Сегодня ветровая энергетика – безусловно, признанный игрок мирового масштаба. Она дает около 7% всего вырабатываемого на планете электричества, и темп роста мощностей ветряков вновь превысил 10% в год. Вполне вероятно, что к 2030-му доля ВЭС в мировой генерации составит одну седьмую – даже несмотря на протесты европейских бюргеров, практически заморозившие рост эоловой энергетики на, например, землях Германии.
Это быстрое развитие серьезно расходится с теми представлениями о ветряках, что все еще встречаются в России: мол, их энергия дорогая, а земли для ветряков в той же Европе почти не осталось. На деле мы находимся все еще в начале роста этого сектора, и вряд ли место для него закончится в обозримом будущем.. Попробуем разобраться почему.
Преимущества самодельного генератора
Гораздо меньшие затраты не электроэнергию – далеко не единственный плюс использования ветряного генератора. Существует ряд преимуществ, определяющих выбор мастера:
- Большое количество доступных видео-уроков по работе с подробным описанием каждого этапа. В качестве моделей для работы можно использовать картинки и схемы ветрогенератора.
- Доступные материалы для изготовления генератора (старая металлическая ёмкость, наборы инструментов, аккумулятор найдется в хозяйстве каждого рачительного хозяина). Качественный ветрогенератор можно сделать своими руками из автомобильного генератора.
- На сегодняшний день известен целый ряд моделей, принцип работы которых разительно отличается друг от друга.
- Небольшие строения на участке не нарушают постановлений законодательной базы, но в то же время могут обеспечить энергией большую часть бытовых приборов в доме, саду, хозяйственной зоне.
В плане самостоятельной работы ветряные генераторы строить проще, чем водные модели.
Законодательное регулирование строительства
Все строения на территории жилых домов должны быть регламентированы законодательной базой. Ветрогенераторы мощностью до 1кВт и высотой мачты до 15 метров не требует специального разрешения на строительство.
Вредных отходов в процессе эксплуатации не вырабатывается, климатических и геомагнитных показателей генераторы подобного типа не меняют. А, значит, претензий со стороны экологических организаций быть не может.
Исключение могут составлять ситуации, когда от работающих лопастей образуется шум, превышающий допустимые значения. Но данный вопрос можно решить путем изменения конструктивных характеристик установки.
Параметры, оцениваемые перед установкой
Качественная работа прибора – это залог успешного обеспечения дачи или дома электрической энергией, а, значит, обоснованное вложение сил и средств мастера.
Перед установкой генератора следует оценить ряд параметров, как со стороны самой установки, так и со стороны места предполагаемого монтажа конструкции.
Обязательно проводится анализ состояния почвы и близлежащих строений. Рядом с ветряным генератором не должно быть устройств, которые могут легко пострадать от лопастей.
Обратите внимание!
- Индукционный нагреватель своими руками ♨️ — обзоры лучших вариантов изготовления. Разновидности конструкций самодельного прибора + пошаговый мастер-класс (160 фото)
- Пушка гаусса своими руками: ТОП-130 фото лучших способов создания своими руками. Особенности конструкции + мастер-класс для начинающих
- Струбцины своими руками — поэтапный мастер-класс для начинающих. Схемы изготовления разных конструкций + 170 фото
Зону с расположенной на ней установкой обязательно ограждают от детей и внезапных гостей. Со стороны самодельного ветрогенератора оценке подлежат следующие характеристики:
- Высота мачты (речь идет о законодательном вопросе).
- Размеры лопастей, их устройство.
- Мощность прибора. Ветрогенераторы могут использоваться даже для небольшого частного дома.
- Шум от работающей конструкции.
- Безопасность для эфирных частот.
Обязательно оценивается техническое состояние всех составных деталей на предмет целостности, безопасности, исправности каждого элемента. Оптимальную работу можно провести путем предварительного составления инструкции и план-схемы, как сделать ветрогенератор своими руками.
От главшишки – к мегаветрякам
На этот вопрос ответили почти век назад еще в СССР. Тогда наша страна оказалась в уникальной ситуации: множество специалистов из промышленности и энергетики покинули ее. Подготовить новые кадры оказалось чрезвычайно сложно: школы и вузы пали жертвой непрерывного реформирования, в процессе которого упразднили (до сталинских тридцатых) систему уроков и другие «устаревшие» концепции. Вдобавок Советский Союз был в серьезной блокаде: наиболее продвинутые технологии того времени, в том числе энергетические турбины, не получалось импортировать.
Ситуация была крайне тяжелой: без инженеров добыча угля резко упала, и восстановить ее на дореволюционный уровень не удавалось до 1928 года. Власти стали искать альтернативы такой сложной технологии, как добыча угля. Владимир Ленин считал ею торф и одно время даже шишки, которыми предполагали топить паровозы («Главшишка»). Как легко догадаться из общефизических соображений, торф и шишки закрыть вопрос не могли – поэтому поиски альтернатив продолжались.
Ветряк в Крыму, 30-е годы XX века ©Wikimedia Commons
Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) к 1931 году создал и развернул в Крыму первый на планете ветряк мощностью 100 киловатт. Судя по картинке выше, эта установка была крупнее типичного ветряка 1999 года. При этом она имела вполне современную компоновку: три лопасти с горизонтальной осью вращения, автоматически ориентировавшиеся по ветру. Центр ее ротора закрыли аэродинамически эффективным обтекателем (на тот момент – редкое явление), что снижало турбулентность рядом с лопастями, заметно сокращавшую отдачу ветряков того времени.
На Западе лидерами ветровой энергетики тогда были Германия и Дания, но крупнейшие местные ветряки имели лишь 50-70 киловатт при размахе лопастей до 24 метров – и эффективных обтекателей на центральной части ротора у них не было.
Однако ветряк ЦАГИ должен был стать только началом. Известный пионер космонавтики Юрий Кондратюк создал проект куда большего масштаба. На плато Бедене-Кыр (Перепелиная гора, 1300 метров) в Крыму предполагали построить 165-метровую монолитную железобетонную башню. На ней смонтировали два набора лопастей диаметром 80 метров каждый – и верхний край верхней лопасти по высоте заходил за 200 метров. Над уровнем моря, благодаря горе, он возвышался на полтора километра, что должно было дать высокую среднюю скорость ветра. Мощность колоссального мегаветряка оценивали в 10-12 мегаватт. Иными словами, это был аналог Haliade-X от General Energy – только не в 2022 году, а в 1930-х.
Стоит отметить, что необычную конструкцию породил и необычный человек. Юрий Кондратюк – легальное имя белого офицера, которого на деле звали Александр Шаргей (документы на Кондратюка он похитил неизвестным образом в неразберихе Гражданской войны). Вообще, он увлекался в основном космонавтикой, но работа в «летающих» областях сделала бы его биографию предметом проверки соответствующих органов. Поэтому Кондратюк занимался менее «звездными» вопросами и пытался избежать ареста.
Александр Шаргей (известный при СССР как Юрий Кондратюк) / ©Wikimedia Commons
Космический размах проекта имел огромное экономическое значение. В сравнении со 100-киловаттным ветряком ЦАГИ новый ветряк-небоскреб был как минимум в 100 раз мощнее, а стоил лишь на порядок больше. Это значило, что электроэнергия от него должна была быть куда дешевле – на уровне тепловых электростанций. И это крайне важно, поскольку к 1930-м СССР уже не только вернул в школы уроки, но и в целом наладил энергетическое машиностроение, а также восстановил добычу угля. То есть ветроэнергетика могла быть только экономически осмысленной – и ее ветряки должны были стать гигантскими. Увы, самоубийство Серго Орджоникидзе, наркома тяжелой промышленности, в 1937 году положило конец проекту: «двигал» идею лже-Кондратюка именно он.
©Wikimedia Commons
И очень жаль: проект мегаветряка был хорошо проработан. Как легко видеть на иллюстрации, ее разрабатывал В. Н. Никитин, позднее участвовавший в проектировании Останкинской телебашни, с которой у проекта ветряка 1930-х есть некоторое сходство и во внутренней конструкции, и во внешнем облике.
Забавно, с современной точки зрения, выглядели тезисы тех, кто закрывал проект после смерти Орджоникидзе. «Это стремление к гигантомании!» – безапелляционно характеризовал проект один оратор, разрубая рукой воздух. «Подобных разработок нет даже за рубежом!» – вторил ему другой. Теперь такие проекты за границей есть, и стремление к огромным размерам турбин – единственный способ обеспечить низкую стоимость их энергии. Более того, России снова приходится осваивать гигантские ветряки сегодня, но уже, конечно, импортные.
Устройство традиционного генератора
Для правильной сборки конструкции необходимо знать все составляющие детали:
- Лопасти, которые выполняют роль своеобразного пропеллера.
- Турбина с ротором, обеспечивающим вращение.
- Генератор.
- Обязательно должен быть инвертор для преобразования механической энергии ветра в электрическую энергию.
Ещё одним обязательным элементом является аккумулятор ветрогенератора. Та или иная деталь может быть представлена в различных вариациях, но принцип устройства един для всех моделей.
Модель из автомобильного генератора
Существует несколько принципиально важных моментов, касающихся сборки подобного типа приспособления. Чтобы добиться хорошей эффективности устройства, нужно переделать генератор и оснастить его постоянными магнитами.
Движущие элементы следует создавать с учетом мощности мотора, если заготовки будут очень тяжелыми, то на малых оборота ветрогенератор может заклинивать. Для конструирования лопастей отлично подойдет труба большого диаметра из дюраля, этот материал отличается высокими показателями долговечности.
Крепеж должен быть максимально надежным, дело касается не только стягивающих составляющих, но и стоек, их жесткость подгоняется соответственно нагрузке приспособления.
Совет! Без предварительной балансировки лопастей обойтись трудно, для облегчения некоторых частей конструкции можно использовать наждачную бумагу или болгарку со шлифовальным кругом.
Принцип действия генератора
Принцип работы установки подобного типа достаточно прост:
- Порывы ветра вращают лопасти с определенной скоростью.
- Далее происходит преобразование получаемой энергии в постоянный электрический ток при помощи инвертора.
Энергия расходуется на обеспечение работы бытовых приборов, освещения на участке, на любые другие нужды (в зависимости от требуемой мощности).
Обратите внимание!
Электросамокат своими руками — мастер-класс с пошаговыми инструкциями работы своими руками. Советы и простые схемы для начинающих + лучшие фото-обзоры
Кресло-качалка своими руками: ТОП-120 фото лучших вариантов изготовления. Мастер-класс по созданию кресла-качалки в домашних условиях
- Коптильня из газового баллона — лучший мастер-класс по изготовлению самодельной коптильни с пошаговыми фото-схемами для начинающих
Выбор генератора по мощности
Для приобретения автономной установки необходимо правильно рассчитать мощность ветряной электростанции, которой будет достаточно для обеспечения всех хозяйственных нужд одного частного дома.
Портативные или бытовые устройства вырабатывают около 15 кВт, что бывает достаточно для среднего строения, в котором проживает одна семья.
Если от одной станции предполагается снабжение собственной фермы, хозяйства с небольшим производством или торговой точкой, то надо выбирать более эффективные ветряки, мощностью от 15 до 100 кВт.
Основные виды ветрогенераторов
Между собой самодельные установки отличаются по ряду параметров:
- По числу лопастей и материалу для их изготовления.
- По расположению оси вращения относительно оси земли.
- По шаговому принципу работающего винта.
На сегодняшний день, исходя из различных комбинаций указанных признаков, различают следующие виды генераторов:
- Конструкция роторного типа.
- Аксиальные установки на магнитах.
Обе установки отличаются по конструкции, но в целом позволяют обеспечивать участок или небольшое строение электроэнергией в достаточном объёме.
Роторные установки на участке
Подобные конструкции достаточно экономичны, удобны в эксплуатации, не требуют особых инструментов для монтажа. От работающих лопастей не исходит шума, особенно, если лопасти изготовлены из тканевого материала.
Существенным недостатком выступает высокая вероятность повреждения конструкции от сильного порыва ветра.
Недостатки
- Мощность такой ВЭУ иногда не в полной мере обеспечивает потребности хозяйства в электроэнергии.
- Недостаточная защищенность от порывов ветра. Конструкция установки такова, что сильным ветром ее может опрокинуть.
Посмотрите еще здесь!
Самодельные фонарики своими руками: пошаговая инструкция как сделать красивый и эффективный фонарь (110 фото)- Затирка — использование, отзывы, ведущие производители
Замена крана под давлением — пошаговое описание как своими руками поменять под давлением водопроводный кран (80 фото + видео)
Аксиальные установки на участке
С появлением на строительном и промышленном рынке магнитов популярность среди мастеров завоевали аксиальные ветряные генераторы. Для работы понадобится ступица от автомобильного колеса и определенный набор инструментов.
Обратите внимание!
Компрессор своими руками: ТОП-130 фото-обзоров готовых компрессоров. Пошаговая инструкция + схемы и чертежи
- Точечная сварка своими руками — лучший мастер-класс по изготовлению самодельной точечной сварки с пошаговыми фото-схемами работы своими руками
- Теннисный стол своими руками: ТОП-150 фото лучших идей изготовления. Мастер-класс по созданию теннисного стола в домашних условиях
Ветрогенератор на 220 вольт на магнитных катушках на сегодняшний день весьма популярен.
Материалы для лопастей генератора
В домашних условиях изготовить лопасти можно из следующих материалов:
- Стеклоткань.
- Пластик.
- Древесина.
- Металлы с небольшим весом.
Лопасти из старых ПВХ-труб являются универсальным материалом, отличающимися прочностью и долговечностью. Они доступны по цене и легки в строительстве. Для оптимального устройства достаточно расчертить на трубах выбранную форму, а затем вырезать по чертежу каждую лопасть.
Алюминиевые лопасти для ротора отличаются легким весом, но достаточной прочностью. Данный материал считается традиционным для изготовления ветряных генераторов. Особым плюсом является максимально возможный срок эксплуатации изделия из алюминия.
Оба представленных материала используются для создания жестких лопастей ротора. Для изготовления парусных лопастей применяется современное стекловолокно.
Начинающим мастерам работа с материалом может показаться достаточно сложной, но эффективность работы генератора быстро окупит все трудности и вложения средств.
Типы конструкций по оси вращения
В зависимости от расположения вращающей части генератора относительно плоскости земной поверхности, выделяют две группы конструкций:
- Вертикальные установки. Лопасти вращаются в оси перпендикулярной линии горизонта. Подобные конструкции обладают особой чувствительностью к малейшим порывам ветра, но низкой мощностью.
- Горизонтальные установки. Лопасти вращаются в плоскости, расположенной параллельно земной поверхности. Они менее чутко реагируют на воздушные течения, но обладают достаточной мощностью преобразования кинетической энергии в механическую энергию.
Сделать своими руками можно, как вертикальный, так и горизонтальный ветрогенератор.
Выгодно ли использование альтернативных источников энергии?
На данный момент стоимость «чистой энергии», в разы превышает стоимость энергии, полученной традиционными методами. (Конечно, сама энергия получается нами бесплатно, но начальные вложения в покупку и установку электростанции очень большие!).
То есть если у вас есть выбор между подключением к поставщику электроэнергии и установкой ветряной электростанции, то рентабельнее будет первый вариант. С другой стороны, если ваш объект размещается вдалеке от линий электропередач и присоединение к ним потребует больших затрат, тогда разумнее будет построить свою ветряную электростанцию для дома.
Но обязательно добавьте еще один, независимый источник энергии (дизельный генератор, солнечные панели)! На случай безветренной погоды или поломки «ветряка», у вас всегда должен быть запасной вариант.
Строительство ветряка роторного типа
Для самостоятельной работы сегодня существует огромное количество моделей. Но в качестве примера следует рассмотреть роторную установку с вертикальным типом вращения. Материалы, необходимые для работы:
- Старая металлическая бочка или барабан со стиральной машинкой, вышедшей из строя.
- Автомобильный генератор.
- Кислотный аккумулятор (при желании можно использовать в работе гелиевую модель аккумулятора).
- Выключатель в виде кнопки.
- Хомуты, провода, болты, гайки.
- Реле с автомобиля для контроля заряда аккумулятора.
- Болгарка необходима для резки металлических поверхностей. В некоторых труднодоступных местах понадобятся ножницы по металлу.
- Набор дополнительных инструментов: строительный карандаш и рулетка для разметки, набор свёрл, отвертки.
Также понадобится деталь для монтажа мачты, высота которой не превышает 15 метров. Лопасти можно изготовить в двух различных вариациях: съёмные и непрерывные модели.
Съёмный вариант может быть представлен парусным или жестким типом. Непрерывные модели лопастей всегда жесткие, и являются продолжением металлической ёмкости.
Простейшая ветроэлектрическая установка
Для изготовления ветрогенератора прежде всего понадобятся чертежи с указанием размеров установки.
Роторный ВЭУ с вертикальной осью вращения и мощностью, не превышающей 1,5 кВт, сможет обеспечить электрической энергией небольшой дом, а также осветить садовый участок.
Что нужно для изготовления такого ветрогенератора? Лопасти этой ветроэнергетической установки изготовляются из ведра, небольшой металлической бочки либо кастрюли из не поддающихся коррозии металлов.
- Кроме этого следует приготовить:
- Автомобильный генератор с напряжением на выходе 12В – 1 шт.;
- Автомобильный аккумулятор — шт.;
- Кнопочный выключатель 12 В, полугерметичный;
- Конвертор, преобразующий напряжение 12 В в напряжение 220 В, мощностью 0,7 – 1,5 кВт;
- Автомобильное реле индикаторной лампы заряда аккумулятора;
- Болты, шайбы, гайки;
- Хомуты – 2 шт., для крепления генератора;
- Мультиметр;
- Электропровод сечением 2,5 кв. мм и 4 кв. мм;
- Ножницы для резки металла или болгарка;
- Дрель;
- Слесарные инструменты и принадлежности.
Как, затратив незначительные средства, своими руками сделать несложный ветрогенератор. На ведро, небольшую бочку либо кастрюлю нанесем разметку, поделив имеющуюся емкость на 4 одинаковые части. Затем вырезаем лопасти ВЭУ, используя болгарку либо ножницы.
Посмотрите еще здесь!
- Связать кроп-топ крючком: схемы и идеи
Как сделать самодельный металлоискатель — лучшие схемы, инструкция. Обзор проверенных вариантов по созданию простого металлоискателя своими руками
- Как выбрать стиральную машину: советы профессионалов, основные тонкости выбора надежной и качественной машинки. Виды, типы, программы и функции
Для разрезания жести, покрытой краской, или оцинкованной стали используются исключительно ножницы, поскольку при использовании болгарки обрабатываемый материал перегревается.
В шкиве и дне емкости следует высверлить отверстия для болтов. При большом разнообразии существующих конструкций лопастей, выбирается наиболее доступная.
Используя хомуты, генератор крепится к мачте. Затем в соответствии со схемой монтируется электрическая цепь, и провода закрепляются на мачте.
При подключении аккумулятора используются провод длиной 1 м и сечением 4 кв. мм. Для потребителей сети достаточно проводов сечением 2, кв. мм.
- При мощности конвертора 1 кВт и аккумуляторе емкостью 75 А-ч установка обеспечит работу сигнализации, видеонаблюдения и освещение участка.
- Не требует крупных капиталовложений.
- Детали конструкции легкодоступны и в случае поломки их несложно заменить на новые.
- Не требует систематического обслуживания, не издает излишнего шума, достаточно надежна.
Инструкция, как сделать ветрогенератор своими руками
- Определиться с моделью генератора.
- Скачать схемы и чертежи.
- Подготовленную металлическую ёмкость делят условно на четыре части (или на другое количество, в зависимости от числа лопастей в данной модели). Часто встречается ветрогенератор, выполненный своими руками, из барабана стиральной машинки.
- Для разметки использовать строительный карандаш или маркер, рулетку.
- Будущие лопасти располагать через равные промежутки, чтобы обеспечить оптимальное вращение ротора.
- Металлические лопасти вырезают при помощи болгарки или ножниц по металлу (выбор инструмента зависит от используемого материала – оцинкованной стали, жести, алюминия).
- Лопасти не прорезают до конца, чтобы оставить крепления.
- По контуру днища ёмкости и по шкиву делают отверстия равного диаметра, расположенные через строго равные промежутки. Четкость расположения отверстий влияет на качеств вращения ротора.
- Лопасти отгибают, располагая их перпендикулярно окружности ёмкости. При этом обязательно нужно рассчитать угол наклона, от которого напрямую зависит площадь воздействия потоков воздуха.
На шкиве обустраивают реконструированную ёмкость с лопастями. Монтируют ротор на мачте, используя в качестве креплений гайки и хомуты. Электрическую цепь для качественной работы домашнего ветрогенератора собирают по заранее подготовленной схеме.
Изготовление мачты
Чтобы поднять и зафиксировать основную конструкцию на определенное место, потребуется создать устойчивую мачту.
Для ее изготовления зачастую используют металлическую трубу, швеллер или уголки.
- Деревянные элементы не смогут прослужить достаточно долго даже после обработки поверхности деталей специальными жидкостями, прочность также будет низкой.
- Сваривать заготовки на стадии монтажа необязательно, ведь специального оборудования для этих целей может не найтись.
- Зачастую все детали каркаса собираются при помощи гаек и болтов, а также других не менее практичных крепежей.
