Sådan laver du vinger til en vindgenerator selv: eksempler på egen fremstilling af vinger til en vindmølle

Brugen af alternative energikilder er en af hovedtrendenserne i vores tid. Ren og tilgængelig vindenergi kan omdannes til elektricitet selv i dit hjem, hvis du bygger en vindmølle og tilslutter den til en generator.

Du kan bygge vinger til en vindgenerator selv af almindelige materialer uden specialudstyr. Vi fortæller, hvilken form på vingerne der er mest effektiv, og hjælper dig med at finde en passende tegning til en vindkraftstation.

Hvordan fungerer en simpel vindgenerator?

En vindgenerator er en enhed, der gør det muligt at omdanne vindenergi til elektricitet.

Dens funktionsprincip er, at vinden drejer vingerne, driver akslen, hvorigennem rotationen overføres til generatoren via en gearkasse, der øger hastigheden.

Effektiviteten af et vindkraftværk vurderes ud fra KIEV – koefficienten for udnyttelse af vindenergi. Når vindrotoren roterer hurtigt, interagerer den med mere vind og optager derfor mere energi fra den.

Der skelnes mellem to hovedtyper af vindgeneratorer:

• vertikale;
• horisontale.

Vertikalt orienterede modeller er konstrueret, så propelakslen er vinkelret på jorden. Således sættes konstruktionen i bevægelse af enhver luftbevægelse, uanset retning.

Denne alsidighed er en fordel ved denne type vindmøller, men de er ringere end de horisontale modeller med hensyn til ydeevne og effektivitet.

Den horisontale vindgenerator ligner en vejrhane. For at vingerne kan rotere, skal konstruktionen drejes i den rigtige retning, afhængigt af vindens retning.

Der installeres særlige instrumenter for at overvåge og opfange ændringer i vindretningen. Virkningsgraden ved denne propelarrangement er betydeligt højere end ved vertikal orientering. I husholdninger er det mere rationelt at bruge vindgeneratorer af denne type.

Hvilken vingeform er optimal?

En af de vigtigste dele af en vindgenerator er sættet af vinger.

Der er en række faktorer forbundet med disse dele, der påvirker vindmøllens effektivitet:

• vægt;
• størrelse;
• form;
• materiale;
• antal.

Hvis du beslutter dig for at designe vinger til en hjemmelavet vindmølle, skal du tage højde for alle disse parametre. Nogle mener, at jo flere vinger på generatorens propel, desto mere vindenergi kan man få. Med andre ord, jo flere, jo bedre.

Det er dog langt fra sandt. Hver enkelt del bevæger sig og overvinder luftmodstand. Derfor kræver et stort antal vinger på propellen mere vindkraft for at fuldføre en omdrejning.

Desuden kan for mange brede vinger forårsage dannelsen af en såkaldt 'lufthætte' foran propellen, når luftstrømmen ikke passerer gennem vindmøllen, men omgår den.

Formen har stor betydning. Propellens hastighed afhænger af den. Dårlig strømlining forårsager hvirvler, der bremser vindhjulet.

Den mest effektive er enkeltvinge-vindgeneratoren. Men det er meget svært at bygge og afbalancere den selv. Konstruktionen bliver upålidelig, omend med en høj virkningsgrad. Ifølge erfaringerne fra mange brugere og producenter af vindmøller er den mest optimale model den med tre vinger.

Vægten af vingen afhænger af dens størrelse og det materiale, den er lavet af. Størrelsen skal vælges omhyggeligt under hensyntagen til beregningsformler. Kanterne bør bearbejdes, så den ene side er afrundet, og den modsatte side er skarp.

En korrekt valgt vingeform til en vindgenerator er grundlaget for dens gode ydeevne.

Til hjemmeproduktion er følgende muligheder egnede:

• sejltype;
• Vingeformet type.

Sejltype-vinger er enkle brede bånd, som på en vindmølle. Denne model er den mest indlysende og nemmeste at fremstille. Dog er dens virkningsgrad så lav, at denne form praktisk talt ikke anvendes i moderne vindgeneratorer. Virkningsgraden er i dette tilfælde omkring 10-12%.

En langt mere effektiv form er vingeformede propelblade. Her anvendes aerodynamiske principper, som får enorme fly til at lette. En propel af denne form sættes lettere i bevægelse og roterer hurtigere. Luftstrømningen reducerer betydeligt den modstand, som vindmøllen møder på sin vej.

Den korrekte profil skal minde om en flyvinge. På den ene side har bladet en fortykkelse, og på den anden – en jævn hældning. Luftmasserne strømmer meget jævnt omkring en del af denne form.

Virkningsgraden for denne model når op til 30-35%. Den gode nyhed er, at man også kan bygge en vingeformet vinge selv med minimalt værktøj. Alle grundlæggende beregninger og tegninger kan nemt tilpasses ens egen vindmølle, og man kan bruge gratis og ren vindenergi uden begrænsninger.

Hvad kan man lave vinger af derhjemme?

Materialer, der egner sig til bygning af en vindgenerator, er først og fremmest plastik, lette metaller, træ og en moderne løsning – glasfiber. Hovedspørgsmålet er, hvor meget arbejde og tid du er villig til at bruge på at fremstille vindmøllen.

Afløbsrør af PVC

Det mest populære og udbredte materiale til fremstilling af plastvinger til en vindgenerator er almindelige PVC-kloakrør. For de fleste hjemmegeneratorer med en propeldiameter på op til 2 m er et rør på 160 mm tilstrækkeligt.

Fordelene ved denne metode omfatter:

• lav pris;
• tilgængelighed i alle regioner;
• enkelhed i arbejdet;
• mange skemaer og tegninger på internettet, stor erfaring med brug.

Rør er forskellige. Det ved ikke kun dem, der laver hjemmelavede vindmøller, men alle, der har været i kontakt med installation af kloak eller vandledninger. De adskiller sig i tykkelse, materiale og producent. Rør er ikke dyre, så man behøver ikke forsøge at gøre sin vindmølle endnu billigere ved at spare på PVC-rør.

Dårlig kvalitet af plastrør kan føre til, at vingerne revner ved den første test, og alt arbejde er spildt.

Først skal man bestemme sig for en skabelon. Der findes mange muligheder, hver form har sine ulemper og fordele. Det kan være en god idé at eksperimentere først, før man skærer den endelige version ud.

Da prisen på rør er lav, og de kan findes i enhver byggemarked, er dette materiale perfekt til de første skridt i modellering af vinger. Hvis noget går galt, kan man altid købe et rør mere og prøve igen; pengepungen lider ikke meget under sådanne eksperimenter.

Erfarne vindenergibrugere har bemærket, at det er bedre at bruge orange rør frem for grå til fremstilling af vinger til en vindgenerator. De holder formen bedre, bøjer sig ikke efter formning af vingen og holder længere.

Hobbykonstruktører foretrækker PVC, fordi en knækket vinge under test kan udskiftes med en ny, der fremstilles på 15 minutter på stedet, hvis man har en passende skabelon. Enkelt og hurtigt, og frem for alt – tilgængeligt.

En fotovejledning til fremstilling af vindmøllevinger af polymerrør hjælper med visuelt at lære trinene og processens rækkefølge:

Alle forberedende trin er udført, nu skal vingerne fastgøres til den del, der roterer med vinden:

Aluminium – tyndt, let og dyrt

Aluminium er et let og holdbart metal. Det bruges traditionelt til fremstilling af vinger til vindmøller. Takket være den lave vægt, hvis pladen gives den rette form, vil propellens aerodynamiske egenskaber være i top.

De primære belastninger, som en vindmølle oplever under rotation, er rettet mod bøjning og brud af vingen. Hvis plastik under sådant arbejde hurtigt revner og svigter, kan man regne med en aluminiumspropel meget længere.

Men hvis man sammenligner aluminium og PVC-rør, vil metalpladerne stadig være tungere. Ved høj rotationshastighed er der stor risiko for at beskadige ikke selve vingen, men propellen ved fastgørelsespunktet

Endnu en ulempe ved aluminiumsdele er fremstillingskompleksiteten. Hvis et PVC-rør har en bøjning, der kan bruges til at give vingen aerodynamiske egenskaber, tages aluminium normalt i pladeform.

Efter at have skåret delen efter en skabelon, hvilket i sig selv er meget sværere end at arbejde med plast, skal emnet desuden rulles og gives den korrekte bøjning. Derhjemme og uden værktøj vil dette ikke være så let.

I stedet for dyr aluminium kan man bruge rester af tagplade eller stykker af bølgeplade, der er tilovers efter lægning:

Glasfiber eller glasvæv – til professionelle

Hvis du har besluttet dig for at nærme dig spørgsmålet om at skabe en vinge bevidst og er villig til at bruge meget kræfter og nerver på det, er glasfiber velegnet. Hvis du ikke tidligere har haft med vindgeneratorer at gøre, er det ikke en god idé at begynde bekendtskabet med modellering af en vindmølle af glasvæv. Denne proces kræver alligevel erfaring og praktiske færdigheder.

En vinge af flere lag glasvæv, samlet med epoxyklæber, vil være stærk, let og pålidelig. Med et stort overfladeareal bliver delen hul og næsten vægtløs.

Til fremstillingen bruges glasvæv – et tyndt og stærkt materiale, der leveres i ruller. Ud over glasfiber vil epoxyklæber være nyttig til at fastgøre lagene.

Arbejdet begynder med at skabe en matrix. Dette er et emne, der repræsenterer en form for den fremtidige del.

Matrixen kan være fremstillet af træ: bjælker, brædder eller træstammer. Direkte af massivt træ hugges en tredimensionel silhuet af halvdelen af vingen. Et andet alternativ er en form af plastik.

Det er meget svært at lave et emne selv; du skal have en færdig model af en vinge af træ eller et andet materiale for øje, og først derefter skærer du en matrix til delen ud fra denne model. Du har brug for mindst 2 sådanne matrixer. Til gengæld, når du først har lavet en vellykket form, kan den bruges gentagne gange, og du kan på den måde bygge mere end én vindmølle.

Du smører formens bund omhyggeligt med voks. Dette gør du for, at den færdige vinge let kan tages ud efterfølgende. Du lægger et lag glasfiber, og smører det med epoxy lim. Du gentager processen flere gange, indtil emnet har den ønskede tykkelse.

Derefter skal limen tørre. Nogle anbefaler, at du lægger formen i en vakuumpose og suger luften ud. På den måde trænger limen bedre ind i alle lag af glasvæv, uden at efterlade uimprægnerede områder.

Når epoxy limen er tør, tager du forsigtigt halvdelen af delen ud af matrixen. Det samme gør du med den anden halvdel. Du limer delene sammen, så der opstår en hul rumlig del. En let, stærk, aerodynamisk korrekt formet glasfibervinge – toppen af håndværk for hjemme-entusiasten af vindkraftværker.

Dens største ulempe er vanskeligheden ved at realisere idéen og den store mængde fejl i begyndelsen, indtil du har opnået den ideelle matrix, og fremgangsmåden er finpudset.

Billigt og effektivt: trævinge til vindrotoren

En trævinge er en gammeldags metode, som er let at udføre, men ineffektiv ved nutidens elforbrug. Du kan lave delen af et helt bræt af let træsort, f.eks. fyrretræ. Det er vigtigt at vælge et godt tørret træemne.

Hvis træet er fugtigt, kan skruen “slå sig” under tørringen, og den vil deformeres. Desuden er vægten af fugtigt træ væsentligt højere end tørt træ.

Du skal vælge en passende form, men tage højde for, at trævingen ikke vil være en tynd plade som en aluminiums- eller plastvinge, men en rumlig konstruktion. Derfor er det ikke nok at give emnet form; du skal forstå aerodynamikkens principper og forestille dig vingens konturer i alle tre dimensioner.

Du giver træet sin endelige form med en høvl, helst elektrisk. For holdbarhed behandler du træet med en antiseptisk beskyttende lak eller maling.

Den største ulempe ved en sådan konstruktion er skruens store vægt. For at flytte denne kæmpe skal vinden være tilstrækkelig stærk, hvilket i princippet er svært at opnå. Træ er dog et tilgængeligt materiale. Brædder, der er egnede til at lave en vindmølles skrue, kan du finde lige i din baghave uden at bruge en krone. Og det er træets største fordel i dette tilfælde.

Effektiviteten af en trævinge nærmer sig nul. Som regel er den tid og de kræfter, der går med at lave en sådan vindmølle, ikke prisen værd i forhold til resultatet målt i watt. Dog kan en trævinge sagtens bruges som en undervisningsmodel eller en prøveversion. Desuden tager en vindmølle med trævinger sig godt ud på grunden.

Fremstillingen af en vindmølle med vinger skåret i krydsfiner kan ses i følgende fotoserie:

Arbejdsdelen er klar og testet funktionsdygtig, så der er kun tilbage at male den og skrue den fast på masten:

Tegninger og eksempler på vinger

Det er meget svært at beregne en vindmøllepropel korrekt, uden at kende de grundlæggende parametre, der fremgår af formlen, og uden at have en idé om, hvordan disse parametre påvirker vindmøllens drift.

Det er bedre ikke at spilde din tid, hvis du ikke har lyst til at dykke ned i aerodynamikkens grundprincipper. Færdige tegninger og diagrammer med angivne parametre hjælper dig med at vælge den rigtige vinge til dit vindkraftanlæg.

Tegning af en vinge til en to-bladet propel. Fremstillet af et kloakrør med diameter 110. Diameteren på vindmøllepropellen i disse beregninger er 1 m.

En sådan lille vindmølle kan ikke give dig høj effekt. Mest sandsynligt vil du næppe kunne presse mere end 50 W ud af denne konstruktion. Men en to-bladet propel af et let og tyndt PVC-rør giver en høj rotationshastighed og sikrer, at vindmøllen fungerer selv ved let vind.

Tegning af en vinge til en tre-bladet vindmøllepropel fremstillet af et rør med diameter 160 mm. Den beregnede løberhastighed i denne variant er 5 ved vindhastighed 5 m/s.

En tre-bladet propel af denne form kan bruges til kraftigere enheder, cirka 150 W ved 12 V. Propellens samlede diameter i denne model når 1,5 m. Vindhjulet vil rotere hurtigt og starte let. En vindmølle med tre vinger er mest almindelig i hjemmekraftværker.

Tegning af en hjemmelavet vinge til en 5-bladet vindmøllepropel. Fremstillet af et PVC-rør med diameter 160 mm. Beregnet løberhastighed – 4.

En sådan fem-bladet propel kan levere op til 225 omdrejninger i minuttet ved den beregnede vindhastighed på 5 m/s. For at bygge en vinge efter de foreslåede tegninger skal du overføre koordinaterne for hvert punkt fra kolonnerne 'Mønsterkoordinater foran/bag' til overfladen af det plastiske kloakrør.

Ved hjælp af tabellen nedenfor kan du beregne diameteren på en vindmølle med 2-16 vinger. I dette tilfælde kan du vælge størrelsen under hensyntagen til den ønskede udgangseffekt.

Tabellen viser, at jo flere vinger en vindmølle har, desto kortere skal deres længde være for at opnå strøm af samme effekt.

Som praksis viser, er det ret vanskeligt at vedligeholde en vindmølle med en diameter på over 2 meter. Hvis du ifølge tabellen har brug for en større vindmølle, så overvej at øge antallet af vinger.

Artiklen, der trin for trin beskriver processen med at udføre beregninger, introducerer reglerne og principperne for vindmølleberegning.

Afbalancering af vindmøllen

Balancering af vindmølleblade hjælper med at gøre dens drift så effektiv som muligt. For at udføre balanceringen skal du finde et rum uden vind eller træk. Selvfølgelig vil det være svært at finde sådan et rum til et vindhjul med en diameter på over 2 m.

Bladene samles til en færdig konstruktion og installeres i arbejdsposition. Akslen skal placeres strengt vandret, i vater. Planet, hvori propellen roterer, skal indstilles strengt lodret, vinkelret på akslen og jordniveau.

Propellen, der ikke bevæger sig, skal drejes 360/x grader, hvor x = antal blade. Ideelt set vil en afbalanceret vindmølle ikke afvige så meget som 1 grad, men forblive ubevægelig. Hvis et blad har drejet sig under egen vægt, skal det justeres lidt, reducere vægten på den ene side og eliminere afvigelsen fra akslen.

Processen gentages, indtil propellen er helt ubevægelig i enhver position. Det er vigtigt, at der ikke er vind under balanceringen. Det kan forvride testresultaterne.

Det er også vigtigt at kontrollere, at alle dele roterer strengt i samme plan. Til kontrol sættes kontrolplader i en afstand på 2 mm på begge sider af et af bladene. Under bevægelse må ingen del af propellen røre pladen.

For at bruge en vindmølle med fremstillede blade skal du samle et system, der opsamler den opnåede energi, gemmer den og overfører den til forbrugeren. En af systemets komponenter er controlleren. Om hvordan man laver en controller til en vindmølle, får du at vide ved at læse den artikel, vi anbefaler.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Det er fuldt muligt at bygge en vindmølle selv af almindelige materialer. Hvis man starter med enklere modeller, vil det første forsøg sandsynligvis lykkes. Med erfaring kan du tage fat på mere komplekse ideer for at få en så effektiv og kraftfuld vindmølle som muligt.

Video #1. Sådan laver du en vindmølle af PVC-rør:

Video #2. Vindmølle selv:

Video #3. Vindmølle af galvaniseret stål:

Hvis du ønsker at bruge ren og sikker vindenergi til husholdningsbehov og ikke planlægger at bruge enorme summer på dyrt udstyr, vil hjemmelavede blade af almindelige materialer være en god idé. Vær ikke bange for at eksperimentere, og du vil kunne forbedre de eksisterende modeller af vindmølleblade endnu mere.

Vil du fortælle, hvordan du selv har lavet blade til en vindmølle, der forsyner sommerhuset med elektricitet? Ønsker du at dele nyttig information med besøgende på siden eller stille et spørgsmål? Skriv venligst kommentarer i boksen nedenfor.