Сферический ветрогенератор O-Wind получил премию Джеймса Дайсона в

Всенаправленная ветровая турбина может улавливать потоки воздуха независимо от направления ветра.

Всенаправленная ветровая турбина рассчитана на использование в городах и способна улавливать потоки воздуха независимо от направления ветра.

Всенаправленный ветряк

Обойдя ряд замечательных конкурентов в шорт-листе, всенаправленная ветровая турбина O-Wind Turbine признана лучшей на ежегодном конкурсе, проводимом Джеймсом Дайсоном, и ее изобретатель получит приз 30 000 фунтов стерлингов (39 000 долларов США). Такие необычные сферические девайсы скоро появятся на балконах небоскребов и начнут вырабатывать электроэнергию, собирая хаотичные воздушные завихрения, образующиеся между высотками мегаполисов.

Традиционные ветровые турбины очень производительны, но только в том случае, когда выставлены строго против ветра. Установка обычных ветряков в городе менее эффективна, поскольку рукотворный пейзаж с небоскребами разбивает ветровой поток на множество разнонаправленных трехмерных завихрений, в которых ветер бесконечно меняет направление.

В то же время воздушные потоки могут быть очень и очень сильными, и их можно использовать для производства электроэнергии, если изменить турбину так, чтобы она принимала ветер со всех сторон, в том числе сверху и снизу.

Вдохновившись концепцией NASA Tumbleweed (ровера в виде перекати-поле), предполагающей исследование поверхности Марса на специальном аппарате, передвигающемся посредством превращения ветровых завихрений красной планеты в направленный струйный поток, команда разработчиков O-Wind создала сферическую ветровую турбину.

Аппарат имеет приближенную к шару форму и покрыт отверстиями с широким раструбом входа и узким выходом. На основании принципа Бернулли разница в давлении придает сфере движение по часовой стрелке вокруг фиксированной оси независимо от того, с какой стороны дует ветер. Это двигательная энергия запускает генератор для производства экологически чистой электроэнергии, которая может отправляться в сеть или питать локальных потребителей.

Ветрогенераторы, способные эффективно вырабатывать энергию в городских условиях даже при самом слабом ветре, также являются предметом разработки украинского изобретателя Алексея Онипко. Его роторы не создают шумы, приспособлены к резкому изменению скорости и направлению ветрового потока, а также имеют широкий диапазон мощностей от 50 до 10 000 Вт. опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Ветрогенератор на магнитной подушке и безредукторный ветрогенератор

Бесконечная «эврика»

Помните греческого изобретателя и математика Архимеда, который воскликнул «эврика! (я нашёл!)» при открытии им основного закона гидростатики? С самых древних времён по настоящее время человечество пребывает в вечном поиске новых открытий. Не осталась в стороне и область покорения ветровой энергии. Ветрогенератор нового поколения не даёт покоя ни учёным, ни инженерам-практикам. Вечный поиск даёт свои благодатные результаты и время от времени в какой-нибудь точке земного шара тишину изобретения нарушает радостный возглас – «Эврика»!

На этот раз героем дня оказался старый американец 89 лет от роду, ветеран второй мировой Рэймонд Грин из Калифорнии, который много лет ломал голову над проблемой усовершенствования существующих видов ветроустановок. Наконец, ему удалось создать ветрогенератор, который почти бесшумен и безопасен для летающих друзей человека. Изобретённое им детище весом 20 кг одним махом решает сразу кучу проблем, которые стояли перед ветрогенератором старой модификации.

В чём принципиальные отличия изобретённой установки? Самое главное – она не имеет крутящихся лопастей с внешней стороны. В ней всё спрятано в кожух, что предохраняет птиц от гибели. Второй существенной разницей является то, что новая конструкция даёт возможность применять лопасти небольшого размаха, что способствует уменьшению шума.

К сожалению, на этом знакомство с новым агрегатом заканчивается. Мы не можем знать столько, сколько знает сам изобретатель о своём детище, пока изделие не внедрится в серийное производство. Автор проекта убеждён, что через два года это произойдёт и геологи в дальних исследовательских лагерях, врачи военных госпиталей стран третьего мира, пострадавшие люди из зон стихийного бедствия, жители отдалённых глухих деревень будут пользоваться электроэнергией его изобретения.

Возможные невозможности

Вы не задумывались над вопросом, почему ветровой энергетикой пользуются лишь смельчаки да рьяные умельцы? То есть, этим видом получения электричества рискуют заниматься далеко не все нуждающиеся. Да потому, что сама по себе ветроэнергетика в её прежних модификациях крупна по своим размерам, сложна при монтаже, не совсем удобна в эксплуатации (попробуй забраться на высоту мачты и отремонтировать генератор). Да и много шума издают крутящиеся лопасти и опасны для птиц. И, никуда от этого не денешься, высокая цена.

Названные проблемы остаются в историческом прошлом с появлением ветрогенератора нового поколения. Их несколько видов и об одном из них мы рассказали в первом разделе данной статьи. Вторым представителем из ряда новинок является безредукторный ветрогенератор, в котором энергия вырабатывается «кончиками» лопастей. Здесь отсутствует традиционный вал от пропеллера к генератору, а электричество снимается с обода пропеллера.

Его ротор в форме ферромагнитного обода закреплён на крыльях ветроколеса. По конструкции он простой, легко изготавливается и монтируется. Но размещение постоянных магнитов на концах крыльчатки намного утяжеляют её, что снижает общий КПД установки. Зато агрегат удобен в эксплуатации, потому что простая конструкция не требует излишнего внимания. Такие ветрогенераторы могут работать везде при любых климатических условиях.

То, что вчера казалось невозможным, сегодня становится обыденной реальностью.

Ветрогенератор покоряется интеллектуалам

С дальнего расстояния он совсем не похож на ветрогенератор, а скорее всего, на водонапорную башню не совсем обычной для такого сооружения формы. Если подъехать ближе, увидишь медленное вращение лопастей. Вертикальный вал вращается совершенно бесшумно.

Такую гигантскую турбину собирается серийно выпускать одна американская компания в Аризоне под руководством инженера Мазура. По его расчётам она одна должна поставлять столько электроэнергии, что её хватит для мегаполиса в 750 тысяч домов. В 2007 году инженер поставил себе цель – многократно увеличить КПД ветрогенератора на вертикальной оси и приближался к своей цели все эти годы.

Изобретатель работал в двух направлениях: первое – сделать как можно больший захват лопастями воздушного потока и второе – свести к нулю трение опоры ветролопастей. Огромных размеров вертикальный ротор должен выполнить первую задачу, а вращающаяся турбина на магнитной подушке – вторую.

О второй задаче надо сказать более подробно. Вращение без трения достигается за счёт магнитной левитации, о чём мы рассказывали в статье о принципах работы ветрогенераторов в разделе под заголовком «Творцы новых возможностей». Весь вертикальный роторный блок при вращении поднимается на своей оси и совершенно не касается нижнего опорного подшипника. Он установлен только для старта, для разгона турбины. Как только она набирает обороты, так становится, как бы, невесомой и отрывается от подшипника. В результате трение сводится к нулю, если не считать трения самой турбины о воздух. КПД сразу подскакивает вверх.

Гигантская турбина очень чувствительна и реагирует на малейшее дуновение ветерка. Такая способность подниматься во время вращения за счёт магнитной левитации давно занимала учёные и изобретательские умы планеты. Это такое явление, при котором любая вещь или предмет, имея вес, отрывается от поверхности и парит в пространстве без всякого применения отталкивающей силы. Полёт птиц – уже не левитация.

Вертикальные ветрогенераторы с левитирующей способностью ротора овладели сейчас мыслями инженеров-изобретателей. И вот первые результаты уже налицо. В проекте Мазура виден «плавающий» ротор на магнитной подушке, а вместо генератора установлен линейный синхронный двигатель. Ветрогенератор на магнитной подушке множеством лопастей максимально захватывают воздушный поток и по предположению учёных такая турбина будет вырабатывать электроэнергию по сказочно мизерной цене – меньше цента за киловатт-час.

В.Ильин

Ротор Онипка — ветрогенератор для низких и средних скоростей ветра:

принцип работы необычного ветряка будущего

Ветроэнергетика прочно заняла свою нишу среди других способов производства электроэнергии. Доля произведенного промышленными ветрогенераторами электротока от общего количества потребляемой энергии, например, в Дании, составляет 36%. Возможности этого метода еще не изучены полностью, а обилие новых разработок, постоянно появляющихся и демонстрируемых конструкторами, говорит о перспективности этого направления.

Слишком заманчиво производить энергию из ветра, который достается совершенно бесплатно и в неограниченном количестве. Энергия есть, ее много, надо только суметь получить.

Ветряки необычных конструкций

Согласно расчетным данным, максимально возможный КПД ветрогенератора составляет 59,3%. Причина этого кроется в особенностях конструкции ветряков и в большом количестве потерь на трение, передачу вращения и прочих тонких эффектах, в сумме отбирающих половину (а то и больше) эффективности устройств. Ограниченные возможности существующих ныне ветрогенераторов стали причиной активного поиска более удачных конструкций, работающих на иных принципах и способных к более интенсивному приему энергии ветра.

Наиболее привлекательна идея отказаться от привычных лопастей и пойти по пути использования более простых конструкций. Это позволит снизить расходы на производство и обслуживание, увеличит срок службы, снизит уровень шума и опасность для птиц и животных. Разработки, уже имеющиеся в этом направлении, сулят большие перспективы в случае их широкого распространения.

Ветрогенератор без лопастей

Безлопастные ветрогенераторы разрабатываются уже довольно давно, но дальше предложенных проектов пока дело не заходило. Наконец, испанская компания Vortex представила полноценную рабочую конструкцию ветротурбины, полностью лишенной лопастей.

Вариант, предложенный Vortex, вызвал немалый интерес среди представителей научных и деловых кругов. Учитывая скептицизм, который принято испытывать по отношению к различным «непонятным» конструкциям, подобное отношение наглядно демонстрирует наличие проблемы и существование серьезной заинтересованности в ее решении.

Существуют и другие безлопастные конструкции, например, парусные ветряки, не имеющие вращающихся частей, а использующие силу давления ветра на сплошное полотно. Поток, взаимодействующий с парусом, используется полностью, но велики потери при передаче энергии на систему поршней, от которых приводится во вращение генератор. Кроме того, сильный порыв ветра создает большую нагрузку на полотно, что создает угрозу разрушения или опрокидывания мачты с ветряком.

Все имеющиеся до сего времени варианты конструкции безлопастных ветрогенераторов имели общий недостаток — они использовали для производства энергии обычные тихоходные генераторы, нуждающиеся во вращении. Поэтому любая разработка имела один и тот же проблемный узел — участок преобразования полученной энергии во вращательное движение.

Специалисты Vortex, похоже, нащупали способ решения проблемы, отказавшись от традиционных генераторов.

Как устроены безлопастные ветряки?

Конструкция, которую вынесли на суд общественности инженеры Vortex, по их заверениям, имеет большую эффективность, экономичность, экологическую чистоту. Внешне устройство выглядит необычно и несколько футуристически — ветряк представляет собой вытянутый конус, установленный на вершину.

Определить на вид предназначение такого сооружения невозможно, если заранее не иметь о нем никакого представления. При работе никакого вращения нет, устройство лишь слегка раскачивается под действием ветра. Компания планирует начинать массовое производство с небольших моделей, имеющих вес 10 кг, высоту 3 м и развивающих мощность 100 Вт. Параллельно разработана более солидная установка на 4 кВт, имеющая 13 м высоты и вес 100 кг.

В ближайшее время предстоит тестовый запуск станции из 100 столбов, которые будут обеспечивать электроэнергией 300 частных домов в Шотландии. В планах компании проект создания мегаваттной установки, способной обеспечивать энергией серьезные количества потребителей в масштабе больших городов, крупных промышленных предприятий. Проект получил широкую поддержку экологических организаций и общественных движений.

Принцип работы

Действие генератора основано на образовании воздушных завихрений, которые создаются при обтекании потоками ветра цилиндрических препятствий. Конусообразная форма устройства способствует раскачиванию, чувствительность к нарушению равновесия является важным показателем работы ветряка.

Образующиеся вихри создают достаточно сильную вибрацию, приводящую в движение всю конструкцию столба, на изменение положения реагируют чувствительные магниты, создающие сильное поле. Эффект образования завихрений, создающих цепочки возмущений потока, известен уже более 100 лет. Он впервые описан и рассчитан Теодором фон Карманом в 1912 году, но на пользу его никто не пытался обратить.

Воздушные завихрения, использованные в основе конструкции, до сих пор считались вредными паразитными проявлениями. Их влияние способно к серьезным воздействиям на конструкцию, что наглядно продемонстрировал мост Такома-Нарроуз в Америке, который разрушился из-за таких колебаний. Подобных примеров, приведших к сильной раскачке мостовых конструкций, можно привести достаточно много. Ветрогенератор, предложенный компанией Vortex, является первой попыткой направить эти силы на пользу.

Испытания, проведенные специалистами, показали, что наилучшие показатели достигаются при использовании нескольких установок, расположенных неподалеку друг от друга. Колебания, инициированные первым столбом, улавливаются второй конструкцией, усиливаются и направляются дальше — нарастающей. Такая способность натолкнула конструкторов на мысль о необходимости использовать не отдельные устройства, а комплекты, дающие сильный эффект, производящие большее количество энергии.

Ветрогенераторы будущего

Усиленные исследования в области безлопастных конструкций дают основания предполагать рост производства подобных изделий. Существующие уже сегодня разработки сулят большие перспективы этому направлению, поскольку экономичность и эффективность таких моделей даже на стадии макетирования намного превышают показатели сегодняшних промышленных образцов.

Исследователи, конструкторы не хотят мириться с недоступностью дармовой, неисчерпаемой энергии ветра, использование которой позволяет отказаться от опасных или вредных для окружающей природы атомных или гидроэлектростанций.

Возможности ветрогенераторов пока не могут полностью решить проблему, но, по мере появления более успешных разработок, неминуемо начнут понемногу занимать место отработавших свой срок службы нынешних энергетических гигантов. Такой процесс будет плавным, резкого перехода не будет, поэтому каких-либо неудобств или потерь никто не почувствует.

Создание бесшумных, не имеющих вращающихся частей установок значительно снизит их себестоимость, что отразится на цене конечного продукта — электроэнергии, увеличит ее доступность, позволит всем без исключения пользоваться энергией ветра.

Рекомендуемые товары

Твой ветряк труба шатал, или Новый способ извлекать энергию из ветра / Habr

Испанский стартап Vortex Bladeless предлагает устройство для принципиально нового метода сбора энергии ветра, в котором отсутствуют трущиеся друг об друга части или вращающиеся лопасти. Устройство получает энергию из завихрений, образуемых ветром вокруг вертикального цилиндра, укреплённого на мачте.

Стандартные ветровые турбины имеют огромные размеры, их винты не только дорого изготавливать и трудно доставлять и монтировать – они ещё являются источниками шума и угрозой для птиц. И если по поводу опасности для птиц защитники животных всё ещё ведут споры с изготовителями ветряков, то сомнений в наличии шума ни у кого, похоже, не возникает – раз в два года даже проводится конференция по вопросам уменьшения шума от ветряков.

Кроме того, движущиеся части мотора ветряка нуждаются в периодическом обслуживании. А движущиеся части генератора от VB взаимодействуют при помощи магнитов, и потому не требуют смазки. В результате, по уверениям создателей компании, стоимость изготовления такого ветряка в два раза меньше стоимости обычного, а затраты на обслуживание – в пять раз меньше.

Vortex Bladeless работает на известном эффекте вихреобразования, при котором воздух, обтекающий твёрдое тело, образует периодические завихрения. С этим эффектом давно борются инженеры – жестокий урок о разрушительности вихрей был получен на примере Такомского моста, который был разрушен ветром всего через четыре месяца после открытия. А упомянутый стартап использует его для извлечения полезной энергии.

Полый и достаточно гибкий фибергласовый цилиндр укреплён через генератор на неподвижной мачте. Геометрия его рассчитана таким образом, чтобы максимизировать эффект завихрений. Ветер раскачивает цилиндр, благодаря чему генератор вырабатывает электричество. Компьютер подстраивает работу передающих усилие электромагнитов под изменяющуюся силу ветра, чтобы получать максимум энергии при любой его скорости.

Стартап за четыре года своего существования прошёл путь от идеи до рабочего прототипа. Инженеры тестировали прототипы своих устройств в аэродинамических трубах, а теперь проверяют работу масштабных моделей в полевых условиях. Не далее чем через год они планируют представить готовый для коммерческого использования вариант.

Первый вариант будет иметь размер в 12.5 метров, весить около 100 кг и выдавать около 4 КВт энергии. Также в планах создание миниатюрной версии устройства, 3 метра высотой и весом 10 кг, которое должно выдавать 100 Вт. По расчётам изобретателей, несмотря на то, что их устройство собирает на 30% меньше энергии, чем традиционный ветряк, крайне низкая стоимость VB делает собранную энергию на 40% дешевле обычной. Кроме того, это устройство занимает гораздо меньшую площадь и его можно устанавливать на крышах и в других местах, где площадь находится в дефиците.

Проект собрал около миллиона евро из разных европейских инвестиционных фондов. Также недавно сообщалось о переезде компании в Бостон, США. Кроме этого, он получил финансирование в размере чуть менее 300 тысяч евро от испанской нефтегазовой компании Repsol (вопреки распространённому мнению о том, что нефтяники отправляют изобретателей новых способов добывания энергии на корм рыбам). Нефтяные компании спонсируют изобретателей, потому что они смогут не только получить дополнительную выгоду в случае успешного выхода на рынок новых устройств, но и улучшить социальный вклад в общество.

Как сделать горизонтальный ветрогенератор своими руками: советы экспертов

За последние годы ветроэнергетика укрепила позиции среди других сфер отрасли. Доля этой сферы в общем объеме вырабатываемой энергии стабильно растет, есть сегодня целые страны, применяющие ветрогенераторы в качестве основных устройств для генерации электричества. Так, например, в Дании на 2015 год с помощью ветрогенераторов производилось 42% всего электричества в стране. Чуть отстают от этого государства Португалия (27%), Испания (20%), Ирландия (19%) и Германия (18,8%). Несомненным лидером по развитию ветроэнергетики в стране сегодня является Китай. По данным WindPower Intelligence, мощность установленных ветроэлектростанций в этой стране составляет 171,8 Гвт. За 2017 год страна ввела порядка 19,5 Гвт мощностей в эксплуатацию — это 37% от общего объема мировых мощностей.

Что касается России, то в отношении вопросов, связанных с энергией ветров, наша страна занимает срединное положение. С одной стороны — невероятно большая территория и равнины формируют достаточно ровные ветры. Но есть и другая сторона — ветры в России преимущественно медленные, низкопотенциальные. В некоторых районах, особенно малообжитых, наблюдаются буйные ветры, поэтому возможность построить на участке горизонтальный ветрогенератор своими руками для россиян кажется очень привлекательной.

Кроме того, можно сочетать ветровые установки с другими источниками альтернативной энергии, например, с солнечными электростанциями.

Горизонтальные ветрогенераторы: особенности конструкции

Превосходство горизонтальных ветряков над вертикальными в плане КПД особенно сильно проявляется, если речь идет о промышленных масштабах. Однако количество лопастей у горизонтальных ветряков ограничено, чтобы не увеличивать нагрузку на длинную мачту ветрогенератора. В случае, если речь идет о строительстве конструкции больших размеров, велика вероятность, что в какой-то момент давление на крыльчатку с множеством лопастей станет выше допустимых пределов, и в таком случае мачта просто не выдержит нагрузки, сломается. Именно поэтому промышленные турбины имеют обычно не более трех лопастей.

С конструкциями меньшего размера можно экспериментировать: например, в райцентре Михайловское были созданы горизонтальные ветряки, способные давать заряд при ветре три или даже два метра в секунду.

Еще одна особенность горизонтальных ветрогенераторов — возможность их наведения на ветер. Так как направление ветров над земной поверхностью нестабильно, ось вращения ветрогенератора должна быстро корректироваться при необходимости. Крупные конструкции устанавливаются чаще там, где преобладает единственное направление воздушных потоков, поэтому возможность корректирования оси вращения ограничена. В случае с небольшими ветряками используются специальные механизмы — хвостовики, которые корректируют положение ветрогенератора в автоматическом режиме.

Как построить горизонтальный ветряк своими руками

Чтобы обеспечить частный загородный дом энергией, будет достаточно устройства, мощность которого не превышает 1 кВт. При таких параметрах, согласно законодательству РФ, ветрогенератор можно приравнять к бытовому изделию, соответственно, можно смело строить горизонтальный ветряк своими руками, не заботясь о согласованиях в различных инстанциях — для монтажа подобных конструкций не требуются какие-либо сертификаты.

Пример плана строительства горизонтального ветряка

Если решили создать горизонтальный ветрогенератор своими руками, чертежи — первое, с чего следует начать. После того как на бумаге отдельные элементы сольются в одну понятную, логичную схему, можно приступать к строительству. Горизонтальные ветрогенераторы чаще имеют один и тот же состав элементов: высокая мачта (чтобы доставить ветряк на нужную высоту, где ветру не будут мешать ни строения, ни деревья), крыльчатки с парой-тройкой продолговатых пластиковых лопастей. Также конструкция предполагает использование сопутствующей аппаратуры, хвоста (стабилизатор, который в автоматическом режиме будет поворачивать крыльчатку в соответствии с воздушными потоками).

1. Источник тока. Это могут быть автомобильные , но наиболее простой вариант — установка электродвигателей. Для домашнего ветрогенератора подойдут моторы постоянного тока с 30-100 Вольтами напряжения. Хорошие модели, подходящие для наших целей, выпускает компания Ametek, но можно посмотреть двигатели с подходящими параметрами и у других производителей. Эксплуатируясь в режиме генератора, такие моторы позволяют получить до 50% от заявленного напряжения. Проверить КПД мотора просто — подключите автомобильную лампу на 12 вольт к электрическим выходам и крутаните вал мотора: если технические показатели подходят, лампа загорится.
2. Лопасти. Для изготовления лопастей можно использовать трубу из пластика. Диаметра в 15-20 см вполне хватит для наших целей. Из куска трубы длиной в 60 см можно изготовить четыре лопасти, но для самодельного ветрогенератора будет достаточно трех. Возьмите пластиковую трубу (например, сантехническую), отрежьте нужную длину плюс несколько сантиметров для обработки в дальнейшем. Получившийся обрезок нужно разделить на четыре одинаковые части — по линии оси. Каждый элемент следует вырезать по заранее подготовленному шаблону (шаблоны, чертежи в большом ассортименте представлены на просторах интернета, так что с поиском особых проблем не возникнет). Для того чтобы улучшить аэродинамические показатели лопастей, кромки необходимо аккуратно зашкурить. Лопасти готовы? Теперь их нужно прикрутить к шкиву из пары дисков, а тот, соответственно, — к валу мотора. После того, как лопасти закреплены, нужно торец ступицы закрыть обтекателем из пластика — это делается для того, чтобы улучшить аэродинамику. 
3. Основа для флюгера. Делается из деревянного бруса длиной до 600 мм. Если есть выбор, стоит предпочесть брусок из твердых пород древесины. С одной стороны бруска монтируется электродвигатель, с другой — «хвост» из металлического листа. На нижней поверхности бруска нужно закрепить трубчатый отвод для соединения с мачтой, и чуть подальше высверлить отверстие, через которое в будущем сможете вывести кабель ветряка и подключить его к накопителю электроэнергии.
4. Основание. Для самодельной установки вполне нормальной будет высота в пять-семь метров. Для мачты отличным выбором станет металлическая труба диаметром 50-60 мм. Опору под нижнюю часть можно сделать из толстой фанеры, усилив конструкцию стальным листом. По краям тарелки нужно просверлить 4 отверстия диаметром 12 мм, через них будет осуществляться штыревое крепление к земле. На поверхность опорного основания прикрепляется конструкция из металлических фланцев, патрубков, тройника. Чтобы получить эффект шарнира, резьбовое сочленение между муфтой-тройником и уголками нужно выполнить не до конца — это даст возможность в любой момент спустить или поднять ветрогенератор.  На трубчатый кусок надевается мачтовая труба большего диаметра до упора в ограничитель. Примерно таким же образом нужно соединить верхнюю часть мачты и флюгерную систему ветрогенератора, но в качестве ограничителя в этом случае будут выступать подшипники.
5. Наконец, последний этап — ветрогенераторная установка поднимается на обозначенную высоту (благодаря шарнирному устройству сделать это будет нетрудно), и мачта фиксируется растяжками. Часто в качестве дополнительного оборудования при установке горизонтальных ветряков используются устройства защиты от шквальных ветров. И это оправдано: сильные порывы ветра способны приводить к скачкам напряжения, что может вывести крыльчатку из строя. Для экстренного торможения применяются устройства, которые отводят ось крыльчатки при шквальных порывах от направления ветра.

Еще один момент: горизонтальные ветрогенераторы нуждаются в регулярном обслуживании, так что, если вы решили сделать горизонтальный ветряк своими руками, уделите внимание выбору места расположения. С одной стороны, в этом месте ветер должен быть наиболее сильным и равномерным (такие условия соблюдаются при установке на высоте), с другой стороны, вы должны иметь доступ к конструкции для обслуживания. Не забудьте про необходимость обустройства молниеотвода и заземляющего контура — ваша предусмотрительность поможет защитить конструкцию от поражения молнией.

Ветроэнергетика воздушного базирования.: kolybanov — LiveJournal

Буквально в последнее десятилетие у энтузиастов ветроэнергетики возникла мысль, не строить огромные высокие башни для ветрогенераторов, а вынести ветрогенератор ещё выше, на высоту 400-4000м на каком-то летательном аппарате. Преимущества очевидны: на большой высоте всегда ветер, т.е. электроэнергия будет вырабатываться всегда и в больших количествах, нет инфразвука, создаваемого громадными лопастями, разрушительно действующего на организм человека и животных и вообще на всё живое. Ветрогенераторы такого типа заведомо безопасны для птиц, так как находятся выше их физического потолка обитания. Правда в этом случае устройства становятся опасны для самолётов, но их и надо располагать в отдалении от трасс воздушных судов, обозначать на всех лётных картах и заранее предупреждать экипажи. При этом конечно оборудовать аппаратурой БАНО (бортовые аэронавигационные огни) и наверное какими-то радиосигналами, чтобы воздушные суда видели такие ветростанции за сотни километров. На сегодняшний день во всех развитых странах ведутся активные НИОКР, с целью получить промышленные образцы уже в 2014г. (Некоторые материалы приведены в приложениях). Отрабатываются практически все виды Летательных аппаратов, как базы для таких  ветростанций: самолёты (БПЛА), вертолёты (БПЛА), планеры, аэростаты, дирижабли и даже воздушные змеи. Не удалось обнаружить ведения подобных работ только в РФ. А ведь именно  у нас просто идеальные условия для строительства таких конструкций: огромные неэлектрофицированные пространства, незагруженный авиапром и наличие квалифицированных специалистов. Представлялось бы целесообразным организовать КБ такого профиля при УГАТУ (как можно видеть при МАИ уже есть). В УАИ представлены как специалисты по конструкции ЛА, так и специалисты по авиаприборостроению и что особенно ценно, по энергетике (ЭМА—электрические машины и аппараты).  Для начала представляется возможным сделать мобильную электростанцию на шасси КАМАЗА (сборку бы мог производить НЕФАЗ). За аналоги можно было бы взять привязные аэростаты: http://zhelezyaka.com/novosti/raznoe/airborne-wind-turbine-6579/
http://www.membrana.ru/particle/3021

2.

Оболочку бы мог производить У З Э М И К. Правда есть вопрос: современные аэростаты заполняются гелием (а гелий довольно прилично стоит — около 8$ за куб. м. при объёме оболочки в 5000 м3  это уже 40000 $), а гелий имеет настолько малый размер атома, что выходит через прорезиненную ткань оболочки за 2 -3 дня. Поэтому представляется целесообразным выполнить цельнометаллическую прорезиненную оболочку, как делают цельнометаллические прорезиненные подводные лодки для снижения шума (такой аэростат может висеть практически вечно). Для возмещения убыли газа на борту аэростата должен быть небольшой баллон. На шасси КАМАЗ можно расположить запасные баллоны с гелием, лебёдку для приземления аэростата, оборудованное место для его транспортировки, инвертор (для приведения получаемого переменного тока в стандартный вид 220в. 50Гц, причём генератор на аэростате необходимо проектировать именно переменного тока, для более простого его преобразования) и блок управления аэростатом (аэростат-ветростанция должны быть обязательно радиоуправляемые, на случай непредвиденного отрыва аэростата сильным ветром). Должна быть предусмотрена возможность – выпустить гелий, при отрыве аэростата от электропровода, которым привязан аэростат – ветрогенератор и по которому передаётся вырабатываемый ток. Аэростат обязательно должен быть оборудован JPS ГЛОНАСС навигатором, автоматически передающим координаты аэростата (в случае отрыва его можно будет найти). Конечно, сильные ветра у нас бывают редко и в случае приближения урагана аэростат можно приземлить, но всё-таки вероятность отрыва аэростата должна быть предусмотрена. Такая передвижная электростанция могла бы быть просто палочкой — выручалочкой для отдалённых деревень, чабанов, геологических партий, отдалённых воинских частей и застав. Себестоимость электроэнергии при таком варианте будет сопоставима с себестоимостью на ТЭС, а при массовом выпуске будет приближаться к себестоимости на ГЭС. Поскольку никто в РФ пока этим не занимается можно занять эту рыночную нишу в стране, а при определённых усилиях и на евразийском пространстве. Самими аэростатами занимаются в стране только 3 организации:  Сайт компании НПО «Росаэросистемы» занимающейся разработкой аэростатов и дирижаблей.
http://rosaerosystems.ru/
Сайт компании ОАО ЛОКОМОСКАЙ занимающейся разработкой и производством аэростатов
http://www.rusprofile.ru/id/705564
Сайт ОСКБЭС МАИ занимающегося разработкой дирижаблей
http://www.oskbes.ru/
С ними можно было бы скооперироваться в этом перспективном деле. При дальнейшем развитии этого направления деятельности можно было бы задействовать и другие предприятия РБ (в первую очередь авиационный кластер, КУМАПО и другие предприятия ВПК)

Некоторые материалы:
Летающий ветрогенератор
http://engineering.ua/views/letayushchiy-vetrogenerator

Летающие ветростанции дадут неисчерпаемое море энергии.
http://www.popmech.ru/article/8927-energiya-pryamo-s-neba/

Высотный вертолёт будет сбрасывать электричество на землю
http://www.membrana.ru/particle/8420

Аэростат-ветряк
http://zhelezyaka.com/novosti/raznoe/airborne-wind-turbine-6579/
http://www.membrana.ru/particle/3021

Летающая электростанция
http://x-faq.ru/index.php?topic=1797.0

Ещё один летающий ветрогенератор
http://notebook-off.ru/Tehnologii/Spetsialistyi-gotovyat-letayuschiy-vetryanoy-generator.html

Летающий ветрогенератор получил научную премию
http://globalscience.ru/article/read/19809/

Воздушные змеи, собирающие энергию ветра
http://engineering.ua/views/kitegen-vozdushnye-zmei-sobirayushchie-energiyu-vetra

Надувной ветряк
http://www.membrana.ru/particle/16786

Летающие ветрогенераторы
http://www.awenergy.ru/index.php/en/forum/index

Заправка аэростатов гелием
http://dioksid.ru/tekhnicheskie-gazy/gazy-v-ballonakh-kriotsilindrakh/gelii

Воздушный шар от МИНПРОМТОРГА
http://vz.ru/economy/2012/9/5/596603.html
Сайт компании НПО «Росаэросистемы» занимающейся разработкой аэростатов и дирижаблей.
http://rosaerosystems.ru/
Сайт компании ОАО ЛОКОМОСКАЙ занимающейся разработкой и производством аэростатов
http://www.rusprofile.ru/id/705564
Сайт ОСКБЭС МАИ, занимающегося разработкой дирижаблей
http://www.oskbes.ru/

Ветряк из бочки своими руками: легко собрать, удобно использовать

Ветер обладает огромной разрушительной силой, которую, при грамотном подходе, можно использовать в мирных целях. Например, для получения бесплатной электроэнергии с помощью ветрогенератора – несложного по конструкции устройства, неизменно демонстрирующего высокую эффективность и соответствие требованиям безопасности. Обычному ветряку вполне под силу обеспечить электроэнергией небольшой дом или один-два энергоемких прибора. Чтобы не тратить деньги на покупку ветрогенератора через Интернет, попробуйте собрать его своими руками из металлической бочки. Тем более что эта задача не требует крупных расходов и много времени на установку и настройку ветряка.

Как работает ветряк из бочки

Конструкция устройства проста: на трубу насажено колесо с лопастями, которое приводится в движение силой ветра. Для передачи крутящего момента на вал генератора в устройство встроен редуктор. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, который затем подается к точкам потребления – подключенным в сеть приборам и бытовой технике. При условии взаимной сочетаемости элементов по рабочим параметрам такой ветряк из бочки на удивление работоспособен, поставляя на объект необходимое количество электроэнергии и снимая часть нагрузки на сеть.

Принцип действия ветрогенератора основан на вращении лопастей, запускаемых в действие ветром средней или значительной силы. Через редуктор вращение передается на вал генератора, где происходит трансформация механической энергии в электрическую. Мощность устройства определяют такие параметры, как размер колеса с лопастями, сила ветра и высота мачты. Чем выше перечисленные параметры, тем мощнее конструкция ветряка, и тем больше электроэнергии поступает на объект к конечному потребителю.

В зависимости от направления вращения различают ветрогенераторы с вертикальной или горизонтальной осью вращения. Сконструировать первые значительно проще и дешевле, поэтому ниже будет рассмотрен именно этот вариант.

Из каких материалов собрать своими руками ветряк из бочки

Лопасти ветрогенератора могут иметь размеры от 50 см до 6 м. Для их изготовления вполне достаточно обычной металлической бочки объемом 50-100 л из стального или алюминиевого сплава. Как правило, конструкции таких бочек имеют значительную прочность и жесткость. Тем более что их нередко применяют для транспортировки горюче-смазочных материалов, где использование прочной тары обусловлено требованиями техники безопасности. Также потребуется труба для установки лопастной конструкции, генератор автомобиля, крепежи и металлический профиль небольших размеров для взаимного крепления элементов ветряка.

Последовательность изготовления вертикального ветряка из бочек

На первом этапе необходимо изготовить и установить лопасти. Для этого на боковой поверхности бочки делаются вертикальные прорези по количеству элементов. Так, если их планируется четыре, выполняется пять разрезов на расстоянии, равном ширине лопасти. Округлая поверхность каждого элемента требует дополнительного улучшения для приобретения требуемых аэродинамических характеристик. Поэтому передний и задний срез лопастей немного изгибается, чтобы ускорить вращение конструкции. Здесь важно не переусердствовать, чтобы при сильном ветре ветряк не погнулся от огромной нагрузки и не слетел с креплений.

Если форма лопастей требует некоторой корректировки, ее можно выполнить деревянным молотком, слегка постукивая по гибкому металлу. Количество вращающихся элементов может составлять от двух до шести, в зависимости от желаемой мощности устройства. Готовые лопасти устанавливают на колесо, надежно фиксируют винтовым или заклепочным соединением. Затем конструкцию надевают на заранее подготовленную металлическую трубу, установленную вертикально. Важно тщательно рассчитать количество и расположение точек крепления, чтобы упростить последующую настройку вращения ветряка.

Для превращения механической энергии вращения лопастей в электрическую будет использован автомобильный генератор с ротором, соответствующим средней силе ветра. Чем выше его скорость, тем больше должен быть диаметр ротора. Все перечисленные элементы подключают и проверяют в работе, раскрутив лопасти. Важно протестировать ветряк до момента установки, чтобы сразу внести в конструкцию необходимые изменения и монтировать полностью работоспособное устройство.

Установка вертикального ветряка из бочек

Монтаж готового генератора выполняется на прочном бетонном фундаменте с фиксацией в трех точках для максимальной устойчивости конструкции. Важно выбрать для установки ровное место с плотным стабильным грунтом, не склонным к осыпанию. Значение также имеют климатические условия региона, в частности – сила и направление ветра. После застывания бетона можно устанавливать мачту – вкопать ее в грунт и надежно зафиксировать растяжками.

Чтобы получить максимальное количество ветровой энергии, требуется поднятие мачты на высоту до 20м. Такое решение позволяет ветрогенератору работать в условиях ветра на 20-30% сильнее, чем на уровне земли. Таким образом, количество выработанной электрической энергии удастся увеличить в 1,7-2 раза.

Подключение ветряка из бочки

После установки остается подключить устройство к генератору, руководствуясь правилами монтажа электрической цепи. Генератор крепится непосредственно к мачте, где установлен ветряк, и к нему подключается аккумулятор для накопления и «хранения» выработанной электроэнергии. Для исключения короткого замыкания монтировать ветряк необходимо с применением проводов сечением от 2,5 кв.мм и выше. Если рабочие параметры устройства при тестировании оказались ниже, можно подключить в цепь преобразователь постоянного тока в переменный.

Обратите внимание

Сила вращения генератора при среднем и сильном ветре достаточно велика. Поэтому находиться возле работающего устройства небезопасно. Удар лопасти может быть очень сильным и причинить серьезные травмы. Кроме того, важно тщательно обработать металлические края лопастей, чтобы на них не было острых заусенцев и углов.

Особое значение для работоспособности устройства имеет его периодический осмотр на предмет ослабевания крепежей и разрушения металлических элементов под действием коррозии. Зимой необходимо тщательно очищать лопасти от снега и наледи, чтобы значительная весовая нагрузка не стала причиной их деформации и отрыва от колеса.