Jak si vyrobit větrný generátor sami?

Stavba větrného generátoru s vlastními rukama není tak obtížná, jak se zdá na první pohled. Pokud je ve vaší oblasti rychlost větru alespoň 4 m/s a kousek od vašeho domova je dobře větraný prostor, můžete si postavit větrnou elektrárnu za méně než 100 USD.

Větrný mlýn, který vytvořil autor tohoto článku, samozřejmě vyžaduje mnoho úprav, a pokud máte více peněz než času, je snazší koupit hotový generátor: jejich cena začíná přibližně od 500 $. Ale pokud chcete experimentovat, tento článek je pro vás.

Vrtule

Vrtule pro tento větrný mlýn bude třílistá. Dvoulistá vrtule je sice jednodušší na stavbu, ale taková vrtule má své nevýhody, jako je nestartování okamžitě. Další nevýhodou je fakt, že při změně směru větru dvoulistá vrtule při otáčení silně vibruje a to je špatné jak pro samotnou vrtuli, tak pro podpěru generátoru. Svou vrtuli jsem vyrobil ze smrkových desek 1″ x 4″ (Poznámka: Skutečná velikost komerčního dřeva prodávaného v Americe je menší než uvedená velikost. V tomto případě je to ¾ x 3½ palce, tzn. cca 2×9 cm). Snažil jsem se najít tři desky, které byly bez suků, měly dobrou vertikální zrnitost a měly přibližně stejnou hustotu (ta byla určena hmotností). Samozřejmě lze použít i jiné druhy dřeva, já měl po ruce právě smrk. Velikost desek byla zvolena tak, aby vrtule byla dostatečně lehká na rychlý start a příliš nezatěžovala podpěry. Vyříznutí čepelí trvalo asi 2 hodiny. Samozřejmě, kdybych strávil více času, vrtule by vyšla lépe, rozměry byly většinou určeny intuitivně (můj výkres je na obrázku 1). Pokud však chcete dělat věci podle knihy, na internetu je spousta informací o aerodynamice, řezbářství a dokonce i o tom, jak vyrobit vrtule.

Obrázek 1. Řez čepelí.

Po kontrole, zda jsou lopatky stejné velikosti, jsem je sešrouboval po dvojicích a zkontroloval, zda je výsledná struktura dobře vyvážená. Jakmile všechny tři lopatky vypadaly stejně, nalakoval jsem je a připevnil na náboj, na který jsem použil staré 8palcové ozubené kolo. Poté jsem mohl celou tuto konstrukci nasadit na nápravu a zkusit ji otočit, určit míru vyvážení a zapilovat příliš těžké části (samozřejmě jsem je pak musel znovu nalakovat). Celkově trval proces stavby a vyvážení vrtule asi 4 hodiny.

Nutno podotknout, že tři lopatky po vyvážení byly různé tloušťky, na některých místech se lišily o 1/8 palce (~3 mm). Abyste tomu zabránili, doporučuje se vybrat ty nejlepší dřeviny a věnovat větší pozornost počátečnímu řezu. Pro řezání jsem používal především elektrický hoblík. Rovněž stojí za to věnovat pozornost skutečnosti, že lopatky nejsou zkroucené, to znamená, že jejich úhel sklonu vzhledem k ose je vždy konstantní. U vrtule tak malé velikosti je to zcela normální.

Generátor

Jako generátor pro větrný mlýn jsem použil asynchronní elektromotor o výkonu 2 hp, který jsem vyndal ze staré tchajwanské frézky. Rozebral jsem to a udělal zářez na kotvě, abych mohl vložit 8 neodymových magnetů a přeměnit indukční motor na nízkorychlostní generátor permanentních magnetů. Magnety jsou obdélníkového tvaru a zakřivené tak, aby pasovaly na kotvy většiny motorů od 0.5 hp. a vyšší. Zářezy jsou tak hluboké, že okraj do nich vloženého magnetu je v jedné rovině s povrchem kotvy. Magnety jsou lepeny epoxidovým lepidlem. Jsou uspořádány ve dvojicích po dvou magnetech se stejnou polaritou.

Připojený generátor produkuje 12V při přibližně 160 ot./min. Při jiném způsobu připojení mohl generátor dosáhnout maximálního zatížení při 80 otáčkách za minutu, ale to by mohlo výrazně omezit proud. Výsledný proud je samozřejmě střídavý a k nabíjení baterie potřebujeme stejnosměrný proud, proto jsem použil 40ampérový transformátor.

Věž

Věž je možná nejdůležitější částí větrné turbíny a ta je nejčastěji opomíjena. Abych to vyhověl, pokácel jsem velkou borovici a udělal zářez do středu zbývajícího pařezu. Stožár je vyroben z borovicového dříku. Navrtal jsem základnu, aby se mohla otáčet v pařezu. Nahoře byl umístěn kus ocelové trubky, která držela a otáčela větrný mlýn. Při montáži byl stožár podepřen malou borovicovou trojnožkou. Pro zvedání byl použit další větší stativ. Věž byla podepřena čtyřmi 1/8″ (~3 mm) průměrem leteckých kabelů kotevních drátů s napínáky pro nastavení.

Podvozek a ocas větrného mlýna

Výroba větrného mlýna byla ve skutečnosti velmi jednoduchá. Začal jsem s 3/8″ (~9,5 mm) silnými kusy oceli, ke kterým jsem mohl přišroubovat generátor. K tomu jsem navařil trubku, která velikostí odpovídala trubce na konci stožáru, na kterém se bude větrný mlýn otáčet. Na tomto stroji nejsou žádné sběrače proudu, jen jsem použil dostatek kabelu, aby mohl provést několik otáček, než se zastaví. Elektrické vedení generátoru je o něco delší než kabel, takže větrný mlýn se může zastavit bez vytržení napájecího kabelu. Ocas je zajištěn železným trojúhelníkem 4 yardy (~4 metry) od středu otáčení. Dvě 0.5″ (~1,27 cm) ocelové tyče slouží k lepšímu zajištění ocasu. Mírně jsem posunul ocas a generátor vzhledem k ose, to bylo provedeno čistě intuitivně v naději, že to poryvy větru neroztočí příliš rychle.

Spusťte

Generátor se dobře spouští pouze při vysokých rychlostech větru. Tento problém lze odstranit tím, že vrtule bude větší, širší listy, nebo dokonce více listů. Ale po nastartování generátoru se lopatky celkem dobře roztočily i na velmi nízké otáčky. Vítr v naší oblasti je nárazový a směr se často mění, takže je pro mě těžké vztáhnout přijímanou elektřinu k rychlosti větru. Nejlepší, co jsem naměřil, je 25A při vysoké rychlosti větru, i když se svými 12V bateriemi obvykle dostanu 5-15A při nízké rychlosti větru. Může mít smysl postavit regulátor s přizpůsobovacím transformátorem nebo zesilovačem lineárního toku, který si lépe poradí se zátěží generátoru a poskytne podstatně větší proud.

Kontrola v akci

Po 8 týdnech bezchybného provozu se větrný mlýn porouchal. V rádiu bylo vysíláno varování před bouřkou. Ujistil jsem se, že kabel je stále neporušený, a snažil jsem se ujistit, že zůstal neporušený i nadále. Po chvíli jsem zaslechl zvláštní zvuk. Větrný mlýn se stále točil a dokonce produkoval 20 A, ale bylo zřejmé, že se něco stalo. Ukázalo se, že jedna z čepelí spadla.

Našel jsem úlomky čepele, vypadá to, že byla původně prasklá. Vzhledem k tomu, že další dvě čepele zůstaly nedotčeny, byl samotný design dobrý. Tuto skutečnost potvrdila i skutečnost, že větrný mlýn pracoval ve velmi silném nárazovém větru poměrně dlouho se dvěma lopatkami.

Místo opravy této vrtule jsem vyrobil novou. Byl větší, bylo v něm použito pevnější dřevo a čepele jsem navíc lehce zkroutil. Výška stožáru zůstává stejná. Nová vrtule startovala mnohem snadněji a byla mnohem tišší.

Tento neúspěch mimo jiné prokázal, že zvolil správnou konstrukci věže. V případě potřeby jej lze snadno snížit a zvednout. Spuštění staré vrtule, výroba nové a montáž na stěžeň trvala pouhé 4 hodiny. Výsledkem je, že při normální rychlosti větru vyrábí větrný mlýn mezi 100 a 200 watty.

Při normální rychlosti větru vyrábí domácí větrný mlýn 100 až 200 wattů.

Přetištěno z webu „Energy Efficient Russia“