Gerador eólico vertical faça você mesmo: como montar uma turbina eólica com eixo de rotação vertical

O vento tem capacidades energéticas incríveis.A não utilização do seu poderoso potencial deve ser corajosamente reconhecida como um desperdício irracional. Mas você pode facilmente construir um gerador eólico vertical com suas próprias mãos e receber energia praticamente de graça para atender às necessidades domésticas. Isso é bem real, você não concorda?

Este artigo ajudará você a entender detalhadamente um problema técnico complexo. Informações sistematizadas e acessíveis abordam detalhadamente o princípio de funcionamento de sistemas populares que convertem a energia das massas de ar em eletricidade.

Sem dúvida você vai se deixar levar pela ideia de criar um moinho de vento, as especificidades de sua montagem estão descritas no artigo. Examinamos detalhadamente os diferentes tipos de geradores eólicos verticais, abordando suas diferenças, vantagens e desvantagens. A parte textual do material é perfeitamente complementada por fotos e instruções em vídeo.

Vantagens e princípio de funcionamento das turbinas eólicas

Um moderno gerador vertical é uma das opções energia alternativa para casa. A unidade é capaz de converter rajadas de vento em recurso energético. Para seu correto funcionamento, não são necessários dispositivos adicionais que determinem a direção do vento.

Um gerador eólico rotativo é muito fácil de fazer com as próprias mãos. É claro que ele não poderá assumir totalmente a responsabilidade de fornecer energia a uma grande casa particular, mas fará um excelente trabalho na iluminação de edifícios anexos, caminhos de jardins e áreas adjacentes.

O dispositivo do tipo vertical opera em baixa altura. Sua manutenção não requer vários dispositivos para garantir trabalhos seguros de reparo e manutenção em grandes altitudes.

Um mínimo de peças móveis torna a turbina eólica mais confiável e operacionalmente estável. O perfil ideal das pás e o formato original do rotor proporcionam à unidade um alto nível de eficiência, independentemente da direção que o vento sopra em um determinado momento.

Os modelos domésticos pequenos consistem em três ou mais pás leves, captam instantaneamente a rajada mais fraca e começam a girar assim que a força do vento excede 1,5 m/s. Graças a esta capacidade, a sua eficiência excede frequentemente a de instalações maiores que requerem ventos mais fortes.

O gerador funciona de forma absolutamente silenciosa, não incomoda proprietários e vizinhos, não cria emissões nocivas para a atmosfera e funciona de forma confiável por muitos anos, fornecendo energia cuidadosamente aos alojamentos.

Um gerador eólico vertical opera segundo o princípio da levitação magnética. À medida que as turbinas giram, são geradas forças de impulso e sustentação, bem como forças reais de frenagem. Os dois primeiros fazem com que as lâminas da unidade girem.Esta ação ativa o rotor e cria um campo magnético que produz eletricidade.

Uma turbina eólica com eixo de rotação vertical não é inferior em eficiência às suas contrapartes horizontais. Além disso, não reivindica localização territorial e funciona plenamente em quase todos os locais convenientes para os proprietários.

O dispositivo funciona de forma totalmente independente e não requer a intervenção do proprietário no processo.

Classificação de geradores verticais

Existem algumas diferenças estruturais entre os dispositivos coletores de vento do tipo vertical. Não melhora ou piora as unidades, mas simplesmente permite escolher a opção mais conveniente para realizar tarefas específicas em uma determinada área.

Nº 1: Recursos de sistemas ortogonais

Estruturalmente, um gerador eólico ortogonal consiste em um forte eixo de rotação vertical e várias pás paralelas localizadas a uma certa distância da base central.

O dispositivo não necessita de mecanismos de orientação adicionais e funciona normalmente, independentemente da direção do vento. O eixo principal localizado verticalmente permite colocar o equipamento de acionamento ao nível do solo, o que facilita muito a operação, reparo e manutenção.

As unidades de suporte do gerador ortogonal não possuem uma vida útil muito longa. Isso se deve às altas cargas dinâmicas que o rotor exerce sobre eles durante a operação. Para garantir que a instalação não falhe prematuramente, todas as peças de suporte devem ser inspecionadas regularmente e as danificadas devem ser imediatamente substituídas por novas.

As desvantagens dos dispositivos ortogonais incluem um sistema de lâmina excessivamente grande e baixa eficiência em comparação com a eficiência dos módulos de eixo horizontal.

A turbina eólica mais simples para alimentar consumidores de baixa potência pode ser montada a partir de componentes prontos:

#2: Geradores com rotor Daria

Um gerador eólico equipado com rotor Darrieus possui eixo de rotação vertical e 2-3 lâminas planas sem perfil aerodinâmico característico, fixadas na base e no topo do eixo de rotação.

A unidade em seu funcionamento não é guiada pela força ou direção do vento, possui alta velocidade de rotação e permite a localização dos dispositivos de acionamento no solo, o que facilita e agiliza o processo de manutenções programadas e possíveis reparos.

Grupos geradores de duas pás com rotor Darrieus são acionados apenas por uma forte rajada de vento. Com um fluxo que se aproxima uniformemente, eles não podem iniciar por conta própria.

Os componentes de suporte e rotativos de um dispositivo com rotor Darrieus são vulneráveis ​​​​a cargas dinâmicas aumentadas e a eficiência do sistema de pás é inferior em muitos aspectos às instalações horizontais axiais.

#3: Unidades com rotor Savonius

A turbina eólica vertical com rotor Savonius possui sistema de pás semicilíndricas e difere de instalações semelhantes pelo alto torque de partida e pela capacidade de operar efetivamente em ventos de baixa velocidade.

A potência dos geradores eólicos verticais com rotor Savonius oferecidos no mercado não ultrapassa 5 kW. Os dispositivos raramente são usados ​​como uma unidade de trabalho independente, mas são mais frequentemente usados ​​para criar um torque de partida mais alto para instalações de rotor Daria

O complexo vertical com rotor Savonius é criticado pelo aumento do consumo de material e menor eficiência em comparação aos geradores eólicos de eixo horizontal. É por isso que a produção de equipamentos de alta potência desta classe é considerada inadequada.

A seleção de fotos a seguir apresentará as etapas de fabricação do moinho de vento Savonius:

Todas as peças deste modelo de moinho Savonius, exceto o gerador de 3200 rpm e 24 V, são feitas à mão.

#4: Moinho de vento com rotor multipás e guia

Este tipo de dispositivo é uma versão melhorada do clássico gerador eólico ortogonal. O complexo do rotor aqui consiste em pás dispostas em duas fileiras.

A camada externa da lâmina permanece estática e atua como uma palheta guia. Ele captura o fluxo do vento, captura-o, comprime-o e, desta forma, aumenta visivelmente a velocidade real do vento.

A fileira interna de pás é uma estrutura móvel que recebe o fluxo de ar da primeira unidade do rotor em um determinado ângulo.

A eficiência de um gerador eólico com rotor multipás com sistema de guia torna este dispositivo especialmente atraente para os consumidores.Porém, o custo desse equipamento é bastante alto e demora um pouco mais para se pagar do que dispositivos similares de configuração mais simples.

Os especialistas consideram esse tipo de dispositivo o mais eficiente de sua classe e enfatizam que o design específico permite que ele funcione mesmo com as velocidades de vento mais baixas possíveis.

#5: Características de dispositivos com rotor helicoidal

Uma turbina eólica helicoidal ou gerador Gorlov é outra modificação do sistema tradicional de rotor ortogonal. As lâminas do modelo são torcidas em arco. Esse recurso de design permite capturar rapidamente o fluxo de ar e girar suavemente sem solavancos.

Este princípio de funcionamento reduz significativamente a carga dinâmica nas unidades de base e móveis, aumentando assim a sua vida útil.

Dispositivos com rotor do tipo helicoidal são muito confiáveis ​​​​e podem suportar facilmente cargas operacionais significativas. No entanto, durante a operação, tais turbinas eólicas criam efeitos de ruído pronunciados e produzem ondas sonoras adicionais localizadas na região de ondas curtas do espectro sonoro.

As pás do rotor girado para um moinho de vento helicoidal são feitas usando uma tecnologia muito progressiva, mas complexa. Por causa disso, as unidades são bastante caras e não são muito populares entre os consumidores privados.

Nº 6: Características dos rotores de eixo vertical

A principal diferença entre um gerador de eixo vertical são suas pás posicionadas verticalmente, cujo perfil lembra a asa de uma aeronave, cujo eixo é claramente paralelo ao eixo vertical. O design lembra um pouco o rotor Darrieus, mas em condições de produção é fabricado de forma muito mais rápida e fácil.

Um gerador com rotor de eixo vertical ganha velocidade de operação muito mais rápido do que dispositivos similares desta classe e começa a produzir o recurso energético necessário. O processo é acompanhado por um pequeno efeito sonoro e não incomoda nem os proprietários da instalação nem os vizinhos

Os moinhos de vento com rotor de eixo vertical são confiáveis ​​e duráveis, podem suportar facilmente cargas operacionais significativas e não custam muito dinheiro. Essas qualidades os tornam relevantes para uso não apenas industrial, mas também doméstico.

Características de escolha de geradores eólicos para uma residência particular e uma visão geral das melhores ofertas são apresentadas em Este artigo.

Fazendo seu próprio moinho de vento

Não é muito difícil criar um gerador eólico com eixo de rotação vertical em casa com suas próprias mãos. Basta adquirir os componentes necessários, montá-los na ordem correta e instalar o módulo no local escolhido. Assim que houver uma brisa mínima, o produto funcionará e começará a fornecer aos proprietários a energia necessária.

Etapa 1: Aquisição de componentes e materiais

Para fazer um gerador eólico vertical com suas próprias mãos, você precisará dos seguintes componentes:

• rotor – parte móvel da unidade:
• lâminas – peças que captam o fluxo do vento;
• mastro axial – para fixação do rotor e das pás (pode ser em forma de haste longa, pirâmide ou tripé);
• estator – projetado para acomodar uma bobina de fio de cobre durável;
• bateria – ampla capacidade de acumulação do recurso recebido;
• inversor – um dispositivo para converter corrente contínua em corrente alternada;
• controlador – dispositivo que freia o gerador no momento em que a unidade desenvolve potência real que ultrapassa os indicadores básicos.

Folhas de plástico leves, de alta qualidade e com boa elasticidade são adequadas para a fabricação de lâminas. Outros tipos de materiais são muito suscetíveis a vários danos e deformações e simplesmente não conseguem lidar com uma carga dinâmica tão elevada.

Ao fabricar o dispositivo por conta própria, lembre-se de que os moinhos de vento verticais feitos por você são seriamente inferiores em potência aos modelos fabricados na fábrica. Portanto, para não se decepcionar no futuro com o design criado, é melhor fazê-lo imediatamente de acordo com parâmetros 2 vezes maiores que o necessário.

Lâminas pequenas podem ser feitas de PVC de média densidade, mas peças grandes e largas exigirão o material mais durável que possa suportar ventos fortes que sopram a uma velocidade de 15 m/s ou mais por um longo período.

Passo 2: Preparação preliminar dos elementos

Para criando lâminas Para um gerador eólico vertical, 4 peças idênticas são cortadas de um tubo de PVC de alta resistência. Dois fragmentos semicirculares são cortados em estanho e fixados em cada lado do tubo. O raio de rotação das peças da lâmina, neste caso, será de 690 mm e a altura de cada lâmina será de cerca de 700 mm.

Para montar o sistema de rotor, leve ímãs de neodímio (6 peças), discos de ferrite com diâmetro de 230 mm (2 peças) e cola. Os ímãs são colocados no primeiro disco, alternando a polaridade e mantendo um ângulo de 60 graus entre eles com diâmetro de arranjo de 165 mm. Usando o mesmo esquema, é feito um segundo disco e, em seguida, os ímãs são preenchidos com cola.

Para o estator são preparadas 9 bobinas e em cada uma delas são enroladas 60 voltas de fio de cobre com diâmetro de 1 mm.

A soldagem subsequente ocorre nesta ordem:

• o início de 1 bobina com o final de 4;
• comece 4 com final 7 rolos.

A segunda fase é montada seguindo o mesmo princípio, mas o trabalho começa com 2 bobinas, e a terceira - com 3 bobinas. Um formato especial é feito a partir de uma folha de compensado, o fundo é forrado com um pedaço de fibra de vidro e as fases soldadas das bobinas são colocadas no topo.

Preencha a estrutura com cola e deixe agir por 1 a 2 dias para que todas as peças se fixem e ocupem os lugares certos. Então eles começam a conectar as peças individuais em um único sistema funcional.

Etapa 3: Montagem de todas as peças do gerador

Para conectar todos os elementos do gerador, são feitos 4 furos para pinos no rotor superior. O rotor inferior é colocado no suporte com os ímãs voltados para cima. A seguir é colocado o estator, previamente feitos furos para fixação no suporte.

Os pinos são pressionados na placa de alumínio e depois cobertos com o segundo rotor, colocando-o com os ímãs voltados para baixo.

O processo de montagem das peças é realizado com cuidado e sem pressa. Os rotores devem estar alinhados entre si para que posteriormente não se forme folga na estrutura (+)

Os pinos são girados alternadamente com uma chave inglesa para que o rotor superior caia sobre o inferior de maneira uniforme e sem solavancos. Quando ocupa seu devido lugar, os pinos são desparafusados ​​​​e as placas de alumínio são removidas. Ao final, toda a estrutura é fixada com porcas e apertada com firmeza, mas não com muita força, para não quebrar a rosca.

Etapa 4: Instalação final do equipamento

Para o mastro, pegue um tubo de metal forte de 4 a 5 metros de comprimento e aparafuse nele um gerador que você já montou com as próprias mãos.Em seguida, a moldura com lâminas plásticas é fixada ao gerador e a estrutura do mastro é instalada em local pré-preparado com fundação reforçada de três pontos.

Além disso, a posição do sistema é fixada por meio de uma maca.

Ao instalar uma turbina eólica, o mastro deve ser o mais longo possível. Ele deve levar o rotor mais alto do que o edifício mais alto do local. Só então o design será capaz de funcionar de forma eficaz e produzir a quantidade necessária de recursos

A rede elétrica é conectada ao moinho de vento em uma determinada sequência. O controlador retira o recurso do gerador e converte a corrente alternada em corrente contínua, necessária para carregar a bateria. Pode monte o controlador você mesmo de acordo com um esquema simplificado.

A bateria armazena a energia liberada e o inversor converte corrente contínua em corrente alternada, que alimenta a maior parte dos eletrodomésticos e sistemas de serviços domésticos.

Em nosso site há uma seleção de artigos sobre geradores eólicos caseiros de diversos tipos.

Aconselhamos você a ler:

1. Gerador eólico faça você mesmo em uma máquina de lavar: instruções para montar um moinho de vento
2. Gerador eólico faça você mesmo a partir de um gerador automotivo: tecnologia de montagem de turbinas eólicas e análise de erros
3. Como fazer um gerador eólico com as próprias mãos: aparelho, princípio de funcionamento + melhores produtos caseiros

Outra opção interessante para a construção de um moinho de vento vertical pode ser montada a partir de resíduos, gastando no máximo 250 rublos na compra de componentes adicionais. Os que fazem você mesmo precisarão de uma roda de bicicleta, mais 12 raios de bicicleta, um eixo da roda traseira da bicicleta com três porcas, uma tira de aço e 11 placas de alumínio.

Você também precisará de 150 rebites, 18 parafusos M4 com porcas, 3 parafusos M6 com porcas, 27 arruelas maiores e 24 pequenas.

A galeria a seguir demonstrará brevemente as etapas de montagem:

A instrução em vídeo a seguir apresentará todas as etapas em detalhes:

Escolhendo um local para um gerador eólico

Escolher o local certo para instalar um gerador eólico é uma etapa importante. É melhor colocar o dispositivo no ponto aberto mais alto e garantir cuidadosamente que não fique abaixo do nível de edifícios residenciais e anexos adjacentes. Caso contrário, os edifícios tornar-se-ão um obstáculo ao fluxo de ar e a eficiência da unidade diminuirá bastante.

Se o local estiver voltado para um rio ou lago, o moinho de vento é colocado na costa, onde os ventos sopram com maior frequência. Elevações na propriedade ou grandes espaços vazios onde não existam barreiras artificiais ou naturais ao fluxo de ar são ideais para a localização do gerador.

Quando imóveis residenciais (casa, chalé, apartamento, etc.) estão localizados dentro ou fora da cidade, mas em áreas densamente construídas, um complexo de energia eólica é instalado na cobertura.

Para colocar um gerador no telhado de um prédio de apartamentos, é obtido o consentimento por escrito dos vizinhos e obtida permissão oficial das autoridades competentes.

Ao instalar um gerador vertical na cobertura de um prédio de apartamentos, deve-se lembrar que a unidade funciona de forma bastante barulhenta e pode causar transtornos tanto aos proprietários quanto aos demais moradores.Portanto, o dispositivo deve ser colocado mais próximo do centro da cobertura para que os proprietários dos apartamentos dos andares superiores não sofram com o forte zumbido emitido pelo moinho de vento durante o funcionamento.

Numa casa privada com um grande jardim, é muito mais fácil escolher um local adequado. O principal é levar em consideração que a estrutura está localizada a uma distância de 15 a 25 metros das instalações residenciais. Então os efeitos sonoros das lâminas giratórias não incomodarão ninguém.

Manutenção de um dispositivo vertical

Para que um gerador eólico vertical funcione de forma eficiente, precisa e eficiente possível, todas as partes móveis da estrutura devem ser lubrificadas. Este procedimento é realizado pelo menos 2 vezes durante todo o ano civil.

Ao mesmo tempo, durante a manutenção, as porcas que se soltaram como resultado da operação são apertadas, as conexões elétricas são reforçadas, os componentes mecânicos são verificados quanto à corrosão, os cabos de tensão soltos são apertados e as lâminas são cuidadosamente inspecionadas quanto a rupturas ou danos.

No inverno, as instalações verticais requerem cuidados especiais. Durante os períodos de geada, as lâminas ficam cobertas por uma crosta de gelo e devem ser limpas em tempo hábil para que a velocidade do torque seja mantida no nível adequado.

As peças são pintadas conforme a necessidade e uma vez por ano é realizada uma inspeção completa de toda a estrutura para identificação de falhas. Esses cuidados garantem o correto funcionamento do aerogerador e prolongam sua vida útil.

Avaliação da viabilidade de instalação

Antes de começar a fabricar um gerador eólico vertical, eles estudam a situação climática de sua região e tentam determinar se a unidade pode fornecer a quantidade necessária de recursos.

Os especialistas recomendam avaliar os seguintes parâmetros:

• número de dias de vento — considerar o valor médio do ano em que a rajada ultrapassa os 3 m/s;
• volume de eletricidade, consumido por dia por uma família;
• local apropriado em seu próprio site para equipamentos eólicos.

O primeiro indicador é obtido a partir de dados obtidos na estação meteorológica mais próxima ou encontrados na Internet nos portais relevantes. Além disso, eles consultam publicações geográficas impressas e criam um quadro completo da situação do vento em sua região.

As estatísticas são feitas não para um ano, mas para 15-20 anos, só então os valores médios serão tão corretos quanto possível e mostrarão se o gerador será capaz de satisfazer plenamente a necessidade de eletricidade da família ou se sua energia será apenas suficiente para suprir as necessidades individuais das famílias.

Se o proprietário possuir um grande terreno localizado em declive, próximo à margem de um rio ou em espaço aberto, não haverá problemas de instalação.

Quando a casa está localizada no fundo de uma área povoada, e o quintal tem dimensões compactas e fica próximo aos prédios vizinhos, não será fácil instalar com as próprias mãos um modelo vertical de moinho de vento. A estrutura deverá ser elevada 3 a 5 m acima do solo e ainda mais reforçada para não cair em caso de forte rajada.

Todas estas informações devem ser tidas em conta na fase de planeamento para deixar claro se o gerador eólico pode assumir o fornecimento total de energia ou se o seu papel permanecerá como fonte de energia auxiliar. É aconselhável realizar cálculo de turbina eólica.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo nº 1 demonstrará como fazer um gerador eólico vertical com sistema de rotor Daria com suas próprias mãos em casa. O vídeo apresenta claramente as características e nuances interessantes do processo de montagem. Existe uma definição da potência máxima da unidade fabricada:

O vídeo nº 2 mostrará como funciona um gerador eólico vertical e quanta energia ele produz. Ele fornece uma visão geral detalhada do módulo e uma descrição do trabalho necessário para medir corretamente a potência real e outros parâmetros:

O vídeo nº 3 apresenta testes de um gerador eólico vertical caseiro. Do que um dispositivo feito com suas próprias mãos a partir de materiais improvisados ​​é capaz de fazer:

Uma fonte de energia alternativa tão moderna e prática como os moinhos de vento verticais é fácil de montar com as próprias mãos. Com a experiência adequada em tarefas domésticas, é possível fabricar cada peça e depois conectar todos os componentes em uma estrutura única e integral.

Se não quiser complicar a tarefa, é bastante apropriado adquirir componentes prontos e, em casa, sem pressa e sem complicações, instalar uma turbina eólica confiável, capaz de garantir o fornecimento ininterrupto de eletricidade a um espaço residencial.

Quando você não está 100% confiante em suas habilidades, é melhor confiar o trabalho a profissionais. Eles farão tudo muito rapidamente e em total conformidade com os requisitos operacionais básicos.

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