Рубрики
...

Ветровые электростанции для дома своими руками: описание, виды и мощность

Без электричества комфортная жизнь невозможна даже в самом удобном и большом загородном доме. Первое, что делают хозяева вновь построенных коттеджей, — это подключают их к ЛЭП. А что же делать в том случае, если здание построено в отдаленной местности и линии поблизости просто нет? Такие дома электрифицируют обычно с использованием дизельного или бензинового генератора с одновременной установкой ветряка. Такая схема позволяет сделать энергоснабжение здания постоянным и относительно недорогим. К тому же ветровые электростанции имеют довольно-таки простую конструкцию. При желании такое оборудование можно сделать в том числе и своими руками.

Принцип работы

Схема функционирования ветряка довольно-таки проста и выглядит следующим образом:

  • При обтекании ветром лопастей ротор вырабатывает нестабильный переменный электрический ток.
  • Переменный ток выпрямляется контроллером и используется для подзарядки аккумуляторов.
  • Входящий в конструкцию инвертор преобразует ток от аккумуляторов в переменный с частотой 50 Гц (подходящей для большинства бытовых приборов) и напряжением в 220/380 В.

Ротор с лопастями крепится на специальной мачте. Принцип работы ветровой электростанции, таким образом, основан на преобразовании энергии ветра в электрическую. Мощность генератора этого типа зависит в том числе и от высоты мачты. Ведь чем длиннее она будет, тем выше скорость ветра. Длина шеста в любом случае не должна быть меньше 4 м (от крыши здания). Но чаще всего этот показатель составляет 14-24 м. Устанавливают ветряк или на бетонной площадке, или с использованием растяжек. Иногда это устройство крепят к стене сооружения.

ветровые электростанции

Ветровые электростанции большой мощности (промышленные) часто даже возводят в виде большой башни. Такие конструкции используются в основном в тех небольших странах, где мало других источников получения электроэнергии.

Виды ветряков

Основных типов таких генераторов электроэнергии существует всего два:

  • с вертикальной осью;
  • с горизонтальной осью.

Своими руками могут изготавливаться ветровые электростанции обоих этих видов. Горизонтальные модели обычно дополняются хвостовой частью. Такие модели довольно-таки сложны в изготовлении, отличаются неплохой производительностью, но издают больше шума, чем вертикальные.

Как составить проект

Любая домашняя ветровая электростанция собирается по заранее разработанным чертежам. При составлении схемы такого генератора в первую очередь следует определиться:

  1. С его мощностью. В загородных домах обычно используются устройства на 200-500 Вт.
  2. С формой, длиной и количеством лопастей. Эти параметры, наряду с силой ветра, в принципе, и определяют мощность установки.

Лопасти для самодельных ветряков могут использоваться:

  1. Парусные. Эта разновидность проста в изготовлении, но обладает не слишком хорошей аэродинамикой. Такие лопасти имеют обычную прямоугольную форму и просто крепятся по кругу под определенны углом.
  2. Крыльчатые. Имеют обтекаемую форму, исключающую завихрения и позволяют сделать мощный, производительный генератор. Такие лопасти в станциях используются чаще всего.

Вертикальный ветряк: выбор оборудования

Изготавливаются ветровые электростанции своими руками с использованием самых разных материалов. Довольно-таки мощную и производительную вертикальную модель можно сделать с применением:

  • автомобильного генератора на 12 В;
  • гелевого или кислотного аккумулятора 12 В;
  • реле зарядки аккумулятора от автомобиля;
  • любого вольтметра.

Лопасти вертикальных ветрогенераторов обычно изготавливаются из какой-нибудь металлической или пластиковой емкости большого объема (бочки, ведра, кастрюли и т. д).

ветровые электростанции для дома

Из дополнительных элементов используются:

  • выключатель на 12 В;
  • преобразователь (инвертор) 12 V – 220 V на 700 W – 1500 W.

Также, конечно, понадобятся провода, мачта и разного рода крепежные элементы (болты, хомуты).

Технология изготовления вертикального генератора

Собирать ветровые электростанции для дома начинают с изготовления ротора с лопастями. Для выполнения этой операции понадобятся рулетка и маркер. С их помощью производят разметку лопастей. Ведро или кастрюлю делят на четыре равные части. Затем с использованием болгарки или ножниц по металлу вырезают и отгибают лопасти. Далее порядок действий должен быть таким:

  1. В днище емкости вырезаются отверстия под шкив и болты.
  2. Ведро закрепляется на шкиве.
  3. На мачту с использованием хомутов устанавливается генератор.
  4. Собирается цепь. Провода при этом желательно зафиксировать на мачте.
  5. Подсоединяется аккумулятор. При этом желательно использовать провода сечением 4 мм2. Их длина не должна превышать 1 м.
  6. Монтируется инвертор. Подключать его следует с использованием проводов 4 мм2.
  7. С применением проводов 2.5 мм2 присоединяются потребители.
  8. Мачта устанавливается на выбранном месте.

По такой технологии собираются довольно-таки надежные вертикальные ветровые электростанции. Как работают такие модели, мы рассматривали выше. С использованием оборудования, собранного по этой схеме, можно, к примеру, обеспечить освещение двора и хозяйственных построек, работу сигнализации, видеокамеры и т. д. Но, к сожалению, слишком уж производительной такая относительно простая станция не будет.

солнечные и ветровые электростанции для дома

Элементы конструкции горизонтального генератора

Ветровые электростанции этого типа являются, как уже упоминалось, несколько более сложными в изготовлении и при этом чаще всего имеют лучший КПД. В конструкцию генератора с горизонтальной осью входят:

  1. Лопасти колеса. Лучше, если они будут крыльчатыми.
  2. Генератор.
  3. Станина под вал генератора.
  4. Боковая лопатка. Этот элемент выполняет защитную функцию при слишком сильном ветре.
  5. Рама для крепежа узлов станции.
  6. Токоприемник.
  7. Узел поворота колеса.
  8. Мачты.
  9. Хвостовика.

Выбор оборудования для горизонтальной модели

Ветровые электростанции для дома этого типа также делают из самых разных материалов. Очень просто, к примеру, собрать горизонтальный ветряк из обычного напольного комнатного вентилятора. Но такая модель будет малопроизводительной. С помощью генератора из вентилятора, оснащенного USB-разъемом, можно только, к примеру, заряжать телефон или слушать радио. Для подключения бытовых приборов понадобится, конечно же, более мощная и основательная модель.

 мини ветровые электростанции

Изготавливаться довольно-таки производительные домашние мини-ветровые электростанции могут, к примеру, с применением такого оборудования и материалов:

  • пластиковой трубы для напорной канализации диаметром 160 мм под лопасти;
  • фанеры для крепления лопастей;
  • стальной водопроводной трубы диаметром 100 мм под мачту;
  • генератора (веломотор мощностью 250 Вт);
  • листовой стали 12 мм;
  • станины из дюралюминия;
  • профильной трубы 40х20х2.5 для защитной боковой лопаты;
  • пружины из углеродистой стали;
  • велосипедного троса для растяжек.

Горизонтальная ветровая электростанция, своими руками изготовленная: колесо

Делать такую модель, как и вертикальную, начинают с основного рабочего узла. В данном случае это колесо. Лопасти из канализационной трубы вырезают по шаблону. Форма их должна напоминать крыло самолета. Всего понадобится 6 лопастей. Собирают колесо на специальной головке, изготовить которую можно самостоятельно. Для этого из листовой стали вырезают кольцо и наваривают на него шесть лучей с отверстиями для крепления лопастей. Готовое колесо обязательно следует отбалансировать. Проще говоря, нужно добиться того, чтобы лопасти при отсутствии ветра не поворачивались самопроизвольно. Производят балансировку в гараже или другом помещении. На улице этой процедуре может помешать даже самый легкий ветерок.

принцип работы ветровой электростанции

Генератор и рама горизонтальной модели

Веломотор следует максимально надежно закрепить на станине. Последнюю изготавливают из дюралюминиевой пластины. В ней нужно сделать резьбовое отверстие под вал веломотора. По углам пластины высверливаются монтажные отверстия для крепления к раме. Вал генератора в станине закрепляется посредством гайки с контршайбой. Иначе он будет прокручиваться. Раму горизонтального ветрогенератора изготавливают из стальной пластины. Можно также использовать кусок швеллера.

Токоприемник и поворотный узел

Для того чтобы генератор поворачивался по направлению ветра, собирают специальную конструкцию. Делают поворотный узел из подшипников и втулки. Последнюю через фланец соединяют с мачтой. К раме приваривают муфту. Токоприемник собирают так:

  • на поворотном узле размещают контакты из латунной проволоки с припаянными проводами 4 мм2;
  • накрывают контакты пластиковым стаканчиком и заливают эпоксидной смолой;
  • после застывания смолы стачивают деталь (до появления контактов);

Необходим токоприемник для того, чтобы при вращении ветряка провода не наматывались на мачту и не скручивались. В качестве подвижного контакта можно использовать щетки от стартера автомобиля.

Защитная лопатка

Этот элемент изготавливают из профильной трубы и стальной пластинки 1-2 мм. Также в ее конструкции используется пружина. Принцип работы этого защитного элемента прост. Как только сила ветра превысит жесткость пружины, ветряк начнет складываться. Во время урагана лопасти просто встанут параллельно движению потока воздуха. А это исключит падение или поломку оборудования. Хвост оперения ветряка крепят к раме через шарнир (диаметром от 12 мм), изготовленный из конструкционной стали.

Как установить

Располагать ветровые электростанции следует подальше от разного рода препятствий (зданий, деревьев и пр.). Под мачту стоит залить бетонную площадку. Иначе она будет продавливать грунт. В качестве растяжек проще всего использовать тросики сечением от 6 мм. Закрепить их следует к также влитым в бетон прочным стальным колышкам. На самой мачте растяжки фиксируются посредством хомутов. Устанавливают шест с колесом обычно с использованием стрелы противовеса.

Генераторы на солнечных батареях

Это оборудование часто используют в дополнение к ветрякам. Комбинация этих двух устройств позволяет организовать максимально эффективное энергоснабжение дома. Ветровые и солнечные электростанции имеют схожую конструкцию. Составляющими вторых являются:

  • аккумуляторы;
  • преобразователи и контроллеры заряда.

Однако в качестве основного рабочего узла в данном случае используются фотоэлементы, а не лопасти. Собрать такой генератор, как и ветряк, при желании можно своими руками. Процедура эта не слишком сложная, но проблемой может стать покупка фотоэлементов. Дело в том, что они очень дорого стоят.

ветровые электростанции большой мощности

Солнечные и ветровые электростанции для дома используют бесплатную энергию, а поэтому считаются оборудованием очень перспективным. Даже несмотря на относительно низкий КПД и дороговизну, устройства этого типа необыкновенно популярны у владельцев загородных домов. Ведь в любом случае такая установка обязательно окупается.