Kuidas tuuleparki oma kätega teha

Üks soodsamaid võimalusi taastuvate energiaallikate kasutamiseks on tuuleenergia kasutamine. Kuidas iseseisvalt arvutust teha, tuuleturbiini kokku panna ja paigaldada, lugege seda artiklit.

Tuuleturbiini klassifikatsioon

Rajatised klassifitseeritakse järgmiste tuulikute kriteeriumide alusel:

• pöörlemistelje asukoht;
• labade arv;
• elemendi materjal;
• kruvipigi.

Tuuleturbiinidel on reeglina horisontaalse ja vertikaalse pöörlemisteljega disain.

Horisontaaltelje versioon – propelleri disain ühe, kahe, kolme või enama labaga. See on õhu elektrijaamade kõige tavalisem versioon kõrge efektiivsuse tõttu..

Teostus vertikaalse teljega – ortogonaalsed ja karussellstruktuurid Darrieuse ja Savoniuse rootorite näitel. Kaks viimast mõistet tuleks selgitada, kuna mõlemal on tuulegeneraatorite kavandamisel teatav tähendus..

Darrieuse rootor on tuuleturbiini ortogonaalne kujundus, kus aerodünaamilised labad (kaks või enam) asuvad üksteisega sümmeetriliselt teatud vahemaa tagant ja on paigaldatud radiaalsetele taladele. Tuuleturbiini üsna keeruline versioon, mis nõuab labade hoolikat aerodünaamilist teostamist.

Savoniuse rootor on karussellitüüpi tuuleturbiini kujundus, kus kaks poolsilindrilist laba asuvad üksteise vastas, moodustades tervikuna sinusoidaalse kuju. Konstruktsioonide kasutegur on madal (umbes 15%), kuid seda saab peaaegu kahekordistada, kui terad asetsevad laine suunas mitte horisontaalselt, vaid vertikaalselt ja kui kasutatakse mitmetasandilist konstruktsiooni, millel on iga labade paari nurkne nihkumine teiste paaride suhtes.

“Tuuleturbiinide” eelised ja puudused

Nende seadmete eelised on ilmsed, eriti kui neid rakendatakse olmetingimustes. Tuulegeneraatorite kasutajad saavad lisaks väikestele ehitus- ja hoolduskuludele võimaluse ka tasuta elektrienergia saamiseks. Kuid ka tuulikute puudused on ilmsed..

Niisiis, paigaldise tõhusa toimimise saavutamiseks peavad olema täidetud tuulevoogude stabiilsuse tingimused. Inimene ei saa selliseid tingimusi luua. See on puhtalt looduse eesõigus. Teine, kuid juba tehniline puudus on toodetud elektrienergia madal kvaliteet, mille tõttu tuleb süsteemi täiendada kallite elektrimoodulitega (kordajad, laadijad, akud, muundurid, stabilisaatorid).

Võib-olla on kõigi tuulikute modifikatsioonide eeliste ja puuduste tasakaal null. Kui horisontaalteljelistel modifikatsioonidel on kõrge efektiivsuse väärtus, siis stabiilseks tööks vajavad nad tuulevoolu regulaatorite ja kaitseseadmete kasutamist orkaanituulte eest. Vertikaalsuunalistel modifikatsioonidel on madal efektiivsus, kuid need töötavad stabiilselt ilma tuule suuna jälgimismehhanismita. Samal ajal eristuvad sellised tuuleturbiinid madala müratasemega, välistavad tugevate tuulte korral “põgenemise” mõju ja on üsna kompaktsed.

Kodused tuulegeneraatorid

Oma kätega “tuuleturbiini” tegemine on täiesti lahendatav ülesanne. Lisaks aitab konstruktiivne ja ratsionaalne lähenemisviis ettevõtlusele vältida vältimatuid finantskulusid. Kõigepealt tasub visandada projekt, viia läbi vajalikud tasakaalustus- ja võimsusarvutused. Need toimingud tagavad mitte ainult tuulepargi eduka ehitamise, vaid ka kõigi ostetud seadmete terviklikkuse säilimise..

Soovitatav on alustada mitmekümne vatti mahutavusega mikrotuulekoja ehitamisest. Tulevikus aitab saadud kogemus luua võimsama struktuuri. Koduse tuulegeneraatori loomisel ei tohiks keskenduda kvaliteetse elektrienergia (220 V, 50 Hz) hankimisele, kuna see valik nõuab märkimisväärseid rahalisi investeeringuid. Targem on piirata algselt saadud elektrienergia kasutamist, mida saab muuks otstarbeks edukalt kasutada ilma ümberehituseta, näiteks elektrikeristele (TEN) ehitatud kütte- ja soojaveevarustussüsteemide toetamiseks – sellised seadmed ei vaja stabiilset pinget ja sagedust. See võimaldab luua lihtsa vooluringi, mis töötab otse generaatorist..

Tõenäoliselt ei vaidle keegi selle üle, et majas on kütte ja sooja veevarustuse tähtsus halvem kui kodumasinatel ja valgustusseadmetel, mille jaoks sageli otsitakse jõudu koduste tuulikute paigaldamiseks. Spetsiaalselt maja soojuse ja sooja veega varustamiseks mõeldud tuuleturbiini seade on minimaalsed kulud ja konstruktsiooni lihtsus.

Koduse tuuleturbiini üldprojekt

Struktuuriliselt on koduprojekt suuresti sama, mis tööstuslik paigaldus. Tõsi, olmelahendused põhinevad sageli vertikaalsuunalistel tuuleturbiinidel ja on varustatud madalpinge alalisvoolugeneraatoritega. Kodumajapidamises kasutatava tuuleturbiini moodulite koostis, kui saadakse kvaliteetset elektrit (220 V, 50 Hz):

• tuule turbiin;
• tuule suuna seade;
• kordaja;
• Alalisvoolugeneraator (12 V, 24 V);
• aku laadimismoodul;
• laetavad akud (liitium-ioon, liitium-polümeer, pliihape);
• alalispinge 12 V (24 V) muundur vahelduvpingele 220 V.

Tuulegeneraator PIC 8-6 / 2,5

Kuidas see töötab? Lihtsalt. Tuul keerab tuuleturbiini. Pöördemoment edastatakse kordaja kaudu alalisvoolugeneraatori võlli. Laadimismooduli kaudu generaatori väljundis saadud energia koguneb akudesse. Aku klemmidest antakse muundurile püsiv pinge 12 V (24 V, 48 V), kus see muundatakse majapidamise elektrivõrkude toiteks sobivaks pingeks.

Kodumaiste “tuulikute” generaatorite kohta

Enamik tuulikute majapidamiskonstruktsioone on reeglina projekteeritud madala kiirusega alalisvoolumootoritega. See on lihtsaim generaatori võimalus, mis ei vaja uuendamist. Optimaalne – püsimagnetitega elektrimootorid, mis on ette nähtud toitepingeks umbes 60–100 volti. Autogeneraatorite kasutamisel on tava, kuid sellisel juhul on vajalik kordaja kasutuselevõtt, kuna autogeneraatorid tekitavad vajaliku pinge ainult kõrgetel (1800–2500) pööretel. Üks võimalikest võimalustest on asünkroonse vahelduvvoolumootori rekonstrueerimine, kuid see on ka üsna keeruline, mis nõuab täpset arvutust, treimistööd ja neodüümmagnetite paigaldamist rootori piirkonda. Võimalik on kolmefaasiline asünkroonne mootor, mille faaside vahel on ühendatud sama mahutavusega kondensaatorid. Lõpuks on võimalus teha generaator nullist oma kätega. Selles küsimuses on palju juhiseid..

Vertikaalteljel omatehtud “tuulik”

Savoniuse rootori baasil saab ehitada üsna tõhusa ja mis kõige tähtsamalt odava tuulegeneraatori. Siin peetakse näitena mikroelektrijaama, mille võimsus ei ületa 20 W. Kuid see seade on üsna piisav, näiteks selleks, et varustada elektrienergiat mõnele koduseadmele, mis töötab pingel 12 volti..

Osade komplekt:

1. Alumiiniumplekk paksusega 1,5-2 mm.
2. Plasttoru: läbimõõt 125 mm, pikkus 3000 mm.
3. Alumiiniumtoru: läbimõõt 32 mm, pikkus 500 mm.
4. Alalisvoolumootor (potentsiaaligeneraator), 30–60 V, 360–450 p / min, näiteks elektrimootori mudel PIK8-6 / 2,5.
5. Pingekontroller .
6. Aku.

Savoniuse rootori valmistamine

Alumiiniumplekist lõigatakse kolm “pannkooki” läbimõõduga 285 mm. Mõlema keskel puuritakse augud 32 mm alumiiniumtoru jaoks. Selgub, et midagi sarnast on CD-dega. Plasttorust lõigatakse kaks 150 mm pikkust tükki ja lõigatakse pikisuunas pooleks. Tulemuseks on neli poolringikujulist tera 125×150 mm. Kõik kolm alumiiniumist “kompaktset ketast” asetatakse 32 mm torule ja fikseeritakse ülemisest punktist 320, 170, 20 mm kaugusel horisontaalselt, moodustades kaks tasandit. Terad asetatakse ketaste vahele, kaks tükki astme kohta, ja kinnitatakse üksteise külge tihedalt, moodustades sinusoidi. Sel juhul nihkuvad ülemise astme terad alumise astme labade suhtes 90-kraadise nurga all. Tulemuseks on nelja teraga Savoniuse rootor. Elementide kinnitamiseks võite kasutada neete, kruvisid, nurki või rakendada muid meetodeid.

Mootori ühendus ja masti kinnitamine

Ülaltoodud parameetritega alalisvoolumootorite võlli läbimõõt ei ületa tavaliselt 10–12 mm. Mootori võlli ühendamiseks tuuleturbiini toruga surutakse toru alumisse ossa vajaliku siseläbimõõduga messingpuks. Toru seina ja hülsi kaudu puuritakse auk ja lukustuskruvi keeramiseks lõigatakse niit. Järgmisena pannakse tuuleturbiini toru generaatori võllile, mille järel ühendus on jäigalt lukustuskruvi abil kinnitatud.

Ülejäänud plasttoru (2800 mm) on tuuleturbiini mast. Generaatorikomplekt koos Savoniuse rattaga on paigaldatud masti ülaossa – see sisestatakse lihtsalt torusse, kuni see peatub. Peatusena kasutatakse mootori esiotsa külge kinnitatud metallist ketaskatet, mille läbimõõt on pisut suurem kui masti läbimõõt. Kami juhtmete kinnitamiseks puuritakse katte perifeeriale augud. Kuna elektrimootori korpuse läbimõõt on väiksem kui toru siseläbimõõt, kasutatakse generaatori keskele joondamiseks vahedetaile või tõkkeid. Generaatori kaabel juhitakse toru sisse ja välja läbi akna põhjas. Paigaldamisel on vaja arvestada generaatori kaitsega niiskuse eest, kasutades tihendustihendeid. Sademete eest kaitsmiseks võib jällegi tuulegeneraatori toru ja generaatori võlli ühenduse kohale paigaldada vihmavarjukork..

Kogu konstruktsiooni paigaldamine toimub avatud, hästi ventileeritavas kohas. Masti alla kaevatakse 0,5 meetri sügav auk, toru alumine osa langetatakse auku, konstruktsioon tasandatakse venitusarmidega, mille järel auk täidetakse betooniga.

Pingekontroller (lihtne laadija)

Valmistatud tuulegeneraator reeglina ei suuda madala kiiruse tõttu anda 12 volti pinget. Tuuleturbiini maksimaalne pöörlemissagedus tuule kiirusel 6–8 m / s. saavutab väärtuse 200–250 p / min. Väljundis on võimalik saada pinget suurusjärgus 5-7 volti. Aku laadimiseks on vaja pinget 13,5-15 volti. Väljapääs on kasutada lihtsat impulsspingemuundurit, mis on kokku monteeritud näiteks pingeregulaatori LM2577ADJ baasil. Rakendades muunduri sisendile 5 volti alalisvoolu, saadakse väljundis 12-15 volti, mis on täiesti piisav auto aku laadimiseks.

Valmis pingemuundur seadmele LM2577

Seda mikrotuulegeneraatorit saab kindlasti paremaks muuta. Suurendage turbiini võimsust, muutke masti materjali ja kõrgust, lisage alalis-vahelduvvoolu muundur jne..

Horisontaalsuunaline tuuline elektripaigaldus

Osade komplekt:

1. Plasttoru läbimõõduga 150 mm, alumiiniumpleki paksusega 1,5–2,5 mm, puitplokk 80×40 1 m pikk, torustik: äärik – 3, nurk – 2, tee – 1.
2. Alalisvoolu mootor (generaator) 30–60 V, 300–470 p / min.
3. Rihmaratas mootorile, mille läbimõõt on 130-150 mm (alumiinium, messing, tekstoliit jne).
4. Terastorud läbimõõduga 25 mm ja 32 mm ning pikkusega 35 mm ja 3000 mm.
5. Aku laadimismoodul.
6. Patareid.
7. Pingemuundur 12 V – 120 V (220 V).

Horisontaalteljega “tuuleturbiini” tootmine

Tuuleturbiinide labade valmistamiseks on vaja plasttoru. Sellise toru tükk, pikkusega 600 mm, lõigatakse pikuti neljaks identseks segmendiks. Tuuleveski jaoks on vaja kolme tera, mis valmistatakse saadud segmentidest, lõigates osa materjalist diagonaalselt kogu pikkuse ulatuses, kuid mitte täpselt nurgast nurka, vaid alumisest nurgast ülemisse nurka, viimasest kerge nihkega. Segmentide alumise osa töötlemine väheneb kinnituslehe moodustumiseni kõigil kolmel segmendil. Selleks lõigatakse piki ühte serva umbes 50×50 mm suurune ruut ja ülejäänud osa toimib kinnituslehtena.

Tuuleturbiini labad kinnitatakse poltidega ühenduste abil rattarattale. Rihmaratas paigaldatakse otse alalisvoolumootori – generaatori võllile. Tuuleturbiini šassiina kasutatakse lihtsat puitplokki, mille sektsioon on 80×40 mm ja pikkus 1 m. Generaator on paigaldatud puitploki ühte otsa. Riba teise otsa kinnitatakse alumiiniumlehest valmistatud saba. Riba põhjas on kinnitatud 25 mm metalltoru, mis on ette nähtud pöördvõlli rolli täitmiseks. Mastina kasutatakse kolmemeetrist metalltoru 32 mm. Masti ülaosaks on pööratav puks, kuhu tuuleturbiini toru sisestatakse. Masti tugi on valmistatud paksust vineerist. Sellel toel, 600 mm läbimõõduga ketta kujul, on sanitaartehnilistest osadest kokku pandud konstruktsioon, tänu millele saab masti hõlpsalt tõsta või alla tõsta või monteerida – lahti võtta. Masti kinnitamiseks kasutatakse venitusarme.

Tuulegeneraatori kogu elektroonika on paigaldatud eraldi moodulisse, mille liides võimaldab akude ja tarbijate koormuste ühendamist. Moodul sisaldab aku laadimiskontrollerit ja pingemuundurit. Selliseid seadmeid saab iseseisvalt kokku panna ja neil on asjakohane kogemus või neid saab turult osta. Soovitud väljundpingete ja voolude saamiseks on turul saadaval palju erinevaid lahendusi..

Kombineeritud tuuleturbiinid

Kombineeritud tuuleturbiinid on koduse energiamooduli jaoks tõsine võimalus. Tegelikult hõlmab kombinatsioon tuulegeneraatori, päikesepatarei, diislikütuse või bensiini elektrijaama ühendamist ühes süsteemis. Saate kombineerida igal viisil, lähtudes oma võimalustest ja vajadustest. Loomulikult, kui on olemas võimalus – kolm ühes, on see kõige tõhusam ja usaldusväärsem lahendus..

Samuti on tuulikute kombinatsiooni all plaanis luua tuuleelektrijaamad, mis sisaldavad kahte erinevat modifikatsiooni korraga. Näiteks kui Savoniuse rootor ja traditsiooniline kolme teraga masin töötavad ühes kimbus. Esimene turbiin töötab madala tuulekiirusega ja teine ​​ainult nominaalse kiirusega. Nii säilitatakse paigalduse efektiivsus, välistatakse põhjendamatud energiakadud ning asünkroonsete generaatorite korral kompenseeritakse reaktiivvoolud.

Kombineeritud süsteemid on koduseks harjutamiseks tehniliselt keerukad ja kulukad võimalused.

Koduse tuulepargi võimsuse arvutamine

Horisontaalteljega tuulegeneraatori võimsuse arvutamiseks võite kasutada standardset valemit:

• N = pS V3 / 2
• N – paigaldusvõimsus, W
• lk – õhutihedus (1,2 kg / m³)
• S – puhutud piirkond, m²
• V – tuule kiirus, m / s

Näiteks seadme maksimaalne teraulatus 1 meeter ja tuule kiirus 7 m / s on järgmine:

• N = 1,2 1 343/2 = 205,8 W

Savoniuse rootori põhjal loodud tuuleturbiini võimsuse ligikaudse arvutuse saab arvutada järgmise valemi abil:

• N = pRH V3
• N – paigaldusvõimsus, W
• R – tiiviku raadius, m
• V – tuule kiirus, m / s

Näiteks tekstis nimetatud Savoniuse rootoriga tuuleelektrijaama projekteerimisel on võimsuse väärtus tuule kiirusel 7 m / s. saab:

• N = 1,2 0,142 0,3 343 = 17,5 W