettricità consumata in un appartamento in città e guardiamo le tariffe aumentate, ci rendiamo conto che un generatore eolico creato per il fabbisogno domestico non ci farebbe male.

Dopo aver letto questo articolo, forse realizzerai il tuo sogno.

Un generatore eolico è un'ottima soluzione per fornire elettricità a una proprietà in campagna. Inoltre, in alcuni casi, installarlo è l’unica soluzione possibile.

Per non sprecare denaro, fatica e tempo, decidiamo: ci sono circostanze esterne che ci creeranno ostacoli durante il funzionamento del generatore eolico?

Per fornire elettricità a una casa estiva o a un piccolo cottage, è sufficiente piccolo impianto eolico, la cui potenza non supererà 1 kW. Tali dispositivi in ​​Russia sono equiparati ai prodotti per la casa. La loro installazione non richiede certificati, permessi o eventuali approvazioni aggiuntive.

Per valutare la fattibilità dell'installazione di un generatore eolico è necessario conoscere il potenziale eolico di una determinata zona (clicca per ingrandire)

Non vi è alcuna tassazione sulla produzione di energia elettrica, che viene spesa per soddisfare i bisogni della propria famiglia. Pertanto, è possibile installare in sicurezza un mulino a vento a bassa potenza, utilizzandolo per generare elettricità gratuita, senza pagare alcuna tassa allo Stato.

Tuttavia, per ogni evenienza, è opportuno chiedere se esistono normative locali relative all'alimentazione individuale che potrebbero creare ostacoli nell'installazione e nel funzionamento di questo dispositivo.

I generatori eolici, che sono in grado di soddisfare la maggior parte delle esigenze dell'azienda agricola media, non possono causare lamentele nemmeno da parte dei vicini

I tuoi vicini potrebbero avere dei reclami se riscontrano disagi causati dal funzionamento del mulino a vento. Non dimenticare che i nostri diritti finiscono dove iniziano i diritti degli altri.

Pertanto, quando acquisti o ne crei uno tuo generatore eolico per la casa È necessario prestare molta attenzione ai seguenti parametri:

• Altezza dell'albero. Quando si monta un generatore eolico, è necessario tenere conto delle restrizioni sull'altezza dei singoli edifici esistenti in numerosi paesi in tutto il mondo, nonché dell'ubicazione del proprio sito. Tieni presente che le strutture più alte di 15 metri sono vietate vicino a ponti, aeroporti e tunnel.
• Rumore proveniente dalla scatola del cambio e dalle lame. I parametri del rumore generato possono essere determinati utilizzando un dispositivo speciale e quindi i risultati della misurazione possono essere documentati. È importante che non superino gli standard acustici stabiliti.
• Interferenze in onda. Idealmente, quando si crea un mulino a vento, dovrebbe essere fornita protezione contro le interferenze televisive laddove il dispositivo può causare tali problemi.
• Reclami sui servizi ambientali. Questa organizzazione può impedirti di utilizzare l'impianto solo se interferisce con la migrazione degli uccelli migratori. Ma questo è improbabile.

Quando crei e installi tu stesso un dispositivo, impara questi punti e, quando acquisti un prodotto finito, presta attenzione ai parametri presenti nel suo passaporto. È meglio proteggersi in anticipo che arrabbiarsi in seguito.

Il principio di funzionamento di una turbina eolica

Un generatore eolico o impianto eolico (WPP) è un dispositivo utilizzato per convertire l'energia cinetica del flusso eolico in energia meccanica. L'energia meccanica risultante fa ruotare il rotore e viene convertita nella forma elettrica di cui abbiamo bisogno.

Principio di funzionamento e dispositivo mulino a vento cinetico sono descritti in dettaglio nell'articolo, che consigliamo di leggere.

La turbina eolica comprende:

• pale che formano un'elica,
• rotore girante della turbina,
• l'asse del generatore e il generatore stesso,
• un inverter che converte la corrente alternata in corrente continua, che viene utilizzata per caricare le batterie,
• batteria.

L'essenza delle turbine eoliche è semplice. Mentre il rotore ruota, viene generata corrente alternata trifase, che poi passa attraverso il controller e carica la batteria CC. L'inverter converte quindi la corrente in modo che possa essere consumata per alimentare luci, radio, TV, microonde e così via.

La progettazione dettagliata di un generatore eolico con asse di rotazione orizzontale consente di immaginare chiaramente quali elementi contribuiscono alla conversione dell'energia cinetica in meccanica e quindi in elettrica

In generale, il principio di funzionamento di un generatore eolico di qualsiasi tipo e costruzione è il seguente: durante il processo di rotazione, sulle pale si verificano tre tipi di effetti di forza: frenatura, impulso e sollevamento.

Questo diagramma del funzionamento di una turbina eolica permette di capire cosa succede all'elettricità prodotta dal funzionamento del generatore eolico: una parte viene accumulata e l'altra viene consumata

Le ultime due forze superano la forza frenante e mettono in movimento il volano.Sulla parte stazionaria del generatore, il rotore forma un campo magnetico in modo che la corrente elettrica scorra attraverso i fili.

Classificazione dei tipi di generatori di energia

Esistono diversi criteri in base ai quali vengono classificati gli impianti eolici. Come scegliere il dispositivo migliore per una proprietà di campagna è descritto in dettaglio in uno dei articoli più popolari sul nostro sito web.

Quindi, i mulini a vento differiscono in:

• numero di pale dell'elica;
• materiali per la fabbricazione delle lame;
• la posizione dell'asse di rotazione rispetto alla superficie terrestre;
• caratteristica del passo della vite.

Esistono modelli a una, due, tre lame e multilame.

I prodotti con un gran numero di pale iniziano a ruotare anche con vento leggero. Di solito vengono utilizzati nei lavori in cui il processo di rotazione stesso è più importante della generazione di elettricità. Ad esempio, per estrarre l'acqua da pozzi profondi.

Si scopre che le pale del generatore eolico possono essere realizzate non solo con materiali duri, ma anche con tessuti economici

Le pale possono essere a vela o rigide. I prodotti per la vela sono molto più economici di quelli rigidi, realizzati in metallo o fibra di vetro. Ma vanno riparate molto spesso: sono fragili.

Per quanto riguarda la posizione dell'asse di rotazione rispetto alla superficie terrestre, esistono turbine eoliche verticali e modelli orizzontali. E in questo caso ogni varietà ha i suoi vantaggi: quelle verticali reagiscono in modo più sensibile ad ogni soffio di vento, ma quelle orizzontali sono più potenti.

I generatori eolici si dividono in base alle caratteristiche del passo in modelli a passo fisso e variabile. Il passo variabile consente di aumentare notevolmente la velocità di rotazione, ma questa installazione ha un design complesso e massiccio. Le turbine eoliche a passo fisso sono più semplici e affidabili.

Installazione eolica del tipo a rotore

Scopriamo come realizzare con le tue mani un semplice mulino a vento con un asse di rotazione verticale del tipo a rotore. Un modello del genere può facilmente soddisfare il fabbisogno elettrico di una casetta da giardino, di vari annessi e anche illuminare di notte l'area locale e i percorsi del giardino.

Le pale di questa installazione a rotore con asse di rotazione verticale sono chiaramente costituite da elementi tagliati da una canna metallica

Il nostro obiettivo è produrre una turbina eolica con una potenza massima di 1,5 kW.

Per fare ciò avremo bisogno dei seguenti elementi e materiali:

• generatore per auto 12 V;
• Batteria al gel o acido da 12 V;
• interruttore semiermetico del tipo “a pulsante” per 12 V;
• convertitore 700 W – 1500 W e 12V – 220V;
• un secchio, una pentola di grande capacità o altro contenitore capiente in acciaio inossidabile o alluminio;
• Relè spia carica auto o carica batteria;
• voltmetro per auto (puoi usarne uno qualsiasi);
• bulloni con dadi e rondelle;
• fili con una sezione trasversale di 4 mm quadrati e 2,5 mm quadrati;
• due fascette per il fissaggio del generatore all'albero.

Nel processo di completamento del lavoro, avremo bisogno di una smerigliatrice o di forbici metalliche, una matita o un pennarello da costruzione, un metro a nastro, un tronchese, un trapano, un trapano, chiavi e un cacciavite.

Puoi anche assemblare tu stesso un controller per un sistema che genera elettricità. Con regole e schemi di fabbricazione controllore di turbine eoliche ti farà familiarizzare con l'articolo, il cui contenuto ti consigliamo di familiarizzare.

Fase iniziale della produzione dell'installazione

Iniziamo a realizzare un mulino a vento fatto in casa prendendo un grande contenitore cilindrico di metallo. Di solito per questo scopo viene utilizzata acqua bollente, un secchio o una padella. Questa sarà la base per le nostre future turbine eoliche.

Usando un metro a nastro e una matita da costruzione (pennarello), applica i segni: dividi il nostro contenitore in quattro parti uguali.

Quando si eseguono tagli secondo le istruzioni contenute nel testo, non tagliare in nessun caso il metallo fino in fondo.

Il metallo dovrà essere tagliato. Per questo puoi usare una smerigliatrice. Non viene utilizzato per tagliare contenitori in acciaio zincato o lamiera verniciata, perché questo tipo di metallo si surriscalda sicuramente. In questi casi è meglio usare le forbici. Tagliamo le lame, ma non le tagliamo completamente.

Opzioni, schemi e raccomandazioni per la produzione di vari modelli pale per generatore eolico troverai nel nostro articolo consigliato.

Contemporaneamente al proseguimento dei lavori sul serbatoio, rimodelleremo la puleggia del generatore. Sul fondo della vasca e nella puleggia è necessario segnare e praticare i fori per i bulloni. Il lavoro in questa fase deve essere trattato con la massima cura: tutti i fori devono essere posizionati simmetricamente in modo che non si verifichino squilibri durante la rotazione dell'installazione.

Ecco come appaiono le pale di un altro design con un asse di rotazione verticale. Ciascuna lama è prodotta separatamente e poi montata in un dispositivo comune

Pieghiamo le lame in modo che non sporgano troppo. Quando eseguiamo questa parte del lavoro, dobbiamo tenere conto della direzione in cui ruoterà il generatore.

Di solito la direzione della sua rotazione è oraria. L'angolo di piegatura delle pale influisce sull'area di influenza dei flussi d'aria e sulla velocità di rotazione dell'elica.

Ora è necessario collegare un secchio con lame predisposte per il lavoro alla puleggia. Installiamo il generatore sull'albero, fissandolo con morsetti. Non resta che collegare i fili e assemblare il circuito. Preparati a scrivere lo schema elettrico, i colori dei fili e la marcatura dei pin. Ne avrai sicuramente bisogno in seguito. Fissiamo i fili sull'albero del dispositivo.

Questo disegno contiene raccomandazioni dettagliate per il montaggio della struttura generale e una vista generale del dispositivo già assemblato e pronto per l'uso.

Per collegare la batteria è necessario utilizzare cavi con una sezione di 4 mm². È sufficiente prendere un segmento di 1 metro di lunghezza. È abbastanza.

E per collegare un carico alla rete, che comprende, ad esempio, dispositivi di illuminazione e elettrici, sono sufficienti cavi con una sezione di 2,5 mm². Installare l'inverter (convertitore). Per questo avrai bisogno anche di un filo da 4 mm².

Vantaggi e svantaggi del modello di mulino a vento rotante

Se hai fatto tutto con attenzione e coerenza, questo generatore eolico funzionerà con successo. In questo caso, non sorgeranno problemi durante il suo funzionamento.

Se utilizzi un convertitore da 1000 W e una batteria da 75 A, questa installazione fornirà elettricità per i dispositivi di videosorveglianza, gli allarmi di sicurezza e persino l'illuminazione stradale.

I vantaggi di questo modello sono:

• economico;
• gli elementi possono essere facilmente sostituiti con nuovi o riparati;
• non sono richieste condizioni particolari per il funzionamento;
• affidabile nel funzionamento;
• garantisce un comfort acustico completo.

Ci sono anche degli svantaggi, ma non troppi: le prestazioni di questo dispositivo non sono molto elevate e dipende notevolmente dalle improvvise raffiche di vento. Le correnti d'aria possono semplicemente distruggere un'elica improvvisata.

Per selezionare con precisione il modello del generatore eolico della potenza richiesta prima di iniziare il lavoro, consigliamo fare un calcolo secondo le formule riportate nell'articolo consigliato.

Assemblaggio di una turbina eolica assiale su magneti al neodimio

Poiché i magneti al neodimio sono apparsi in Russia relativamente di recente, i generatori eolici assiali con statori privi di ferro hanno iniziato a essere realizzati non molto tempo fa.

La comparsa dei magneti ha causato un'impennata della domanda, ma gradualmente il mercato si è saturato e il costo di questo prodotto ha iniziato a diminuire. Si mise a disposizione degli artigiani, che lo adattarono subito alle loro diverse esigenze.

Una turbina eolica assiale su magneti al neodimio con asse di rotazione orizzontale è un progetto più complesso che richiede non solo abilità, ma anche una certa conoscenza

Se hai un mozzo di una vecchia macchina con dischi freno, lo prenderemo come base per il futuro generatore assiale.

Si presume che questa parte non sia nuova, ma sia già stata utilizzata. In questo caso è necessario smontarlo, controllare e lubrificare i cuscinetti, pulire accuratamente i depositi sedimentari e tutta la ruggine. Non dimenticare di dipingere il generatore finito.

Il mozzo con dischi freno, di norma, viene consegnato agli artigiani come uno dei componenti di una vecchia auto rottamata e quindi necessita di un'accurata pulizia

Distribuzione e fissaggio dei magneti

I magneti al neodimio devono essere incollati sui dischi del rotore. Per il nostro lavoro prenderemo 20 magneti 25x8mm.

Naturalmente, è possibile utilizzare un numero diverso di poli, ma è necessario osservare le seguenti regole: il numero di magneti e poli in un generatore monofase deve corrispondere, ma se parliamo di un modello trifase, allora il rapporto il numero di poli rispetto alle bobine dovrebbe essere 2/3 o 4/3.

Quando si posizionano i magneti, i poli si alternano. È importante non commettere errori. Se non sei sicuro di posizionare correttamente gli elementi, crea un modello di suggerimento o applica i settori direttamente al disco stesso.

Se puoi scegliere, acquista magneti rettangolari anziché rotondi. Nei modelli rettangolari, il campo magnetico è concentrato su tutta la lunghezza e in quelli rotondi al centro.

I magneti opposti devono avere poli diversi. Non confonderai nulla se usi un pennarello per contrassegnarli con segni meno o più. Per determinare i poli, prendi i magneti e avvicinali l'uno all'altro.

Se le superfici si attraggono, metti un segno più, se si respingono, contrassegnale con dei segni meno. Quando si posizionano i magneti sui dischi, alternare i poli.

I magneti sono installati rispettando la regola dei poli alternati, i lati in plastilina sono posizionati lungo il perimetro esterno ed interno: il prodotto è pronto per essere riempito con resina epossidica

Per fissare saldamente il magnete, è necessario utilizzare una colla di alta qualità e quanto più forte possibile.

Per migliorare l'affidabilità del fissaggio, è possibile utilizzare la resina epossidica. Va diluito come indicato nelle istruzioni e riempito con esso sul disco. La resina dovrebbe coprire l'intero disco, ma non fuoriuscire. Puoi evitare la possibilità di gocciolamento avvolgendo il disco con nastro adesivo o realizzando barriere temporanee di plastilina costituite da una striscia di polimero attorno al suo perimetro.

Generatori monofase e trifase

Se confrontiamo gli statori monofase e trifase, questi ultimi saranno migliori. Un generatore monofase vibra quando viene caricato. La causa della vibrazione è la differenza nell'ampiezza della corrente, che si verifica a causa della sua uscita incoerente alla volta.

Il modello trifase non presenta questo svantaggio. È caratterizzato da una potenza costante dovuta a fasi che si compensano tra loro: quando la corrente aumenta in una, diminuisce nell'altra.

Secondo i risultati dei test, la resa del modello trifase è quasi il 50% maggiore di quella del modello monofase. Un altro vantaggio di questo modello è che, in assenza di vibrazioni inutili, il comfort acustico aumenta quando il dispositivo funziona sotto carico.

Cioè, un generatore trifase praticamente non ronza durante il suo funzionamento. Quando le vibrazioni si riducono, la durata del dispositivo aumenta logicamente.

Nella lotta tra dispositivi trifase e monofase, la trifase vince invariabilmente, perché non ronza così tanto durante il funzionamento e dura più a lungo della monofase

Regole per avvolgere una bobina

Se chiedi ad uno specialista, ti dirà che prima di avvolgere le bobine è necessario eseguire un calcolo accurato. Un praticante in questa materia farà affidamento sulla sua intuizione.

Abbiamo scelto un generatore non molto veloce. La nostra procedura di ricarica per una batteria da dodici volt dovrebbe iniziare a 100-150 giri al minuto. Tali dati iniziali richiedono che il numero totale di spire di tutte le bobine sia di 1000-1200 pezzi. Dobbiamo solo dividere questa cifra tra tutte le bobine e determinare quanti giri ci saranno su ciascuna.

Un mulino a vento a bassa velocità può essere più potente se aumenta il numero di poli. La frequenza delle oscillazioni di corrente nelle bobine aumenterà. Se si utilizza un filo di sezione trasversale maggiore per avvolgere le bobine, la resistenza diminuirà e la corrente aumenterà. Non perdere di vista il fatto che una tensione più elevata può "consumare" corrente a causa della resistenza dell'avvolgimento.

Il processo di avvolgimento può essere reso più semplice ed efficiente se si utilizza una macchina speciale per questo scopo.

Non è affatto necessario eseguire un processo di routine come l'avvolgimento manuale delle bobine. Un po' di ingegnosità e un'ottima macchina in grado di affrontare facilmente l'avvolgimento ci sono già

Le caratteristiche prestazionali dei generatori fatti in casa sono fortemente influenzate dallo spessore e dal numero di magneti posizionati sui dischi. La potenza totale totale può essere calcolata avvolgendo una bobina e poi facendola girare in un generatore. La potenza futura del generatore viene determinata misurando la tensione a velocità specifiche senza carico.

Facciamo un esempio. Con una resistenza di 3 ohm e 200 giri al minuto escono 30 volt.Se sottrai 12 volt di tensione della batteria da questo risultato, ottieni 18 volt. Dividi questo risultato per 3 ohm e ottieni 6 ampere. Il volume è di 6 ampere e andrà alla batteria. Naturalmente nel calcolo non abbiamo tenuto conto delle perdite sui fili e sul ponte a diodi: il risultato effettivo sarà inferiore a quello calcolato.

Di solito le bobine sono rotonde. Ma se le allunghi un po', otterrai più rame nel settore e le curve saranno più dritte. Se confronti la dimensione del magnete e il diametro del foro interno delle bobine, dovrebbero corrispondere tra loro oppure la dimensione del magnete potrebbe essere leggermente più piccola.

Le bobine già pronte dovrebbero corrispondere in termini di dimensioni ai magneti: dovrebbero essere leggermente più grandi dei magneti o di dimensioni uguali a loro

Lo spessore dello statore che realizziamo deve essere correttamente rapportato allo spessore dei magneti. Se lo statore viene ingrandito aumentando il numero di spire delle bobine, lo spazio interdisco aumenterà e il flusso magnetico diminuirà. Il risultato potrebbe essere questo: viene generata la stessa tensione, ma a causa della maggiore resistenza delle bobine riceveremo meno corrente.

Il compensato viene utilizzato per realizzare lo stampo dello statore. Tuttavia, i settori per le bobine possono essere contrassegnati su carta utilizzando la plastilina come bordi.

Se si posiziona il tessuto in fibra di vetro sopra le bobine nella parte inferiore dello stampo, la resistenza del prodotto aumenterà. Prima di applicare la resina epossidica, è necessario lubrificare lo stampo con vaselina o cera, quindi la resina non si attaccherà allo stampo. Alcune persone usano nastro adesivo o pellicola invece del lubrificante.

Le bobine sono fissate l'una all'altra. In questo caso vengono evidenziate le estremità delle fasi. I sei fili tirati fuori dovrebbero essere collegati a stella o triangolo. Ruotando manualmente il generatore assemblato, viene testato.Se la tensione è 40 V, la corrente sarà di circa 10 ampere.

Assemblaggio finale del dispositivo

La lunghezza dell'albero finito dovrebbe essere di circa 6-12 metri. Con tali parametri, la sua base deve essere concretizzata. Il mulino a vento stesso verrà fissato in cima all'albero.

Per poterlo raggiungere in caso di guasto è necessario prevedere alla base dell'albero un apposito supporto che permetterà di sollevare e abbassare la tubazione tramite un argano a mano.

L'albero con attaccato un generatore eolico si alza in alto, ma l'artigiano prudente ha realizzato un dispositivo speciale che consente di abbassare la struttura a terra se necessario

Per realizzare una vite è possibile utilizzare un tubo in PVC con un diametro di 160 mm. Verrà utilizzato per tagliare dalla sua superficie un'elica di due metri composta da sei pale. È meglio sviluppare personalmente la forma delle lame sperimentalmente. L'obiettivo è aumentare la coppia ai bassi regimi.

L'elica deve essere protetta dal vento eccessivo. Per risolvere questo problema, utilizzare una coda pieghevole. L'energia generata viene immagazzinata nelle batterie.

Abbiamo fornito ai nostri lettori due opzioni per i generatori eolici da 220 V autocostruiti, che godono di maggiore attenzione non solo da parte dei proprietari di case di campagna, ma anche dei normali residenti estivi.

Entrambi i modelli di turbine eoliche sono efficaci a modo loro. Questi dispositivi possono dimostrare risultati particolarmente buoni nelle aree steppiche con venti frequenti e forti. Sono abbastanza efficaci da essere utilizzati in un'organizzazione riscaldamento domestico alternativo e nella fornitura di energia elettrica. E non sono così difficili da costruire con le tue mani.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Questo video mostra un esempio di una turbina eolica con asse di rotazione orizzontale. L'autore del dispositivo spiega in dettaglio le sfumature del design di un'installazione fai-da-te, attira l'attenzione del pubblico sugli errori che possono essere commessi nel processo di realizzazione di un generatore eolico da solo e fornisce consigli pratici.

Tieni presente che raggiungere il dispositivo, sollevato ad un'altezza decente, non è così semplice. La reinstallazione di una turbina eolica di questo tipo sarà molto probabilmente problematica. Pertanto, il design pieghevole dell'albero in questo caso non sarà affatto superfluo.

Questo video mostra un mulino a vento rotante con un asse di rotazione verticale. Questa installazione è posizionata in basso, realizzata in modo originale ed è molto sensibile: anche un leggero vento mette in movimento le pale del dispositivo.

Se vivi in ​​una zona dove i venti non sono considerati un fenomeno raro, utilizzare questa particolare fonte di energia alternativa potrebbe essere la soluzione più efficace per te. Gli esempi sopra riportati di mulini a vento fatti da sé dimostrano che realizzarli con le proprie mani non è così difficile. L’energia eolica è una risorsa rinnovabile e accessibile al pubblico che può e deve essere utilizzata.

Invitiamo i visitatori del sito interessati all'argomento dell'articolo ad esprimere le proprie opinioni nei commenti e porre domande sorte durante la lettura del materiale.