Generatori eolici: panoramica, principio di funzionamento, design e dispositivo

I sistemi di energia alternativa per la casa stanno diventando sempre più rilevanti come lo sviluppo della conversione elettrica. L'energia praticamente libera dei fenomeni naturali oggi può essere convertita in corrente di alta qualità che può alimentare gli elettrodomestici. Il concetto più popolare di questo tipo è l'energia solare, ma i generatori eolici hanno molti vantaggi. Prima di tutto, l'energia generata in questo modo potrebbe essere sufficiente per mantenere una casa privata. Un'altra domanda è come implementare tecnicamente una tale stazione.

Il principio del generatore eolico

Per cominciare, a causa del riscaldamento irregolare dell'atmosfera da parte del Sole, si formano flussi d'aria in movimento, dalle zone ad alta pressione alle zone a bassa pressione. Nel processo di correnti d'aria e vento sorge, l'energia di cui può essere utilizzato per scopi diversi. A proposito, l'esempio più semplice di un generatore a mulino a vento è il mulino, anche se non converte l'energia, ma la indirizza immediatamente al flusso di lavoro.

Per l'uso produttivo delle moderne turbine eoliche è necessaria un'adeguata velocità di flusso d'aria. Ad esempio, il vento con una velocità di circa 5-6 m / s fornisce solo un effetto energetico minimo. Il livello ottimale è 15-20 m / s. Questo è sufficiente per fornire il vento generatori domestici ma le stazioni industriali richiedono una forza molte volte maggiore. Il vento colpisce le parti di lavoro del generatore, attivando così il motore. A sua volta, trasmette energia al convertitore. Il ricevitore finale di energia è la batteria. La batteria accumula il potenziale energetico, consegnandolo al consumatore sotto forma di elettricità.

Disposizione generale della stazione

Il tradizionale dispositivo a mulino a vento presuppone la presenza di un gruppo elettrogeno, un gambo con un albero (elementi della presa di energia eolica), un inverter e una batteria. La struttura di stazioni più moderne include il controller: un'unità di controllo della turbina eolica che regola i parametri di progettazione e batteria.

Per quanto riguarda gli elementi dello sforzo di recinzione, essi sono solitamente rappresentati da pale montate sul rotore. Come risultato della sua rotazione, il motore generatore genera corrente alternata. Inoltre, attraverso il convertitore, il sistema crea una tensione nella batteria. Quest'ultimo funge da collegamento tra il generatore eolico e i consumatori.

Va notato che per la maggior parte i generatori eolici sono dispositivi autonomi. Cioè, non richiedono l'alimentazione di terzi. In ogni caso, la batteria è alimentata direttamente dall'energia ricevuta dal convertitore. Tuttavia, nelle grandi installazioni industriali vengono forniti sistemi di alimentazione di emergenza che forniscono energia all'infrastruttura del generatore quando la potenza generata localmente è insufficiente.

Tipi di design

Nei progetti moderni, le turbine eoliche utilizzano una delle due varianti di motore, con asse di rotazione orizzontale e verticale. Altrimenti vengono chiamati, rispettivamente, ala e carosello. Per quanto riguarda il dispositivo orizzontale, sembra lo stesso mulino, ma con meno pale. Questi sono generatori eolici in cui l'accento è posto sulle caratteristiche aerodinamiche. Secondo gli specialisti, l'efficienza del mulino a vento non dipende dal numero di pale, ma dalla loro lunghezza e dalla qualità del rotore. Pertanto, le turbine eoliche montate sulle ali sono spesso equipaggiate con solo una o due pale, la cui lunghezza può raggiungere 100 m - naturalmente, in grandi installazioni industriali.

I modelli a carosello sono utili perché non dipendono da direzione del vento. Nei disegni più semplici, viene fornita una sola lama a forma di nastro, che si muove a spirale attraverso l'asta colonnare. Pertanto, un generatore eolico verticale, anche a basse portate d'aria, può generare quantità minime di energia. D'altra parte, durante i venti forti, tali costruzioni non sono redditizie per il fatto che, a causa delle forze contrarie, il nastro a spirale rallenta se stesso, limitando le sue prestazioni.

L'uso di turbine eoliche

Con tutta l'attrattiva delle turbine eoliche come fonte di energia libera, il loro funzionamento è associato a una serie di problemi non economici. Prima di tutto, questa è l'impermanenza. È ovvio che l'utente non può influenzare in alcun modo la forza del vento e può solo sperare in un cambiamento delle condizioni meteorologiche. È per questo motivo che l'alimentazione di emergenza è collegata a grandi stazioni del vento - solo in caso di una lunga assenza di flusso del vento di forza sufficiente.

Lo stesso aspetto è dovuto all'introduzione di apparecchiature ausiliarie nel complesso del generatore. La presenza di una batteria, di un inverter e di un generatore di riserva è necessaria in modo che la potenza si stabilizzi e la tensione si spenga, poiché il vento può essere completamente assente e può produrre diverse velocità di movimento.

E qui sta già emergendo l'aspetto economico, poiché i generatori eolici ben equipaggiati richiedono in ogni caso costi di manutenzione. Tuttavia, con l'ottimizzazione delle apparecchiature energetiche, questo problema perde gradualmente la sua importanza dominante, lasciando opportunità per lo sviluppo del settore.

Mulini a vento fatti in casa

L'implementazione del proprio progetto di turbina eolica è del tutto possibile senza collegare specialisti. Certo, se stiamo parlando di fatti in casa, allora il progetto con calcoli di potenza e bilanciamento sarà un modello. Si consiglia di avviare tali imprese con turbine eoliche di piccole dimensioni, il cui potenziale di potenza è di 10-20 watt. Tali dispositivi richiedono un costo minimo, ma daranno un'esperienza pratica e un'idea chiara di come viene prodotta l'energia. Quindi, man mano che la struttura diventa più complessa e le sue dimensioni aumentano, è possibile ottenere un efficiente generatore eolico per la casa. Con le tue mani, questo design può essere assemblato da componenti, assiemi e componenti tecnici già pronti disponibili sul mercato. Di seguito sono elencate diverse opzioni per il montaggio di un generatore eolico domestico.

Modelli di motore

Generalmente vengono realizzati generatori eolici domestici Motori DC, operando a bassi regimi. Si consiglia di concentrarsi sul design con magneti permanenti che fornirà una tensione di 80-100 watt.

Generatori di automobili sono spesso usati per tali scopi, tuttavia, un moltiplicatore dovrebbe essere incluso in un tale progetto. Ciò è dovuto al fatto che l'autogeneratore è in grado di fornire una tensione sufficiente solo a velocità elevate, con una frequenza fino a 2500 giri / min. Un tale carico non è semplicemente progettato come generatore eolico domestico. Le mani dovranno ricostruire la centrale elettrica, integrandola con i magneti al neodimio nell'area del rotore. Potrebbero essere necessarie operazioni di tornitura precise, ma ciò dipende dal tipo di progettazione della turbina eolica.

Modelli di rotore di Savonius

Questo è il concetto di un generatore assiale verticale, che si basa sul cosiddetto rotore del carosello Savonius. Immediatamente devo dire che il generatore eolico auto-costruito di questo tipo sarà in grado di fornire energia a 20 watt. Questo non è abbastanza per alimentare la casa, ma per alimentare alcuni apparecchi è sufficiente. Il lavoro utilizzerà fogli di alluminio, tubi e batteria. Una struttura a giostra con lame interne è costruita con fogli e tubi. Possono esserci 2-3 sezioni, a seconda del volume del materiale.

Come elementi di fissaggio utilizzati viti e rivetti con angoli. Se si riesce a costruire un generatore eolico con le proprie mani sulla base del rotore di Savonius per l'alimentazione di dispositivi a 12 volt, sarà sensato aumentare le dimensioni della struttura operativa del ricevitore, e quindi possiamo parlare di risparmi significativi nell'approvvigionamento energetico dell'intera casa.

Installazione installazione lavoro

Da un punto di vista costruttivo, un mulino a vento è costituito da tre componenti di base: il motore, il ricevitore della forza del vento (pale) e la batteria con il convertitore. Naturalmente, altre parti possono essere aggiunte al progetto, ma per l'installazione, vale la pena considerare questi nodi come fondamentali. Come è l'installazione di generatori eolici da diversi componenti? Il lavoro inizia con il collegamento dell'albero motore con il tubo portante del generatore. La pipa sarà il cuore dell'intera struttura. Dovrebbe inizialmente creare diversi fori su entrambe le estremità, il che faciliterà le operazioni di installazione.

Nella fase successiva, l'albero viene montato con un rotore. Deve essere saldato rigidamente o fissato con staffe speciali. Poi segue un'altra domanda: come fare un generatore di vento per resistere fisicamente a forti correnti d'aria? Questa capacità dipenderà in gran parte dalla fondazione in cui è integrata la pipa. Si consiglia di organizzare una piattaforma di cemento con diversi strati di rinforzo.

conclusione

Finora, gli appassionati che sperimentano simili fonti di energia sono guidati principalmente da interessi amatoriali. In pratica, i generatori eolici solo in casi isolati si dimostrano attrezzature economicamente vantaggiose. Naturalmente, il principio stesso della generazione di energia eolica agisce e dà benefici. Ma un vero e proprio provisioning domestico a spese di tali stazioni viene implementato in una piccola percentuale di casi. Nonostante questo, lo sviluppo tecnologico dei componenti del generatore ispira ottimismo nel successo dello sviluppo di questo segmento energetico.