Stavba větrné elektrárny pro potřeby domácnosti

Stavba větrné elektrárny pro potřeby domácnosti

Stavba větrné elektrárny pro potřeby domácnosti čím více se šetří tím jsou ceny za energie větší, je to ale nirmální?

K vlastní stavbě: Nejprve je třeba si ujasnit která větrná elektrárna je pro danou lokalitu nejvhodnější: Vrtu­lové elektrárnu budeme stavět spíše v hornaté lokalitě tady dosti často a silně fouká vítr

Saviniovu větrnou elektrárnu postavíme spíše v rovinatém terénu kde se vítr pohybuje okolo 2 až 4m/s

Jinými slovy, Savoniův rotor je v prvé řadě větrnou turbínou pro řadového venkovského člověka, který usiluje o nezávislé zásobování energií Jeho stavba je dá se říci jednoduchá a vrtuli tvoří sud 200litrů rozříznutý na polovinu. (viz obr)

A uložení je na polonápravě s bubnem a brzdou ze starého osobního auta. Poloviny sudů jsou nanýtovány nebo přišroubovány na vyřezané kruhy o průměru 1250mm z vodo-odolné překližky

Výhodou tohoto zařízení je že svod točivé energie je ve spodní části pod rotorem a odpadá tak zařízení na otáčení za větrem, a nehrozí ani ukroucení kabelů, či pracné uhlíkové kartáče pro otáčení za větrem jak tomu je u vrtulových elektráren.

Foto nahoře je testovací turbína

Při stavbě rotoru je potřeba přesadit lopatky de dalšího obrázku

Toto přesazení je důležité pro správnou funkci rotoru. Jeho velikost je dána průměrem ze kterého vytvoříme lopatky rotoru

Teď trocha teorie, co to je Savoniův rotor?

Savoniův rotor

Je tvořen dvěma plochami ve tvaru půlválců, které jsou vzájemně přesazeny. Využívá Robinsonův jev, podle něhož je odpor vyduté polokoule skoro 4 x větší než polokoule vypuklé, takže dojde k rotaci. Savoniův rotor pracuje optimálně, pokud rychloběžnost dosahuje hodnot 0,9 až 1.

Nevýhodou Savoniova rotoru je, že pro nabíhající proud vzduchu existují dva mrtvé úhly, pro které je točivý moment vznikající na stojícím rotoru malý a může být i záporný a jeho velikost závisí na velikosti přesazení válcových částí rotoru. Další nevýhodou je malá účinnost a malý dosažitelný výkon. Výhodou je jednoduchost a levná konstrukce. Existují i kombinace obou systémů Darrieus a Savonius, kde Savoniuv rotor zajišťuje hladký rozběh i při malých rychlostech větru a poté přebírá hlavní úkol Darrieův rotor.

Další typy rotorů

Vedle toho existují další typy větrných turbín s vertikální osou, které jsou samostartující, jsou nezávislé na směru větru, kterému automaticky přizpůsobují profil svých křídel., Mohou odolávat i větrným bouřím. Rotují kolem svislé osy, pracují bez převodového ústrojí a jsou účinnější. Při rychlosti 5–7 m jsou lopatky téměř v kolmé poloze, při větších rychlostech se jejich konce odstředivě vychylují a proto se neohnou.

Rychlostní součinitel lambda (l)

Bezrozměrný poměr obvodové rychlosti rotoru a rychlosti větru. Tento součinitel ovlivňuje:

  • počet křídel rotoru
  • profil, šířku a úhel náběhu křídel
  • počet otáček
  • dosažitelnou celkovou účinnost
  • osový tlak
  • průběh charakteristik

VÝKON IDEÁLNÍHO MOTORU PID

Přeměna kinetické energie větru na energii mechanickou může proběhnout jen v omezené míře, limitované kinetickou energií proudu vystupujícího z motoru. Optimální hodnota těchto výstupních ztrát určuje maximální (teoretický) výkon ideálního motoru, který je jen částí výkonu větru PV. PID = 0,5926 .PV = 0,6 .PV Z tohoto vztahu odvozená účinnost ideálního motoru = 0,6 bývá též označována jako účinnost BETZOVA.

Obvodový výkon motoru POB

Tento výkon je v důsledku obvodových ztrát vznikajících rotací vzdušného proudu za vrtulí, třením profilů (ztráty hydraulické), turbulencí na konci lopatek je jen částí výkonu ideálního: POB = PID x UOB (UOB je obvodová účinnost, která zvyšuje aerodynamické vlastnosti vrtule VM. Může dosáhnout účinnosti až 75%).

Celkový výkon motoru PC

Je menší o mechanické ztráty (ložiska, převodová skříň, pohony olejových čerpadel, natáčení motoru, křídel aj.) PC = POB x UM UM= mechanická účinnost, může být až 92 %

Elektrický výkon PEL

Nejčastěji se mechanická energie VM převádí na elektrickou pomocí elektrického generátoru. Elektrický výkon větrné elektrárny PEL = PC x UG UG = účinnost elektrického generátoru

Celková účinnost větrné elektrárny

UC = UID x UOB x UG UC – se pohybuje v rozmezí 0,15–0,45, podle druhu větrného motoru Větrná elektrárna vyžaduje značnou jednorázovou investici s dlouhou dobou návratu. Výrobní náklady na 1 kWh jsou vysoké. Doba výstavby je velice krátká, ihned po uvedení do provozu je schopná plného výkonu. V chladnější části roku listopad-duben vyprodukuje asi 2/3 z celoročního úhrnu energie, pokud si klimatické podmínka nevynutí jejich odstavení. Náklady na 1 kW klesají se zvyšováním výkonu elektrárny. Optimální výkon větrné elektrárny je 300–500 kW. V tomto rozmezí obvykle vychází cena za 1 kWh nejlevněji.Toto platí pro vrtulové elektrárny kde je potřeba i větší rychlost větru zpravidla nad 18m/s.

Savoniuv rotor který pracuje již od 2m/s je na tom mnohem lépe, ale zato s menšími otáčkami rotoru, oproti vrtulové turbíně.

V zásadě ale platí čím větší plocha proti větru, tím větší výkon, navazuje to samozdřejmě i na další faktor který je váha vrtule, která musí být v určitém poměru protí ploše větrnné strany. Tímto získáváme další kynetickou energiji která z čísti pokryje rychlé kolísání rychlosti větru. Na to abychom ověřili, jestli se v daném místě kde plánujeme stavbu rotoru, nám stačí jednoduchý a levný rotor z Pet láhve, kde na bok láhve přidrátujeme či přilepíme čtyři dna odszřížené opět z peltáhve. Ve dnu provrzáme otvor o 1mm větší, než tyč kterou použijeme jako hřídel. Ve víčku petláhve vyvrtáme středicí otvor, a pomocí hřebíku narazíme do hřídele. Sestavu pak vidíme na obr. dole vlevo.

Vpravo je vidět malý zkušební rotor který již vyrábí 9V jde o vylepšený Savoniúv rotor, který je překroucený o 90` a je napojen na motorek ze starého HDD. Tímto odpadly starosti s uložením středové hřídele do ložisek. Velké foto je ke stažení v downloadu.dále jsem postavul velký větrný kroucený větrný motor vuz foto dole, další info v novém článku o generátorech­.

Vlastními pokusy jsem zjistil že savonijův rotor který je tvořen dle prvního obrázku má značné nedostatky, má mrvvý úhel při rozběhu, pokud mu přidáme druhý díl dle obrázku 2 nahoře, mrtvý úhel se zmenší ale je tam pořád. Tak jsem se porozhlédl po netu jak to řeší ve světě. necjal jsem se inspirovat tedy zahraničními výrobci a vytvořil jsem něco podobného, zkroucený savoniúv motor nemá žádný mrtvý úhel, zato výrobu tohoto motoru si každý výrobce chrání. a překroutit ocelový profil není nic jednoduchého, proto jsem zvolil plasovou desku z PE materiálu, která se dá po ohřátí různě a jednoduše tvarovat. výsledek je patrný za spodní fotografiji. Hřídel jsem zvolil duralovou kulatinu o průměru 35mm. Tento díl by měl být samonosaný a měl by být přímo napojen na generátor proudu. Dále pokračuji na dalším článku generátoty proudu

Malý projekt Savoniova rotoru

Pro ověření úspěšnosti jsem sestavil větrný motor ze dvou prázdných kanistrů od motorového oleje.

kanistry ve švu rozřízneme na dvě poloviny.

Viz obr. Jako nosnou hřídel jsem vypočetl kulatinu o průměru 12mm, tu vložíme do středu výlévacího otvoru a označíme si průchod ve dnu kanistru. Tam vypilujeme či vyřízneme polovinu rádiusu nosné hřídele. Přiložíme z druhého kanistru druhou polovinu a stáhneme obě poloviny původním víčkem.

Ve víčku přesně ve středu vyvrtáme otvor pro průchod hřídele. další dvě pioloviny jsou zrcadlově nasazeny na hřídel a dna sešroubivány dvěmi šroubky M4.

na spodním víčku je opěrná velkorozměrová podložka, na kterou je napasované víčko z petláhve. ve víčku je schované ložisko 51100 . Ložisko je z druhé strany opřené o trubku pr. 20mm skrz kterou vede hřídel.

Tento motor s čelní plochou 0,9m2 je schopný dle síly větru vydat tyto výkony viz tabulka dole.

Tabulka je rozdělena po jednotlivých sloupcích

Kroutící noment- je dobré vědět kvůli konstrukci a uložení ložisek

Síla větru v m/s

P výkon větrného motoru

otáčky za minutu, potřebné pro spojení s generátorem A otáčky za vteřinu, údaj po měření digitálním otáčkoměrem a hlavně pro výpočet vinutí generátoru.

Rozměr tohoto motoru je 320mm průměr a 580mm je výška účinná plocha motoru je tedy 0,1856m2. Ověřovací tabulka je ale z větrnného motoru který má čelní plochu 0,9m2. Motor z kanistrů má maximální výkon 250W při 20m/s a při 8m/s což se dá použít jako astřední hodnota je výkon rotoru z kanistrů jen 17,17W. Z tohoto ovšem vychází že pro potřeby domácnosti je potřebná čelní plocha minimálně 1m2 coč odpovídá necelých 1,5Kw/20m/s.Při čelní ploše 1,6m2 je výkon při střední hodnotě148,03Wa při maximální hodnotě 20m/s je výkon 2 313,2W

Jak se točí tento větrný motor je možno vidět na dvou snímcích, jeden je umístěn 1m nad zemí a druhý ne vyzvednutý jen na plot. Je samozřejmé že to umístění na plot je lepší, nejsou žádné větrné překážky.

Moje bydliště je v polabské nížině ve středu města, a proto musím počítat se střední hodnotou těch 8m/s takový vítr je tu dosti běžný. Dále musíme počítat s akumulací energie. Jelikož vítr není neustálý vodní tok, a tak se větrné hodnoty liší během dne od 0 merů do těch 4 až 8m/s. Z tohoto důvodu je nejlepší řešení generátor nízkonapěťový 12 nebo 24V který vyrobenou energiji bude dodávat do akumulátorů. Ty se budou nabíjet během dne když jsme v práci, nebo v noci když spíme. Pokud bychom z uložené energie potřebovali i napětí 230V musíme použít měniče. Dle mého názoru je to zbytečné, osvětlení domu se dá velice jednoduše přepojit na nízké napětí, televizní přístroje se také vyrábí na napětí 12 či 24V, to samé platí i o lednicích. Jde tedy jen o to si zvolit správný rozměr větrného motoru podle vypozorované průměrné hodnoty síly větru. Je lepší počítat s nižší hodnotou a při vyšší hodnotě využít přebytečnou energiji např na ohřev vody. Dále musíme brát na zřetel že v létě a za slunných dnů se vítr ani nehne. V zahraničí to řeší slunečními fotoelektrickými panely, ty jsou ale prozatím pro českého človíčka značně drahou záležitostí. Větrná energije nám tedy bude spolehjivě sloužit na jaře, na podzim a větší části zimy. V létě to je s větry všelijaké pokud nebydlíte někde na horách. Ale nám nejde o trvalý odběr nýbrž o úsporu energie. Tady můžeme ušetřit na předraženém ČEZU.

Prohlédnuto: 18725 x

Komentář přidal(a) beruna dne 20.Únor.2013 v 21:59

dekuji za navod ze stranky

Stavba větrné elektrárny pro potreby domácnosti --- domácí rádce

Větrný motor z kanystrů od oleje --- domácí rádce

Výroba vlastního alternátoru pro velmi malé otáčky --- domácí rádce

Komentář přidal(a) Hlad dne 31.Březen.2013 v 18:55

dík jsem se babral s vrtulou ,tohle je geniální ...

Komentář přidal(a) Ivan Permawebovič dne 31.Červenec.2013 v 11:33

díky za výborný článek, ještě prosím o informace týkající se hlučnosti

Komentář přidal(a) Pavel Culek dne 17.Listopad.2014 v 23:19

ahoj lidi. Máte někdo zkušenosti se savoniem? Mám ostrovní systém solar už rok. V zimě musím mooc šetřit, abych vyšel s proudem. Chtěl bych postavit savonia ze sudu. Nejjednodušší by bylo pod sud řemenici z automatky, převod řemenem na altík z auta (stačil by 45A kvůli odporu) Napadla mně taková šílenost. Abych nemusel překopávat altík na magnety, nebo vyrábět vlastní, což neumím. K řemenu mít přimáčklé dynamo z kola a to by přes relé spínalo budící napětí do altíku. Čili když nefouká vítr, netočí se ani dynamo z kola, nesepne budící napětí a alternátor nevybíjí baterku. Ve chvíli, kdy se rotor roztočí natolik, aby dynamo nabudilo relé, sepne se buzení a buzený alternátor by vyráběl poměrně stabilní napětí...

Přidat komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte být členem komunity PermaWeb!

Přidejte se ke komunitě PermaWeb.

© 2017   PermaWeb   Využívá technologii

Odznaky  |  Oznámit problém  |  Podmínky služby