Axe de rotation à faire soi-même. Types d'éoliennes. Nouveaux designs et solutions techniques. Avantages supplémentaires des éoliennes VAWT

La Russie occupe une double position en ce qui concerne les ressources en énergie éolienne. D'une part, en raison de l'immense superficie totale et de l'abondance de zones plates, il y a généralement beaucoup de vent, et il est généralement uniforme. En revanche, nos vents sont majoritairement faibles et lents, voir Fig. Le troisième, dans les zones peu peuplées, les vents sont violents. Sur cette base, la tâche d'installer une éolienne sur la ferme est tout à fait pertinente. Mais pour décider d'acheter un appareil assez cher ou de le fabriquer vous-même, vous devez bien réfléchir au type (et il y en a beaucoup) choisir dans quel but.

Concepts de base

1. KIEV – coefficient d'utilisation de l'énergie éolienne. Si un modèle mécaniste de vent plat est utilisé pour les calculs (voir ci-dessous), il est égal à l'efficacité du rotor d'une centrale éolienne (WPU).
2. Efficacité – efficacité de bout en bout de l'APU, depuis le vent venant en sens inverse jusqu'aux bornes du générateur électrique, ou jusqu'à la quantité d'eau pompée dans le réservoir.
3. La vitesse minimale de fonctionnement du vent (MRS) est la vitesse à laquelle l'éolienne commence à fournir du courant à la charge.
4. La vitesse maximale autorisée du vent (MAS) est la vitesse à laquelle la production d'énergie s'arrête : soit l'automatisme éteint le générateur, soit place le rotor dans une girouette, soit le plie et le cache, soit le rotor lui-même s'arrête, soit l'APU est simplement détruit.
5. Vitesse du vent de démarrage (SW) - à cette vitesse, le rotor est capable de tourner sans charge, de tourner et de passer en mode de fonctionnement, après quoi le générateur peut être allumé.
6. Vitesse de démarrage négative (OSS) - cela signifie que l'APU (ou l'éolienne - unité d'énergie éolienne, ou WEA, unité d'énergie éolienne) pour démarrer à n'importe quelle vitesse de vent nécessite une mise en rotation obligatoire à partir d'une source d'énergie externe.
7. Le couple de démarrage (initial) est la capacité d'un rotor, freiné de force dans le flux d'air, à créer un couple sur l'arbre.
8. L'éolienne (WM) fait partie de l'APU, du rotor à l'arbre du générateur ou de la pompe, ou de tout autre consommateur d'énergie.
9. Éolienne rotative - un APU dans lequel l'énergie éolienne est convertie en couple sur l'arbre de prise de force en faisant tourner le rotor dans le flux d'air.
10. La plage de vitesses de fonctionnement du rotor correspond à la différence entre MMF et MRS lors d'un fonctionnement à charge nominale.
11. Moulin à vent à basse vitesse - dans celui-ci, la vitesse linéaire des parties du rotor dans le flux ne dépasse pas de manière significative la vitesse du vent ou y est inférieure. La pression dynamique du flux est directement convertie en poussée de pale.
12. Moulin à vent à grande vitesse - la vitesse linéaire des pales est nettement (jusqu'à 20 fois ou plus) supérieure à la vitesse du vent et le rotor forme sa propre circulation d'air. Le cycle de conversion de l’énergie du flux en poussée est complexe.

Remarques:

1. En règle générale, les APU à basse vitesse ont un KIEV inférieur à celui des APU à grande vitesse, mais ont un couple de démarrage suffisant pour faire tourner le générateur sans déconnecter la charge et un TAC nul, c'est-à-dire Absolument autonome et utilisable dans les vents les plus légers.
2. La lenteur et la vitesse sont des concepts relatifs. Une éolienne domestique à 300 tr/min peut être constituée d'APU à faible vitesse, mais puissants du type EuroWind, à partir desquels sont assemblés les champs de centrales éoliennes et de parcs éoliens (voir figure) et dont les rotors tournent environ 10 tr/min, sont à grande vitesse, parce que avec un tel diamètre, la vitesse linéaire des pales et leur aérodynamisme sur la majeure partie de l'envergure sont assez « proches d'un avion », voir ci-dessous.

De quel type de générateur avez-vous besoin ?

Un générateur électrique pour une éolienne domestique doit produire de l'électricité sur une large plage de vitesses de rotation et être capable de démarrer automatiquement sans automatisation ni source d'alimentation externe. Dans le cas de l'utilisation d'APU avec des OSS (éoliennes spin-up), qui ont généralement un KIEV et un rendement élevés, elles doivent également être réversibles, c'est-à-dire être capable de travailler comme moteur. A des puissances allant jusqu'à 5 kW, cette condition est remplie par les machines électriques à aimants permanents à base de niobium (superaimants) ; sur les aimants en acier ou en ferrite, vous ne pouvez pas compter sur plus de 0,5 à 0,7 kW.

Note: les générateurs de courant alternatif asynchrones ou à collecteur avec un stator non magnétisé sont totalement inadaptés. Lorsque la force du vent diminue, ils « s'éteignent » bien avant que sa vitesse ne descende au MPC, et ils ne démarreront alors pas d'eux-mêmes.

L'excellent « cœur » de l'APU d'une puissance de 0,3 à 1-2 kW est obtenu à partir d'un autogénérateur de courant alternatif avec redresseur intégré ; ils constituent désormais la majorité. Premièrement, ils maintiennent une tension de sortie de 11,6 à 14,7 V sur une plage de vitesse assez large sans stabilisateurs électroniques externes. Deuxièmement, les vannes en silicium s'ouvrent lorsque la tension sur l'enroulement atteint environ 1,4 V, et avant cela, le générateur « ne voit pas » la charge. Pour ce faire, le générateur doit tourner assez décemment.

Dans la plupart des cas, un autogénérateur peut être directement connecté, sans engrenage ni entraînement par courroie, à l'arbre d'un moteur haute pression à grande vitesse, en sélectionnant la vitesse en sélectionnant le nombre de pales, voir ci-dessous. Les « trains à grande vitesse » ont un couple de démarrage faible ou nul, mais le rotor, même sans déconnecter la charge, aura le temps de tourner suffisamment avant que les vannes ne s'ouvrent et que le générateur ne produise du courant.

Choisir selon le vent

Avant de décider quel type d’éolienne fabriquer, décidons de l’aérologie locale. En gris-verdâtre zones (sans vent) de la carte des vents, seul un moteur éolien à voile sera d'une quelconque utilité(Nous en reparlerons plus tard). Si vous avez besoin d'une alimentation constante, vous devrez ajouter un booster (redresseur avec stabilisateur de tension), un chargeur, une batterie puissante, un onduleur 12/24/36/48 V DC à 220/380 V 50 Hz AC. Une telle installation ne coûtera pas moins de 20 000 dollars et il est peu probable qu'il soit possible de supprimer à long terme une puissance supérieure à 3 à 4 kW. De manière générale, avec une envie inébranlable d’énergie alternative, il vaut mieux chercher une autre source.

Dans les endroits jaune-vert et peu venteux, si vous avez besoin d'électricité jusqu'à 2-3 kW, vous pouvez utiliser vous-même une éolienne verticale à faible vitesse. Il en existe d’innombrables développés, et certains modèles sont presque aussi performants que les « lames de lame » fabriquées industriellement en termes de KIEV et d’efficacité.

Si vous envisagez d'acheter une éolienne pour votre maison, alors il vaut mieux se concentrer sur une éolienne avec un rotor à voile. Il existe de nombreuses controverses et, en théorie, tout n'est pas encore clair, mais elles fonctionnent. En Fédération de Russie, à Taganrog, des « voiliers » d'une puissance de 1 à 100 kW sont produits.

Dans les régions rouges et venteuses, le choix dépend de la puissance requise. Dans la plage de 0,5 à 1,5 kW, les « verticales » faites maison sont justifiées ; 1,5-5 kW – « voiliers » achetés. « Vertical » peut également être acheté, mais coûtera plus cher qu'un APU horizontal. Et enfin, si vous avez besoin d'une éolienne d'une puissance de 5 kW ou plus, alors vous devez choisir entre des « pales » ou des « voiliers » horizontaux achetés.

Note: De nombreux fabricants, notamment de deuxième rang, proposent des kits de pièces à partir desquels vous pouvez assembler vous-même une éolienne d'une puissance allant jusqu'à 10 kW. Un tel kit coûtera 20 à 50 % de moins qu'un kit prêt à l'emploi avec installation. Mais avant d'acheter, vous devez étudier attentivement l'aérologie du lieu d'installation prévu, puis sélectionner le type et le modèle appropriés en fonction des spécifications.

À propos de la sécurité

Les parties d'une éolienne à usage domestique en fonctionnement peuvent avoir une vitesse linéaire supérieure à 120 et même 150 m/s, et un morceau de tout matériau solide pesant 20 g, volant à une vitesse de 100 m/s, avec un « succès » " frappé, tuera sur le coup un homme en bonne santé. Une plaque d'acier ou de plastique dur de 2 mm d'épaisseur, se déplaçant à une vitesse de 20 m/s, la coupe en deux.

De plus, la plupart des éoliennes d’une puissance supérieure à 100 W sont assez bruyantes. Beaucoup génèrent des fluctuations de pression atmosphérique de fréquences ultra-basses (moins de 16 Hz) – les infrasons. Les infrasons sont inaudibles, mais sont nocifs pour la santé et voyagent très loin.

Note: à la fin des années 80, il y a eu un scandale aux États-Unis : le plus grand parc éolien du pays à cette époque a dû être fermé. Des Indiens d'une réserve située à 200 km du terrain de son parc éolien ont prouvé devant le tribunal que leurs troubles de santé, qui se sont fortement accrus après la mise en service du parc éolien, étaient causés par ses infrasons.

Pour les raisons ci-dessus, l'installation des APU est autorisée à une distance d'au moins 5 de leur hauteur des bâtiments résidentiels les plus proches. Dans les cours des ménages privés, il est possible d'installer des éoliennes de fabrication industrielle et dûment certifiées. Il est généralement impossible d'installer des APU sur les toits - pendant leur fonctionnement, même de faible puissance, des charges mécaniques alternées apparaissent qui peuvent provoquer une résonance de la structure du bâtiment et sa destruction.

Note: La hauteur de l'APU est considérée comme le point le plus élevé du disque balayé (pour les rotors aubagés) ou de la figure géométrique (pour les APU verticaux avec un rotor sur l'arbre). Si le mât de l'APU ou l'axe du rotor dépasse encore plus haut, la hauteur est calculée par leur sommet - le sommet.

Vent, aérodynamique, KIEV

Une éolienne artisanale obéit aux mêmes lois de la nature qu'une éolienne d'usine, calculées sur un ordinateur. Et un travailleur à domicile doit très bien comprendre les bases de son travail - le plus souvent, il ne dispose pas de matériaux et d'équipements technologiques coûteux et de pointe. L'aérodynamique de l'APU est ô combien difficile...

Le vent et KIEV

Pour calculer les APU d'usine en série, ce qu'on appelle. modèle mécaniste plat du vent. Elle repose sur les hypothèses suivantes :

• La vitesse et la direction du vent sont constantes sur la surface effective du rotor.
• L'air est un milieu continu.
• La surface effective du rotor est égale à la surface balayée.
• L'énergie du flux d'air est purement cinétique.

Dans de telles conditions, l’énergie maximale par unité de volume d’air est calculée à l’aide de la formule scolaire, en supposant que la densité de l’air dans des conditions normales est de 1,29 kg*cube. m. À une vitesse de vent de 10 m/s, un cube d'air transporte 65 J, et d'un carré de la surface efficace du rotor, avec une efficacité de 100 % de l'ensemble de l'APU, 650 W peuvent être extraits. Il s’agit d’une approche très simplifiée : tout le monde sait que le vent n’est jamais parfaitement uniforme. Mais cela doit être fait pour garantir la répétabilité des produits – une chose courante dans la technologie.

Le modèle plat ne doit pas être ignoré, il donne un minimum évident d'énergie éolienne disponible. Mais l'air, d'une part, est compressible, et d'autre part, il est très fluide (la viscosité dynamique n'est que de 17,2 µPa*s). Cela signifie que le flux peut circuler autour de la zone balayée, réduisant ainsi la surface effective et le KIEV, ce qui est le plus souvent observé. Mais en principe, la situation inverse est aussi possible : le vent circule vers le rotor et la surface effective sera alors supérieure à celle balayée, et le KIEV sera supérieur à 1 par rapport à celle-ci pour un vent plat.

Donnons deux exemples. Le premier est un yacht de plaisance, assez lourd ; le yacht peut naviguer non seulement contre le vent, mais aussi plus vite que lui. Le vent signifie externe ; le vent apparent doit encore être plus rapide, sinon comment va-t-il tirer le navire ?

Le second est un classique de l’histoire de l’aviation. Lors des tests du MIG-19, il s'est avéré que l'intercepteur, qui pesait une tonne de plus que le chasseur de première ligne, accélère plus rapidement. Avec les mêmes moteurs dans la même cellule.

Les théoriciens ne savaient que penser et doutaient sérieusement de la loi de la conservation de l'énergie. En fin de compte, il s’est avéré que le problème venait du cône du radôme du radar dépassant de la prise d’air. De son orteil à la coque, un compactage d'air se produisait, comme s'il le ratissait des côtés jusqu'aux compresseurs du moteur. Depuis lors, l’utilité des ondes de choc est désormais fermement établie en théorie, et les fantastiques performances de vol des avions modernes sont dues en grande partie à leur utilisation habile.

Aérodynamique

Le développement de l'aérodynamique est généralement divisé en deux époques - avant N. G. Joukovski et après. Son rapport « Sur les vortex attachés » daté du 15 novembre 1905 marqua le début d'une nouvelle ère dans l'aviation.

Avant Joukovski, ils volaient avec des voiles plates : on supposait que les particules du flux venant en sens inverse donnaient tout leur élan au bord d'attaque de l'aile. Cela a permis de se débarrasser immédiatement de la quantité vectorielle - le moment cinétique - qui a donné lieu à des mathématiques casse-dents et le plus souvent non analytiques, de passer à des relations scalaires purement énergétiques beaucoup plus pratiques, et finalement d'obtenir un champ de pression calculé sur le plan porteur, plus ou moins semblable au vrai.

Cette approche mécaniste a permis de créer des appareils capables, à tout le moins, de s'envoler et de voler d'un endroit à un autre, sans nécessairement s'écraser au sol quelque part en cours de route. Mais le désir d'augmenter la vitesse, la capacité de charge et d'autres qualités de vol a révélé de plus en plus les imperfections de la théorie aérodynamique originale.

L'idée de Joukovski était la suivante : l'air parcourt un chemin différent le long des surfaces supérieure et inférieure de l'aile. De la condition de continuité du milieu (les bulles de vide ne se forment pas d'elles-mêmes dans l'air), il s'ensuit que les vitesses des flux supérieur et inférieur descendant du bord de fuite doivent être différentes. En raison de la viscosité faible mais limitée de l'air, un vortex devrait s'y former en raison de la différence de vitesse.

Le vortex tourne, et la loi de conservation de la quantité de mouvement, tout aussi immuable que la loi de conservation de l'énergie, est également valable pour les grandeurs vectorielles, c'est-à-dire Il faut également tenir compte du sens du mouvement. Par conséquent, juste là, sur le bord de fuite, un vortex contrarotatif avec le même couple devrait se former. A cause de quoi ? En raison de l'énergie générée par le moteur.

Pour la pratique aéronautique, cela signifiait une révolution : en choisissant le profil d'aile approprié, il était possible d'envoyer un vortex attaché autour de l'aile sous la forme d'une circulation G, augmentant ainsi sa portance. C'est-à-dire qu'en dépensant une partie, et pour des vitesses et des charges élevées sur l'aile – la majeure partie de la puissance du moteur, vous pouvez créer un flux d'air autour de l'appareil, vous permettant d'obtenir de meilleures qualités de vol.

Cela a fait de l'aviation l'aviation, et non une partie de l'aéronautique : désormais l'avion pouvait se créer l'environnement nécessaire au vol et ne plus être un jouet de courants d'air. Il suffit d'un moteur plus puissant, et de plus en plus puissant...

KIEV encore

Mais le moulin à vent n'a pas de moteur. Au contraire, elle doit prélever l’énergie du vent et la restituer aux consommateurs. Et voilà, il s'avère que ses jambes ont été arrachées, sa queue s'est coincée. Nous avons utilisé trop peu d'énergie éolienne pour la propre circulation du rotor - elle sera faible, la poussée des pales sera faible et le KIEV et la puissance seront faibles. Nous donnons beaucoup à la circulation - par vent faible, le rotor tournera comme un fou au ralenti, mais encore une fois, les consommateurs reçoivent peu : ils ont juste mis une charge, le rotor a ralenti, le vent a emporté la circulation et le rotor s'est arrêté fonctionnement.

La loi de conservation de l'énergie donne le « juste milieu » : nous donnons 50 % de l'énergie à la charge, et pour les 50 % restants, nous augmentons le débit jusqu'à l'optimum. La pratique confirme les hypothèses : si l'efficacité d'une bonne hélice de traction est de 75 à 80 %, alors l'efficacité d'un rotor aubagé, également soigneusement calculé et soufflé dans une soufflerie, atteint 38 à 40 %, c'est-à-dire jusqu'à la moitié de ce qui peut être réalisé avec un excès d'énergie.

La modernité

De nos jours, l'aérodynamique, armée des mathématiques et des ordinateurs modernes, s'éloigne de plus en plus des modèles inévitablement simplificateurs pour se tourner vers une description précise du comportement d'un corps réel dans un écoulement réel. Et ici, en plus de la ligne générale - de la puissance, de la puissance, et encore de la puissance ! – des voies secondaires sont découvertes, mais prometteuses précisément lorsque la quantité d'énergie entrant dans le système est limitée.

Le célèbre aviateur alternatif Paul McCready a créé un avion dans les années 80 avec deux moteurs de tronçonneuse d'une puissance de 16 ch. affichant 360 km/h. De plus, son châssis était tricycle, non rétractable, et ses roues étaient dépourvues de carénages. Aucun des appareils de McCready n'a été mis en ligne ni en service de combat, mais deux - l'un avec des moteurs à pistons et des hélices, et l'autre un avion à réaction - ont pour la première fois de l'histoire fait le tour du monde sans atterrir dans la même station-service.

Le développement de la théorie a également affecté de manière assez significative les voiles qui ont donné naissance à l’aile originale. L'aérodynamique « en direct » a permis aux yachts d'opérer dans des vents de 8 nœuds. se tenir debout sur des hydroptères (voir figure) ; pour accélérer un tel monstre à la vitesse requise avec une hélice, il faut un moteur d'au moins 100 ch. Les catamarans de course naviguent à une vitesse d'environ 30 nœuds dans le même vent. (55km/h).

Il y a aussi des trouvailles qui ne sont absolument pas anodines. Les amateurs du sport le plus rare et le plus extrême - le base jumping - portent une combinaison ailée spéciale, une combinaison ailée, volent sans moteur, manœuvrent à une vitesse supérieure à 200 km/h (photo de droite), puis atterrissent en douceur dans un pré -lieu sélectionné. Dans quel conte de fées les gens volent-ils seuls ?

De nombreux mystères de la nature ont également été résolus ; en particulier, le vol d'un coléoptère. D’après l’aérodynamique classique, il n’est pas capable de voler. Tout comme le fondateur de l'avion furtif, le F-117, avec son aile en forme de losange, est également incapable de décoller. Et les MIG-29 et Su-27, qui peuvent voler en premier pendant un certain temps, ne correspondent à aucune idée.

Et pourquoi alors, lorsqu'on travaille sur des éoliennes, non pas une chose amusante et non un outil de destruction des siennes, mais une source d'une ressource vitale, faut-il s'éloigner de la théorie des flux faibles avec son modèle de vent plat ? N'y a-t-il vraiment aucun moyen d'avancer ?

Qu’attendre des classiques ?

Cependant, il ne faut en aucun cas abandonner les classiques. Il fournit une base sans laquelle on ne peut s’élever plus haut sans s’appuyer sur elle. Tout comme la théorie des ensembles n’abolit pas la table de multiplication, et la chromodynamique quantique ne fera pas voler les pommes des arbres.

Alors, à quoi peut-on s’attendre avec l’approche classique ? Regardons la photo. Sur la gauche se trouvent les types de rotors ; ils sont représentés sous condition. 1 – carrousel vertical, 2 – vertical orthogonal (éolienne) ; 2-5 – rotors à pales avec différents nombres de pales avec des profils optimisés.

À droite le long de l’axe horizontal se trouve la vitesse relative du rotor, c’est-à-dire le rapport entre la vitesse linéaire de la pale et la vitesse du vent. Vertical vers le haut - KIEV. Et vers le bas - encore une fois, le couple relatif. Un couple unique (100 %) est considéré comme celui créé par un rotor freiné de force dans le flux à 100 % KIEV, c'est-à-dire lorsque toute l’énergie du flux est convertie en force de rotation.

Cette approche nous permet de tirer des conclusions de grande portée. Par exemple, le nombre de pales doit être choisi non seulement et pas tant en fonction de la vitesse de rotation souhaitée : les 3 et 4 pales perdent tout de suite beaucoup en terme de KIEV et de couple par rapport aux 2 et 6 pales qui fonctionnent bien dans approximativement la même plage de vitesse. Et le carrousel et l'orthogonal extérieurement similaires ont des propriétés fondamentalement différentes.

En général, la préférence doit être donnée aux rotors à pales, sauf dans les cas où un coût extrêmement faible, une simplicité, un démarrage automatique sans entretien et sans automatisation sont requis et où le levage sur un mât est impossible.

Note: Parlons en particulier des rotors à voile, ils ne semblent pas rentrer dans les classiques.

Verticales

Les APU à axe de rotation vertical présentent un avantage indéniable au quotidien : leurs composants nécessitant une maintenance sont concentrés en bas et aucun levage n'est nécessaire. Il reste, et même pas toujours, un roulement auto-alignant de support de poussée, mais il est solide et durable. Par conséquent, lors de la conception d’une éolienne simple, la sélection des options doit commencer par les verticales. Leurs principaux types sont présentés dans la Fig.

Soleil

Dans la première position se trouve le plus simple, le plus souvent appelé rotor Savonius. En fait, il a été inventé en 1924 en URSS par J. A. et A. A. Voronin, et l'industriel finlandais Sigurd Savonius s'est approprié sans vergogne l'invention, ignorant le certificat de droit d'auteur soviétique, et a commencé la production en série. Mais l'introduction d'une invention dans le futur signifie beaucoup, donc afin de ne pas remuer le passé et de ne pas perturber les cendres du défunt, nous appellerons ce moulin à vent un rotor de Voronin-Savonius, ou en abrégé VS.

L'avion est bon pour le bricoleur, à l'exception de la « locomotive » KIEV à 10-18 %. Cependant, en URSS, ils y ont beaucoup travaillé et il y a des développements. Ci-dessous, nous examinerons une conception améliorée, pas beaucoup plus complexe, mais selon KIEV, elle donne une longueur d'avance aux bladers.

Remarque : l'avion bipale ne tourne pas, mais saccade par saccades ; Le 4 pales n'est que légèrement plus lisse, mais perd beaucoup à KIEV. Pour améliorer, les pales à 4 auges sont le plus souvent divisées en deux étages - une paire de pales en dessous et une autre paire, tournée de 90 degrés horizontalement, au-dessus d'elles. KIEV est préservé et les charges latérales sur la mécanique s'affaiblissent, mais les charges de flexion augmentent quelque peu, et avec un vent de plus de 25 m/s, un tel APU est sur l'arbre, c'est-à-dire sans roulement tendu par des câbles au-dessus du rotor, il « démolit la tour ».

Daria

Vient ensuite le rotor Daria ; KIEV – jusqu'à 20 %. C'est encore plus simple : les lames sont constituées d'un simple ruban élastique sans aucun profil. La théorie du rotor de Darrieus n'est pas encore suffisamment développée. Il est seulement clair qu'il commence à se dérouler en raison de la différence de résistance aérodynamique de la bosse et de la poche du ruban, puis il devient en quelque sorte à grande vitesse, formant sa propre circulation.

Le couple est faible et dans les positions de départ du rotor parallèlement et perpendiculairement au vent, il est complètement absent, donc l'auto-rotation n'est possible qu'avec un nombre impair de pales (ailes ?) Dans tous les cas, la charge du générateur doit être déconnecté pendant la mise en marche.

Le rotor Daria a deux autres mauvaises qualités. Premièrement, lors de la rotation, le vecteur poussée de la pale décrit une rotation complète par rapport à son foyer aérodynamique, et non pas en douceur, mais par saccades. Par conséquent, le rotor Darrieus tombe rapidement en panne, même par vent constant.

Deuxièmement, Daria non seulement fait du bruit, mais crie et couine, au point que la bande se brise. Cela se produit en raison de sa vibration. Et plus il y a de lames, plus le rugissement est fort. Ainsi, s'ils fabriquent un Daria, c'est avec deux pales, à partir de matériaux insonorisants coûteux et à haute résistance (carbone, mylar), et un petit avion est utilisé pour tourner au milieu du mât.

Orthogonal

À la pos. 3 – rotor vertical orthogonal à pales profilées. Orthogonal car les ailes dépassent verticalement. La transition de BC à orthogonal est illustrée sur la Fig. gauche.

L'angle d'installation des pales par rapport à la tangente au cercle touchant les foyers aérodynamiques des ailes peut être soit positif (sur la figure), soit négatif, selon la force du vent. Parfois, les pales tournent et des girouettes sont placées dessus, retenant automatiquement «l'alpha», mais ces structures se brisent souvent.

Le corps central (bleu sur la figure) permet d'augmenter le KIEV jusqu'à près de 50 %. Dans un tripale orthogonal, il doit avoir la forme d'un triangle en section transversale avec des côtés légèrement convexes et des coins arrondis, et avec un un plus grand nombre de pales, un simple cylindre suffit. Mais la théorie de l'orthogonal donne un nombre optimal sans ambiguïté de pales : il devrait y en avoir exactement 3.

Orthogonal fait référence aux éoliennes à grande vitesse avec OSS, c'est-à-dire nécessite nécessairement une promotion lors de la mise en service et après le calme. Selon le schéma orthogonal, des APU en série sans entretien d'une puissance allant jusqu'à 20 kW sont produits.

Hélicoïde

Le rotor hélicoïdal, ou rotor Gorlov (élément 4), est un type d'orthogonal qui assure une rotation uniforme ; un orthogonal aux ailes droites ne « déchire » que légèrement plus faiblement qu'un avion bipale. Le pliage des pales le long d'un hélicoïde permet d'éviter les pertes de CIEV dues à leur courbure. Bien que la lame incurvée rejette une partie du flux sans l’utiliser, elle en ramène également une partie dans la zone de vitesse linéaire la plus élevée, compensant ainsi les pertes. Les hélicoïdes sont moins souvent utilisés que les autres éoliennes, car En raison de la complexité de fabrication, ils sont plus chers que leurs homologues de qualité égale.

Ratissage de barils

Pour 5 pos. – Rotor de type BC entouré d’une aube directrice ; son schéma est présenté sur la Fig. sur la droite. On le trouve rarement dans les applications industrielles, car l'acquisition coûteuse de terrains ne compense pas l'augmentation de la capacité, et la consommation de matériaux et la complexité de la production sont élevées. Mais un bricoleur qui a peur du travail n'est plus un maître, mais un consommateur, et si vous n'avez pas besoin de plus de 0,5 à 1,5 kW, alors pour lui, un « ratissage de barils » est une friandise :

• Un rotor de ce type est absolument sûr, silencieux, ne crée pas de vibrations et peut être installé n'importe où, même sur une aire de jeux.
• Plier une « auge » galvanisée et souder un cadre de tuyaux est un travail absurde.
• La rotation est absolument uniforme, les pièces mécaniques peuvent être récupérées chez les moins chères ou à la poubelle.
• Je n'ai pas peur des ouragans - un vent trop fort ne peut pas pousser dans le « tonneau » ; un cocon vortex profilé apparaît autour de lui (nous reviendrons sur cet effet plus tard).
• Et le plus important est que comme la surface du « baril » est plusieurs fois plus grande que celle du rotor à l'intérieur, le KIEV peut être sur-unitaire, et le moment de rotation déjà à 3 m/s pour un « baril » de le diamètre de trois mètres est tel qu'un générateur de 1 kW avec une charge maximale de On dit qu'il vaut mieux ne pas trembler.

Vidéo : Éolienne de Lenz

Dans les années 60, en URSS, E. S. Biryukov a breveté un APU à carrousel avec un KIEV de 46 %. Un peu plus tard, V. Blinov a obtenu 58 % de KIEV à partir d'une conception basée sur le même principe, mais il n'existe aucune donnée sur ses tests. Et des tests à grande échelle de l'APU de Biryukov ont été effectués par des employés du magazine "Inventeur et Innovateur". Un rotor à deux étages d'un diamètre de 0,75 m et d'une hauteur de 2 m dans un vent frais a fait tourner un générateur asynchrone de 1,2 kW à pleine puissance et a résisté à 30 m/s sans panne. Des dessins de l'APU de Biryukov sont présentés sur la Fig.

1. rotor en toiture galvanisée;
2. roulement à billes à double rangée à alignement automatique ;
3. haubans – câble en acier de 5 mm ;
4. axe-arbre – tube en acier d'une épaisseur de paroi de 1,5 à 2,5 mm ;
5. leviers de contrôle de vitesse aérodynamiques ;
6. lames de contrôle de vitesse – contreplaqué ou feuille de plastique de 3 à 4 mm ;
7. barres de contrôle de vitesse;
8. charge du régulateur de vitesse, son poids détermine la vitesse de rotation ;
9. poulie motrice - une roue de vélo sans pneu avec chambre à air ;
10. palier de butée - palier de butée;
11. poulie menée – poulie de générateur standard ;
12. Générateur.

Biryukov a reçu plusieurs certificats de droits d'auteur pour son APU. Tout d’abord, faites attention à la coupe du rotor. Lors de l'accélération, il fonctionne comme un avion, créant un couple de démarrage important. Lors de sa rotation, un coussin vortex est créé dans les poches extérieures des pales. Du point de vue du vent, les pales se profilent et le rotor devient orthogonal à grande vitesse, le profil virtuel changeant en fonction de la force du vent.

Deuxièmement, le canal profilé entre les pales fait office d'organe central dans la plage de vitesse de fonctionnement. Si le vent s'intensifie, un coussin vortex s'y crée également, s'étendant au-delà du rotor. Le même cocon vortex apparaît qu'autour de l'APU avec une aube directrice. L'énergie nécessaire à sa création provient du vent et elle ne suffit plus à briser le moulin à vent.

Troisièmement, le variateur de vitesse est destiné principalement à la turbine. Il maintient sa vitesse optimale du point de vue de KIEV. Et la vitesse de rotation optimale du générateur est assurée par le choix du rapport de transmission mécanique.

Remarque : après des publications dans l'IR pour 1965, les Forces armées ukrainiennes Biryukova ont sombré dans l'oubli. L'auteur n'a jamais reçu de réponse des autorités. Le sort de nombreuses inventions soviétiques. On dit que certains Japonais sont devenus milliardaires en lisant régulièrement des magazines techniques populaires soviétiques et en brevetant tout ce qui mérite l'attention.

Lopastniki

Comme indiqué, selon les classiques, une éolienne horizontale avec un rotor à pales est la meilleure. Mais tout d’abord, il lui faut un vent stable, d’une force au moins moyenne. Deuxièmement, la conception d'un bricoleur est semée d'embûches, c'est pourquoi souvent, le fruit d'un long travail acharné, au mieux, illumine les toilettes, le couloir ou le porche, ou s'avère même pouvoir se détendre. .

D'après les schémas de la Fig. Regardons de plus près; postes :

• Figue. UN:

1. des pales de rotor;
2. Générateur;
3. cadre de générateur ;
4. girouette de protection (pelle anti-ouragan);
5. collecteur de courant;
6. châssis;
7. unité pivotante;
8. girouette fonctionnelle;
9. mât;
10. pince pour les haubans.

• Figue. B, vue de dessus :

1. girouette de protection ;
2. girouette fonctionnelle;
3. régulateur de tension de ressort de girouette de protection.

• Figue. G, collecteur de courant :

1. collecteur avec jeux de barres à anneau continu en cuivre ;
2. brosses en cuivre-graphite à ressort.

Note: Une protection contre les ouragans pour une pale horizontale d'un diamètre supérieur à 1 m est absolument nécessaire, car il n'est pas capable de créer un cocon vortex autour de lui. Avec des tailles plus petites, il est possible d'atteindre une endurance de rotor allant jusqu'à 30 m/s avec des pales en propylène.

Alors, où trébuchons-nous ?

Lames

S'attendre à atteindre une puissance sur l'arbre du générateur supérieure à 150-200 W sur des pales de toute taille découpées dans un tuyau en plastique à paroi épaisse, comme cela est souvent conseillé, est l'espoir d'un amateur désespéré. Une lame de tuyau (à moins qu'elle ne soit si épaisse qu'elle soit simplement utilisée comme ébauche) aura un profil segmenté, c'est-à-dire son sommet ou ses deux surfaces seront des arcs de cercle.

Les profils segmentés conviennent aux supports incompressibles, tels que les hydroptères ou les pales d'hélice. Pour les gaz, une pale à profil et pas variables est nécessaire, pour un exemple, voir Fig. ; portée - 2 M. Il s'agira d'un produit complexe et exigeant en main-d'œuvre, nécessitant des calculs minutieux en théorie complète, du soufflage dans un tuyau et des tests à grande échelle.

Générateur

Si le rotor est monté directement sur son arbre, le roulement standard se brisera rapidement : il n'y a pas de charge égale sur toutes les pales des éoliennes. Vous avez besoin d'un arbre intermédiaire avec un roulement de support spécial et d'une transmission mécanique de celui-ci au générateur. Pour les grandes éoliennes, le palier de support est un palier à double rangée auto-alignant ; dans les meilleurs modèles - à trois niveaux, fig. D sur la fig. plus haut. Cela permet à l'arbre du rotor non seulement de se plier légèrement, mais également de se déplacer légèrement d'un côté à l'autre ou de haut en bas.

Note: Il a fallu environ 30 ans pour développer un palier de support pour l'APU de type EuroWind.

Girouette d'urgence

Le principe de son fonctionnement est présenté sur la Fig. B. Le vent, en s'intensifiant, exerce une pression sur la pelle, le ressort s'étire, le rotor se déforme, sa vitesse diminue et finalement il devient parallèle au flux. Tout semble aller bien, mais c'était fluide sur le papier...

Par temps venteux, essayez de tenir le couvercle d’une chaudière ou une grande casserole par la poignée parallèlement au vent. Soyez juste prudent : le morceau de fer agité peut vous frapper au visage si fort qu'il vous casse le nez, vous coupe la lèvre ou même vous arrache l'œil.

Le vent plat n'apparaît que dans les calculs théoriques et, avec une précision suffisante pour la pratique, dans les souffleries. En réalité, un ouragan endommage davantage les moulins à vent avec une pelle anti-ouragan que ceux qui sont complètement sans défense. Il vaut mieux changer les lames endommagées que de tout refaire. Dans les installations industrielles, c'est une autre affaire. Là, le pas des pales, chacune individuellement, est surveillé et ajusté automatiquement sous le contrôle de l'ordinateur de bord. Et ils sont fabriqués à partir de composites robustes, et non de conduites d’eau.

Collecteur de courant

Il s'agit d'une unité régulièrement entretenue. Tout ingénieur électricien sait que le collecteur avec balais doit être nettoyé, lubrifié et ajusté. Et le mât est constitué d'une conduite d'eau. Si vous ne pouvez pas grimper, une fois tous les mois ou deux, vous devrez jeter le moulin à vent au sol, puis le reprendre. Combien de temps résistera-t-il à une telle « prévention » ?

Vidéo : éolienne à pales + panneau solaire pour l'alimentation électrique d'une datcha

Mini et micro

Mais à mesure que la taille de la pagaie diminue, les difficultés diminuent en fonction du carré du diamètre de la roue. Il est déjà possible de fabriquer soi-même un APU à lames horizontales d'une puissance allant jusqu'à 100 W. Un modèle à 6 pales serait optimal. Avec plus de pales, le diamètre du rotor conçu pour la même puissance sera plus petit, mais elles seront difficiles à fixer solidement au moyeu. Les rotors de moins de 6 pales ne sont pas à prendre en compte : un rotor bipale de 100 W nécessite un rotor de 6,34 m de diamètre et un quadripale de même puissance 4,5 m. Pour un rotor à 6 pales, le La relation puissance-diamètre s’exprime comme suit :

• 10 W – 1,16 m.
• 20 W – 1,64 m.
• 30 W – 2 m.
• 40 W – 2,32 m.
• 50 W – 2,6 m.
• 60 W – 2,84 m.
• 70 W – 3,08 m.
• 80 W – 3,28 m.
• 90 W – 3,48 m.
• 100 W – 3,68 m.
• 300 W – 6,34 m.

Il serait optimal de compter sur une puissance de 10 à 20 W. Premièrement, une pale en plastique d’une envergure supérieure à 0,8 m ne résistera pas à des vents supérieurs à 20 m/s sans mesures de protection supplémentaires. Deuxièmement, avec une envergure de pale allant jusqu'à 0,8 m, la vitesse linéaire de ses extrémités ne dépassera pas la vitesse du vent de plus de trois fois et les exigences de profilage avec torsion sont réduites de plusieurs ordres de grandeur ; ici un « creux » avec un profil de tuyau segmenté, pos. B sur la fig. Et 10 à 20 W alimenteront une tablette, rechargeront un smartphone ou éclaireront une ampoule économe en énergie.

Ensuite, sélectionnez un générateur. Un moteur chinois est parfait - moyeu de roue pour vélos électriques, pos. 1 sur la fig. Sa puissance en tant que moteur est de 200 à 300 W, mais en mode générateur, elle donnera jusqu'à environ 100 W. Mais est-ce que cela nous conviendra en termes de vitesse ?

L'indice de vitesse z pour 6 pales est 3. La formule pour calculer la vitesse de rotation sous charge est N = v/l*z*60, où N est la vitesse de rotation, 1/min, v est la vitesse du vent et l est la circonférence du rotor. Avec une envergure de pale de 0,8 m et un vent de 5 m/s, on obtient 72 tr/min ; à 20 m/s – 288 tr/min. Une roue de vélo tourne également à peu près à la même vitesse, nous allons donc prélever nos 10-20 W sur un générateur capable d'en produire 100. Vous pouvez placer le rotor directement sur son arbre.

Mais ici se pose le problème suivant : après avoir dépensé beaucoup de travail et d'argent, au moins pour un moteur, nous avons obtenu... un jouet ! Qu'est-ce que 10-20, enfin, 50 W ? Mais vous ne pouvez pas fabriquer une éolienne à pales capable d’alimenter ne serait-ce qu’un téléviseur à la maison. Est-il possible d’acheter une mini-éolienne toute prête, et ne serait-ce pas moins cher ? Autant que possible et au moindre coût, voir pos. 4 et 5. De plus, il sera également mobile. Placez-le sur une souche et utilisez-le.

La deuxième option est si un moteur pas à pas provenant d'un ancien lecteur de disquettes de 5 ou 8 pouces traîne quelque part, ou d'un lecteur de papier ou du chariot d'une imprimante à jet d'encre ou matricielle inutilisable. Il peut fonctionner comme un générateur, et y attacher un rotor de carrousel à partir de canettes (pos. 6) est plus facile que d'assembler une structure comme celle illustrée en pos. 3.

En général, la conclusion concernant les « lames de lame » est claire : les lames faites maison sont plus susceptibles de bricoler à volonté, mais pas pour une réelle production d'énergie à long terme.

Vidéo : l'éolienne la plus simple pour éclairer une datcha

Voiliers

L'éolienne à voile est connue depuis longtemps, mais des panneaux souples sur ses pales (voir figure) ont commencé à être fabriqués avec l'avènement de tissus et de films synthétiques à haute résistance et résistants à l'usure. Les éoliennes multipales à voiles rigides sont largement utilisées dans le monde entier pour entraîner des pompes à eau automatiques de faible puissance, mais leurs spécifications techniques sont même inférieures à celles des carrousels.

Cependant, une voile souple comme une aile de moulin à vent ne semble pas être si simple. Il ne s'agit pas ici de résistance au vent (les constructeurs ne limitent pas la vitesse maximale autorisée du vent) : les marins de voiliers savent déjà qu'il est quasiment impossible que le vent déchire le panneau d'une voile des Bermudes. Très probablement, l'écoute sera arrachée, ou le mât sera brisé, ou le navire tout entier fera un « virage excessif ». C'est une question d'énergie.

Malheureusement, les données de test exactes ne peuvent pas être trouvées. Sur la base des avis des utilisateurs, il a été possible de créer des dépendances « synthétiques » pour l'installation d'une éolienne-4.380/220.50 de fabrication Taganrog avec un diamètre de roue éolienne de 5 m, un poids de tête de vent de 160 kg et une vitesse de rotation allant jusqu'à à 40 1/min ; ils sont présentés dans la Fig.

Bien sûr, il ne peut y avoir aucune garantie de fiabilité à 100 %, mais il est clair qu'il n'y a pas ici d'odeur de modèle à mécanisme plat. Il n'est pas possible qu'une roue de 5 mètres dans un vent plat de 3 m/s puisse produire environ 1 kW, à 7 m/s atteindre un plateau de puissance et ensuite le maintenir jusqu'à une violente tempête. Les fabricants affirment d'ailleurs que la puissance nominale de 4 kW peut être obtenue à une vitesse de 3 m/s, mais lorsqu'elle est installée par des forces basées sur les résultats d'études d'aérologie locale.

Il n’existe pas non plus de théorie quantitative ; Les explications des développeurs ne sont pas claires. Cependant, étant donné que les gens achètent des éoliennes de Taganrog et qu'elles fonctionnent, nous ne pouvons que supposer que la circulation conique et l'effet propulsif déclarés ne sont pas une fiction. En tout cas, ils sont possibles.

Ensuite, il s'avère que DEVANT le rotor, selon la loi de conservation de l'impulsion, un vortex conique devrait également apparaître, mais en expansion et lent. Et un tel entonnoir poussera le vent vers le rotor, sa surface effective sera plus balayée et le KIEV sera plus qu'un.

Des mesures sur le terrain du champ de pression devant le rotor, même avec un anéroïde domestique, pourraient éclairer cette question. S'il s'avère plus haut que sur les côtés, alors, en effet, les APU à voile fonctionnent comme un scarabée vole.

Générateur fait maison

D'après ce qui a été dit ci-dessus, il est clair qu'il est préférable pour les artisans artisanaux de s'attaquer soit à des verticales, soit à des voiliers. Mais les deux sont très lents et la transmission vers un générateur à grande vitesse représente un travail supplémentaire, des coûts et des pertes supplémentaires. Est-il possible de fabriquer soi-même un générateur électrique à basse vitesse efficace ?

Oui, c'est possible, sur les aimants en alliage de niobium, ce qu'on appelle. super-aimants. Le processus de fabrication des pièces principales est illustré à la Fig. Bobines - chacune de 55 tours de fil de cuivre de 1 mm dans un isolant en émail haute résistance résistant à la chaleur, PEMM, PETV, etc. La hauteur des enroulements est de 9 mm.

Faites attention aux rainures pour les clés dans les moitiés du rotor. Ils doivent être positionnés de manière à ce que les aimants (ils sont collés au noyau magnétique avec de l'époxy ou de l'acrylique) convergent avec des pôles opposés après assemblage. Les « crêpes » (noyaux magnétiques) doivent être constituées d'un ferromagnétique magnétique doux ; L’acier de construction ordinaire fera l’affaire. L'épaisseur des « crêpes » est d'au moins 6 mm.

En général, il est préférable d'acheter des aimants avec un trou axial et de les serrer avec des vis ; les superaimants s'attirent avec une force terrible. Pour la même raison, une entretoise cylindrique de 12 mm de hauteur est placée sur l'arbre entre les « crêpes ».

Les enroulements qui composent les sections du stator sont connectés selon les schémas également présentés sur la Fig. Les extrémités soudées ne doivent pas être étirées, mais doivent former des boucles, sinon l'époxy dont le stator sera rempli pourrait durcir et casser les fils.

Le stator est coulé dans le moule sur une épaisseur de 10 mm. Il n'y a pas besoin de centrer ou d'équilibrer, le stator ne tourne pas. L'écart entre le rotor et le stator est de 1 mm de chaque côté. Le stator dans le boîtier du générateur doit être solidement protégé non seulement contre le déplacement le long de l'axe, mais également contre la rotation ; un champ magnétique puissant avec du courant dans la charge l'entraînera avec elle.

Vidéo : Générateur d'éolienne DIY

Conclusion

Et qu’avons-nous au final ? L'intérêt pour les « blades blades » s'explique davantage par leur aspect spectaculaire que par de réelles performances dans une conception artisanale et à faible puissance. Un APU carrousel fait maison fournira une alimentation « de secours » pour charger la batterie d’une voiture ou alimenter une petite maison.

Mais avec les APU à voile, cela vaut la peine d'expérimenter avec des artisans créatifs, notamment dans la version mini, avec une roue de 1 à 2 m de diamètre. Si les hypothèses des développeurs sont correctes, il sera alors possible de supprimer tous les 200 à 300 W de celui-ci, en utilisant le moteur-générateur chinois décrit ci-dessus.

Andreï a dit :

Merci pour votre consultation gratuite... Et les prix "des entreprises" ne sont pas vraiment chers, et je pense que les artisans de l'outback pourront fabriquer des générateurs similaires au vôtre. Et les batteries Li-po peuvent être commandées en Chine, les onduleurs à Chelyabinsk en fabriquent de très bons (avec un sinus lisse) et les voiles, les pales ou les rotors sont une autre raison de la fuite des pensées de nos bricoleurs russes.

Ivan a dit :

question:
Pour les éoliennes à axe vertical (position 1) et l'option "Lenz", il est possible d'ajouter une pièce supplémentaire - une roue qui pointe dans la direction du vent et en recouvre le côté inutile (vers le vent). . C'est-à-dire que le vent ne ralentira pas la pale, mais cet « écran ». Positionnement sous le vent avec la « queue » située derrière le moulin à vent lui-même, en dessous et au-dessus des pales (crêtes). J'ai lu l'article et une idée est née.

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Une éolienne ou, dans le langage courant, une éolienne est un appareil simple qui permet à son propriétaire de réaliser des économies considérables en générant de l'électricité gratuitement. Une telle installation est le rêve de tout propriétaire d'un site coupé des réseaux centralisés ou d'un résident d'été insatisfait du reçu nouvellement reçu pour la consommation électrique.

Après avoir compris la conception d'une éolienne, le principe de son fonctionnement et après avoir étudié les dessins, vous pouvez fabriquer et installer vous-même une éolienne, fournissant ainsi à votre maison une énergie alternative illimitée.

Est-il légal d'utiliser le vent ?

Créer sa propre centrale électrique, quoique compacte, est une chose sérieuse, il est donc logique que la question se pose involontairement : leur utilisation est-elle légale ? Oui, si la puissance de l'installation éolienne ne dépasse pas 1 kW, ce qui est largement suffisant pour fournir de l'électricité à une maison de campagne moyenne.

Le fait est que c'est avec cet indicateur de puissance que l'appareil est considéré comme domestique et ne nécessite pas d'enregistrement, de certification, d'approbation, d'enregistrement obligatoire et, de plus, n'est soumis à aucune taxe.

Cependant, avant de fabriquer une éolienne pour votre maison, mieux vaut se protéger et prendre en compte quelques points :

• Existe-t-il des restrictions particulières concernant l'utilisation de sources d'énergie alternatives dans votre région de résidence ?
• Quelle est la hauteur de mât autorisée localement ?
• Le bruit de la boîte de vitesses et des pales dépassera-t-il les normes établies ?
• Faut-il prévoir une protection contre les interférences aériennes générées ?
• Le mât gênera-t-il la migration des oiseaux ou causera-t-il d'autres problèmes environnementaux ?

Si vous réfléchissez à toutes les nuances à l'avance, ni les impôts, ni les services environnementaux, ni les voisins ne pourront faire de réclamation et empêcher la réception de l'électricité gratuite.

Comment fonctionne un moulin à vent ?

Sur la photo, les éoliennes faites maison toutes faites sont représentées par des structures métalliques allongées sur trois ou quatre supports, avec des pales se déplaçant sous l'effet du vent. En conséquence, l’énergie cinétique reçue par le flux éolien est convertie en énergie mécanique, qui à son tour démarre le rotor et se transforme en courant électrique.

Ce processus est le résultat du fonctionnement bien établi de plusieurs composants obligatoires d’une centrale éolienne (WPP) :

• Une hélice à deux pales ou plus ;
• Rotor de turbine ;
• Boîte de vitesses;
• Manette;
• Axe et générateur de générateur électrique ;
• Onduleur;
• Batterie.

Il faut également prévoir une semelle de frein, une nacelle, un mât, une girouette, un arbre basse et grande vitesse. L'appareil détermine également le principe de fonctionnement de l'éolienne : le rotor rotatif produit un courant alternatif triphasé, passant par le système de contrôle et chargeant la batterie DC.

Les ampères finaux sont convertis par l'onduleur et envoyés via le câblage connecté vers les points de sortie : prises, éclairage, appareils électroménagers et appareils électriques.

Comment le faire soi-même ?

La conception la plus fiable et la plus simple est considérée comme une éolienne rotative, qui est une installation à axe de rotation vertical. Un générateur fait maison prêt à l'emploi de ce type est capable de fournir pleinement la consommation d'énergie d'une datcha, y compris l'équipement des locaux d'habitation, des dépendances et de l'éclairage public (mais pas trop lumineux).

Si vous disposez d'un onduleur de 100 Volts et d'une batterie de 75 Ampères, l'éolienne sera beaucoup plus puissante et efficace : il y aura suffisamment d'électricité pour la vidéosurveillance et les systèmes d'alarme.

Pour fabriquer une éolienne, vous aurez besoin de pièces de conception, de consommables et d'outils. La première étape consiste à trouver des composants d’éoliennes adaptés, dont beaucoup se trouvent parmi d’anciens stocks :

• Générateur d'une voiture d'une puissance d'environ 12 V ;
• Batterie rechargeable 12 V ;
• Interrupteur semi-hermétique à bouton-poussoir ;
• Inventeur;
• Un relais de voiture utilisé pour charger la batterie.

Vous aurez également besoin de consommables :

• Fixations (boulons, écrous, ruban isolant) ;
• Conteneur en acier ou en aluminium ;
• Câblage d'une section de 4 mètres carrés. mm (deux mètres) et 2,5 m². mm (un mètre);
• Mât, trépied et autres éléments pour améliorer la stabilité ;
• Corde solide.

Il est conseillé de trouver, d'étudier et d'imprimer des dessins d'éoliennes de vos propres mains. Vous aurez également besoin d'outils, notamment d'une meuleuse d'angle, d'un compteur, d'une pince, d'une perceuse, d'un couteau bien aiguisé, d'une perceuse électrique, de tournevis (Phillips, moins, indicateur) et de clés.

Après avoir préparé tout ce dont vous avez besoin, vous pouvez commencer l'assemblage en suivant les instructions étape par étape qui vous expliquent comment fabriquer une éolienne de vos propres mains :

• Coupez des lames de même taille dans un récipient métallique en laissant une bande de métal intacte de plusieurs centimètres à la base.
• Faites symétriquement des trous avec une perceuse pour les boulons existants au fond de la base du conteneur et de la poulie du générateur.
• Pliez les lames.
• Fixez la lame à la poulie.
• Installez et fixez le générateur sur le mât avec des pinces ou une corde en reculant d'une dizaine de centimètres du haut.
• Réalisez le câblage (pour connecter la batterie, un fil d'un mètre de long avec une section de 4 mm² suffit, pour le chargement de l'éclairage et des appareils électriques - 2,5 mm²).
• Marquez le schéma de connexion, les couleurs et les lettres pour les réparations futures.
• Installez le convertisseur avec un fil quart de calibre.
• Si nécessaire, décorez la structure avec une girouette et peignez-la.
• Fixez les fils en enroulant le mât d'installation.

Les éoliennes 220 Volts à faire soi-même sont l'occasion de fournir de l'électricité gratuite à un chalet ou une maison de campagne dans les plus brefs délais. Même un débutant peut mettre en place une telle installation, et la plupart des pièces de la structure restent longtemps inutilisées dans le garage.

Photos d'éoliennes de vos propres mains

Avez-vous déjà pensé à utiliser l’énergie éolienne gratuite et apparemment inutile pour les besoins domestiques ? Après tout, on sait depuis longtemps que l'énergie naturelle nous est donnée gratuitement et il serait étrange que nous n'essayions pas de l'utiliser pour nous-mêmes ! Dans cet article, l'auteur ne propose pas de créer d'anciens moulins à vent, ni une sorte de moteur fantastique basé sur le vent cosmique. Mais construire une éolienne, et une éolienne inhabituelle, avec un axe de rotation vertical, qui produira de l'électricité, et avec une assez bonne puissance, est quelque chose qui peut être réalisé de vos propres mains. L'idée d'une éolienne verticale est bien réelle, même les artisans débutants vivant à la campagne ou possédant un abri de jardin en dehors de la ville peuvent la mettre en œuvre. Et pour un atelier scolaire, cette simple éolienne est une véritable trouvaille, qui développera les compétences techniques des écoliers et éveillera des talents que le programme scolaire standard ne peut pas toujours révéler. Un tel appareil décorera la cour d'école et les pales de cette belle éolienne tourneront dans le vent, attirant l'attention des écoliers et des passants, éveillant l'intérêt pour la créativité technique.

Éoliennes chinoises prêtes à l'emploi et pièces à assembler dans ce magasin chinois.

Puissance et conception d'une éolienne verticale

L'électricité qui peut être générée avec cette éolienne à axe vertical est suffisante pour alimenter une pompe pour arroser un jardin, éclairer une salle de classe ou une pièce d'un immeuble résidentiel. S’il était possible pour au moins 20 % des foyers de disposer d’une telle petite centrale éolienne gratuite, vous pouvez imaginer combien de kilowattheures pourraient être économisés et soulager la charge sur les réseaux électriques de notre pays !

Une éolienne verticale se compose de deux parties, qui sont les moitiés d’un cylindre creux pouvant diverger. L'objet ainsi créé présente une nette asymétrie aérodynamique. L'air, qui se déplace sur l'axe de rotation de l'appareil, glisse vers l'extérieur de la première moitié du cylindre. Et l’autre côté, qui est dirigé dans l’autre sens, constitue un obstacle au vent. Ce rapport conduit au fait que le tambour commence à tourner sur un axe vertical et, à mesure qu'il combat le vent, il accélère de plus en plus.

Ce mécanisme a été utilisé dans un modèle de centrale éolienne développé par le jeune inventeur Sergueï Kornev. Ce schéma présente des différences avantageuses par rapport à une éolienne à hélice. Une haute précision n'est pas requise ici, il est permis d'utiliser divers matériaux pour la fabrication. Ses dimensions se comparent également favorablement au modèle à hélice.

Jetez vraiment un oeil. La puissance d'une éolienne basée sur le principe du tambour nécessite l'utilisation d'une éolienne d'un diamètre d'environ 1 mètre, sa puissance sera égale à une hélice à trois pales d'un diamètre de 2,5 mètres. Dans ce cas, l'hélice du plateau tournant doit être élevée à une grande hauteur, par exemple jusqu'au toit d'une maison, tandis que l'hélice à tambour peut être installée directement au sol. Le nouveau mécanisme présente quelques autres avantages : un couple important obtenu à basse vitesse. Cela signifie que vous ne pouvez pas du tout utiliser de boîte de vitesses, ou vous limiter à une boîte de vitesses à un étage.

Dans la conception initiale, Sergei se limitait à un tambour à deux pales. La conception la plus optimale pourrait être celle dans laquelle le nombre de pales serait augmenté à quatre. Cela peut augmenter considérablement la traction.

Fabrication de tambours

Comme matériau pour créer des lames, vous pouvez prendre du contreplaqué, du fer à toiture, une feuille de duralumin et du plastique de la taille requise. Il convient de garder à l'esprit que le rotor ne doit pas être lourd, les pièces épaisses ne conviennent donc pas ici. Cela aidera à réduire la friction dans les roulements, l'éolienne tournera mieux grâce à l'énergie éolienne.

Ci-dessous, un dessin d'un moulin à vent vertical

Dans la figure 3 :
1 – résistance ;
2 – enroulement du stator ;
3 – rotors ;
4 – régulateur de tension ;
5 – relais à courant inverse ;
6 – appareil de mesure du courant (ampèremètre);
7 – batterie ;
8 – fusible ;
9 – interrupteur.
Si du fer à toiture est utilisé comme matériau, il devient nécessaire de renforcer les bords verticaux des lames. Pour ce faire, vous pouvez prendre une tige de fer d'un diamètre de 5 à 6 millimètres et l'installer sous la bride. Le contreplaqué, s'il est utilisé, doit avoir une épaisseur de 5 à 6 millimètres, ce matériau nécessite un traitement avec de l'huile siccative chaude. Les joues du tambour sont en bois, en plastique ou en métal léger. Les joints doivent être traités avec de la peinture à l'huile.

Il est préférable de relier les traverses aux jonctions des pales de l'éolienne par soudage ou rivetage à partir des bandes restantes mesurant 5 x 60 millimètres. Si vous prenez du bois, son épaisseur doit être d'au moins 25 millimètres et sa largeur de 80 millimètres.
Il est optimal de fabriquer des platines à partir d'un morceau de tuyau d'acier de 2 mètres de long et d'un diamètre extérieur de 30 millimètres. Tout d'abord, avant de choisir un flan pour l'essieu, vous devez vous procurer 2 roulements à billes. Vous ne devriez pas en prendre d'anciens, car cela augmenterait la friction. En faisant correspondre les dimensions des roulements et du tuyau, vous économiserez des efforts et du temps ; vous n'aurez pas à ajuster le tuyau aux chemins de roulement.

Les traverses du rotor de l'éolienne doivent être soudées à l'axe de rotation, les traverses en bois doivent être fixées avec de l'époxy et des broches métalliques de 5-6 mm, elles doivent être enfilées à travers chaque traverse et tuyau. Pour installer les pales, utilisez des boulons M 12. Vérifiez soigneusement l'écart entre les pales et l'axe de rotation : ici, vous devez conserver une taille - 140-150 mm. Après avoir construit le tambour, enduisez à nouveau les joints de peinture à l'huile (de préférence épaisse).

La partie de base de l'éolienne à axe de rotation vertical est terminée, il faut maintenant réaliser un cadre en le soudant ou en le rivetant à partir d'un coin (vous pouvez utiliser soit du métal, soit du bois). Placez les roulements sur le cadre réalisé. Assurez-vous qu'il n'y a pas de désalignement, car dans ce cas le rotor ne tournera pas bien. Peignez deux fois tous les éléments de l'éolienne avec de la peinture à l'huile et installez des poulies de différents diamètres au bas de l'axe de rotation. Connectez la courroie qui est projetée sur la poulie du plateau tournant à un générateur électrique ; par exemple, un auto-générateur convient ici. Un modèle d'éolienne créé à l'aide de la technologie présentée avec un vent de 9 à 10 mètres par seconde est capable de produire une puissance de 800 watts.

S'il n'y a pas de vent à l'extérieur ou si le vent est très faible pour faire tourner les pales, vous devez alors transférer l'électricité éolienne générée pour la stocker vers la batterie. Le vent souffle - alimentez les consommateurs en courant ; le temps est calme - branchez les batteries.

Si une éolienne verticale est prévue pour alimenter une pompe de potager, elle devra être installée au-dessus d’une source d’eau.

Ci-dessous, une tentative de fabrication d'un moulin à vent pour une pompe de jardin

Construction d'une éolienne à axe vertical

Consommables:

Étape 1 : Pièces de rechange

– Tuyau PVC
– Bois imperméable
– 2 roulements (celui du bas doit résister à la charge)
– Fil machine (2 tailles) (1 grand et 4 petits) (en inox si possible)
– Boulons et rondelles (2 tailles) (en inox si possible)
– un morceau d'aluminium (alliage) rond de 40 mm (cela retiendra le roulement inférieur)
– 3 vis à œil

Étape 2 : Commençons

La première chose à faire est de mesurer votre tuyau en PVC et de le couper en 4 morceaux égaux. (les miens faisaient 2 mètres de long, donc c'était 50 cm par pièce).
Lorsque vous faites cela, vous le couperez à la longueur du trou.
Vous devriez maintenant avoir 8 pièces (elles devraient être exactement de la même taille !

Étape 3 : Fabriquer deux disques de turbine

Prenez 2 morceaux de contreplaqué imperméable (12 mm).
Mesurez dans 2 directions pour obtenir le milieu de l'assiette et marquez ce point.
Prenez votre boussole et tracez un cercle de 40 cm de diamètre.
Prenez votre puzzle et découpez-le.

Étape 4 : Divisez le cercle en 8 parties

Vous devez le faire sur un seul tableau.
J'expliquerai pourquoi à l'étape suivante.

Étape 5 : Découpe des fentes pour les pales de turbine

Ce que j'ai fait, c'est tracer des lignes sur deux planches, puis marquer tous les arcs que je devais couper.
Ce serait moi n'a pas refais-le! Je pense qu'il vaut mieux n'en citer qu'un.
Dessinez des arcs comme ceci : prenez la moitié du tuyau et maintenez-la en face de l'une des 8 lignes que vous avez tracées plus tôt. Tracez une ligne à l'intérieur et à l'extérieur du tuyau. Celui où vous avez marqué les arcs va sur le dessus, puis vous les serrez ensemble. Lorsque vous les couperez, ils seront exactement les mêmes. J'ai utilisé une lame généralement destinée à couper du métal. Cette lame de scie est légèrement plus fine que les lames.
Sur le côté des deux disques, vous faites un marquage qui les recouvre tous les deux. De cette façon, lors du montage de la turbine, les disques seront parfaitement alignés.
Ce que vous devez également faire pendant que vous êtes encore serré, c'est percer un trou central à la taille pour votre grande tige et 4 trous pour les petites tiges. Séparez les 4 tiges dans la turbine comme indiqué sur l'image ci-dessous. Gardez environ 2 cm des arcs. De cette façon, vous pouvez toujours placer plusieurs rondelles sur vos tiges sans toucher leurs lames. Prenez les pinces et installez les aubes de turbine et 4 tiges plus petites comme indiqué sur la dernière photo. Cela devrait être un ajustement serré !

Étape 6 : Ajustement de la bobine de fil centrale à la taille

Tout d’abord, vous installez le haut de la turbine de la même manière que vous avez fait le bas à l’étape précédente.
Notez les marques que vous avez faites sur les côtés des disques alors qu'ils étaient encore serrés.
De cette façon, les mêmes coupes se chevaucheront bien et la turbine oscillera moins une fois terminée. Vous souhaiterez peut-être utiliser un marteau et un petit morceau de bois pour éviter d'endommager les lames ou le disque lorsque vous le frappez. Assurez-vous que les lames sont bien ajustées et que les 4 petites broches sont au bon endroit. Ce n'était pas un travail facile. Bonne chance.
Nous allons maintenant équiper le gros fil machine des boulons et des rondelles nécessaires.
Ce que nous allions faire maintenant, c'était marquer l'endroit où nous allions couper le fil machine.
La première image est une vue depuis le disque inférieur.
J'y mets 2 boulons et ils reposeront sur le roulement inférieur.
J'y ai laissé le fil plus longtemps pour pouvoir y connecter une sorte de générateur.
Le disque supérieur est la deuxième photo et la tige sera coupée plus courte.
De ce côté nous n'aurons qu'un roulement pour équilibrer la turbine lorsqu'elle sera montée sur le châssis.

Étape 7 : Faites pivoter le fil machine jusqu'à la taille souhaitée

Si vous avez un tour, c'est un travail assez simple.
J'ai fait la tige de 10 mm d'épaisseur des deux côtés.
La photo montre le dessous du fil machine.
Assurez-vous qu'il s'ajuste bien, car cela déterminera le bon fonctionnement de votre turbo.

Étape 8 : Fabrication du support de roulement inférieur

Le roulement que j'ai utilisé est composé de 3 parties comme le montre la première photo.
Ce roulement est conçu pour supporter un poids vertical.
Si vous regardez bien vous verrez que les 2 disques n'ont pas la même taille de trou interne.
Le disque avec le plus grand trou (celui de droite) est la partie supérieure du roulement sur lequel reposera la turbine.
J'ai découpé le trou sur le tour juste du diamètre du roulement. Faites cela en fonction de la taille du roulement que vous utiliserez .
Ne faites pas le trou trop profond !
Assurez-vous que le haut du roulement dépasse juste du support.
La raison en est que l'anneau supérieur tournera avec la turbine et frottera autrement contre l'intérieur du support, provoquant un ralentissement et une usure rapide de la turbine.
Vous devrez également percer un trou dans le bas du support pour permettre au fil machine de passer à travers.
Faites-le légèrement plus grand que la taille de la tige afin que l'attache ne touche pas les côtés.
Vous avez vu qu'il n'y a pas de graisse dans ce roulement, il va donc falloir installer un graisseur.
Pour ce faire, utilisez un outil coupe-fil.
Tout d’abord, percez un trou en fonction du protecteur et de la taille du mamelon que vous utiliserez. Le mien était M6.
Utilisez un peu de liquide de coupe car vous coupez de l'aluminium, sinon il deviendra rugueux à l'intérieur. Démarrez l'outil de coupe d'environ 1 tour, puis retournez-le d'un demi-tour. De cette façon, le métal est coupé à l’intérieur et vous ne ralentirez pas l’outil. Utilisez 3 étapes de coupe jusqu'à atteindre la bande de roulement souhaitée.

Étape 9 : Créer un cadre autour de la turbine

Vous obtenez d’abord deux morceaux de bois de même longueur.
Assurez-vous qu'ils sont suffisamment larges pour pouvoir créer une structure solide.
Regardez au centre des deux et faites un trou de la taille du support de roulement pour celui du bas et de la taille du roulement supérieur pour celui du haut.
J’ai eu la chance d’avoir eu beaucoup de formation pour faire ça. Sinon, prenez votre plus gros foret et percez-le, puis découpez le reste avec une hache ronde.
Pour celui du bas, vous devez percer le centre de la rainure à l'aide d'un foret d'une taille plus grande que la taille du gros fil machine qui sera inséré dans le roulement. Vous devrez découper une petite rainure en bas pour que le mamelon puisse s'insérer à l'intérieur et que vous ayez suffisamment d'espace pour insérer la pompe de lubrification. Vous pouvez voir à quoi cela devrait ressembler sur les photos.
Prenez deux autres morceaux de bois sur les côtés. (J'avais du contreplaqué donc j'ai utilisé ça)
Prenez la pièce inférieure avec le support de roulement à l'intérieur et placez-la sur une surface plane.
Utilisez l'une des pièces latérales et vissez-la là. Tout d’abord, percez quelques trous sur le côté pour permettre aux vis de mieux s’adapter. Assurez-vous qu'il est parfaitement carré. (Angle 90 degrés).
Faites de même pour l'autre côté.
Prenez maintenant la turbine entièrement assemblée et abaissez-la dans le palier inférieur.
Prenez maintenant la pièce supérieure et faites glisser le roulement sur la grande tige. Mesurez des deux côtés de la turbine et assurez-vous de mesurer la même distance pour que le cadre soit parfaitement carré.
Le film montre à quel point il roule bien.

Pièces jointes

Étape 10 : Créer le support de turbine

Je n'ai pas réellement mesuré ce matériau.
Je me suis assuré que tout était parfaitement aligné avec l'axe de la turbine.
Créez-le simplement comme vous pouvez le voir sur les photos.
Assurez-vous simplement que sa raison solide a beaucoup de pouvoir en lui.
Je n'ai encore connecté aucun générateur.
Je n'avais aucune idée de ce qui se passait avec ça.
Je pensais à un autre générateur électrique. (bobines et néo-aimants)
Les idées sont les bienvenues.
J'espère que vous avez apprécié cette turbine.
Tenez-moi au courant de votre cas.

Étape 11 :

Comme vous pouvez le voir dans les petits films, j'ai connecté quelques cordes à la turbine pour la maintenir stable.
J'ai utilisé de vieilles épingles de tente pour relier les cordes au sol et côté turbine j'ai utilisé 3 vis à œil. Fonctionne bien.
Lorsque vous installez la turbine, assurez-vous d'avoir quelqu'un qui puisse tenir la turbine pendant que vous connectez les fils à la terre.



Source

Cette section contient différentes conceptions d'éoliennes à axe de rotation vertical, réalisées par des fans de ce type d'éoliennes. Il existe de nombreux types et variantes d’éoliennes verticales. Le Savonius le plus simple ou simplement les barils, et les rotors Daria plus avancés, qui tournent plus en régime, mais ici chaque type a ses propres avantages et inconvénients.

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Éolienne verticale

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Éolienne verticale de conception inhabituelle

Une conception intéressante d'éolienne, dont le générateur est constitué d'un moteur asynchrone, mais le générateur est constitué de trois stators et d'un triple rotor. Le rotor à deux pales avec des pales en polycarbonate tourne également de manière inhabituelle.

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Moulin à vent fabriqué à partir de tonneaux à pales repliables

Générateur éolien fabriqué à partir de fûts d'étain. Le générateur est constitué d'un moteur asynchrone de 2,2 kW dont le rotor est converti en aimants en néodyme. L'entraînement vers le générateur est entraîné par courroie. Les pales du moulin à vent se replient grâce à des poids centrifuges, bien que dans le vent, elles s'ouvrent et se ferment lorsqu'elles se déplacent face au vent.

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Éolienne à partir d'un moteur-roue

Quelques photos d'une petite éolienne verticale. Le moteur-roue d'un scooter était utilisé comme générateur ; le couple était transmis au générateur par une chaîne, le rapport était d'environ 1:2,5. Les dimensions du rotor sont de 1*1,6 mètres, la hauteur du mât est de 9 mètres. Dans un vent moyen, cette éolienne produit jusqu'à 3A et 17v pour charger une pile alcaline.

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Éolienne pour prise d'eau

La conception de cette éolienne, déjà devenue légendaire dans l'immensité du RuNet, entraîne une pompe artisanale et pompe l'eau du lac. Initialement, l'éolienne était censée charger la batterie, mais des vitesses trop faibles ont annulé toute tentative de production d'électricité.

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Éolienne verticale, rotor Ugrinsky

Éolienne faite maison avec un axe de rotation vertical et une taille de rotor de 0,75 * 1,6 m. La conception des pales selon les dessins du rotor Ugrinsky est un Savonius amélioré, en fait, KIEV de cette conception est plus élevée. La structure est composée de deux blocs avec un angle de 90 degrés, le matériau est du contreplaqué et de l'aluminium. Le générateur de cette éolienne est de type axial utilisant des aimants permanents.

La puissance de l'éolienne est d'environ 50 watts pour un vent de 7 à 8 m/s.

Dans la vie moderne, les modèles rotatifs de haute qualité fonctionnent parfaitement. Ils comportent des mâts préfabriqués originaux.

Les structures du rotor diffèrent par l'emplacement de l'axe de rotation par rapport à la surface de la terre.

caractéristiques générales

Ces mécanismes sont dotés d'un certain nombre de caractéristiques importantes par rapport aux éoliennes à axe horizontal. Ils ne disposent pas en tant que tels de nœuds d'orientation par rapport au flux du vent. Cela réduit considérablement toutes les charges hydroscopiques. En raison de sa structure, dans absolument n'importe quelle direction du vent, la structure est située dans une position complètement arbitraire.

De ce fait, sa mise en œuvre est plus simple. Dans de tels mécanismes, l'apparition d'une rotation crée la force de levage des pales, ainsi que des forces de résistance.

Types de mécanismes à axe de rotation vertical :

1. Conception orthogonale.
2. Mécanisme Darrieus.
3. Mécanisme Savonius.
4. Conception sur un rotor multipale avec une aube directrice.
5. Générateur de conception hélicoïdale.

Éoliennes orthogonales

Un tel générateur contient plus d’une pale. Les pales sont situées parallèlement à l'axe et sont situées à une certaine distance de celui-ci.

Le mécanisme considéré est considéré comme le plus efficace et le plus fonctionnel. Si nous parlons de certains des inconvénients d'un tel générateur, un certain effet sonore est créé lors de son fonctionnement. De plus, beaucoup d’efforts sont consacrés au maintien de son fonctionnement. Dans le même temps, la structure a généralement une courte durée de vie des unités de support en raison des charges dynamiques importantes.

Générateurs avec rotor Daria

Nous devons rendre hommage à ce mécanisme - il se caractérise par une grande puissance et une grande vitesse. De plus, le rotor a un coût assez faible. Les inconvénients incluent une faible efficacité. De plus, cette conception n'est pas capable de démarrer indépendamment avec un flux venant en sens inverse uniforme.

Générateurs avec rotor Savonius

Ce type de générateur est assez largement utilisé pour le fonctionnement de haute qualité des centrales électriques domestiques. De par sa conception, un tel rotor est une éolienne comportant plusieurs demi-cylindres qui tournent en permanence autour de son axe.

Le principal avantage du rotor est le suivant : la roue éolienne tourne constamment dans le même sens et est absolument indépendante de la direction du vent. L’inconvénient est la faible efficacité de l’utilisation de l’énergie éolienne.

Ce type de générateur est considéré comme le plus fonctionnel des rotors verticaux. Des performances similaires sont obtenues en utilisant une rangée supplémentaire de lames. L’une des rangées absorbe le flux du vent et l’envoie ensuite à la deuxième rangée de pales. Dans le même temps, le flux lui-même est compressé.

Cette transformation entraîne une augmentation significative de la vitesse d'écoulement, ainsi que de la puissance du rotor dans son ensemble. Cela améliore les performances du système. Cela est dû à l'utilisation d'un nombre beaucoup plus important de pales de conception.

Une conception avec un tel système est dotée d'une rotation du rotor beaucoup plus silencieuse. Cet avantage caractéristique réduit la charge sur les unités de support. En conséquence, la durée de vie du mécanisme est considérablement augmentée. Dans le même temps, le coût du rotor est assez considérable en raison de la technologie complexe de sa production.

Avantages et inconvénients des mécanismes à axe vertical

Les avantages comprennent :

1. Il n'y a donc pas besoin de dépenser davantage en équipements spéciaux dont l'action aurait pour but de déterminer la direction du vent soufflant et d'orienter le générateur vers le flux d'air ;
2. Un petit nombre de pièces mobiles, de sorte que les coûts de production et de réparations ultérieures sont tout à fait insignifiants ;
3. La conception d'un tel rotor est plus basse et lors de son entretien, il n'est pas nécessaire d'avoir recours à des ascenseurs spéciaux pour accueillir le personnel de maintenance en hauteur ;
4. Le rendement élevé du rotor n'est absolument pas affecté par l'angle ou la vitesse de la direction du vent.

Cependant, il est nécessaire de préciser que diverses études sont constamment menées pour augmenter la fonctionnalité de ce type d'éoliennes. Cela est dû au fait que les rotors à axe vertical présentent également certains inconvénients.

Ceux-ci inclus:

1. Un volume assez important de lames système ;
2. L'efficacité d'une telle éolienne est environ trois fois inférieure à l'efficacité d'un mécanisme à axe horizontal.

Que faut-il considérer lors du choix ?

Avant que la décision d'acheter ce type de mécanisme ne soit prise, un certain nombre de conditions doivent encore être prises en compte. Par exemple, si de forts courants de vent ne sont pas observés dans votre région d'origine, l'utilisation d'une telle conception de rotor ne sera généralement pas rentable.

Pour une zone donnée, un générateur avec une puissance relativement faible est mieux adapté. L'inverse est également vrai : dans la nature, il existe souvent des zones de terrain où les masses d'air changent de direction plusieurs fois toutes les 24 heures. Dans ce mode de réalisation particulier, au contraire, il est permis et possible d'utiliser un rotor à axe vertical.

Fabrication de bricolage

Vous devez d’abord fabriquer ce qu’on appelle une turbine.

Pour cela nous avons besoin de :

1. Fabrication de supports supérieurs et inférieurs. Le marquage est mieux effectué à l'aide d'une scie sauteuse. Il est nécessaire de découper deux cercles de même diamètre dans du plastique. Au centre du premier cercle, il faudra faire un trou de 30 cm qui deviendra le support supérieur.
2. Prenons le hub automobile le plus ordinaire. Faisons quatre trous de même taille sur le support inférieur. Cela nous permettra de renforcer le hub.
3. Nous ferons un croquis détaillé pour illustrer l'emplacement des lames du système et marquez sur notre support situé en dessous des zones où seront ensuite fixés les coins préparés. Ils sont conçus pour relier la lame et le support.
4. Maintenant, mettez les lames en pile, attachez-les et coupez-les à la taille souhaitée. La longueur des pales détermine directement la quantité d’énergie éolienne qu’elles peuvent recevoir. Cependant, il existe également une instabilité en cas de vent fort.
5. Marquons les lames pour fixer les coins. Ensuite, nous perçons des trous spéciaux dans ces lames.
6. Nous fixons le support et les lames en utilisant des coins préparés.

Nous fabriquons le rotor de nos propres mains :

1. Placez deux bases de rotor l'une sur l'autre, en même temps, nous semblons combiner deux trous et tracer une marque latérale. Par la suite, cette étape nous permettra de les positionner correctement.
2. Faisons maintenant deux petits gabarits en carton et collez-les soigneusement sur les bases de nos aimants.
3. Marquons l'aimant. Pour déterminer la polarité correcte, on utilise généralement un aimant avec du ruban isolant.
4. Ensuite, nous avons besoin de résine époxy avec un durcisseur. Nous l'appliquons sur la face inférieure de l'aimant.
5. Nous apportons l'aimant avec beaucoup de précaution jusqu'au bord de la base du rotor.
6. Maintenant tu peux coller nos aimants vont en fait au rotor.
7. Pour fabriquer un deuxième rotor, les aimants doivent être placés dans une polarité différente en face du premier rotor.

Nous fabriquons le stator :

Stator– une unité composée de 9 bobines. Ils sont répartis en 3 groupes. Chaque groupe comporte trois bobines. Les bobines elles-mêmes sont constituées de fils 24 AWG avec 320 tours. Les paramètres des bobines peuvent être modifiés directement.

Cela dépend de la tension requise en sortie :

1. Si vous enroulez les bobines à la main, c'est assez difficile. Pour faciliter le processus lui-même, nous fabriquerons un appareil simple - une bobineuse. Les tours des bobines sont enroulés dans le même sens. Le début et la fin des bobines doivent être enveloppés de ruban isolant et lubrifiés avec de l'époxy.
2. Lorsque les bobines sont déjà enroulées, il est nécessaire d’en vérifier l’identité. Vous pouvez utiliser des balances régulières pour cela. Ensuite, nous mesurons la résistance de nos bobines.
3. Les bobines fabriquées sont placées sur du papier ciré avec un schéma marqué dessus. La fibre de verre est située autour des bobines elles-mêmes. Ensuite, percez des trous dans le stator pour le support.
4. Le tuyau de fixation de l'axe du moyeu est évidemment coupé. Des boulons seront vissés dans les trous créés pour maintenir directement l'essieu.

Assemblage statorique

L'assemblage final:

1. Nous perçons 4 trous dans la plaque supérieure du rotor.
2. Posons quatre broches sur les plaques et installons le rotor dessus. Les rotors subissent une attraction, c'est pourquoi il est nécessaire de réaliser ce dispositif.
3. Nous alignons les rotors les uns par rapport aux autres.
4. Abaissez soigneusement et uniformément le générateur. Après cela, vous devez dévisser les goujons et retirer toutes les plaques. Nous installons le moyeu et le vissons. Des rondelles et des écrous sont généralement nécessaires pour fixer le support de lame au générateur.
5. Le générateur peut désormais être considéré comme assemblé. Nous faisons tourner le moulin à vent et mesurons les paramètres.

Ensemble générateur

Un tel rotor peut être mis en œuvre non seulement pour fournir de l'électricité aux locaux d'habitation et de bureaux. Par exemple, le stator est capable de générer une tension électrique élevée, qui peut être utilisée pour un chauffage de haute qualité des appareils électroménagers. Il convient de préciser que le courant alternatif est converti en courant continu. Cela peut être utilisé pour charger des batteries, chauffer des récipients avec de l’eau froide courante et alimenter des lanternes et des luminaires.

La structure en question est installée à une hauteur de 4 mètres au bord d’une falaise de montagne. La bride, qui, comme d'habitude, est située en bas, permet une installation rapide du rotor - il suffit de serrer quatre boulons. Mais pour des raisons de fiabilité, il serait quand même plus judicieux de les souder.

Les moulins à vent verticaux peuvent être tournés à l’aide d’une girouette. Pour eux, la direction du vent n’a pratiquement aucune importance.

Un facteur à prendre en compte lors du choix de l'emplacement d'installation du rotor est la force du vent elle-même. Les données sur la force du vent pour la zone étudiée et intéressante peuvent être facilement trouvées sur Internet. Un anémomètre, un appareil spécial permettant de mesurer la force du vent, sera également utile.

Systèmes de fabricants mondiaux et russes

Aujourd'hui, environ 75 États de la communauté mondiale l'utilisent assez largement. L’énergie éolienne reste encore aujourd’hui très populaire et fait partie intégrante de notre vie moderne. Les fabricants d’Amérique du Sud et d’Asie progressent rapidement dans le développement de cette industrie populaire.

La Chine est l’un des plus grands fournisseurs de l’industrie de l’énergie éolienne sur le marché mondial. L'Inde compte un assez grand nombre d'industries éoliennes d'une capacité totale supérieure à 3 000 MW.

Dans notre pays, l'industrie de l'énergie éolienne est développée dans de nombreuses villes et régions. Les rotors éoliens sont produits dans des villes telles que Moscou, Tachkent, Astrakhan, Ouzbékistan, Saratov, Omsk, Samara, Ekaterinbourg, Oulianovsk, Anapa et Krasnodar.

Les fabricants mondiaux comprennent des sociétés bien connues telles que : Vestas, GEEnergy, Goldwind, Enercon, DongfangElectric, SiemensWind, UnitedPower.

Aperçu des prix

Le coût des systèmes de rotor dépend principalement de la puissance de la centrale éolienne. En d’autres termes, un modèle de 2 kW peut être acheté pour 6 200 $. Pour 10 kW, la politique tarifaire pour une éolienne similaire est de 40 000 $. Afin de recharger une batterie de voiture ou un téléphone portable, vous pouvez devenir propriétaire d'une station relativement petite de 0,6 kW.

Une telle station ne coûtera pas plus de 3 000 $. Les rotors ont naturellement leurs propres différences de prix, et cela dépend généralement de leurs variétés et du fabricant. Le coût des rotors des modèles russes est, en règle générale, 1/3 moins cher que celui de leurs homologues occidentaux.

Dans le même temps, les indicateurs de qualité des stations ne présentent généralement pas de différences significatives et tangibles. Il est conseillé d'acheter une éolienne uniquement si vous avez les moyens d'investir une somme d'argent importante dans un investissement à long terme et si les conditions météorologiques sont favorables dans votre région de résidence.