Generatore eolico da un alternatore automobilistico fai-da-te: tecnologia di assemblaggio dell'impianto eolico e analisi degli errori

Le turbine eoliche – sono una promettente alternativa all'energia tradizionale. L'energia del vento, trasformata in elettricità, promette di diventare economica, facile da ottenere e a basso costo. E se si considerano le bollette che arrivano ora per l'elettricità, per risparmiare conviene provare a costruire il proprio generatore eolico, non crede?

Ci sono esempi reali di impianti che generano una notevole quantità di energia. Tuttavia, le potenzialità delle turbine eoliche superano ancora di gran lunga le alternative in grado di competere con i metodi tradizionali di produzione di elettricità.

Abbiamo presentato una guida, seguendo la quale potrà costruire un generatore eolico da un alternatore per auto in modo autonomo. Nell'articolo proposto vengono analizzati in dettaglio gli errori più comuni che si commettono nella costruzione delle turbine eoliche. Per chiarezza, l'articolo è corredato da foto e video tematici.

Sulle turbine eoliche autocostruite per la casa

Un particolare interesse per l'energia eolica si manifesta a livello domestico. È comprensibile, se si dà anche solo un'occhiata all'ultima bolletta dell'elettricità consumata. Per questo motivo, vari tipi di artigiani si attivano, sfruttando ogni possibilità per ottenere elettricità a basso costo.

Una di queste possibilità, del tutto reale, è strettamente legata a una turbina eolica realizzata con un alternatore per auto. Il dispositivo già pronto – l'alternatore per auto – basta solo dotarlo di pale correttamente costruite per poter prelevare dai terminali dell'alternatore un certo valore di energia elettrica.

Tuttavia, funzionerà efficacemente solo in presenza di vento.

Esempio pratico di utilizzo domestico dei generatori eolici. Una costruzione ben progettata e decisamente efficace di una turbina eolica. È installata un'elica a tre pale, cosa rara per gli apparecchi domestici.

In pratica, qualsiasi alternatore per auto è adatto per costruire una turbina eolica. Ma di solito si cerca di scegliere un modello potente, in grado di erogare correnti elevate. A questo proposito, sono molto apprezzati i generatori di autocarri, grandi autobus passeggeri, trattori e simili.

Oltre al generatore per la costruzione del mulino a vento, sarà necessario un ulteriore insieme di componenti:

• elica a due o tre pale;
• batteria per automobile;
• cavo elettrico;
• palo, elementi di supporto, fissaggi.

La configurazione dell'elica a due o tre pale è considerata ottimale per un generatore eolico classico. Ma un progetto domestico è spesso lontano dalla classica ingegneria. Pertanto, molto spesso per una costruzione casalinga si cerca di selezionare eliche già pronte.

Ventola del ventilatore di un'autovettura, che verrà utilizzata come elica per un impianto eolico domestico. La leggerezza e la grande superficie utile per la forza del vento consentono di utilizzare queste opzioni

Così, ad esempio, può essere la ventola dell'unità esterna di un sistema di condizionamento split o del ventilatore della stessa automobile. Ma se si desidera seguire le tradizioni della costruzione di generatori eolici, bisognerà realizzare l'elica del mulino a vento dall'inizio alla fine con le proprie mani.

Prima di prendere la decisione di assemblare e installare un generatore eolico, è opportuno valutare i dati climatici del sito e calcolare il periodo di ammortamento. Un aiuto sostanziale in questo sarà fornito dalle informazioni di un articolo molto interessante che Le consigliamo di leggere.

Tecnologia di assemblaggio del generatore eolico

La base ottimale per il generatore di un mulino a vento domestico sembra essere il modello AT-700, prelevato da un trattore della serie DT. Tuttavia, questo generatore da trattore nella sua forma originale è progettato per una velocità di rotazione del rotore fino a 6000 giri/min. Per la costruzione di un mulino a vento domestico tale parametro è chiaramente eccessivo.

Ci sono due vie d'uscita:

1. Applicare un moltiplicatore di giri che fornisca il rapporto di trasmissione richiesto.
2. Riavvolgere l'avvolgimento esistente dello statore dell'AT-700 per basse velocità.

In linea di principio, entrambe le opzioni di modernizzazione del dispositivo sono realizzabili. Ma, a giudicare dalle recensioni di costruttori esperti, l'opzione di riavvolgere l'avvolgimento dello statore è più accettabile. Tanto più se si considera il peso del generatore AT-700 stesso, che raggiunge i 6 kg.

Generatore da trattore AT-700. Numerosi progetti domestici sono stati sviluppati sulla base di questo dispositivo, che ha un'elevata resa di corrente. Ma è necessaria una piccola modernizzazione

Se si aggiunge un moltiplicatore di giri, il peso del modulo complessivo raddoppierà. E questo è un parametro importante per la costruzione del mulino a vento. Si cerca sempre di ridurre il peso.

Utilizzando il generatore K 701 nella costruzione del mulino a vento, sarà necessaria una certa modernizzazione:

Passo #1. Elica della centrale eolica

Il materiale per la realizzazione delle pale dell'elica è un tubo di alluminio per irrigazione (d = 200 mm) di lunghezza 0,7 – 1,0 m. Inizialmente viene tagliato longitudinalmente in quattro pezzi, e poi da due o tre dei pezzi ottenuti si ritagliano le pale della forma desiderata.

Poiché l'alluminio è un materiale facilmente lavorabile, ritagliare la forma desiderata della pala da un pezzo di tubo non è un problema. L'importante è calcolare e disegnare correttamente il modello.

Le pale realizzate della futura elica devono essere fissate in qualche modo e montate sull'albero del generatore. Questo lavoro è più complesso, richiede un bilanciamento preciso, soprattutto nella realizzazione di una configurazione a tre pale. Esistono molti modi per realizzare il disco dell'elica. Uno di questi è la creazione di questo componente da piastre di alluminio.

Sarà necessario calcolare il diametro del disco dell'elica tenendo conto della lunghezza di un metro delle pale. Per un'apertura alare di 2 metri, il diametro calcolato del disco può essere di 150-200 mm. In base al diametro calcolato, si ritagliano dalla lamiera di alluminio il numero necessario di piastre circolari (6-7 pezzi).

Esempio di realizzazione di un'elica per un generatore eolico da un tubo di alluminio da 200 mm, utilizzato nei campi agricoli per l'irrigazione delle colture. Si ottiene una struttura leggera ed efficiente.

Le piastre circolari tagliate vengono sovrapposte, allineate ai bordi e fissate. Per il fissaggio è preferibile utilizzare una colla epossidica di buona qualità. Ma non sono esclusi anche altri metodi di fissaggio.

Sul disco incollato finito, è necessario segnare e forare al centro un foro per il fissaggio all'albero del generatore. Il foro va completato con una sede per chiavetta delle dimensioni della chiavetta installata sull'albero del rotore del generatore.

Il disco dell'elica preparato in questo modo viene marcato per il fissaggio delle pale. Lungo le linee tracciate si forano i fori per i bulloni di fissaggio delle staffe. Anche questi componenti sono realizzati in alluminio, scegliendo uno spessore sufficiente a compensare le sollecitazioni trasmesse.

Non resta che applicare le pale precedentemente realizzate al disco nei punti di giunzione previsti, bilanciarle su una superficie piana e fissarle con bulloni.

Passo #2. Realizzazione del palo con un tubo

Il generatore per trattori AT-700, dotato di un'elica autocostruita, rappresenta già un vero aerogeneratore. Per ottenere il massimo effetto dalla struttura, è consigliabile sollevarla di 5-7 metri e inoltre garantirne la rotazione a 360°.

Pertanto, la banderuola-eolica viene montata su un albero, che è più semplice realizzare utilizzando un tubo metallico.

Albero installato in tubo metallico di diametro 50 mm con generatore eolico in cima. Per garantire la stabilità dell'albero vengono utilizzati tiranti in cavo metallico.

Un albero alto 5-7 metri, dotato in cima di un aerogeneratore, sarà soggetto a carichi significativi. Di conseguenza, il diametro del tubo metallico deve essere sufficientemente grande – almeno 50 mm di diametro esterno.

Il fissaggio dell'albero viene effettuato tramite quattro tiranti in cavo, fissati in alto vicino all'aerogeneratore e tesi in contrapposizione tra loro.

Nella parte superiore del tubo-albero, all'interno, viene pressata una coppia di cuscinetti adatti o fissata in altro modo. Questo costituirà il blocco rotante di supporto in cui verrà inserita la banderuola con generatore ed elica. Non resta che realizzare la banderuola stessa e installarvi tutte le attrezzature necessarie.

Passo #3. Come realizzare una banderuola in alluminio

La struttura della banderuola, con a un'estremità lo spazio per un generatore automobilistico con elica e all'altra – lo spazio per la «coda», si consiglia di realizzarla in materiale leggero e resistente.

Ad esempio, un tubo in alluminio a profilo rettangolare sarebbe perfetto come base. Per fissare il generatore al tubo profilato è più comodo utilizzare fascette in nastro metallico morbido (preferibilmente in acciaio inox).

Esempio di possibile fissaggio del corpo del generatore sul tubo profilato della banderuola. Qui viene utilizzato un telaio metallico con supporti anteriore e posteriore per collegamento a bulloni.

La coda della banderuola può essere realizzata con lo stesso foglio di alluminio e fissata al tubo profilato con angolari. Nel punto del baricentro, sul tubo profilato, è necessario rinforzare un perno metallico in acciaio inox.

Questo pezzo – sotto forma di un bullone lungo (250-300 mm), con diametro di circa 30 mm (da calcolare), passa trasversalmente attraverso il corpo del tubo profilato in alluminio e viene fissato dal basso con un dado. Sopra il dado viene messo un controdado.

Il diametro della filettatura del bullone deve essere leggermente inferiore al diametro interno degli anelli dei cuscinetti pressati nel tubo-albero. Al centro del bullone, lungo il suo asse, viene praticato un foro di 7-10 mm. Attraverso questo foro passerà il cavo elettrico dal generatore e lungo il tubo scenderà fino al punto di connessione.

Passo #4. Installazione e collegamento del generatore eolico

Dopo tutti i preparativi descritti (obbligatoriamente in assenza di vento) si procede all'installazione:

1. Sulla base della banderuola si fissa con fascette il generatore del trattore.
2. Si solleva il palo da terra di 1,5-2 metri e si fissa la banderuola con il bullone di supporto sui cuscinetti.
3. Contemporaneamente si fa passare il cavo dal generatore attraverso il corpo del bullone e poi all'interno del tubo fino al punto di uscita inferiore.
4. Inoltre, poco sotto la base della banderuola, si installa rigidamente un limitatore che permette alla banderuola di ruotare di 360° in una direzione o nell'altra, ma non oltre.
5. Si solleva definitivamente il palo e lo si rinforza con tiranti in cavo.
6. Collegano le estremità del cavo al dispositivo ricevente (di solito tramite un controllore alla batteria di accumulatori).

A questo punto la costruzione del generatore eolico si può considerare completata. Tuttavia, ci sono ancora molti dettagli del processo che si dovranno affrontare durante l'utilizzo dell'apparecchio.

Schema strutturale di un impianto eolico completo: 1 – aerogeneratore, 2 – convertitore di carica della batteria; 3 – batteria per auto; 4 – inverter 24/220; 5,6 – uscite di tensione 220V e 24V

Questi dettagli sono già legati all'automazione che regola l'accumulo e la distribuzione dell'energia. Dispositivi come il controllore di carica, l'inverter di corrente e altri sono componenti obbligatori dei generatori eolici.

Esempio fotografico dell'assemblaggio passo passo della turbina eolica

Consideriamo un esempio di costruzione di un aerogeneratore a 24 V, assemblato sulla base di un generatore per auto. L'opera fai-da-te inizia a funzionare stabilmente con una forza del vento di 5 m/s. In condizioni di vento medio con raffiche da 15 m/s, l'impianto fornisce da 8 a 11 A, nelle giornate con vento forte l'efficienza aumenta. Potenza non superiore a 300 W.

In pratica tutto il lavoro è stato completato, non resta che collegare i vari componenti di un impianto utile per la casa:

L'impianto autocostruito sviluppa 24 V e può essere utilizzato per caricare le batterie di dispositivi mobili e per fornire energia a linee di illuminazione con lampade a risparmio energetico.

Analisi degli errori di costruzione

Assemblare un aerogeneratore in casa con le proprie mani è, ovviamente, un'impresa non priva di errori. Anche nelle progettazioni di aerogeneratori industriali, gli ingegneri commettono errori. Ma si impara dagli errori, come dimostrano le costruzioni domestiche perfettamente funzionanti.

Dunque, tra gli errori nella realizzazione di aerogeneratori domestici, figura spesso un dettaglio come l'assenza del modulo di frenatura nella progettazione del generatore. L'esecuzione standard di tali dispositivi (automobilistici o trattoristici) non prevede questo componente. Pertanto, è necessario modificare il generatore.

Tuttavia, non tutti i 'progettisti' vogliono occuparsi di questo compito delicato. Molti ignorano questo dettaglio, sperando nel 'forse funzionerà'. Il risultato è che con vento forte, l'elica gira a velocità incredibilmente elevate. I cuscinetti del generatore non resistono, distruggono le sedi dei coperchi in alluminio. Si verifica il blocco del rotore.

Aerogeneratore distrutto a causa di difetti di progettazione. Errori di progettazione e installazione di tali costruzioni portano a gravi conseguenze.

A questo stesso tema appartiene il difetto relativo all'assenza del limitatore di rotazione della banderuola. Spesso questo componente viene semplicemente dimenticato e ci si ricorda solo quando le correnti di vento iniziano a far ruotare il 'galletto' attorno al proprio asse, come una trottola nel programma 'Cosa? Dove? Quando?'. Il risultato è deplorevole.

Il danno minimo è l'attorcigliamento e la rottura del cavo elettrico, mentre nei casi gravi, la distruzione dell'intera struttura.

Un altro notevole errore di montaggio è il calcolo errato del centro di gravità basato sulla banderuola. In questo caso, il dispositivo può funzionare normalmente per un po'. Ma col tempo si forma uno squilibrio nel gruppo cuscinetti, la libertà di rotazione è limitata e l'efficienza del design nella produzione di energia diminuisce drasticamente.

Su come calcolare correttamente un generatore eolico, lo apprenderà dall'articolo che Le proponiamo.

Spesso si tenta di alimentare direttamente la batteria con la corrente generata dal generatore. Ben presto ci si stupisce del perché la batteria non mantenga la carica o si scoprono rotture in 2-3 celle.

Questo è un errore banale e naturale, poiché in ogni caso la carica della batteria deve avvenire in condizioni di correnti e tensioni specifiche. Qui serve un controllo di questo processo.

Agli artigiani domestici interessati al tema dell'assemblaggio di un generatore eolico, proponiamo di conoscere un'altra variante originale. Nell'articolo proposto viene descritta la costruzione di un impianto generatore utilizzando parti di scarto di una lavatrice.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Anche un comune cacciavite elettrico può diventare un aerogeneratore, se si conoscono le basi del funzionamento di un generatore eolico.

L'interesse per i generatori eolici non diminuisce. Al contrario, questa opzione per ottenere energia elettrica viene sempre più presa in considerazione dai proprietari di proprietà di campagna.

Ovviamente, se si combinano più tipi di energia – eolica, solare, idroturbine o centrali nucleari – questa combinazione può produrre un effetto economico. Allo stesso tempo, i rischi che l'utente rimanga senza elettricità sono ridotti a zero.

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