Ветер - это бесплатная энергия! Так давайте же её использовать в личных целях. Если создание ВЭС в промышленных масштабах это очень дорого, потому что кроме генератора нужно провести ряд исследований и расчётов, государство не берет на себя такие расходы, а инвесторам в странах бывшего СССР - это, почему-то не вызывает особого интереса. То в частном порядке можно сделать мини-ветряк для собственных нужд. Стоит понимать, что проект перевода вашего дома на альтернативную энергию очень дорогое занятие.

Как уже было сказано: нужно произвести длительные наблюдения и расчёты, чтобы подобрать оптимальное соотношение размеров ветряного колеса и генератора, подходящее к вашему климату, розе ветров и среднегодовой скорости ветра.

Эффективность ветроэлектрической установки в пределах одного региона может отличаться в разы, это связано с тем, что движение ветра зависит не только от климатического пояса, но и от рельефа местности.

Однако вы можете узнать, что такое ветроэнергетика с минимальными затратами собрав бюджетную установку для питания маломощной нагрузки, типа смартфона, лампочек или радиоприёмника. При должном подходе вы можете обеспечить электроэнергией небольшой дом или дачный участок.

Давайте рассмотрим каким образом можно сделать простейшую ветроэлектрическую установку своими руками.

Маломощные ветряки из подручных средств

Компьютерный кулер представляет собой бесколлектроный двигатель, который в своем первоначальном виде не представляет практической ценности.

Его нужно перемотать, так как в оригинале обмотки соединены неподходящим образом. Мотать катушки поочередно:

По часовой стрелке;

Против часовой стрелки;

По часовой стрелке;

Против часовой стрелки.

Соединять соседние катушки нужно последовательно, а еще лучше мотать одним куском провода переходя от одного паза к другому. Толщину провода в этом случае подбирать произвольно, лучше будет если вы намотаете как можно больше витков, а это возможно при использовании наименее тонким проводом.

Выходное напряжение с такого генератора будет переменным, а его величина будет зависеть от оборотов (скорости ветра), установите диодный мост из диодов Шоттки, чтобы выпрямить его до постоянного, обычные диоды подойдут, но будет хуже, т.к. на них упадёт напряжение от 1 до 2-х вольт.

Лирическое отступление, немного теории

Запомните величина ЭДС равняется:

где L - длина проводника помещенного в магнитное поле; V - скорость вращения магнитного поля;

При модернизации генератора вы можете влиять только на длину проводника, то есть на количество витков каждой из катушек. Количество витков - определяет выходное напряжение, а толщина провода - максимальную токовую нагрузку.

На практике влиять на скорость ветра нельзя. Однако из этой ситуации тоже есть выход, можно, узнав типовую скорость ветра для вашей местности спроектировать подходящий по оборотам винт для ветроэлектрической установки, а также редуктор или ременную передачу, для обеспечения достаточных оборотов для генерации нужного по величине напряжения.

ВАЖНО: Быстрее не значит лучше!!! При слишком большой скорости вращения ветрогенератора сократиться его ресурс, ухудшаться смазочные свойства втулок или подшипников ротора, и он заклинит, а быстрее всего произойдет пробой изоляции обмоток в генераторе

Генератор состоит из:

Увеличиваем мощность генератора из компьютерного кулера

Во-первых, чем больше лопастей и диаметр колеса - тем лучше, поэтому присмотритесь к 120-мм кулерам.

Во-вторых, мы уже сказали, что напряжение зависит и от магнитного поля, дело в том, что промышленные генераторы высокой мощности имеют обмотки возбуждения, а низкой мощности - сильные магниты. В кулере магниты крайне слабые и не позволяют добиться хороших результатов от генератора, да и зазор между ротором и статором весьма велик - порядка 1 мм, и это при и без того слабых магнитах.

Решение этой проблемы кардинально изменить конструкцию генератора. Вернее, от кулера потребуется только крыльчатка, в качестве самого генератора применим моторчик от принтера или любой другой бытовой техники. Наиболее часто встречаются щеточные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

В результате это будет выглядеть так.

Мощности подобного генератора хватит, чтобы запитать светодиоды, радиоприемник. Для подзарядки телефона его не хватит, телефон будет отображать процесс заряда, но ток будет крайне мал, до 100 Ампер, при ветре 5-10 метров в секунду.

Шаговые двигателя в роли ветрогенератора

Шаговый двигатель очень часто встречается в компьютерной и бытовой технике, в различных проигрывателях, флоппи-дисководах (интересны старые модели 5.25”), принтерах (особенно матричных), сканерах и т.д.

Данные двигатели без переделок могут работать в роли генератора, они представляют собой ротор с постоянными магнитами, и статор с обмотками, типовая схема подключения шагового двигателя в режиме генератора изображена на рисунке.

В схеме установлен линейный стабилизатор на 5 Вольт, типа L7805, что позволит без опасения подключать мобильные телефоны к такому ветряку для их зарядки.

На фото генератор из шагового двигателя с установленными лопастями.

Двигатель в конкретном случае с 4-мя выходными проводами, схема соответственно под него. Двигатель с такими габаритами в режиме генератора выдаёт примерно 2 Вт при слабом ветре (скорость ветра около 3 м/с) и 5 м/с при сильном (до 10 м/с).

Кстати вот аналогичная схема со стабилитроном, вместо L7805. Позволяет заряжать Li-ion батареи.

Доработка самодельного ветряка

Чтобы генератор работал эффективнее нужно сделать ему направляющий хвостовик и закрепить его на мачте подвижно. Тогда при изменении направления ветра - будет изменяться направление ветрогенератора. Тогда возникает следующая проблема - кабель, идущий от генератора к потребителю будет закручиваться вокруг мачты. Чтобы это решить нужно обеспечить подвижный контакт. На Ebay и Aliexpress продаётся готовое решение.

Нижних три провода - неподвижны идут вниз, а верхний пучок проводов - подвижен, внутри установлен скользящий контакт или щеточный механизм. Если у вас нет возможности купить, проявите смекалку, и, вдохновившись решением конструкторов автомобиля Жигули, а именно реализацией подвижного контакта кнопки сигнала на руле и сделайте что-то похожее. Или воспользуйтесь контактной площадкой от электрочайника.

Соединив разъёмы, вы получите подвижный контакт.

Мощный ветрогенератор из подручных средств.

Для получения большей мощности вы можете использовать два варианта:

1. Генератор из шуруповерта (10-50 Вт);

Из шуруповерта понадобиться только моторчик, вариант аналогичен предыдущему, в качестве винта вы можете использовать лопасти от вентилятора, это увеличит итоговую мощность вашей установки.

Вот пример реализации такого проекта:

Обратите внимание как здесь реализована шестеренчатая повышающая передача - вал ветрогенератора расположен в трубе, на его конце расположена шестерня, которая передаёт вращение меньшей шестерне закрепленной на валу двигателя. Повышение оборотов двигателя имеет место и в промышленных ветряных электроустановках. Редуктора применяются повсеместно.

Однако в условиях самоделки изготовить редуктор становиться большой проблемой. Вы можете извлечь редуктор из электроинструмента, он там нужен чтобы понизить высокие обороты на валу коллекторного двигателя в нормальные обороты патрона на дрели, или диска болгарки:

В дрели установлен планетарный редуктор;

В болгарке установлен угловой редуктор (станет полезным для монтажа некоторых установок и уменьшит нагрузку с хвоста ВЭУ);

Редуктор от ручной дрели.

Такой вариант самодельного ветрогенератора уже может заряжать 12 В аккумуляторы, однако нужен преобразователь для формирования зарядного тока и напряжения. Эту задачу можно упростить применив автомобильный генератор.

Преимущество такого генератора - возможность использовать его для зарядки автомобильных аккумуляторов, в принципе он для этого и предназначен. Автогенераторы имеют встроенное реле-регулятор напряжения, что избавляет от необходимости покупать дополнительные стабилизаторы или преобразователи.

Однако автолюбители знают, что на низких холостых оборотах, примерно 500-1000 Об/мин мощность такого генератора мала, и он не обеспечивает должного тока для заряда аккумулятора. Это приводит к необходимости подключения к ветроколесу через редуктор или ременную передачу.

Отрегулировать количество оборотов при нормальной для ваших широт скорости ветра можно с помощью подбора передаточного числа либо с помощью правильно спроектированного ветроколеса.

Полезные советы

Пожалуй, самая удобная для повторения конструкция мачты для ветряка - изображена на картинке. Такая мачта растягивается на тросах, закрепленных на держателях в земле, что обеспечивает устойчивость.

Важно: Высота мачты должна быть как можно большей примерно 10 метров. На большей высоте ветер сильнее, потому что для него нет препятствий в виде наземных сооружений, холмов и деревьев. Ни в коем случае не устанавливайте ветрогенератор на крыше своего дома. Резонансные колебания крепежных конструкций могут вызвать разрушение его стен.

Позаботьтесь о надёжности несущей мачты, ведь конструкция ветряка на базе такого генератора значительно утяжеляется и представляет собой уже довольно серьезное решение, которое может осуществлять автономное электроснабжение дачи с минимальным набором электрических приборов. Устройства, которые работают от 220 Вольт можно запитать от инвертора 12-220 В. Самый распространённый вариант такого инвертора - .

Лучше использовать генераторы от дизельных, в т.ч. грузовых автомобилей, ведь они рассчитаны для работы на низких оборотах. В среднем дизельный двигатель крупного грузовика работает в диапазоне оборотов от 300 до 3500 об/мин.

Современные генераторы выдают 12 или 24 Вольт, а ток в 100 Ампер - уже давно стал нормальным. Проведя несложные вычисления можно определить, что такой генератор максимально выдаст вам до 1 кВт мощности, а генератор от жигулей (12 В 40-60 А) 350-500 Вт, что уже довольно приличная цифра.

Каким должно быть ветроколесо для самодельной ВЭУ?

Я упомянул в тексте о том, что ветроколесо должно быть большим и с большим количеством лопастей, на самом деле это не так. Это утверждение было справедливо для тех микро-генераторов, которые не претендуют на звание серьезных электрических машин, а скорее экземпляры для ознакомления и досуга.

На самом деле проектирование, расчёт и создание ветроколеса - это очень сложная задача. Энергия ветра будет использоваться рациональнее, если оно выполнено очень точно и идеально выведен «авиационный» профиль, при этом он должен быть установлен с минимальным углом к плоскости вращения колеса.

Реальная мощность ветроколес с одинаковым диаметром и разным количеством лопастей - одинаково, разница лишь в скорости их вращения. Чем меньше крыльев - тем больше оборотов в минуту, при том же ветре и диаметре. Если вы собираетесь добиться максимальных оборотов вы должны максимально точно смонтировать крылья с минимальным углом к плоскости их вращения.

Ознакомьтесь с таблицей из книги 1956 года «Самодельная ветроэлектростанция» изд. ДОСААФ Москва. На ней показана связь диаметра колеса, мощности и оборотов.

В домашних условиях эти теоретические выкладки дают мало толку, любители делают ветроколеса из подручных средств, в ход идёт:

• Листы металла;

  Пластиковые канализационные трубы.

Собрать своими руками быстроходное 2-4 лопастное ветроколесо можно из канализационных труб, кроме них нужна ножовка или любой другой режущий инструмент. Использование этих труб обусловлено их формой, после обрезки они имеют вогнутую форму, что обеспечивает высокую отзывчивость к потокам воздуха.

После обрезки их закрепляют с помощью БОЛТОВ на металлической, текстолитовой или фанерной болванке. Если вы собрались делать её из фанеры - лучше переклейте и скрутите саморезами с обеих сторон несколько слоев фанеры, тогда у вас получится добиться жесткости.

Вот идея двух лопастной цельной крыльчатки для генератора из шагового двигателя.

Выводы

Вы можете сделать ветроэлектрическую установку начиная от малых мощностей - единиц Ватт, для питания отдельных светодиодных светильников, маячков и мелкой техники, до хороших значений мощности в единицах киловатт, накапливать энергию в аккумуляторе, использовать её в исходном виде или преобразовывать до 220 Вольт. Стоимость такого проекта будет зависеть от ваших потребностей, пожалуй, самым дороги элементом является мачта и аккумуляторы, может оказаться в пределах 300-500 долларов.

Сборка портативного Ветрогенератора из подручных средств.

Данное весьма полезное приспособление сможет быть полезным вам в походе, на охоте или рыбалке. Оно позволяет пополнить заряд батареи на вашем мобильном телефоне телефон, плеере или фонарике. Так же данная модель ветрогенератора достаточна легка и компактна, что делает ее чрезвычайно мобильной и незаменимой в путешествиях.

Набор материалов, полезных для разработки нашего портативного ветрогенератора:
1) Шаговый двигатель(автор использовал из старого сканера)
2) Выпрямляющие диоды (понадобилось 8 диодов 1N4007 для реализации задумки)
3) Конденсатор 1000 мкФ
4) LM7805 (это стабилизатор, он же регулятор напряжения)
5) Обыкновенная труба на основе ПВХ
6) Некоторое количество пластиковых деталей (более подробное описание будет в процессе создания ветрогенератора)
7) Так же будут необходимы пластины из алюминия или другого метала (желательно полегче весом).

Собственно начнем с шагового двигателя. Автор достал такой из обычного старого сканера, который уже отслужил свое и в принципе был ему не нужен. Собственно его вы и можете лицезреть на фотографии, которая предоставлена ниже. Вот он - четырехфазный шаговый двигатель.

Кстати подобный агрегат можно получить не только из старого сканера, но так же и из дисковода магнитных дисков например. Так что, если у вас завалялся ненужный дисковод, искать сканер не обязательно.

Собственно получив необходимые компоненты из списка материалов указанного в статье, вы смело можете приступать к полномасштабной сборке выпрямителя. Как уже было сказано нам потребуется восемь диодов, то есть по две штуки на каждый шаг двигателя.

Напряжение на выходе мы стабилизируем при помощи конденсатора емкостью не менее чем в 1000мкФ и стабилизатора напряжения LM7805.

Сделанный генератор способен легко выдавать напряжение от пяти вольт и даже больше. Но в рамках именно этого проекта, так как в целях будет зарядка мобильного телефона и других устройств вполне себе достаточно даже пяти вольт.

Следующим шагом будет сбор лопастей. Они то и будут ловить энергию воздуха для нашего генератора.

Вырезая лопасти будьте аккуратны, постарайтесь сделать их наиболее плавными и обтекаемыми. Ведь чем легче и ровнее они будут, тем проще будет поймать ветер необходимой силы, чтобы наш генератор выдавал нужное напряжение.

После изготовления лопастей можно приступить к полной сборке аппарата. Лопасти крепим в трубе из пвх, с другой стороны ставим пластинку для баланса и координации винта по ветру. Собственно подключив ветряк к генератору мы получим готовое устройство.

Самое время его испытать в действии. Ниже представлена фотография работы собранного ветрогенератора.

Портативный ветрогенератор September 26th, 2015

Очередной казалось бы уникальный и полезнейший гаджет, которого возможно мы так никогда не увидим в массовом использовании, но все же. Может этот как раз и «выстрелит» ?

Американская компания из Миннесоты, под названием Janulus, разработала уникальный портативный ветрогенератор. При определенных погодных условиях, Trinity, а именно так называется концепт, вы сможете совершенно без лишних усилий получить необходимую энергию.

И еще подробнее …

Новинка будет использовать те же литий-ионные батареи, что устанавливаются в современные электромобили. Trinity планируют выпускать в четырех различных вариантах: 50, 400, 100 и 2500 Ватт мощностью. Самый маленький по размерам и мощности ветрогенератор отлично подходит для многодневных путешествий. Мощности вполне хватит для зарядки батареи смартфона и других портативных устройств. Более мощные варианты, например, можно возить в автомобиле и заряжать свой электро-кар при необходимости.

Даже самый мощный вариант ветрогенератора легко поместится в багажник авто. Сбор средств в поддержку начала выпуска ветрогенераторов стартовал на Kickstarter всего три дня тому назад, а необходимая сумма для старта была собрана уже в первый же день.

Вот какие еще были варианты ранее:

Усовершенствованный термогенератор (термоэлектрическое зарядное устройство) PowerPot X . Способен одновременно зарядить два USB-устройства (например, планшета или смартфона) от костра и при этом приготовить суп.

Портативная гидроэлектростанция – водонепроницаемый кинетическийгидрогенератор HydroBee . Использует энергию потоков воды в ручье или реке, а так же в озере при движении лодки. Вес – полкилограмма, при скорости потока воды 5,6 км в час зарядка собственных батарей общей емкостью 15 А/ч производится за 120 минут.

Кемпинговый генератор на солнечных батареях SunSocket . Это мощная солнечная зарядка сразу с 4 портами USB и собственной АКБ 20 А/ч. Масса устройства 11 кг, поэтому перемещать ее желательно только в автомобиле или лодке.

Когда речь зашла о простых внешних аккумуляторах, то после разработки украинской компании «Дробак» желание описывать другие АКБ для походов просто отпало. Компания «Drobak» представила внешнюю походную батарею емкостью 100 А/ч (100 000 мАч) весом около 2,3 кг. Для компании из нескольких человек это небольшая масса, которой хватит на многократную зарядку смартфонов, планшетов, камер и даже ноутбуков.

Если на вашем пути предполагаются магазины, вам поможет зарядное устройство, питающее смартфоны и прочие мобильные приборы от батареек типа АА. Достаточно вставить в Buffalo BSMPB05BK 4 щелочные или Ni-MH батарейки, чтобы через microUSB зарядить любой гаджет.

AirEnergy 3D - небольшой переносной ветрогенератор напечатанный с помощью 3D принтера, который достаточно легкий, чтобы поместиться в рюкзак

В то время как некоторые стараются разширить использование больших ветрогенераторов в мире, другие же стараясь быть более изобретальными идут в противоположном направлении и стремятся производить электроэнергию из чего-то более маленького. Одно из таких маленьких и уникальных изобретений это, например, AirEnergy 3D - небольшой переносной ветрогенератор напечатанный с помощью 3D принтера, который достаточно легкий, чтобы поместиться в рюкзак.

Это маленькое устройство может быть полностью собрано без использования инструментов. Ветрогенератор достаточно портативный, чтобы можно было брать его с собой в поход, но можно просто поставить его на крышу или, например, на балкон. Он может генерировать до 300 Ватт электроэнергии.

С помощью AirEnergy3D можно заряжать такие устройства как ноутбук или телефон. Или же можно использовать его для какой-то бытовой техники в доме. При этом AirEnergy3D генерирует чистую и возобновляемую энергию, таким образом экономя ваши деньги и сохраняя окружающую среду. Производитель этого устройства - компания Omni3D, производитель 3D-принтеров из Польши.

Вертикальная форма турбины предназначена для захвата энергии от более слабых ветров, которые дуют через крыши домов и во дворах.

Для дополнительного финансирования компания обратилась за помошью на Kickstarter.com (Kickstarter - это сайт для привлечения денежных средств на реализацию творческих, научных и производственных проектов по схеме краудфандинга). Целью их кампании был сбор средств, чтобы закончить дизайн и подготовить производство комплектов, которые бы было легко собрать в любой точке мира. Они собираются выложить свои разработки в открый доступ, чтобы любой владелец 3D-принтера смог их «распечатать». Они просили около 24 000 евро и на сегодняшний момент 198 человек уже прислали им около 29 000 евро.

Компания также пообещала пожертвовать несколько полностью рабочих версий AirEnergy 3D в сельские районы Африки. «Мы уже связались с несколькими организациями, которые сказали нам, что тот факт, что наш генератор легкий и мобильный делает его полезнее, чем использование солнечных панелей» говорит Дзядкевич (Dziadkiewicz), инженер из Omni3D в Польше. «Он также может быть использован в ситуациях стихийных бедствий, где трудно использовать солнечную энергию.» опубликовано

Ветряк легко и быстро собирается и разбирается, сборка и разборка занимает минут 15. В походных условиях ещё немного времени уйдёт на начту.А если такой ветряк использовать на даче, то его можно установить на железную мачту.Самая габаритная часть ветряка это лопасти, длинна лопастей 80 см., они в принципе должны уместится в походный рюкзак, но лучше для него подобрать чехол, например чехол от палатки.

ХАРАКТЕРИСТИКИ МИНИ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОРА

Про характеристики напишу примерно, так как они зависят от ветра

При ветре 2-3м/с ветрогенератор вырабатывает около 2-2,5 Ватт, при более мощном ветре до 5 м/с он уже будет вырабатывать более 4-х Ватт. Далее с повышением силы ветра ветряк способен давать более 5-ти ватт, но на тесте максимальный ветер был около 5 м/с, и ветряк работал в штатном режиме. От кручения рукой я зажигал им даже автомобильную лампочку на 10 ватт. В принципе из динамо втулки можно сделать ручной генератор, если к нему приделать ручку и крутить, такое зарядное устройство будет гораздо мощнее чем известные китайские ручные динамо зарядки.

При кручении от руки дома тестер показывал более 20-ти вольт, в среднем вольтаж 8-11 вольт. Если поставить более длинные и узкие лопасти, то ветряк будет крутится более быстро и давать стабильно более 12-ти вольт, а значит и заряжать 12-ти вольтовый аккумулятор.

Вместе с ветряком я планирую использовать буферный аккумулятор для накопления вырабатываемой энергии, чтобы пользоваться энергией даже когда нет ветра и подключать более мощные приборы (освещение, электроника) . Также аккумулятор будет выполнять роль стабилизатора напряжения. Контроллер заряда здесь в принципе не нужен, так как от такого тока аккумулятор при каждодневном использовании энергии врятле перезарядится.

К слову такой ветрячёк можно не только в долгосрочные походы брать, но так-же можно на постоянку поставить дома или на даче, и в паре с аккумулятором он отлично справится с ночным освещением двора или комнаты, а также от его буферного аккумулятора можно заряжать мобильный телефон, слушать радио и смотреть портативный ТВ и другое. Можно даже ноутбук подключить и некоторое время пользоваться -пока не сядет буферный аккумулятор, а потом ждать пока ветряк его снова зарядит.

Для подключения радио, зарядки телефонов, ноутбука естественно нужна дополнительные преобразователи электроэнергии, что-то на подобие ВАМПИРЧИКА, или если использовать 12-ти вольтовый аккумулятор, то автомобильные адапторы и зарядные устройства. Но для этого надо чтобы ветряк смог заряжать 12-ти вольтовый аккумулятор, а для этого надо поставить более узкие и длинные лопасти, примерно 110-120 см в длину и шириной 10 см. В общем это уже зависит от конкретных задач, а телефон можно заряжать даже напрямую через ограничивающий резистор, или от буферного аккумулятора.

На этом всё, ветрогенератор готов и испытан, далее я исправлю хвост, чтобы не гремел, и попробую испытать на более сильном ветре чем был при испытании, и сделать более длинные и узкие лопасти, чтобы получать не 8-11 вольт, а более 14-ти и заряжать 12-ти вольтовый аккумулятор.