Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Eine der günstigsten Möglichkeiten zur Nutzung erneuerbarer Energiequellen ist die Nutzung der Windenergie. Lesen Sie diesen Artikel, um unabhängig eine Berechnung durchzuführen, eine Windkraftanlage zu montieren und zu installieren.

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Klassifizierung von Windkraftanlagen

Installationen werden anhand der folgenden Kriterien für Windkraftanlagen klassifiziert:

  • die Position der Drehachse;
  • Anzahl der Klingen;
  • Material der Elemente;
  • Schraubenabstand.

Windkraftanlagen haben in der Regel eine Konstruktion mit horizontaler und vertikaler Drehachse.

Version mit horizontaler Achse – Propellerdesign mit einem, zwei, drei oder mehr Blättern. Dies ist aufgrund seines hohen Wirkungsgrades die häufigste Version von Luftkraftwerken..

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Ausführung mit vertikaler Achse – orthogonale und Karussellstrukturen am Beispiel von Darrieus- und Savonius-Rotoren. Die letzten beiden Konzepte sollten geklärt werden, da beide für die Auslegung von Windgeneratoren von Bedeutung sind..

Der Darrieus-Rotor ist eine orthogonale Konstruktion einer Windkraftanlage, bei der aerodynamische Blätter (zwei oder mehr) in einem bestimmten Abstand symmetrisch zueinander angeordnet und auf radialen Trägern befestigt sind. Eine ziemlich komplexe Version der Windkraftanlage, die eine sorgfältige aerodynamische Ausführung der Blätter erfordert.

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Der Savonius-Rotor ist eine Karussell-Windkraftanlage, bei der zwei halbzylindrische Blätter gegeneinander angeordnet sind und insgesamt eine sinusförmige Form bilden. Der Wirkungsgrad der Strukturen ist nicht hoch (etwa 15%), kann jedoch fast verdoppelt werden, wenn die Schaufeln nicht horizontal, sondern vertikal in Wellenrichtung angeordnet sind und ein mehrstufiges Design mit einer Winkelverschiebung jedes Schaufelpaars relativ zu anderen Paaren verwenden.

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Vor- und Nachteile von „Windkraftanlagen“

Die Vorteile dieser Geräte liegen auf der Hand, insbesondere wenn sie unter häuslichen Bedingungen angewendet werden. Benutzer von „Windkraftanlagen“ erhalten tatsächlich die Möglichkeit, kostenlosen Strom zu reproduzieren, abgesehen von den geringen Kosten für Bau und Wartung. Die Nachteile von Windkraftanlagen liegen jedoch ebenfalls auf der Hand..

Um einen effizienten Betrieb der Anlage zu erreichen, müssen daher die Bedingungen für die Stabilität der Windströmungen erfüllt sein. Eine Person kann solche Bedingungen nicht schaffen. Dies ist nur das Vorrecht der Natur. Ein weiterer, aber bereits technischer Nachteil ist die geringe Qualität des erzeugten Stroms, weshalb das System durch teure Elektromodule (Multiplikatoren, Ladegeräte, Batterien, Wandler, Stabilisatoren) ergänzt werden muss..

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Vor- und Nachteile in Bezug auf die Merkmale jeder der Modifikationen von Windkraftanlagen, möglicherweise ausgeglichen bei Null. Wenn horizontal-axiale Modifikationen einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, müssen für einen stabilen Betrieb Windflussrichtungsregler und Schutzvorrichtungen vor Hurrikanwinden verwendet werden. Vertikal-axiale Modifikationen haben einen geringen Wirkungsgrad, arbeiten jedoch stabil ohne einen Windrichtungs-Verfolgungsmechanismus. Gleichzeitig zeichnen sich solche Windkraftanlagen durch einen geringen Geräuschpegel aus, schließen den Effekt des „Durchgehens“ bei starkem Wind aus und sind recht kompakt.

Selbstgemachte Windgeneratoren

Eine „Windmühle“ mit eigenen Händen zu bauen, ist eine völlig lösbare Aufgabe. Darüber hinaus wird ein konstruktiver und rationaler Geschäftsansatz dazu beitragen, die unvermeidlichen finanziellen Kosten zu minimieren. Zunächst lohnt es sich, ein Projekt zu skizzieren und die notwendigen Auswucht- und Leistungsberechnungen durchzuführen. Diese Maßnahmen garantieren nicht nur den erfolgreichen Bau des Windparks, sondern stellen auch sicher, dass alle gekauften Geräte intakt bleiben..

Es wird empfohlen, mit dem Bau einer Mikrowindmühle mit einer Leistung von mehreren zehn Watt zu beginnen. Die gewonnenen Erfahrungen werden in Zukunft dazu beitragen, eine leistungsfähigere Struktur zu schaffen. Bei der Erstellung eines Windgenerators für zu Hause sollten Sie sich nicht darauf konzentrieren, qualitativ hochwertigen Strom (220 V, 50 Hz) zu erhalten, da für diese Option erhebliche finanzielle Investitionen erforderlich sind. Es ist klüger, die Verwendung des ursprünglich gewonnenen Stroms zu begrenzen, der ohne Umwandlung erfolgreich für andere Zwecke verwendet werden kann, beispielsweise zur Unterstützung von Heizungs- und Warmwasserversorgungssystemen, die auf elektrischen Heizgeräten (TEN) aufgebaut sind – solche Geräte erfordern keine stabile Spannung und Frequenz. Dies ermöglicht es, eine einfache Schaltung zu erstellen, die direkt vom Generator aus arbeitet..

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Höchstwahrscheinlich wird niemand argumentieren, dass die Heizung und Warmwasserversorgung in einem Haus weniger wichtig ist als Haushaltsgeräte und Beleuchtungsgeräte, für die häufig Strom für die Installation von Windkraftanlagen zu Hause benötigt wird. Die Vorrichtung einer Windkraftanlage speziell zum Zweck der Versorgung des Hauses mit Wärme und Warmwasser ist die minimale Kosten und Einfachheit der Konstruktion.

Verallgemeinertes Projekt einer Heimwindkraftanlage

Strukturell entspricht das Heimprojekt weitgehend einer Industrieanlage. Zwar basieren Haushaltslösungen häufig auf vertikal-axialen Windkraftanlagen und sind mit Niederspannungs-Gleichstromgeneratoren ausgestattet. Die Zusammensetzung der Module einer Haushaltswindkraftanlage unter der Voraussetzung, dass qualitativ hochwertiger Strom erhalten wird (220 V, 50 Hz):

  • Windkraftanlage;
  • Windorientierungsvorrichtung;
  • Multiplikator;
  • Gleichstromgenerator (12 V, 24 V);
  • Batterielademodul;
  • wiederaufladbare Batterien (Lithium-Ionen, Lithium-Polymer, Blei-Säure);
  • Wandler der Gleichspannung 12 V (24 V) auf Wechselspannung 220 V..

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut Windgenerator PIC 8-6 / 2.5

Wie es funktioniert? Gerade. Der Wind dreht die Windkraftanlage. Das Drehmoment wird über einen Multiplikator auf die Gleichstromgeneratorwelle übertragen. Die am Ausgang des Generators empfangene Energie wird über das Lademodul in den Batterien gespeichert. Von den Anschlüssen der Speicherbatterien wird dem Konverter eine konstante Spannung von 12 V (24 V, 48 V) zugeführt, die in eine Spannung umgewandelt wird, die für die Stromversorgung von Haushaltsnetzwerken geeignet ist.

Über Generatoren für Heim „Windkraftanlagen“

Die meisten Haushaltsstrukturen von Windkraftanlagen sind in der Regel mit Gleichstrommotoren mit niedriger Drehzahl ausgelegt. Dies ist die einfachste Generatoroption, für die keine Upgrades erforderlich sind. Optimal – Elektromotoren mit Permanentmagneten, ausgelegt für eine Versorgungsspannung von ca. 60-100 Volt. Es gibt eine Praxis der Verwendung von Fahrzeuggeneratoren, aber in einem solchen Fall ist die Einführung eines Multiplikators erforderlich, da Autogeneratoren die erforderliche Spannung nur bei hohen (1800-2500) U / min liefern. Eine der möglichen Optionen ist die Rekonstruktion eines asynchronen Wechselstrommotors, sie ist jedoch auch recht komplex und erfordert genaue Berechnungen, Dreharbeiten und die Installation von Neodym-Magneten im Rotorbereich. Es besteht die Möglichkeit eines dreiphasigen Asynchronmotors mit Anschluss von Kondensatoren gleicher Leistung zwischen den Phasen. Schließlich besteht die Möglichkeit, einen Generator mit eigenen Händen von Grund auf neu herzustellen. Es gibt viele Anweisungen zu diesem Thema..

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Vertikale Achse hausgemachte „Windmühle“

Auf der Basis des Savonius-Rotors kann ein ziemlich effizienter und vor allem kostengünstiger Windgenerator gebaut werden. Hier wird als Beispiel ein Mikrokraftwerk betrachtet, dessen Leistung 20 W nicht überschreitet. Dieses Gerät reicht jedoch beispielsweise aus, um einige Haushaltsgeräte mit einer Spannung von 12 Volt mit elektrischer Energie zu versorgen..

Teilesatz:

  1. Aluminiumblech 1,5-2 mm dick.
  2. Kunststoffrohr: Durchmesser 125 mm, Länge 3000 mm.
  3. Aluminiumrohr: Durchmesser 32 mm, Länge 500 mm.
  4. Gleichstrommotor (Potentialgenerator), 30-60 V, 360-450 U / min, z. B. Elektromotor Modell PIK8-6 / 2.5.
  5. Spannungsregler .
  6. Batterie.

Den Savonius-Rotor herstellen

Aus dem Aluminiumblech werden drei „Pfannkuchen“ mit einem Durchmesser von 285 mm geschnitten. In der Mitte werden jeweils Löcher für ein 32 mm Aluminiumrohr gebohrt. Es stellt sich so etwas wie CDs heraus. Aus dem Kunststoffrohr werden zwei 150 mm lange Stücke geschnitten und der Länge nach halbiert. Das Ergebnis sind vier halbkreisförmige Klingen 125×150 mm. Alle drei „Aluminium-CDs“ aus Aluminium werden auf ein 32-mm-Rohr gelegt und in einem Abstand von 320, 170, 20 mm vom oberen Punkt streng horizontal befestigt, wobei zwei Ebenen gebildet werden. Klingen werden zwischen die Scheiben eingelegt, zwei Teile pro Schicht, und streng gegeneinander befestigt, wodurch eine Sinuskurve gebildet wird. In diesem Fall sind die Schaufeln der oberen Schicht relativ zu den Schaufeln der unteren Schicht um einen Winkel von 90 Grad verschoben. Das Ergebnis ist ein vierblättriger Savonius-Rotor. Zur Befestigung der Elemente können Sie Nieten, Schrauben, Ecken verwenden oder andere Methoden anwenden.

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Motoranschluss und Mastmontage

Die Welle von Gleichstrommotoren mit den oben genannten Parametern hat normalerweise einen Durchmesser von nicht mehr als 10–12 mm. Um die Motorwelle mit dem Rohr der Windkraftanlage zu verbinden, wird eine Messingbuchse mit dem erforderlichen Innendurchmesser in den unteren Teil des Rohrs gedrückt. Ein Loch wird durch die Wand des Rohrs und der Hülse gebohrt, ein Gewinde wird geschnitten, um die Verriegelungsschraube einzuschrauben. Als nächstes wird das Windturbinenrohr auf die Generatorwelle gelegt, wonach die Verbindung mit einer Feststellschraube starr fixiert wird.

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Der Rest des Kunststoffrohrs (2800 mm) ist der Mast der Windkraftanlage. Der Generator mit dem Savonius-Rad ist oben am Mast montiert – er wird einfach bis zum Anschlag in das Rohr eingeführt. Als Anschlag wird eine Metallscheibenabdeckung verwendet, die am vorderen Ende des Motors befestigt ist und einen Durchmesser hat, der etwas größer als der Durchmesser des Mastes ist. Am Umfang der Abdeckung sind Löcher zum Befestigen der Abspanndrähte gebohrt. Da der Durchmesser des Motorgehäuses kleiner als der Innendurchmesser des Rohrs ist, werden Abstandshalter oder Anschläge verwendet, um den Generator in der Mitte auszurichten. Das Kabel vom Generator wird in das Rohr geführt und durch ein Fenster unten austritt. Bei der Installation muss die Auslegung des Generatorschutzes gegen Feuchtigkeit unter Verwendung von Dichtungen berücksichtigt werden. Zum Schutz vor Niederschlag kann wiederum eine Schirmkappe über der Verbindung des Windturbinenrohrs mit der Generatorwelle installiert werden..

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Die Installation der gesamten Struktur erfolgt in einem offenen, gut belüfteten Bereich. Unter dem Mast wird ein 0,5 Meter tiefes Loch gegraben, der untere Teil des Rohres in das Loch abgesenkt, die Struktur mit Dehnungsstreifen eingeebnet, wonach das Loch mit Beton gefüllt wird.

Spannungsregler (einfaches Ladegerät)

Ein hergestellter Windgenerator kann aufgrund seiner niedrigen Drehzahl normalerweise keine 12 Volt liefern. Die maximale Drehzahl der Windkraftanlage bei einer Windgeschwindigkeit von 6–8 m / s. erreicht einen Wert von 200-250 U / min. Am Ausgang ist es möglich, eine Spannung in der Größenordnung von 5 bis 7 Volt zu erhalten. Das Laden des Akkus erfordert eine Spannung von 13,5-15 Volt. Der Ausweg besteht in der Verwendung eines einfachen Impulsspannungswandlers, der beispielsweise auf der Basis des Spannungsreglers LM2577ADJ zusammengebaut wird. Durch Anlegen von 5 Volt Gleichstrom an den Eingang des Wandlers werden 12-15 Volt am Ausgang erhalten, was völlig ausreicht, um eine Autobatterie aufzuladen.

Spannungswandler Bereit Spannungswandler für LM2577

Diese Mikrowindkraftanlage kann sicherlich verbessert werden. Erhöhen Sie die Turbinenleistung, ändern Sie das Mastmaterial und die Höhe, fügen Sie einen DC / AC-Wandler hinzu usw..

Horizontal-axial windige elektrische Installation

Teilesatz:

  1. Kunststoffrohr 150 mm Durchmesser, Aluminiumblech 1,5-2,5 mm dick, Holzblock 80×40 1 m lang, Sanitär: Flansch – 3, Ecke – 2, T-Stück – 1.
  2. Gleichstrommotor (Generator) 30-60 V, 300-470 U / min.
  3. Riemenscheibe für einen Motor mit einem Durchmesser von 130-150 mm (Aluminium, Messing, Textolith usw.).
  4. Stahlrohre mit einem Durchmesser von 25 mm und 32 mm und einer Länge von 35 mm bzw. 3000 mm.
  5. Batterielademodul.
  6. Batterien.
  7. Spannungswandler 12 V – 120 V (220 V).

Herstellung einer „Windkraftanlage“ mit horizontaler Achse

Für die Herstellung von Windturbinenblättern wird ein Kunststoffrohr benötigt. Ein Stück eines solchen Rohres, 600 mm lang, wird der Länge nach in vier identische Segmente geschnitten. Für eine Windmühle sind drei Blätter erforderlich, die aus den erhaltenen Segmenten hergestellt werden, indem ein Teil des Materials diagonal über die gesamte Länge geschnitten wird, jedoch nicht genau von Ecke zu Ecke, sondern von der unteren Ecke zur oberen Ecke mit einem leichten Versatz von letzteren. Die Bearbeitung des unteren Teils der Segmente reduziert sich auf die Bildung eines Befestigungsblatts an jedem der drei Segmente. Zu diesem Zweck wird ein Quadrat mit einer Größe von etwa 50 x 50 mm entlang einer Kante geschnitten, und der verbleibende Teil dient als Befestigungsblatt.

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Die Schaufeln der Windkraftanlage werden mit Schraubverbindungen an der Riemenscheibe befestigt. Die Riemenscheibe ist direkt auf der Welle des Gleichstrommotors montiert. Als Fahrgestell der Windkraftanlage wird ein einfacher Holzblock mit einem Querschnitt von 80×40 mm und einer Länge von 1 m verwendet. Der Generator ist an einem Ende des Holzblocks installiert. Am anderen Ende der Stange ist ein „Schwanz“ aus einem Aluminiumblech angebracht. Im unteren Teil der Stange ist ein 25-mm-Metallrohr angebracht, das die Rolle einer Drehwelle spielt. Als Mast wird ein drei Meter langes Metallrohr 32 mm verwendet. Die Oberseite des Mastes ist die Drehbuchse, in die das Windturbinenrohr eingesetzt ist. Die Maststütze besteht aus einer dicken Sperrholzplatte. Auf diesem Träger wird in Form einer Scheibe mit einem Durchmesser von 600 mm eine Struktur aus Sanitärteilen zusammengesetzt, wodurch der Mast leicht angehoben oder abgesenkt oder montiert und demontiert werden kann. Dehnungsstreifen dienen zur Sicherung des Mastes.

Die gesamte Elektronik der Windkraftanlage ist in einem separaten Modul montiert, dessen Schnittstelle den Anschluss von Batterien und Verbraucherlast ermöglicht. Das Modul enthält einen Batterieladecontroller und einen Spannungswandler. Solche Geräte können mit entsprechender Erfahrung selbst zusammengebaut oder auf dem Markt gekauft werden. Auf dem Markt sind viele verschiedene Lösungen erhältlich, um die gewünschten Ausgangsspannungen und -ströme zu erhalten..

Kombinierte Windkraftanlagen

Kombinierte Windkraftanlagen sind eine ernsthafte Option für ein Hausenergiemodul. Tatsächlich umfasst die Kombination die Kombination eines Windgenerators, einer Solarbatterie, eines Diesel- oder Benzinkraftwerks in einem einzigen System. Sie können auf jede Art und Weise kombinieren, je nach Ihren Fähigkeiten und Bedürfnissen. Wenn es eine Option gibt – drei in einem -, ist dies natürlich die effektivste und zuverlässigste Lösung..

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Unter der Kombination von Windkraftanlagen wird auch die Schaffung von Windkraftanlagen angenommen, die zwei verschiedene Modifikationen gleichzeitig umfassen. Zum Beispiel, wenn der Savonius-Rotor und die herkömmliche Dreiblattmaschine in einem Bündel arbeiten. Die erste Turbine arbeitet mit niedriger Windgeschwindigkeit und die zweite nur mit Nenngeschwindigkeit. Dadurch bleibt der Wirkungsgrad der Anlage erhalten, ungerechtfertigte Energieverluste werden ausgeschlossen und bei Asynchrongeneratoren werden Blindströme kompensiert.

Kombinierte Systeme sind technisch komplexe und kostspielige Optionen für die Heimpraxis.

Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut

Berechnung der Leistung eines Heimwindparks

Um die Leistung eines Windgenerators mit horizontaler Achse zu berechnen, können Sie die Standardformel verwenden:

  • N = p S V3 / 2
  • N. – Installationsleistung, W.
  • p – Luftdichte (1,2 kg / m3)
  • S. – geblasene Fläche, m2
  • V. – Windgeschwindigkeit, m / s

Die Leistung einer Anlage mit einer maximalen Messerspannweite von 1 Meter und einer Windgeschwindigkeit von 7 m / s beträgt beispielsweise:

  • N. = 1,2 1 343/2 = 205,8 W.

Eine ungefähre Berechnung der Leistung der Windkraftanlage, die auf der Grundlage des Savonius-Rotors erzeugt wurde, kann nach folgender Formel berechnet werden:

  • N = p R H V3
  • N. – Installationsleistung, W.
  • R. – Laufradradius, m
  • V. – Windgeschwindigkeit, m / s

Zum Beispiel für die Auslegung einer Windkraftanlage mit einem im Text erwähnten Savonius-Rotor der Leistungswert bei einer Windgeschwindigkeit von 7 m / s. wird sein:

  • N. = 1,2 0,142 0,3 343 = 17,5 W.
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