Cómo Hacer Un Parque Eólico Con Tus Propias Manos

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Cómo Hacer Un Parque Eólico Con Tus Propias Manos
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Vídeo: Cómo Hacer Un Parque Eólico Con Tus Propias Manos

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Vídeo: Maqueta energía eólica 2024, Marzo
Anonim
  • Clasificación de aerogeneradores
  • Ventajas y desventajas de las "turbinas eólicas"
  • Generadores eólicos caseros

    • Proyecto generalizado de un aerogenerador doméstico
    • Acerca de los generadores para "aerogeneradores" domésticos
    • "Molino de viento" casero de eje vertical
    • Haciendo el rotor Savonius
    • Conexión del motor y montaje en mástil
    • Controlador de voltaje (cargador simple)
    • Instalación eléctrica horizontal-axial ventosa
    • Fabricación de una "turbina eólica" de eje horizontal
  • Turbinas eólicas combinadas
  • Calcular la potencia de un parque eólico doméstico
Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos

Clasificación de aerogeneradores

Las instalaciones se clasifican según los siguientes criterios de aerogeneradores:

  • la ubicación del eje de rotación;
  • número de palas;
  • material de elementos;
  • paso de rosca.

Las turbinas eólicas, por regla general, tienen un diseño con eje de rotación horizontal y vertical.

Versión de eje horizontal: diseño de hélice con una, dos, tres o más palas. Esta es la versión más común de las plantas de energía aérea debido a su alta eficiencia.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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Ejecución con eje vertical - estructuras ortogonales y carrusel en el ejemplo de los rotores Darrieus y Savonius. Hay que aclarar los dos últimos conceptos, ya que ambos tienen cierto valor en el diseño de aerogeneradores.

El rotor Darrieus es un diseño ortogonal de una turbina eólica, donde las palas aerodinámicas (dos o más) están ubicadas simétricamente entre sí a una cierta distancia y están montadas sobre vigas radiales. Una versión bastante compleja de la turbina eólica, que requiere un cuidadoso diseño aerodinámico de las palas.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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El rotor Savonius es un diseño de turbina eólica tipo carrusel, donde dos palas semicilíndricas se ubican una contra la otra, formando una forma sinusoidal en su conjunto. La eficiencia de las estructuras no es alta (alrededor del 15%), pero casi se puede duplicar si las palas se colocan en la dirección de la ola no horizontalmente, sino verticalmente y se usa un diseño de varios niveles con un desplazamiento angular de cada par de palas en relación con otros pares.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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Ventajas y desventajas de las "turbinas eólicas"

Las ventajas de estos dispositivos son obvias, especialmente cuando se aplican a las condiciones domésticas. Los usuarios de "turbinas eólicas" tienen la oportunidad de reproducir electricidad gratis, además de los pequeños costos de construcción y mantenimiento. Sin embargo, las desventajas de las turbinas eólicas también son obvias.

Entonces, para lograr un funcionamiento eficiente de la instalación, se deben cumplir las condiciones para la estabilidad de los flujos de viento. Una persona no puede crear tales condiciones. Esto es puramente prerrogativa de la naturaleza. Otro inconveniente, pero ya técnico, es la baja calidad de la electricidad generada, por lo que es necesario complementar el sistema con costosos módulos eléctricos (multiplicadores, cargadores, baterías, convertidores, estabilizadores).

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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Ventajas y desventajas en cuanto a las características de cada una de las modificaciones de los aerogeneradores, quizás, el equilibrio a cero. Si las modificaciones horizontales-axiales tienen un alto valor de eficiencia, entonces, para un funcionamiento estable, requieren el uso de controladores de dirección de flujo de viento y dispositivos de protección contra huracanes. Las modificaciones verticales-axiales tienen baja eficiencia, pero funcionan de manera estable sin un mecanismo de seguimiento de la dirección del viento. Al mismo tiempo, tales turbinas eólicas se distinguen por un bajo nivel de ruido, excluyen el efecto de "fuga" en condiciones de vientos fuertes y son bastante compactas.

Generadores eólicos caseros

Hacer un "molino de viento" con tus propias manos es una tarea completamente solucionable. Además, un enfoque constructivo y racional de los negocios ayudará a minimizar los inevitables gastos financieros. En primer lugar, vale la pena esbozar un proyecto, realizar los cálculos necesarios de equilibrio y potencia. Estas acciones no solo garantizarán la construcción exitosa del parque eólico, sino que también asegurarán que todos los equipos adquiridos permanezcan intactos.

Se recomienda comenzar con la construcción de un micro-molino de viento con una capacidad de varias decenas de vatios. En el futuro, la experiencia adquirida ayudará a crear una estructura más poderosa. Al crear un generador eólico doméstico, no debe concentrarse en obtener electricidad de alta calidad (220 V, 50 Hz), ya que esta opción requerirá inversiones financieras importantes. Es más prudente limitar el uso de la electricidad obtenida inicialmente, que se puede usar con éxito sin conversión para otros fines, por ejemplo, para soportar sistemas de suministro de calefacción y agua caliente construidos con calentadores eléctricos (TEN); tales dispositivos no requieren un voltaje y frecuencia estables. Esto hace posible crear un circuito simple que opera directamente desde el generador.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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Lo más probable es que nadie argumente que la calefacción y el suministro de agua caliente en una casa son de menor importancia que los electrodomésticos y los dispositivos de iluminación, para los cuales a menudo se busca energía para instalar turbinas eólicas en el hogar. El dispositivo de las turbinas eólicas precisamente con el propósito de proporcionar calor y agua caliente a la casa es el costo mínimo y la simplicidad de diseño.

Proyecto generalizado de un aerogenerador doméstico

Estructuralmente, el proyecto de la casa es en gran parte lo mismo que una instalación industrial. Es cierto que las soluciones domésticas a menudo se basan en turbinas eólicas verticales-axiales y están equipadas con generadores de CC de bajo voltaje. La composición de los módulos de una turbina eólica doméstica, siempre que se obtenga electricidad de alta calidad (220 V, 50 Hz):

  • turbina eólica;
  • dispositivo de orientación del viento;
  • multiplicador;
  • Generador de CC (12V, 24V);
  • módulo de carga de batería;
  • baterías recargables (iones de litio, polímero de litio, plomo-ácido);
  • convertidor de voltaje DC 12 V (24 V) a voltaje AC 220 V.
Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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Generador de viento PIC 8-6 / 2.5

¿Cómo funciona? Sólo. El viento hace girar la turbina eólica. El par se transmite a través de un multiplicador al eje del generador de CC. La energía recibida en la salida del generador a través del módulo de carga se acumula en las baterías. Desde los terminales de las baterías de almacenamiento, se suministra una tensión constante de 12 V (24 V, 48 V) al convertidor, donde se transforma en una tensión adecuada para alimentar las redes eléctricas domésticas.

Acerca de los generadores para "aerogeneradores" domésticos

La mayoría de las estructuras domésticas de las turbinas eólicas, por regla general, están diseñadas con motores de CC de baja velocidad. Esta es la opción de generador más simple que no requiere actualizaciones. Óptimo: motores eléctricos con imanes permanentes, diseñados para un voltaje de suministro de aproximadamente 60-100 voltios. Existe la práctica de usar generadores de automóviles, pero para tal caso, se requiere la introducción de un multiplicador, ya que los autogeneradores producen el voltaje requerido solo a altas (1800-2500) rpm. Una de las posibles opciones es la reconstrucción de un motor de CA asíncrono, pero también es bastante complejo, ya que requiere cálculos precisos, trabajos de giro e instalación de imanes de neodimio en el área del rotor. Existe la opción de un motor asíncrono trifásico con la conexión de condensadores de la misma capacidad entre las fases. Finalmente, existe la posibilidad de hacer un generador desde cero con tus propias manos. Hay muchas instrucciones sobre este tema.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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"Molino de viento" casero de eje vertical

Se puede construir un generador eólico bastante eficiente y, lo que es más importante, económico sobre la base del rotor Savonius. Aquí, se considera como ejemplo una microcentral, cuya potencia no supera los 20 W. Sin embargo, este dispositivo es suficiente, por ejemplo, para proporcionar energía eléctrica a algunos electrodomésticos que funcionan con un voltaje de 12 voltios.

Conjunto de piezas:

  1. Lámina de aluminio de 1,5–2 mm de espesor.
  2. Tubería de plástico: diámetro 125 mm, longitud 3000 mm.
  3. Tubo de aluminio: diámetro 32 mm, longitud 500 mm.
  4. Motor DC (generador de potencial), 30-60V, 360-450 rpm, por ejemplo, motor eléctrico PIK8-6 / 2.5.
  5. Controlador de voltaje.
  6. Batería.

Haciendo el rotor Savonius

Se cortan tres "panqueques" con un diámetro de 285 mm de la hoja de aluminio. En el centro de cada uno, se perforan agujeros para un tubo de aluminio de 32 mm. Resulta algo así como CD. Se cortan dos piezas de 150 mm de largo del tubo de plástico y se cortan por la mitad a lo largo. El resultado son cuatro palas semicirculares de 125x150 mm. Los tres "discos compactos" de aluminio se colocan en un tubo de 32 mm y se fijan a una distancia de 320, 170, 20 mm desde el punto superior estrictamente horizontalmente, formando dos niveles. Las cuchillas se insertan entre los discos, dos piezas por nivel, y se fijan estrictamente entre sí, formando una sinusoide. En este caso, las hojas del nivel superior se desplazan con respecto a las hojas del nivel inferior en un ángulo de 90 grados. El resultado es un rotor Savonius de cuatro palas. Para sujetar los elementos, puede utilizar remaches, tornillos, esquinas o aplicar otros métodos.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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Conexión del motor y montaje en mástil

El eje de los motores de CC con los parámetros anteriores generalmente tiene un diámetro de no más de 10-12 mm. Para conectar el eje del motor al tubo de la turbina eólica, se presiona un casquillo de latón con el diámetro interior requerido en la parte inferior del tubo. Se perfora un orificio a través de la pared de la tubería y el manguito, y se corta una rosca para atornillar el tornillo de bloqueo. A continuación, la tubería de la turbina eólica se coloca en el eje del generador, después de lo cual la conexión se fija rígidamente con un tornillo de bloqueo.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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El resto del tubo de plástico (2800 mm) es el mástil de la turbina eólica. El grupo electrógeno con la rueda Savonius está montado en la parte superior del mástil; simplemente se inserta en la tubería hasta que se detiene. Como tope se utiliza una tapa de disco metálica, fijada en el extremo delantero del motor, que tiene un diámetro ligeramente mayor que el diámetro del mástil. Se perforan agujeros en la periferia de la cubierta para sujetar los cables de sujeción. Dado que el diámetro de la carcasa del motor eléctrico es menor que el diámetro interior de la tubería, se utilizan espaciadores o topes para alinear el generador en el centro. El cable del generador pasa dentro de la tubería y sale a través de la ventana en la parte inferior. Al instalar, es necesario tener en cuenta el diseño de la protección del generador contra la humedad, utilizando juntas de sellado. Nuevamente, con el propósito de protegerse de la precipitación,Por encima de la unión de la tubería de la turbina eólica con el eje del generador, se puede instalar una tapa tipo paraguas.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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La instalación de toda la estructura se realiza en un área abierta y bien ventilada. Se cava un hoyo de 0.5 metros de profundidad debajo del mástil, la parte inferior de la tubería se baja al hoyo, la estructura se nivela con cuerdas de sujeción, después de lo cual el hoyo se llena con concreto.

Controlador de voltaje (cargador simple)

Un generador de viento fabricado generalmente no es capaz de suministrar 12 voltios debido a su baja velocidad. La frecuencia de rotación máxima de la turbina eólica a una velocidad del viento de 6 a 8 m / s. alcanza un valor de 200-250 rpm. En la salida es posible obtener un voltaje del orden de 5-7 voltios. La carga de la batería requiere un voltaje de 13,5-15 voltios. La salida es usar un convertidor de voltaje de pulso simple ensamblado, por ejemplo, sobre la base del regulador de voltaje LM2577ADJ. Aplicando 5 voltios de corriente continua a la entrada del convertidor, se obtienen 12-15 voltios en la salida, que es suficiente para cargar la batería de un automóvil.

Transformador de voltage
Transformador de voltage

Convertidor de voltaje listo para LM2577

Este microgenerador de viento ciertamente se puede mejorar. Aumente la potencia de la turbina, cambie el material y la altura del mástil, agregue un convertidor de CC a CA, etc.

Instalación eléctrica horizontal-axial ventosa

Conjunto de piezas:

  1. Tubo de plástico de 150 mm de diámetro, lámina de aluminio de 1,5–2,5 mm de espesor, bloque de madera 80x40 de 1 m de largo, fontanería: brida - 3, esquina - 2, T - 1.
  2. Motor eléctrico DC (generador) 30-60 V, 300-470 rpm.
  3. Rueda-polea para motor de 130-150 mm de diámetro (aluminio, latón, textolita, etc.).
  4. Tuberías de acero con un diámetro de 25 mm y 32 mm y una longitud de 35 mm y 3000 mm, respectivamente.
  5. Módulo de carga para baterías.
  6. Baterías
  7. Convertidor de voltaje 12 V - 120 V (220 V).

Fabricación de una "turbina eólica" de eje horizontal

Se necesita una tubería de plástico para fabricar palas de turbina eólica. Un trozo de este tipo de tubería, de 600 mm de largo, se corta a lo largo en cuatro segmentos idénticos. Para el molino de viento se requieren tres palas, que se fabrican a partir de los segmentos obtenidos cortando parte del material en diagonal a lo largo de toda la longitud, pero no exactamente de esquina a esquina, sino de esquina inferior a esquina superior, con un ligero desvío de esta última. El procesamiento de la parte inferior de los segmentos se reduce a la formación de un pétalo de sujeción en cada uno de los tres segmentos. Para hacer esto, se corta un cuadrado con un tamaño de aproximadamente 50x50 mm a lo largo de un borde y la parte restante sirve como pétalo de sujeción.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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Las palas del aerogenerador se fijan a la polea rueda mediante conexiones atornilladas. La polea está montada directamente en el eje del motor DC - generador. Como chasis del aerogenerador se utiliza un simple bloque de madera de sección 80x40 mm y 1 m de longitud, el generador se instala en un extremo del bloque de madera. En el otro extremo de la barra, se monta una “cola”, hecha de una hoja de aluminio. En la parte inferior de la barra, se adjunta un tubo de metal de 25 mm, diseñado para desempeñar el papel de un eje giratorio. Como mástil se utiliza un tubo metálico de tres metros de 32 mm. La parte superior del mástil es el buje giratorio donde se inserta el tubo de la turbina eólica. El soporte del mástil está hecho de una hoja de contrachapado grueso. Sobre este soporte, en forma de disco con un diámetro de 600 mm, se ensambla una estructura a partir de piezas de plomería,gracias a lo cual, el mástil se puede subir o bajar fácilmente, o montar y desmontar. Se utilizan tirantes elásticos para asegurar el mástil.

Toda la electrónica de la turbina eólica está montada en un módulo separado, cuya interfaz permite la conexión de baterías y cargas de consumo. El módulo incluye un controlador de carga de batería y un convertidor de voltaje. Dichos dispositivos se pueden ensamblar de forma independiente con la experiencia relevante o se pueden comprar en el mercado. Hay muchas soluciones diferentes disponibles en el mercado para obtener los voltajes y corrientes de salida deseados.

Turbinas eólicas combinadas

Las turbinas eólicas combinadas son una opción seria para un módulo de energía doméstico. En realidad, la combinación implica combinar un generador eólico, una batería solar, una planta de energía diesel o de gasolina en un solo sistema. Puede combinar de todas las formas, según sus capacidades y necesidades. Naturalmente, cuando hay una opción tres en uno, esta es la solución más eficaz y confiable.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos
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Asimismo, bajo la combinación de aerogeneradores, se prevé la creación de centrales eólicas que incluyan dos modificaciones diferentes a la vez. Por ejemplo, cuando el rotor Savonius y la máquina tradicional de tres palas trabajan en un solo paquete. La primera turbina opera a velocidades de flujo de viento bajas y la segunda solo a velocidades nominales. Así, se preserva la eficiencia de la instalación, se excluyen las pérdidas de energía injustificadas y en el caso de generadores asíncronos se compensan las corrientes reactivas.

Los sistemas combinados son opciones técnicamente complejas y costosas para la práctica en el hogar.

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Calcular la potencia de un parque eólico doméstico

Para calcular la potencia de un aerogenerador de eje horizontal, puede utilizar la fórmula estándar:

  • N = p S V3 / 2
  • N - potencia de instalación, W
  • p - densidad del aire (1,2 kg / m 3)
  • S - área de soplado, m 2
  • V - velocidad del viento, m / s

Por ejemplo, la potencia de una instalación con una luz máxima de palas de 1 metro, con una velocidad del viento de 7 m / s, será:

N = 1,2 · 1 · 343/2 = 205,8 W

Un cálculo aproximado de la potencia de la turbina eólica, creado sobre la base del rotor Savonius, se puede calcular utilizando la fórmula:

  • N = p R H V3
  • N - potencia de instalación, W
  • R - radio del impulsor, m
  • V - velocidad del viento, m / s

Por ejemplo, para el diseño de una turbina eólica con un rotor Savonius mencionado en el texto, el valor de la potencia a una velocidad del viento de 7 m / s. estarán:

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