Lorsque l'éolienne est faite correctement, elle fonctionnera sans aucune erreur. Avec une batterie de 75 A et un bon onduleur de 1000 W, l'éolienne éclairera facilement la rue, la zone de la maison, alimentera les alarmes de sécurité, la vidéosurveillance, etc.
Les éoliennes de ce type présentent les avantages suivants:
- facilité d'installation;
- à bas prix;
- rentabilité;
- malléabilité à réparer;
- pas pointilleux sur les conditions de fonctionnement;
- fiabilité et silence du travail.
Il y a plusieurs inconvénients de l'éolienne:
- faible productivité de l'éolienne;
- dépendance totale du moulin à vent vis-à-vis du vent;
- les pales peuvent perturber le flux d'air.
Préparation des matériaux pour une éolienne
La première étape consiste à collecter tous les consommables et pièces pour l'éolienne. L'éolienne que vous avez fabriquée produira une puissance ne dépassant pas 1,5 kW. Pour créer un agrégat, vous devez avoir:
- Alternateur de voiture 12V.
- Batterie à l'hélium ou à l'acide de 12 volts.
- Convertisseur spécial de 12V à 220V et de 700W à 1500W.
- Un grand récipient en acier inoxydable ou en aluminium: un seau ou une casserole.
- Un simple voltmètre.
- Boulons, rondelles et écrous.
- Relais pour charger la batterie de la voiture et un témoin de charge.
- Fils de différentes sections (2,5 mm2 et 4 mm2).
- Pinces de fixation de l'éolienne.
- L'interrupteur "bouton" est semi-hermétique, 12 V.
- broyeur ou ciseaux métalliques;
- mètre à ruban;
- crayon ou marqueur de construction;
- tournevis, perceuse, pinces et perceuse.
Faites également le plein des outils suivants:
Travaux de conception d'éoliennes
Le travail consiste en la fabrication du rotor et la modification de la poulie du générateur. Les étapes sont les suivantes:
Noter! Lorsque vous travaillez avec des ciseaux en métal, vous devez leur faire un trou. Si le seau n'est pas en étain peint ou en acier galvanisé, vous pouvez utiliser une meuleuse.
Pour connecter la batterie, prenez des fils d'une section de 4 mm2. La taille recommandée ne dépasse pas 1 m. Et grâce à des fils de 2,5 mm2, connectez les lumières et les appareils. N'oubliez pas d'installer un onduleur (convertisseur). Connectez l'appareil au secteur aux broches # 7 et # 8 illustrées dans le schéma ci-dessous. Utilisez des fils de 4 mm2.
Voilà, votre éolienne est maintenant prête à fonctionner. Il ne peut que se réjouir d'avoir été fabriqué de vos propres mains.
Principe de fonctionnement général
Le corps de travail principal de l'éolienne sont les pales, qui sont tournées par le vent. En fonction de l'emplacement de l'axe de rotation, les éoliennes sont divisées en horizontale et verticale:
- Éoliennes horizontales le plus répandu. Leurs pales ont une conception similaire à une hélice d'avion: en première approximation, ce sont des plaques inclinées par rapport au plan de rotation, qui transforment une partie de la charge de la pression du vent en rotation. Une caractéristique importante d'un générateur de vent horizontal est la nécessité d'assurer la rotation de l'ensemble de pales conformément à la direction du vent, car l'efficacité maximale est assurée lorsque la direction du vent est perpendiculaire au plan de rotation.
- Lames éolienne verticale ont une forme convexe-concave.La rationalisation du côté convexe étant supérieure au côté concave, une telle éolienne tourne toujours dans un sens, quelle que soit la direction du vent, ce qui rend le mécanisme de rotation inutile, contrairement aux éoliennes horizontales. Dans le même temps, du fait qu'à un moment donné, seule une partie des lames effectue un travail utile et le reste ne s'oppose qu'à la rotation, L'efficacité d'une éolienne verticale est bien inférieure à celle d'une éolienne horizontale: si pour une éolienne horizontale à trois pales, ce chiffre atteint 45%, alors pour une éolienne verticale, il ne dépassera pas 25%.
Étant donné que la vitesse moyenne du vent en Russie n'est pas élevée, même une grande éolienne tournera plutôt lentement la plupart du temps. Pour assurer une puissance suffisante, l'alimentation électrique doit être connectée au générateur via un réducteur élévateur, une courroie ou un engrenage. Dans une éolienne horizontale, le groupe pales-réducteur-générateur est monté sur une tête pivotante, ce qui leur permet de suivre la direction du vent. Il est important de prendre en compte que la tête pivotante doit avoir un limiteur qui l'empêche de faire un tour complet, sinon le câblage du générateur sera coupé (l'option utilisant des rondelles de contact qui permettent à la tête de tourner librement est plus compliqué). Pour assurer la rotation, l'éolienne est complétée par une girouette de travail dirigée selon l'axe de rotation.
Le matériau de lame le plus courant est les tuyaux en PVC de grand diamètre coupés dans le sens de la longueur. Le long du bord, des plaques métalliques leur sont rivetées, soudées au moyeu de la lame. Les dessins de ce type de lames sont les plus répandus sur Internet.
La vidéo raconte l'histoire d'une éolienne fabriquée par soi-même
Fabriquer une éolienne verticale à la maison
Et maintenant, voyons comment, en fait, une éolienne est fabriquée de nos propres mains. La procédure se compose de plusieurs étapes, familiarisons-nous avec les caractéristiques de chacune d'elles.
Première étape. Nous préparons des outils et du matériel
Il n'y a aucune exigence concernant la taille de la turbine - plus elle est grande, mieux c'est pour le système lui-même. Et dans l'exemple donné dans cet article, le diamètre de la turbine est de 60 centimètres.
Pour fabriquer vous-même une turbine verticale, préparez à l'avance:
- un tuyau d'un diamètre de 60 centimètres, en acier inoxydable;
- vis, écrous et autres éléments de fixation;
- une paire de disques en plastique d'un diamètre de 60 centimètres (il est important que le plastique soit solide);
- moyeu de voiture pour la base;
- coins avec lesquels les lames seront attachées (pour chaque élément - six pièces; soit 36 copies au total).
De plus, prenez soin des outils suivants à l'avance:
- clés;
- scie sauteuse;
- masquer;
- gants de protection;
- Bulgare;
- Tournevis;
- perceuse électrique.
Des aimants ou de petites plaques métalliques peuvent être utilisés pour équilibrer les lames. Si le déséquilibre est mineur, vous pouvez simplement percer des trous aux endroits appropriés.
Deuxième étape. Dessine un dessin
Il est définitivement impossible de se passer d'un dessin ici. Vous pouvez utiliser celui ci-dessous ou créer le vôtre.
Troisième étape. Faire un moulin à vent vertical
Étape 1.
Tout d'abord, prenez un tuyau en métal et coupez-le dans le sens de la longueur pour vous retrouver avec six lames de la même taille.
Étape 2.
Découpez une paire de cercles identiques d'un diamètre de 60 centimètres dans le plastique. Ils serviront de supports pour le bas et le haut de la turbine.
Étape 3.
Dans le support supérieur, vous pouvez percer un petit trou (environ 30 centimètres de diamètre), ce qui rendra la structure un peu plus légère.
Étape 4.
Marquez les trous sur le moyeu de la voiture pour les mêmes trous dans le support en plastique inférieur requis pour les fixations.Utilisez une perceuse pour percer des trous.
Étape 5.
Marquez l'emplacement des lames conformément au modèle (vous devriez obtenir une paire de triangles, qui, pour ainsi dire, forment une étoile). Marquez les endroits où les coins sont fixés. Tout doit être le même sur les deux supports.
Étape 6.
Coupez les lames. Vous pouvez les couper plusieurs à la fois à l'aide d'un moulin.
Étape 7.
Marquez les points d'attache sur les lames et les coins. Percez tous ces trous.
Étape 8.
Connectez les lames aux bases à l'aide d'angles, de boulons et d'écrous.
Noter! La puissance de l'appareil dépend en grande partie de la longueur des lames, mais si ces dernières sont grandes, il sera beaucoup plus difficile de les équilibrer. De plus, la structure peut "se desserrer" sous l'influence de vents violents.
Quatrième étape. Nous fabriquons un générateur
Le générateur dans ce cas doit être auto-excité et toujours avec des aimants permanents. Si vous prenez un générateur conventionnel d'une voiture, l'enroulement de tension ici fonctionne à partir de la batterie, en d'autres termes - en l'absence de tension, il n'y aura pas d'excitation. Par conséquent, si vous utilisez un simple générateur en tandem avec une batterie et que le vent est relativement faible pendant une longue période, la batterie sera bientôt simplement déchargée, et plus tard, lorsque le vent reprendra, l'éolienne ne redémarrera pas avec vos propres mains.
Vous pouvez également créer un système avec des aimants en néodyme. Ce type d'appareil produira entre 1,5 kilowatts (si le vent est faible) et 3,5 kilowatts (si le vent est fort). Les instructions pas à pas pour créer un tel générateur sont les suivantes.
Étape 1.
Faites une paire de crêpes en métal d'environ 50 centimètres chacune.
Étape 2.
À l'aide de superglue, collez des aimants en néodyme de 2,5 x 5,0,12 centimètres (douze pièces pour chacun) sur les crêpes sur tout le périmètre.
Étape 3.
Placez les crêpes l'une en face de l'autre, en vous rappelant la polarité.
Étape 4.
Placez un stator fabriqué par vous-même entre eux (faites 9 bobines à partir d'un fil de 0,3 cm de section, chacune avec 70 tours). Connectez les bobines avec un «astérisque» (comme indiqué sur l'image), puis remplissez de résine. Dans ce cas, il est important que les bobines soient enroulées dans un sens, vous pouvez marquer la fin / le début de l'enroulement avec un ruban isolant coloré - ce sera plus pratique.
Étape 5.
Le stator doit avoir environ 2 centimètres d'épaisseur. L'enroulement doit sortir au moyen de boulons et d'écrous. La distance entre le rotor et le stator doit être de 2 millimètres.
Les aimants attireront assez fortement et pour une connexion lisse, il est nécessaire de faire des trous et de couper les filets pour les goujons. Alignez les rotors immédiatement, puis utilisez les touches pour abaisser le haut vers le bas. Ensuite, vous pouvez retirer les goujons temporaires.
Noter! Le générateur décrit ci-dessus peut être utilisé non seulement pour les éoliennes verticales, mais également pour les éoliennes horizontales.
Cinquième étape. Nous collectons toute la structure
Tout d'abord, installez un support spécial sur le mât, au moyen duquel le stator (qui, à son tour, peut avoir trois ou six lames), sera fixé. Fixez le moyeu sur le support en utilisant tous les mêmes écrous. Vissez le générateur fini sur les quatre goujons situés au niveau du moyeu. Ensuite, connectez le stator avec le support, qui est fixé au mât. Fixez la turbine à la deuxième plaque de rotor. Connectez les fils du stator au régulateur de tension à l'aide des bornes.
Sixième étape. Nous installons une unité qui peut transformer le vent en électricité
Pour installer l'ensemble de l'éolienne de vos propres mains, vous devez suivre les étapes ci-dessous sous forme d'instructions étape par étape.
Étape 1.
Béton une fondation solide et solide dans le sol.
Étape 2.
En y coulant du mortier de béton, ajoutez les goujons nécessaires pour fixer la charnière massive (tout cela se fait facilement de vos propres mains).
Étape 3.
Lorsque le béton est complètement durci, faites glisser la charnière sur les montants et fixez-la avec des écrous.
Étape 4.
Installez le mât dans la partie mobile de la charnière.
Étape 5.
Fixez 3 ou 4 entretoises au sommet du mât (vous pouvez utiliser une bride ou une soudure). Vous aurez également besoin d'un câble en acier.
Étape 6.
Soulevez le mât sur la charnière à l'aide de l'un des câbles préparés (vous pouvez tirer avec une voiture).
Étape 7.
La verticalité de l'ensemble du mât est strictement fixée avec des haubans.
Où un tel générateur éolien peut-il être installé?
L'efficacité de son fonctionnement dépend en grande partie de la façon dont vous choisissez correctement le lieu d'installation de l'éolienne. L'emplacement doit être tel que les pales du système reçoivent autant de vent que possible. Le site doit être ouvert et surélevé (par exemple, le toit d'une maison, mais aussi loin que possible des arbres et autres bâtiments). Fait révélateur, la raison en est non seulement les interférences, mais également la production de bruit par l'appareil pendant le fonctionnement, ce qui peut ne pas plaire aux voisins ou aux propriétaires eux-mêmes.
Pour une étude plus détaillée du problème, nous vous recommandons de vous familiariser avec la vidéo thématique ci-dessous.
Vidéo - Comment fabriquer une éolienne à l'aide d'un ventilateur domestique
Calcul d'une éolienne à aubes
Puisque nous avons déjà découvert qu'une éolienne horizontale est beaucoup plus efficace, nous considérerons le calcul de sa conception.
L'énergie éolienne peut être déterminée par la formule P = 0,6 * S * V³, où S est l'aire du cercle décrite par les pointes des pales du rotor (aire de projection), exprimée en mètres carrés, et V est la vitesse du vent calculée en mètres par seconde. Vous devez également prendre en compte l'efficacité de l'éolienne elle-même, qui pour un circuit horizontal à trois pales sera en moyenne de 40%, ainsi que l'efficacité du groupe électrogène, qui au sommet de la caractéristique de vitesse du courant est de 80%. pour un générateur à excitation à aimant permanent et 60% pour un générateur à enroulement d'excitation. En moyenne, 20% supplémentaires de la puissance seront consommés par l'engrenage élévateur (multiplicateur). Ainsi, le calcul final du rayon de l'éolienne (c'est-à-dire la longueur de sa pale) pour une puissance donnée du générateur à aimant permanent ressemble à ceci: R = √ (P / (0,483 * V³))
Exemple: Supposons que la puissance requise du parc éolien soit de 500 W et que la vitesse moyenne du vent soit de 2 m / s. Ensuite, selon notre formule, nous devrons utiliser des lames d'une longueur d'au moins 11 mètres. Comme vous pouvez le voir, même une si petite puissance nécessitera la création d'une éolienne aux dimensions colossales. Pour des structures plus ou moins rationnelles avec une longueur de pale ne dépassant pas un mètre et demi dans les conditions de fabrication à faire soi-même, l'éolienne ne pourra produire que 80 à 90 watts de puissance même par vent fort.
Pas assez de puissance? En fait, tout est quelque peu différent, car en fait la charge de l'éolienne est alimentée par les batteries, l'éolienne ne les charge qu'au mieux de ses capacités. Par conséquent, la puissance d'une éolienne détermine la fréquence à laquelle elle peut fournir de l'énergie.
Éolienne rotative
Pour commencer, nous examinerons comment faire une conception simple d'un hélicoptère rotatif. Il est plus facile de commencer simple et vous comprendrez comment cela fonctionne. Ce type d'éolienne convient aux propriétaires d'une petite maison de jardin. Cela ne fonctionnera pas d'utiliser une éolienne conçue pour un grand chalet, en raison de la faible puissance de l'éolienne.
Mais le moulin à vent est facile à gérer pour éclairer les buanderies le soir, éclairer l'allée du jardin, le porche, etc. Voyons de plus près comment fabriquer un tel générateur éolien de nos propres mains.
Sélection du générateur
L'option la plus logique pour un groupe électrogène pour une éolienne maison semble être un générateur de voiture. Cette solution facilite le montage de l'ensemble, puisque le générateur possède déjà à la fois les points de fixation et la poulie du multiplicateur de courroie. Il n'est pas difficile d'acheter à la fois le générateur lui-même et ses pièces de rechange. De plus, le relais-régulateur intégré vous permet de le connecter directement à une batterie d'accumulateurs de 12 volts et, à son tour, à un onduleur pour convertir le courant continu en tension alternative 220V.
Mais, comme mentionné ci-dessus, le rendement des générateurs à enroulement d'excitation est assez faible, ce qui est très sensible pour une éolienne déjà de faible puissance. Le deuxième inconvénient est que lorsque la batterie est déchargée, le générateur de voiture ne peut pas être excité.
Dans un certain nombre de conceptions faites maison, vous pouvez trouver les générateurs de tracteur G-700 et G-1000. Leur efficacité n'est plus, la seule différence utile est l'aimantation du rotor, qui permet d'exciter le générateur même sans batterie, et le petit prix.
Certains auteurs, lors de la construction d'éoliennes, utilisent la propriété de réversibilité des moteurs électriques collecteurs - en faisant tourner leur rotor de force, le courant continu peut en être retiré. Le stator de ce type de moteurs se compose soit d'aimants permanents, ce qui est plus préférable pour nos besoins, soit d'un enroulement. Pour utiliser le moteur en mode générateur, il est connecté au régulateur de relais du véhicule pour fournir la tension souhaitée. Considérez la connexion d'un relais-régulateur en utilisant l'exemple d'un nœud des classiques VAZ (c'est pratique car il n'est pas combiné en un seul bloc avec un assemblage de balais):
- Connectez l'un des balais du moteur au corps - ce sera le pôle négatif du générateur. Ici, connectez solidement le boîtier métallique du relais-régulateur et la borne «-» de la batterie.
- Connectez la borne 67 du relais à l'une des bornes de l'enroulement du stator, la seconde temporairement au boîtier.
- Connectez la borne 15 via l'interrupteur au pôle positif de la batterie (cela fournira le courant de champ à l'enroulement). Faites tourner le rotor dans le même sens que la vis de l'éolienne et connectez un voltmètre entre la brosse libre et le boîtier. Si un potentiel négatif est trouvé sur la brosse, permutez les connexions du stator avec le relais-régulateur et la masse.
La principale caractéristique de la connexion d'un générateur CC à une batterie est la nécessité de les séparer avec une diode semi-conductrice, ce qui empêche la batterie de se décharger sur l'enroulement du rotor lorsque le générateur s'arrête. Dans les générateurs automobiles modernes, cette fonction est assurée par un pont de diodes triphasé, et nous pouvons également l'utiliser en connectant ses phases en parallèle pour réduire la chute de tension à travers celui-ci.
La plus grande puissance peut être retirée du générateur, dont le rotor est constitué d'aimants en néodyme. Les constructions basées sur un moyeu automobile avec un disque de frein sont répandues, le long du bord desquelles sont fixés de puissants aimants. Un stator avec un enroulement monophasé ou triphasé est situé à une distance minimale d'eux.
Types d'éoliennes
Les éoliennes peuvent différer par les paramètres suivants:
- nombre de lames
- matériaux de fabrication
- orientation de l'axe de rotation par rapport au sol
- vis de pas
Les modèles à plusieurs pales sont plus efficaces que les modèles à deux ou trois pales, car ils sont entraînés en mouvement aux plus petites manifestations des courants d'air. Les lames peuvent être rigides ou voilées. Les rigides sont généralement en métal ou en fibre de verre. Il y a des modifications verticales et horizontales dans le sens de l'axe de rotation.
Les éoliennes à axe de rotation horizontal du rotor sont plus largement utilisées. Ces unités se distinguent par un rendement élevé, une protection améliorée contre les rafales d'ouragan et une régulation simple de la puissance.Les modèles verticaux sont faciles à installer, silencieux et peuvent fonctionner même avec de faibles rafales de vent.
Modèle d'aimant en néodyme
L'éolienne faite maison avec des aimants en néodyme est de plus en plus populaire dans de nombreuses régions russes. Comme base d'un tel dispositif, il est nécessaire d'utiliser un moyeu d'une voiture avec des disques de frein. Il est préférable de démonter la pièce et de vérifier son état de fonctionnement en lubrifiant les roulements et en éliminant la rouille.
Des aimants en néodyme sont collés sur les disques du rotor. Par exemple, vous pouvez prendre vingt petits aimants. Lors du choix du nombre d'aimants, rappelez-vous que dans un générateur monophasé, le nombre de pôles doit correspondre au nombre d'éléments magnétiques. Pour un modèle triphasé, ce rapport peut être de 2 à 3 ou de 4 à 3. Lors de l'installation des aimants, vous devez alterner leurs pôles. Afin de ne pas se tromper, il est conseillé d'utiliser des aimants rectangulaires. Utilisez l'adhésif le plus fiable pour fixer les aimants.
Une vidéo sur l'assemblage d'un tel générateur peut être visionnée ici:
Un générateur magnétique fonctionnera efficacement si les bobines du stator sont correctement dimensionnées. On sait par expérience que pour charger une batterie 12 V, environ 1000 tours doivent être également répartis dans les bobines. Les bobines sont enroulées avec des fils épais pour réduire la résistance. Le mât de l'éolienne doit mesurer au moins six mètres de haut. Sous le mât, vous devez creuser un trou avec d'autres coulées de béton. Les pales de l'appareil sont constituées de tuyaux en PVC.
Modèle de générateur de voiture
Une éolienne artisanale issue d'un générateur de voiture doit être fabriquée à partir de composants (batterie, relais, etc.) d'une seule machine. Dans le même temps, pour créer une éolienne, il est préférable d'utiliser un générateur automobile à partir d'un équipement puissant (par exemple, d'un tracteur).
Les consommateurs ayant besoin de courant alternatif, un onduleur ou un convertisseur doit être fourni. Dans les régions où la vitesse du vent est élevée, des éoliennes peuvent être installées pour générer une puissance élevée.
Pour assembler un tel modèle, vous aurez besoin des éléments suivants:
- Générateur de voiture 12V
- la batterie
- voltmètre
- relais de charge de batterie
- lames
- matériel de fixation
Au début, un rotor est fabriqué. La solution optimale serait de créer une roue de rotor à quatre pales. Cet élément est en tôle de fer. Si possible, vous pouvez utiliser un tonneau en fer.
L'éolienne finie est reliée à l'axe du générateur. Pour cela, un trou est percé, la connexion est fixée avec des boulons. Après cela, le circuit électrique est assemblé et le mât est installé. Ensuite, vous devez réparer le générateur de voiture avec des fils connectés à la batterie et au convertisseur de tension. Pour un assemblage correct, il est préférable d'utiliser des dessins préparés.
Une telle installation se monte assez rapidement sans difficultés particulières. Un tel générateur éolien est bon pour sa simplicité, sa fiabilité et son fonctionnement silencieux.
Une vidéo avec l'assemblage d'un tel générateur éolien peut être visionnée ici:
Calcul du multiplicateur
Le groupe électrogène a une caractéristique courant-vitesse inclinée: avec une augmentation de la vitesse du rotor, la puissance maximale qui lui est fournie augmente. Par conséquent, afin d'assurer le plus haut rendement d'une éolienne à basse vitesse, nous avons besoin d'un multiplicateur avec un coefficient d'augmentation élevé.
Pour une conception artisanale, la solution la plus optimale est un multiplicateur de bande: il est facile à fabriquer et nécessite un minimum de travail mécanique. Le rapport de l'augmentation des tours sera égal au rapport du diamètre de la poulie motrice, lié à l'axe de la vis, au diamètre de la poulie menée du générateur. Si nécessaire, le rapport de démultiplication peut être facilement ajusté en remplaçant l'une des poulies.
Lors de la conception du multiplicateur, il est nécessaire de prendre en compte à la fois la vitesse moyenne de l'ensemble d'aubes et la caractéristique courant-vitesse du générateur. Si nous utilisons un générateur de voiture en série, il peut être facilement trouvé sur Internet, avec des conceptions faites maison, très probablement, nous devrons passer par essais et erreurs.
Par exemple, prenons un générateur de tracteur commun, qui a déjà été mentionné ci-dessus.
En prenant la puissance calculée de notre éolienne à 90 watts, nous trouvons un point sur le graphique correspondant à la sortie du générateur à cette puissance. À une tension nominale de 14 V, nous avons besoin d'une sortie de courant d'au moins 6,5 A - selon le graphique, cela se produira à une vitesse légèrement supérieure à 1000 tr / min. Laisser l'hélice de notre conception tourner avec le vent à une vitesse de 60 tr / min (vent moyen). Cela signifie que nous avons besoin d'au moins un rapport de vingt fois les diamètres des poulies - pour une poulie de générateur de 70 mm, la poulie de l'éolienne devra avoir un diamètre de près d'un mètre et demi, ce qui est inacceptable. Cela indique sans équivoque à quel point le rendement des éoliennes de ce type est faible - sans une boîte de vitesses complexe à plusieurs étages, ce qui en soi entraînera de grandes pertes de puissance, il est presque impossible de mettre un générateur de voiture en mode de fonctionnement.
Le principe de fonctionnement et les types d'éoliennes
Il n'est possible de fabriquer un moulin à vent par vous-même que si vous comprenez son appareil. Le prototype de cette unité est un ancien moulin à vent. Avec la pression des courants d'air sur ses ailes, un arbre s'est mis en mouvement, qui a transmis le couple à l'équipement du broyeur.
Les éoliennes pour produire de l'électricité utilisent le même principe d'utilisation de l'énergie éolienne pour faire tourner le rotor:
- Le mouvement des pales sous l'influence du vent force l'arbre d'entrée avec la boîte de vitesses à tourner. Le couple est transmis à l'arbre secondaire (rotor) du générateur, équipé de 12 aimants. Du fait de sa rotation, un courant alternatif est généré dans l'anneau du stator.
- Ce type d'électricité ne peut pas charger les batteries sans un dispositif spécial - un contrôleur (redresseur). L'appareil convertit le courant alternatif en courant continu, ce qui lui permet de s'accumuler afin que les appareils électroménagers puissent fonctionner sans interruption. Le contrôleur remplit également une autre fonction: il arrête de charger la batterie à temps, et transfère l'excès d'énergie généré par l'éolienne vers des unités qui en consomment une grande quantité (par exemple, vers des éléments chauffants pour chauffer une maison)
- Pour assurer l'alimentation en tension de 220 V, le courant est fourni par les batteries à l'onduleur, puis il se dirige vers les points de consommation électrique.
Pour s'assurer que les pales sont toujours dans la meilleure position pour interagir avec le vent, une queue est installée sur les dispositifs à palettes, ce qui permet à l'hélice de tourner vers le vent. Les modèles d'usine d'éoliennes ont des dispositifs de freinage ou des circuits supplémentaires pour plier la queue ou retirer les pales des coups de vent par mauvais temps.
Il existe plusieurs types d'éoliennes, en les classant par le nombre et le matériau des pales ou le pas de l'hélice. Mais la division principale se produit en fonction de l'emplacement de l'axe ou de l'arbre d'entrée:
- Le type horizontal implique l'emplacement du puits parallèle à la surface de la terre. Ces générateurs sont appelés générateurs à palettes.
- Dans les éoliennes verticales, l'axe est perpendiculaire à l'horizon et les plans sont situés autour de lui. Les générateurs verticaux peuvent être appelés orthogonaux ou carrousel.
Quelle que soit la position du pivot, le principe de fonctionnement de l'unité reste le même.
Les modèles d'éoliennes peuvent avoir une hélice ou une roue éolienne de 2, 3 ou plusieurs pales. On pense que les appareils à plusieurs pales sont capables de générer du courant par vent léger, tandis que les hélices à 2-3 ailes nécessitent un flux d'air plus important.Lors du choix d'un modèle, il est également nécessaire de prendre en compte la règle importante selon laquelle chaque lame crée une résistance au vent et réduit la vitesse de rotation, il est donc assez difficile de faire tourner une roue à plusieurs lames à la vitesse de fonctionnement.
Parmi les variétés d'éoliennes, il existe des voiliers et des rigides. Ces noms indiquent le matériau à partir duquel les ailes sont fabriquées. Une fois auto-assemblé, le type de voile sera plus simple et plus économique, mais les pales en matière plastique (tissu, film, etc.) ne diffèrent pas en termes de résistance et de résistance à l'usure.
Mât
Le mât sur lequel est montée l'éolienne - c'est l'un de ses nœuds les plus importants.
Il assure non seulement le fonctionnement sûr de l'éolienne (le point inférieur du cercle décrit par les pales ne doit pas être à moins de 2 mètres du sol), mais lui permet également d'utiliser l'énergie éolienne aussi efficacement que possible, le flux de qui devient plus turbulent près du sol.
Une hauteur élevée entraîne une faible rigidité du mât de l'éolienne et rend son calcul de résistance assez difficile non seulement pour un amateur, mais aussi pour un ingénieur. Vous ne pouvez lister que les points principaux:
- Placer le mât aussi loin que possible de la maison et des arbres ombrageant le flux d'air. De plus, en cas de vent fort, l'éolienne peut tomber sur le bâtiment ou être endommagée par les arbres;
- Une conception optimale du mât est ferme soudée ajourée similaire aux tours de transmission de puissance, mais il est difficile et coûteux à fabriquer. L'option la plus simple, mais assez efficace, consiste en plusieurs tuyaux parallèles d'un diamètre de 80 à 100 mm, soudés avec des joints courts les uns aux autres et bétonnés à une profondeur d'au moins un mètre dans le sol. Il est hautement souhaitable de renforcer la structure d'un tuyau avec des serre-câbles, qui sont également fixés aux supports coulés dans le béton.
- Pour simplifier la maintenance de l'éolienne, son mât peut devenir un point tournant: dans ce cas, lorsque la ligne d'étirement allant dans le sens de la fracture est affaiblie, le mât peut être incliné vers le sol.
Une histoire sur une éolienne très simple d'un fan de la maison
Recommandations éoliennes
Il existe des directives générales pour tirer le meilleur parti des éoliennes.
Tout d'abord, vous devez déterminer à l'avance la puissance et les fonctionnalités requises de l'appareil. Pour fabriquer correctement une éolienne, vous devez étudier les conceptions possibles, ainsi que les conditions climatiques dans lesquelles elle sera exploitée.
En plus de la puissance totale, il est recommandé de déterminer la valeur de la puissance de sortie, également appelée charge de pointe. Il représente le nombre total d'instruments et d'équipements qui seront mis en marche simultanément avec le fonctionnement de l'éolienne. S'il est nécessaire d'augmenter cet indicateur, il est recommandé d'utiliser plusieurs onduleurs à la fois.
Équipement électrique supplémentaire
Comme mentionné ci-dessus, une partie intégrante d'un parc éolien est une batterie qui prend en charge la puissance des consommateurs. lors du choix, vous devez vous rappeler que plus sa capacité est grande, plus il sera en mesure de maintenir la tension dans le réseau, mais en même temps, il faudra plus de temps pour charger. La durée de fonctionnement approximative peut être définie comme le temps pendant lequel la moitié de la capacité de la batterie est épuisée (après cela, la chute de tension deviendra déjà perceptible, de plus, une décharge profonde réduit la durée de vie des batteries au plomb).
Exemple: Ainsi, une batterie d'une capacité de 65 A * h pourra conditionnellement fournir 30 à 35 ampères-heures d'énergie à la charge. Est-ce beaucoup ou peu? Une lampe d'éclairage classique de 60 watts nécessitera, compte tenu de la présence d'un onduleur qui convertit 12 VDC en 220 VAC et ayant son propre rendement à moins de 70%, un courant de 7 ampères soit un peu plus de quatre heures de fonctionnement. Notre éolienne d'une puissance nominale de 90 watts, même dans le meilleur des cas, avec un vent fort constant, prendra au moins cinq heures pour récupérer l'énergie gaspillée.Comme vous pouvez le constater, lorsque vous utilisez une éolienne uniquement comme source d'énergie autonome, l'électricité de votre maison ne sera disponible que quelques heures par jour.
Le deuxième nœud du système d'alimentation est l'onduleur. Dans notre cas, vous pouvez utiliser à la fois une automobile prête à l'emploi et une autre extraite d'une alimentation sans coupure. Dans tous les cas, il est important de ne pas le surcharger de consommation de courant, étant donné que sa puissance de fonctionnement réelle est 1,2 à 1,5 fois inférieure à la puissance maximale indiquée.
Comme vous pouvez le constater, l'attrait de l'utilisation de l'énergie gratuite repose sur de nombreuses restrictions, et même la seule option efficace en Russie centrale - un générateur éolien - est incapable de fournir une autonomie à long terme.
Mais en même temps, cette idée n'est pas mauvaise à la fois en tant que source d'alimentation de secours et, en particulier, en tant que tâche de conception - le plaisir de créer une éolienne de vos propres mains peut considérablement dépasser sa puissance.
Éolienne pour une maison privée: objectif et caractéristiques de conception
Les parcs éoliens des maisons privées sont largement utilisés comme sources alternatives d'énergie électrique pour réaliser des économies. Souvent, de tels appareils sont installés dans les chalets d'été.
Les éoliennes sont utilisées comme sources alternatives d'énergie électrique
Le plus souvent, ils sont utilisés dans des zones éloignées des principaux réseaux électriques. Cependant, c'est loin d'être la seule raison en faveur de l'achat d'une éolienne pour une maison privée. La plupart des propriétaires fonciers utilisent ces conceptions pour atteindre l'autonomie et les économies.
Tous les sites ne sont pas adaptés à l'installation de tels appareils, car toutes les conditions ne répondent pas aux exigences de cet équipement. Cela concerne principalement la vitesse du vent. Pour qu'un parc éolien fonctionne normalement, la vitesse moyenne du vent doit être d'au moins 4-4,5 m / s. Ce n'est que dans ce cas que l'installation de la structure sera économiquement justifiée.
Vous pouvez utiliser la carte du vent pour connaître la vitesse moyenne annuelle du vent. Il reflète des données approximatives par région. Des indicateurs plus précis peuvent être obtenus à l'aide d'un appareil spécial - un anémomètre, ainsi qu'un appareil pour lire ses signaux.
Noter! L'appareil de mesure doit être installé très haut, sinon les arbres et les bâtiments fausseront le résultat.
Pour le fonctionnement efficace de l'éolienne, la zone de son installation doit être une éolienne
Le principe de fonctionnement et la structure d'une éolienne
Une éolienne est un type d'équipement spécial qui convertit l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Il entraîne les pales du rotor montées sur le générateur. En conséquence, un courant alternatif est généré dans ses enroulements. L'énergie électrique produite est stockée dans des batteries de stockage, d'où elle est acheminée vers les appareils électroménagers.
Le schéma de travail décrit est simplifié. Bien entendu, la construction d'une éolienne est beaucoup plus compliquée. Il existe également un contrôleur dans la chaîne énergétique. Sa fonction est de convertir le courant alternatif triphasé en courant continu. Ensuite, il va charger les batteries.
La plupart des appareils électroménagers ne peuvent pas être alimentés en courant continu. Par conséquent, un onduleur est installé dans la chaîne derrière la batterie. Il convertit le courant continu en courant alternatif dont la tension est de 220V. Toutes ces opérations enlèvent une partie de l'énergie initiale - environ 15-20%.
Le bâtiment peut être rechargé non seulement à partir d'un parc éolien, mais également à partir de panneaux solaires, ainsi que d'un générateur à essence ou diesel. Si ces éléments sont présents dans la chaîne, le circuit est complété par un autre composant - un disjoncteur.Lorsque l'alimentation principale est coupée, il démarre les sources de secours.
Le principe de fonctionnement de l'éolienne
Un parc éolien se compose des éléments suivants:
- un rotor avec des pales (en fonction des caractéristiques du modèle, il peut y avoir plusieurs pales pour une éolienne, en règle générale, il y en a 2 ou 3, bien qu'il existe également des options à plusieurs pales);
- une boîte de vitesses ou une boîte de vitesses qui contrôle la vitesse entre le générateur et le rotor;
- un boîtier de protection qui protège les pièces structurelles de l'influence négative de facteurs externes;
- "Tail", qui assure le virage de la structure suivant la direction du vent;
- une batterie de stockage qui stocke une certaine quantité d'énergie;
- une installation onduleur qui convertit un type de courant en un autre.
Quel type de parc éolien pouvez-vous acheter: classification des équipements
Il existe plusieurs classifications selon lesquelles les centrales éoliennes sont divisées en groupes:
- Dans le sens du mouvement de rotation des pales - moulins à vent horizontaux et verticaux.
- Par le nombre de lames - appareils à deux, trois et plusieurs lames.
- Par le type de matériau utilisé pour fabriquer les lames - voiles et conceptions de lames rigides.
- Par méthode de contrôle - moulins à vent à pas de pale fixe ou réglable.
La structure interne de l'éolienne
Conseil utile! Dans la plupart des cas, les experts recommandent aux propriétaires de logements de banlieue d'acheter une éolienne à pas de pale fixe, car les appareils réglables sont trop difficiles à utiliser.
Un parc éolien à axe horizontal est positionné perpendiculairement au flux d'air. La conception a une structure et des fonctions similaires sur le même principe qu'une girouette conventionnelle. Les éoliennes avec un générateur rotatif ont un rendement élevé, alors qu'elles sont abordables. Le fonctionnement de ces appareils est basé sur la résistance du flux d'air.
Les éoliennes à axe vertical, ou éoliennes orthogonales, ont une conception compacte, mais leur prix est beaucoup plus élevé. En raison de sa structure particulière, ce type d'équipement est totalement indépendant de la direction du vent. Les aubes se présentent sous la forme de turbines, ce qui réduit considérablement la charge sur la partie axiale. Il sera conseillé d'acheter une éolienne verticale dans les cas où le vent sur le site change constamment de direction.
Avantages et inconvénients des centrales éoliennes pour la maison
Comme tout autre type d'équipement, les parcs éoliens présentent à la fois des avantages et des inconvénients. Pour décider de l'achat de cet appareil, il convient de peser ses forces et ses faiblesses.
La popularité de l'utilisation des parcs éoliens est due au grand nombre d'avantages
Pourquoi est-il rentable d'acheter une éolienne (220V) pour une maison privée:
- Aucun coût supplémentaire, car aucun carburant n'est nécessaire pour faire fonctionner l'appareil.
- Il n'y a pas besoin de surveillance constante. La structure produit de l'électricité seule à chaque fois que le vent souffle.
- Une méthode de production d'électricité relativement silencieuse et totalement écologique.
- L'appareil peut être utilisé dans presque toutes les conditions climatiques.
- L'usure des pièces est minime.
L'installation d'une éolienne pour une maison s'accompagne des inconvénients suivants:
- les frais d’achat d’équipement sont amortis en 5 à 6 ans;
- un indicateur d'efficacité relativement petit, qui se reflète dans la puissance;
- prix élevé des éoliennes;
- pour compenser l'inactivité de l'appareil les jours sans vent, des équipements supplémentaires sont nécessaires: un générateur et une batterie d'accumulateurs (le coût de ces éléments est très élevé);
- dans certains modes, les éoliennes de la maison émettent des infrasons (la même chose se produit si l'installation de l'équipement est complétée par des erreurs);
- un entretien préventif régulier est nécessaire;
- un ouragan peut gravement endommager l'équipement.
En fonction de la puissance de l'appareil et de la carte des vents de la région, un moulin à vent peut fournir de l'électricité à la fois à une petite maison de campagne et à un grand chalet.
Conseil utile! Il est impératif de calculer la rentabilité avant d'acheter une éolienne pour votre maison, le prix de l'équipement peut être trop élevé et le coût d'achat ne sera pas rentable. Pour ce faire, vous devez calculer l'indicateur de puissance moyenne de la maison (la puissance de tous les appareils électriques est prise en compte), évaluer la zone où l'équipement sera installé et connaître le nombre de jours de vent par an. .
