Wie erstelle ich einen Windgenerator?

Die Installation einer Windkraftanlage ist eine hervorragende Alternative zu herkömmlichen Stromquellen. Aber die Kosten für Windkraftanlagen sind ziemlich hoch, es ist viel einfacher, eine Windkraftanlage mit eigenen Händen zu bauen. Bevor Sie mit diesem Vorgang beginnen, sollten Sie sich mit dem Funktionsprinzip und den Arten von Windkraftanlagen vertraut machen und dann zur Anleitung zum Bau einer Windkraftanlage gehen.

Inhaltsverzeichnis:

Das Funktionsprinzip und der Aufbau der Windkraftanlage

Das Funktionsprinzip einer Windmühle hängt direkt von der Hauptfunktion dieses Geräts ab – der Umwandlung von mechanischer Windenergie in Konstante, mit der je nach Leistung und Anzahl der Installationen ein Privathaus oder ein ganzes Dorf mit Strom versorgt wird.

Die Windkraftanlage besteht aus Haupt- und Zusatzkomponenten. Die Hauptkomponenten jeder Windkraftanlage sind:

1. Masten – Vorrichtungen zum Halten der Windkraftanlage auf der erforderlichen Höhe, bei einigen Modellen der stärksten Windgeneratoren erreicht die Länge des Mastes 200 m Die Höhe des Mastes bestimmt die Geschwindigkeit und Stabilität der Windkraftanlage.

2. Rotorblätter von Windkraftanlagen – Vorrichtungen, die den Wind einfangen und den Generator antreiben.

3. Generatoren – Geräte zur Umwandlung von mechanischer Windenergie in elektrische.

Neben den Hauptkomponenten werden Windkraftanlagen mit zusätzlichen Komponenten ausgestattet, die dazu beitragen, den Windgenerator zu verbessern, um eine vollständige Unabhängigkeit von herkömmlichen Stromquellen zu gewährleisten..

Zusätzliche Komponenten der Windkraftanlage:

  • steuerungen – Geräte, die für die Richtung der Rotorblätter verantwortlich sind, einen hochwertigen Schutz der Windmühle bieten und die Batterieladung kontrollieren;
  • Akkus – dienen zur Energiespeicherung bei starken Windböen. Batterien erfüllen die zusätzliche Funktion des Energieausgleichs und der Energiestabilisierung;
  • Windmesser oder Anemoskop – ein Gerät zum Sammeln und Speichern von Daten zu den Qualitätsmerkmalen des Windes. Anemoskope sind für die Bestimmung von Windgeschwindigkeit, -richtung und -böen zuständig;
  • Automaten für gemeinsam genutzte Stromquellen – Wenn mehrere Stromquellen vorhanden sind, z. B. ein Windgenerator und ein Diesel- oder Benzingenerator, schalten diese Geräte eine Stromquelle auf eine andere um;
  • Wechselrichter – ein Wandler von direktem Strom in Wechselstrom, der den reibungslosen Betrieb der meisten elektrischen Geräte gewährleistet.

Der Wind, der auf die Blätter der Windmühle trifft, treibt den gesamten Mechanismus des Geräts an. Bei der Bewegung des Windwerks wird ein Wechselstrom erzeugt, der zunächst in die Steuerung des Windgenerators gelangt und zu einem konstanten verarbeitet wird. Der Gleichstrom im Wechselrichter wird in einphasigen Wechselstrom umgewandelt und versorgt das Haus oder ein anderes Gebäude mit Strom. In Batterien, die für die Stromversorgung zuständig sind, sammelt sich zu einer Zeit, in der kein Wind weht und der Windgenerator keinen Strom erzeugen kann, Reststrom an.

Der Windgenerator wird parallel mit folgenden Stromquellen verwendet:

  • ein Windgenerator, der mit wiederaufladbaren Batterien betrieben wird;
  • Betrieb einer Windkraftanlage parallel zu Speicher und Solarbatterien;
  • die Verwendung eines Diesel-, Gas- oder Benzingenerators in Verbindung mit einer Windkraftanlage;
  • parallele Stromversorgung über einen Windgenerator und ein traditionelles Stromnetz.

Vorteile der Installation einer Windkraftanlage

Die Installation eines Windgenerators ermöglicht Ihnen eine umweltfreundliche, sichere und zuverlässige Stromversorgung sowohl für ein Haus als auch für ein großes Unternehmen oder ein ganzes Dorf. Außerdem werden Windgeneratoren an abgelegenen Orten installiert, an denen eine herkömmliche Stromversorgung nicht möglich ist, beispielsweise auf Schiffen oder Yachten..

Die Installation einer Windkraftanlage senkt die Stromkosten erheblich. Nachdem Sie einmal für einen hochwertigen Windgenerator ausgegeben haben, müssen Sie kein Geld mehr für die Zahlung der monatlichen Stromrechnungen ausgeben.

Der Windgenerator arbeitet am höchsten in der Herbst-Winter-Periode, wenn die Windprävalenz am höchsten ist. Gleichzeitig steigt der Strombedarf, da Strom zum Heizen benötigt wird..

Der Windgenerator arbeitet parallel zu anderen Stromquellen. So ist es beispielsweise im Winter und Herbst möglich, einen Windgenerator zu verwenden, und im Sommer und Frühjahr – Sonnenkollektoren.

Berechnung der Leistung von Windkraftanlagen

Die Leistung einer Windkraftanlage hängt von der Art des Geländes und der verbrauchten Strommenge ab, daher entspricht die Wahl eines Windgenerators ganz den individuellen Eigenschaften des Verbrauchers.

Um die Leistung einer Windkraftanlage zu bestimmen, müssen Sie die Nennausgangsleistung der Windkraftanlage ermitteln, die von der Leistung des Wechselrichters abhängt. Die Leistung wird durch die verbrauchte Strommenge bestimmt. Am einfachsten lässt sich die Nennausgangsleistung ermitteln, indem man den durchschnittlichen Stromverbrauch berechnet, dazu die Stromrechnungen des letzten Jahres einzieht, die Gesamtstrommenge ermittelt und diese durch 12 dividiert.

Als nächstes sollten Sie die durchschnittliche Windgeschwindigkeit im Bereich der zukünftigen Installation der Windenergieanlage bestimmen. Diese Informationen befinden sich im nächstgelegenen meteorologischen Zentrum.

Formel zur Berechnung der Leistung einer Windkraftanlage:

P = 0,5 * rho * S * Cp * V3 * ng * nb. P ist der Leistungsindikator des Windgenerators, rho ist die Bezeichnung der Luftdichte, S ist der Indikator der Rotorwurffläche, Cp ist die Größe des aerodynamischen Effekts, V ist der Windgeschwindigkeitsindikator, ng ist der Kühlerwirkungsgrad , nb ist der Getriebewirkungsgrad.

Sorten von Windkraftanlagen

Durch die Platzierung von Turbinen auf der Erdoberfläche werden Windgeneratoren unterteilt in:

  • vertikal,
  • horizontal.

Die Turbine eines vertikalen Windgenerators befindet sich senkrecht zur Oberfläche des Standorts, auf dem die Windenergieanlage installiert ist, und der horizontale Windgenerator hat eine Turbine, die parallel zur Erdoberfläche steht.

Vertikale Windkraftanlagen gibt es in mehreren Varianten:

1. Standardmäßige vertikale Windturbine – gekennzeichnet durch das Vorhandensein einer vertikalen Drehachse und zweier Zylinder. Die vertikale Windmühle macht ständige Drehbewegungen. Der Nachteil einer solchen Windmühle ist der geringe Windenergieverbrauch..

2. Die rotierende vertikale Windkraftanlage ist durch das Vorhandensein eines Rotors gekennzeichnet, der die Gesamtbelastung der Lager der Windkraftanlage reduziert und dadurch die Betriebslinien der Vorrichtung verlängert. Die Nachteile einer rotierenden Windkraftanlage sind eine komplexe Installation und hohe Kosten..

3. Eine Windmühle mit vertikaler Drehachse mit einem helikoiden Rotor zeichnet sich durch das Vorhandensein von wirbelnden Blättern aus, die für die Gleichmäßigkeit der Windrotation verantwortlich sind.

4. Der orthogonale Typ des vertikalen Windgenerators erfordert keine starken Winde und funktioniert bereits bei der geringsten Windgeschwindigkeit von 0,7 m / s. Die Vorteile einer orthogonalen Windkraftanlage sind leiser Betrieb, hohe Sicherheit und gute technische Eigenschaften. Zu den Nachteilen orthogonaler Windkraftanlagen gehören massive Rotorblätter und eine schwierige Installation..

Horizontale Windmühlen zeichnen sich durch höchste Effizienz und das Vorhandensein eines Nebengebäudes aus, das für das Auffinden des Windes verantwortlich ist. Horizontale Windkraftanlagen arbeiten nur bei einer Windgeschwindigkeit von mindestens 2-2,5 m/s.

Zu den horizontalen Windkraftanlagen gehören:

  • einflügelige Windmühlen, die sich durch geringes Gewicht und einfache Installation auszeichnen;
  • zweiflügelige Windmühlen haben zwei Flügel und ziemlich hohe Umdrehungen;
  • dreiflügelige Windmühlen haben eine optimale Anzahl von Flügeln und werden in der Stromversorgung von Privathäusern verwendet;
  • Mehrflügel-Windturbinen werden zum Betrieb von Pump- oder Aufbereitungswasserstationen eingesetzt.

Je nach Material, aus dem die Flügel gefertigt sind, werden Windmühlen emittiert:

  • mit starren Klingen: Metall oder Fiberglas;
  • mit Segelblättern.

Bezogen auf die Steigung der Schraube gibt es:

  • Windgeneratoren mit fester Steigung;
  • Messbare Steigung Windmühlen.

Je nach Einsatzbereich werden Windenergieanlagen unterteilt in:

  • industriell;
  • Heimat.

Industrielle Windmühlen besetzen ganze Standorte und erzeugen riesige Mengen an Strom. Solche Geräte werden in speziellen Fabriken hergestellt..

Heimwindgeneratoren können unabhängig hergestellt werden. Solche Geräte sind weniger leistungsstark und zeichnen sich durch Einfachheit und einfache Konstruktion aus..

Eine selbstgebaute Windkraftanlage bauen

Werkzeuge für die Arbeit:

  • Schweißvorrichtung;
  • elektrische Bohrmaschine;
  • Schraubenzieher;
  • Lötmaschine.

Beachten Sie die Anweisungen zum Herstellen eines vertikalen Generators mit Ihren eigenen Händen:

1. Zunächst muss die Leistung des Geräts berechnet und über die Wahl eines Generators für die Windkraftanlage entschieden werden. Es ist erlaubt, einen Autogenerator als Generator zu verwenden. Die Verwendung eines Generators aus einem Auto hat jedoch mehrere Nachteile: Die Rotationsgeschwindigkeit der Rotorblätter muss hoch genug sein, um den unterbrechungsfreien Betrieb der Windmühle zu gewährleisten, eine zusätzliche Batterie ist erforderlich, um ein solches Gerät zu starten, der Autogenerator ist schwer und macht die Gesamtstruktur der Windkraftanlage schwerer. Der beste Generator für eine Windkraftanlage wäre ein Gleichstrommotor oder Elektromotoren, die in elektronischen Computern des letzten Jahrhunderts verwendet wurden. Kaufen Sie solche Geräte auf dem Radiomarkt.

2. Um den Betrieb der Windkraftanlage zu optimieren, sollte ein Ketten- oder Riemengetriebe verwendet werden. Das Riemengetriebe ist einfacher herzustellen und das Kettengetriebe bietet eine hohe Zuverlässigkeit der Vorrichtung..

3. Im hergestellten Gerät verwenden wir einen Kettenreduzierer. Um ein solches Getriebe herzustellen, ist es notwendig, den Rotor und den Generator mit einer alten Fahrradkette zu verbinden..

4. Verwenden Sie Schrauben oder Kunststoffrohre mit Schellen, um den Generator zu befestigen. Füllen Sie die Bereiche, in denen sich die Befestigungspunkte befinden, mit Silikon oder Klebstoff.

5. Tipps zur Herstellung eines Rotors:

  • der Wirkungsgrad des Windgenerators hängt von der Auswuchtung des Rotors ab;
  • Verwenden Sie für die Herstellung von Flügeln für eine Windmühle Zwei-Millimeter-Aluminium- oder Kunststoffrohre mit einem Durchmesser von 6-8 cm.
  • die Größe der Rotorblätter hängt von der Windgeschwindigkeit ab: große Rotorblätter funktionieren besser bei schwachem Wind, haben jedoch eine niedrige Rotationsgeschwindigkeit und schmale Rotorblätter drehen sich schneller, erfordern jedoch einen starken Wind, um zu funktionieren;
  • es ist besser, abnehmbare Blätter mittlerer Größe zu bauen, damit sie bei schwachem Wind entfernt und bei starkem Wind installiert werden können.

6. Verwenden Sie Stahlrohrstücke, um den Mast zu bauen. Der Mast sollte aus mehreren Abschnitten bestehen, um die Installation und den Transport der Windkraftanlage zu erleichtern. Als Mast werden Antennentürme oder Teleskopmasten verwendet.

7. Der Einbau eines zusätzlichen Scharniers am Mast schützt die Windkraftanlage vor Überlastung bei starken Windböen..

8. Um das Heck der Windkraftanlage herzustellen, nehmen Sie ein Stück Rohr oder einen Winkel und befestigen Sie ein vertikales Blatt am Ende des Segments..

9. Die Hauptelemente des Bedienfelds sind das Vorhandensein eines Voltmeters, eines Amperemeters, eines Ballastdrahtwiderstands und einer Diodenbrücke. Wenn Sie den Widerstandsschieber in die äußerste Position bewegen, wird der Stromkreis geöffnet und der Widerstand beginnt zu arbeiten. Der Widerstand sorgt für einen Not-Aus für den Generator. Der maximale Strom, dem ein Widerstand von 20-35 A in einer halben Minute standhalten kann.

10. Verwenden Sie als Wechselrichter einen handelsüblichen Wandler oder alte unterbrechungsfreie Stromversorgungen für Computer..

Diagramm des Windgenerators:

Installation eines Windgenerators

1. Bestimmen Sie, wo der Windmühlenmast installiert werden soll – Dach oder Deck. Wenn der Mast auf der Baustelle installiert wird, müssen Sie das Fundament füllen und einen Ankerring installieren, um den Mast zu befestigen.

2. Im nächsten Schritt werden die Mastteile montiert und verbunden..

3. Nach der Mastmontage den Generator mit Schrauben oder Schellen befestigen..

4. Befestigen Sie die Messer am Rotor. Verbinden Sie den Rotor mit dem Mast.

5. Windrichtungssensoren installieren.

6. Installieren und sichern Sie die Windkraftanlage.

7. Gerät anschließen und starten.

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