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Como fazer um gerador eólico

A instalação de uma turbina eólica é uma excelente alternativa às fontes de energia tradicionais. Mas o custo das turbinas eólicas é bastante alto, é muito mais fácil fazer uma turbina eólica com as próprias mãos. Antes de iniciar este processo, você deve se familiarizar com o princípio de operação e os tipos de turbinas eólicas, e então ir para as instruções sobre como fazer uma turbina eólica.

Índice:

O princípio de operação e design da turbina eólica

O princípio de funcionamento de um moinho de vento depende diretamente da função principal deste dispositivo – a conversão da energia eólica mecânica em constante, que é utilizada para fornecer eletricidade a uma casa privada ou a uma aldeia inteira, dependendo da potência e do número de instalações.

A turbina eólica consiste em componentes principais e adicionais. Os principais componentes de cada turbina eólica são:

1. Mastros – dispositivos para manter o aerogerador na altura exigida, em alguns modelos dos geradores eólicos mais potentes o comprimento do mastro chega a 200 m. A altura do mastro determina a velocidade e estabilidade do aerogerador.

2. Pás da turbina eólica – dispositivos que captam o vento e acionam o gerador.

3. Geradores – dispositivos para converter energia eólica mecânica em elétrica.

Além dos componentes principais, as turbinas eólicas são equipadas com componentes adicionais que ajudam a melhorar o gerador eólico para garantir total independência das fontes tradicionais de eletricidade..

Componentes adicionais da turbina eólica:

  • controladores – dispositivos que são responsáveis ​​pela direção das pás, fornecem proteção de alta qualidade ao moinho e controlam a carga da bateria;
  • baterias recarregáveis ​​- usadas para armazenar energia em fortes rajadas de vento. As baterias desempenham a função adicional de equalizar e estabilizar a energia;
  • medidor de vento ou anemoscópio – um dispositivo para coletar e armazenar dados sobre as características de qualidade do vento. Os anemoscópios são responsáveis ​​por determinar a velocidade, direção e rajadas de vento;
  • automatizadores de fonte de energia compartilhada – se houver várias fontes de energia, por exemplo, um gerador eólico e um gerador a diesel ou a gasolina, esses dispositivos trocam uma fonte de energia para outra;
  • inversor – um conversor de eletricidade direta em eletricidade alternada, que garante o bom funcionamento da maioria dos equipamentos elétricos.

O vento que atinge as pás do moinho de vento aciona todo o mecanismo do dispositivo. Durante o movimento do mecanismo do vento, é gerada uma corrente alternada, que em primeiro lugar entra no controlador do gerador eólico e se transforma em constante. A corrente contínua no inversor é convertida em corrente alternada monofásica e fornece eletricidade para a casa ou outro edifício. A corrente residual se acumula nas baterias, responsáveis ​​pelo fornecimento de energia, no momento em que não há vento e o gerador eólico não consegue gerar eletricidade.

O gerador eólico é usado em paralelo com as seguintes fontes de energia:

  • um gerador eólico funcionando com baterias recarregáveis;
  • operação de uma turbina eólica em paralelo com acumuladores e baterias solares;
  • o uso de um gerador a diesel, gás ou gasolina em conjunto com uma turbina eólica;
  • fornecimento de energia paralela usando um gerador eólico e uma rede elétrica tradicional.

Benefícios da instalação de uma turbina eólica

A instalação de um gerador eólico permite-lhe obter um fornecimento de energia ecológico, seguro e fiável, tanto para uma casa como para um grande empreendimento ou uma aldeia inteira. Além disso, os geradores eólicos são instalados em locais remotos onde é impossível usar a fonte de alimentação tradicional, por exemplo, em navios ou iates..

A instalação de uma turbina eólica reduz significativamente os custos de eletricidade. Tendo gasto uma vez em um gerador eólico de alta qualidade, você não precisa mais gastar dinheiro para pagar contas mensais de luz, mais é possível projetar uma turbina eólica artesanal, que vai custar várias vezes mais barato do que uma comprada.

O gerador eólico funciona em seu máximo no período outono-inverno, quando a prevalência do vento é máxima. Ao mesmo tempo, a necessidade de eletricidade aumenta, visto que é necessário usar eletricidade para aquecimento..

O gerador eólico funciona em paralelo com outras fontes de energia. Assim, por exemplo, no inverno e no outono, é possível usar um gerador eólico, e no verão e na primavera – painéis solares.

Cálculo da potência da turbina eólica

A potência de uma turbina eólica depende do tipo de terreno e da quantidade de energia elétrica consumida, portanto a escolha de um gerador eólico é totalmente compatível com as características individuais do consumidor.

Para determinar a potência de uma turbina eólica, você precisa descobrir a potência nominal de saída da turbina eólica, que depende da potência do inversor. A potência de saída é determinada pela quantidade de eletricidade consumida. A maneira mais fácil de determinar a potência nominal de saída é calcular o consumo médio de eletricidade, para fazer isso, cobrar as contas de luz do último ano, determinar a quantidade total de eletricidade e dividir o valor por 12.

Em seguida, você deve determinar a velocidade média do vento na região da futura instalação da turbina eólica. Esta informação está localizada no centro meteorológico mais próximo.

Fórmula para calcular a potência de uma turbina eólica:

P = 0,5 * rho * S * Cp * V3 * ng * nb. P é o indicador de potência do gerador eólico, rho é a designação da densidade do ar, S é o indicador da área de lançamento do rotor, Cp é a magnitude do efeito aerodinâmico, V é o indicador de velocidade do vento, ng é a eficiência do radiador , nb é a eficiência da engrenagem.

Variedades de turbinas eólicas

Ao colocar turbinas na superfície da terra, os geradores eólicos são divididos em:

  • vertical,
  • horizontal.

A turbina de um gerador eólico vertical está localizada perpendicularmente à superfície do local em que a turbina eólica está instalada, e o gerador eólico horizontal tem uma turbina localizada paralela à superfície da terra.

As turbinas eólicas verticais têm diversas variedades:

1. Turbina eólica vertical padrão – caracterizada pela presença de um eixo vertical de rotação e dois cilindros. O moinho de vento vertical faz movimentos rotacionais constantes. A desvantagem de tal moinho de vento é o baixo consumo de energia eólica..

2. A turbina eólica vertical rotativa é caracterizada pela presença de um rotor, que reduz a carga geral sobre os mancais da turbina eólica, estendendo assim as linhas de operação do dispositivo. As desvantagens de uma turbina eólica rotativa são a instalação complexa e o alto custo..

3. Um moinho de vento de eixo vertical de rotação com rotor helicoidal é caracterizado pela presença de pás giratórias, responsáveis ​​pela uniformidade da rotação do vento.

4. O tipo ortogonal de gerador eólico vertical não requer ventos fortes e funciona mesmo com a menor velocidade do vento de 0,7 m / s. As vantagens de uma turbina eólica ortogonal são operação silenciosa, alto nível de segurança e boas características técnicas. As desvantagens das turbinas eólicas ortogonais incluem pás maciças e difícil instalação..

Os moinhos horizontais caracterizam-se pela maior eficiência e pela presença de um anexo, que é responsável pela captação do vento. Turbinas eólicas horizontais operam apenas a uma velocidade do vento de pelo menos 2-2,5 m / s.

Entre as turbinas eólicas horizontais estão:

  • turbinas eólicas de uma pá, que se caracterizam pelo baixo peso e pela facilidade de instalação;
  • os moinhos de vento de duas pás têm duas pás e revoluções bastante altas;
  • os moinhos de vento de três pás têm um número ideal de pás e são usados ​​no fornecimento de energia para residências particulares;
  • turbinas eólicas multi-pás são usadas para operar estações de bombeamento ou tratamento de água.

Dependendo do material do qual as pás são feitas, os moinhos de vento são emitidos:

  • com lâminas rígidas: metal ou fibra de vidro;
  • com lâminas de vela.

Em relação ao passo do parafuso, existem:

  • geradores eólicos de passo fixo;
  • turbinas eólicas de passo mensurável.

Dependendo do escopo de uso, as turbinas eólicas são divididas em:

  • industrial;
  • casa.

Os moinhos industriais ocupam locais inteiros e geram grandes quantidades de eletricidade. Esses dispositivos são fabricados em fábricas especiais..

Os geradores eólicos domésticos podem ser feitos de forma independente. Esses dispositivos são menos poderosos e são caracterizados pela simplicidade e facilidade de construção..

Fazendo uma turbina eólica caseira

Ferramentas de trabalho:

  • máquina de solda;
  • furadeira elétrica;
  • Chave de fenda;
  • máquina de solda.

Considere as instruções para fazer um gerador vertical com suas próprias mãos:

1. Em primeiro lugar, é necessário calcular a potência do dispositivo e decidir sobre a escolha de um gerador para a turbina eólica. É permitido o uso de gerador automotivo como gerador. Mas, o uso de um gerador de um carro tem várias desvantagens: a velocidade de rotação das pás deve ser alta o suficiente para garantir o funcionamento ininterrupto do moinho de vento, uma bateria adicional é necessária para ligar tal dispositivo, o gerador do carro é pesado e sobrecarrega a estrutura geral da turbina eólica. O melhor gerador para uma turbina eólica seria um motor DC ou motores elétricos que eram usados ​​em computadores eletrônicos no século passado. Compre esses dispositivos no mercado de rádio.

2. Para otimizar a operação da turbina eólica, uma caixa de engrenagens do tipo corrente ou correia deve ser usada. A caixa de engrenagens do tipo correia é mais fácil de fabricar e a caixa de engrenagens do tipo corrente oferece alta confiabilidade do dispositivo..

3. Usamos um redutor de corrente no dispositivo fabricado. Para fabricar tal caixa de câmbio, é necessário conectar o rotor e o gerador com uma velha corrente de bicicleta..

4. Use parafusos ou tubo de plástico com braçadeiras para conectar o gerador. Preencha as áreas onde os pontos de fixação estão localizados com silicone ou cola.

5. Dicas para fazer um rotor:

  • a eficiência do gerador eólico depende do nível de equilíbrio do rotor;
  • para a fabricação de pás para moinhos de vento, use tubos de alumínio ou plástico de dois milímetros com diâmetro de 6 a 8 cm;
  • o tamanho das pás depende da velocidade do vento: pás grandes funcionam melhor com ventos fracos, mas têm baixa velocidade de rotação, e pás estreitas giram mais rápido, mas requerem vento forte para funcionar;
  • é melhor construir lâminas removíveis de tamanho médio para que em um vento fraco elas possam ser removidas, e com vento forte elas possam ser instaladas.

6. Use pedaços de tubo de aço para construir o mastro. O mastro deve consistir em várias seções para facilitar a instalação e o transporte da turbina eólica. Torres de antena ou mastros telescópicos são usados ​​como mastros.

7. A instalação de uma dobradiça adicional no mastro protegerá a turbina eólica de sobrecarregar durante fortes rajadas de vento..

8. Para fazer a cauda da turbina eólica, pegue um pedaço de tubo ou um ângulo e prenda uma lâmina vertical ao final do segmento..

9. Os principais elementos do painel de controle são a presença de um voltímetro, amperímetro, resistor de fio de lastro e ponte de diodo. Quando você move o controle deslizante do resistor para a posição extrema, o circuito é aberto e o resistor começa a funcionar. O resistor fornece uma parada de emergência para o gerador. A corrente máxima que um resistor de 20-35 A pode suportar em meio minuto.

10. Use um conversor de tipo comercial ou fontes de alimentação ininterrupta antigas para computadores como um inversor..

Diagrama do gerador de vento:

Instalação de gerador eólico

1. Determine onde instalar o mastro do moinho de vento – teto ou convés. Se o mastro for instalado no local, a fundação deve ser derramada e um anel de ancoragem instalado para prender o mastro..

2. A próxima etapa é montar e conectar as seções do mastro..

3. Depois de montar o mastro, prenda o gerador com parafusos ou grampos..

4. Conecte as lâminas ao rotor. Conecte o rotor ao mastro.

5. Instale sensores de direção do vento.

6. Instale e fixe a turbina eólica.

7. Conecte e inicie o dispositivo.