Pembayaran listrik saat ini menghabiskan sebagian besar biaya pemeliharaan rumah. DI DALAM bangunan apartemen, satu-satunya cara untuk menghemat uang adalah dengan beralih ke teknologi hemat energi dan mengoptimalkan biaya menggunakan skema multi-tarif (mode malam dibayar dengan harga lebih murah). Dan jika tersedia plot pribadi Anda tidak hanya dapat menghemat konsumsi, tetapi juga mengatur pasokan energi mandiri untuk rumah pribadi Anda.
Ini adalah praktik normal yang berasal dari Eropa dan Amerika Utara, dan selama beberapa dekade terakhir hal ini telah diterapkan secara aktif di Rusia. Namun, peralatan untuk pasokan listrik otonom cukup mahal; pengembalian ke “nol” tidak akan terjadi lebih awal dari setelah 10 tahun. Di beberapa negara bagian, dimungkinkan untuk mengembalikan energi ke jaringan publik dengan tarif tetap, sehingga mengurangi waktu pengembalian modal. DI DALAM Federasi Rusia Untuk mendapatkan “cashback” harus melalui beberapa prosedur birokrasi, sehingga sebagian besar pengguna energi “gratis” lebih memilih membuat generator angin sendiri dan menggunakannya hanya untuk kebutuhan pribadi.
Sisi hukum dari masalah ini
Generator angin buatan sendiri untuk rumah tidak dilarang, pembuatan dan penggunaannya tidak memerlukan sanksi administratif atau pidana. Jika kekuatan generator angin tidak melebihi 5 kW, itu termasuk perangkat rumah tangga, dan tidak memerlukan persetujuan apa pun dari perusahaan energi lokal. Selain itu, Anda tidak diharuskan membayar pajak apa pun jika tidak memperoleh keuntungan dari penjualan listrik. Selain itu, kincir angin pembangkit buatan sendiri, bahkan dengan produktivitas seperti itu, memerlukan solusi teknik yang rumit: mudah dibuat. Oleh karena itu, kekuatan produk buatan sendiri jarang melebihi 2 kW. Sebenarnya daya ini biasanya cukup untuk memberi daya pada rumah pribadi (tentunya jika Anda tidak memiliki boiler dan AC yang bertenaga).
DI DALAM pada kasus ini, kita berbicara tentang undang-undang federal. Oleh karena itu, sebelum mengambil keputusan untuk membuat kincir angin dengan tangan Anda sendiri, ada baiknya Anda mengecek ada (tidaknya) peraturan daerah dan kota yang mungkin memberlakukan beberapa batasan dan larangan. Misalnya, jika rumah Anda terletak di kawasan alam yang dilindungi secara khusus, penggunaan energi angin (dan ini sumber daya alam) mungkin memerlukan persetujuan tambahan.
Masalah dengan hukum bisa muncul jika Anda mempunyai tetangga yang merepotkan. Kincir angin untuk rumah diklasifikasikan sebagai bangunan individual, sehingga juga tunduk pada beberapa batasan:
Jenis generator
Sebelum memutuskan cara membuat generator angin dengan tangan Anda sendiri, mari pertimbangkan fitur desainnya:
Menurut letak generatornya, perangkatnya bisa horizontal atau vertikal
Sesuai dengan rating tegangan yang dihasilkan
Contoh khas generator angin buatan sendiri
Desain generator angin tetap sama, apa pun skema yang dipilih.
- Baling-baling yang dapat dipasang langsung pada poros generator atau menggunakan penggerak sabuk (rantai, roda gigi).
- Generator itu sendiri. Ini bisa berupa perangkat yang sudah jadi (misalnya, dari mobil), atau motor listrik biasa yang menghasilkan arus listrik ketika diputar.
- Inverter, pengatur tegangan, penstabil - tergantung pada tegangan yang dipilih.
- Elemen penyangga - baterai isi ulang yang menjamin kelangsungan pembangkitan, terlepas dari adanya angin.
- Struktur instalasi: tiang, braket pemasangan atap.
Baling-baling
Dapat dibuat dari bahan apa saja: bahkan dari botol-botol plastik. Benar, bilah fleksibel secara signifikan membatasi daya.
Cukup dengan membuat lubang di dalamnya untuk menyerap angin.
Pilihan yang bagus adalah kincir angin rumah tangga yang terbuat dari pendingin. Anda mendapatkan desain selesai dengan bilah yang dibuat secara profesional dan motor listrik yang seimbang.
Desain serupa dibuat dari pendingin untuk catu daya komputer. Benar, kekuatan generator semacam itu kecil - kecuali Anda menyalakan lampu LED atau mengisi daya ponsel.
Namun, sistem ini cukup fungsional.
Pisau yang bagus terbuat dari lembaran aluminium. Bahannya tersedia, mudah dibentuk, dan baling-balingnya cukup ringan.
Jika Anda membuat baling-baling putar untuk generator vertikal, Anda dapat menggunakannya kaleng, potong memanjang. Untuk sistem yang kuat setengah dari tong baja digunakan (hingga volume 200 liter).
Tentu saja, Anda harus menangani masalah keandalan dengan perhatian khusus. Rangka kuat, poros pada bantalan.
Generator
Seperti disebutkan di atas, Anda dapat menggunakan motor mobil yang sudah jadi atau motor listrik dari instalasi listrik industri (peralatan rumah tangga). Sebagai contoh: generator angin yang terbuat dari obeng. Seluruh struktur digunakan: mesin, gearbox, kartrid untuk memasang bilah.
Generator kompak diperoleh dari motor stepper pencetak. Sekali lagi, kekuatan hanya cukup untuk berkuasa Lampu LED atau pengisi daya telepon pintar. Di alam, itu adalah hal yang sangat diperlukan.
Jika Anda merasa nyaman dengan besi solder dan memiliki pemahaman yang baik tentang teknik radio, Anda dapat merakit sendiri generatornya. Skema populer: generator angin menggunakan magnet neodymium. Keuntungan dari desain - Anda dapat secara mandiri menghitung kekuatan beban angin di daerah Anda. Mengapa magnet neodymium? Kekompakan dengan kekuatan tinggi.
Anda dapat membuat ulang rotor generator yang sudah ada.
Atau buat desain sendiri, dengan pembuatan belitan.
Efisiensi kincir angin semacam itu jauh lebih tinggi dibandingkan saat menggunakan sirkuit dengan motor listrik. Lain keuntungan yang tidak dapat disangkal- kekompakan. Generator neodymium berbentuk datar dan dapat ditempatkan langsung di kopling tengah baling-baling.
Tiang kapal
Pembuatan elemen ini tidak memerlukan pengetahuan tentang elektronika, tetapi kelangsungan seluruh generator angin bergantung pada kekuatannya.
Misalnya, tiang setinggi 10–15 meter memerlukan kabel penahan dan beban penyeimbang yang diperhitungkan dengan benar. Jika tidak, hembusan angin kencang dapat merobohkan bangunan tersebut.
Jika daya generator tidak melebihi 1 kW, berat struktur tidak terlalu besar, dan masalah kekuatan tiang memudar ke latar belakang.
Intinya
Generator angin buatan sendiri bukanlah desain yang rumit seperti yang terlihat pada pandangan pertama. Mempertimbangkan harga tinggi produk pabrik, Anda bisa berhemat banyak dengan membuatnya sendiri ladang angin dan cukup bahan yang tersedia. Mengingat biaya pembuatan kincir angin yang kecil, kincir angin akan terbayar dengan cukup cepat.
Video tentang topik tersebut
Saya selalu menyukai turbin angin Sumbu Vertikal karena manfaat yang ditawarkannya. Sayangnya, kebanyakan dari mereka, seperti Savonius, tidak terlalu efektif, namun dapat bekerja dalam kondisi angin rendah.Saya mulai mencari yang lain yang menggunakan prinsip Savonius. Saya akhirnya membangun yang ini juga dan menemukan kinerja yang serupa, tetapi yang ini juga tampak agak rendah efisiensinya, namun ia mengalahkan Savinous lagi.
Saya mulai bermain-main dengan balok-balok kecil dan membuat kaleng-kaleng kopi yang akhirnya mencapai 700 RPM dan disebut, "Kopi 700 RPM Mungkin". Itu tidak benar-benar menghasilkan banyak energi karena sekecil itu dan pada dasarnya terpotong. Di bawah ini adalah gambar penggunaan kaleng kopi untuk melakukan percobaan generator angin buatan sendiri dengan sumbu rotasi vertikal… Jika Anda memutuskan untuk mencobanya, saya akan memberi tahu Anda bahwa logamnya sangat tajam dan Anda harus mengenakan sarung tangan dengan memperhatikan semua tindakan pencegahan keselamatan… 
Di bagian bawah saya membaginya menjadi 4 bagian, memotong dua dan merekatkannya kembali ke dua bagian yang tersisa. Kecepatannya mencapai 700 rpm dalam kecepatan angin 12,5 mph.
Saya memutuskan untuk membangun turbin angin besar menggunakan ember plastik dan metode serupa digunakan dalam konstruksi. Benar-benar berantakan! Itu tidak berhasil sama sekali. Setelah memikirkan mengapa ini tidak berhasil, saya memutuskan untuk mencoba drum bundar di tengah. Saya menumpuk beberapa kaleng kopi besar di atas satu sama lain dan merekatkannya di sekeliling diameternya. Dengan mengubah aliran udara melalui blok itu berhasil meskipun tidak terlalu baik.
Setelah mencoba berbagai drum dan bentuk yang berbeda, saya memutuskan untuk melakukan pengujian yang lebih ilmiah daripada cara saya memodelkan turbin angin.
Saya tertarik dengan apa sebenarnya yang sedang terjadi. Saya menjalankan beberapa tes statis aliran udara melalui yaw di berbagai posisi, tetapi tidak berputar. Dengan menggunakan anemometer tangan saya memeriksa kecepatan angin di depan dan di belakang blok serta di dalam. Udara yang mengalir melalui putaran sebenarnya lebih cepat dibandingkan udara yang masuk saat pengereman. Saya menemukan formula Venturi dan mulai memeriksa bentuk bilah turbin angin buatan sendiri. Saya pikir saya punya cukup informasi untuk merancang sesuatu yang sedikit lebih besar, dan mendapatkannya skor tertinggi tes.
Dengan menggunakan kombinasi ide desain turbin angin Savinous dan teori Venturi, saya menghasilkan desain yang sedikit berbeda dari biasanya.
Meskipun bilahnya mirip Darrieus mirip dengan Savonius dan drum segitiga di tengahnya untuk memandu aliran udara, desainnya tetap terpasang. Saya membuat beberapa versi yang diperkecil untuk diuji, dan hasilnya tampak menjanjikan serta menunjukkan bahwa saya sepertinya berada di jalur yang benar. Yang lebih besar harus dibangun. Di bawah ini adalah versi terbaru dari ide ini... Fabrikasi sederhana menggunakan kayu lapis dan aluminium. 
Desain generator angin Lenz DIY lainnya
Di bawah pameran adalah awal dari versi kedua. Dengan menggunakan bagian-bagian dari yang pertama dan beberapa fabrikasi cepat untuk sayap, saya mulai menguji blok tersebut. Alternator adalah mesin 12 tiang yang saya buat hanya untuk proyek ini.
Butuh beberapa upaya untuk mencapainya di tempat yang menurut saya seharusnya dengan hasil yang baik dan tidak terlalu baik.
Karena bloknya sedikit berbeda dari aslinya, bilahku tidak mencapai kecepatan sebenarnya. Saya bermain dengan satu sayap pada mesin untuk mencari tahu di mana torsinya sementara itu berkembang sekitar 360 pengukuran setiap 10 derajat. Saya menyadari pada saat itu bahwa torsinya tidak sesuai dengan yang saya pikirkan dan mulai bermain-main dengan sudut sayap lagi. Akhirnya diputar pada suhu 9 derajat dan bekerja sempurna dengan efisiensi maksimum!
Saatnya untuk menerapkannya untuk pengujian nyata.
Saya memasang ini di pemuat depan pengumpan saya dan mengujinya di angin.
Di bawah ini adalah beberapa angka percobaan...
5,5 mph mulai terisi
7,1 mph 3,32 watt
8,5 mph 5,12 watt
9 mph 5,63 watt
9,5 mil/jam 6,78 watt
Lumayan untuk turbin angin kecil berukuran 2 kaki 2 kaki.
Saatnya membangun yang lebih besar untuk melihat apakah dapat diperluas dan tetap mempertahankan efisiensi efektifnya.
Saya membuat blok berdiameter lebih besar dengan tinggi 3 kaki x 4 kaki seperti yang ditunjukkan di bawah ini...
Saya tidak akan masuk sejumlah besar bagian, tapi ini menghasilkan konsumsi tenaga angin 52 pada kecepatan 12,5 mph. Saya bukan orang yang mudah dicap, mesin ini pasti membuat saya terinjak. Sekarang, saatnya untuk membawa ini ke level lain....
Struktur bilah generator angin Lenz berukuran 3 kali 4 kaki
Beberapa bagian untuk membuat turbin Lenz2 berdiameter 3 kaki x tinggi 4 kaki...
Di bawah ini adalah gambar rusuk sayap yang dipotong dari kayu lapis berukuran 3/4".
Catatan: Gambar di atas menunjukkan bahwa hanya dibutuhkan 6 rusuk padahal seharusnya ada 9 rusuk. Saya awalnya mendesain ini hanya dengan ujung rusuk di tempatnya menggunakan braket pengaku di tengahnya. Tulang rusuk ke-3 sebenarnya membuat mereka lebih kuat.
Bilah turbin angin buatan sendiri terutama dibuat dari kayu lapis 3/4" untuk siripnya dan stringernya dipotong dari mesin 2x4. Stringer direkatkan ke dalam slot dan kemudian dibor untuk sekrup. Cukup jepit stringer ke dalam alur dan gunakan perekat untuk memasangnya. Setelah lem terpasang Anda bisa menutupi sayap dengan lembaran aluminium. Saya juga menggunakan lembaran PVC setebal 1/8" yang harganya bisa lebih murah daripada aluminium. Lembaran aluminium Tebal 0,025 sebenarnya lebih ringan dari lembaran PVC. Bahan ringan lainnya juga bisa digunakan untuk pembuatan bilah untuk generator angin.
Di atas adalah gambar lain dari bilah turbin angin.
Paku kelingnya memiliki panjang aluminium 1/8" dan 3/4" hingga 1".
Saya memulai tikungan 90 derajat di sepanjang tepi depan dan paku keling aluminium ke bagian atas tepi depan luar rangka sayap. Balikkan lembaran aluminium ke tepi bingkai. Jepit ke tepi belakang. Mulailah menempatkan paku keling dengan jarak yang sama untuk memastikan aluminium ditarik dengan kuat ke tepinya saat Anda melakukannya.
Saat aluminium terpasang ke rangka, tekuk tepi belakang untuk membentuk lengkungan ke senar belakang.
Di bawah ini adalah gambar turbin ujung generator yang dipasang pada tabung rangka berukuran 1 inci persegi... 
Rangka turbin dibuat dari persegi standar 1x1 pipa besi dilas menjadi satu membentuk bentuk "kotak" dengan lebih banyak hiasan di sisinya. Pada gambar di atas Anda dapat melihat dua pelat baja tepat di atas, yang menunjukkan bahwa rangka dilas untuk menahan stator pada tempatnya. Disk atas dan bawah berputar dan stator berada di tengah celah udara di antara keduanya.
Generator angin buatan sendiri akan bekerja lebih baik pada platform tinggi dengan udara bersih dan tidak bergejolak.
Ini bekerja sangat baik di lokasinya, tetapi ini akan bekerja lebih baik dan memberikan keluaran yang lebih panjang ke lokasi yang lebih baik.
Menskalakan generator angin buatan sendiri dan memasang sayap ditunjukkan pada gambar di bawah...
Di bawah ini adalah beberapa rumus untuk membantu mengetahui RPM yang dapat dijalankan pada angin tertentu, serta berapa banyak daya yang dapat Anda harapkan dari perangkat….
W keluaran = 0,00508 x luas x kecepatan angin ~ 3 Efisiensi Luas dalam kaki persegi (tinggi x lebar)
Kecepatan angin dalam mph
Contoh: 3 x 4 di atas dalam kecepatan angin 15 mph dan alternator dengan efisiensi 75% akan memiliki keluaran daya;
0,00508 x (3x4) x 15^3 x (0,41 X.75) = 63,26 W
Efisiensi akan bervariasi tergantung pada arus AC dan peralatan konstruksi. Turbin, seperti yang diuji, akan beroperasi pada efisiensi poros 41%. Efisiensi generator akan bervariasi tergantung pada beban. Jika Anda memiliki generator yang berkinerja pada 90%, turbin pada 40%, maka kinerja mesin secara keseluruhan akan menjadi 0,9 x 0,4 = 0,36 atau lebih efisien 36%. Jika efisiensi generator hanya 50%, maka efisiensi keseluruhannya adalah 0,5 x 0,4 = 20%. Seperti yang Anda lihat, efisiensi generator memainkan peran besar dalam efisiensi keseluruhan atau apa yang Anda lihat untuk pengisian daya.
Berapa besarnya untuk kekuatan spesifik
ada angin di sini...
W/(0,00508 x kecepatan angin^3 x efisiensi) = total meter persegi persegi
Contoh: Katakanlah kita menginginkan 63 watt dengan kecepatan angin 15 mph menggunakan top digital;
63 W / (0,00508 x 15^3 x (0,75 x.41)) = 11,94 meter persegi (atau diameter 3 kaki x tinggi 4 kaki)
Seberapa cepat kerjanya dalam kecepatan angin tertentu...
Kecepatan angin x 88 / (diameter x 3,14) x TSR
Kecepatan angin dalam mph
"88" cukup ubah mph menjadi kaki per menit
TSR (Trim Speed Ratio) mesin ini untuk tenaga puncak adalah 0,8. Karena ini adalah mesin angkat/tarik hibrida, untuk mengekstrak energi dari sayap melawan arah angin dan melawan arah angin, mesin ini harus bekerja sedikit lebih lambat dibandingkan saat angin. 0.8 tampaknya merupakan waktu muat yang optimal, meskipun akan berfungsi pada 1.6 tanpa muatan.
Contoh: turbin angin dengan kecepatan 15 mph yang sama dibebani hingga 0,8 TSR...
15 mph x 88 / (3 x 3,14) x 0,8 = 112 rpm
atau kartrid - 15 x 88 / (3 x 3,14) x 1,6 = 224
Beberapa hal yang perlu diperhatikan saat merancang... jika generator lemah turbin akan "lari" atau kecepatan berlebih saat angin kencang. Itu harus seimbang untuk menangani kondisi ini atau bisa bergetar dan menyebabkan sesuatu rusak dan juga membakar generator. Lebih baik membangun generatornya sedikit. Anda harus menyertakan cara untuk mengontrol kecepatan, seperti memendekkan saklar atau memutusnya untuk memperlambat dan bahkan menghentikannya saat angin kencang. Hubungan pendek Sakelar hanya terhubung ke kabel yang keluar dari generator dan celana pendek AC. Ini membebani turbin secara signifikan, tidak akan menghentikannya berputar, tetapi akan berputar sangat lambat, dengan beban yang tinggi - itu semua tergantung pada alternator yang digunakan. Karena VAWT tidak dapat "digulung" oleh angin, maka VAWT harus terkendali.
Turbin yang saya rancang bekerja sangat baik dalam kondisi angin sepoi-sepoi, dan beroperasi pada kecepatan yang jauh lebih aman dibandingkan turbin lainnya. Desain sayap ini sangat kotor pada kecepatan angin di atas 20 mph dan efisiensinya turun jauh di atas kecepatan angin, meskipun sayap ini akan terus menghasilkan tenaga yang lebih tinggi seiring dengan meningkatnya kecepatan angin.
Kami telah mengembangkan desain generator angin dengan sumbu rotasi vertikal. Di bawah ini adalah panduan detail pembuatannya, setelah membacanya dengan seksama Anda akan bisa membuat generator angin vertikal sendiri.
Generator angin tersebut ternyata cukup handal, dengan biaya perawatan yang rendah, murah dan mudah pembuatannya. Tidak perlu mengikuti daftar detail yang disajikan di bawah ini; Anda dapat membuat beberapa penyesuaian sendiri, meningkatkan sesuatu, menggunakan sesuatu milik Anda sendiri, karena Tidak di semua tempat Anda dapat menemukan apa yang ada dalam daftar. Kami mencoba menggunakan suku cadang yang murah dan berkualitas tinggi.
Bahan dan peralatan yang digunakan:
| Nama | Jumlah | Catatan |
| Daftar bagian dan bahan yang digunakan untuk rotor: | ||
| Lembaran logam yang sudah dipotong sebelumnya | 1 | Potong dari baja setebal 1/4" menggunakan pemotongan waterjet, laser, dll |
| Hub otomatis (Hub) | 1 | Harus berisi 4 lubang, diameternya sekitar 4 inci |
| Magnet neodimium 2" x 1" x 1/2". | 26 | Sangat rapuh, lebih baik memesan tambahan |
| tiang 1/2"-13tpi x 3". | 1 | TPI - jumlah benang per inci |
| 1/2" kacang | 16 | |
| 1/2" mesin cuci | 16 | |
| 1/2" penanam | 16 | |
| 1/2".-13tpi mur tutup | 16 | |
| 1" mesin cuci | 4 | Untuk menjaga jarak antar rotor |
| Daftar bagian dan bahan yang digunakan untuk turbin: | ||
| Pipa Galvanis 3" x 60". | 6 | |
| Plastik ABS 3/8" (1,2x1,2m) | 1 | |
| Magnet untuk penyeimbang | Jika diperlukan | Jika bilahnya tidak seimbang, maka magnet dipasang untuk menyeimbangkannya |
| sekrup 1/4". | 48 | |
| mesin cuci 1/4". | 48 | |
| 1/4" penanam | 48 | |
| 1/4" kacang | 48 | |
| Sudut 2" x 5/8". | 24 | |
| 1" sudut | 12 (opsional) | Jika bilahnya tidak dapat menahan bentuknya, Anda dapat menambahkan tambahan. sudut |
| sekrup, mur, ring dan alur untuk sudut 1". | 12 (opsional) | |
| Daftar bagian dan bahan yang digunakan untuk stator: | ||
| Epoksi dengan pengeras | 2 liter | |
| Sekrup baja tahan karat 1/4". | 3 | |
| Mesin cuci baja tahan karat 1/4". | 3 | |
| Mur baja tahan karat 1/4". | 3 | |
| Ujung cincin 1/4". | 3 | Untuk email koneksi |
| Kancing baja tahan karat 1/2"-13tpi x 3". | 1 | Besi tahan karat baja tidak bersifat feromagnetik, sehingga tidak akan “memperlambat” rotor |
| 1/2" kacang | 6 | |
| fiberglass | Jika diperlukan | |
| email 0,51 mm. kawat | 24AWG | |
| Daftar suku cadang dan bahan yang digunakan untuk pemasangan: | ||
| baut 1/4" x 3/4". | 6 | |
| Flensa pipa 1-1/4". | 1 | |
| pipa galvanis 1-1/4" L-18" | 1 | |
| Peralatan dan perlengkapan: | ||
| tiang 1/2"-13tpi x 36". | 2 | Digunakan untuk jacking |
| baut 1/2". | 8 | |
| Alat pengukur jurusan angin | Jika diperlukan | |
| 1" lembaran aluminium | 1 | Untuk membuat spacer, jika diperlukan |
| Cat hijau | 1 | Untuk mengecat tempat plastik. Warna tidak penting |
| Bola cat biru. | 1 | Untuk mengecat rotor dan bagian lainnya. Warna tidak penting |
| Multimeter | 1 | |
| Besi solder dan solder | 1 | |
| Mengebor | 1 | |
| Gergaji besi | 1 | |
| Lelaki yg tdk terpelajar | 1 | |
| Masker | 1 | |
| Kacamata pelindung | 1 | |
| Sarung tangan | 1 | |
Generator angin dengan sumbu rotasi vertikal tidak seefisien generator angin horizontal, tetapi generator angin vertikal tidak terlalu menuntut lokasi pemasangannya.
Pembuatan turbin
1. Elemen penghubung - dirancang untuk menghubungkan rotor ke bilah generator angin.
2. Susunan bilahnya adalah dua buah segitiga sama sisi yang saling berhadapan. Dengan menggunakan gambar ini, akan lebih mudah untuk memposisikan sudut pemasangan bilah.
Jika Anda tidak yakin tentang sesuatu, templat karton akan membantu Anda menghindari kesalahan dan pengerjaan ulang lebih lanjut.
Urutan tindakan pembuatan turbin:
- Pembuatan penyangga (pangkalan) bawah dan atas bilah. Tandai dan gunakan gergaji ukir untuk memotong lingkaran dari plastik ABS. Kemudian lacak dan potong dukungan kedua. Anda akan mendapatkan dua lingkaran yang benar-benar identik.
- Di tengah salah satu penyangga, buat lubang berdiameter 30 cm yang akan menjadi penyangga atas bilah.
- Ambil hub (hub mobil) dan tandai serta bor empat lubang pada penyangga bawah untuk memasang hub.
- Buat templat untuk lokasi bilah (Gbr. di atas) dan tandai pada penyangga bawah titik pemasangan sudut yang akan menghubungkan penyangga dan bilah.
- Tumpuk bilahnya, ikat erat dan potong sesuai panjang yang dibutuhkan. Pada desain ini, panjang bilah adalah 116 cm, semakin panjang bilahnya, semakin banyak energi angin yang diterima, namun kelemahannya adalah ketidakstabilan saat angin kencang.
- Tandai bilah untuk memasang sudut. Pukulan lalu bor lubang di dalamnya.
- Dengan menggunakan templat lokasi bilah yang ditunjukkan pada gambar di atas, pasang bilah ke penyangga menggunakan sudut.
Pembuatan rotor
Urutan tindakan untuk pembuatan rotor:
- Letakkan kedua dudukan rotor di atas satu sama lain, sejajarkan lubangnya dan gunakan kikir atau spidol untuk membuat tanda kecil di sisinya. Di masa depan, ini akan membantu mengarahkan mereka dengan benar satu sama lain.
- Buat dua templat penempatan magnet kertas dan rekatkan ke alasnya.
- Tandai polaritas semua magnet dengan spidol. Sebagai "penguji polaritas" Anda dapat menggunakan magnet kecil yang dibungkus kain lap atau pita listrik. Dengan melewatkannya di atas magnet yang besar maka akan terlihat jelas apakah ia ditolak atau ditarik.
- Mempersiapkan resin epoksi(menambahkan pengeras ke dalamnya). Dan aplikasikan secara merata dari bagian bawah magnet.
- Dengan sangat hati-hati, dekatkan magnet ke tepi dudukan rotor dan pindahkan ke posisi Anda. Jika magnet dipasang di atas rotor, maka kekuatan tinggi magnet dapat menariknya dengan tajam dan dapat pecah. Dan jangan sekali-kali meletakkan jari atau bagian tubuh lainnya di antara dua magnet atau magnet dan besi. Magnet neodymium sangat kuat!
- Lanjutkan menempelkan magnet pada rotor (jangan lupa melumasinya dengan epoksi), bergantian kutubnya. Jika magnet bergerak di bawah pengaruh gaya magnet, maka gunakanlah sepotong kayu, letakkan di antara keduanya untuk pengamanan.
- Setelah satu rotor selesai, lanjutkan ke rotor kedua. Dengan menggunakan tanda yang Anda buat sebelumnya, posisikan magnet tepat di seberang rotor pertama, tetapi dengan polaritas berbeda.
- Tempatkan rotor berjauhan (agar tidak menjadi magnet, jika tidak, Anda tidak akan bisa melepasnya nanti).
Pembuatan stator adalah proses yang sangat memakan waktu. Anda tentu saja dapat membeli stator yang sudah jadi (coba temukan di sini) atau generator, tetapi bukan fakta bahwa mereka akan cocok untuk kincir angin tertentu dengan karakteristik masing-masing.
Stator generator angin merupakan komponen kelistrikan yang terdiri dari 9 buah kumparan. Kumparan stator ditunjukkan pada foto di atas. Kumparan tersebut dibagi menjadi 3 kelompok, masing-masing kelompok terdapat 3 kumparan. Setiap kumparan dililit dengan kawat 24AWG (0,51 mm) dan berisi 320 putaran. Jumlah lilitan yang lebih banyak, tetapi dengan kawat yang lebih tipis, akan menghasilkan tegangan yang lebih tinggi, tetapi arus yang lebih rendah. Oleh karena itu, parameter kumparan dapat diubah, tergantung pada tegangan yang Anda perlukan pada keluaran generator angin. Tabel berikut akan membantu Anda memutuskan:
320 putaran, 0,51 mm (24AWG) = 100V @ 120 rpm.
160 putaran, 0,0508 mm (16AWG) = 48V @ 140 rpm.
60 putaran, 0,0571 mm (15AWG) = 24V @ 120 rpm.
Menggulung kumparan dengan tangan adalah tugas yang membosankan dan sulit. Oleh karena itu, untuk memudahkan proses penggulungan, saya menyarankan Anda untuk membuat perangkat sederhana - mesin penggulung. Apalagi desainnya cukup sederhana dan bisa dibuat dari bahan bekas.
Lilitan semua kumparan harus dililitkan dengan cara yang sama, searah, dan perhatikan atau tandai letak awal dan akhir kumparan. Agar kumparan tidak terlepas, kumparan dibungkus dengan pita listrik dan dilapisi dengan epoksi.
Jig terbuat dari dua potong kayu lapis, batang kayu yang ditekuk, sepotong pipa PVC, dan paku. Sebelum membengkokkan jepit rambut, panaskan dengan obor.
Sepotong kecil pipa di antara papan memberikan ketebalan yang diinginkan, dan empat paku memberikan dimensi yang diperlukan untuk kumparan.
Anda bisa membuat desain mesin penggulung sendiri, atau mungkin Anda sudah memiliki yang sudah jadi.
Setelah semua kumparan dililit, harus dicek identitasnya satu sama lain. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan timbangan, dan Anda juga perlu mengukur hambatan kumparan dengan multimeter.
Jangan sambungkan konsumen rumah tangga langsung dari generator angin! Ikuti juga tindakan pencegahan keselamatan saat menangani listrik!
Proses koneksi koil:
- Amplas ujung terminal tiap kumparan dengan amplas.
- Hubungkan kumparan seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Harus ada 3 kelompok, 3 kumparan di setiap kelompok. Dengan diagram koneksi ini, Anda mendapatkan tiga fase arus bolak-balik. Solder ujung kumparan atau gunakan klem.
- Pilih salah satu konfigurasi berikut:
A.Konfigurasi bintang". Untuk mendapatkan tegangan keluaran yang besar, sambungkan terminal X,Y dan Z satu sama lain.
B. Konfigurasi segitiga. Untuk mendapatkan arus yang besar, sambungkan X ke B, Y ke C, Z ke A.
C. Untuk memungkinkan perubahan konfigurasi di masa mendatang, perpanjang keenam konduktor dan keluarkan. - Pada lembaran besar Di atas kertas, gambarlah diagram letak dan sambungan kumparan. Semua kumparan harus terdistribusi secara merata dan sesuai dengan letak magnet rotor.
- Tempelkan gulungan ke kertas dengan selotip. Siapkan resin epoksi dengan pengeras untuk mengisi stator.
- Gunakan kuas cat untuk mengaplikasikan epoksi pada fiberglass. Jika perlu, tambahkan potongan kecil fiberglass. Jangan mengisi bagian tengah kumparan untuk memastikan pendinginan yang cukup selama pengoperasian. Cobalah untuk menghindari pembentukan gelembung. Tujuan dari operasi ini adalah untuk mengamankan kumparan pada tempatnya dan memberi bentuk datar stator, yang akan ditempatkan di antara dua rotor. Stator tidak akan menjadi unit yang dibebani dan tidak akan berputar.
Agar lebih jelas, mari kita lihat keseluruhan prosesnya dalam gambar:
Kumparan yang sudah jadi dipasang kertas lilin dengan diagram tata letak yang digambar. Tiga lingkaran kecil di sudut-sudut pada foto di atas merupakan lokasi lubang-lubang pemasangan braket stator. Cincin di tengah mencegah epoksi masuk ke lingkaran tengah.
Kumparan dipasang pada tempatnya. Fiberglass, dalam potongan kecil, ditempatkan di sekitar kumparan. Kabel kumparan dapat dibawa ke dalam atau ke luar stator. Jangan lupa untuk menyisakan panjang lead yang cukup. Pastikan untuk memeriksa ulang semua sambungan dan mengujinya dengan multimeter.
Statornya hampir siap. Lubang untuk memasang braket dibor ke dalam stator. Saat mengebor lubang, berhati-hatilah agar tidak mengenai terminal koil. Setelah menyelesaikan operasi, potong sisa fiberglass dan, jika perlu, amplas permukaan stator.
Braket stator
Pipa untuk memasang poros hub dipotong sesuai ukuran ukuran yang tepat. Lubang dibor dan dimasukkan ke dalamnya. Nantinya, baut akan disekrup untuk menahan porosnya.
Gambar di atas menunjukkan braket tempat stator akan dipasang, terletak di antara kedua rotor.
Foto di atas menunjukkan tiang dengan mur dan selongsong. Empat tiang ini memberikan jarak yang diperlukan antara rotor. Alih-alih selongsong, Anda bisa menggunakan mur yang lebih besar, atau memotong sendiri ring aluminium.
Generator. Perakitan akhir
Klarifikasi kecil: celah udara kecil antara hubungan rotor-stator-rotor (yang diatur oleh pin dengan selongsong) menghasilkan keluaran daya yang lebih tinggi, namun risiko kerusakan pada stator atau rotor meningkat ketika sumbu tidak sejajar, yang mana dapat terjadi pada angin kencang.
Gambar kiri di bawah menunjukkan sebuah rotor dengan 4 tiang jarak bebas dan dua pelat aluminium (yang akan dilepas nanti).
Gambar sebelah kanan menunjukkan sudah dirakit dan dicat warna hijau stator dipasang pada tempatnya.
Proses pembuatan:
1. Bor 4 lubang pada pelat rotor atas dan ketuk benang untuk tiang. Hal ini diperlukan untuk menurunkan rotor ke tempatnya dengan lancar. Tempatkan keempat tiang pada pelat aluminium yang direkatkan sebelumnya dan pasang rotor atas pada tiang.
Rotor akan sangat tertarik satu sama lain kekuatan yang besar, oleh karena itu diperlukan alat seperti itu. Segera sejajarkan rotor satu sama lain sesuai dengan tanda yang ditempatkan sebelumnya di ujungnya.
2-4. Memutar stud secara bergantian dengan kunci pas, turunkan rotor secara merata.
5. Setelah rotor menempel pada selongsong (memberikan jarak bebas), buka sekrup dan lepaskan pelat aluminium.
6. Pasang hub (hub) dan kencangkan.
Generatornya sudah siap!
Setelah memasang stud (1) dan flensa (2), generator Anda akan terlihat seperti ini (lihat gambar di atas)
Baut stainless steel berfungsi untuk memastikan kontak listrik. Lebih mudah menggunakan ring lugs pada kabel.
Mur tutup dan ring digunakan untuk mengamankan sambungan. papan dan penyangga bilah untuk generator. Jadi, generator angin sudah terpasang sepenuhnya dan siap untuk diuji.
Untuk memulainya, yang terbaik adalah memutar kincir angin dengan tangan dan mengukur parameternya. Jika ketiga terminal keluaran mengalami hubungan pendek, kincir angin akan berputar sangat lambat. Ini dapat digunakan untuk menghentikan generator angin melayani atau untuk alasan keamanan.
Generator angin dapat digunakan tidak hanya untuk menyediakan listrik ke rumah Anda. Misalnya, instance ini dibuat agar stator menghasilkan tegangan tinggi, yang kemudian digunakan untuk pemanasan.
Generator yang dibahas di atas menghasilkan tegangan 3 fasa dengan frekuensi berbeda (tergantung kekuatan angin), dan misalnya di Rusia digunakan jaringan satu fasa 220-230V, dengan frekuensi jaringan tetap 50 Hz. Bukan berarti genset ini tidak cocok untuk menyalakan peralatan rumah tangga. Arus bolak-balik dari generator ini dapat diubah menjadi arus searah, dengan tegangan tetap. Dan arus searah sudah dapat digunakan untuk menyalakan lampu, memanaskan air, mengisi baterai, atau dapat disuplai konverter untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik. Namun hal ini berada di luar cakupan artikel ini.
Gambar di atas menunjukkan rangkaian penyearah jembatan sederhana yang terdiri dari 6 dioda. Ini mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
Lokasi pemasangan generator angin
Generator angin yang dijelaskan di sini dipasang pada tiang setinggi 4 meter di tepi gunung. Flensa pipa, yang dipasang di bagian bawah generator, memastikan pemasangan generator angin yang mudah dan cepat - cukup kencangkan 4 baut. Meskipun untuk keandalan lebih baik dilas.
Biasanya, generator angin horizontal “suka” ketika angin bertiup dari satu arah, berbeda turbin angin vertikal, dimana karena baling-baling cuaca, mereka bisa berbelok dan tidak peduli dengan arah angin. Karena Turbin angin ini dipasang di tepi tebing, kemudian angin disana menimbulkan aliran turbulen arah yang berbeda, yang tidak terlalu efektif untuk desain ini.
Faktor lain yang perlu dipertimbangkan ketika memilih lokasi adalah kekuatan angin. Arsip data kekuatan angin untuk wilayah Anda dapat ditemukan di Internet, meskipun sangat mendekati perkiraan, karena itu semua tergantung pada lokasi spesifik.
Selain itu, anemometer (alat untuk mengukur kekuatan angin) akan membantu dalam memilih lokasi pemasangan generator angin.
Sedikit tentang mekanisme generator angin
Seperti diketahui, angin timbul karena adanya perbedaan suhu permukaan bumi. Ketika angin memutar turbin generator angin, ia menciptakan tiga gaya: gaya angkat, pengereman, dan impuls. Pengangkatan biasanya terjadi pada permukaan cembung dan merupakan akibat dari perbedaan tekanan. Gaya pengereman angin timbul di belakang bilah-bilah generator angin; hal ini tidak diinginkan dan memperlambat kincir angin. Kekuatan impuls terjadi karena bentuk melengkung pisau. Ketika molekul udara mendorong bilah dari belakang, mereka tidak punya tempat untuk pergi dan berkumpul di belakangnya. Akibatnya, mereka mendorong bilahnya ke arah angin. Semakin besar gaya angkat dan impuls serta semakin kecil gaya pengereman maka semakin cepat sudu-sudu tersebut berputar. Rotor berputar sesuai, yang menciptakan medan magnet pada stator. Hasilnya adalah energi listrik yang dihasilkan.
Unduh diagram tata letak magnet.
Perhitungan kincir angin vertikal pada dasarnya tidak berbeda dengan perhitungan kincir angin horizontal konvensional. Namun perhitungannya memiliki kekhasan tersendiri, karena kincir angin vertikal tipe “Barrel” beroperasi bukan karena gaya angkat, melainkan karena tekanan angin pada bilahnya. Selanjutnya saya akan memberikan contoh perhitungan turbin angin pada garis besar umum. Meskipun perhitungannya cukup akurat, namun memberikan hasil Ide umum tentang kekuatan generator angin, tetapi banyak faktor yang secara signifikan dapat mempengaruhi hasil sebenarnya tidak diperhitungkan.
Generator angin vertikal buatan sendiri
Misalnya foto kincir angin vertikal tipe "Barrel".Misalnya kita ingin membuat generator angin tipe “Barrel” dengan lebar 2 meter dan tinggi 3 meter. Jumlah bilahnya tidak terlalu penting, dan katakanlah kita mempunyai 4 bilah setengah lingkaran. Pertama, kita perlu mencari tahu berapa banyak energi yang umumnya dapat kita peroleh dari rotor ini.
Ada rumus sederhana untuk menghitungnya:
P=0,6*S*V^3
P- daya Watt
S- area penyapuan pisau sq.m.
V^3- Kecepatan angin dalam kubus m/s
0.6 adalah kecepatan angin. Angin yang bergerak di angkasa dianggap sebagai satu kesatuan, tetapi angin, ketika mendekati suatu rintangan, kehilangan kecepatan dan kekuatannya. Karena kita tidak mengetahui kehilangan kecepatan, kita ambil 0,6, dengan memperhitungkan fakta bahwa angin akan kehilangan kecepatan sebesar 33%.
Selain itu rumus menghitung luas lingkaran S=πr2, Di mana
π - 3,14
R- jari-jari lingkaran kuadrat
Secara umum, kincir angin vertikal, seperti papan reklame, memperlambat angin dengan sangat kuat, dan a kantong udara, menghadapi bagian angin baru yang menyebar ke samping dan 30-40% energi angin hilang tanpa ikut serta dalam tekanan pada bilahnya. Oleh karena itu, efisiensi keseluruhan, atau menurut KIEV yang benar dari roda angin, turbin angin vertikal cukup rendah dan hanya berjumlah 10-20% dari energi angin.
Dari analisa turbin angin vertikal buatan sendiri, KIEV pada dasarnya 10% dari total, tapi kami optimis, jadi saya ambil KIEV 0,2, meski efisiensi generator dan transmisi tidak diperhitungkan di sini.
0,6*6*2*2*2*0,2=5,76 watt pada 2m/s
0,6*6*3*3*3*0,2=19,44 watt pada 3m/s
0,6*6*4*4*4*0,2=46,08 watt pada 4m/s
0,6*6*5*5*5*0,2=90 watt pada 5m/s
0,6*6*7*7*7*0,2=246 watt pada 7m/s
0,6*6*10*10*10*0,2=720 watt pada 10m/s
Sekarang sudah jelas kemampuan rotor ini. Selanjutnya kita perlu memasangkan generator pada rotor ini agar generator dapat menghasilkan daya semaksimal mungkin yang tersedia pada rotor, dan pada saat yang sama tidak membebani rotor secara berlebihan - sehingga dapat berputar dan kecepatannya tidak turun banyak. . Kalau tidak, tidak ada gunanya, produksi energi akan turun secara signifikan. Untuk mengatur generator, kita perlu mengetahui kecepatan kincir angin pada setiap kecepatan angin.
Berbeda dengan turbin angin horizontal yang kecepatan putaran ujung sudunya biasanya 5 kali lipat kecepatan lebih cepat angin, generator angin vertikal tidak dapat berputar lebih cepat dari kecepatan angin. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa di sini angin hanya mendorong bilahnya, dan mulai bergerak mengikuti aliran angin yang lewat. Baling-baling horizontal bekerja karena gaya angkat yang dihasilkan di bagian belakang sudu, dan mendorong sudu ke depan, dan di sini kecepatannya hanya dibatasi oleh sifat aerodinamis sudu dan gaya angkat.
Kami tidak akan membahas secara detail, dan akan kembali ke roda angin kami. Untuk menghitung putaran rotor berukuran 2*3 meter yang lebar rotornya 2 meter, Anda perlu mencari keliling rotor. 2*3,14=6,28 meter, yaitu dalam satu kali putaran ujung bilah menempuh jarak 6,28 meter. Artinya idealnya rotor akan melakukan putaran penuh pada aliran angin yang lewat sepanjang 6,28 meter. Namun karena energi dihabiskan untuk putaran, transmisi, dan bahkan putaran generator - yang dibebani oleh baterai, kecepatannya akan turun rata-rata setengahnya. Dan rotor akan melakukan putaran penuh dalam aliran angin sepanjang 12 meter.
Maka jadinya seperti ini, jika kecepatan angin 3 m/s, maka dengan angin tersebut rotor akan melakukan 0,4 putaran dalam satu detik, dan dalam 4 detik satu putaran penuh. Dan dalam satu menit dengan kecepatan angin 3 m/s menjadi 60:4 = 15 rpm.
Pada 3m/s 12:3=4, 60:4=15rpm
Pada 4m/s akan menjadi 12:4=3, 60:3=20rpm.
Dengan kecepatan angin 5m/s 12:5=2.4, 60:2.4=25rpm.
Pada 7m/s 12:7=1,71, 60:1,71=35rpm
Pada 10m/s 12:10=1,2, 60:1,2=50rpm
Saya pikir kecepatan roda angin sekarang sudah jelas, dan sudah diketahui. Semakin besar diameter roda angin, semakin rendah kecepatannya dibandingkan dengan kecepatan angin. Jadi misalnya kincir angin yang berdiameter 1 meter akan berputar dua kali lebih cepat dari kincir angin yang berdiameter 2 meter.
Sekarang kita membutuhkan generator yang dapat menghasilkan listrik dengan kecepatan ini tidak lagi daripada yang bisa dihasilkan oleh roda angin. Dan jika generator lebih bertenaga, maka rotor akan kelebihan beban, dan generator tidak akan dapat berputar hingga kecepatannya, akibatnya kecepatan akan rendah dan daya keseluruhan akan rendah. Dengan kecepatan angin 3m/s di sini 15 rpm, dan daya kincir angin 19 watt, Anda memerlukan generator untuk memuat rotor tidak lebih dari 19 watt. Hal ini memperhitungkan efisiensi gearbox (jika tersedia) dan efisiensi generator itu sendiri. Efisiensi gearbox dan generator biasanya tidak diketahui, tetapi keduanya juga memiliki kerugian yang signifikan, dan secara umum, 20-50% energi hilang, dan hanya 50% yang disalurkan ke baterai pada keluarannya, yaitu sekitar 10 watt. dalam kasus kami.
Jika generator membebani roda angin secara berlebihan, kecepatannya tidak akan mencapai kecepatan nominal dan akan jauh lebih rendah daripada kecepatan angin. Hal ini akan menyebabkan kecepatan dan daya generator turun. Ditambah lagi, bilah-bilahnya, yang kecepatannya jauh lebih lambat dibandingkan dengan angin, akan sangat memperlambatnya dan angin akan berhamburan ke samping, akibatnya, kekuatan roda angin akan semakin turun. Jadi, dengan generator yang terlalu bertenaga, energi yang tersedia untuk baterai akan menjadi beberapa kali lebih sedikit dari yang seharusnya. Atau sebaliknya, bila generator terlalu lemah dan pada putaran 15 rpm kincir angin tidak dapat memuat kincir angin secara penuh, maka ternyata energi yang kita konsumsi jauh lebih sedikit dari kemungkinan tersebut.
Akibatnya, generator harus sesuai dengan kekuatan roda angin; ini adalah satu-satunya cara agar kita dapat mengekstraksi daya semaksimal mungkin dari roda angin. Ini bisa dikatakan paling banyak tugas yang sulit karena generatornya pasti bisa karakteristik yang berbeda tegangan dan arus terhadap putaran. Untuk memilih generator, Anda perlu memutarnya pada baterai dan mengukur keluaran energinya, atau menghitungnya menggunakan rumus. Dan kemudian coba pasangkan ke roda angin.
Misal genset anda pada putaran 300 rpm mempunyai 1 ampere pada aki 14 volt, kira-kira 14 watt, dan kincir angin menghasilkan 19 watt pada putaran 15 rpm. Artinya diperlukan pengali sebesar 1:20 agar generator berputar pada 300 rpm. Pada kecepatan 5 m/s, kecepatan roda angin adalah 25 rpm, sehingga generator akan berputar dengan kecepatan 500 rpm. Daya kincir angin kami hanya 90 watt, namun generatornya melebihi daya dan menghasilkan 200 watt. Kincir angin tidak akan bekerja seperti itu; ia hanya akan berputar perlahan dan tidak akan menghasilkan daya 90 watt - apalagi 200 watt. Solusinya adalah dengan mengorbankan awal pengisian dan membuat gearbox 1:15, atau menggandakan ketinggian roda angin sehingga roda angin menarik generator.
Oleh karena itu, generator harus menyesuaikan daya dan kecepatannya di seluruh rentang putaran kincir angin. Dan jika generator tidak memiliki daya yang cukup, maka Anda perlu meningkatkan rasio roda gigi pengali, atau mengurangi rotor untuk mencapai keseimbangan antara kecepatan dan daya roda angin dan generator. Seringkali orang, tanpa perhitungan sama sekali, memasang generator dari apa pun yang mereka temukan, dan membuat kincir angin setelah cukup banyak menonton video dari YouTube, tetapi pada akhirnya ternyata generator angin tidak berfungsi saat angin kencang dan hanya sedikit. dalam hal kekuasaan.
Energi angin sangat mencolok dalam keanekaragamannya dan desain yang tidak biasa desain generator angin. Desain generator angin yang ada, serta proyek yang diusulkan, menempatkan energi angin di luar persaingan dalam hal orisinalitas solusi teknis dibandingkan dengan semua kompleks energi mini lainnya yang beroperasi menggunakan sumber energi terbarukan.
Saat ini terdapat banyak desain konseptual generator angin yang berbeda, yang dapat dibagi menjadi dua tipe utama berdasarkan jenis roda angin (rotor, turbin, baling-baling). Ini adalah turbin angin dengan sumbu rotasi horizontal (baling-baling) dan sumbu vertikal (rotari, yang disebut turbin berbentuk H).
Turbin angin dengan sumbu putar mendatar. Pada kincir angin dengan sumbu putar horizontal, poros rotor dan generator terletak di bagian atas, dan sistem harus diarahkan ke arah angin. Turbin angin kecil dipandu menggunakan sistem baling-baling angin, sedangkan instalasi (industri) yang lebih besar memiliki sensor angin dan servo yang mengubah sumbu rotasi menjadi angin. Kebanyakan turbin angin industri dilengkapi dengan gearbox yang memungkinkan sistem menyesuaikan dengan kecepatan angin saat ini. Karena tiang menciptakan aliran turbulen di belakangnya, roda angin biasanya berorientasi pada arah melawan aliran udara. Bilah-bilah kincir angin dibuat cukup kuat agar tidak bersentuhan dengan tiang akibat hembusan angin kencang. Turbin angin jenis ini tidak memerlukan pemasangan mekanisme orientasi angin tambahan.
Roda angin dengan sumbu horizontal
Roda angin dapat dibuat dengan jumlah bilah yang berbeda-beda: dari generator angin berbilah tunggal dengan beban penyeimbang hingga generator angin berbilah banyak (dengan jumlah bilah hingga 50 atau lebih). Roda angin dengan sumbu horizontal Rotasi terkadang dilakukan dalam arah yang tetap, mis. mereka tidak dapat berputar pada sumbu vertikal yang tegak lurus terhadap arah angin. Generator angin jenis ini hanya digunakan jika terdapat satu arah angin yang dominan. Dalam kebanyakan kasus, sistem tempat roda angin dipasang (yang disebut kepala) berbentuk putar, berorientasi pada arah angin. Generator angin kecil menggunakan sirip ekor untuk tujuan ini, sedangkan generator angin besar menggunakan elektronik untuk mengontrol orientasinya.
Untuk membatasi kecepatan putaran roda angin pada saat kecepatan tinggi angin, ada beberapa cara yang digunakan, antara lain memasang sudu dalam posisi berbulu, menggunakan katup yang berdiri di atas sudu atau berputar bersamanya, dll. Sudu dapat langsung dipasang pada poros generator, atau torsi dapat disalurkan dari peleknya melalui poros sekunder ke generator atau mesin kerja lainnya.
Saat ini ketinggian tiang pembangkit angin industri bervariasi antara 60 hingga 90 m, roda angin berputar 10-20 putaran per menit. Beberapa sistem memiliki gearbox yang dapat diganti yang memungkinkan roda angin berputar lebih cepat atau lebih lambat tergantung pada kecepatan angin, dengan tetap mempertahankan pembangkitan listrik. Semua generator angin modern dilengkapi dengan sistem untuk mematikan otomatis jika terjadi angin terlalu kencang.
Keuntungan utama dari sumbu horizontal adalah sebagai berikut: pitch bilah turbin yang bervariasi, memungkinkan penggunaan energi angin secara maksimal tergantung pada kondisi atmosfer; tiang yang tinggi memungkinkan Anda “menjangkau” angin yang lebih kencang; efisiensi tinggi karena arah roda angin tegak lurus terhadap angin.
Namun, sumbu horizontal memiliki sejumlah kelemahan. Diantaranya adalah tiang yang tinggi hingga 90 m dan panjang bilah yang sulit diangkut, besarnya tiang, perlunya mengarahkan poros ke arah angin, dll.
Mesin angin dengan sumbu putar vertikal. Keuntungan utama dari sistem seperti ini adalah tidak perlu mengarahkan sumbu ke arah angin, karena turbin angin menggunakan angin yang datang dari segala arah. Selain itu, desain disederhanakan dan beban giroskopik berkurang, menyebabkan tekanan tambahan pada bilah, sistem roda gigi, dan elemen instalasi lainnya dengan sumbu rotasi horizontal. Instalasi seperti ini sangat efektif di daerah dengan angin yang bervariasi. Turbin aksial vertikal beroperasi pada kecepatan angin rendah dan segala arah angin tanpa orientasi terhadap angin, namun memiliki efisiensi yang rendah.
Penulis ide pembuatan turbin dengan sumbu putar vertikal (turbin berbentuk H) adalah insinyur Perancis George Jean Marie Darius (Jean Marie Darier). Generator angin jenis ini dipatenkan pada tahun 1931. Berbeda dengan turbin sumbu horizontal, turbin berbentuk H “menangkap” angin saat berubah arah tanpa mengubah posisi rotor itu sendiri. Oleh karena itu, generator angin jenis ini tidak memiliki “ekor” dan bentuknya seperti tong. Rotor memiliki sumbu rotasi vertikal dan terdiri dari dua hingga empat bilah melengkung.
Bilah-bilah tersebut membentuk struktur spasial yang berputar di bawah pengaruh gaya angkat yang timbul pada bilah-bilah dari aliran angin. Pada rotor Daria, koefisien pemanfaatan energi angin mencapai nilai 0,300,35. DI DALAM Akhir-akhir ini Pengembangan mesin putar Darrieus dengan bilah lurus sedang dilakukan. Kini generator angin Darrieus dapat dianggap sebagai pesaing utama generator angin tipe baling-baling.
Pemasangannya memiliki efisiensi yang cukup tinggi, namun menimbulkan beban serius pada tiang. Sistem ini juga memiliki torsi awal yang besar, yang sulit dihasilkan oleh angin. Paling sering hal ini dilakukan oleh pengaruh eksternal.
Rotor Savonius
Jenis roda angin lainnya adalah rotor Savonius, yang dibuat oleh insinyur Finlandia Sigurt Savonius pada tahun 1922. Torsi terjadi ketika udara mengalir di sekitar rotor karena perbedaan hambatan antara bagian cembung dan cekung pada rotor. Rodanya sederhana, namun memiliki faktor pemanfaatan energi angin yang sangat rendah - hanya 0,1-0,15.
Keuntungan utama generator angin vertikal adalah tidak memerlukan mekanisme orientasi angin. Generatornya dan mekanisme lainnya terletak di ketinggian rendah dekat pangkalan. Semua ini sangat menyederhanakan desain. Elemen kerja terletak dekat dengan tanah, sehingga lebih mudah perawatannya. Kecepatan angin pengoperasian minimum yang rendah (2-2,5 m/s) menghasilkan lebih sedikit kebisingan.
Namun, kelemahan serius dari turbin angin ini adalah perubahan signifikan pada kondisi aliran di sekitar sayap selama satu putaran rotor, yang berulang secara siklis selama operasi. Karena kehilangan rotasi terhadap aliran udara, sebagian besar turbin angin dengan sumbu rotasi vertikal hampir setengah efisiensinya dibandingkan turbin angin dengan sumbu horizontal.
Pencarian solusi baru dalam energi angin terus berlanjut, dan sudah ada penemuan orisinal, misalnya turbosail. Generator angin dipasang dalam bentuk pipa vertikal panjang setinggi 100 m, yang di dalamnya terjadi aliran udara yang kuat karena adanya gradien suhu di antara ujung-ujung pipa. Generator listrik itu sendiri, bersama dengan turbin, diusulkan untuk dipasang di dalam pipa, sehingga aliran udara akan memastikan putaran turbin. Seperti yang ditunjukkan oleh praktik pengoperasian generator angin seperti itu, setelah memutar turbin dan memanaskan udara secara khusus di tepi bawah pipa, bahkan dalam angin yang tenang (dan tenang), aliran udara yang kuat dan stabil terbentuk di dalam pipa. . Hal ini membuat turbin angin seperti itu menjanjikan, tetapi hanya di daerah yang tidak berpenghuni (saat beroperasi, pembangkit semacam itu tidak hanya menyedot benda-benda kecil, tetapi juga hewan besar ke dalam pipa). Instalasi ini dikelilingi oleh jaring pelindung khusus, dan sistem kontrol ditempatkan pada jarak yang cukup.
layar turbo
Para ahli sedang berupaya menciptakan perangkat khusus untuk pemadatan angin - diffuser (pemadat energi angin). Selama setahun, turbin angin jenis ini berhasil “menangkap” energi 4-5 kali lebih banyak dibandingkan turbin konvensional. Kecepatan putaran roda angin yang tinggi dicapai dengan menggunakan diffuser. Di bagiannya yang sempit, aliran udara sangat deras, bahkan dengan angin yang relatif lemah.
Generator angin dengan diffuser
Seperti diketahui, kecepatan angin meningkat seiring ketinggian, sehingga menciptakan kondisi yang lebih menguntungkan untuk penggunaan generator angin. Layang-layang ditemukan di Tiongkok sekitar 2.300 tahun yang lalu. Ide penggunaan layang-layang untuk mengangkat generator angin ke ketinggian perlahan mulai terwujud.
Generator angin terbang
Desainer Swiss dari perusahaan Etra menghadirkan desain baru layang-layang tiup yang mampu mengangkat beban hingga 100 kg dengan berat sayap 2,5 kg. Dapat digunakan untuk pemasangan di kapal laut dan pengangkatan ke ketinggian (hingga 4 km) turbin angin. Pada tahun 2008, sistem serupa diuji selama pelayaran kapal kontainer Beluga SkySails dari Jerman ke Venezuela (penghematan bahan bakar mencapai lebih dari $1.000 per hari).
Layar Langit Beluga
Misalnya, di Hamburg, perusahaan Beluga Shipping memasang sistem seperti itu pada kapal curah diesel Beluga SkySails. Sebuah layang-layang berbentuk paraglider berukuran 160 m2 melayang ke udara hingga ketinggian hingga 300 m akibat gaya angkat angin. Paraglider dibagi menjadi beberapa kompartemen di mana, atas perintah komputer, udara bertekanan disuplai melalui tabung elastis. Perusahaan Beluga SkySails berencana untuk melengkapi sekitar 400 kapal kargo dengan sistem seperti itu pada tahun 2013.
Kepala angin "Penangkap Angin"
Desain kepala angin “Windcatcher” memiliki solusi menarik. Rumah putar generator dibuat cukup panjang (sekitar 0,5 m), pada bagian tengah (antara flensa generator hingga sudu-sudu) terdapat mekanisme pelipatan sudu-sudu. Prinsip pengoperasiannya mirip dengan mekanisme pembukaan payung otomatis, dan bilahnya menyerupai sayap pesawat layang gantung. Untuk memastikan bahwa bilahnya tidak saling menempel selama pelipatan, sumbu pengikatnya sedikit diimbangi. Empat bilah (melalui satu) masuk ke dalam, dan empat bilah keluar. Setelah dilipat, luas hambatan kincir angin berkurang hampir empat kali lipat, dan koefisien hambatan aerodinamisnya hampir dua kali lipat.
Sebuah “kuk” dengan sumbu rotasi vertikal dipasang di bagian atas penyangga kincir angin. Di satu ujung ada generator angin, di ujung lainnya ada penyeimbang. Pada angin sepoi-sepoi, generator angin dinaikkan di atas tingkat atas penyangga dengan menggunakan penyeimbang, dan sumbu turbin angin berbentuk horizontal. Dengan meningkatnya angin, tekanan pada roda angin meningkat dan mulai turun, berputar pada sumbu horizontal. Beginilah cara kerja sistem “pelarian” lainnya dari angin kencang. Desainnya memungkinkan rocker arm direntangkan sehingga generator angin dipasang satu di belakang yang lain. Ternyata itu adalah semacam karangan bunga dari modul yang identik, yang dalam angin lemah berdiri satu di atas yang lain, dan dalam angin kencang mereka turun, “bersembunyi” di “bayangan angin” roda angin. Hal ini juga mencakup kemampuan sistem untuk beradaptasi dengan beban eksternal.
Generator angin Eolic
Desainer Marcos Madia, Sergio Oashi dan Juan Manuel Pantano telah mengembangkan generator angin portabel Eolic. Hanya bahan aluminium dan serat karbon yang digunakan untuk pembuatan perangkat tersebut. DI DALAM bentuk rakitan Turbin Eolic panjangnya kurang lebih 170 cm, untuk membawa Eolic dari keadaan terlipat menjadi situasi kerja Ini akan memakan waktu 2-3 orang dan proses ini akan memakan waktu 15-20 menit. Generator angin ini dapat dilipat untuk dibawa.
Generator angin desainer Revolution Air
Saat ini ada banyak proyek desain dan pengembangan. Maka, desainer Perancis Philippe Starck menciptakan generator angin Revolution Air. Proyek desain kincir angin ini disebut “Ekologi Demokratis”.
Bola Energi Generator Angin
Sekelompok desainer dan insinyur internasional Home-energy mempresentasikan produk mereka - generator angin Energy Ball. Fitur utama Yang baru adalah susunan bilah di atasnya seperti bola. Semuanya terhubung ke rotor di kedua ujungnya. Ketika angin melewatinya, angin bertiup sejajar dengan rotor, yang meningkatkan efisiensi generator. Energy Ball dapat beroperasi bahkan pada kecepatan angin yang sangat rendah dan menghasilkan kebisingan yang jauh lebih sedikit dibandingkan turbin angin konvensional.
Generator angin Tretyakov
Turbin angin unik diciptakan oleh desainer dari Samara. Ketika digunakan di lingkungan perkotaan, ini lebih murah, lebih ekonomis dan lebih bertenaga dibandingkan rekan-rekannya di Eropa. Generator angin Tretyakov adalah saluran masuk udara yang menangkap aliran udara yang relatif lemah sekalipun. Produk baru mulai menghasilkan energi berguna dengan kecepatan 1,4 m/s. Selain itu, tidak diperlukan pemasangan yang mahal: pemasangan dapat dipasang pada gedung, tiang kapal, jembatan, dll. Memiliki tinggi 1 m dan panjang 1,4 m, efisiensinya konstan - sekitar 52%. Kekuatan perangkat industri adalah 5 kW. Pada jarak 2 m, kebisingan dari ladang angin kurang dari 20 dB (sebagai perbandingan: kebisingan kipas berkisar antara 30 hingga 50 dB).
Windtronik
Perusahaan Amerika Wind Tronics dari Michigan telah mengembangkan turbin angin kompak untuk digunakan di rumah tangga pribadi. Pengembang teknologinya adalah Wind Tronics, dan raksasa manufaktur Honeywell telah mulai memproduksi turbin angin. Desainnya tidak mencakup kerusakan lingkungan.
Instalasi ini menggunakan impeler turbin Blade Tip Power System (BTPS), yang memungkinkan generator angin beroperasi pada rentang kecepatan angin yang lebih luas, sekaligus mengurangi hambatan mekanis dan bobot turbin. Wind Tronics mulai berputar dengan kecepatan angin hanya 0,45 m/s dan beroperasi hingga kecepatan 20,1 m/s! Perhitungan menunjukkan bahwa turbin semacam itu menghasilkan listrik rata-rata 50% lebih sering dan lebih lama dibandingkan generator angin tradisional. Omong-omong, otomatisasi dengan anemometer yang terhubung secara permanen memantau kecepatan dan arah angin. Ketika kecepatan operasi maksimum tercapai, turbin hanya berputar ke arah angin dengan sisi yang ramping. Otomatisasi sistem segera merespons hujan beku yang dapat menyebabkan lapisan es. Teknologi ini telah dipatenkan di lebih dari 120 negara.
Minat terhadap turbin angin kecil semakin meningkat di seluruh dunia. Banyak perusahaan yang berupaya memecahkan masalah ini cukup berhasil dalam menciptakan solusi orisinal mereka sendiri.
Optiwind 300
Perusahaan Optiwind memproduksi turbin angin asli Optiwind 300 (300 kW, biaya - 75 ribu euro) dan Optiwind 150 (150 kW, biaya - 35 ribu euro). Mereka dirancang untuk penghematan energi kolektif di desa-desa dan peternakan(Gbr. 12). Ide utamanya adalah mengumpulkan energi angin menggunakan struktur bertumpuk dari beberapa turbin pada ketinggian yang layak. Optiwind 300 dilengkapi menara setinggi 61 meter, platform akselerator berdiameter 13 m, dan diameter masing-masing turbin 6,5 m.
GEDAYC
Desain turbin GEDAYC memiliki tampilan yang tidak biasa (Gbr. 13). Bobotnya yang rendah memungkinkan turbin memutar generator listrik secara efektif pada kecepatan angin 6 m/s. Desain blade baru menggunakan prinsip yang mirip dengan "sistem" layang-layang. Turbin GEDAYC telah dipasang pada tiga turbin angin berkekuatan 500 kW yang memasok energi ke tambang. Pemasangan turbin GEDAYC dan uji coba pengoperasiannya menunjukkan bahwa berkat desain baru, turbin menjadi lebih ringan, lebih nyaman untuk diangkut, dan lebih mudah perawatannya.
Sayang
Earth Tronics telah mengembangkan turbin angin “rumah” jenis baru dari Honeywell. Sistem ini memungkinkan pembangkitan listrik pada ujung sudu, dan bukan pada porosnya (seperti diketahui, kecepatan putaran ujung sudu jauh lebih tinggi daripada kecepatan putaran sumbu). Dengan demikian, turbin Honeywell tidak menggunakan gearbox dan generator, seperti pada generator angin konvensional, yang menyederhanakan desain, mengurangi bobotnya dan ambang batas kecepatan angin saat generator angin mulai menghasilkan listrik.
Proyek percontohan generator angin dengan levitasi magnetik telah dibuat di Tiongkok. Suspensi magnetik memungkinkan pengurangan kecepatan angin awal menjadi 1,5 m/s dan, dengan demikian, meningkatkan total output generator sepanjang tahun sebesar 20%, yang seharusnya mengurangi biaya listrik yang dihasilkan.
Turbin Maglev
Maglev Wind Turbine Technologies yang berbasis di Arizona bermaksud memproduksi turbin angin sumbu vertikal Turbin Maglev kekuatan maksimum 1 Pengawal. Seperti apa model turbin angin yang eksotis bangunan tinggi, tapi dari segi kekuatannya kecil. Satu turbin Maglev dapat menyediakan energi untuk 750 ribu rumah dan mencakup area (termasuk zona eksklusi) sekitar 40 hektar. Turbin ini ditemukan oleh penemu Ed Mazur, pendiri MWTT. Turbin Maglev mengapung dengan levitasi magnetik. Komponen utama instalasi baru ini terletak di permukaan tanah, sehingga lebih mudah perawatannya. Secara teori, turbin baru bekerja secara normal baik dalam kondisi angin yang sangat lemah maupun angin yang sangat kencang (lebih dari 40 m/s). Perusahaan bermaksud untuk membuka pusat ilmiah dan pendidikan di dekat turbinnya.
Saat mempelajari warisan kreatif insinyur brilian Rusia Vladimir Shukhov (1853-1939), spesialis dari Inbitek-TI LLC menarik perhatian pada idenya menggunakan hiperboloid batang baja dalam arsitektur dan konstruksi.
Turbin angin tipe hiperboloid
Potensi struktur seperti itu saat ini belum sepenuhnya dipelajari atau dieksplorasi. Diketahui juga bahwa Shukhov menyebut karyanya dengan hiperboloid sebagai “penelitian”. Berdasarkan idenya, muncullah pengembangan generator angin tipe putar desain yang benar-benar baru. Desain ini memungkinkan pembangkitan listrik bahkan pada kecepatan angin yang sangat rendah. Untuk memulai dari keadaan diam diperlukan kecepatan angin 1,4 m/s. Hal ini dicapai dengan menggunakan efek levitasi dari rotor generator angin. Generator angin jenis ini dapat mulai bekerja bahkan pada arus udara yang naik, yang biasanya terjadi di dekat sungai, danau, atau rawa.
Turbin Angin Bergerak
Proyek menarik lainnya - generator angin Mobile Wind Turbine - dikembangkan oleh desainer studio Pope Design (Gbr. 17). Ini adalah generator angin bergerak yang terletak di dasar truk. Untuk mengoperasikan Mobile Wind Turbine hanya diperlukan seorang operator-driver. Generator angin ini dapat digunakan di zona bencana alam, saat tanggap darurat, dan saat pemulihan infrastruktur.
KESIMPULAN
Keadaan energi angin saat ini, usulan desain dan solusi teknis generator angin dan “pemadat angin” memungkinkan terciptanya pembangkit listrik tenaga angin mini untuk penggunaan pribadi hampir di mana-mana. Ambang batas kecepatan untuk menghidupkan generator angin telah berkurang secara signifikan karena perkembangan teknis, dan indikator berat dan ukuran turbin angin juga menurun. Hal ini memungkinkan untuk mengoperasikan pembangkit listrik tenaga angin dalam kondisi “rumah”.
Svetlana KONSTANTINOVA, Kandidat Ilmu Teknik, Associate Professor BNTU