Без електрики комфортне життя неможлива навіть в самому зручному і великому заміському будинку. Перше, що роблять господарі новозбудованих котеджів, - це підключають їх до ЛЕП. А що ж робити в тому випадку, якщо будинок побудований у віддаленій місцевості і лінії поблизу просто немає? Такі будинки електрифікують зазвичай з використанням дизельного або бензинового генератора з одночасним встановленням вітряка. Така схема дозволяє зробити енергопостачання будівлі постійним і відносно недорогим. До того ж вітрові електростанції мають досить-таки просту конструкцію. При бажанні таке обладнання можна зробити в тому числі і своїми руками.

Принцип роботи

Схема функціонування вітряка досить-таки проста і виглядає наступним чином:

  • При обтіканні вітром лопатей ротор виробляє нестабільний змінний електричний струм.
  • Змінний струм випрямляється контролером і використовується для підзарядки акумуляторів.
  • Вхідний в конструкцію інвертор перетворює струм від акумуляторів в змінний з частотою 50 Гц (підходящої для більшості побутових приладів) і напругою в 220/380 В.

Ротор з лопатями кріпиться на спеціальній щоглі. Принцип роботи вітрової електростанції, таким чином, заснований на перетворенні енергії вітру в електричну. Потужність генератора цього типу залежить в тому числі і від висоти щогли. Адже чим довше вона буде, тим вище швидкість вітру. Довжина жердини в будь-якому випадку не повинна бути менше 4 м (від даху будівлі). Але найчастіше цей показник становить 14-24 м. Встановлюють вітряк або на бетонному майданчику, або з використанням розтяжок. Іноді цей пристрій кріплять до стіни споруди.

Вітрові електростанції великої потужності (промислові) часто навіть зводять у вигляді великої башти. Такі конструкції використовуються в основному в тих невеликих країнах, де мало інших джерел отримання електроенергії.

види вітряків

Основних типів таких генераторів електроенергії існує всього два:

  • з вертикальною віссю;
  • з горизонтальною віссю.

Своїми руками можуть виготовлятися вітрові електростанції обох цих видів. Горизонтальні моделі зазвичай доповнюються хвостовою частиною. Такі моделі досить-таки складні у виготовленні, відрізняються непоганою продуктивністю, але видають більше шуму, ніж вертикальні.

Як скласти проект

Будь-яка домашня вітрова електростанція збирається по заздалегідь розробленими кресленнями. При складанні схеми такого генератора в першу чергу слід визначитися:

  1. З його потужністю. У заміських будинках зазвичай використовуються пристрої на 200-500 Вт.
  2. З формою, довжиною і кількістю лопатей. Ці параметри, поряд з силою вітру, в принципі, і визначають потужність установки.

Лопаті для саморобних вітряків можуть використовуватися:

  1. Вітрильні. Цей різновид проста у виготовленні, але володіє не дуже хорошою аеродинамікою. Такі лопаті мають звичайну прямокутну форму і просто кріпляться по колу під визначені кутом.
  2. Крильчасті. Мають обтічну форму, яка виключає завихрення і дозволяють зробити потужний, продуктивний генератор. Такі лопаті в станціях використовуються найчастіше.

Вертикальний вітряк: вибір обладнання

Виготовляються вітрові електростанції своїми руками з використанням самих різних матеріалів. Досить-таки потужну і продуктивну вертикальну модель можна зробити із застосуванням:

  • автомобільного генератора на 12 В;
  • гелевого або кислотного акумулятора 12 В;
  • реле зарядки акумулятора від автомобіля;
  • будь-якого вольтметра.

Лопаті вертикальних вітрогенераторів зазвичай виготовляються з якої-небудь металевої або пластикової ємності великого об'єму (бочки, відра, каструлі і т. Д).

З додаткових елементів використовуються:

  • вимикач на 12 В;
  • перетворювач (інвертор) 12 V - 220 V на 700 W - 1500 W.

Також, звичайно, знадобляться дроти, щогла і різного роду кріпильні елементи (болти, хомути).

Технологія виготовлення вертикального генератора

Збирати вітрові електростанції для будинку починають з виготовлення ротора з лопатями. Для виконання цієї операції знадобляться рулетка і маркер. З їх допомогою виробляють розмітку лопатей. Відро або каструлю ділять на чотири рівні частини. Потім з використанням болгарки або ножиць по металу вирізають і відгинають лопаті. Далі порядок дій повинен бути таким:

  1. У днище ємності вирізаються отвори під шків і болти.
  2. Відро закріплюється на шківі.
  3. На щоглу з використанням хомутів встановлюється генератор.
  4. Збирається ланцюг. Провід при цьому бажано зафіксувати на щоглі.
  5. Під'єднується акумулятор. При цьому бажано використовувати дроти перетином 4 мм 2. Їх довжина не повинна перевищувати 1 м.
  6. Монтується інвертор. Підключати його слід з використанням проводів 4 мм 2.
  7. Із застосуванням проводів 2.5 мм 2 приєднуються споживачі.
  8. Щогла встановлюється на обраному місці.

За такою технологією збираються досить-таки надійні вертикальні вітрові електростанції. Як працюють такі моделі, ми розглядали вище. З використанням обладнання, зібраного за цією схемою, можна, наприклад, забезпечити освітлення двору і господарських будівель, роботу сигналізації, відеокамери і т. Д. Але, на жаль, занадто вже продуктивної така відносно проста станція не буде.

Елементи конструкції горизонтального генератора

Вітрові електростанції цього типу є, як уже згадувалося, кілька більш складними у виготовленні і при цьому найчастіше мають кращий ККД. У конструкцію генератора з горизонтальною віссю входять:

  1. Лопаті колеса. Краще, якщо вони будуть крильчасті.
  2. Генератор.
  3. Станина під вал генератора.
  4. Бічна лопатка. Цей елемент виконує захисну функцію при занадто сильному вітрі.
  5. Рама для кріплення вузлів станції.
  6. Струмоприймач.
  7. Вузол повороту колеса.
  8. Щогли.
  9. Хвостовика.

Вибір обладнання для горизонтальної моделі

Вітрові електростанції для будинку цього типу також роблять з самих різних матеріалів. Дуже просто, наприклад, зібрати горизонтальний вітряк зі звичайного підлогового кімнатного вентилятора. Але така модель буде малопродуктивною. За допомогою генератора з вентилятора, оснащеного USB-роз'ємом, можна тільки, наприклад, заряджати телефон або слухати радіо. Для підключення побутових приладів знадобиться, звичайно ж, більш потужна і грунтовна модель.

Виготовлятися досить-таки продуктивні домашні міні-вітрові електростанції можуть, наприклад, із застосуванням такого обладнання і матеріалів:

  • пластикової труби для напірної каналізації діаметром 160 мм під лопаті;
  • фанери для кріплення лопатей;
  • сталевий водопровідної труби діаметром 100 мм під щоглу;
  • генератора (веломотор потужністю 250 Вт);
  • листової сталі 12 мм;
  • станини з дюралюмінію;
  • профільної труби 40 × 20х2.5 для захисної бічної лопати;
  • пружини з вуглецевої сталі;
  • велосипедного троса для розтяжок.

Горизонтальна вітрова електростанція, своїми руками виготовлена: колесо

Робити таку модель, як і вертикальну, починають з основного робочого вузла. В даному випадку це колесо. Лопаті з каналізаційної труби вирізають за шаблоном. Форма їх повинна нагадувати крило літака. Всього знадобиться 6 лопатей. Збирають колесо на спеціальній головці, виготовити яку можна самостійно. Для цього з листової сталі вирізують кільце і наварюють на нього шість променів з отворами для кріплення лопатей. Готове колесо обов'язково слід отбалансировать. Простіше кажучи, потрібно домогтися того, щоб лопаті при відсутності вітру не поверталися мимовільно. Проводять балансування в гаражі або іншому приміщенні. На вулиці цій процедурі може перешкодити навіть найлегший вітерець.

Генератор і рама горизонтальної моделі

Веломотор слід максимально надійно закріпити на станині. Останню виготовляють з дюралюмінієвої пластини. У ній потрібно зробити отвір для гвинта під вал веломотор. По кутах пластини висвердлюють монтажні отвори для кріплення до рами. Вал генератора в станині закріплюється за допомогою гайки з контршайбой. Інакше він буде прокручуватися. Раму горизонтального вітрогенератора виготовляють зі сталевої пластини. Можна також використовувати шматок швелера.

Струмоприймач і поворотний вузол

Для того щоб генератор повертався у напрямку вітру, збирають спеціальну конструкцію. Роблять поворотний вузол з підшипників і втулки. Останню через фланець з'єднують з щоглою. До рами приварюють муфту. Струмоприймач збирають так:

  • на поворотному вузлі розміщують контакти з латунного дроту з припаяними проводами 4 мм 2;
  • накривають контакти пластиковим стаканчиком і заливають епоксидною смолою;
  • після застигання смоли сточують деталь (до появи контактів);

Необхідний струмоприймач для того, щоб при обертанні вітряка дроту не намотувалися на щоглу і не скручувалися. Як рухомого контакту можна використовувати щітки від стартера автомобіля.

Захисна лопатка

Цей елемент виготовляють з профільної труби і сталевої пластинки 1-2 мм. Також в її конструкції використовується пружина. Принцип роботи цього захисного елемента простий. Як тільки сила вітру перевищить жорсткість пружини, вітряк почне складатися. Під час урагану лопаті просто встануть паралельно руху потоку повітря. А це виключить падіння або поломку обладнання. Хвіст оперення вітряка кріплять до рами через шарнір (діаметром від 12 мм), виготовлений з конструкційної сталі.

Як встановити

Розташовувати вітрові електростанції слід подалі від різного роду перешкод (будівель, дерев та ін.). Під щоглу варто залити бетонну площадку. Інакше вона буде продавлювати грунт. Як розтяжок найпростіше використовувати троси перерізом від 6 мм. Закріпити їх слід до також влити в бетон міцним сталевим кілочків. На самій щоглі розтяжки фіксуються за допомогою хомутів. Встановлюють жердину з колесом зазвичай з використанням стріли противаги.

Генератори на сонячних батареях

Це обладнання часто використовують на додаток до вітряків. Комбінація цих двох пристроїв дозволяє організувати максимально ефективне енергопостачання будинку. Вітрові і сонячні електростанції мають схожу конструкцію. Складовими друге є:

  • акумулятори;
  • перетворювачі та контролери заряду.

Однак в якості основного робочого вузла в даному випадку використовуються фотоелементи, а не лопаті. Зібрати такий генератор, як і вітряк, при бажанні можна своїми руками. Процедура ця не дуже складна, але проблемою може стати покупка фотоелементів. Справа в тому, що вони дуже дорого коштують.

Сонячні та вітрові електростанції для будинку використовують безкоштовну енергію, а тому вважаються обладнанням дуже перспективним. Навіть незважаючи на відносно низький ККД і дорожнечу, пристрої цього типу надзвичайно популярні у власників заміських будинків. Адже в будь-якому випадку така установка обов'язково окупається.