Turbina eólica para residência: especificidade e tecnologia de fabricação

Este artigo discute em detalhes um tipo de equipamento como um gerador eólico para uma casa particular: características de projeto, sua finalidade e escopo, estrutura interna e classificação. No texto você encontrará informações úteis que o ajudarão a decidir sobre a escolha de uma turbina eólica de alta qualidade, preços médios para tipos de equipamentos populares, bem como uma descrição detalhada da tecnologia de fabricação.

Gerador eólico para uma casa particular: finalidade e características de design

Os parques eólicos privados são amplamente utilizados como fontes alternativas de energia elétrica para obter economias. Freqüentemente, esses dispositivos são instalados em chalés de verão.

Turbinas eólicas são utilizadas como fontes alternativas de energia elétrica

Na maioria das vezes, eles são usados ​​em áreas remotas das principais redes de energia. No entanto, este está longe de ser o único motivo a favor da compra de uma turbina eólica para uma casa particular. A maioria dos proprietários de terras usa esses projetos para obter autonomia e economia.

Nem todo local é adequado para a instalação de tais dispositivos, uma vez que nem todas as condições atendem aos requisitos deste equipamento. Isso diz respeito principalmente à velocidade do vento. Para um parque eólico funcionar normalmente, a velocidade média do vento deve ser de pelo menos 4-4,5 m / s. Somente neste caso a instalação da estrutura será economicamente justificada.

Você pode usar o mapa do vento para descobrir a velocidade média anual do vento. Ele reflete dados aproximados por região. Indicadores mais precisos podem ser obtidos usando um dispositivo especial - um anemômetro, bem como um dispositivo para leitura de seus sinais.

Nota! O dispositivo de medição deve ser instalado muito alto, caso contrário, árvores e edifícios distorcerão o resultado.

Para o funcionamento eficiente da turbina eólica, a área de sua instalação deve ser turbina eólica

O princípio de operação e estrutura de um gerador eólico

Um gerador eólico é um tipo especial de equipamento que converte energia cinética eólica em energia mecânica. Ele aciona as pás do rotor montadas no gerador. Como resultado, uma corrente alternada é criada em seus enrolamentos. A energia elétrica gerada é armazenada em baterias de armazenamento, de onde é enviada para eletrodomésticos.

O esquema de trabalho descrito é simplificado. Claro, a construção de um gerador eólico é muito mais complicada. Também existe um controlador na cadeia energética. Sua função é converter a corrente alternada trifásica em corrente contínua. Em seguida, ele vai carregar as baterias.

A maioria dos eletrodomésticos não pode ser alimentada por energia CC. Portanto, um inversor é instalado na cadeia atrás da bateria. Ele converte a corrente contínua em corrente alternada, cuja tensão é de 220V. Todas essas operações tiram parte da energia inicial - cerca de 15-20%.

O prédio pode ser recarregado não só a partir do parque eólico, mas também a partir de painéis solares, bem como de um gerador a gasolina ou diesel. Se esses elementos estiverem presentes na cadeia, o circuito será complementado por outro componente - um disjuntor. Quando a fonte de alimentação principal é desligada, ele inicia as de backup.

O princípio de operação do gerador eólico

Um parque eólico consiste nos seguintes componentes:

• um rotor com pás (dependendo das características do modelo, pode haver várias pás para um aerogerador, via de regra, são 2 ou 3, embora também existam opções multi-pás);
• uma caixa de engrenagens ou caixa de engrenagens que controla a velocidade entre o gerador e o rotor;
• um invólucro de proteção que protege as partes estruturais da influência negativa de fatores externos;
• “Tail”, que garante a rotação da estrutura seguindo a direção do vento;
• uma bateria de armazenamento que armazena uma certa quantidade de energia;
• instalação de inversor que converte um tipo de corrente em outro.

Que tipo de parque eólico você pode comprar: classificação do equipamento

Existem várias classificações de acordo com as quais as usinas eólicas são divididas em grupos:

1. Na direção do movimento de rotação das pás - moinhos de vento horizontais e verticais.
2. Pelo número de lâminas - dispositivos de duas, três e múltiplas lâminas.
3. Pelo tipo de material usado para fazer as lâminas - desenhos de vela e lâmina rígida.
4. Por método de controle - moinhos de vento com passo de lâmina fixo ou ajustável.

A estrutura interna do gerador eólico

Conselho util! Na maioria dos casos, os especialistas recomendam que os proprietários de residências suburbanas comprem uma turbina eólica com passo fixo das pás, uma vez que os dispositivos ajustáveis ​​são muito difíceis de operar.

Um parque eólico com eixo horizontal é posicionado perpendicularmente ao fluxo de ar. O design tem uma estrutura e funções semelhantes com o mesmo princípio de um cata-vento convencional. As turbinas eólicas com gerador rotativo têm alta eficiência, embora sejam acessíveis. O funcionamento desses dispositivos é baseado na resistência do fluxo de ar.

Turbinas eólicas de eixo vertical, ou turbinas eólicas ortogonais, têm um design compacto, mas seu preço é muito mais alto. Devido à sua estrutura especial, este tipo de equipamento é totalmente independente da direção do vento. As lâminas parecem turbinas, o que reduz significativamente a carga na parte do eixo. É aconselhável comprar um gerador eólico vertical se o vento no local muda constantemente de direção.

Vantagens e desvantagens das usinas eólicas domésticas

Como qualquer outro tipo de equipamento, os parques eólicos apresentam vantagens e desvantagens. Para decidir sobre a compra deste dispositivo, é aconselhável pesar seus pontos fortes e fracos.

A popularidade do uso de parques eólicos se deve ao grande número de vantagens

Por que é lucrativo comprar um gerador eólico (220V) para uma casa particular:

1. Sem custos adicionais, pois nenhum combustível é necessário para operar o dispositivo.
2. Não há necessidade de monitoramento constante. A estrutura gera eletricidade sozinha sempre que o vento sopra.
3. Um método de geração de eletricidade relativamente silencioso e totalmente ecológico.
4. O dispositivo pode ser usado em quase todas as condições climáticas.
5. O desgaste das peças é mínimo.

A instalação de um gerador eólico para uma casa é acompanhada pelas seguintes desvantagens:

• os custos de aquisição de equipamentos compensam em 5 a 6 anos;
• um indicador relativamente pequeno de eficiência, que se reflete em potência;
• alto preço das turbinas eólicas;
• para compensar a inatividade do aparelho em dias sem vento, são necessários equipamentos adicionais: gerador e bateria acumuladora (o custo desses elementos é muito alto);
• em alguns modos, as turbinas eólicas para a casa emitem infra-sons (o mesmo acontece se a instalação do equipamento for feita com erros);
• manutenção regular é necessária;
• um furacão pode danificar seriamente o equipamento.

Dependendo da potência do dispositivo e do mapa eólico da área, uma turbina eólica pode fornecer eletricidade para uma pequena casa de campo e uma grande casa de campo

Conselho util! É imprescindível calcular a lucratividade antes de comprar um gerador eólico para sua casa, o preço do equipamento pode ser muito alto e o custo de compra não compensará. Para isso, é necessário calcular o indicador de potência média da casa (a potência de todos os aparelhos elétricos é levada em consideração), avaliar a área onde o equipamento será instalado e saber qual é o número de dias de vento em um ano.

Viabilidade de compra: preços de turbinas eólicas para uma casa particular

O custo das turbinas eólicas para residências privadas é bastante alto. O custo de aquisição do equipamento só será compensado se a área tiver condições adequadas.

A instalação de parque eólico justifica-se nos seguintes casos:

• o terreno atende aos requisitos de equipamento;
• a região onde o sítio está localizado é caracterizada por fortes ventos;
• não há possibilidade de utilizar outras fontes alternativas de energia elétrica.

Em outros casos, o custo de compra de um gerador eólico para uma casa não compensará. Se o número de dias de vento por ano for pequeno, esses dispositivos podem ser complementados com painéis solares ou geradores movidos a diesel ou gasolina.

Dependendo do tipo de construção, as turbinas eólicas podem ser verticais ou horizontais

Como aumentar a lucratividade de uma turbina eólica para uma casa particular

Áreas à beira-mar, bem como áreas abertas em áreas montanhosas, são ideais para a instalação de equipamentos eólicos. Nessas regiões, a velocidade do vento é superior a 60-70 m / s. Os residentes dessas áreas podem abandonar completamente os sistemas centrais de fornecimento de energia e ir para os parques eólicos. Em áreas planas, os fluxos de vento são mais uniformes, mas sua força não é suficiente para abastecer totalmente a casa com eletricidade.

É altamente indesejável instalar equipamentos próximos a florestas e plantações. As árvores reterão parte da energia, o que reduzirá a lucratividade das turbinas eólicas. O fluxo de ar aumenta com a distância do solo. Isso significa que quanto mais alto o mastro do parque eólico, mais impulso o dispositivo pode capturar. Por outro lado, uma estrutura desnecessariamente alta precisa de reforço adicional. Fortes rajadas de vento tornarão mais fácil derrubá-lo do que turbinas eólicas com um mastro que chega a 5-7 m.

Os especialistas recomendam instalar o equipamento a uma altura de 10-15 m do solo. Existem duas maneiras de corrigir essa estrutura:

1. Concretando a base.
2. Usando chaves de metal.

O mais eficaz para gerar eletricidade é considerado uma combinação de uma turbina eólica e painéis solares.

Para concretar a base do moinho de vento, você precisará cavar quatro poços profundos com um pequeno diâmetro. As extensões do mastro são imersas nelas, após o que são vazadas com argamassa de cimento. Este processo é bastante trabalhoso e caro, mas é altamente confiável. Mesmo com fortes rajadas de vento, o mastro permanecerá parado. O único risco é a quebra da lâmina.

A fixação do mastro com cabos de sustentação envolve o uso de um cabo de metal. É esticado até que a turbina eólica fique estritamente perpendicular ao solo. Depois disso, as braçadeiras são fixadas com segurança no solo.

Importante! As turbinas eólicas com mastros altos precisam ser aterradas.

O que é melhor comprar um gerador eólico para casa: fabricantes e custo

A escolha de um parque eólico deve ser cuidadosamente abordada. Os principais critérios são a potência do equipamento, o tipo de eixo (horizontal ou vertical) e o fabricante. Antes de comprar, você deve estudar cuidadosamente as características técnicas e comparar produtos de diferentes fabricantes.

Preços para turbinas eólicas de fabricação russa:

Muitas dessas organizações fabricam equipamentos feitos sob medida e fornecem assistência para projetos e cálculos.

Os preços das turbinas eólicas domésticas de fabricação estrangeira são muito mais altos. O custo mínimo das instalações é de 120 mil rublos. Os produtos de empresas estrangeiras distinguem-se pelo elevado nível de qualidade devido à utilização de equipamentos de alta tecnologia na sua produção. No entanto, consertar essas unidades será caro e a compra de peças sobressalentes pode ser difícil.

O custo de uma turbina eólica de fábrica russa pode variar entre 30-600 mil rublos.

Benefícios das turbinas eólicas de fábrica:

• a possibilidade de adquirir um dispositivo em um conjunto completo e até mesmo solicitar sua instalação profissional;
• uma ampla seleção de fabricantes e modificações com várias características;
• Garantia da Qualidade;
• a capacidade de chamar um especialista qualificado para realizar trabalhos de reparo.

Dado o alto custo do equipamento de fábrica, muitos proprietários de áreas suburbanas preferem estruturas do tipo faça você mesmo. Demora cerca de 3.000-5.000 rublos para fazer um gerador eólico caseiro. A maior parte dessa quantia é gasta na compra de uma bateria de qualidade que pode manter a carga por um longo tempo.

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As vantagens dos parques eólicos DIY:

• economia significativa em dinheiro;
• ao criar uma turbina eólica artesanal, o projetista conhecerá todas as características de sua estrutura;
• a capacidade de fazer as peças e pás principais de um gerador eólico com suas próprias mãos a partir de materiais de sucata.

Estruturas caseiras, ao contrário de parques eólicos industriais, falham com muito mais frequência.

Nota! É melhor chamar um especialista para a instalação do projeto de fábrica. Caso contrário, qualquer erro cometido durante o processo de instalação anulará a garantia.

Projetos caseiros de turbinas eólicas são inferiores em qualidade e confiabilidade aos modelos industriais

Como fazer uma turbina eólica com suas próprias mãos: tecnologia e recomendações

Usar um dispositivo caseiro no local pode causar ressentimento nos vizinhos.Portanto, antes de fazer um gerador eólico com as próprias mãos, você precisa observar várias regras.

Todos os edifícios individuais estão sujeitos a restrições de altura. A instalação de um moinho de vento com uma altura de mastro superior a 15 m é proibida se os seguintes objetos estiverem próximos:

• túneis;
• pontes;
• aeroportos.

A turbina eólica não deve criar interferência aérea. Para prevenir sua ocorrência, recomenda-se o uso de proteção especial. Além disso, o nível de ruído emitido pelas pás deve ser monitorado e mantido dentro dos limites normais.

A turbina eólica caseira mais simples feita de garrafas de plástico

Materiais necessários para fazer uma turbina eólica vertical com suas próprias mãos

Um parque eólico de eixo vertical pode ser usado para fornecer eletricidade para vários edifícios domésticos ou uma pequena casa de jardim. Seu poder é suficiente para iluminar a área local à noite.

Para criar um gerador eólico com suas próprias mãos a partir de um gerador automotivo, você precisará dos seguintes materiais:

• bateria recarregável de 12V (ácida ou hélio);
• recipiente cilíndrico amplo feito de alumínio ou aço inoxidável (bandeja, balde);
• gerador automotivo (12V);
• voltímetro;
• interruptor de botão semi-hermético (12V);
• relé de carga de bateria automotiva ou lâmpada indicadora de carga;
• conversores (12-220 V e 700-1500 W);
• fios com seção transversal de 2,5 e 4 mm;
• grampo para fixação do gerador ao mastro (2 peças).

Dispositivo de estrutura geradora de vento

Para fazer o trabalho, você precisará de ferramentas e dispositivos como:

• moedor (você pode usar uma tesoura para metal);
• marcador ou lápis de construção;
• pinças e fita métrica;
• broca com um conjunto de brocas;
• chave de fenda e um conjunto de chaves.

Tecnologia de fabricação de um gerador eólico a partir de um gerador automotivo

Como base, será utilizado um recipiente cilíndrico, por exemplo, um balde, uma fervura velha ou uma panela. Usando um lápis e uma fita métrica, você precisa marcá-la para obter uma divisão em 4 partes iguais. De acordo com as marcas, os cortes são feitos com a ajuda de uma esmerilhadeira para que sejam obtidas lâminas verticais. Nesse caso, é muito importante não cortar o metal até o fim.

Nota! Se o recipiente for feito de chapa pintada ou aço galvanizado, você não pode usar uma trituradora para cortar, caso contrário, o metal superaquece. Neste caso, é aconselhável o uso de tesouras.

Os furos para os parafusos devem ser feitos na polia, bem como no fundo do recipiente. Neste estágio de criação de um gerador eólico para uma casa particular com suas próprias mãos, você precisa ser extremamente cuidadoso e cuidadoso com a simetria. Quaisquer imprecisões na colocação do furo resultarão em estrutura desequilibrada durante a rotação.

Para fazer um gerador eólico com suas próprias mãos, você pode usar um gerador de carro

As lâminas devem ser dobradas, mas não devem ficar muito salientes. Ao realizar este trabalho, é necessário levar em consideração a direção do movimento rotacional do gerador. Na maioria das vezes, o moinho de vento é orientado no sentido horário. A velocidade de rotação e a área de contato dos fluxos de ar com a estrutura dependerão do ângulo de curvatura selecionado das pás.

Em seguida, um recipiente com lâminas é fixado na polia. O gerador é instalado em um mastro, após o qual é fixado com grampos. Só falta conectar todos os fios e montar o circuito. Todos os cabos são fixados no mastro do moinho de vento. Para conectar a bateria de armazenamento, use fios de 4 mm. Para isso, será suficiente um pedaço de 100 cm de comprimento.A ligação dos aparelhos domésticos e de iluminação à rede é feita por meio de fios com secção transversal de 2,5 mm. O inversor ou conversor requer fio de 4 mm.

Como fazer uma turbina eólica a partir de uma máquina de lavar

Para criar um gerador eólico a partir de uma máquina de lavar com suas próprias mãos, você precisará de uma lista de certas peças. Alguns deles podem ser removidos de eletrodomésticos antigos, e o restante terá que ser comprado.

O projeto da turbina eólica consistirá nos seguintes elementos:

• redutor para ajuste da velocidade de rotação;
• rotor com pás;
• invólucro de proteção;
• bateria de armazenamento;
• seção da cauda;
• inversor;
• mastro para fixação do gerador.

Turbina eólica feita de peças de máquinas de lavar

O gerador do projeto é feito de um motor elétrico de uma máquina de lavar. Sua potência deve ser de pelo menos 1,5 kW.

Além disso, você precisará de:

• lixa e cola;
• ímãs de neodímio de 5 e 12 mm (32 unid.);
• resina epóxia ou soldagem a frio.

Os ímãs de neodímio serão montados no rotor. Eles podem ser comprados em muitas lojas fixas ou online. É necessário remover os núcleos do rotor do motor assíncrono. Depois disso, essas peças são parcialmente cortadas. A profundidade de corte não deve exceder 2 mm. Você pode usar um torno para isso. Além disso, devem ser feitas ranhuras nos núcleos, cuja profundidade é de 5 mm.

Na próxima etapa da fabricação de um gerador eólico residencial, a instalação dos ímãs é realizada com as próprias mãos. Para começar, uma capa dura é montada no núcleo. Depois disso, os ímãs são colocados nos locais apropriados a uma distância igual. É muito importante manter distância, caso contrário, no futuro, os ímãs ficarão grudados, o que afetará negativamente a potência do parque eólico. É melhor usar super cola para fixar essas peças. Durante o trabalho, é aconselhável usar óculos de proteção, pois os imãs podem saltar durante a colagem.

A localização de ímãs de neodímio na fabricação de um moinho de vento caseiro

Quando o gabarito com ímãs está completamente pronto, ele se encaixa no rotor. As lacunas resultantes devem ser preenchidas com resina epóxi ou soldagem a frio. Ao final do trabalho, o rotor é suavemente preso em uma morsa, e sua superfície é processada com lixa. Antes de iniciar o moinho de vento, verifique a resistência de todos os rolamentos e conexões parafusadas. Não se deve usar peças mesmo parcialmente desgastadas para a montagem da estrutura, é melhor comprar novas.

Para criar um impulsor, é melhor escolher um material leve com uma alta margem de segurança. Para esses fins, a fibra de vidro é adequada. Como resultado, as lâminas são leves e resistentes ao desgaste. O mastro é melhor feito de tubos de aço. O diâmetro ideal é de 32 mm.

Qualquer pessoa com uma compreensão de como funcionam os circuitos elétricos pode lidar com a montagem de uma turbina eólica. O principal neste caso é estar atento a todos os detalhes e verificar cuidadosamente todas as suas ações. Para eliminar a probabilidade de erros, você pode usar vídeos visuais, que descrevem em detalhes todo o processo de fabricação de peças e sua posterior montagem.

Como fazer um gerador eólico com as próprias mãos para 220V (4 kW): vídeo