Comment fabriquer une éolienne de vos propres mains

Au cours des dernières années, le thème de l'énergie verte est devenu extrêmement populaire. Certains prédisent même qu'une telle énergie dans un avenir proche remplacera complètement les centrales à charbon, à gaz et nucléaires. L'un des domaines de l'énergie verte est l'énergie éolienne. Les génératrices qui convertissent l’énergie éolienne en électricité ne sont pas seulement industrielles, dans le cadre de parcs éoliens, mais aussi petites, desservant une ferme privée.

Vous pouvez même créer une éolienne de vos propres mains - ce matériel lui est dédié.

Qu'est-ce qu'un générateur

Au sens large, un générateur est un appareil qui produit un type de produit ou convertit un type d’énergie en un autre. Il peut s’agir par exemple d’un générateur de vapeur (produit de la vapeur), d’un générateur d’oxygène, d’un générateur quantique (source de rayonnement électromagnétique). Mais dans le cadre de ce sujet, nous nous intéressons aux générateurs électriques. Ce nom fait référence à des appareils qui convertissent divers types d'énergie non électrique en électricité.

Types de générateurs

Les générateurs d'électricité sont classés comme suit:

• électromécanique - ils convertissent le travail mécanique en électricité;
• thermoélectrique - convertir l'énergie thermique en électricité;
• photoélectrique (cellules photovoltaïques, panneaux solaires) - convertissent la lumière en électricité;
• magnétohydrodynamique (Générateurs MHD) - l’électricité est générée à partir de l’énergie du plasma se déplaçant dans un champ magnétique;
• produit chimique - convertir l’énergie des réactions chimiques en électricité.

De plus, les générateurs électromécaniques sont classés par type de moteur. Il en existe les types suivants:

• les turbogénérateurs sont entraînés par une turbine à vapeur;
• les hydrogénérateurs utilisent une turbine hydraulique comme moteur;
• les générateurs diesel ou les générateurs à essence sont fabriqués à base de moteurs diesel ou à essence;
• Les éoliennes convertissent l'énergie des masses d'air en électricité à l'aide d'une éolienne.

Éoliennes

Plus de détails sur les éoliennes (elles sont aussi appelées éoliennes). L'éolienne basse consommation la plus simple consiste généralement en un mât renforcé de vergetures sur lequel est installée l'éolienne.

Cette éolienne est déroulée à l'aide d'une vis entraînant le rotor du générateur électrique. Le dispositif, en plus du générateur électrique, comprend également une batterie avec un contrôleur de charge et un onduleur connecté au secteur.

Le savez-vous? En 2016, la capacité totale de toutes les centrales éoliennes dans le monde était de 432 GW. Ainsi, l'énergie éolienne a dépassé l'énergie nucléaire.

Le fonctionnement de ce dispositif est assez simple: sous l'action du vent, la vis tourne, en dévissant le rotor, le générateur électrique produit un courant électrique alternatif qui est converti en courant continu par le contrôleur de charge. Ce courant est en train de charger la batterie. Le courant continu provenant de la batterie est converti par l'onduleur en courant alternatif, dont les paramètres correspondent aux paramètres du réseau électrique.

Les appareils industriels sont montés sur des tours. Ils sont en outre équipés d'un mécanisme de rotation, d'un anémomètre (dispositif de mesure de la vitesse et de la direction du vent), d'un dispositif de modification de l'angle de rotation des pales, d'un système de freinage, d'une armoire de commande avec circuits de commande, de systèmes d'extinction d'incendie et de protection contre la foudre, d'un système de transmission de données relatives au fonctionnement de l'installation, etc.

Types d'éoliennes

L'emplacement de l'axe de rotation par rapport aux éoliennes de surface de la Terre est divisé en vertical et en horizontal. Le modèle vertical le plus simple est un support de rotor Savonius..

Il a deux ou plusieurs lames, qui sont des demi-cylindres creux (cylindres coupés en deux verticalement). Rotor Savonius Il existe différentes options pour la disposition et la conception de ces pales: symétriquement fixées, fixant les arêtes les unes des autres, avec un profil aérodynamique.

L'avantage du rotor Savonius est la simplicité et la fiabilité de la conception. En outre, son fonctionnement ne dépend pas de la direction du vent, l'inconvénient est le faible rendement (pas plus de 15%).

Le savez-vous? Les moulins à vent sont apparus vers 200 avant JC. heu en Perse (Iran). Ils étaient utilisés pour fabriquer de la farine à partir de grains. En Europe, de telles usines ne sont apparues qu'au XIIIe siècle.

Une autre conception verticale est le rotor de Darier. Ses pales sont des ailes avec un profil aérodynamique. Ils peuvent être arqués, en forme de H, en spirale. Les pales peuvent être deux ou plus. Rotor Daria Les avantages d'un tel aérogénérateur sont:

• sa grande efficacité,
• réduction du bruit au travail,
• conception relativement simple.

Parmi les inconvénients notés:

• charge importante du mât (due à l'effet Magnus);
• l'absence d'un modèle mathématique du travail de ce rotor, ce qui complique son amélioration;
• usure rapide due aux charges centrifuges.

Un autre type d'installation verticale est un rotor hélicoïdal.. Il est équipé de pales tordues le long de l'axe du roulement. Rotor hélicoïdal Cela garantit la durabilité et une efficacité élevée. L'inconvénient est le coût élevé dû à la complexité de la fabrication.

Le type multi-pales d'un moulin à vent est une structure à deux rangées de pales verticales - externe et interne. Cette conception donne la plus grande efficacité, mais a un coût élevé.

Les modèles horizontaux diffèrent:

• le nombre de pales (mono-lame et avec un grand nombre);
• le matériau dont sont faites les pales (voile rigide ou souple);
• pas de lame variable ou fixe.

Structurellement, ils sont tous similaires. En général, les éoliennes de ce type se distinguent par un rendement élevé, mais elles nécessitent un ajustement constant de la direction du vent, ce qui est résolu en utilisant une girouette arrière dans la conception ou le positionnement automatique de l'installation à l'aide d'un mécanisme rotatif en fonction des lectures du capteur.

Éolienne bricolage

Le choix des modèles d’éoliennes sur le marché est le plus vaste, des appareils de différentes conceptions et de différentes capacités sont disponibles. Mais une installation simple peut être faite indépendamment.

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Recherche de matériaux appropriés

En tant que générateur, il est recommandé de prendre un aimant permanent triphasé, par exemple un tracteur. Mais vous pouvez le faire à partir d'un moteur électrique, comme nous le verrons plus en détail ci-dessous. La question du choix des pales est importante. Si l'éolienne est de type vertical, des variations du rotor de Savonius sont généralement utilisées. Générateur de tracteur Pour la fabrication de pales, un conteneur de forme cylindrique, par exemple une ancienne ébullition, convient bien. Mais, comme mentionné ci-dessus, les éoliennes de ce type ont un faible rendement et il est peu probable qu'il soit possible de fabriquer des pales d'une forme plus complexe pour une éolienne verticale. Dans les produits faits maison, on utilise généralement quatre lames semi-cylindriques.

En ce qui concerne les éoliennes de type horizontal, une construction à une seule pale est optimale pour une installation de faible puissance. Cependant, malgré sa simplicité apparente, il sera extrêmement difficile de fabriquer une pale équilibrée de manière artisanale. Sans elle, l’éolienne tombera souvent en panne.

C'est important! Vous ne devriez pas vous impliquer dans un grand nombre de pales, car lorsqu'elles fonctionnent, elles peuvent former ce qu'on appelle un "chapeau d'air", grâce à quoi l'air passera autour du moulin à vent et ne le traversera pas. Pour les appareils domestiques du type horizontal, trois pales du type à ailettes sont considérées comme optimales.

• Dans les éoliennes horizontales, vous pouvez utiliser deux types de pales: voile et aile. La navigation est très simple, ce sont juste des voies larges qui ressemblent aux pales des moulins à vent. L'inconvénient de tels éléments est une très faible efficacité. À cet égard, des ailes beaucoup plus prometteuses. À la maison, ils sont généralement fabriqués à partir de tuyaux en PVC de 160 mm selon le modèle.

L'aluminium peut également être utilisé, mais ce sera beaucoup plus cher. De plus, le produit de tuyau en PVC a initialement une courbure, ce qui lui confère des propriétés aérodynamiques supplémentaires. Les lames de tuyau en PVC La longueur des lames est choisie selon le principe suivant: plus la puissance de sortie de l'éolienne est puissante, plus elles sont longues; plus il y en a, plus ils sont courts. Par exemple, pour une éolienne à trois pales de 10 W, la longueur optimale est de 1,6 mètre, pour une éolienne à quatre pales de 1,4 m.

Si la puissance est de 20 W, l'indicateur passera à 2,3 m pour les trois pales et à 2 m pour les quatre pales.

Les principales étapes de fabrication

Vous trouverez ci-dessous un exemple d’auto-fabrication d’une installation horizontale à trois lames avec modification d’un générateur de moteur asynchrone d’une machine à laver.

Révision du moteur

La conversion du moteur électrique en générateur électrique est l’un des moments clés de la création d’une éolienne de vos propres mains. Pour la modification, on utilise un moteur électrique d'une ancienne machine à laver encore de fabrication soviétique.

1. Le rotor est retiré du moteur et une large rainure est percée.
2. Sur toute la longueur de la rainure, des aimants en néodyme de forme rectangulaire (dimensions 19x10x1 mm) sont collés par paires, un aimant à chaque bord de la rainure opposé, sans tenir compte de leur polarité. Les aimants fixes collés peuvent être en époxy.
3. Le moteur va.
4. Les chargeurs pour téléphones mobiles 5 V et 1 A sont utilisés pour collecter un appareil qui convertit le courant alternatif en courant continu (vous ne pouvez pas utiliser un appareil sur une puce, mais uniquement un transistor).
5. L'alimentation est démontée.
6. USB soudé et fiche.
7. Les cartes des trois alimentations préparées sont connectées en série et assemblées en un seul ensemble.
8. L'entrée de l'ensemble assemblé de 220 V est connectée au générateur, la sortie est connectée au contrôleur de charge de la batterie.

Vidéo: comment refaire un moteur pour une éolienne Pour augmenter le courant, vous pouvez utiliser plusieurs assemblages connectés en parallèle.

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Création de coque et de pales

La prochaine étape de la fabrication de l’éolienne est l’assemblage de la base sur laquelle sont montés les éléments de l’éolienne.

1. La base est soudée à partir de tubes d'acier sous forme d'une structure dont une extrémité est bifurquée, renforcée d'éléments transversaux, l'autre est unique pour la fixation de la queue du dispositif.
2. À l'extrémité bifurquée, 4 trous sont percés pour le montage du générateur.
3. Pièce pivotante montée sur la base du roulement.
4. La bride avec les trous de fixation est fixée au roulement.
5. La queue est en tôle.
6. Le design est nettoyé et peint.
7. La queue est colorée.
8. Le carénage de protection est fabriqué et peint à partir d'une fine feuille de métal.
9. Après séchage des éléments peints, un générateur électrique est installé sur la base, le boîtier et la queue sont fixés.
10. Les pales sont montées sur la roue à partir du système de refroidissement du moteur du tracteur.
11. Les entretoises sont soudées aux lames (ici des lames métalliques).

C'est important! La hauteur du mât d'une éolienne doit être d'au moins 6 mètres. La fondation est bétonnée sous celle-ci.

Comme vous pouvez le constater, assembler une éolienne de vos propres mains n’est pas si simple. Cela nécessite certaines compétences et connaissances en électrotechnique et en électronique. Mais pour les personnes ayant une telle connaissance, cette tâche est tout à fait capable. En outre, une éolienne artisanale coûtera beaucoup moins cher que le modèle d’achat.