Ветрогенератор за один день

Как построить простейший ветрогенератор за один день

Каждый, кто хотя бы немного ходил по парусом, изведал силу ветра. Хороший порыв ветра рвет шкот из рук с силой лошади, а легкий швербот буквально выпрыгивает из воды. Если же при попутном ветре развернуть паруса бабочкой, то и не всякий катер за вами поспеет. И никакого керосина, только вода журчит и ворчит за бортом.

За рубежом уделяется большое внимание ветрогенераторам. Сегодня в Европе трудно найти место, из которого не были бы видны их большие, медленно вращающиеся пропеллеры. Ветрогенераторы для выработки электроэнергии используются на фермах, в лесхозах, в поселках и даже в частных домах. Мало кто знает, но в нашей стране в 1913 г существовали сотни тысяч деревянных ветряных мельниц, а по некоторым данным около миллиона, от которых, после коллективизации, не осталось даже следов.
К сожалению, в русском языке слово «самодеятельность» приобрело несколько ироничный, негативный оттенок. Но самодельщиками, были, например, К.Циолковский, Г.Форд, С.Королев и, даже, Б.Гейтс. Самодеятельность — основа основ бизнеса в странах, которые принято теперь называть цивилизованными. Впрочем самодеятельность важна не только в бизнесе, но и в общественной жизни, творчестве, благотворительности и т.д.

Сегодня интерес к ветроагрегатам появляется и в России. Однако, промышленные ветрогенераторы, а тем более импортные очень дороги. Государственной поддержки ветроэнергетичеким разработкам не существует. Поэтому, в нашей стране ветрогенератор остается заморской диковиной, а увидеть живьем можно скорее самодельные ветрогенераторы.

Тем не менее, постройка даже небольшого ветрогенератора традиционной конструкции ( с горизонтальной осью вращения пропеллера) — не самая легкая задача.

Гораздо проще конструкции ветрогенераторов с вертикальной осью вращения ветрового колеса и они менее дорогие.

Схема ветрогенератора с вертикальной осью похожа на схему классического анемометра — прибора для измерения скорости ветра, см на фотографии.

Этюд на тему бочки

На мой взгляд, легче всего построить небольшой дешевый ветрогенератор, изготовив ветроколесо из легкой металлической бочки — стальной или алюминиевой, например, из под мебельного лака.

Бочки изготавливаются из хорошего металла, имеют высокую точность и жесткость. Бочки недорогие, а в некоторых местах — например на севере — они вообще ничего не стоят. Для ветрогенератора можно использовать и дешевую пластиковую бочку. В зависимости от потребной мощности ветрогенератора, бочку можно взять емкостью на 50- 100 литров или более. Мощность генератора увеличивается пропорционально диаметру и высоте бочки. Можно поставить две бочки друг на друга.

Для того, что бы вырезать ветряное колесо из бочки, нужна только болгарка, и эта работа займет всего несколько минут. На боковой поверхности бочки делают прорези, как показано на рисунке, а затем — аккуратно отгибают передние и задние кромки лопастей на нужный угол. Уточнить форму лопастей ветрогенератора можно при помощи киянки и досочки. Количество лопастей ветроколеса может быть различным, от двух и более. В качестве оси ветроколеса можно использовать, например, отрезок трубки или арматуры.

Рисование чертежа у меня заняло гораздо больше времени, чем изготовление действующего макета ветроколеса. Макет был сделан при помощи острого ножа из консервной банки, (которая очень похожа на бочку, и показал неплохие крутильные качества. Каждый может легко повторить этот опыт и попробовать цилиндрическое ветроколесо в действии.

Снять энергию с вертикального ветроколеса не представляет сложности, даже без применения сварки для соединения деталей. Для передачи энергии можно использовать, например, велоцепь, ремень или обрезиненный ролик. В качестве электрогенератора можно использовать, например, подходящий по мощности микроэлектродвигатель на постоянных магнитах или велосипедный или мотоциклетный генератор. Можно также смонтировать простейший возбудитель генератора на постоянных магнитах прямо на днище бочки или на оси ветроколеса. Вертикальная схема ветрогенератора позволяет без труда организовать кривошипный механизм и обеспечить возвратно-поступательное даижение исполнительного механизма. Например, к кривошипу можно «привязать» поршневой или мембранный насос. Не исключается и кулачковая пара , например кулачок-бензонасос, или кулачок и линейный электрогенератор, т.е. катушка — магнит и т.д. и т.п. Один изобретатель для извлечения электричества недавно приладил к миниатюрному ветрогенератору пъезоэлемент.

Можно придумать большое количество вариантов использования старых бочек для изготовления ветрогенераторов, например, см следующие две схемы: а — из одной бочки, б — из двух бочек.

Самое сложное — сделать первый шаг. Отметим только, что любой фрагмент бочки — это уже готовая лопасть ветрогенератора, которую даже не нужно изгибать. Соединять их можно на винтах — саморезах, болтиках или заклепках. Нагрузки на детали в небольшом ветрогенераторе не велики. Вариантов вырезывания лопастей из бочек и соединения их в пространственные конструкции может быть великое множество — только вопрос фантазии. Бочку можно резать вдоль, поперек и наискосок — кому как нравится. Наличие сварочного аппарата делает возможности формотворчества неограниченными. Из фрагментов бочки можно построить все известные и новые виды ветро-роторов.

Я бы назвал эти конструкции бочкогенераторами. Возможно, они не самые совершенные с точки зрения аэродинамики, но зато — очень простые в изготовлении. Своего рода игра.

Малогабаритный ветрогенератор может петь и мигать лампочками, его можно использовать для зарядки аккумуляторов, питания электронных приборов , освещения, подачи и подогрева воды, вентиляции помещений, сушки древесины, аэрации водоемов и т.д., в местах, удаленных от постоянных источников энергии. Например, на пастбище, бахче, огороде, полевом стане, на пограничной заставе и т.д. и т.п. Небольшой ветрогенератор с вертикальным ветроколесом может быть просто привязан к дереву. Изготовить ветрогенератор из подручных материалов способен даже школьник.

Между прочим, когда С.И.Мосин изобретал свою знаменитую трехлинейную винтовку, с электричеством в нашей стране были большие проблемы. Поэтому токарный станок, на котором он вытачивал детали винтовки, пририводился в движение ветрогенератором, установленным на крыше дома. И этот ветрогенератор знаменитый оружейник построил сам.

Следует помнить, что ветрогенератор, даже при небольшом ветре, может нанести своими лопастями удар большой силы. Всякий движущийся механизм опасен ! Все острые кромки деталей должны быть тщательно притуплены.

Источник

Ветряк для частного дома — деньги на ветер. Весь расклад по цифрам в рублях и киловаттах.

Вопрос ветроэнергетики в наше инновационное время интересует очень многих. Те, кто хоть раз посещал Европейские страны на своем авто, наверняка видели огромные ветропарки.
Сотни генераторов встречаются по пути.

Наблюдая такую картину, многие начинают верить, что получение эл.энергии при помощи ветра, весьма перспективное и выгодное занятие. Мудрые европейцы ошибаться то не могут.

Наверняка после очередного подорожания электроэнергии, вы задумывались об установке у себя на участке ветрогенератора. Тем самым, обеспечив если не всю, то большую часть своих потребностей в электричестве.

Некоторые даже подумывают таким образом стать независимыми от электросетей. Насколько это реально и возможно? К сожалению, для 90% владельцев частных домов, эти мечты так и останутся мечтами.

К сожалению, в нашей стране не так много регионов, где скорость ветра находится хотя бы на уровне 5-7 метров в секунду. Берутся данные в среднем за год. В подавляющем большинстве широт, пригодных для проживания, эта самая скорость равняется максимум 2-4 м/с.

Это говорит о том, что ваша ветроустановка большую часть времени, элементарно не будет работать. Для стабильной выработки электричества, ей нужен ветер около 10 м/с.

Фактически за час, 2квт генератор подарит вам не более 100Вт.

Еще вы столкнетесь с другой проблемой ветра, о которой умалчивают производители. Около земли, его скорость гораздо меньше чем наверху, там где ставятся промышленные установки высотой 25-30м.

Вы же свой агрегат будете монтировать максимум на десяти метрах. Поэтому даже не ориентируйтесь на таблицы ветров с разных сайтов. Эти данные вам не подходят.

Производители скромно умалчивают, что для их карт ветроресурсов, замеры производятся на высоте от 50 до 70 метров! К тому же там не учтены данные по турбулентности, завихрениям.

Попробуете задрать повыше чем 10м, обязательно задумаетесь о молниезащите. Наэлектризованные трением воздуха лопасти, очень вкусная приманка для разрядов!

К тому же, почему-то все беспокоятся только о таком параметре, как скорость ветра, и при этом забывают про его плотность или давление. А разница для энергетики весьма существенная. Зависимость выработки электроэнергии от давления ветра непропорциональная.

Кроме того, есть определенное лукавство в указанных технических характеристиках генераторов.

Верить им конечно можно, но только для идеальных условий. Потому что:

и в ламинарном потоке при неизменном направлении и повышенной плотности

У вас же на дачном участке скорость ветра может быть такой, что не получится и вал прокрутить, не то что вырабатывать энергию.

И это весной или осенью. Именно в этот период происходят наиболее активные перемещения воздушных масс.

Не забывайте, что ветряк работает не в режиме холостого хода вертушки, а должен раскрутить ротор генератора в окружении неодимовых магнитов.

И это только до тех пор, пока электрический потенциал ветряка ниже напряжения АКБ. При достижении напряжения достаточного для начала заряда, аккумулятор превращается в нагрузку.

Если применить тихоходные конструкции с вертикальной осью вращения, то здесь уже присутствует повышающий редуктор. Вы пытались раскрутить повышающий редуктор? Такая конструкция усложняется, увеличивается вес, парусность, стоимость.

Даже на маяках Северного флота, учитывая там постоянные ветра и полярную ночь, специалисты предпочитают использовать солнечные батареи. На вопрос почему так, отвечают по-простому – проблем меньше!

Большие промышленные ветротурбины могут передавать энергию напрямую в сеть, минуя всякие аккумуляторы.

А вот вы без них обойтись никак не сможете. Без АКБ не будет работать ни телевизор, ни холодильник. Даже освещение будет светить урывками, в зависимости от порывов ветра.

При этом за 12-15 лет работы генератора, вы обязаны будете сменить 3-4 комплекта АКБ, тем самым вдвое увеличив свои начальные расходы. Причем мы берем чуть ли не идеальный вариант, когда аккумуляторы будут разряжаться не больше половины от своей емкости.

Конечно вы можете купить дешевые модели АКБ, но затраты от этого не станут меньше. Просто поход в магазин за новыми батареями будет осуществлен не 4 раза, а уже 8.

Еще о чем стоит серьезно задуматься — это наличие свободного места. Причем по площади оно может уходить на 100 и более метров в каждую сторону от мачты.

Ветер должен свободно гулять по лопастям, и без помех их достигать со всех сторон. Получается, что вы должны проживать либо в степи, либо возле моря (лучше непосредственно на его берегу).

Идеальное место будет на вершине холма. Где с позиции аэродинамики, воздушный поток уплотняется с соответствующим увеличением скорости и давления ветра.

О соседях рядом забудьте. Их сады и двух-трехэтажные особняки, здорово “попьют вашу кровушку”, каждый раз перекрывая попутный ветерок. Также как и соседние лесопосадки.

Те же самые промышленные ветряки, не располагают непосредственно друг за другом, а монтируют их по диагонали. Каждый последующий, не должен закрывать предыдущий.

4-я причина – высокая цена. Не ведитесь на цены продавцов в прайс листах. В них никогда не показывается реальная стоимость всего необходимого оборудования.
Поэтому цены всегда умножайте на 2, даже при выборе так называемых готовых комплектов.

Но и это еще не все. Не забудьте про эксплуатационные расходы, доходящие до 70% от стоимости ветряков. Попробуйте поремонтировать генератор на высоте, либо каждый раз демонтировать и разбирать-собирать мачту.

Еще не забудьте про периодическую замену АКБ. Поэтому не рассчитывайте, что ветряк может вам обойтись в 1 доллар за 1квт эл.энергии.

Когда вы посчитаете все реальные затраты, окажется что каждый киловатт мощности такого ветрогенератора, обошелся вам минимум в 5 баксов.

Пятая причина, неразрывно связана с первыми четырьмя. Это срок окупаемости затрат.

Стоимость ветряка, мачты и доп.оборудования для 2-х киловаттных качественных моделей будет доходить в среднем до 200 тыс. рублей. Производительность таких установок – от 100 до 200квт в месяц, не более. И это при хороших погодных условиях.

Даже осадки снижают мощность ветряков. Дождь на 20%, снег – на 30%.

Вот и получается вся ваша экономия – это 500 рублей. За 12 месяцев непрерывной работы, набежит уже чуть больше – 6 тысяч.

При этом, 2-х киловаттный агрегат не будет закрывать на 100% ваши потребности. Максимум на треть! Если захотите целиком все подключить от него, то берите 10-ти киловаттную модель, не меньше. Срок окупаемости от этого не изменится.

Но тут уже будут совсем другие габариты и масса.

И закрепить его просто так на трубе через чердак своей крыши, точно не получится.

Однако некоторые все равно убеждены, что из-за бесконечного подорожания электроэнергии, ветрогенератор в один прекрасный момент, по любому станет выгоден.

Безусловно, электроэнергия с каждым годом дорожает. К примеру 10 лет назад, ее цена была на 70% ниже. Давайте проведем примерные расчеты и выясним перспективу выхода на окупаемость ветряка, с учетом резкого удорожания электричества.

Рассматривать будем генератор мощностью 2квт.

Как мы уже выяснили ранее, стоимость такой модели около 200тысяч. Но с учетом всех доп.расходов, нужно умножить ее на два. Получится минимум 400 тыс.руб. затрат, при сроке службы в двадцать лет.

То есть, за год получается 20 тысяч. При этом по факту, за этот год агрегат выдаст вам максимум 900 квт. Из-за коэфф. установленной мощности (он для маленьких ветряков не превышает пяти процентов), за месяц вы накрутите 75квт.

Даже если взять 1000 квт в год для простоты расчетов, стоимость 1квт/ч полученная от ветряка, для вас составит 20 рублей. Если и предположить что электричество от ТЭС подорожает в 4 раза, то случится такое не завтра, и даже не через 5 лет.

Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного?

Ветрогенератор в нынешних российских условиях – это убыточный агрегат.

Чтобы хоть как-то обосновать его применение, цена электроэнергии уже сегодня должна доходить до 30 рублей за 1 квт.

Использование ветряка может быть обосновано в двух случаях:

у вас поблизости нет внешних электросетей или вам не дают к ним подключаться

При этом, устанавливаться ветряк должен в районе со средне годовой скоростью ветра не менее 5-6 м/с. Только в этих случаях ветроустановка будет хорошей альтернативой.

Фактически, в таких условиях вы просто вынуждены выбрать из всех зол наименьшее. При этом, не верьте в суперэффективность других моделей вертикальной или шарообразной формы, собранных на неодимовых магнитах.

Конечный результат будет всегда один. Энергия, которую производит ветряк, зависит только от:

площади, которую описывают лопасти

Поэтому, если вы уже подключены к электросети, не ищите себе лишних приключений и головных болей. Выгоды никакой вы не найдете, по крайне мере на сегодняшний день.

Ну а тем, кто живет далеко от подстанций и ВЛ-0,4кв, стоит приобретать наиболее мощные модели ветряков, какие вы только можете себе позволить. Так как от той мощности, что указана на картинках, вам достанется не более 15%.

Другая категория потребителей, вполне заслужено делает выбор не в пользу китайских заводских моделей, а наоборот, предпочитает самодельные ветряки от мастеров самоучек. Свои выгоды в этом тоже имеются.

В большинстве своем, изобретатели подобных девайсов, это грамотные и ответственные ребята. И практически в 100% случаев, без проблем им можно вернуть установку, если что-то пошло не так, или ее нужно подремонтировать. С этим проблем уж точно не будет.

У промышленных китайский ветряков, внешний вид конечно посимпатичнее. И если вы все-таки решились прикупить именно его, сразу после проверки электродрелью, сделайте профилактический ремонт и замените китайский металлолом на подшипники с качественной смазкой.

Если поблизости от вас есть крупные гнездовья птиц, не помешает закупить дополнительный комплект лопастей.

Птенцы иногда попадают под раздачу крутящейся “мини мельницы”. Пластиковые лопасти ломаются, а металлические гнутся.

А закончить хотелось бы мудростью от тех пользователей, которые не послушались всех доводов и вплотную столкнулись со всеми вышеописанными проблемами. Запомните, самый дорогой флюгер для дома – это ветрогенератор!

Источник