Как сделать ветряной генератор своими руками?

Альтернативные источники энергии - это то, о чем мечтает почти каждый владелец загородного дома, усадьбы и т. д. Такие источники могут обеспечить жилье необходимым электричеством, а платить за него не придется вовсе, особенно если сделать все своими руками. Поэтому стоит рассмотреть в качестве такого источника ветряной генератор.

Разрешается ли законом установка оборудования?

Прежде чем приступать к практическому этапу, покупке нужных вещей и прочего, стоит разобраться с тем, можно ли с точки зрения внешних факторов заняться установкой такого приспособления.

К примеру, если необходимо обеспечить электрической энергией небольшой загородный дом или усадьбу, вполне хватит небольшого ветряного генератора с мощностью на 1 кВт. На территории Российской Федерации данные приборы были приравнены к бытовым. Это значит, что нет необходимости в дополнительном пакете документов, разрешениях или прочем. К тому же налогов, которые накладываются на добычу электроэнергии, в случае ее использования для бытовых нужд человека, также не предусматривается. Это значит, что установка малого ветряка поможет добывать энергию и использовать ее в своих целях, не выплачивая при этом государству никаких средств. Единственное, о чем следует позаботиться, - это сведения о местных актах на добычу электроэнергии таким образом.

Характеристики ветряка

Несмотря на то что ветряной генератор вполне может быть установлен на участке без каких-либо претензий со стороны государства, проблемы могут возникнуть с соседями, к примеру. Может случиться так, что он будет мешать другим людям, что вызовет претензии и возможные жалобы. По этим причинам необходимо большое внимание уделить некоторым параметрам как при покупке, так и при самостоятельном изготовлении.

1. Высота мачты. Во время сборки ветряного генератора нужно помнить о том, что существуют ограничения на высоту для построек индивидуального предназначения. Если рядом имеется аэропорт, тоннель или мост, то высота строения не может превышать 15 метров.
2. Шум от работы оборудования. Естественно, что во время работы ротор и лопасти будут производить некоторый шум. Чтобы измерить данный параметр, есть специальные приборы. После измерения необходимо задокументировать полученные результаты. Они не должны превышать шумовых норм.
3. Помехи в эфире. Во время обустройства ветряка необходимо озаботиться тем, чтобы он не создавал помех в эфире. Это актуально лишь для тех мест, где генератор в принципе способен создать такие неприятности.
4. Экологическая составляющая. Редко, но все же могут быть претензии и от этой службы. Они могут быть предъявлены лишь в том случае, если ветряной генератор для дома будет находиться на пути миграции птиц, чем будет им мешать. Однако это происходит крайне редко.

Если устройство изготавливается своими руками, то этим параметрам нужно уделить особое внимание. Если же ветряк покупной, то стоит проверить его технический паспорт, чтобы ознакомиться со всеми характеристиками.

Принцип работы устройства

Для того чтобы успешно собрать ветряной генератор для дома, необходимо понимать, как он работает. Довольно часто данную установку также называют ветроэлектрической (ВЭУ). Данное оборудование используется для того, чтобы превращать кинетическую энергию, создаваемую ветром, для преобразования ее в механическую. Механическая энергия, в свою очередь, будет вращать ротор, в результате чего и будет образовываться электрическая энергия.

Состав ветроэлектрической установки следующий:

• несколько лопастей, которые будут образовывать пропеллер;
• вращающийся ротор турбины;
• необходим сам генератор и ось генератора;
• потребуется инвертор, который будет играть роль преобразователя переменного тока в постоянный, чтобы заряжать батареи;
• аккумулятор.

Суть работы данного устройства намного проще, чем кажется на первый взгляд. Сила ветра будет вращать лопасти, которые связаны с ротором. Вращение данного приспособления будет создавать переменный ток трехфазного типа. Он, в свою очередь, будет использоваться для того, чтобы заряжать аккумуляторную батарею постоянного тока. После этого в работу вступает инвертор, который будет преобразовывать постоянный ток и делать его пригодным для использования в бытовых целях.

Принцип работы любого сделанного своими руками ветряного генератора или же купленного состоит в том, что во время вращения лопастей будет образовываться сразу три разных вида силы. Они делятся на три типа по виду своего воздействия и могут быть тормозящими, подъемными и импульсными. Два последних типа воздействия будут постоянно преодолевать тормозящую, что приведет в движение маховик. У генератора имеется неподвижная часть, статор, на котором ротор будет создавать поле магнитного типа, чтобы была возможность передавать электрическую энергию по проводам.

Разновидности устройств

На сегодняшний день существует несколько признаков, по которым можно разделить на несколько групп сделанные своими руками ветряные генераторы или покупные.

Отличие может заключаться в количестве лопастей, которые имеются у пропеллера. Материал, из которого изготавливаются данные лопасти, также играет важную роль. Можно разделить на разные группы по расположению оси вращения по отношению к поверхности земли. Последнее - это шаговый признак винта.

На сегодняшний день можно встретить модели, у которых имеется одна, две или три лопасти, а также могут быть многолопастные приспособления. Отличительная особенность многолопастных заключается в том, что они будут вращаться даже при слабом ветре. Однако стоит отметить, что такие ветряные генераторы для частного дома чаще используются в том случае, если сам процесс поворота важнее, чем выработка электроэнергии. Другими словами, его можно использовать для подъема воды из глубокого колодца, к примеру.

Сами по себе лопасти могут быть двух типов - жесткими или парусными. Отличие состоит в материале, который используется для сборки. Парусные менее прочные и изготавливаются обычно из металла или стеклопластика. К тому же они гораздо дешевле, чем жесткие, но при этом их придется достаточно часто менять или ремонтировать, так как они менее прочные.

Что касается отличия по расположению оси вращения, то, естественно, что может быть всего два вида - горизонтальные и вертикальные. Каждый из них имеет свои положительные качества. Горизонтальное расположение лопастей дает больше мощности на выходе, а вертикальное позволит им реагировать практически на любое слабое дуновение ветра. По шаговому признаку модель может быть фиксированной или изменяемой. Сделать ветряной генератор для дома своими руками с изменяющимся шагом достаточно сложно, но в таком случае появится возможность регулировать скорость вращения лопастей. Фиксированные конструкции гораздо проще и надежнее в данном случае.

ВЭУ роторного типа

Как сделать ветряной генератор в домашних условиях? В данном случае будет рассмотрен вариант изготовления ветряка с вертикально расположенной осью вращения. Данная модель с ротором вполне способна обеспечить электроэнергией небольшой садовый домик, некоторые хозяйственные постройки и освещение в темное время суток близлежащей территории.

Что потребуется для работы

Для того чтобы успешно собрать такое устройство, необходимо запастись нужными материалами. В данном случае будет представлен набор, при помощи которого получится изготовить ветряк с максимальной мощностью в 1,5 кВт.

1. Первая необходимая деталь - это генератор автомобиля на 12 В.
2. Потребуется аккумулятор также на 12 В гелиевого или кислотного типа.
3. Нужно купить выключатель полугерметического типа "кнопка", также рассчитанного на 12 В.
4. Так как нужно сделать ветряной генератор своими руками на 220 В, то потребуется преобразователь с 12 В на 220 В, а также преобразователь мощности 700 Вт - 1500 Вт.
5. Потребуется достаточно большая емкость, которая будет выполнена из алюминия или нержавеющей стали. В данном случае можно использовать даже ведро или большую кастрюлю.
6. Из автомобиля, кроме аккумулятора, потребуется также реле контроля лампы, отвечающее за зарядку данного аккумулятора.
7. Вольтметр автомобильного типа.
8. Для фиксации потребуется много болтов и шайб.
9. Для соединения электрики нужны провода с сечением по 4 и 2,5 мм2.
10. Чтобы закрепить генератор на мачте, нужно два мощных хомута.

Далее во время работы не обойтись без таких инструментов, как болгарка или же ножницы по металлу. Также потребуется строительный карандаш или маркер, чтобы делать разметку, рулетка для измерений, кусачки, сверла, электрическая дрель, отвертки и набор ключей. Другими словами, стандартный набор инструментов, который есть у любого хорошего хозяина.

Начало работ

Работы по изготовлению ветряного генератора энергии начинаются с того, что нужно взять емкость из нержавеющей стали или алюминия. Чаще всего используется ведро, большая кастрюля, выварка и прочее. Это будет основа для будущего ветряка.

Используя рулетку и маркер или карандаш, необходимо поделить емкость на 4 равные части. Далее, естественно, необходимо разрезать данный металл по разметке. Для этого обычно используется болгарка, однако если основа сделана из такого материала, как оцинкованный металл или окрашенная жесть, то придется работать ножницами, так как такие материалы просто перегреются во время резки болгаркой. Это будут лопасти, однако разрезать полностью конструкцию не стоит. Теперь необходимо приступить к переделыванию шкива генератора.

И в днище емкости, и в шкиве генератора нужно сделать разметку и просверлить отверстия под болты. Здесь очень важно следить за симметричным расположением, чтобы не возникло дисбаланса при вращении.

После этого необходимо отогнуть лопасти, но не слишком сильно. Здесь важно учесть сторону, в которую будет вращаться генератор. Чаще всего направление идет по ходу часовой стрелки.

Что касается изгиба лопастей, то площадь этих приспособлений будет напрямую влиять на скорость вращения, так как меняется плоскость воздействия воздушного потока на приспособление.

После всех этих манипуляций на шкив генератора крепится ведро или другая емкость с готовыми отверстиями для болтов.

Генератор крепится к мачте и фиксируется подготовленными хомутами. После этого необходимо подсоединить провода и собрать электрическую цепь.

Здесь придется иметь на руках схему, придется запомнить цвета всех проводов и маркировку контактов. Позже все это обязательно понадобится, а пока можно крепить провода также на мачте ветряка.

Домашний ветряной генератор также требует подключения аккумулятора. Чтобы его подключить, потребуются ранее купленные провода сечением 4 мм2. Протяженности в 1 метр будет вполне достаточно. Для подключения к данной сети нагрузки, то есть потребителей электрической энергии (световых ламп, бытовых приборов и т. д.), вполне хватит проводов по 2,5 мм2. После этого потребуется установить и подключить к цепи инвертор, для этого опять нужны провода 4 мм2.

Плюсы и минусы устройства

Если с тем, как сделать ветряной генератор такой модели, все стало понятно, то стоит рассмотреть, какими плюсами и минусами будет обладать собранная конструкция. Если все работы были выполнены в точной последовательности и аккуратно, то все будет работать исправно и без проблем. Если подключить к такому ветряку преобразователь, к примеру, на 1000 Вт и аккумулятор на 75 А, то мощности хватит не только на подключение бытовых приборов, но и на охранную сигнализацию или на систему видеонаблюдения. Среди основных достоинств следующие пункты:

• экономичность;
• все элементы достаточно простые и дешевые, а значит, их можно легко отремонтировать или же просто заменить на новые при необходимости;
• нет необходимости в создании особых условий для работы;
• приспособление довольно простое, а потому надежное;
• во время работы не будет издавать сильного шума.

Отрицательных сторон не много, но все же они есть. Производительность не слишком высокая у таких установок, а также достаточно сильно зависит от порывов ветра. Слишком сильный ветер может достаточно легко сорвать самодельный пропеллер.

ВЭУ на магнитах

На территории Российской Федерации магниты неодимового типа появились достаточно недавно. По этой причине и возможность собрать ВЭУ аксиального типа с безжелезными статорами появилась недавно. Если сразу после выпуска цена была достаточно высокая, то на данный момент спрос упал, так как рынок насытился, что привело и к снижению цен. Поэтому появилась возможность использования домашними мастерами.

Краткое описание устройства

Как сделать ветряной генератор такого типа? Полное описание сборки займет огромное количество времени, а также оно требует хороших знаний в области работы магнитов и обращения с ними. Поэтому в статье представлена более краткая инструкция. Если она будет проста и понятна, то в таком случае можно углубиться в изучение этого вопроса.

Во-первых, длина мачты у таких ветряков должна быть от 6 до 12 метров.

Во-вторых, придется бетонировать площадку под установку, так как такая высота слишком велика, чтобы избежать этого этапа. Сам по себе ветряк будет крепиться на самом верху мачты, а потому внизу необходимо предусмотреть крепление, которое при помощи лебедки позволит собственноручно в любое время опускать или поднимать трубу. Это необходимо, чтобы была возможность добраться до ветряка, если его придется чинить. Для изготовления винта в данном случае можно использовать трубу из ПВХ материала с диаметром в 160 мм. Она будет использоваться в качестве основы для вырезания винта длиной в 2 метра и лопастей для него. Количество лопастей лучше всего сделать шесть, а вот их форму придется подобрать опытным путем, чтобы получить максимальную выгоду. Цель в данном случае - это достичь максимального крутящего момента при низких оборотах конструкции. Так как необходимо будет уберечь винт от очень сильного ветра, придется сделать складной хвост для него. Энергия, которая будет вырабатываться ветряным источником, должна накапливаться в аккумуляторах, как и в первом случае.

В конце следует добавить, что можно делать ветряной генератор на 10 кВт, к примеру. Однако в этом случае его мощность будет огромной и использовать его только в бытовых целях неразумно. Кроме того, потребуется разрешение на эксплуатацию мощного источника альтернативного питания. К тому же, скорее всего, придется платить налог, так как электричество будет использоваться не только для обеспечения индивидуальных потребностей человека.

В данном случае были представлены две модели, обе из которых можно собрать своими руками. Их особенности и преимущества несколько отличаются, однако оба вида вполне могут эксплуатироваться самостоятельно.