El pago de la electricidad ocupa hoy una parte significativa del costo de mantenimiento de una vivienda. En los edificios de apartamentos, la única forma de ahorrar dinero es cambiar a tecnologías de ahorro de energía y optimizar los costos para los esquemas de tarifas múltiples (el modo nocturno se paga a precios reducidos). Y si tiene una parcela personal, no solo puede ahorrar en el consumo, sino también organizar una fuente de alimentación independiente para una casa privada.
Esta es una práctica normal que se originó en Europa y América del Norte, y se ha introducido activamente en Rusia durante las últimas dos décadas. Sin embargo, el equipo para el suministro de energía autónomo es bastante caro, la recuperación "a cero" no llega antes de los 10 años. En algunos países, es posible devolver energía a las redes públicas a tarifas fijas, lo que acorta el tiempo de recuperación. En la Federación de Rusia, un "reembolso" requiere una serie de procedimientos burocráticos, por lo que la mayoría de los usuarios de energía "gratuita" prefieren construir un generador eólico con sus propias manos y utilizarlo solo para necesidades personales.
El lado legal del problema
No se prohíbe un aerogenerador casero para el hogar, su fabricación y uso no conlleva sanciones administrativas ni penales. Si la potencia del aerogenerador no supera los 5 kW, pertenece a los electrodomésticos y no requiere ninguna aprobación de la compañía eléctrica local. Además, no es necesario que pague ningún impuesto si no obtiene beneficios de la venta de electricidad. Además, una turbina eólica de generación casera, incluso con tal rendimiento, requiere soluciones de ingeniería complejas: es fácil de fabricar para la tecnología. Por lo tanto, la potencia de los productos caseros rara vez supera los 2 kW. En realidad, esta energía suele ser suficiente para suministrar energía a una casa particular (por supuesto, si no tiene una caldera y un aire acondicionado potente).
En este caso, estamos hablando de legislación federal. Por tanto, antes de decidirse a fabricar un aerogenerador con sus propias manos, no será superfluo comprobar la presencia (ausencia) de actos jurídicos regulatorios sujetos y municipales, que pueden imponer algunas restricciones y prohibiciones. Por ejemplo, si su casa está ubicada en un área natural especialmente protegida, el uso de energía eólica (que es un recurso natural) puede requerir aprobaciones adicionales.
Pueden surgir problemas con la ley cuando hay vecinos inquietos. Los molinos de viento domésticos son edificios individuales, por lo que también están sujetos a algunas restricciones:
Variedades de generadores.
Antes de decidir cómo hacer un generador eólico con sus propias manos, considere las características de diseño:
Por la ubicación del generador, el dispositivo puede ser horizontal o vertical
A la tensión nominal generada
Ejemplos típicos de aerogeneradores caseros
El dispositivo del aerogenerador es el mismo, independientemente del esquema elegido.
- Una hélice que se puede instalar directamente en el eje del generador o mediante una correa (cadena, engranaje).
- El propio generador. Puede ser un dispositivo listo para usar (por ejemplo, de un automóvil) o un motor eléctrico convencional que, cuando se gira, produce una corriente eléctrica.
- Inversor, regulador de voltaje, estabilizador, dependiendo del voltaje seleccionado.
- Elemento amortiguador: baterías de almacenamiento que garantizan la continuidad de la generación, independientemente de la presencia de viento.
- Estructura de montaje: mástil, soporte de techo.
Hélice
Puede fabricarse con cualquier material: incluso con botellas de plástico. Las verdaderas cuchillas flexibles limitan significativamente la potencia.
Basta con cortarles cavidades para absorber el viento.
Una buena opción es una turbina eólica doméstica de un enfriador. Obtienes un diseño completo con cuchillas fabricadas profesionalmente y un motor eléctrico equilibrado.
Un diseño similar está hecho de un enfriador para fuentes de alimentación de computadora. Es cierto que la potencia de un generador de este tipo es escasa, a menos que encienda una lámpara con LED o cargue un teléfono móvil.
Sin embargo, el sistema es bastante funcional.
Se obtienen hojas bastante buenas a partir de láminas de aluminio. El material está disponible, es fácil de moldear, la hélice es bastante ligera.
Si está fabricando una hélice rotativa para un generador vertical, puede usar latas cortadas. Para los sistemas de servicio pesado, se utilizan mitades de bidones de acero (hasta un volumen de 200 litros).
Por supuesto, tendrá que tener mucho cuidado con el tema de la confiabilidad. Bastidor fuerte, eje sobre cojinetes.
Generador
Como se mencionó anteriormente, puede usar un automóvil confeccionado o un motor eléctrico de instalaciones eléctricas industriales (electrodomésticos). Como ejemplo: una turbina eólica de un destornillador. Se utiliza toda la estructura: motor, caja de cambios, portacuchillas.
El generador compacto se deriva de un motor paso a paso de impresora. Nuevamente, la energía solo es suficiente para alimentar una lámpara LED o un cargador de teléfono inteligente. El aire libre es algo insustituible.
Si se siente cómodo con un soldador y es bueno en ingeniería de radio, puede ensamblar el generador usted mismo. Esquema popular: aerogenerador con imanes de neodimio. Ventajas de diseño: puede calcular de forma independiente la potencia bajo carga de viento en su área. ¿Por qué imanes de neodimio? Compacidad con alta potencia.
Puede rehacer el rotor de un generador existente.
O crea tu propio diseño, con la fabricación de bobinados.
La eficiencia de una turbina eólica de este tipo es un orden de magnitud mayor que cuando se usa un circuito con un motor eléctrico. Otra ventaja indiscutible es la compacidad. El generador de neodimio es plano y se puede colocar directamente en el manguito central de la hélice.
Mástil
La fabricación de este elemento no requiere conocimientos de electrónica, pero la viabilidad de todo el aerogenerador depende de su fuerza.
Por ejemplo, un mástil con una altura de 10-15 metros requiere tensores y contrapesos bien diseñados. De lo contrario, una fuerte ráfaga de viento puede abrumar la estructura.
Si la potencia del generador no supera 1 kW, el peso de la estructura no es tan grande y los problemas de resistencia del mástil se desvanecen en un segundo plano.
Salir
Un aerogenerador casero no es tan complicado como podría parecer a primera vista. Teniendo en cuenta el alto costo de los productos de fábrica, puede ahorrar mucho haciendo un parque eólico casero y materiales fácilmente disponibles. Teniendo en cuenta los bajos costos de crear una turbina eólica, se amortizará con la suficiente rapidez.
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Un generador de viento fabricado con un generador de automóvil puede ayudar en una situación en la que no hay posibilidad de conectarse a una línea eléctrica en una casa privada. O servirá como fuente auxiliar de energía alternativa. Tal dispositivo se puede hacer a partir de materiales de desecho, utilizando el trabajo de artesanos populares. Fotos y videos demostrarán el proceso de creación de una turbina eólica casera.
Diseño de aerogeneradores
Existe una gran variedad de especies de aerogeneradores y dibujos para su fabricación. Pero cualquier diseño incluye los siguientes elementos obligatorios:
- generador;
- cuchillas
- almacenamiento de batería;
- mástil;
- la unidad electrónica.
Además, es necesario pensar de antemano en el sistema de control y distribución de la electricidad, dibujar un diagrama de instalación.
Rueda de viento
Las palas son quizás la parte más importante de una turbina eólica. El funcionamiento de las unidades restantes del dispositivo dependerá del diseño. Están hechos de diferentes materiales. Incluso de una tubería de alcantarillado de plástico. Las paletas de la tubería son fáciles de fabricar, baratas y no se ven afectadas por la humedad. El procedimiento de fabricación del aerogenerador es el siguiente:
- Debe calcularse la longitud de la hoja. El diámetro de la tubería debe ser igual a 1/5 del metraje total. Por ejemplo, si la hoja tiene un metro de largo, entonces una tubería con un diámetro de 20 cm servirá.
- Cortamos la tubería a lo largo en 4 partes con una sierra de calar.
- Hacemos un ala a partir de una parte, que servirá como plantilla para cortar las cuchillas posteriores.
- Alise las rebabas de los bordes con un abrasivo.
- Las palas se fijan a un disco de aluminio con tiras soldadas para su fijación.
- A continuación, se atornilla un generador a este disco.
Después del montaje, es necesario equilibrar la rueda de viento. Se fija horizontalmente sobre un trípode. La operación se realiza en un recinto cerrado al viento. En caso de un equilibrio correcto, la rueda no debe moverse. Si las cuchillas giran solas, es necesario afilarlas hasta que toda la estructura esté equilibrada.
Solo después de completar con éxito este procedimiento, debe proceder a verificar la precisión de rotación de las cuchillas, deben girar en el mismo plano sin sesgar. Se permite un error de 2 mm.
Mástil
Para la fabricación del mástil, es adecuada una tubería de agua vieja con un diámetro de al menos 15 cm y una longitud de aproximadamente 7 m.Si hay edificios dentro de los 30 m del sitio de instalación propuesto, entonces se ajusta la altura de la estructura. hacia arriba. Para un funcionamiento eficiente de la turbina eólica, la pala se eleva por encima del obstáculo al menos 1 m.
La base del mástil y las clavijas para la fijación de los cables de sujeción están hormigonadas. Las abrazaderas con pernos están soldadas a las estacas. Para las estrías se utiliza un cable galvanizado de 6 mm.
Consejo. El mástil ensamblado tiene un peso considerable; para la instalación manual, necesitará un contrapeso de una tubería con carga.
Alteración del generador
Para la fabricación de un generador de turbina eólica, es adecuado un generador de cualquier automóvil. Sus diseños son similares entre sí, y la alteración se reduce a rebobinar el cable del estator y hacer un rotor con imanes de neodimio. Se perforan agujeros en los polos del rotor para fijar los imanes. Instálelos alternando los polos. El rotor se envuelve en papel y los huecos entre los imanes se rellenan con epoxi.
De la misma manera, puede rehacer un motor de una vieja lavadora. Solo los imanes en este caso están pegados en ángulo para evitar que se peguen.
El nuevo devanado se rebobina a lo largo de la bobina sobre el diente del estator. Puedes hacer un bobinado suelto, es tan conveniente como cualquiera. Cuanto mayor sea el número de vueltas, más eficiente será el generador. Las bobinas se enrollan en una dirección según un esquema trifásico.
Vale la pena probar y medir los datos con un generador listo para usar. Si a 300 rpm el generador produce unos 30 voltios, este es un buen resultado.
Montaje final
El bastidor del generador está soldado a partir de una tubería perfilada. La cola está hecha de chapa galvanizada. El eje de pivote es un tubo con dos cojinetes. El generador se fija al mástil de tal manera que la distancia de la pala al mástil sea de al menos 25 cm. Por razones de seguridad, vale la pena elegir un día sin viento para el montaje final e instalación del mástil. Las palas bajo la influencia de fuertes vientos pueden doblarse y romperse en el mástil.
Para utilizar baterías para alimentar equipos que operan en una red de 220 V, deberá instalar un inversor de conversión de voltaje. La capacidad de la batería se selecciona individualmente para el aerogenerador. Este indicador depende de la velocidad del viento en el suelo, la potencia del equipo conectado y la frecuencia de su uso.
Para evitar que la batería se dañe por sobrecarga, necesita un controlador de voltaje. Puede hacerlo usted mismo si tiene suficientes conocimientos en electrónica, o puede comprar uno ya hecho. Hay muchos controladores en el mercado de mecanismos de energía alternativa.
Consejo. Para evitar que la hoja se rompa con vientos fuertes, se instala un dispositivo simple: una veleta protectora.
Mantenimiento de aerogeneradores
Un aerogenerador, como cualquier otro dispositivo, necesita control técnico y mantenimiento. Para el buen funcionamiento del molino de viento, periódicamente se llevan a cabo los siguientes trabajos.
- El coleccionista actual requiere la mayor atención. Los cepillos del generador necesitan ajustes de limpieza, lubricación y mantenimiento cada dos meses.
- A los primeros signos de un mal funcionamiento de la pala (sacudidas y desequilibrio de la rueda), el aerogenerador se baja al suelo y se repara.
- Una vez cada tres años, las piezas metálicas se recubren con pintura anticorrosión.
- Las fijaciones y la tensión de los cables se controlan periódicamente.
Ahora que la instalación está completa, puede conectar dispositivos y usar electricidad. Al menos mientras haga viento.
Generador de turbina eólica de bricolaje: video
Aerogenerador para una casa particular: foto
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Puede reducir significativamente las facturas de electricidad y proporcionarse una fuente de energía de respaldo en el país haciendo un generador de viento con sus propias manos.
Comprar un aerogenerador listo para usar es económicamente viable solo si no hay posibilidad de conectarse a la red eléctrica. El costo del equipo y su mantenimiento es a menudo más alto que el costo de los kilovatios que comprará a la empresa de servicios públicos en los próximos años. Si bien, si se compara con el uso de generadores de gasolina o diesel de baja potencia, aquí gana una fuente de energía amigable con el medio ambiente en términos de costo de mantenimiento, nivel de ruido y ausencia de emisiones nocivas. La falta temporal de viento se puede compensar mediante el uso de baterías con convertidor de voltaje.
Un generador eólico ensamblado con algunas piezas hechas a mano puede ser varias veces más barato que un kit listo para usar. Si decide seriamente hacer que su casa de campo no sea volátil, mientras que no quiere pagar de más a nadie, un generador eólico casero es la decisión correcta.
Energía del generador de viento
Antes de comenzar a trabajar, debe decidir si existe una necesidad real de un generador de viento potente, por ejemplo, para cocinar, usar una herramienta eléctrica, calentar agua o calentar. ¿Quizás solo necesita conectar la iluminación, un refrigerador pequeño, un televisor y recargar su teléfono? En el primer caso, necesita una turbina eólica con una capacidad de 2 a 6 kW, y en el segundo, puede limitarse a 1-1,5 kW.
También hay aerogeneradores horizontales y verticales. Con la disposición vertical del eje, se pueden usar palas de una amplia variedad de formas, estas pueden ser láminas de metal planas o curvas que giran sobre extensiones. Hay una opción con una hoja retorcida. El generador en sí está ubicado cerca del suelo. Dado que la velocidad de rotación de las palas es baja, el motor tiene una gran masa y, en consecuencia, un costo. La ventaja del diseño vertical es la simplicidad y la capacidad de operar en condiciones de poco viento.
Esta revisión considerará la cuestión de cómo hacer una turbina eólica horizontal con sus propias manos. Puede utilizar varios tipos de generadores disponibles y motores eléctricos convertidos.
Diseño de aerogenerador para 220V:
- Generador de energía industrial.
- Palas de aerogenerador y mecanismo de giro en el mástil.
- Circuito de control de carga de la batería.
- Conexión de cables.
- Mástil de instalación.
- Estrías.
Usaremos un motor DC de cinta de correr, tiene parámetros: 260V, 5A. Conseguiremos el efecto del generador debido a la reversibilidad de los campos magnéticos de este tipo de motores eléctricos.
Materiales y componentes necesarios
Puede encontrar fácilmente todas las piezas en ferreterías o ferreterías. Necesitaremos:
- manguito roscado del tamaño requerido;
- puente de diodos, clasificado para corriente 30-50A;
- Tubo de PVC.
El cuerpo y el cuerpo de la turbina eólica se pueden fabricar con los siguientes materiales:
- Tubo perfilado de acero de 25 mm;
- Brida de enmascaramiento;
- Tubos de ramificación;
- Pernos;
- Arandelas;
- Tornillos autorroscantes;
- Escocés.
Montaje del aerogenerador según los dibujos.
Las palas del molino de viento pueden estar hechas de duraluminio según los dibujos dados. La pieza debe lijarse con alta calidad, mientras que el borde delantero debe redondearse y el borde trasero afilado. Un trozo de hojalata con suficiente rigidez es adecuado para el vástago.
Fijamos la manga al motor eléctrico y en su cuerpo perforamos tres orificios a la misma distancia entre sí. Deben estar roscados para tornillos.
Corte el tubo de PVC a lo largo y utilícelo como sello entre el tubo cuadrado y el cuerpo del generador.
También fijaremos el puente de diodos cerca del motor mediante tornillos autorroscantes.
Conecte el cable negro del motor al positivo del puente de diodos y el cable rojo al negativo.
Sujetamos el vástago con tornillos autorroscantes al extremo opuesto de la tubería.
Conectamos las cuchillas al buje usando pernos, asegúrese de usar dos arandelas y una ranura para cada perno.
Giramos el casquillo del eje del motor en sentido antihorario, sujetando el eje con unos alicates.
Atornillamos la tubería de ramificación a la brida de enmascaramiento con una llave de gas.
Es imperativo encontrar el punto de equilibrio en la tubería con el motor y el vástago conectados. En este punto, fijamos la estructura al mástil.
Es aconsejable cubrir todas las partes metálicas que puedan corroerse con esmalte de alta calidad.
Se debe instalar un generador eólico para una casa privada a cierta distancia de los edificios principales, el mástil debe asegurarse con bridas de acero. La altura depende de la posible fuerza del viento, el terreno y los obstáculos artificiales que rodean la planta de energía.
La corriente eléctrica después del puente de diodos debe pasar a través del amperímetro de control al circuito de carga de la batería electrónica. Las lámparas incandescentes de baja potencia se pueden conectar directamente a dicho generador. Las baterías cargadas proporcionan un voltaje constante estable. Se recomienda utilizarlo para iluminación (lámparas halógenas y tiras de LED), o salida a un inversor para conseguir 220V AC y conectar cualquier electrodoméstico cuya potencia no supere los parámetros del inversor.
La información de la foto y el video presentada le dará una idea más clara de cómo ensamblar un generador de viento con sus propias manos.
Video de fabricación de turbinas eólicas de bricolaje
Los montos que deben pagarse por los servicios públicos aumentan cada año. Esto es especialmente cierto para la electricidad. Pero no todo el mundo sabe que se puede sacar literalmente del aire, o mejor dicho, con la ayuda de la fuerza del viento.
Gracias a lo cual esto es posible, se les llama aerogeneradores. Comprar ese equipo no es barato. Sin embargo, puede ahorrar dinero haciendo un molino de viento vertical con sus propias manos.
A diferencia de otros métodos de generación de energía, las turbinas eólicas tienen muchas ventajas, tales como:
- respeto al medio ambiente
- trabajar sin combustible
- ahorros de energía
- mantenimiento sencillo
- uso de una fuente inagotable de energía
Además, un buen aerogenerador hará de la casa un punto autónomo para la producción de electricidad.
Prácticamente no hay inconvenientes para los generadores eólicos, sin embargo, tienen inconvenientes menores:
- altos costos de instalación (modelos de fábrica)
- ruido
- el exceso de energía requiere baterías adicionales
- variabilidad de potencia
El último inconveniente es el más significativo, sin embargo, se puede eliminar complementando la instalación con baterías. Además, el efecto del funcionamiento de los aerogeneradores depende enteramente de la variabilidad de las condiciones meteorológicas.
Como puede ver, el aerogenerador tiene más ventajas, lo que indica la rentabilidad de su uso.
¿Quién se beneficia?
Hay muchos tipos de aerogeneradores e incluso más subespecies. Qué dispositivo debe instalarse en uno u otro depende de los siguientes factores:
- velocidad del viento en el suelo
- propósito del dispositivo
- costo estimado
Antes de instalar el molino de viento directamente, debe pensarlo varias veces: los costos se amortizarán. Para empezar, debe determinar la velocidad y la dirección del viento en el área destinada a la instalación.
Puede obtener esta información de dos maneras: usted mismo o comunicándose con su servicio meteorológico local. La primera opción requiere una estación portátil que se puede alquilar o comprar.
Sin embargo, además de mediciones independientes en su precisión, un estudio completo llevará al menos un año. Los datos obtenidos en el servicio meteorológico tendrán valores aproximados, pero no requerirán el costo y tiempo para cálculos adicionales.
Para instalar un molino de viento, la velocidad del viento por año debe ser de al menos 4,5 m / s-5 m / s.
A valores de aproximadamente 4-5 m / s, la energía generada por un generador de energía promedio será igual a 250 kWh por mes. Esto es suficiente para proporcionar electricidad a una casa para 3-4 personas con calefacción y agua caliente. Una turbina eólica puede generar hasta 3 mil kWh por año. El costo de instalar un generador de viento de este tipo es de aproximadamente 180 mil rublos.
La creación de su propia instalación es mucho más económica. Al mismo tiempo, vale la pena considerar el constante aumento de las tarifas eléctricas. Por lo tanto, una turbina eólica puede ser una buena fuente alternativa de electricidad.
Donde instalar
Elegir un lugar para instalar un aerogenerador es una de las etapas más importantes. La mejor opción sería un punto elevado gratuito. Es importante que el aerogenerador no se ubique por debajo del nivel de los edificios más cercanos y que obstruyan los flujos de viento.
Los lugares más adecuados para la instalación de aerogeneradores son las estepas, riberas de cuerpos de agua, desiertos y colinas. En tales áreas, a menudo soplan vientos fuertes y constantes.
En entornos multifamiliares o urbanos, el generador se puede colocar en el techo. Este procedimiento debe coordinarse con las autoridades pertinentes. Para asegurarse de que las vibraciones de la turbina eólica no dañen el techo, vale la pena examinar su estructura.
Para evitar que el ruido del generador sea molesto, debe instalarse a una distancia de 15-25 m de los edificios residenciales.
Uno de los principales parámetros de una turbina eólica es la ubicación del mecanismo giratorio (eje) con respecto a la superficie de la tierra. Sobre esta base, los dispositivos se dividen en horizontales y verticales.
Los primeros funcionan según el principio de un molino de viento: el mecanismo gira en busca de viento y las palas se ponen en movimiento ante la más mínima corriente de aire.
Este tipo de dispositivo genera una gran cantidad de electricidad, que será mucha para una casa particular.
Los aerogeneradores de eje vertical serán una solución ideal para suministrar electricidad a un área pequeña o producción privada.
Además, dicho dispositivo tiene las siguientes ventajas:
- independientemente de la dirección del viento
- no se ve afectado por las condiciones climáticas
- funciona incluso a bajas velocidades
- el área de las palas es 2 veces mayor que la de los aerogeneradores horizontales
La turbina eólica vertical también tiene desventajas: baja eficiencia y alto nivel de ruido. Pero estas desventajas son insignificantes en comparación con los beneficios generales del dispositivo.
Por lo tanto, se puede instalar un molino de viento horizontal directamente en el techo, y el vertical debe mantenerse a distancia.
Cómo convertir el viento en calor
Incluso con un molino de viento de baja potencia, se puede calentar toda la casa. Uno de los más fáciles de implementar es el sistema de calefacción por circulación natural.
Al instalar un molino de viento vertical con sus propias manos para calentar, puede ahorrar una cantidad decente. Además, cuando se utiliza el sistema de circulación natural junto con un generador eólico, no es necesario gastar dinero en una bomba.
El esquema de calefacción incluye:
- Caldera
- Tubería recta conductora (para suministro de agua caliente)
- Radiadores
- Tubería de retorno (para devolver el agua enfriada)
La caldera se instala por debajo del nivel de todo el sistema. Esto es necesario para asegurar el flujo natural de agua hacia él.
Con la ayuda de tubos rectos y de retorno, los radiadores se conectan en serie, respectivamente, con las partes superior e inferior de la caldera. El agua calentada en él se exprimirá hacia arriba, cayendo alternativamente en los radiadores.
Tal sistema ahorrará significativamente en calentar la casa. Además, regulará la temperatura ambiente.
Accesorios para aerogeneradores
Para diseñar incluso el molino de viento vertical más simple con sus propias manos (220 V), debe comprar los componentes principales:
- rotor - la parte móvil del generador
- cuchillas
- mástil: puede tener un diseño diferente (trípode, pirámide)
- estator - bobinas de alambre de cobre están ubicadas en él
- batería
- inversor: convierte CC en CA
- controlador - diseñado para "frenar" el generador cuando su potencia excede el valor establecido
La mejor forma de hacer las hojas es utilizar láminas de plástico. Otros materiales están sujetos a graves deformaciones y daños. Cuanto mayor sea el área de la pieza deseada, más denso debe ser el plástico.
Al elegir un material, es importante asegurarse de que sea precisamente PVC de alta calidad, de lo contrario tendrá que gastar nuevamente en nuevos componentes y realizar cálculos complejos.
Por lo tanto, no se requieren piezas caras o raras para crear su propia turbina eólica.
Turbina eólica vertical versus horizontal
Para comprender qué diseño de aerogenerador funciona de manera más eficiente, vale la pena considerar con más detalle las características de cada uno de ellos. El generador horizontal tiene las siguientes ventajas:
- eficaz en cualquier dirección del flujo de aire
- ocupa mucho menos espacio en comparación con la vertical
- funciona a altas revoluciones incluso a bajas velocidades del viento
- tiene un diseño simple
- no hace ruido
Además, las turbinas eólicas horizontales están fabricadas con materiales ligeros e incluso se pueden instalar en una farola. Cuando se colocan a lo largo de la carretera, estas estructuras funcionan incluso en climas tranquilos.
La vida útil de ambos tipos de aerogeneradores es aproximadamente la misma. El cuidado y mantenimiento adecuados les permite trabajar de manera eficaz hasta por 25 años. En las turbinas eólicas horizontales, la carga principal recae sobre el conjunto de buje y cojinete. Los productos verticales experimentan más presión sobre las cuchillas.
La mayor diferencia entre estos tipos de aerogeneradores es su precio. Los horizontales son mucho más costosos para los propietarios de tales estructuras.
Es mejor usar un molino de viento de este tipo en áreas con mayor turbulencia y cambios frecuentes en la dirección del viento. Los verticales son más adecuados para terrenos abiertos con una velocidad del viento constante superior a 4,5 m / s.
Según los resultados de la comparación, muchos residentes de verano eligen el tipo vertical de generador eólico.
Preparación de partes de un molino de viento vertical.
Las cuchillas están hechas de varios materiales. La principal condición es que sean ligeras.
La opción más sencilla sería fabricar palas con un tubo de PVC.
Están menos expuestos a la luz solar y son bastante duraderos.
Para el molino de viento vertical se crean 4 piezas de PVC y 2 de hojalata. Estos últimos se cortan en forma de semicírculos y se unen a ambos lados de la tubería.
Las cuchillas están unidas al marco en un círculo. El radio de giro de las palas será de 690 mm. La altura de cada hoja es de 700 mm.
Al ensamblar el rotor, se requieren las siguientes piezas:
- 6 imanes de neodimio y 2 de ferrita
- discos con un diámetro de 230 mm (2 piezas)
Los imanes de neodimio deben colocarse en un disco, sin olvidar cambiar su polaridad, alternando durante la instalación. Entre ellos, se requiere un ángulo de 60 grados, con un diámetro de 165 mm. Los imanes de ferrita deben conectarse al disco 2 de la misma manera. Luego deben rellenarse con pegamento.
Para comenzar a fabricar el estator, es necesario enrollar 9 bobinas de 60 vueltas. Por lo general, para esto se usa un alambre de cobre con un diámetro de 1 mm. Luego, las bobinas se sueldan entre sí de la siguiente manera:
- el inicio 1 está conectado por el final 4
- 4 - de 7
La segunda fase se ensambla de la misma manera, solo se suelda desde la segunda bobina y, en consecuencia, la tercera fase se suelda con 3 bobinas. Se debe hacer una forma especial de madera contrachapada. En él se coloca un trozo de fibra de vidrio y luego los carretes.
La etapa final es llenar la estructura con pegamento. Después de un día, el estator está listo para funcionar.
Ahora que todas las partes del generador están listas, solo necesita conectarlas:
- En la parte superior, posteriormente estarán presentes horquillas. Para ellos necesitas hacer agujeros (4 piezas). Están diseñados para "encajar" suavemente el rotor en su lugar.
- También se hacen agujeros en el estator, para el soporte.
- El rotor inferior descansa sobre él (imanes hacia arriba).
- Luego se coloca el estator.
- El segundo rotor se coloca en la parte superior con los imanes hacia abajo. Las piezas se fijan entre sí con tuercas.
El diseño del generador vertical también requiere una consideración detallada. Entre sus principales desventajas se encuentran la baja eficiencia y una mayor cantidad de piezas en comparación con la horizontal. Por otro lado, un producto de este tipo puede funcionar de manera eficiente incluso en condiciones de poco viento.
El generador horizontal es más confiable porque puede soportar fuertes ráfagas de viento. La silenciosidad de este tipo de construcciones es también una de sus ventajas más importantes. Incluso puede instalar una turbina eólica horizontal en el techo de un edificio residencial.
Por lo tanto, no es difícil ensamblar las partes principales del molino de viento.
Diseño de aerogeneradores
Un aerogenerador es una rueda con palas adheridas, una caja de cambios (convierte y transmite el par), una batería y un inversor.
El montaje de la estructura del producto se realiza de la siguiente manera:
- Preparación de una cimentación reforzada de tres puntos.
- El mástil está hecho de tubos duraderos (puede llevar tubos de agua). Ella debe llevar el rotor sobre el ático.
- Atornillar el generador al mástil terminado.
- Fijación del marco con palas al generador.
- Fijar el mástil a la base y fijarlo adicionalmente con una abrazadera.
La recogida de la red eléctrica también se realiza en una secuencia específica.
El aerogenerador debe suministrar corriente alterna trifásica, que se puede convertir en corriente continua mediante un puente rectificador. Se utiliza un relé automotriz estándar para monitorear el nivel de carga. Un inversor está conectado a la batería y emite 220 VCA.
Así, se obtienen los siguientes resultados del funcionamiento del aerogenerador terminado a diferentes velocidades del viento:
- 5 m / s - 15 W
- 10,4 m / s - 45 W
- 15,4 m / s - 75 W
- 18 m / s - 163 W
Hay varias formas de aumentar la potencia de salida de un generador. Por ejemplo, si aumenta la altura del mástil a 26 metros, la velocidad media anual del viento aumenta al 30%. Al mismo tiempo, la electricidad se genera 1,5 veces más. Esto se asegura eliminando la influencia de edificios y árboles en la velocidad de los flujos de aire.
Entonces, para que una turbina eólica funcione de manera efectiva, debe calcular sus características de diseño con anticipación.
Cuidado del molino de viento
Como mantenimiento regular de la estructura, se llevan a cabo los siguientes procedimientos:
- lubricación de piezas móviles (al menos 2 veces al año)
- apriete de tornillos y conexiones eléctricas
- Comprobación de mecanismos para detectar óxido y estrías sueltas.
- control de rotura de la hoja
El daño más común a una turbina eólica es la separación de las palas. En invierno, aparece una costra de hielo sobre ellos. La limpieza frecuente prolongará la vida útil de la estructura.
Las piezas se pintan según sea necesario. Una vez al año, la estructura debe inspeccionarse por completo en busca de daños.
Una turbina eólica hecha en casa es muy diferente en términos de energía a los productos de fábrica. Esto se debe a cálculos inexactos. Una turbina eólica horizontal con una potencia teórica de 101 W producirá solo 90, y una vertical a 69 W, aproximadamente 60.
Para no decepcionarse con las bajas tasas de un diseño hecho en casa, vale la pena hacerlo con parámetros de diseño 2 veces más altos de lo necesario.
Así, el montaje de un aerogenerador vertical es una opción bastante sencilla para dotar de electricidad a un edificio residencial. Esto se debe a la sencillez del montaje de la estructura, el bajo coste del proyecto y la alta eficiencia del dispositivo. Además, requiere un mantenimiento mínimo y genera electricidad constantemente. En el video se presenta cómo hacer un molino de viento usted mismo:
Una de las opciones más asequibles para el uso de fuentes de energía renovables es el uso de energía eólica. Lea sobre cómo realizar un cálculo, ensamblar e instalar de forma independiente una turbina eólica en este artículo.
Clasificación de aerogeneradores
Las instalaciones se clasifican según los siguientes criterios de aerogeneradores:
- la ubicación del eje de rotación;
- número de palas;
- material de elementos;
- paso de tornillo.
Las turbinas eólicas, por regla general, tienen un diseño con un eje de rotación horizontal y vertical.
Diseño de eje horizontal: diseño de hélice con una, dos, tres o más palas. Esta es la versión más común de las plantas de energía aérea debido a su alta eficiencia.
Ejecución con eje vertical - estructuras ortogonales y carrusel en el ejemplo de los rotores Darrieus y Savonius. Los dos últimos conceptos deben aclararse, ya que ambos tienen cierta importancia en el diseño de aerogeneradores.
El rotor Darrieus es un diseño ortogonal de una turbina eólica, donde las palas aerodinámicas (dos o más) están ubicadas simétricamente entre sí a una cierta distancia y están montadas sobre vigas radiales. Una versión bastante compleja del aerogenerador, que requiere una cuidadosa ejecución aerodinámica de las palas.
El rotor Savonius es un diseño de aerogenerador tipo carrusel, donde dos palas semicilíndricas se ubican una contra la otra, formando una forma sinusoidal en su conjunto. La eficiencia de las estructuras es baja (alrededor del 15%), pero casi se puede duplicar si las palas se colocan en la dirección de la ola no horizontalmente, sino verticalmente y se usa un diseño de varios niveles con un desplazamiento angular de cada par de palas en relación con otros pares.
Ventajas y desventajas de las "turbinas eólicas"
Las ventajas de estos dispositivos son obvias, especialmente cuando se aplican a las condiciones domésticas. Los usuarios de "turbinas eólicas" tienen la oportunidad de reproducir electricidad gratis, además de los pequeños costos de construcción y mantenimiento. Sin embargo, las desventajas de las turbinas eólicas también son obvias.
Entonces, para lograr el funcionamiento eficiente de la instalación, se deben cumplir las condiciones para la estabilidad de los flujos de viento. Una persona no puede crear tales condiciones. Esto es puramente prerrogativa de la naturaleza. Otro inconveniente, pero ya técnico, es la baja calidad de la electricidad generada, por lo que es necesario complementar el sistema con costosos módulos eléctricos (multiplicadores, cargadores, baterías, convertidores, estabilizadores).
Las ventajas y desventajas en cuanto a las características de cada una de las modificaciones de los aerogeneradores, quizás, se equilibran en cero. Si las modificaciones horizontales-axiales tienen un alto valor de eficiencia, entonces, para un funcionamiento estable, requieren el uso de controladores de dirección de flujo del viento y dispositivos de protección contra huracanes. Las modificaciones vertical-axiales tienen baja eficiencia, pero funcionan de manera estable sin un mecanismo para rastrear la dirección del viento. Al mismo tiempo, tales turbinas eólicas se distinguen por un bajo nivel de ruido, excluyen el efecto de "fuga" en condiciones de vientos fuertes y son bastante compactas.
Generadores eólicos caseros
Hacer una "turbina eólica" con tus propias manos es una tarea completamente solucionable. Además, un enfoque constructivo y racional de los negocios ayudará a minimizar los inevitables gastos financieros. En primer lugar, vale la pena esbozar un proyecto, realizar los cálculos necesarios de equilibrio y potencia. Estas acciones no solo garantizarán la construcción exitosa del parque eólico, sino que también asegurarán que todos los equipos adquiridos permanezcan intactos.
Se recomienda comenzar con la construcción de un micro-molino de viento con una capacidad de varias decenas de vatios. En el futuro, la experiencia adquirida ayudará a crear una estructura más poderosa. Al crear un generador eólico doméstico, no debe concentrarse en obtener electricidad de alta calidad (220 V, 50 Hz), ya que esta opción requerirá inversiones financieras importantes. Es más prudente limitar el uso de la electricidad obtenida inicialmente, que se puede usar con éxito sin conversión para otros fines, por ejemplo, para soportar sistemas de suministro de calefacción y agua caliente construidos sobre calentadores eléctricos (TEN); tales dispositivos no requieren un establo voltaje y frecuencia. Esto hace posible crear un circuito simple que opera directamente desde el generador.
Lo más probable es que nadie argumente que la calefacción y el suministro de agua caliente en una casa son de menor importancia que los electrodomésticos y los dispositivos de iluminación, para los cuales a menudo se busca energía para instalar turbinas eólicas en el hogar. El dispositivo de una turbina eólica tiene precisamente el propósito de proporcionar calor y agua caliente a la casa; este es el costo mínimo y la simplicidad de diseño.
Proyecto generalizado de aerogenerador doméstico
Estructuralmente, el proyecto de la casa es en gran parte lo mismo que una instalación industrial. Es cierto que las soluciones domésticas a menudo se basan en turbinas eólicas verticales-axiales y están equipadas con generadores de CC de bajo voltaje. La composición de los módulos de una turbina eólica doméstica, siempre que se obtenga electricidad de alta calidad (220 V, 50 Hz):
- turbina eólica;
- dispositivo de orientación del viento;
- multiplicador;
- Generador de CC (12V, 24V);
- módulo de carga de batería;
- baterías recargables (iones de litio, polímero de litio, plomo-ácido);
- convertidor de voltaje DC 12 V (24 V) a voltaje AC 220 V.
Generador de viento PIC 8-6 / 2.5
¿Cómo funciona? Solo. El viento hace girar la turbina eólica. El par se transmite a través de un multiplicador al eje del generador de CC. La energía recibida a la salida del generador se acumula en las baterías a través del módulo de carga. Desde los terminales de las baterías de almacenamiento, se suministra una tensión constante de 12 V (24 V, 48 V) al convertidor, donde se transforma en una tensión adecuada para alimentar las redes eléctricas domésticas.
Acerca de los generadores para "aerogeneradores" domésticos
La mayoría de las estructuras domésticas de las turbinas eólicas, por regla general, se construyen con motores de CC de baja velocidad. Esta es la opción de generador más simple que no requiere actualizaciones. Óptimamente: motores eléctricos con imanes permanentes, diseñados para un voltaje de suministro de aproximadamente 60-100 voltios. Existe la práctica de usar generadores de automóviles, pero para tal caso, se requiere la introducción de un multiplicador, ya que los autogeneradores producen el voltaje requerido solo a altas (1800-2500) rpm. Una de las posibles opciones es la reconstrucción de un motor de CA asíncrono, pero también es bastante complejo, que requiere cálculos precisos, trabajos de giro, instalación de imanes de neodimio en el área del rotor. Existe la opción de un motor asíncrono trifásico con la conexión de condensadores de la misma capacidad entre las fases. Finalmente, existe la posibilidad de hacer un generador desde cero con tus propias manos. Hay muchas instrucciones sobre este tema.
"Molino de viento" casero de eje vertical
Se puede construir un generador eólico bastante eficiente y, lo que es más importante, económico sobre la base del rotor Savonius. Aquí, se considera como ejemplo una microcentral, cuya potencia no supera los 20 vatios. Sin embargo, este dispositivo es bastante suficiente, por ejemplo, para proporcionar energía eléctrica a algunos electrodomésticos que funcionan con una tensión de 12 voltios.
Conjunto de piezas:
- Lámina de aluminio de 1,5-2 mm de espesor.
- Tubería de plástico: diámetro 125 mm, longitud 3000 mm.
- Tubo de aluminio: diámetro 32 mm, longitud 500 mm.
- Motor DC (generador de potencial), 30-60V, 360-450 rpm, por ejemplo, motor eléctrico modelo PIK8-6 / 2.5.
- Controlador de voltaje.
- Batería.
Haciendo el rotor Savonius
Se cortan tres "panqueques" con un diámetro de 285 mm de la hoja de aluminio. En el centro de cada uno, se perforan agujeros para un tubo de aluminio de 32 mm. Resulta algo así como CD. Se cortan dos piezas de 150 mm de longitud del tubo de plástico y se cortan por la mitad a lo largo. El resultado son cuatro palas semicirculares de 125x150 mm. Los tres "discos compactos" de aluminio se colocan en un tubo de 32 mm y se fijan a una distancia de 320, 170, 20 mm desde el punto superior de forma estrictamente horizontal, formando dos niveles. Las cuchillas se insertan entre los discos, dos piezas por nivel, y se fijan estrictamente entre sí, formando una sinusoide. En este caso, las hojas del nivel superior se desplazan con respecto a las hojas del nivel inferior en un ángulo de 90 grados. El resultado es un rotor Savonius de cuatro palas. Para sujetar los elementos, puede utilizar remaches, tornillos autorroscantes, esquinas o aplicar otros métodos.
Conexión del motor y montaje en mástil
El eje de los motores de CC con los parámetros anteriores generalmente tiene un diámetro de no más de 10-12 mm. Para conectar el eje del motor al tubo de la turbina eólica, se presiona un casquillo de latón con el diámetro interior requerido en la parte inferior del tubo. Se perfora un orificio a través de la pared de la tubería y el manguito, y se corta una rosca para atornillar el tornillo de bloqueo. A continuación, el tubo de la turbina eólica se coloca en el eje del generador, después de lo cual la conexión se fija rígidamente con un tornillo de bloqueo.
El resto del tubo de plástico (2800 mm) es el mástil del aerogenerador. El grupo electrógeno con la rueda Savonius está montado en la parte superior del mástil; simplemente se inserta en la tubería hasta que se detiene. Como tope, se utiliza una tapa de disco de metal, fijada en el extremo delantero del motor, que tiene un diámetro ligeramente mayor que el diámetro del mástil. Se perforan orificios en la periferia de la cubierta para sujetar los cables de sujeción. Dado que el diámetro de la carcasa del motor eléctrico es menor que el diámetro interior de la tubería, se utilizan espaciadores o topes para alinear el generador en el centro. El cable del generador se pasa dentro de la tubería y sale por la ventana en la parte inferior. Durante la instalación, es necesario tener en cuenta el diseño de la protección del generador contra la humedad, utilizando juntas de sellado. Nuevamente, para proteger contra la precipitación, se puede instalar una tapa de paraguas encima de la conexión de la tubería de la turbina eólica con el eje del generador.
La instalación de toda la estructura se realiza en un área abierta y bien ventilada. Se cava un hoyo de 0.5 metros de profundidad debajo del mástil, la parte inferior de la tubería se baja al hoyo, la estructura se nivela con cuerdas de sujeción, después de lo cual el hoyo se llena con concreto.
Controlador de voltaje (cargador simple)
Un generador de viento fabricado, por regla general, no es capaz de entregar un voltaje de 12 voltios debido a su baja velocidad. La velocidad de rotación máxima de la turbina eólica a una velocidad del viento de 6-8 m / s. alcanza un valor de 200-250 rpm. En la salida, es posible obtener un voltaje del orden de 5-7 voltios. Para cargar la batería, se requiere un voltaje de 13,5-15 voltios. La salida es utilizar un convertidor de voltaje de pulso simple, ensamblado, por ejemplo, sobre la base del regulador de voltaje LM2577ADJ. Al suministrar 5 voltios de corriente continua a la entrada del convertidor, se obtienen 12-15 voltios en la salida, lo que es suficiente para cargar la batería de un automóvil.
Convertidor de voltaje listo para LM2577
Este microgenerador de viento ciertamente se puede mejorar. Aumente la potencia de la turbina, cambie el material y la altura del mástil, agregue un convertidor CC a CA, etc.
Instalación eléctrica horizontal-axial ventosa
Conjunto de piezas:
- Tubería de plástico con un diámetro de 150 mm, lámina de aluminio de 1,5-2,5 mm de espesor, bloque de madera 80x40 de 1 m de largo, fontanería: brida - 3, esquina - 2, te - 1.
- Motor eléctrico DC (generador) 30-60 V, 300-470 rpm.
- Rueda-polea para motor de 130-150 mm de diámetro (aluminio, latón, textolita, etc.).
- Tubos de acero con un diámetro de 25 mm y 32 mm y una longitud de 35 mm y 3000 mm, respectivamente.
- Módulo de carga para baterías.
- Baterías.
- Convertidor de voltaje 12 V - 120 V (220 V).
Fabricación de una "turbina eólica" de eje horizontal
Se requiere una tubería de plástico para la fabricación de palas de turbinas eólicas. Un trozo de este tipo de tubería, de 600 mm de largo, se corta a lo largo en cuatro segmentos idénticos. Para un molino de viento, se requieren tres palas, que se hacen a partir de los segmentos obtenidos cortando parte del material en diagonal a lo largo de toda la longitud, pero no exactamente de esquina a esquina, sino de la esquina inferior a la esquina superior, con un ligero desplazamiento. de este último. El procesamiento de la parte inferior de los segmentos se reduce a la formación de un pétalo de sujeción en cada uno de los tres segmentos. Para hacer esto, se corta un cuadrado con un tamaño de aproximadamente 50x50 mm a lo largo de un borde y la parte restante sirve como pétalo de sujeción.
Las palas del aerogenerador se fijan a la polea rueda mediante conexiones atornilladas. La polea está montada directamente en el eje del motor eléctrico DC - generador. Como chasis del aerogenerador se utiliza un sencillo bloque de madera de 80x40 mm de sección y 1 m de longitud, el generador se instala en un extremo del bloque de madera. En el otro extremo de la barra, se monta una "cola", hecha de una hoja de aluminio. En la parte inferior de la barra, se adjunta un tubo de metal de 25 mm, diseñado para desempeñar el papel de un eje giratorio. Como mástil se utiliza un tubo metálico de tres metros de 32 mm. La parte superior del mástil es el buje giratorio donde se inserta el tubo de la turbina eólica. El soporte del mástil está hecho de una hoja de madera contrachapada gruesa. Sobre este soporte, en forma de disco con un diámetro de 600 mm, se ensambla una estructura de piezas de fontanería, gracias a la cual el mástil se puede subir o bajar fácilmente, o montar - desmontar. Se utilizan tirantes elásticos para asegurar el mástil.
Toda la electrónica de la turbina eólica está montada en un módulo separado, cuya interfaz proporciona la conexión de las baterías y la carga del consumidor. El módulo incluye un controlador de carga de batería y un convertidor de voltaje. Dichos dispositivos se pueden ensamblar de forma independiente con la experiencia relevante o se pueden comprar en el mercado. Hay muchas soluciones diferentes disponibles en el mercado para obtener los voltajes y corrientes de salida deseados.
Turbinas eólicas combinadas
Las turbinas eólicas combinadas son una opción seria para un módulo de energía doméstico. En realidad, la combinación implica combinar un generador eólico, una batería solar, una planta de energía diesel o de gasolina en un solo sistema. Puede combinar de todas las formas, según sus capacidades y necesidades. Naturalmente, cuando hay una opción, tres en uno, esta es la solución más eficaz y fiable.
Asimismo, bajo la combinación de aerogeneradores, se prevé la creación de centrales eólicas que incluyan dos modificaciones diferentes a la vez. Por ejemplo, cuando un rotor Savonius y una máquina tradicional de tres palas funcionan en un solo paquete. La primera turbina funciona a baja velocidad del viento y la segunda solo a nominal. De esta forma se preserva la eficiencia de la instalación, se excluyen las pérdidas energéticas injustificadas y, en el caso de generadores asíncronos, se compensan las corrientes reactivas.
Los sistemas combinados son opciones técnicamente complejas y costosas para la práctica en el hogar.
Cálculo de la potencia de un parque eólico doméstico
Para calcular la potencia de un aerogenerador de eje horizontal, puede utilizar la fórmula estándar:
- N = p S V3 / 2
- norte- potencia de instalación, W
- pag- densidad del aire (1,2 kg / m 3)
- S- área de soplado, m 2
- V- velocidad del viento, m / s
Por ejemplo, la potencia de una instalación con una luz máxima de palas de 1 metro, con una velocidad del viento de 7 m / s, será:
- norte= 1,2 1343/2 = 205,8 W
Un cálculo aproximado de la potencia de una turbina eólica creada sobre la base del rotor Savonius se puede calcular utilizando la fórmula:
- N = p R H V3
- norte- potencia de instalación, W
- R- radio del impulsor, m
- V- velocidad del viento, m / s
Por ejemplo, para el diseño de una planta de energía eólica con un rotor Savonius mencionado en el texto, el valor de la potencia a una velocidad del viento de 7 m / s. estarán:
- norte= 1,2 0,142 0,3 343 = 17,5 W
