Альтернативні джерела енергії – це те, про що мріє майже кожен власник заміського будинку, садиби і т. д. Такі джерела можуть забезпечити необхідне житло електрикою, а платити за нього не доведеться зовсім, особливо якщо зробити все своїми руками. Тому варто розглянути в якості такого джерела вітряний генератор.
Дозволяється законом установка обладнання?
Перш ніж приступати до практичного етапу, купівлі потрібних речей та іншого, варто розібратися з тим, чи можна з точки зору зовнішніх факторів зайнятися установкою такого пристосування.
Приміром, якщо необхідно забезпечити електричною енергією невеликий заміський будинок чи садибу, цілком вистачить невеликого вітряного генератора з потужністю 1 кВт. На території Російської Федерації дані прилади були прирівняні до побутових. Це означає, що немає необхідності в додатковому пакеті документів, дозволів чи інше. До того ж податків, які накладаються на видобуток електроенергії, у разі її використання для побутових потреб людини, також не передбачається. Це означає, що установка малого вітряка допоможе добувати енергію та використовувати її в своїх цілях, не виплачуючи при цьому державі ніяких коштів. Єдине, про що слід подбати, – це відомості про місцевих актах на видобуток електроенергії таким чином.
Характеристики вітряка
Незважаючи на те що вітряний генератор цілком може бути встановлений на ділянці без будь-яких претензій з боку держави, проблеми можуть виникнути з сусідами, наприклад. Може статися так, що він буде заважати іншим людям, що викличе претензії і можливі скарги. З цих причин необхідно велику увагу приділити деякими параметрами як при купівлі, так і при самостійному виготовленні.
Якщо пристрій виготовляється своїми руками, то цим параметрам потрібно приділити особливу увагу. Якщо ж вітряк покупної, то варто перевірити його технічний паспорт, щоб ознайомитися з усіма характеристиками.
Принцип роботи пристрою
Для того щоб успішно зібрати вітряний генератор для дому, необхідно розуміти, як він працює. Досить часто дану установку також називають вітроелектричної (ВЕУ). Дане обладнання використовується для того, щоб перетворювати кінетичну енергію, що створюється вітром, для перетворення її в механічну. Механічна енергія, у свою чергу, буде обертати ротор, в результаті чого і буде утворюватися електрична енергія.
Склад вітроелектричної установки наступний:
- кілька лопатей, які будуть утворювати пропелер;
- обертовий ротор турбіни;
- необхідний сам генератор і вісь генератора;
- потрібно інвертор, який буде грати роль перетворювача змінного струму в постійний, щоб заряджати батареї;
- акумулятор.
Суть роботи даного пристрою набагато простіше, ніж здається на перший погляд. Сила вітру буде обертати лопаті, які пов’язані з ротором. Обертання даного пристосування буде створювати змінний струм трифазного типу. Він, у свою чергу, буде використовуватися для того, щоб заряджати акумуляторну батарею постійного струму. Після цього в роботу вступає інвертор, який перетворює постійний струм і робити його придатним для використання в побутових цілях.
Принцип роботи будь-якого зробленого своїми руками вітряного генератора або ж купленого полягає в тому, що під час обертання лопатей буде утворюватися відразу три різних види сили. Вони діляться на три типи за видом свого впливу і можуть бути гальмуючими, підйомними і імпульсними. Два останніх типи впливу будуть постійно долати гальмуючу, що приведе в рух маховик. У генератора є нерухома частина, статор, на якому ротор буде створювати поле магнітного типу, щоб була можливість передавати електричну енергію по проводах.
Різновиди пристроїв
На сьогоднішній день існує кілька ознак, за якими можна розділити на кілька груп зроблені своїми руками вітряні генератори або куповані.
Відмінність може полягати в кількості лопатей, які є у пропелера. Матеріал, з якого виготовляються дані лопаті, також відіграє важливу роль. Можна розділити на різні групи за розташуванням осі обертання по відношенню до поверхні землі. Останнє – це кроковий ознака гвинта.
На сьогоднішній день можна зустріти моделі, у яких є одна, дві або три лопаті, а також можуть бути багатолопатеву пристосування. Відмітна особливість багатолопатеве полягає в тому, що вони будуть обертатися навіть при слабкому вітрі. Однак варто зазначити, що такі вітряні генератори для приватного будинку частіше використовуються в тому випадку, якщо сам процес повороту важливіше, ніж вироблення електроенергії. Іншими словами, його можна використовувати для підйому води з глибокого колодязя, наприклад.
Самі по собі лопаті можуть бути двох типів – жорсткими або вітрильними. Відмінність полягає в матеріалі, який використовується для збірки. Вітрильні менш міцні і виготовляються зазвичай з металу або склопластику. До того ж вони набагато дешевше, ніж жорсткі, але при цьому їх доведеться достатньо часто міняти або ремонтувати, так як вони менш міцні.
Що стосується відмінності за розташуванням осі обертання, то, природно, що може бути всього два види – горизонтальні і вертикальні. Кожен з них має свої позитивні якості. Горизонтальне розташування лопатей дає більше потужності на виході, а вертикальне дозволить їм реагувати практично на будь-слабкий подув вітру. За крокового ознакою модель може бути фіксованою або змінюваною. Зробити вітряний генератор для будинку своїми руками із змінним кроком досить складно, але в такому випадку з’явиться можливість регулювати швидкість обертання лопатей. Фіксовані конструкції набагато простіше і надійніше в даному випадку.
ВЕУ роторного типу
Як зробити вітряний генератор в домашніх умовах? В даному випадку буде розглянуто варіант виготовлення вітряків з вертикально розташованою віссю обертання. Дана модель з ротором цілком здатна забезпечити електроенергією невеликий садовий будиночок, деякі господарські будівлі і освітлення у темний час доби прилеглої території.
Що потрібно для роботи
Для того щоб успішно зібрати такий пристрій, необхідно запастися потрібними матеріалами. В даному випадку буде представлений набір, за допомогою якого вийде виготовити вітряк з максимальною потужністю 1,5 кВт.
Далі під час роботи не обійтися без таких інструментів, як болгарка або ж ножиці по металу. Також знадобиться будівельний олівець або маркер, щоб робити розмітку, рулетка для вимірювання, кусачки, свердла, електрична дриль, викрутки та набір ключів. Іншими словами, стандартний набір інструментів, який є у будь-якого господаря.
Початок робіт
Роботи по виготовленню вітряного генератора енергії починаються з того, що потрібно взяти ємність з нержавіючої сталі або алюмінію. Найчастіше використовується відро, велика каструля, виварювання та інше. Це буде основа для майбутнього вітряка.
Використовуючи рулетку і маркер або олівець, необхідно поділити ємність на 4 рівні частини. Далі, природно, необхідно розрізати даний метал по розмітці. Для цього зазвичай використовується болгарка, однак якщо основа зроблена з такого матеріалу, як оцинкований метал або пофарбована жесть, то доведеться працювати ножицями, так як такі матеріали просто перегріються під час різання болгаркою. Це будуть лопаті, однак розрізати повністю конструкцію не варто. Тепер необхідно приступити до перероблення шківа генератора.
І в дно ємності, і в шківі генератора потрібно зробити розмітку і просвердлити отвори під болти. Тут дуже важливо стежити за симетричним розташуванням, щоб не виникло дисбалансу при обертанні.
Після цього необхідно відігнути лопаті, але не дуже сильно. Тут важливо врахувати сторону, в яку буде обертатися генератор. Частіше за все напрямок йде по ходу годинникової стрілки.
Що стосується вигину лопатей, то площа цих пристосувань буде прямо впливати на швидкість обертання, так як змінюється площину впливу повітряного потоку на пристосування.
Після всіх цих маніпуляцій на шків генератора кріпиться відро або інша ємність з готовими отворами для болтів.
Генератор кріпиться до щогли і фіксується підготовленими хомутами. Після цього необхідно приєднати проводи і зібрати електричну ланцюг.
Тут доведеться мати на руках схему, доведеться запам’ятати кольори всіх проводів і маркування контактів. Пізніше все це обов’язково знадобиться, а поки можна кріпити проводи також на щоглі вітряка.
Домашній вітряний генератор також вимагає підключення акумулятора. Щоб його підключити, потрібні раніше куплені дроту перетином 4 мм2. Довжиною в 1 метр буде цілком достатньо. Для підключення до даної мережі навантаження, тобто споживачів електричної енергії (світлових ламп, побутових приладів тощо), цілком вистачить проводів по 2,5 мм2. Після цього потрібно встановити і підключити до ланцюга інвертор, для цього знову потрібні дроти 4 мм2.
Плюси і мінуси пристрої
Якщо з тим, як зробити вітряний генератор такої моделі, все стало зрозуміло, то варто розглянути, якими плюсами і мінусами буде володіти зібрана конструкція. Якщо всі роботи були виконані в точній послідовності і акуратно, то все буде працювати справно і без проблем. Якщо підключити до такого вітряка перетворювач, наприклад, на 1000 Вт і акумулятор на 75 А, то потужності вистачить не тільки на підключення побутових приладів, але і на охоронну сигналізацію або на систему відеоспостереження. Серед основних достоїнств наступні пункти:
- економічність;
- всі елементи досить прості і дешеві, а значить, їх можна легко відремонтувати або ж просто замінити на нові при необхідності;
- немає необхідності в створенні особливих умов для роботи;
- пристосування досить просте, а тому надійне;
- під час роботи не буде видавати сильного шуму.
Негативних сторін не багато, але все ж вони є. Продуктивність не занадто висока у таких установок, а також досить сильно залежить від поривів вітру. Занадто сильний вітер може досить легко зірвати саморобний пропелер.
ВЕУ на магнітах
На території Російської Федерації магніти неодимового типу з’явилися досить нещодавно. З цієї причини і можливість зібрати ВЕУ аксіального типу з безжелезными статорами з’явилася нещодавно. Якщо відразу після випуску ціна була досить висока, то на даний момент попит впав, так як ринок наситився, що призвело і до зниження цін. Тому з’явилася можливість використання домашніми майстрами.
Короткий опис пристрою
Як зробити вітряний генератор такого типу? Повний опис складання займе дуже багато часу, а також воно вимагає хороших знань в області роботи магнітів і поводження з ними. Тому в статті представлена більш коротка інструкція. Якщо вона буде проста і зрозуміла, то в такому випадку можна заглибитися у вивчення цього питання.
По-перше, довжина щогли у таких вітряків має бути від 6 до 12 метрів.
По-друге, доведеться бетонувати майданчик під установку, так як така висота занадто велика, щоб уникнути цього етапу. Сам по собі вітряк буде кріпитися на самому верху щогли, а тому внизу необхідно передбачити кріплення, яке за допомогою лебідки дозволить власноруч в будь-який час опускати або піднімати трубу. Це необхідно, щоб була можливість дістатися до вітряка, якщо його доведеться лагодити. Для виготовлення гвинта в даному випадку можна використовувати труби з ПВХ матеріалу з діаметром 160 мм. Вона буде використовуватися в якості основи для вирізання гвинта довжиною в 2 метри і лопатей для нього. Кількість лопатей найкраще зробити шість, а ось їх форму доведеться підібрати досвідченим шляхом, щоб отримати максимальну вигоду. Мета в даному випадку – це досягти максимального крутного моменту при низьких обертах конструкції. Так як необхідно буде вберегти гвинт від дуже сильного вітру, доведеться зробити складний хвіст для нього. Енергія, яка буде вироблятися вітряним джерелом, має накопичуватися в акумуляторах, як і в першому випадку.
Наприкінці слід додати, що можна робити вітряний генератор 10 кВт, наприклад. Однак у цьому випадку його потужність буде величезною і використовувати його тільки в побутових цілях нерозумно. Крім того, потрібен дозвіл на експлуатацію потужного альтернативного джерела живлення. До того ж, швидше за все, доведеться платити податок, так як електрика буде використовуватися не тільки для забезпечення індивідуальних потреб людини.
В даному випадку були представлені дві моделі, обидві з яких можна зібрати своїми руками. Їх особливості та переваги дещо відрізняються, проте обидва види можуть експлуатуватися самостійно.
