Чертежи и схемы электростанции

Сережа Курнев использовал известную еще в давние времена схему ветроустановки с самовращающимся барабаном.

Устройство представляет собой две половинки полого цилиндра, которые после его разрезки раздвигались в стороны от общей оси (см. рис. 1А). Образовавшееся тело обладало ярко выраженной аэродинамической несимметричностью. Набегающий поперек его оси поток воздуха как бы соскальзывал с выпуклой стороны одного полуцилиндра. Зато другой, обращенный к ветру своеобразным карманом, оказывал значительное сопротивление. Барабан поворачивался, полуцилиндры менялись местами всё быстрее и быстрее, и вертушка таким образом быстро раскручивалась.

Вот этот принцип, возможно и не зная о нем, и взял за основу своей будущей ветроэлектростанции Сережа Курнев.

Подобная схема выгодно отличается от ветроустановки с пропеллерной вертушкой. Во-первых, она не требует при изготовлении большой точности и дает широкий выбор применяемых материалов. Во-вторых, она компактна.

Судите сами. Мощность генератора, приводимого в действие барабаном диаметром всего около метра, будет такой же, как при использовании трехлопастного пропеллера диаметром 2,5 м! И если пропеллерную вертушку нужно устанавливать на высокой штанге или на крыше дома (этого требует техника безопасности), то вертушку-барабан можно ставить прямо на земле, под навесом. Есть у барабана и еще ряд достоинств: большой крутящий момент при малых оборотах (значит, можно обойтись либо совсем без редуктора, либо использовать простейший одноступенчатый), отсутствие щеточного токосьемного механизма.

Сережа предлагает двухлопастный барабан, мы же советуем увеличить количество лопастей до четырех (рис. 1Б). Тяговые характеристики такой установки значительно улучшатся.

Итак, начнем с изготовления барабана (рис. 2). Лопасти можно сделать из фанеры, кровельного железа, дюралюминиевого листа или листового пластика подходящих размеров. В любом варианте старайтесь избегать излишне толстых заготовок — ротор должен быть легким. Это уменьшит трение в подшипниках, а значит, барабан будет легче раскручиваться ветром.

На рисунке 3:
1 — резистор;
2 — обмотка статора генератора;
3 — ротор генератора;
4 — регулятор напряжения;
5 — реле обратного тока;
6 — амперметр;
7 — аккумулятор;
8 — предохранитель;
9 — выключатель.

Если вы воспользуетесь кровельным железом, вертикальные края лопастей усильте, подложив под отбортовку металлический пруток диаметром 5-6 мм. Если вы решили сделать детали вертушки из фанеры (ее толщина должна быть 5-6 мм), не забудьте пропитать заготовки горячей олифой. Щеки барабана можно изготовить из древесины, пластмассы или легкого металла. Собирая барабан, не забудьте промазать места стыков густой масляной краской.

Крестовины, соединяющие отдельные лопасти в ротор, лучше сварить или склепать из стальных полос сечением 5×60 мм. Можно использовать и древесину: толщина заготовки не менее 25 мм, ширина — 80 мм.

Ось для вертушки проще всего сделать из двухметрового отрезка стальной трубы с внешним диаметром около 30 мм. Перед тем как подбирать заготовку для оси, найдите два шарикоподшипника, желательно новые. Согласовав размеры трубы и подшипников, вы избавите себя от лишней работы по подгонке трубы к внутренним обоймам подшипников. Стальные крестовины ротора привариваются к оси, деревянные крепятся эпоксидным клеем и стальными штифтами диаметром 5- 6 мм, проходящими одновременно через каждую крестовину и трубу. Лопасти смонтируйте на болтах М12. Внимательно проверьте расстояния от лопастей до оси: они должны быть одинаковыми — 140-150 мм. Собрав барабан, снова покройте стыки деталей густой масляной краской.

Главный элемент установки готов, остаётся изготовить станину, сварив или склепав ее из металлического уголка (годится и деревянный вариант). На готовую станину установите шарикоподшипники. Проследите, чтобы не было перекоса, иначе ротор не сможет легко вращаться. Все детали установки дважды покройте масляной краской, на нижнем конце оси закрепите набор шкивов различного диаметра. Перекинутый через шкив вертушки ремень соедините с генератором электрического тока, например автомобильным. Построенный образец ветросиловой установки при скорости ветра 9-10 м/с сможет обеспечить мощность, передаваемую на генератор, равную 800 Вт.

Ну а если стоит безветренная погода или ветер слишком слаб, чтобы девать необходимую электроэнергию? Перебоев в выработке электричества не будет, если воспользоваться накопителем энергии — аккумулятором. Ветер есть — пускайте электричество напрямую к потребителю, ветра нет — включайте заряженные от ветроустановки аккумуляторы. На рисунке 3 мы показали схематическое устройство электрической цепи такой ветроустановки.

Если ветряк будет использоваться для поливки огорода или сада, его нужно смонтировать прямо над источником воды.

А теперь задание. Подумайте, ребята, как приспособить ветроустановку, о которой мы рассказали, для геологов, альпинистов, передвижных ремонтных и строительных бригад, для пастухов на далеких пастбищах.

ЮТ 1983 №5, В. ШУМЕЕВ, инженер, Рисунки А. МАТРОСОВА

=================

Ветродвигатель для ветряка

предлагаемая конструкция позволяет увеличить ветроэффективность ветродвигателя почти в 3,2 раза в сравнении с классической и довести ее до величины 0,65-0,75.

Новые возможности использования ветроэнергетики

использование нового способа управления работой ветроэнергетической установки и ее конструкция позволят повысить КПД турбинного колеса за счет более полной отдачи потоками воздуха своей энергии, увеличить площади захвата фронта воздушных потоков от 2 до 10 раз, уменьшить размеры турбинного колеса и увеличить частоту его вращения, уменьшить динамическую нагруженность конструкции в результате снижения массы и габаритов вращающихся частей в несколько раз, уменьшить капитальные затраты на производство и установку энергосиловых агрегатов в промышленности и частном секторе.

16. Статья: «Ветроэлектростанция-малютка», в формате DJVU, 137 Кб, скачать;

17. Статья: «Ветер… отапливает дом», в формате DJVU, 272 Кб, скачать;

18. Статья: «Бесконечный водоподъемник» в формате DJVU, 1,78 Мб, скачать;

19. Статья: «Ветровая «ромашка» (водокачка), в формате PDF, 1,87 Мб, скачать;

20. Статья: «Поливает ветер» (водокачка), в формате PDF, 1,6 Мб, скачать;

21. Статья: «Парусный… ветряк», в формате DJVU, 206 Кб, скачать;

22. Статья: «Электростанция едет с вами», в формате DJVU, 148 Кб, скачать;

23. Статья: «За помощью к ветру», в формате DJVU, 111 Кб, скачать;

24. Статья: «Электрический ветряк», в формате DJVU, 68,7 Кб, скачать;

25. Статья: «Пусть работает ветер», в формате DJVU, 181 Кб, скачать;

26. Статья: «Электростанция в рюкзаке», в формате DJVU, 100 Кб, скачать;

27. Статьи: «Ветряк — автомат» и «Ротор закрутится быстрее», в формате DJVU, 173 Кб, скачать;

28. Статьи: «Всякий ли ветер… ветер?» и «Светлячок» (ветрогенератор), в формате DJVU, 446 Кб, скачать;

29. Статья: «Ветер — помощник», в формате DJVU, 133 Кб, скачать;

30. Статья: «Электростанция в рюкзаке», в формате DJVU, 82 Кб, скачать;

31. Статья: «Лишь бы ветер дул», в формате Word, 94,5 Кб, скачать;

32. Статья: «Ветряной двигатель для обогрева теплиц и жилья», в формате DJVU, 105 Кб, скачать;

33. Статья: «Ветроэлектростанция», в формате Word, 167 Кб, скачать;

34. Статья: «Ветряная электростанция на базе асинхронного электродвигателя», в формате PDF, 146 Кб, скачать;

35. Статья: «Ветроэнергетические установки», в формате PDF, 743 Кб, скачать;

36. Статья: «Домашняя ветроэнергетика: уроки зимы», в формате PDF, 142 Кб, скачать;

37. Статья: «Ветродвигатель ВИМ Д-1,2», в формате DJVU, 331 Кб, скачать.

БЫСТРЫЕ КОММЕНТАРИИ (4)

Мини-гидроэлектростанция

Ни для кого не секрет,что углеводороды и их производные как источник энергии в ближайшем будущем исчерпают себя. Это связано,в первую очередь, с истощением запасов нефти по всему миру,а во-вторых — негативными экологическими последствиями их применения. Все возрастающие потребности в энергии заставляют человечество искать альтернативные источники,создавать автономные энергоустановки. Это и гидроэлектростанции,и ветряки,солнечные батареи,биогазовые установки. Их конструкции постоянно совершенствуются с целью повышения их КПД,который,к сожалению,и без того очень мал.

Наиболее универсальным источником энергии является вода и ветер. Это и натолкнуло одного из «кулибиных» наших дней использовать воду как источник энергии для районов,удаленных от централизованных пунктов энергоснабжения.И идея-то — проста,а поэтому и гениальна.Не надо строить огромные станции,поворачивать русла рек, тратить огромные средства. Для осуществления ее нужно всего лишь наличие реки и приложить руки.

В основе идеи лежит общеизвестный принцип — преобразование энергии движения водных масс в электрическую,путем соединения нескольких приводов.Вариантов конструкции может быть великое множество.В данном примере рассмотрим один из наиболее оптимальных вариантов.

По обоим берегам реки ставятся небольшие опоры О1 и О2,на которых на валах крепятся шестерни. Так же на валу одной (двух) шестерней крепится еще одна для передачи вращательного движения через клиноременную передачу на магнето.Между шестернями натягивается гибкая цепь,на которую под углом 45 градусов к потоку ставятся лопатки При движении воды происходит перемещении лопаток перпендикулярно потоку,что вызывает вращательное движение шестеренок и вала магнето,которое собственно и вырабатывает электричество. Кроме того,при использовании подобной конструкции обнаружился весьма хороший,но не объяснимый пока эффект:скорость потока воды за лопатками увеличивается. Таким образом,поставив подобные установки по течению воды каскадом (одна за другой), произойдет последовательное увеличение скорости потока воды и увеличение количества вырабатываемой энергии.

Кроме того,несколько измененный вариант конструкции может быть применен в зимнее время,когда верхний слой реки покрыт льдом.

Автор:Карнышов Д.В.

Походная ветряная электростанция

Карманный фонарик стал предметом снаряжения каждого туриста. Да вот беда — энергию батареек приходится экономить. Но ведь можно взять с собой электростанцию. Весит она столько же сколько батарейка на 4, 5 вольт, да и места в рюкзаке займет не на много больше. Электрогенератор нашей электростанции — практически любой микроэлектродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, а источник энергии — ветер. Принцип ее действия показан на рис. 1. генератор тока с пропеллером укреплен на шесте. От генератора идут провода к лампочке. Пропеллер автоматически следит за ветром с помощью флюгера. Задача в том, как сделать электростанцию максимально простой и легкой. Нужно так же чтобы она легко разбиралась на части, а основные узлы можно было бы отремонтировать или сделать заново из подручных средств прямо в походе. Начнем с генератора. Самая миниатюрная электростанция получится если использовать микроэлектродвигатель типа КМ У111-а-38, которые выпускаются в Германии. А если есть ПД-3 то электростанция получится наиболее мощной. Размеры основных двигателей вы можете видеть на рис. 2. для вращения генератора нужен пропеллер, который можно легко снимать с вала генератора или со складывающимися лопастями. снимающийся пропеллер изображен на рис. 3. Он изготавливается из белой жести.

В центре впаивается бобышка. В ней сверлится отверстие и нарезается резьба под винт. Угол наклона лопастей около 30 0. Число лопастей от 8 до 12. наиболее простая конструкция со складными лопастями показана на рис. 4. Лопасти изготовлены из пружинной проволоки марки ОВС диаметром 1-1,5 мм и обернуты фольгой. Заостренные концы проволоки воткнуты в заранее проделанные отверстия в пробке. Угол наклона лопастей так же 30 0. Если вы забудете лопасти дома не отчаивайтесь — вы их легко можете выстругать из подходящего куска дерева (рис. 4а). Ветер как правило капризен и часто меняет направление, поэтому нужно изготовить флюгер. Его конструкции изображены на рис. 1 и 5. В дощечке длиной 200-300 мм сделайте паз по размерам электродвигателя. Двигатель крепится в нем проволокой. Как можно ближе к двигателю просверлите отверстие. Здесь будет установлен флюгер на шесте. К нему прикрепите хвост — носовой платок или длинную ленту. Электростанция готова. Пользоваться лампочкой можно на 1,5 в. Она будет гореть достаточно ярко даже при слабом ветре.

Журнал «Юный техник»

Создание собственной персональной метеостанции — это легкий ветерок

Более 12 000 общедоступных метеостанций разбросаны по США, что кажется большим количеством, пока вы не поймете, что более 180 000 человек используют свои собственные устройства для отслеживания погоды из дома. Эти личные метеостанции, соединенные вместе, каждая из которых представляет собой набор датчиков размером с тостер, установленных на столбе, обеспечивают самые точные прогнозы погоды в стране. «Данные о погоде в вашем доме обычно отличаются от данных в ближайшем аэропорту или даже от метеостанции вашего соседа по улице», — говорит Кари Стренфель, метеоролог Weather Underground, веб-сайта, который объединяет эти данные, собранные гражданами, и представляет их как гипер- локализованные прогнозы доступны каждому.«Чем больше данных мы получаем для наших моделей погоды, тем точнее могут быть наши прогнозы».

За 200–500 долларов вы можете присоединиться к этой вечеринке по наблюдению за погодой. Вы можете построить личную метеостанцию ​​(PWS на жаргоне) самостоятельно, используя детали, доступные в Интернете от таких поставщиков, как Adafruit и Ambient Weather. Базовая конструкция — это столб, корпус для электроники и материнская плата для запуска шоу. Да, вам нужно достаточно знаний, чтобы материнская плата заработала. Но распространение простых инструментов для iOS, Android и настольных компьютеров означает, что это может сделать практически любой человек, обладающий хоть каплей технической проницательности.

Вы хотите быть уверены, что покупаете правильное оборудование, поэтому сделайте заметки:

Brains and Body

«Arduino и Particle Photon — хорошие материнские платы», — говорит Дэн Фейн, сотрудник Weather Underground и один из наиболее активных пользователей сообщества. строители. «Я считаю, что Raspberry Pi немного перегружен, и его труднее работать от батареи».

Fein рекомендует монтировать материнскую плату в водонепроницаемом контейнере, а затем устанавливать его в хорошо вентилируемый пластиковый корпус. В большем корпусе находится большинство датчиков, и вы прикрутите его к одной стороне мачты, в нескольких футах от вершины.Вентиляция гарантирует, что измеряемый воздух внутри корпуса имеет ту же температуру, что и окружающий воздух. «Корпус обычно вносит наибольший вклад в точность станции, — говорит Фейн, — больше, чем качество датчиков.

Температура

Большинство потребительских термометров имеют герметичные дисплеи, которые вы никогда не увидите, когда они находятся на метеостанции, и они могут быть раздражающе громоздкими при установке в корпус. Вместо этого поищите термометр размером с монету, который вставляется в материнскую плату.Вы можете сделать его водонепроницаемым, если у вас хорошо разбирается в паяльнике или обжиме, но сэкономьте время и купите что-нибудь вроде модифицированного, водонепроницаемого DS18B20 от Adafruit. Он должен выглядеть как кабель с толстым штырем из нержавеющей стали на одном конце. Это та часть, которая будет измерять размеры, поэтому установите штифт внутри вентилируемого корпуса, но за пределами водонепроницаемого корпуса материнской платы, и подключите другой конец к материнской плате. Стренфель говорит, что ваше жилище играет важную роль в поддержании стабильности датчика: «Главное, что ему нужен экран от солнечного излучения, чтобы защитить термометр от солнца.Если на датчик попадают прямые солнечные лучи, он будет слишком горячим ».

Влажность

Гигрометр — это полимерный датчик, который поглощает воду из окружающего воздуха. Электрический ток, протекающий через него, замедляется по мере того, как вода впитывается в него, поэтому он Измеряет относительную влажность, отслеживая, насколько быстро через нее проходит электричество. Вы можете купить комбинированный датчик термометра / гигрометра. В противном случае установите его рядом с термометром внутри корпуса, но за пределами водонепроницаемого корпуса материнской платы, и подключите его к материнской плате.Два датчика должны быть расположены близко, чтобы они измеряли одну и ту же небольшую пробу воздуха. Это позволяет комбинировать показания для расчета других данных, например точки росы.

Давление воздуха

Не используйте аналоговый барометр и купите цифровой, в котором используется электронный датчик давления. Когда атмосферное давление увеличивается, весь этот воздух давит на него, посылая электрический сигнал на материнскую плату. Отслеживание изменений атмосферного давления помогает прогнозировать штормы и движение холодного и теплого фронтов.Подключите этот датчик непосредственно к материнской плате внутри водонепроницаемого контейнера или рядом с термометром и гигрометром в вентилируемом корпусе.

Rainfall

Купите автономный датчик дождя. Дождь собирается в самопрокидывающийся поддон, который опорожняется, когда в него наливается 0,01 дюйма воды. Каждый раз, когда она опорожняется, датчик посылает сигнал на вашу материнскую плату, поэтому, если она опускается 100 раз, это означает, что это дюйм дождя. Отмеренная дождевая вода стекает из нижней части датчика и падает на землю.Прикрутите его к столбу напротив корпуса и обеспечьте беспрепятственный обзор неба. Мусор может зацепить свободно раскачивающиеся провода и порвать их в плохую погоду, поэтому протяните кабель вдоль крепления датчика дождя, вдоль противоположного крепления корпуса, в корпус и до материнской платы.

Скорость и направление ветра

Есть три типа анемометров, которые стоит покупать: трехчашечные, пропеллерные и звуковые. Ветер раскручивает чашки или пропеллер для измерения скорости ветра и вращает лопасть, определяющую направление ветра.«Судя по тому, что я видел, пропеллерный анемометр обычно более точен, чем чашечный анемометр», — говорит Стренфель. Звуковые типы с меньшей вероятностью сломаются или замерзнут, потому что у них нет движущихся частей, но большинство из них стоит более 1000 долларов. Что бы вы ни купили, прикрутите его к верхней части шеста.

Wi-Fi

Сейчас 2016 год, и в Particle Photon, Raspberry Pi 3 и некоторых Arduinos (например, Arduino Yún) есть встроенный Wi-Fi, поэтому не беспокойтесь ни о чем, требующем дополнительных подключаемых беспроводных модулей.Что бы вы ни выбрали, подключите его к монитору, ноутбуку, планшету или смартфону и следуйте инструкциям по подключению станции к домашнему Wi-Fi. Отключите, когда закончите. Вам нужно сделать это только один раз, если вы не купите новый маршрутизатор или не измените пароль маршрутизатора.

Размещение

Установите станцию ​​на естественной поверхности (например, траве) на расстоянии не менее 100 футов от мощеных поверхностей — дорог, тротуаров, проездов — и вдали от стен или деревьев, которые отбрасывают тени на корпус, блокируют дождь. от попадания в датчик дождя или защиты от ветра от попадания на анемометр.Вы можете поставить его на крышу, но держите подальше от темной черепицы. Убедитесь, что корпус станции находится на высоте не менее пяти футов над землей или крышей и что в пределах пяти футов от датчика дождя нет ничего другого. Анемометр должен быть самым высоким объектом поблизости. Если он на высоте 30-35 футов над уровнем земли, отлично. Вот еще несколько рекомендаций.

Power

Солнечная батарея — это проще всего. Стремитесь к панели мощностью от 3 до 6 Вт. Батареи емкостью от 2000 до 6000 мАч должно хватить, чтобы выдержать короткие пасмурные зимние дни.Поскольку солнечная панель может помешать оборудованию вашей станции, установите ее отдельно на крыше или на отдельной подставке, а затем проложите кабель питания к материнской плате. Материнская плата теперь также должна питать все подключенные датчики. После того, как он будет запущен, вы должны начать получать данные о погоде в реальном времени в своей домашней сети. Вы можете подключить его к службе обмена данными о погоде, например Weather Underground, чтобы улучшить местные прогнозы и поделиться своими данными со всеми, кто находится поблизости.

Домашняя наука | Цифровое обучение

В это время года погода бывает непредсказуемой.В этом упражнении учащиеся исследуют различные типы метеорологических инструментов и сделают дома мини-метеостанцию ​​в комплекте с анемометром, барометром и флюгером. Но сначала давайте посмотрим, что эти инструменты говорят нам о погоде.

Погода — это состояние воздуха или атмосферы в определенное время и в определенном месте. Он описывает уровень жары или холода, влажности или сухости, штиля или шторма, облачности или ясности. Метеорологи — это ученые, которые изучают условия земной атмосферы, чтобы делать прогнозы и помогать нам разобраться в погоде.Они используют такие инструменты, как анемометры, барометр и флюгер, чтобы изучать различные условия, влияющие на погоду.

Анемометр — это прибор для измерения скорости ветра. Скорость ветра важна при прогнозировании погодных условий, поскольку ветер переносит тепло и влагу из одного места в другое. Анемометры используются совместно с флюгерами.

Погода лопасти измеряют направление ветра или его источник — север, юг, восток или запад.

Барометр измеряет давление воздуха, когда воздух поднимается или опускается в атмосферу. Когда воздух поднимается вверх, создается низкое давление, которое может вызвать облака, дождь или шторм. По мере того, как воздух опускается, давление увеличивается, что обычно приводит к безветренной погоде.

Теперь, когда мы немного больше разбираемся в этих погодных приборах, приступим к их созданию. Вы можете выбрать один погодный инструмент или построить все три!

Это упражнение займет от 10 до 30 минут на подготовку и предоставит от 30 минут до часа учебного времени.Он лучше всего подходит для учащихся начальной и средней школы.

Сделай сам Анемометр

Материалы:

• 5 маленьких бумажных стаканчиков (лучше всего подходят чашки на 3 унции)
• Ножницы или дырокол
• Клейкая лента
• 2 соломинки

• 1 карандаш с ластиком
• Канцелярская кнопка или маленький гвоздь
• Пустая бутылка для воды или чашка (опция)
• Вес для бутылки (песок, грязь, мелкие камни и т. Д.)) (необязательно)

Направления:

1. С помощью дырокола или ножниц проделайте одно отверстие в стенке 4 чашек (примерно на ½ дюйма ниже края чашек). Осторожно: будьте осторожны при использовании ножниц.
2. С помощью дырокола или ножниц проделайте 4 равномерно расположенных отверстия в пятой чашке (примерно на дюйма ниже края чашки). Это будет центр вашего анемометра.
3. Вставьте две соломинки в отверстия центральной чашки, чтобы получилась X-образная форма.
   
4. Используйте скотч, чтобы надежно прикрепить остальные 4 чашки к концам соломинок, убедившись, что все чашки направлены в правильном направлении.Постарайтесь, чтобы чашки были равномерно отделены от центральной чашки.
   
5. Ножницами или острым карандашом осторожно проделайте отверстие в нижней части центральной чашки и протолкните конец карандаша с ластиком через дно чашки, пока он не встретится с крестиком «X» Вставьте булавку через центр «X» в ластик; это ось вращения. Прокрутите булавку и карандаш несколько раз, чтобы убедиться, что они легко двигаются.
6. Дополнительно: чтобы создать основу для анемометра, наполните пустую бутылку с водой или чашку грузом и поместите центральный дюбель в середину емкости.
   
7. Чтобы использовать анемометр, поместите его в месте, где на него будет легко попадать ветер. Вы можете подуть воздух или использовать вентилятор, чтобы проверить анемометр. Хотите откалибровать анемометр? Попросите родителей или опекуна отвезти вас по улице со скоростью 10 миль в час. Поднесите анемометр к окну и посчитайте, сколько раз он вращается за 30 секунд. В дальнейшем вы можете использовать это число для расчета скорости ветра. Например, если ваш анемометр совершил 10 вращений за 30 секунд в машине, позже, если вы посчитаете 10 вращений за 30 секунд, это означает, что скорость ветра составляет 10 миль в час!

DIY Weather V ane

Материалы:

• 2 бумажные тарелки
• Глина для лепки

• Вес для тарелок (песок, грязь, мелкие камни и т. Д.))
• Клей (лучше всего подходит горячий клей, но вы также можете использовать обычный клей для рукоделия)
• Ножницы
• Линейка
• Картон или другой прочный материал

• Пластиковая или бумажная соломка
• Новый карандаш
• Штифт или маленький гвоздь

Направления:

1. Чтобы сделать основу флюгера, поместите небольшой шар формовочной глины в середину одной тарелки и положите небольшие камни или другой груз вокруг остальной части тарелки.Проделайте маленькое отверстие во второй пластине (достаточно большое, чтобы через него прошел карандаш). Переверните пластину вверх дном и приклейте ее к нижней пластине.
2. Вырежьте 4 маленьких треугольника (со сторонами около 2 дюймов) и пометьте каждый буквами N, S, E, W. Это будут ваши направления. Приклейте их к краям основы так, как если бы вы их видели на компасе.
   
3. Сделайте две одинаковые маленькие прорези на каждом конце соломинки. Это будет использовано для изготовления стрелки флюгера.
4. Чтобы сделать конец стрелки, вырежьте из картона 4-дюймовый треугольник, затем отрежьте кончик треугольника, чтобы получилась трапеция.Прикрепите его к прорези на одном конце соломинки с помощью скотча или клея.
5. Чтобы сделать стрелку на конце стрелки, вырежьте из картона трехдюймовый треугольник. Прикрепите его к прорези на противоположном конце стрелки, используя скотч или клей.
   
6. Вставьте карандаш в основание и сильно вдавите в пластилин. Конец ластика должен быть направлен вверх.
7. Расположите соломенную стрелку так, чтобы она находилась по центру ластика карандаша, и с помощью булавки соедините середину соломинки с ластиком карандаша.Прокрутите его несколько раз, чтобы убедиться, что он легко поворачивается.
8. Чтобы использовать флюгер, поместите его в таком месте, где он будет легко ловить ветер. Используйте компас (или приложение для телефона с компасом), чтобы правильно расположить направления на флюгере. Указатель стрелки укажет направление ветра.
   

DIY Барометр

Материалы:

• Стеклянная банка с широким горлышком (кувшин для каменщика, чистая банка для соуса для макарон и т. Д.)

• Большой воздушный шар
• Прочная резинка или шнурок
• 2 соломинки или тонкий деревянный дюбель
• Лист бумаги
• Изолента или клей

• Зубочистка
• Картон (по желанию)

Указания:

1. Отрежьте горлышко воздушного шара и натяните его на открытие вашей стеклянной банки.Чем плотнее посадка, тем лучше. С помощью резинки или веревки плотно закрепите баллон на банке. Мы не хотим, чтобы воздух попадал внутрь или выходил.
2. Чтобы сделать указку, осторожно вставьте одну соломинку в другую, чтобы получилась прочная длинная соломка, или используйте тонкий деревянный дюбель. Заклейте скотчем или приклейте к одному концу зубочистку. Более длинная соломинка даст нам лучшие размеры.
3. Другой конец соломинки скотчем или приклейте к середине шарика. Клей, как правило, работает лучше, просто держите соломинку на месте, пока клей не высохнет.
4. Приклейте лист бумаги к стене или сделайте подставку для бумаги из картона. Расположите барометр в помещении так, чтобы зубочистка касалась листа бумаги. Отметьте на бумаге линию, указав место попадания указателя. Регулярно проверяйте свой барометр. Если стрелка идет вверх, это означает более высокое давление, а если опускается — это более низкое давление.
   
5. Если вы хотите откалибровать барометр, проверьте свои местные барометрические показания в Интернете. Ежедневно делайте измерения на домашнем барометре, пока не начнете получать хороший набор измерений на своем листе.Показание 30 дюймов считается нормальным. Для достижения наилучших результатов старайтесь, чтобы температура в вашем доме была одинаковой каждый раз, когда вы снимаете показания.

Как это работает?

Когда вы поместили шар над банкой, вы задержали воздух внутри банки. Этот воздух имеет определенное давление, которое в то время было равно давлению воздуха в остальной атмосфере. Когда давление воздуха в атмосфере изменяется, это вызывает изменение давления на воздушном шаре, в результате чего стрелка перемещается.Когда давление в атмосфере увеличивается, воздушный шар опускается, в результате чего стрелка поднимается. Если давление в атмосфере снизится, воздушный шар может расшириться, в результате чего стрелка опустится.

Как приспособиться к ученикам младшего и старшего возраста

Предложите молодым ученикам притвориться метеорологами и попрактиковаться в чтении приборов, прогнозирующих погоду, в их собственном сегменте погодных новостей. Посмотрите это видео с PBS об облаках. Спросите юных учеников, какие облака они видят на небе во время своих прогнозов погоды.

Для учащихся старшего возраста: изучите другие типы погодных инструментов, такие как дождемеры, термометры и гигрометры, чтобы добавить их к своей метеостанции. Следите за показаниями вашего прибора в течение 2-3 недель. Какие погодные условия вы замечаете? Хотите вывести вашу метеостанцию ​​на новый уровень? Изучите возможности использования электроники, такой как Arduinos, для создания собственной высокотехнологичной метеостанции. В Arduino есть сборник различных погодных проектов своими руками, которые помогут вам начать!

Создайте собственную метеостанцию ​​

Справочная информация

Атмосферные ученые изучают погодные процессы, глобальную динамику климата, солнечную радиацию и ее эффекты, а также роль химии атмосферы в истощении озонового слоя, изменении климата и загрязнении.Они наблюдают за тем, что происходит в нашей атмосфере сегодня, и сравнивают это с записями прошлых лет. Для наблюдения за погодой ученые-атмосферники используют узкоспециализированные инструменты, которые измеряют количество осадков, скорость и направление ветра, влажность и атмосферное давление. Вы можете измерить их дома или в школе. Начните создание метеостанции с постройки психрометра, также называемого гигрометром, для измерения относительной влажности.

Материалы

• Два воздушных термометра, наполненных спиртом (они должны показывать одинаковую температуру при размещении рядом, вдали от прямых солнечных лучей)
• Лента упаковочная прозрачная
• Шнурки хлопковые (пустотелые)
• Одно- или двухлитровая бутылка (этикетка снята)
• Вода (лучше всего дистиллированная, но подойдет водопроводная)
• Резьба
• шило
• График относительной влажности

Процедура

1. Попросите взрослого проделать отверстие в стенке бутылки примерно в дюйме от дна.Нагрев шило сделает идеальное отверстие. То же самое можно сделать с горячим ногтем, зажатым щипцами. Будьте осторожны при этом, чтобы не обжечься ни себе, ни другим. Когда вы проделали отверстие, поместите горячий предмет в холодную воду.
2. Отрежьте кончики шнурка. Отрежьте около двух дюймов шнурка и наденьте его на грушу одного из термометров. Осторожно завяжите его ниткой.
3. Отрежьте небольшой кусок упаковочной ленты. Поместите лампочку термометра в шнурке примерно на 1/8 дюйма над отверстием.Убедитесь, что верхняя часть термометра совмещена с верхней частью бутылки. Приклейте термометр к бутылке. Другой термометр прикрепите лентой параллельно первому на расстоянии примерно 1/4 дюйма. Оберните полоску ленты вокруг бутылки и обоих термометров, чтобы они не упали.
4. Проденьте шнурок в отверстие. Налейте в бутылку воду комнатной температуры до уровня чуть ниже отверстия.
5. Подождите 5–10 минут и снимите показания обоих термометров. Будет разница в двух.Используйте приведенную ниже таблицу для расчета относительной влажности.
6. Записывайте дневную влажность в течение нескольких недель. Рядом с вашими записями опишите, как вы себя чувствуете в те дни.
7. Температура по сухому термометру также может использоваться для регистрации температуры воздуха!

DiscoverySchool.com, 2005.

DiscoverySchool.com, 2005.

DiscoverySchool.com, 2005.

DiscoverySchool.com, 2005.

DiscoverySchool.com, 2005.

Завершите свою метеостанцию, сделав датчик дождя, барометр, флюгер и анемометр по инструкции.

Метеостанции традиционно размещаются в навесах с жалюзи. Термометры следует хранить вдали от прямых солнечных лучей, а барометр можно хранить в помещении или на закрытой веранде. Если у вас дома или в школе есть выступы, вы можете поместить туда инструменты.

Легкие самодельные погодные приборы для детей

Обновлено 13 марта 2018 г.

Тамара Кристин Ван Хусер

Погода — это то, что каждый ребенок испытывает на собственном опыте.Предоставьте детям возможность самостоятельно управлять процессом обучения с помощью простых самодельных погодных инструментов. Простота — это ключ к успешной метеостанции, которая знакомит детей с показаниями температуры, количеством осадков, атмосферным давлением, скоростью и направлением ветра.

Термометр

Наполните литровую прозрачную бутылку 8 унций. воды и 8 унций. медицинского спирта. Добавьте несколько капель пищевого красителя. Запечатайте шею пластилином. Протолкните соломинку через глину и вылепите из нее, чтобы она удерживалась на месте чуть выше уровня воды.Попробуйте согреть и охладить термометр, чтобы увидеть, как жидкость поднимается и опускается. Проверьте текущую температуру и отметьте уровень воды и градусы, чтобы шкала вашего термометра соответствовала реальным показаниям термометра.

Датчик дождя

Прикрепите кусок малярной ленты от верхнего края к основанию прозрачной банки с прямым краем. С помощью линейки отметьте на ленте мерки в четверть дюйма или сантиметр. Поставьте банку на улицу и дождитесь дождя. После шторма проверьте дождемер, чтобы узнать, сколько дюймов выпало за вас.

Барометр

Протяните резиновый баллон над отверстием прозрачной квартовой банки и закрепите его несколькими резиновыми лентами, стараясь не порвать и не проколоть баллон. Приклейте указатель зубочистки к концу соломинки или палочки для еды и прикрепите палочку для еды перпендикулярно банке от центра крышки воздушного шара. Пишите высоко вверху каталожной карточки и низко внизу. Установите банку на полку или подоконник рядом с балкой, столбиком или рамой, где вы можете прикрепить карту, так, чтобы указатель зубочистки указывал на середину.Ежедневно проверяйте барометр, чтобы увидеть, как стрелка поднимается, чтобы предсказывать хорошую погоду, и падает, чтобы предсказывать шторм. Сравните движение барометра с погодой, которая будет меняться в следующие два-пять дней.

Анемометр

Вставьте новый ластик карандаша концом в глиняный шар, чтобы получить утяжеленную основу. Скрепите две широкие полосы одинакового размера из плотного картона крестообразно. Прикрепите бумажный стаканчик к нижней стороне каждой поперечины, убедившись, что отверстия стаканчиков напротив друг друга направлены в противоположные стороны.Если вы сделаете одну из чашек другого цвета, это поможет вам отслеживать вращения при расчете скорости ветра. Проденьте большую канцелярскую кнопку через центр картонного креста в ластик для карандаша. Убедитесь, что он вращается свободно. Установите его на улицу и посмотрите скорость вращения, чтобы определить скорость ветра.

Wind Vane

Наполните толстую бумажную тарелку небольшими камнями или другими грузами. Переверните другую бумажную тарелку сверху и склейте или склейте края вместе, чтобы получилась подставка.Отметьте север, юг, восток и запад на верхней пластине. Вставьте новый карандаш в центр основы ластиком вверх. Прикрепите бумажные стрелки к концам трубочки для питья. Вставьте прямую булавку через центр соломинки в ластик карандаша. Установите флюгер в безопасном месте на открытом воздухе так, чтобы отметка на север была обращена на север. Следите за движением на предмет признаков направления ветра.

3 проекта своими руками, связанные с погодой, которые понравятся вашим детям

В списке нескончаемого любопытства моих детей одно место занимает погода.

Папа, что такое облака?

Будет ли сегодня дождь?

Как новости узнают погоду?

Мы говорили об оборудовании, измерениях и давлении. Но я понял, что вместо того, чтобы отвечать на вопросы с помощью быстрого поиска в Интернете, было бы интереснее провести небольшое исследование самостоятельно.

Итак, мы построили нашу собственную метеостанцию ​​с тремя устройствами: флюгером, датчиком дождя и барометром.

В этих проектах используются материалы, которые, вероятно, уже есть у вас дома, и они безопасны, поэтому дети могут помочь в процессе.

Имейте в виду, что главная цель — не получить точные данные о погоде, а показать детям научные принципы, лежащие в основе погоды, и заинтересовать их наукой.

Как построить свой собственный флюгер

Статистика

• Время: 10 минут
• Стоимость: Менее 5 долларов
• Сложность: Легко

Материалы

• Пустой прозрачный пластиковый контейнер с крышкой (как банка с арахисовым маслом)
• Тесто для лепки
• Камни или песок
• Карандаш с ластиком на обратной стороне
• Соломинка
• Иголка (или булавка)
• Картон
• Лента
• Клей

Инструменты

• Ножницы
• Цветные карандаши, маркеры или мелки

Инструкции

1.Вырежьте отверстие в центре крышки. Отверстие должно быть достаточно большим, чтобы карандаш мог плотно прилегать к нему, чтобы он не шевелился.

2. Вставьте карандаш в отверстие острием вперед. Когда вы закрываете емкость, ластик должен находиться с внешней стороны крышки.

3. Приклейте шарик из теста для лепки размером с мраморный внутрь емкости на дно. Вставьте карандаш в него. Карандаш должен быть максимально вертикальным.

4.Наполните дно емкости камнями или песком. Это утяжелит его и не даст развеять ветром.

• Примечание: Вы также можете положить достаточно теста для лепки, чтобы придать ему вес, а не использовать камни. Однако мои дети не хотели жертвовать столькими во имя науки.

5. Нарисуйте и вырежьте из картона треугольник и квадрат. Вы будете делать стрелу из соломки, а квадрат будет служить ей оперением или плавником, хотя вы действительно можете придать ей любую форму.Треугольник будет служить стрелкой, указывающей направление ветра. Единственное требование — он должен быть меньше плавника.

[По теме: Почему так сложно предсказать погоду?]

6. Раскрасьте и украсьте плавник и наконечник стрелы. Мы решили изготовить наш из упаковки истребителя Lego X-wing, поэтому дополнительных украшений не потребовалось. Как бы вы ни решили украсить, убедитесь, что это не влияет на балансировку и вес лопасти.

• Совет от профессионала: Закончив декорирование, вы можете ламинировать картон или обернуть его лентой, чтобы защитить от дождя.

7. Ножницами прорежьте прорези от до ½ дюйма на каждом конце соломинки.

8. Вставьте наконечник стрелы и плавник в каждую прорезь . Убедитесь, что острие треугольника смотрит в сторону от соломинки. Приклейте детали на место или скотчем.

9. Проденьте штифт через соломинку по направлению к концу ребра. Это смещение позволит соломе оставаться ровной и ровной. Мы устанавливаем наш примерно в полдюйма от плавника.

10. Вставьте булавку в ластик. Соломинка должна свободно вращаться на штифте примерно на одном уровне. При необходимости переместите штифт, чтобы отрегулировать баланс.

11. Нарисуйте стрелки циркуля на контейнере. Где именно вы это сделаете, будет зависеть от того, где вам это будет хорошо видно. Вы можете использовать крышку, но если вы размещаете флюгер выше, возможно, вы захотите сделать это в другом месте.Ставим нашу на столб забора, поэтому точки циркуля начертили по бокам емкости.

Как использовать флюгер своими руками

Разместите флюгер на открытом воздухе, над землей — чем он выше, тем лучше он будет реагировать на ветер. Используйте компас — у большинства телефонов он есть — чтобы правильно ориентировать флюгер и держать его как можно дальше от препятствий, таких как деревья и здания.

Вопреки тому, что вы могли подумать, стрелка указывает не направление ветра, а то, откуда он.Это потому, что ветер толкает плавник флюгера; если ваша стрелка указывает на север, значит, ветер дует именно отсюда.

Отслеживайте направление ветра во времени и поговорите с детьми о его значении. Обратите внимание, дует ли ветер в одном направлении перед дождем или как он меняется в течение дня. Также следует обратить внимание на то, как это связано с температурой. Часто в северном полушарии холодный воздух поступает с севера, а теплый — с юга.Наконец, вы также можете попросить своих детей помочь отслеживать субъективные измерения скорости ветра и научить их записывать, как дует ветер в определенный день.

Сделайте свой собственный датчик дождя

Статистика

• Время : 10 минут
• Стоимость : Менее 5 долларов США
• Сложность: Easy

Материалы

Инструменты

• Ножницы
• Перманентный маркер
• Линейка

Инструкция

1.Ножницами отрежьте верхнюю часть бутылки . Сделайте разрез чуть ниже места выпрямления боковины, сделайте его как можно более прямым и плоским.

• Предупреждение: Этот шаг не подходит для детей, так как с пластиком может быть трудно работать.
• Примечание: При необходимости оберните бутылку резинкой или резинкой для волос и проведите вдоль нее линию маркером. Это поможет вам сохранить ровный разрез.

[По теме: Научный проект по дому: разогнать шторм в стакане]

2.Положите кусок, который вы только что отрезали, вверх дном и обратно в бутылку. Это будет действовать как воронка, стекающая внутрь. Не забудьте снять колпачок.

• Примечание: Воронка должна удерживаться на месте. Если это не так, вы можете использовать скотч или скрепку, чтобы закрепить его.

3. Нарисуйте шкалу измерения на боковой стороне бутылки. Поместите линейку сбоку бутылки и перманентным маркером нанесите маркировку прямо на пластик.Убедитесь, что отметка «ноль» совпадает с точкой, в которой стороны бутылки становятся прямыми. В противном случае неправильная форма дна бутылки будет давать непоследовательные показания.

• Профессиональный совет: Если у вас есть дополнительная линейка, вы можете просто приклеить ее к краю бутылки. Убедитесь, что вы используете прозрачную ленту, чтобы можно было четко видеть числа.

4. Заполните нижнюю часть датчика дождя водой до отметки «ноль». Это создает однородную область наполнения, но также добавляет вес, чтобы бутылка не опрокинулась.

• Совет от профессионала: Если вы не можете четко видеть линию ватерлинии, можно добавить пищевой краситель, чтобы увеличить контраст между жидкостью и пластиком.

Как пользоваться дождемером, сделанным своими руками

Перед началом дождя положите устройство на улицу и на возвышение, на высоте нескольких футов от земли. Это предотвратит разбрызгивание воды с поверхности в бутылку. Ставим нашу на столб забора.

Вы также должны убедиться, что над уровнемером нет деревьев или других препятствий, которые могут помешать выпадению дождя.

После дождя измерьте уровень воды и запишите свои данные. Вы также можете записать типы облаков, которые вы видите до и во время шторма, а также сравнить различные уровни дождя с показаниями других ваших устройств, чтобы увидеть, есть ли какие-либо соединения.

Снимайте воронку, чтобы сливать воду после каждого использования.

Сделайте свой собственный барометр

Статистика

• Время: 15 минут
• Стоимость: Менее 5 долларов
• Сложность: Легко

Материалы

• 1 металлическая (или стеклянная) банка
• 1 большой воздушный шар
• 2 резинки
• 1 тонкая деревянная шпажка
• Картон (или пенопласт)
• Лента
• Клей

Инструменты

Инструкции

1.Тщательно очистите и высушите банку. Это предотвратит рост плесени.

2. Отрежьте ножницами горлышко баллона и натяните оставшуюся резину на горлышко емкости. Потяните ее как можно плотнее и ровнее — резина не должна провисать или образовывать ямки. Закрепите его двумя резиновыми лентами и лентой по мере необходимости, чтобы сделать его герметичным.

3. Приклейте плоский конец деревянной шпажки к центру вытянутого баллона .

4. Вырежьте две полоски картона. Они должны быть 2 дюйма в ширину и как минимум на 3 дюйма выше вашей банки. На всякий случай мы увеличили высоту банки вдвое.

5. Проведите линию по середине одной из полосок. Используйте эту линию как направляющую, чтобы приклеить вторую полосу перпендикулярно, образуя букву «Т» — это будет ваша измерительная стойка. Подождите, пока клей высохнет.

• Профессиональный совет: Используйте пистолет для горячего клея, чтобы упростить расположение картонных полос.В таком случае держите клеевой пистолет в недоступном для детей месте.

6. Вырежьте третий прямоугольник из картона . Это будет основа для вашего барометра. Он должен быть достаточно широким, чтобы на нем можно было сесть, и достаточно длинным, чтобы вертел заканчивался примерно в 2 дюймах от края. Моя база составляет около 5 дюймов в ширину и 18 дюймов в длину.

7. Приклейте измерительную стойку к картонной основе. Конец шампура должен находиться перед плоской стороной вертикальной картонной полосы, не касаясь ее.

8. Отметьте линию на лицевой стороне измерительного стенда, куда указывает вертел. Это будет ваше начальное эталонное давление.

• Профессиональный совет: Картон или пена со временем начнут разрушаться и провисать. Если вы хотите создать долговечный барометр, вы можете сделать подставку и измерительный прибор из дерева.

Как пользоваться барометром своими руками

Закрытие отверстия банки воздушным шаром ограничивает давление воздуха внутри.Когда давление воздуха снаружи увеличивается, дополнительная сила давит на воздушный шар, заставляя конец вертела подниматься.

Когда давление воздуха снаружи падает, воздушный шар расширяется, в результате чего вертел опускается. Ежедневно отмечая место приземления вертела на картоне, вы можете отслеживать относительное давление воздуха.

Если вы хотите быть более точным, вы можете проверить свое местное давление воздуха и отметить эти показания. Со временем это позволит вам создать базовую шкалу для оценки этого измерения.

[Связано: лучшие погодные приложения, которые вы можете установить на свой телефон]

Научите своих детей предсказывать предстоящую погоду на основе атмосферного давления. Более низкое давление обычно означает ухудшение погоды, в то время как повышение или высокое давление обычно означает более ясное небо впереди. Если шампур остается на месте, это означает, что давление стабильно и текущие условия сохранятся.

В течение нескольких недель или месяцев попросите ваших детей отслеживать все эти показания с ваших различных устройств и связывать их с тем, что на самом деле происходит с погодой.Собирая все больше и больше информации, вы сможете делать прогнозы на основе совокупных данных. Посмотрите, совпадают ли ваши прогнозы с тем, что говорится в сводках погоды, и, в конечном итоге, с тем, что погода делает на самом деле.

Может быть, прогнозы ваших детей не будут такими точными, как прогнозы погоды на вашем телефоне. Но они наверняка будут симпатичнее.

Как построить ветряную электростанцию ​​

Когда дело доходит до выработки электроэнергии, ветер — один из самых устойчивых природных ресурсов Земли.Чтобы использовать его, все, что вам нужно сделать, это построить ветряную турбину, которая преобразует движение воздуха в кинетическую энергию. Однако для того, чтобы делать это в больших масштабах, вам понадобится ветряная электростанция — набор специально разработанных ветряных турбин, установленных на ландшафте или в океане, где дуют устойчивые и сильные ветры. Ветряные турбины имеют несколько лопастей, которые расположены высоко на башнях, которые вращаются на ветру и собирают энергию.

Отраслевые эксперты говорят, что у Соединенных Штатов достаточно ветровых ресурсов, чтобы эффективно удвоить их текущую мощность ветрогенерации, и что это принесет множество экологических выгод.В одной только Америке ветровая энергия предотвращает выброс около 62 миллионов тонн парниковых газов и ежегодно экономит 20 миллиардов галлонов воды.

Потенциальные препятствия для строительства ветряных электростанций включают общественные споры по поводу размещения ветряных турбин, проблемы с разрешениями, финансовые проблемы и технические вопросы, такие как необходимость инфраструктуры для передачи энергии в электрическую сеть, обслуживающую потребителей. Однако, если вы хотите построить собственную ветряную электростанцию, это не так уж и сложно.

Начало работы: планирование ветряной электростанции

Строительство ветряной электростанции — это большой проект, требующий от команды специалистов для решения многих аспектов проекта — от концепции и планирования до реализации. Планирование особенно важно для этого типа генератора энергии. Надлежащее расположение должно быть оценено на предмет любых рисков для дикой природы, должны быть получены разрешения, а сами турбины должны быть испытаны.

Во-первых, убедитесь, что вы выбрали место, в котором достаточно ветровых ресурсов.По данным Американской ассоциации ветроэнергетики, на лучших площадках для коммерческих ветряных электростанций скорость ветра составляет 13 миль в час (6 метров в секунду) или более. Хотя может показаться, что чем сильнее ветер, тем лучше, слишком сильный ветер может вызвать нагрузку на оборудование и сделать проект более дорогостоящим.

Специальные карты скорости ветра могут помочь вам определить регион с подходящими ветровыми ресурсами. Например, Министерство энергетики США предлагает удобную карту ветров. Вы также можете самостоятельно измерить энергию ветра, используя инструмент, называемый анемометром, на месте, которое вы планируете.Некоторые штаты даже предлагают программы ссуды на анемометры. Ваш инженер может использовать специализированные службы и программное обеспечение для оптимизации местоположения, например Windnavigator и GH WindFarmer, которые анализируют топографию, погодные условия и аэродинамику.

Кроме того, вам нужно будет учитывать особые факторы, связанные с целевым местоположением, такие как доступ к дороге, потенциальные шумовые воздействия, мерцающие тени от лопастей и культурные особенности.

Оценка рисков для дикой природы

Вращающиеся лопасти ветряных турбин могут убить находящихся под угрозой исчезновения птиц, летучих мышей, хищников и водоплавающих птиц, поэтому лучше всего размещать турбины вдали от оживленных коридоров дикой природы и ежегодных миграционных маршрутов.Консультативный комитет по использованию ветряных турбин Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США рекомендует многоуровневый подход, который включает предварительную оценку, описание участков и полевые исследования для прогнозирования и оценки видов и местообитаний, пострадавших от ветряной электростанции.

Как разработчик сайта, вам необходимо тесно сотрудничать с соответствующим государственным учреждением (или органом, выдающим разрешения), чтобы сократить и смягчить смертность животных из-за ветряной электростанции. В некоторых случаях вам может быть разрешено построить ветряную электростанцию ​​в уязвимых местах, если вы измените ее работу, чтобы она была более благоприятной для дикой природы.Например, вам может потребоваться временно остановить турбины в сезон миграции или в периоды слабого ветра, когда летучие мыши наиболее активны, а выработка энергии минимальна.

Затраты и финансирование ветряной электростанции

Подумайте, сколько энергии вы хотите произвести — или сколько может произвести сайт — и сколько денег вы можете потратить. Только покупка ветряных турбин может обойтись вам в среднем 1,37 миллиона долларов за мегаватт мощности.

Как правило, коммунальным предприятиям дешевле развивать ветроэнергетические объекты, чем частным инвесторам, потому что коммунальные предприятия могут использовать благоприятные финансовые структуры, которые сокращают затраты примерно на 30%, или примерно на 1%.4 цента за киловатт-час, согласно отчету, финансируемому Министерством энергетики США.

Государственные программы стимулирования также облегчают строительство ветряной электростанции. Налоговый кредит на производство (PTC) теперь предоставляет налоговый кредит в размере 2,3 цента за киловатт-час в течение первого десятилетия работы.

Чтобы спрогнозировать нормированную стоимость финансирования вашего ветроэнергетического проекта, включите ваши конкретные детали в интерактивные инструменты BITES (сценарии зданий, промышленности, транспорта и электричества), предоставленные Национальной лабораторией возобновляемой энергии.Вы также можете просмотреть базу данных государственных и федеральных стимулов для возобновляемых источников энергии.

Убедитесь, что ваша ферма соответствует требованиям законодательства

Производители электроэнергии регулируются федеральными законами, такими как Закон о политике регулирования коммунальных предприятий 1978 года (PURPA), Закон об энергетической политике 2005 года (EPACT 2005) и Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года (EISA 2007). В отдельных штатах также существует разное толкование того, как применяются эти федеральные законы, и у них разные полномочия по продвижению возобновляемых источников энергии с помощью законодательства о стандартах портфеля возобновляемых источников энергии (RPS).

Юрист или консультант, специализирующийся на развитии возобновляемых источников энергии, может помочь вам сориентироваться в законах, регулирующих ваш предлагаемый проект. Эти люди также могут помочь вам получить различные разрешения на строительство и охрану окружающей среды, которые вам понадобятся в государственных учреждениях.

Если ваша ветряная электростанция будет находиться в государственной собственности или у нее есть партнер из федерального агентства, получение разрешения может зависеть от формального процесса оценки воздействия на окружающую среду. Например, ветряные электростанции, размещенные на территории, управляемой U.S. Бюро землеустройства руководствуются определенными руководящими принципами, предназначенными для защиты охраняемых на федеральном уровне видов и других природных ресурсов.

Определение оборудования и конструкции ветряной электростанции

Современные ветряные турбины изящнее и больше, чем старомодные ветряные мельницы, с огромными лопастями и башнями высотой с высотные здания. Точное размещение этих турбин на ветряной электростанции влияет на общее производство энергии.

Как правило, чем больше размер ветряной турбины, тем выше ее генерирующая мощность.Наиболее часто устанавливаемая ветряная турбина имеет номинальную мощность 1,5 мегаватт и может питать до 500 домов, но более новые модели работают еще больше. На веб-сайте General Electric указаны мощности до 3,4 мегаватт для использования на суше и до шести мегаватт для использования на море. Среди других ведущих производителей ветряных турбин Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang и Nordex.

Для больших и тяжелых ветряных турбин требуется более крупный фундамент, и их установка стоит дороже.Морские ветряные турбины должны быть спроектированы для условий океана. Ветровые турбины редко работают на полную мощность, поскольку их выработка энергии зависит от погодных условий.

Помимо ветряных турбин, ветряная электростанция требует системы сбора электроэнергии, трансформаторов, сети связи и подстанций. Более того, для мониторинга производительности используется информационная система диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Инженер может порекомендовать подходящее оборудование и размещение турбины в зависимости от вашего участка, финансов и целей в области энергетики.

Безопасная пропускная способность

Если вы планируете коммерческую ветряную электростанцию, вам нужен способ доставки энергии оптовым или розничным покупателям. Обычно для этого требуются линии передачи, связывающие продукцию вашей ветряной электростанции с сетью передачи электроэнергии — энергосистемой — в вашем регионе. Коммерческие ветряные электростанции в удаленных местах могут столкнуться с трудностями при обеспечении пропускной способности и взаимосвязанности с энергосистемой.

В качестве альтернативы, небольшие ветряные электростанции можно использовать в качестве выделенного источника электроэнергии для сообщества или бизнеса.В этих случаях ветряной электростанции может не потребоваться подключение к обычной электросети. Тем не менее, чтобы продать избыточную мощность, вам по-прежнему нужен способ ее доставки в электроэнергетику.

Для получения дополнительной информации обратитесь в Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии (NREL), которая работает с разработчиками ветроэнергетики для обеспечения пропускной способности и взаимосвязанности. Группа Utility Wind Integration Group также предоставляет ресурсы для подключения ветряной электростанции к электрической системе.

Установка, тестирование и запуск оборудования

Строительство ветряной электростанции может быть завершено в течение нескольких месяцев.Однако сначала вам может потребоваться проложить к участку дороги для перевозки ветряных турбин и другого оборудования.

Для каждой ветряной турбины вам нужно будет выкопать яму и заполнить ее железобетоном, который послужит стабилизирующим основанием. Этот процесс более сложен в каменистых условиях или на морских ветряных электростанциях. После того, как фундамент будет подготовлен, вам нужно будет установить турбины с помощью специальных подъемников.

Затем вы установите электрическую проводку и системы и проведете тесты, чтобы убедиться, что все элементы работают правильно.Часто требуется шесть месяцев, чтобы устранить изгибы и вывести ветряную электростанцию ​​на полную коммерческую производственную мощность.

Каждой ветряной турбине требуется около недели регулярного технического обслуживания в год. Американская ассоциация ветроэнергетики заявляет, что для обслуживания каждых 10 мегаватт установленной генерирующей мощности требуется один специалист по ветроэнергетике.

DIY Wind Turbine — Как построить свой собственный домашний ветрогенератор

Сегодня ветроэнергетика считается одним из наиболее эффективных и экологически безопасных способов производства энергии, которая требуется практически для всего, от промышленного производства до нашего собственного потребления людьми, что мы все еще в значительной степени воспринимаем как должное в ходе курса. нашей повседневной жизни.Это также один из самых дешевых способов выработки электроэнергии. Но массовое внедрение ветряных турбин все еще находится в зачаточном состоянии, и правительства многих стран не спешат реагировать на этот жизненно важный фактор, способствующий экономии за счет масштаба, несмотря на активное движение к этой чистой, зеленой форме производства энергии. Так что велики шансы, что ваш район или город еще не используют энергию ветра. И твой дом тоже.

относительно легко и просто сделать, и они могут сэкономить вам много денег на счетах за электроэнергию, если вы сможете построить свои собственные.И именно это и будет попытаться сделать эта статья — помочь вам построить свой собственный ветрогенератор путем сбора и сборки относительно распространенных и дешевых компонентов.

Вы можете подключить свой дом прямо на заднем дворе

В настоящее время вы обременены растущими и высокими затратами на электроэнергию и газ, как неустойчивых источников энергии, так и вредных источников двуокиси углерода в атмосферу Земли. Но знаете ли вы, что наличие собственного ветрогенератора сэкономит вам тысячи долларов, если не больше, в течение всей вашей жизни? Чтобы подчеркнуть это, вот три преимущества наличия собственного самодельного генератора.

• Стоимость — Мы уже упоминали о вероятности значительной экономии. Давайте подробнее остановимся на этом. Большинство городских районов по всему миру еще не подключены к этому устойчивому источнику производства электроэнергии через национальную сеть, и это может быть еще через несколько лет. Однако ваш ветрогенератор на вашем собственном заднем дворе также не подключен ни к стране, ни к месту, поэтому вы не платите по счетам.
• Экологическая устойчивость — Ветряная мельница остается одним из самых экологически устойчивых энергетических устройств.Его единственным источником энергии остается ветер, и ничего больше.
• Чистота и эстетика — Небольшой генератор, как и большие турбины, остается чистым источником производства энергии. А поскольку ваш генератор по сути мал, его можно незаметно разместить в саду, накрыть, когда он не используется, и не будет создавать большого шума при использовании.

Компоненты ветряной турбины

Зайдите на любой веб-сайт во вселенной, и вы обнаружите, что есть много способов делать что-то или создавать их.Но универсальный принцип, если хотите, всегда остается неизменным. Здесь мы перечисляем основные компоненты, которые необходимы для создания собственной небольшой ветряной турбины или генератора для вашего двора и дома.

• Инструменты
• Строим корпус
• Важнейшие лезвия
• Мотор
• Центральный узел
• Хвост
• Башня
• Диод и батареи

Какие процессы влекут за собой

Все зависит от вас, сколько электроэнергии вы собираетесь производить.Но для практических целей обслуживания новичков эти процессы позволяют начать генерировать минимум, но на удивление большую мощность, чем вы могли представить. Кроме того, вы сосредоточены на производстве зеленой энергии, поэтому не будет слишком много внимания или интенсивного использования традиционных розеток. Начнем с первого шага.

Семь шагов, которым нужно следовать

1. Инструменты — При создании вашего ветрогенератора вы собираетесь начать с таких инструментов, как инструменты для зачистки проводов и паяльники.Для самого генератора вы также будете использовать перерабатываемые предметы, такие как двухлитровые пластиковые бутылки из-под газировки, их крышки, легкие, но тонкие полоски металла, эпоксидной смолы и клея. Вам также понадобятся традиционные инструменты, такие как пила, гаечные ключи и электродрель. Самый важный инструмент — это план строительства.

2. Строительство ветрозащитной площадки — Теперь давайте поговорим о строительных процессах, которым мы будем следовать. Зона улавливания ветра — это, по сути, компонент, который будет улавливать ветер.Для этого компонента нужно отпилить верхушки пластиковых бутылок (ниже горлышка). Как только вы это сделаете, можете переходить к следующему шагу.

3. Создание парных соединений — В качестве расширения к созданию зоны защиты от ветра вы можете начать с использования эпоксидной смолы для соединения крышек бутылок вместе, фиксируя их вплотную друг к другу, пока не получите четыре соединительных компонента.

4. Создание «вентилятора» — Он не будет использоваться в качестве вентилятора, но механически он будет работать аналогично. Вы будете вырезать X из металлических полос.Он должен быть не менее фута в длину и не менее одного дюйма в ширину. После того, как вы сделали свой вентилятор, вы можете закрепить свои куплеты эпоксидной смолой на новом вентиляторе. Перед тем, как перейти к следующему этапу, дайте эпоксидной смоле затвердеть.

5. Подключение ветрозащиты к вентилятору — Это очень просто; при условии, что вы спроектировали и построили свои куплеты точно в соответствии со спецификациями (по вашему собственному плану или где-то еще), все, что вам нужно сделать здесь, это ввинтить крышки бутылок в куплеты.

6. Сложное дело с генератором. — После того, как вы собрали вентилятор, вам все равно нужно добавить генератор. Здесь диоды и батарея служат своей цели. Опять же, используйте эпоксидную смолу, чтобы закрепить оба компонента (генератор и вентилятор). Края, если есть, можно закрепить клеем.

7. Ветрогенератор еще нужно где-то стоять — Для этого можно построить подставку. Это также зависит от того, какой тип двигателя (генератора) вы спроектировали и построили. В конечном итоге подставка будет небольшой, и прямоугольный кусок дерева можно будет обрезать и строгать, чтобы создать основу.Когда вы построите подставку, надежно прикрепите к ней генератор и вентилятор. Здесь упор делается на закрепление устройства, чтобы оно оставалось устойчивым в случае сильного ветра, который обычно может опрокинуть это световое устройство. Вы можете использовать механизмы взвешивания, чтобы генератор работал быстро.

Знаете ли вы, что здесь можно использовать даже солнечную энергию?

Вместо батарей и диодов для питания генератора вы можете использовать двигатели на солнечной энергии, добавив еще один приятный штрих к вашей миссии — сделать ваш дом максимально экологически устойчивым.Это также будет зависеть от того, сколько энергии вы собираетесь генерировать для своего дома. В ближайшем будущем все еще возможно сделать ваш дом полностью независимым от вашей национальной сети, будь то энергия ветра или солнца, или и то, и другое (в идеале, у вас будет и то, и другое). На данный момент вы можете рассматривать это упражнение как ценную практику.

Преимущества собственного ветрогенератора

В начале этой статьи мы уже упоминали три ключевых преимущества. Однако то, как эта небольшая ветряная турбина принесет вам пользу в долгосрочной перспективе, полностью зависит от вас и ваших непосредственных потребностей и целей.На внутреннем уровне и в завершение этого вводного руководства по созданию небольшого ветряного генератора вот несколько идей, над которыми вы можете подумать.

• Портативное использование — На этом этапе ваша маленькая турбина может не иметь мощности для обеспечения энергией всего вашего дома без необходимости полагаться на другие традиционные и неустойчивые источники энергии. На данный момент, будучи легким портативным устройством, вы можете варьировать потребление энергии и размещать генератор поблизости от того места, где он нужен.

• Гейзер с горячей водой — Домашний гейзер с горячей водой остается основным и самым дорогостоящим потребителем электроэнергии в вашем доме.Расставив приоритеты по расходам, вы можете подключить генератор к гейзеру.

• Подача воды — В прошлом ветряные мельницы использовались для перекачивания воды. Нет причин, по которым вы тоже не можете этого сделать. Ветряную турбину можно использовать для кормления всего вашего сада, особенно вашего органического огорода.

• Области фокусировки — Воспользуйтесь преимуществами портативности устройства, а также используйте его в качестве измерительного прибора, чтобы увидеть, какая область вашего дома (кроме гейзера) потребляет больше всего энергии.

Мы надеемся, что это руководство вдохновило вас на поиск новых инновационных способов снабжения вашего дома электроэнергией без помощи неустойчивой электросети.