Обеспечение электроэнергией далеко расположенных поселков – проблема, которая давно и остро стоит перед застройщиками и владельцами жилья. Довольно часто застройка на участках происходит намного раньше, чем туда проводят блага цивилизации. Решить данную проблему можно за счет альтернативных источников энергии: солнца или ветра.

Преимущества и недостатки ветровых генераторов

Существует множество мнений, что альтернативная энергетика неэффективна но, несмотря на это, такие приборы как: ветрогенераторы, солнечные батареи и коллектора можно уже встретить в некоторых поселках. Но использование таких устройств не везде возможно, потому как их работа очень зависит от природных факторов. Так, солнечные батареи не могут обеспечить полностью потребность дома в энергии, так как требуют огромной площади для генерации 1 КВт. Да и солнечная активность в средних широтах на протяжении года не одинаковая. В зимнее время эффективность солнечных панелей будет минимальной. Ветрогенераторы для дома обладают достаточной мощностью, чтобы обеспечить небольшое строение электроэнергией. При этом в некоторых местах, например, в приморских районах, величина ветра практически постоянна, что позволяет использовать ветряк, как основной источник энергии.

Недостатком получения электроэнергии из ветра является большая стоимость оборудования. Заводские модели стоят от 1000 тыс. долларов да 1 КВт мощности, что делает их недоступными для широкого круга пользователей. Однако, эту проблему можно решить, сделав его самостоятельно. О том, как сделать ветрогенератор своими руками — расскажем далее.

Разновидности ветровых генераторов

В настоящее время используется большое количество различных моделей ветрогенераторов, которые отличаются как по принципу действия, так и по количеству лопастей и материала их изготовления.

По оси вращения ветряки делятся на:

• Вертикальные. Ось вращения генератора в такой конструкции перпендикулярная земле. Благодаря тому, что все детали генератора находятся внизу, его легко монтировать и обслуживать. Однако, эффективность такой конструкции не слишком высока.
• Горизонтальные. В них ось вращения генератора параллельна земле. Такие установки более популярны как для домохозяйств, так и для производства электроэнергии в промышленных масштабах.

По количеству лопастей ветрогенераторы бывают:

• Двухлопастные.
• Трехлопастные (самые популярные модели).
• Многолопастные. Многолопастные ветрогенераторы редко применяются для выработки электроэнергии. Наиболее часто их используют в качестве привода водяных насосов.

По материалу изготовления лопастей:

• Парусные генераторы.
• Генераторы с жесткими лопастями. Парусные ветрогенераторы более простые в исполнении, но не долговечны и обладают низкой эффективностью, чем модели с лопастями из металла или стеклопластика.

Рассмотрим характеристики ветрового генератора. Так, принцип работы данного устройства довольно прост. Поток ветра, который направлен на лопасти, поднимает их, заставляя вал ротора вращаться. Благодаря магнитам на роторе при его вращении вокруг катушек медного провода создается электрический ток, который поступает на аккумулятор. Последний, в свою очередь, питает сеть дома при необходимости.

Устройство ветрового генератора

Ветрогенератор состоит из нескольких основных частей:

• Мачта. Является опорой всей конструкции. Ее высота зависит от того, где будет устанавливаться ветрогенератор. Чем выше заграждения, которые препятствуют свободному прохождению воздуха, тем выше должна быть мачта. Для бытового ветрогенератора мачты изготавливают из стальных труб или сварной конструкции.
• Генератор. Устройство, которое преобразует кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Генератор можно использовать как стандартный, так и намотать его самостоятельно.
• Лопасти. Благодаря лопастям, которые подымаются от потока ветра, вращается ветрогенератор.

Изготовление вертикального ветрового генератора роторного типа

Мощности подобного ветрогенератора вполне достаточно, чтобы обеспечить электричеством небольшой дачный домик. Конструкция будет состоять из 3-х вертикальных лопастей, вала, который будет передавать вращение, генератора, и станины.

Для производства такого устройства понадобится:

• Генератор с напряжением 12V. Можно взять бывший в употреблении прибор от автомобиля. Стоят он недорого, достаточно зайти на любую разборку.
• Аккумулятор. Так как сила ветра – величина непостоянная, и может получиться так, что энергия нужна, а ветра нет и, наоборот, для ее накопления нужен аккумулятор. Обычный кислотный стартовый аккумулятор не подойдет. Лучше купить специальный гелиевый аккумулятор большой емкости, так как кислотные не любят полного разряда (банки могут просто посыпаться).
• Инвертор постоянного тока 12V на переменный ток 220V. Мощности 600 – 700W будет вполне достаточно для освещения, телевизора и ноутбука. Конечно, его не хватит для кондиционера или холодильника.
• Автомобильное реле. Служит для контроля заряда аккумулятора.
• Вольтметр.
• Медный провод сечение 4 кв. мм.
• Хомуты для крепления генератора к конструкции мачты.
• Листовая сталь для изготовления лопастей.
• Уголок или профильная труба для изготовления станины.

Порядок монтажных работ:

1. Первым делом вырезаются лопасти ветряка. Для этого лист оцинковки режется на полосы. После чего последние сгибаются по определенному радиусу.
2. В качестве вала можно использовать стальную трубу. К нему присоединяются лопасти. Для того чтобы вал вращался, в станине устанавливаются подшипники. Их нужно 2 шт. — в верхней и нижней части.
3. На нижнем конце вала устанавливается шкив, который через клиновидный ремень будет передавать вращение генератору. Приводной шкив можно взять от того же автомобиля (он крепится на коленвале авто). В этом случае ремень будет четко подходить к генератору.
4. Станину вываривают из профильной трубы.
5. После сборки механической части, можно приступать к подключению электрики. Генератор через реле подключается к аккумулятору, который включается в цепь дома.

Это довольно простая конструкция, которая не сможет похвастаться высокой производительностью. Недостатком ее является то, что высокая парусность лопастей может привести к их поломке при сильных порывах ветра. Однако, простота изготовления и обслуживания делает ее одной из самых популярных.

Как установить ветровой генератор на неодимовых магнитах

Данное устройство более сложно в изготовлении и в эксплуатации, однако, его эффективность на порядок выше.

Сам генератор будет изготовлен самостоятельно на основе автомобильной ступицы. Между ее вращающимися деталями будет установлен самодельный статор из намотанных медных катушек. На вращающихся частях ротора устанавливаются неодимовые магниты.

Работы в данном случае выполняются в следующей очередности:

1. Перед началом работы старую ступицу необходимо разобрать, проверить работоспособность подшипников, при необходимости их смазать или заменить. Корпус очистить от ржавчины, а затем покрасить.
2. Начинать изготовление генератора следует с разметки размещения магнитов на поверхности ступицы. Для этого лучше использовать шаблон. Изготавливается он на круглом куске картона, диаметр которого меньше диаметра ступицы. Его разбивают на сектора по количеству магнитов и прикладывают к ступице. По шаблону делают отметки для крепления магнитов.
3. Магниты крепятся при помощи двухкомпонентного клея. Он обеспечивает отличное сцепление с поверхностью. Перед тем, как начать клеить магниты, их необходимо распределить по полюсам. Делать это очень просто. Необходимо на один магнит нанести пометку «+» или «-», а затем к плюсу поднести другой магнит. Если он будет отталкиваться, то это одинаковый полюс, значит, на него ставится отметка «+», если притягиваться – «-».
4. При установке магнитов их необходимо чередовать полюсами. Когда на ротор наклеены магниты, поверхность заливают эпоксидной смолой.
5. Теперь можно приступать к изготовлению статора. Здесь нужно понимать, какой генератор планируется изготовить. Для однофазного генератора количество катушек статора должно быть равно количеству магнитов ротора, а трехфазных соотношение магнитов к катушкам должно быть 4/3 или 2/3. Трехфазный статор намного лучше, так как имеет большую эффективность и не вибрирует при возрастающих нагрузках.
6. Общее количество витков катушек для тихоходного генератора колеблется от 1200 до 1500. Разделив это количество на численность катушек, можно получить количество витков в каждой из них.
7. Для намотки катушек лучше использовать провод большого сечения. Это увеличит мощность генератора. Также необходимо учитывать то, что внутренний диаметр катушки должен быть немного больше чем диаметр магнита.
8. Располагают катушки по шаблону в фанерную форму и заливаются эпоксидной смолой. Перед этим их необходимо соединить в одну цепь.
9. После того, как смола высохнет, генератор собирают и тестируют с минимальной нагрузкой. По напряжению, которое выдает генератор при определенном количестве оборотов, можно определить его мощность. Для этого необходимо измерить напряжение и сопротивление генератора при работе. Затем от полученного напряжения отнять напряжение аккумулятора и разделить результат на сопротивление. В итоге получится ток, который будет попадать на аккумулятор.
10. Теперь осталось изготовить для ветрогенератора лопасти и мачту. Материалом для производства лопастей может с успехом служить труба из ПВХ диаметром 160 мм. Из нее вырезаются 6 лопастей длиной 2 метра.
11. Мачта представляет собой стальную трубу, высотой 7-8 метра, у основания которой крепится к подвижному фланцу для ее крепления к бетонному основанию. Благодаря этому мачту можно будет опускать для проведения ремонтных работ. После установки мачта надежно крепится при помощи стальных тросов.

Данный тип генератора может обеспечить работу большинства приборов в доме.

Ветровые генераторы: видео