Moinho de vento DIY por US $ 150

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Recentemente, tive a ideia de gerar minha própria eletricidade para a casa. Não era uma grande necessidade, mas meu interesse pelo tema aumentou quando li um artigo sobre a montagem de um moinho de vento com motor de esteira e tubos de PVC. Tendo estimado previamente os custos, acabou sendo cerca de $ 150-200 para um moinho de vento que poderia gerar aproximadamente 50-250 watts de eletricidade (isso sai muito mais barato do que usar painéis solares na mesma potência de saída). E neste artigo vou compartilhar com vocês minha experiência de fazer um moinho de vento com minhas próprias mãos.

Como funciona um moinho de vento?

Qualquer aerogerador, independentemente da sua dimensão e finalidade, funciona de acordo com os seguintes princípios:

1. Um vento constante sopra.
2. Um cata-vento (cauda de moinho de vento) gira com o vento.
3. As pás conectadas ao gerador (diretamente ou através de uma caixa de engrenagens) sob a força do vento o fazem girar.
4. Devido à rotação, o gerador gera eletricidade.

Não parece tão difícil, não é? Então vamos aos detalhes.

Ferramenta

Para fazer um moinho de vento, você não precisa de nenhuma ferramenta especializada. Tenho utilizado as seguintes ferramentas:

- serra
- broca e brocas para isso
- roleta
- chave inglesa
- chave de gás
- transferidor
- lixa (grão diferente)

Detalhes exigidos

Minha tarefa era fazer um moinho de vento com o menor custo possível (porque sou estudante e tenho finanças limitadas). Então, peguei uma solução pronta para fazer um moinho de vento simples da Internet e simplifiquei ainda mais. Todas as peças de reposição necessárias podem ser compradas em qualquer mercado de construção ou em uma loja. Muitos provavelmente acabarão em sua garagem ou galpão.

Então aqui está o que eu usei:
- chapa metálica 25x35cm
- Tubos de 1/4" x 25 cm
- Flange de 1/4"
- Tubo quadrado de 20-25 mm L=1m
- lâmina de serra (para cubo)
- pino (para conectar o disco ao eixo do motor)
- dois grampos de carro
- Tubo de PVC 8" x 4"
- Tubo de PVC 30" x 8"
- Motor CC (gerador)
- parafusos, arruelas, porcas
- parafusos de metal
- diodos para corrente 10-40A (mais possível)

Não há problemas para obter essas peças de reposição, exceto o motor. Na Internet, a opção mais popular é usar o motor Ametek de gravadores antigos. Ao escolher um gerador (motor), escolha aqueles com maior número de volts por revolução. Por exemplo, o motor "Ametek" que eu uso produz 30 V a 325 rpm, então é ótimo para usá-lo como gerador em um moinho de vento. Lembre-se também de que você precisa de um motor de pelo menos 12V para alimentar o inversor ou carregar a bateria. No meu projeto, com bom vento, a velocidade atinge facilmente valores de 300-400 rpm.

Fabricação de lâminas

A parte mais importante de um moinho de vento são provavelmente as pás. A maioria os faz de madeira ou materiais compostos (fibra de vidro e epóxi). Mas acho que é realista fazê-los a partir de um cano de água de PVC comum (em termos de eficiência, não serão piores). Antes de continuar, um pouco de teoria sobre pás de moinhos de vento...
- quanto mais longas as pás, mais facilmente giram com vento fraco, mas terão uma velocidade de rotação lenta.
- nas extremidades das pás, a rotação será maior que na base, pelo que é necessário calcular a relação entre a velocidade de rotação das pás e a velocidade do vento (TSR) durante o seu fabrico (por exemplo, moinhos antigos rodam a uma velocidade constante de 40 rpm durante todo o ano.)
- a potência que se pode obter da energia eólica é igual à velocidade do vento elevada à terceira potência. Aqueles. P=k*v^3, onde k é a constante da turbina eólica, v é a velocidade do vento.
- de acordo com a lei de Betz, apenas ~59.3% da energia pode ser obtida do vento. Aqueles. na realidade, nossa fórmula terá a forma: . P=0.593*k*v^3, onde k é a perda na turbina eólica devido ao atrito mecânico, etc.
- quanto mais alto o moinho de vento estiver instalado acima do nível do solo, mais energia pode ser extraída da energia eólica (recomendo 6-15 metros, mas instalei a uma altura de 4 metros).

As próprias lâminas são muito fáceis de fazer a partir de um cano. É necessário cortar o tubo de PVC em 3 seções: duas de 150 graus cada. e uma seção de 60 graus. (Tentei desenhar isso muito grosseiramente no meu programa CAD favorito - MS Paint :)). As linhas vermelhas são as linhas de corte. Para facilitar a visualização da linha de corte em todo o comprimento, recomendo colar fita adesiva, fita adesiva ou apenas papel. De um pedaço de tubo de 150 graus. você obterá lâminas largas que girarão facilmente com um vento fraco, mas lentamente. Empiricamente, você mesmo pode escolher o ângulo ideal, com base na prática, fica entre 75 e 150 graus. Para começar, corte as lâminas largas e, se necessário, apare-as para torná-las mais estreitas. E lembre-se: "Meça sete vezes - corte uma vez."

Depois de tudo cortado, arredondei as bordas. Se você seguir a aerodinâmica, precisa arredondar a borda principal e alinhar a parte traseira, mas na prática, ao usar cano de PVC, não vi diferença. Em geral, você pode fazer lâminas como essas (veja a foto.) ...

Fabricação do ponto de fixação das palhetas (Cubo)

A próxima tarefa é fabricar o ponto de fixação das pás (cubo da hélice, cubo). Existem muitos métodos de fabricação diferentes. Recomendo fazer com lâmina de serra, é fácil de encontrar e fácil de furar. Usando uma broca, faça 3 grupos de furos (2 por cada) com um deslocamento de 120 graus (você pode precisar de um transferidor aqui). A distância no grupo entre os dois furos é de 1 polegada (veja a figura).

Se você também planeja usar uma lâmina de serra como cubo, não se esqueça de afiar todos os dentes dela; caso contrário, se ela se soltar por qualquer motivo, poderá prejudicar você e outras pessoas.

Depois que tudo estiver perfurado e estivermos confiantes na confiabilidade e segurança do cubo, você pode parafusar as lâminas com parafusos e porcas. Certifique-se de instalar uma arruela de pressão ou usar uma porca de vedação.

Fazendo um cata-vento e uma dobradiça para virar

Agora devemos fazer uma plataforma giratória na qual nosso gerador será instalado. Para fazer isso, usamos um tubo quadrado, um pedaço de tubo de PVC, uma flange e uma pequena chapa de metal. Na foto abaixo, você pode ver um esboço de como ficará.

Em primeiro lugar, é necessário cortar a cauda do moinho de vento (cata-vento) de um pedaço de ferro. A forma não é muito importante e serve principalmente para dar uma aparência estética.

Além disso, ao longo do tubo quadrado, fazemos um corte (é mais fácil fazer isso com um moedor). O comprimento não é muito importante, recomendo de 20 a 25 cm, depois inserimos nosso cata-vento na fenda e fazemos furos no tubo e na chapa. Prenda com parafusos.

Também é necessário fornecer algum tipo de cobertura para o gerador, contra intempéries. Para isso, também usamos um tubo de plástico. Na figura abaixo, acho que está claro como vai ficar (o furo lateral serve para tomadas elétricas).

Depois pintamos tudo e juntamos na pilha. Fixamos o motor e a tampa para ele no tubo com braçadeiras. Do fundo do tubo, mais próximo do motor, instalamos o flange e fixamos com parafusos auto-roscantes.

Fabricação do mastro

Qualquer moinho de vento precisa de um mastro (torre). Fiz com canos de PVC e vários acessórios para canos de plástico. Para o meu mastro, eu precisava de: 1" tubo de PVC, um acoplamento para ele, 3 T-ramos.

O mastro é fácil de fazer e fica assim:

Em seguida, plantamos toda a nossa estrutura no mastro resultante.

O moinho de vento está pronto

Resta apenas colocar nosso cubo com pás no eixo do motor e nosso moinho de vento caseiro está pronto!

Na foto abaixo você pode ver um projeto experimental com seis pás. Ele gira quase em calma, mas a velocidade não ultrapassa 100 rpm.

No compartimento da bateria, a energia é fornecida em paralelo com os painéis solares. Estou usando 2 baterias. Você pode usar baterias de carro comuns. Não se esqueça de soldar os diodos entre as baterias e o gerador do moinho de vento, caso contrário, a corrente das baterias irá para o gerador.

Durante os experimentos, descobri que pás mais finas funcionam melhor em minhas condições de vento. Portanto, usei lâminas brancas grandes (veja as fotos anteriores) e cortei um pouco. O resultado é o aumento da velocidade de rotação.

Autor: Koltykov A.V.; Publicação: cxem.net

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