Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos.

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Una de las opciones más asequibles para el uso de fuentes de energía renovables es el uso de energía eólica. Cómo hacer un cálculo, ensamblar e instalar de forma independiente una turbina eólica, lea este artículo.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos.

Clasificación de aerogeneradores

Las instalaciones se clasifican según los siguientes criterios de aerogeneradores:

  • la ubicación del eje de rotación;
  • número de palas;
  • material de elementos;
  • paso de tornillo.

Las turbinas eólicas, por regla general, tienen un diseño con un eje de rotación horizontal y vertical..

Versión de eje horizontal: diseño de hélice con una, dos, tres o más palas. Esta es la versión más común de las plantas de energía aérea debido a su alta eficiencia..

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos.

Ejecución con eje vertical – estructuras ortogonales y carrusel en el ejemplo de los rotores Darrieus y Savonius. Es necesario aclarar los dos últimos conceptos, ya que ambos tienen cierta importancia en el diseño de aerogeneradores..

El rotor Darrieus es un diseño ortogonal de una turbina eólica, donde las palas aerodinámicas (dos o más) están ubicadas simétricamente entre sí a una cierta distancia y están montadas sobre vigas radiales. Una versión bastante compleja de la turbina eólica, que requiere un cuidadoso diseño aerodinámico de las palas..

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos.

El rotor Savonius es un diseño de turbina eólica tipo carrusel, donde dos palas semicilíndricas se ubican una contra la otra, formando una forma sinusoidal en su conjunto. La eficiencia de las estructuras no es alta (alrededor del 15%), pero se puede casi duplicar si las palas se colocan en la dirección de la ola no horizontalmente, sino verticalmente y se usa un diseño de varios niveles con un desplazamiento angular de cada par de palas en relación con otros pares..

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos.

Ventajas y desventajas de las «turbinas eólicas»

Las ventajas de estos dispositivos son obvias, especialmente cuando se aplican a las condiciones domésticas. Los usuarios de «turbinas eólicas» tienen la oportunidad de reproducir electricidad gratis, además de los pequeños costos de construcción y mantenimiento. Sin embargo, las desventajas de las turbinas eólicas también son obvias..

Entonces, para lograr el funcionamiento eficiente de la instalación, se deben cumplir las condiciones para la estabilidad de los flujos de viento. Una persona no puede crear tales condiciones. Esto es puramente prerrogativa de la naturaleza. Otro inconveniente, pero ya técnico, es la baja calidad de la electricidad generada, por lo que es necesario complementar el sistema con costosos módulos eléctricos (multiplicadores, cargadores, baterías, convertidores, estabilizadores).

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos.

Ventajas y desventajas en cuanto a las características de cada una de las modificaciones de los aerogeneradores, quizás, el equilibrio a cero. Si las modificaciones horizontales-axiales se caracterizan por valores de alta eficiencia, entonces, para un funcionamiento estable, requieren el uso de controladores de dirección del flujo del viento y dispositivos de protección contra huracanes. Las modificaciones verticales-axiales tienen baja eficiencia, pero funcionan de manera estable sin un mecanismo de seguimiento de la dirección del viento. Al mismo tiempo, tales turbinas eólicas se distinguen por un bajo nivel de ruido, excluyen el efecto de «fuera de control» en condiciones de vientos fuertes y son bastante compactas..

Generadores eólicos caseros

Hacer un «molino de viento» con tus propias manos es una tarea completamente solucionable. Además, un enfoque constructivo y racional de los negocios ayudará a minimizar los inevitables gastos financieros. En primer lugar, vale la pena esbozar un proyecto, realizar los cálculos necesarios de equilibrio y potencia. Estas acciones no solo garantizarán la construcción exitosa del parque eólico, sino que también asegurarán que todos los equipos adquiridos se mantengan intactos..

Se recomienda comenzar con la construcción de un micro-molino de viento con una capacidad de varias decenas de vatios. En el futuro, la experiencia adquirida ayudará a crear una estructura más poderosa. Al crear un generador eólico doméstico, no debe concentrarse en obtener electricidad de alta calidad (220 V, 50 Hz), ya que esta opción requerirá inversiones financieras importantes. Es más prudente limitar el uso de la electricidad obtenida inicialmente, que se puede usar con éxito sin conversión para otros fines, por ejemplo, para soportar sistemas de suministro de calefacción y agua caliente construidos con calentadores eléctricos (TEN); tales dispositivos no requieren un voltaje y frecuencia estables. Esto hace posible crear un circuito simple que opera directamente desde el generador..

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos.

Lo más probable es que nadie argumente que la calefacción y el suministro de agua caliente en una casa son de menor importancia que los electrodomésticos y los dispositivos de iluminación, para los cuales a menudo se busca energía para instalar turbinas eólicas en el hogar. El dispositivo de una turbina eólica específicamente con el propósito de proporcionar calor y agua caliente a la casa es el costo mínimo y la simplicidad.

Proyecto generalizado de un aerogenerador doméstico

Estructuralmente, el proyecto de la casa es en gran medida lo mismo que una instalación industrial. Es cierto que las soluciones domésticas a menudo se basan en turbinas eólicas verticales-axiales y están equipadas con generadores de CC de bajo voltaje. La composición de los módulos de una turbina eólica doméstica, siempre que se obtenga electricidad de alta calidad (220 V, 50 Hz):

  • turbina eólica;
  • dispositivo de orientación del viento;
  • multiplicador;
  • Generador de CC (12V, 24V);
  • módulo de carga de batería;
  • baterías recargables (iones de litio, polímero de litio, plomo-ácido);
  • convertidor de voltaje DC 12 V (24 V) a voltaje AC 220 V.

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos. Generador de viento PIC 8-6 / 2.5

¿Cómo funciona? Sólo. El viento hace girar la turbina eólica. El par se transmite a través de un multiplicador al eje del generador de CC. La energía recibida a la salida del generador se acumula en las baterías a través del módulo de carga. Desde los terminales de las baterías de almacenamiento, se suministra una tensión constante de 12 V (24 V, 48 V) al convertidor, donde se transforma en una tensión adecuada para alimentar redes eléctricas domésticas..

Acerca de los generadores para «aerogeneradores» domésticos

La mayoría de las estructuras domésticas de las turbinas eólicas, por regla general, se construyen con motores de CC de baja velocidad. Esta es la opción de generador más simple que no requiere actualizaciones. Óptimamente: motores eléctricos con imanes permanentes, diseñados para un voltaje de suministro del orden de 60-100 voltios. Existe la práctica de usar generadores de automóviles, pero para tal caso, se requiere la introducción de un multiplicador, ya que los autogeneradores producen el voltaje requerido solo a altas (1800-2500) rpm. Una de las posibles opciones es la reconstrucción de un motor de CA asíncrono, pero también es bastante compleja, ya que requiere cálculos precisos, trabajos de giro e instalación de imanes de neodimio en el área del rotor. Existe la opción de un motor asíncrono trifásico con la conexión de condensadores de la misma capacidad entre las fases. Por último, existe la posibilidad de hacer un generador desde cero con tus propias manos. Hay muchas instrucciones sobre este tema..

Cómo hacer un parque eólico con tus propias manos.

«Molino de viento» casero de eje vertical

Se puede construir un generador eólico bastante eficiente y, lo que es más importante, económico sobre la base del rotor Savonius. Aquí, se considera como ejemplo una microcentral, cuya potencia no supera los 20 W. Sin embargo, este dispositivo es suficiente, por ejemplo, para proporcionar energía eléctrica a algunos electrodomésticos que funcionan con una tensión de 12 voltios..

Conjunto de piezas:

  1. Hoja de aluminio de 1,5-2 mm de espesor.
  2. Tubo de plástico: diámetro 125 mm, longitud 3000 mm.
  3. Tubo de aluminio: diámetro 32 mm, longitud 500 mm.
  4. Motor DC (generador de potencial), 30-60V, 360-450 rpm, por ejemplo, motor eléctrico PIK8-6 / 2.5.
  5. Controlador de voltaje .
  6. Batería.

Haciendo el rotor Savonius

Se cortan tres «panqueques» con un diámetro de 285 mm de la hoja de aluminio. En el centro de cada uno, se perforan agujeros para un tubo de aluminio de 32 mm. Resulta algo así como CD. Se cortan dos piezas de 150 mm de largo del tubo de plástico y se cortan por la mitad a lo largo. El resultado son cuatro palas semicirculares de 125×150 mm. Los tres «discos compactos» de aluminio se colocan en un tubo de 32 mm y se fijan a una distancia de 320, 170, 20 mm desde el punto superior de forma estrictamente horizontal, formando dos niveles. Las cuchillas se insertan entre los discos, dos piezas por nivel, y se fijan estrictamente entre sí, formando una sinusoide. En este caso, las hojas del nivel superior se desplazan con respecto a las hojas del nivel inferior en un ángulo de 90 grados. El resultado es un rotor Savonius de cuatro palas. Para sujetar los elementos, puede utilizar remaches, tornillos, esquinas o aplicar otros métodos..

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Conexión del motor y montaje en mástil

El eje de los motores de CC con los parámetros anteriores generalmente tiene un diámetro de no más de 10-12 mm. Para conectar el eje del motor al tubo de la turbina eólica, se presiona un casquillo de latón con el diámetro interior requerido en la parte inferior del tubo. Se perfora un agujero a través de la pared de la tubería y el manguito, se corta una rosca para atornillar el tornillo de bloqueo. A continuación, la tubería de la turbina eólica se coloca en el eje del generador, después de lo cual la conexión se fija rígidamente con un tornillo de bloqueo..

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El resto del tubo de plástico (2800 mm) es el mástil de la turbina eólica. El grupo electrógeno con la rueda Savonius está montado en la parte superior del mástil; simplemente se inserta en la tubería hasta que se detiene. Como tope se utiliza una tapa de disco metálica, fijada en el extremo delantero del motor, que tiene un diámetro ligeramente mayor que el diámetro del mástil. Se perforan orificios en la periferia de la cubierta para sujetar los cables de sujeción. Dado que el diámetro de la carcasa del motor es menor que el diámetro interior de la tubería, se utilizan espaciadores o topes para alinear el generador en el centro. El cable del generador pasa por el interior de la tubería y sale por una ventana en la parte inferior. Al instalar, es necesario tener en cuenta el diseño de la protección del generador contra la humedad, utilizando juntas de sellado. Nuevamente, para proteger de la precipitación, se puede instalar una tapa tipo paraguas sobre la conexión de la tubería de la turbina eólica con el eje del generador..

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La instalación de toda la estructura se realiza en un área abierta y bien ventilada. Se cava un agujero de 0,5 metros de profundidad debajo del mástil, la parte inferior de la tubería se baja al agujero, la estructura se nivela con cables de sujeción, después de lo cual el agujero se llena con hormigón.

Controlador de voltaje (cargador simple)

Un generador de viento fabricado, por regla general, no es capaz de entregar un voltaje de 12 voltios debido a su baja velocidad. La velocidad de rotación máxima de la turbina eólica a una velocidad del viento de 6 a 8 m / s. alcanza un valor de 200-250 rpm. En la salida, es posible obtener un voltaje del orden de 5-7 voltios. La carga de la batería requiere un voltaje de 13,5-15 voltios. La salida es utilizar un convertidor de voltaje de pulso simple, ensamblado, por ejemplo, sobre la base del regulador de voltaje LM2577ADJ. Al aplicar 5 voltios de CC a la entrada del convertidor, se obtienen 12-15 voltios en la salida, lo que es suficiente para cargar la batería de un automóvil..

Transformador de voltage Convertidor de voltaje listo para LM2577

Esta micro turbina eólica ciertamente se puede mejorar. Aumente la potencia de la turbina, cambie el material y la altura del mástil, agregue un convertidor de CC a CA, etc..

Instalación eléctrica horizontal-axial ventosa

Conjunto de piezas:

  1. Tubería de plástico de 150 mm de diámetro, lámina de aluminio de 1,5-2,5 mm de espesor, bloque de madera 80×40 de 1 m de longitud, fontanería: brida – 3, esquina – 2, te – 1.
  2. Motor eléctrico de CC (generador) 30-60 V, 300-470 rpm.
  3. Rueda-polea para un motor con un diámetro de 130-150 mm (aluminio, latón, textolita, etc.).
  4. Tubos de acero con un diámetro de 25 mm y 32 mm y una longitud de 35 mm y 3000 mm, respectivamente.
  5. Módulo de carga de batería.
  6. Baterías.
  7. Convertidor de voltaje 12 V – 120 V (220 V).

Fabricación de una «turbina eólica» de eje horizontal

Se necesita un tubo de plástico para fabricar palas de aerogenerador. Un trozo de este tipo de tubería, de 600 mm de largo, se corta a lo largo en cuatro segmentos idénticos. El aerogenerador requiere tres palas, que se fabrican a partir de los segmentos obtenidos cortando parte del material en diagonal a lo largo de toda su longitud, pero no exactamente de esquina a esquina, sino de esquina inferior a esquina superior, con un ligero desvío de esta última. El procesamiento de la parte inferior de los segmentos se reduce a la formación de un pétalo de sujeción en cada uno de los tres segmentos. Para hacer esto, se corta un cuadrado con un tamaño de aproximadamente 50×50 mm a lo largo de un borde, y la parte restante sirve como pétalo de sujeción..

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Las palas de la turbina eólica se fijan a la polea rueda mediante conexiones atornilladas. La polea está montada directamente en el eje del motor DC – generador. Como chasis de la turbina eólica se utiliza un sencillo bloque de madera de sección 80×40 mm y 1 m de longitud, el generador se instala en un extremo del bloque de madera. En el otro extremo de la barra, se monta una “cola”, hecha de una hoja de aluminio. En la parte inferior de la barra, se adjunta un tubo metálico de 25 mm, diseñado para desempeñar el papel de un eje giratorio. Como mástil se utiliza un tubo metálico de tres metros de 32 mm. La parte superior del mástil es el buje giratorio donde se inserta el tubo de la turbina eólica. El soporte del mástil está hecho de una hoja de contrachapado grueso. Sobre este soporte, en forma de disco con un diámetro de 600 mm, se ensambla una estructura a partir de piezas de fontanería, gracias a la cual el mástil se puede subir o bajar fácilmente, o montar – desmontar. Las estrías se utilizan para asegurar el mástil..

Toda la electrónica de la turbina eólica está montada en un módulo separado, cuya interfaz permite la conexión de baterías y cargas de consumo. El módulo incluye un controlador de carga de batería y un convertidor de voltaje. Dichos dispositivos pueden ensamblarse por sí mismos con la experiencia adecuada o comprarse en el mercado. Hay muchas soluciones diferentes disponibles en el mercado para obtener los voltajes y corrientes de salida deseados..

Turbinas eólicas combinadas

Las turbinas eólicas combinadas son una opción seria para un módulo de energía doméstico. En realidad, la combinación implica combinar un generador eólico, una batería solar, una planta de energía diesel o de gasolina en un solo sistema. Puede combinar de todas las formas, según sus capacidades y necesidades. Naturalmente, cuando hay una opción tres en uno, esta es la solución más eficaz y confiable..

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Asimismo, bajo la combinación de aerogeneradores, se asume la creación de centrales eólicas, que incluyen dos modificaciones diferentes a la vez. Por ejemplo, cuando el rotor Savonius y la máquina tradicional de tres palas trabajan en un solo paquete. La primera turbina opera a velocidades de flujo de viento bajas y la segunda solo a velocidades nominales. De esta forma se preserva la eficiencia de la instalación, se excluyen las pérdidas energéticas injustificadas y en el caso de generadores asíncronos se compensan las corrientes reactivas.

Los sistemas combinados son opciones técnicamente complejas y costosas para la práctica en el hogar.

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Cálculo de la potencia de un parque eólico doméstico

Para calcular la potencia de un aerogenerador de eje horizontal, puede utilizar la fórmula estándar:

  • N = p S V3 / 2
  • norte – potencia de instalación, W
  • pags – densidad del aire (1,2 kg / m3)
  • S – área de soplado, m2
  • V – velocidad del viento, m / s

Por ejemplo, la potencia de una instalación con una luz máxima de palas de 1 metro, con una velocidad del viento de 7 m / s, será:

  • norte = 1,2 1343/2 = 205,8 W

Un cálculo aproximado de la potencia de la turbina eólica, creado sobre la base del rotor Savonius, se puede calcular utilizando la fórmula:

  • N = p R H V3
  • norte – potencia de instalación, W
  • R – radio del impulsor, m
  • V – velocidad del viento, m / s

Por ejemplo, para el diseño de una planta de energía eólica con un rotor Savonius mencionado en el texto, el valor de la potencia a una velocidad del viento de 7 m / s. estarán:

  • norte = 1,2 0,142 0,3 343 = 17,5 W
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