Como construir pás para um gerador eólico com suas próprias mãos: exemplos de pás de turbina eólica feitas por você mesmo

A utilização de fontes alternativas de energia é uma das principais tendências do nosso tempo.A energia eólica limpa e acessível pode ser convertida em eletricidade até mesmo em sua casa, construindo uma turbina eólica e conectando-a a um gerador.

Você pode construir pás para um gerador eólico com suas próprias mãos a partir de materiais comuns, sem usar equipamento especial. Diremos qual formato de pá é mais eficiente e ajudaremos você a escolher o desenho adequado para uma usina eólica.

Como funciona um gerador eólico simples?

Um gerador eólico é um dispositivo que permite converter energia eólica em eletricidade.

Seu princípio de funcionamento é que o vento gira as pás, aciona um eixo por onde a rotação é fornecida ao gerador por meio de uma caixa de engrenagens, que aumenta a velocidade.

A operação de uma usina eólica é avaliada pelo KIEV – fator de utilização de energia eólica. Quando uma roda eólica gira rapidamente, ela interage com mais vento, o que significa que retira mais energia dele.

Existem dois tipos principais de geradores eólicos:

• vertical;
• horizontal.

Modelos orientados verticalmente são construídos de forma que o eixo da hélice fique perpendicular ao solo. Assim, qualquer movimento de massas de ar, independentemente da direção, coloca a estrutura em movimento.

Essa versatilidade é uma vantagem desse tipo de aerogerador, mas são inferiores aos modelos horizontais em termos de produtividade e eficiência operacional.

Um gerador eólico horizontal se assemelha a um cata-vento. Para que as pás girem, a estrutura deve ser girada na direção desejada, dependendo da direção do movimento do ar.

Para monitorar e capturar mudanças na direção do vento, são instalados dispositivos especiais. A eficiência com este arranjo de parafusos é significativamente maior do que com uma orientação vertical. Para uso doméstico, é mais racional utilizar geradores eólicos deste tipo.

Qual formato de lâmina é ideal?

Um dos principais elementos de um gerador eólico é um conjunto de pás.

Existem vários fatores associados a essas peças que afetam a eficiência do moinho de vento:

• peso;
• tamanho;
• forma;
• material;
• quantidade.

Se você decidir projetar pás para um moinho de vento caseiro, deverá levar em consideração todos esses parâmetros. Alguns acreditam que quanto mais asas houver na hélice de um gerador, mais energia eólica poderá ser produzida. Em outras palavras, quanto mais, melhor.

No entanto, este não é o caso. Cada parte individual se move contra a resistência do ar. Assim, um grande número de pás em uma hélice requer mais força do vento para completar uma rotação.

Além disso, muitas asas largas podem causar a formação da chamada “capa de ar” na frente da hélice, quando o fluxo de ar não passa pelo moinho de vento, mas o contorna.

A forma é muito importante. A velocidade da hélice depende disso. O fluxo deficiente causa a formação de vórtices que desaceleram a roda do vento

O mais eficiente é um gerador eólico de pá única. Mas construí-lo e equilibrá-lo com as próprias mãos é muito difícil. O design acaba não sendo confiável, embora com alta eficiência. De acordo com a experiência de muitos usuários e fabricantes de turbinas eólicas, o modelo mais ideal é o de três pás.

O peso da lâmina depende do seu tamanho e do material com que será feita. O tamanho deve ser selecionado com cuidado, guiado por fórmulas de cálculo. É melhor processar as arestas de forma que haja um arredondamento de um lado e uma aresta viva do lado oposto.

O formato da pá corretamente selecionado para um gerador eólico é a base para seu bom funcionamento.

As seguintes opções são adequadas para produção doméstica:

• tipo de navegação;
• tipo de asa.

As pás do tipo vela são listras largas e simples, como as de um moinho de vento.Este modelo é o mais óbvio e fácil de fazer. Porém, sua eficiência é tão baixa que esta forma praticamente não é utilizada nos modernos geradores eólicos. A eficiência neste caso é de cerca de 10-12%.

Uma forma muito mais eficaz são as lâminas de perfil alado. Envolve os princípios da aerodinâmica que levantam enormes aeronaves no ar. Um parafuso com esse formato é mais fácil de acionar e gira mais rápido. O fluxo de ar reduz significativamente a resistência que o moinho de vento encontra ao longo do seu percurso.

O perfil correto deve se assemelhar a uma asa de avião. De um lado a lâmina apresenta um espessamento e do outro uma inclinação suave. As massas de ar fluem em torno de uma parte desta forma muito suavemente

A eficiência deste modelo chega a 30-35%. A boa notícia é que você mesmo pode construir uma lâmina alada usando um mínimo de ferramentas. Todos os cálculos e desenhos básicos podem ser facilmente adaptados ao seu moinho eólico e utilizar energia eólica gratuita e limpa sem restrições.

Do que são feitas as lâminas em casa?

Os materiais adequados para a construção de um gerador eólico são, em primeiro lugar, o plástico, os metais leves, a madeira e uma solução moderna - a fibra de vidro. A questão principal é quanto trabalho e tempo você está disposto a gastar na fabricação de um moinho de vento.

Canos de esgoto em PVC

O material mais popular e difundido para fazer pás de plástico para geradores eólicos é um tubo de esgoto de PVC comum. Para a maioria dos geradores domésticos com diâmetro de parafuso de até 2 m, um tubo de 160 mm é suficiente.

As vantagens deste método incluem:

• preço baixo;
• disponibilidade em qualquer região;
• de facil operação;
• um grande número de diagramas e desenhos na Internet, vasta experiência de uso.

Os tubos são diferentes. Isso é do conhecimento não só de quem faz usinas eólicas caseiras, mas de todos que já se depararam com a instalação de esgoto ou abastecimento de água. Eles diferem em espessura, composição e fabricante. O tubo é barato, então não há necessidade de tentar baratear ainda mais o seu moinho de vento economizando em tubos de PVC.

O material de tubos plásticos de baixa qualidade pode fazer com que as lâminas quebrem durante o primeiro teste e todo o trabalho seja feito em vão

Primeiro você precisa decidir sobre o padrão. As opções são muitas, cada formulário tem suas desvantagens e vantagens. Pode valer a pena experimentar primeiro antes de cortar a versão final.

Como o preço dos tubos é baixo e você pode encontrá-los em qualquer loja de ferragens, esse material é perfeito para os primeiros passos na modelagem de lâminas. Se algo der errado, você sempre pode comprar outro cachimbo e tentar novamente; sua carteira não sofrerá muito com tais experiências.

Usuários experientes de energia eólica notaram que é melhor usar tubos laranja em vez de cinza para fazer pás de turbinas eólicas. Eles mantêm melhor sua forma, não dobram após a formação da asa e duram mais

Designers amadores preferem o PVC, pois durante o teste uma lâmina quebrada pode ser substituída por uma nova, feita em 15 minutos na hora, se houver um padrão adequado. Simples e rápido e, o mais importante, acessível.

As instruções fotográficas para fazer pás de moinho de vento a partir de tubos de polímero ajudarão você a dominar visualmente as etapas e a sequência do processo:

Todas as etapas preparatórias foram concluídas, agora as pás precisam ser fixadas na peça que gira com o vento:

Alumínio – fino, leve e caro

O alumínio é um metal leve e durável. É tradicionalmente usado para fazer pás para turbinas eólicas. Devido ao seu baixo peso, se você der à placa o formato desejado, as propriedades aerodinâmicas da hélice serão excelentes.

As principais cargas que um moinho de vento sofre durante a rotação visam dobrar e quebrar a pá. Se o plástico rachar e falhar rapidamente durante esse trabalho, você pode contar com um parafuso de alumínio por muito mais tempo.

Porém, se você comparar tubos de alumínio e PVC, as placas de metal ainda serão mais pesadas. Em altas velocidades de rotação, existe um grande risco de danificar não a lâmina em si, mas o parafuso no ponto de fixação

Outra desvantagem das peças de alumínio é a complexidade de fabricação. Se o tubo de PVC tiver uma curva que servirá para conferir propriedades aerodinâmicas à lâmina, o alumínio, via de regra, é tomado em forma de folha.

Depois de recortar a peça de acordo com o padrão, o que por si só é muito mais difícil do que trabalhar com plástico, a peça resultante ainda precisará ser enrolada e dobrada corretamente. Não será tão fácil fazer isso em casa e sem ferramentas.

Em vez de alumínio caro, você pode usar restos de telhas ou pedaços de papelão ondulado deixados após a instalação:

Fibra de vidro ou fibra de vidro - para profissionais

Se você decidir abordar a questão da criação de uma lâmina de forma consciente e estiver disposto a despender muito esforço e nervosismo nisso, a fibra de vidro servirá.Se você ainda não lidou com geradores eólicos, começar a se familiarizar com a modelagem de um moinho de vento feito de fibra de vidro não é a melhor ideia. Ainda assim, este processo requer experiência e habilidades práticas.

Uma lâmina feita de várias camadas de fibra de vidro coladas com cola epóxi será forte, leve e confiável. Com uma grande área superficial, a peça acaba sendo oca e praticamente sem peso

Para a fabricação é utilizada fibra de vidro - um material fino e durável que é produzido em rolos. Além da fibra de vidro, a cola epóxi é útil para fixar as camadas.

O trabalho começa criando uma matriz. Este é um blank que representa um molde para uma peça futura.

A matriz pode ser de madeira: madeira, tábuas ou troncos. A silhueta volumétrica de metade da lâmina é recortada diretamente do maciço. Outra opção é um molde de plástico.

É muito difícil fazer você mesmo um blank, é preciso ter diante dos olhos um modelo pronto de lâmina de madeira ou outro material, e só então é recortada uma matriz para a peça desse modelo. Você precisa de pelo menos 2 dessas matrizes, mas, tendo feito uma forma bem-sucedida uma vez, ela pode ser usada muitas vezes e assim você pode construir mais de um moinho de vento.

O fundo do molde é bem lubrificado com cera. Isso é feito para que a lâmina acabada possa ser facilmente removida posteriormente. Coloque uma camada de fibra de vidro e cubra com cola epóxi. O processo é repetido várias vezes até que a peça atinja a espessura desejada.

Então a cola deve secar. Algumas pessoas recomendam colocar o molde em um saco a vácuo e bombear o ar. Desta forma a cola penetra melhor em todas as camadas da fibra de vidro, não deixando áreas não impregnadas.

Quando a cola epóxi secar, metade da peça é cuidadosamente removida da matriz. Eles fazem o mesmo com o segundo tempo.As peças são coladas para formar uma peça tridimensional oca. Leve, durável e com formato aerodinâmico, a lâmina de fibra de vidro é o auge da excelência para o aquarista de parques eólicos domésticos.

Sua principal desvantagem é a dificuldade de implementação da ideia e um grande número de defeitos no início, até que a matriz ideal seja obtida e o algoritmo de criação seja aperfeiçoado.

Barato e alegre: peça de madeira para roda eólica

Uma lâmina de madeira é um método antiquado, fácil de implementar, mas ineficaz no nível atual de consumo de eletricidade. A peça pode ser feita a partir de uma tábua maciça de madeira clara, como o pinho. É importante escolher um pedaço de madeira bem seco.

Se a madeira estiver húmida, durante o processo de secagem o parafuso pode “conduzir” e ficar deformado. E o peso da madeira molhada é significativamente maior do que o seco

É necessário escolher um formato adequado, mas leve em consideração que a lâmina de madeira não será uma placa fina, como o alumínio ou o plástico, mas sim uma estrutura tridimensional. Portanto, não basta dar forma à peça, é preciso entender os princípios da aerodinâmica e imaginar o contorno da pá nas três dimensões.

Você terá que usar uma plaina para dar o aspecto final à madeira, de preferência elétrica. Para maior durabilidade, a madeira é tratada com verniz ou tinta protetora anti-séptica

A principal desvantagem deste projeto é o grande peso do parafuso. Para mover este colosso, o vento deve ser forte o suficiente, o que é difícil de conseguir em princípio. No entanto, a madeira é um material acessível. As pranchas adequadas para criar uma hélice de turbina eólica podem ser encontradas no seu quintal sem gastar um centavo. E esta é a principal vantagem da madeira neste caso.

A eficiência de uma lâmina de madeira tende a zero.Via de regra, o tempo e o esforço despendidos na criação de tal moinho de vento não valem o resultado obtido, expresso em watts. Porém, como modelo de treinamento ou peça de teste, a peça de madeira tem seu lugar. E um cata-vento com lâminas de madeira impressiona no local.

A seguinte seleção de fotografias irá familiarizá-lo com as etapas de fabricação de um moinho de vento com lâminas cortadas em compensado:

A peça funcional está pronta e testada quanto à funcionalidade, o que significa que só falta pintá-la e parafusá-la no mastro:

Desenhos e exemplos de lâminas

É muito difícil fazer o cálculo correto de uma hélice de gerador eólico sem conhecer os parâmetros básicos que são apresentados na fórmula, bem como não ter ideia de como esses parâmetros afetam o funcionamento do aerogerador.

É melhor não perder tempo se não quiser se aprofundar nos fundamentos da aerodinâmica. Desenhos e diagramas prontos com indicadores específicos ajudarão você a escolher uma pá adequada para uma usina eólica.

Desenho de uma pá para uma hélice de duas pás. Feito de cano de esgoto de 110 diâmetro. O diâmetro da hélice do moinho de vento nestes cálculos é de 1 m

Um gerador eólico tão pequeno não será capaz de fornecer alta potência.Muito provavelmente, é improvável que você consiga extrair mais de 50 W deste design. Porém, uma hélice de duas pás feita de um tubo de PVC leve e fino proporcionará uma alta velocidade de rotação e garantirá o funcionamento do moinho mesmo com ventos fracos.

Desenho de uma pá para uma hélice de gerador eólico de três pás feita de um tubo de 160 mm de diâmetro. A velocidade estimada nesta opção é 5 com vento de 5 m/s

Uma hélice de três pás deste formato pode ser usada para unidades mais potentes, aproximadamente 150 W a 12 V. O diâmetro de toda a hélice neste modelo chega a 1,5 M. A roda eólica girará rapidamente e será acionada facilmente. O moinho de vento de três asas é mais frequentemente encontrado em usinas domésticas.

Desenho de uma pá caseira para uma hélice de gerador eólico de 5 pás. Fabricado em tubo de PVC com diâmetro de 160 mm. Velocidade estimada – 4

Essa hélice de cinco pás será capaz de produzir até 225 rotações por minuto com uma velocidade de vento estimada de 5 m/s. Para construir uma lâmina de acordo com os desenhos propostos, é necessário transferir as coordenadas de cada ponto das colunas “Coordenadas do padrão frontal/traseiro” para a superfície do tubo plástico de esgoto.

Usando a tabela abaixo, você pode calcular o diâmetro de um moinho de vento com 2 a 16 pás. Neste caso, você pode selecionar o tamanho levando em consideração a potência de saída desejada.

A tabela mostra que quanto mais asas um gerador eólico tiver, menor deve ser seu comprimento para produzir uma corrente com a mesma potência

Como mostra a prática, é bastante difícil manter um gerador eólico com diâmetro superior a 2 metros. Se precisar de um moinho maior de acordo com a tabela, considere aumentar o número de pás.

Com regras e princípios cálculo do gerador eólico Leia o artigo, que descreve passo a passo o processo de realização de cálculos.

Equilibrando uma turbina eólica

Equilibrar as pás de um gerador eólico ajudará a fazê-lo funcionar da maneira mais eficiente possível. Para realizar o balanceamento, é necessário encontrar um ambiente onde não haja vento ou correntes de ar. Obviamente, para uma roda eólica com diâmetro superior a 2 m, será difícil encontrar tal sala.

As lâminas são montadas em uma estrutura acabada e instaladas na posição de trabalho. O eixo deve ser posicionado estritamente horizontalmente, nivelado. O plano em que a hélice irá girar deve ser definido estritamente verticalmente, perpendicular ao eixo e ao nível do solo.

Uma hélice que não esteja em movimento deve ser girada 360/x graus, onde x = número de pás. Idealmente, um moinho de vento equilibrado não se desviará 1 grau, mas permanecerá imóvel. Se a lâmina girou com o próprio peso, ela precisa ser ajustada um pouco, o peso reduzido de um lado e o desvio do eixo eliminado.

O processo é repetido até que o parafuso fique absolutamente imóvel em qualquer posição. É importante que não haja vento durante o balanceamento. Isso pode distorcer os resultados dos testes.

Também é importante verificar se todas as peças giram estritamente no mesmo plano. Para verificar, as placas de controle são instaladas a uma distância de 2 mm em ambos os lados de uma das lâminas. Durante o movimento, nenhuma parte do parafuso deve tocar a placa.

Para operar um gerador eólico com pás fabricadas, será necessário montar um sistema que acumule a energia recebida, armazene-a e transmita ao consumidor. Um dos componentes do sistema é o controlador. Sobre como fazer controlador de turbina eólica, você descobrirá lendo nosso artigo recomendado.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

É perfeitamente possível construir um moinho de vento com as próprias mãos a partir de materiais improvisados. Se você começar com modelos mais simples, sua primeira tentativa provavelmente será bem-sucedida. Com experiência, assuma ideias mais complexas para obter o gerador eólico mais eficiente e potente.

Vídeo nº 1. Como fazer um moinho de vento com tubos de PVC:

Vídeo nº 2. Gerador eólico faça você mesmo:

Vídeo nº 3. Turbina eólica em aço galvanizado:

Se você deseja usar energia eólica limpa e segura para suas necessidades domésticas e não planeja gastar muito dinheiro na compra de equipamentos caros, pás caseiras feitas de materiais comuns serão uma ideia adequada. Não tenha medo de experimentar e você poderá melhorar ainda mais os modelos existentes de hélices de moinhos de vento.

Gostaria de nos contar como você fez com suas próprias mãos as pás de um moinho de vento que fornece eletricidade para sua dacha? Gostaria de compartilhar informações úteis com os visitantes do site ou fazer uma pergunta? Por favor, escreva comentários no bloco abaixo.