Vertikal vindgenerator gør-det-selv: sådan samler du en vindmølle med vertikal rotationsakse

Vinden har enormt energipotentiale. Det må modigt erkendes, at undladelse af at udnytte dens kraftfulde potentiale er ufornuftig ødselhed. Og man kan nemt bygge en vertikal vindgenerator med egne hænder og opnå praktisk talt gratis energi til at dække daglige behov. Det er helt reelt, er du enig?

Den præsenterede artikel hjælper med at forstå dette komplekse tekniske emne i detaljer. Den systematiserede, lettilgængelige information belyser i mindste detalje virkemåden for populære systemer, der omdanner luftmassernes energi til elektricitet.

Uden tvivl vil du blive grebet af ideen om at skabe en vindmølle, hvis montage er beskrevet i artiklen. Vi har detaljeret gennemgået forskellige typer vertikale vindgeneratorer, berørt deres forskelle, fordele og ulemper. Tekstdelen suppleres glimrende af fotos og videoinstruktioner.

Fordele og virkemåde for vindmøller

En moderne vertikal generator – en af mulighederne for alternativ energi til hjemmet. Enheden kan omdanne vindstød til en energiressource. For korrekt drift kræver den ingen ekstra anordninger til at bestemme vindretningen.

En vindgenerator af rotortypen er meget nem at lave selv. Selvfølgelig kan den ikke helt levere energi til et stort privat sommerhus, men den klarer fint belysning af udhuse, havegange og det omkringliggende område.

En vertikal enhed fungerer i lav højde. Til vedligeholdelse kræves der ikke forskellige anordninger til sikker udførelse af arbejde i højderne.

Færre bevægelige dele gør vindmøllen mere pålidelig og driftsstabil. Den optimale vingeprofil og rotorens originale form sikrer en høj virkningsgrad, uanset i hvilken retning vinden blæser i det enkelte øjeblik.

Små husholdningsmodeller består af tre eller flere lette vinger, der øjeblikkeligt fanger selv det svageste vindstød og begynder at rotere, så snart vindstyrken overstiger 1,5 m/s. Takket være denne evne overstiger deres effektivitet ofte virkningsgraden af større anlæg, der kræver stærkere vind.

Generatoren kører helt lydløst, generer ikke ejere eller naboer, udsender ingen skadelige emissioner og fungerer pålideligt i mange år, mens den leverer energi til boligerne.

En vertikal vindgenerator fungerer efter princippet om magnetisk levitation. Under rotationen af turbinerne opstår der impuls- og løftekraft samt en faktisk bremsekraft. De to første får vingerne til at dreje. Denne handling aktiverer rotoren, som skaber et magnetfelt, der producerer elektricitet.

En vindmølle med vertikal rotationsakse står ikke tilbage for sine horisontale modstykker i effektivitet. Derudover stiller den ingen krav til placering og fungerer optimalt næsten overalt, hvor det er bekvemt for husejere.

Apparatet fungerer helt selvstændigt og kræver ikke indgriben fra ejerne.

Klassificering af vertikale generatorer

Der er en vis konstruktionsforskel mellem vertikale vindfangende enheder. Det gør ikke anlæggene bedre eller dårligere, men gør det blot muligt at vælge den mest bekvemme løsning til specifikke opgaver i et bestemt område.

#1: Egenskaber ved ortogonale systemer

Konstruktionsmæssigt består en ortogonal vindgenerator af en robust vertikal rotationsakse og flere parallelle vinger, der er anbragt i en bestemt afstand fra centeraksen.

Apparatet har ikke brug for ekstra styremekanismer og fungerer normalt uanset vindretningen. Den vertikalt placerede hovedaksel gør det muligt at anbringe drivudstyret i jordhøjde, hvilket væsentligt letter drift, reparation og vedligeholdelse.

Lejeenhederne i en ortogonal generator har en ikke særlig lang levetid. Dette skyldes de høje dynamiske belastninger, som rotoren påfører dem under drift. For at undgå for tidligt svigt skal alle lejedele inspiceres regelmæssigt, og beskadigede dele skal udskiftes rettidigt.

Til ulemperne ved ortogonale enheder hører et for massivt bladsystem og lav effektivitet sammenlignet med virkningsgraden af horisontalaksede moduler.

Den simpleste vindturbine til at forsyne lavenergiforbrugere kan samles af færdige komponenter:

#2: Generatorer med Darrieus-rotor

En vindgenerator udstyret med en Darrieus-rotor har en lodret rotationsakse og 2-3 flade strimmelblade uden en karakteristisk aerodynamisk profil, fastgjort ved bunden og toppen af rotationsaksen.

Enheden er ikke afhængig af vindens styrke eller retning, har en høj rotationshastighed og tillader placering af drivanordninger på jorden, hvilket letter og fremskynder planlagt vedligeholdelse og eventuelle reparationer.

To-bladede generatoranlæg med Darrieus-rotor aktiveres kun af kraftige vindstød. Ved en jævn luftstrøm kan de ikke starte af sig selv.

Bærende og roterende dele af enheden med Darrieus-rotor er sårbare over for øgede dynamiske belastninger, og bladsystemets effektivitet er på mange måder ringere end aksiale horisontale anlæg.

#3: Enheder med Savonius-rotor

En lodret vindanordning med Savonius-rotor har et halvcylindrisk bladsystem og adskiller sig fra lignende enheder ved et højt startmoment og evnen til at fungere effektivt ved lavhastighedsvinde.

Effekten af lodrette vindgeneratorer med Savonius-rotor på markedet overstiger ikke 5 kW. Enhederne bruges sjældent som en selvstændig arbejdsenhed, men anvendes oftest til at skabe et højere startmoment for Darrieus-rotoranlæg.

Vertikale anlæg med Savonius-rotor kritiseres for høj materialeforbrug og lavere virkningsgrad sammenlignet med horisontalaksede vindgeneratorer. Derfor anses produktion af højeffekt udstyr af denne klasse for uhensigtsmæssig.

Følgende fotoserie viser trinene til at bygge en Savonius-vindmølle:

Alle dele af denne Savonius-vindmøllemodel, bortset fra generatoren på 3200 omdr./min. og 24 V, er håndlavede.

#4: Vindmølle med flerbladsrotor og styrevinge

Denne type enhed er en forbedret version af en klassisk ortogonal vindgenerator. Rotorkomplekset består her af blade arrangeret i to rækker.

Det ydre bladlag forbliver statisk og fungerer som en styreindretning. Det opsamler vindstrømmen, fanger den, komprimerer den og øger derved den faktiske vindhastighed betydeligt.

Den indre række af blade er en bevægelig struktur, som luftstrømmen fra den første rotoropsætning rammer i en bestemt vinkel.

Effektiviteten af en vindgenerator med flerbladet rotor og styresystem gør denne enhed særligt attraktiv for forbrugerne. Dog er prisen på sådant udstyr ret høj, og det tjener sig hjem lidt længere tid end tilsvarende enheder med enklere konfiguration.

Eksperter kalder denne type enhed maksimalt effektiv i sin klasse og understreger, at den specifikke konstruktion gør det muligt for den at fungere selv ved ekstremt lave vindhastigheder.

#5: Karakteristik for udstyr med helicoidal rotor

Helicoid vindmølle eller Gorlov-generator – endnu en modifikation af det traditionelle ortogonale roterende system. Bladene på modellen er bøjet i en bue. Denne konstruktion giver mulighed for hurtigt at opfange luftstrømmen og rotere jævnt uden ryk.

Dette arbejdsprincip reducerer betydeligt den dynamiske belastning på basen og de bevægelige dele, og forlænger dermed deres levetid.

Apparater med helicoid rotor er meget pålidelige og tåler let betydelige driftsbelastninger. Men under drift skaber sådanne vindmøller tydelige støjeffekter og producerer yderligere lydbølger i kortbølgeområdet af lydspektret.

De snoede rotorblade til helicoid vindmølle er fremstillet med en meget avanceret, men kompleks teknologi. Derfor har enhederne en ret høj pris og er ikke særligt populære blandt private forbrugere.

#6: Karakteristik af vertikalaksede rotorer

Den største forskel ved en vertikal-akset generator er de vertikalt placerede blade, hvis profil minder om en flyvinge, og hvis akse er nøjagtig parallel med den vertikale aksel. Konstruktionen minder lidt om Darrieus-rotoren, men fremstilles meget hurtigere og enklere under produktionsforhold.

En generator med vertikal-akset rotor når meget hurtigere end lignende enheder i denne klasse op på arbejdshastigheden og begynder at levere den nødvendige energi. Processen ledsages af en lille lydeffekt og forstyrrer hverken ejerne af anlægget eller naboerne.

Vindmøller med vertikal-akset rotor er pålidelige og holdbare, de tåler let betydelige driftsbelastninger og koster ikke for mange penge. Disse egenskaber gør dem relevante til brug både industrielt og i husholdninger.

Funktioner ved valg af vindgeneratorer til private hjem og en oversigt over de bedste tilbud præsenteres i denne artikel.

Gør-det-selv fremstilling af vindmølle

At lave en vindgenerator med vertikal rotationsaksel derhjemme med egne hænder er ikke for svært. Det er nok at købe de nødvendige komponenter, samle dem i den rigtige rækkefølge og installere modulet på det valgte sted. Så snart den mindste brise opstår, vil enheden begynde at fungere og give ejerne den nødvendige energi.

Trin 1: Klargøring af komponenter og materialer

Til fremstilling af en vertikal vindgenerator med egne hænder har du brug for følgende komponenter:

• rotor – den bevægelige del af enheden:
• blade – dele, der fanger vindstrømmen;
• akselmast – til montering af rotor og blade (kan have form af en lang stang, pyramide eller trefod);
• stator – er beregnet til at placere en spole med robust kobbertråd;
• akkumulator – en rummelig beholder til opsamling af den opnåede ressource;
• inverter – en enhed til at omdanne jævnstrøm til vekselstrøm;
• controller – en enhed, der bremser generatoren, når aggregatet udvikler en faktisk effekt, der overstiger basisværdierne.

Til fremstilling af vingerne er let, kvalitetsplastik med god elasticitet velegnet. Andre materialetyper er for modtagelige for forskellige skader og deformationer og kan simpelthen ikke klare så høj en dynamisk belastning.

Når man selv fremstiller apparatet, skal man huske, at selvbyggede vertikale vindmøller er langt dårligere i effekt end fabriksmodeller. Derfor, for ikke at blive skuffet over den konstruktion, man har lavet, er det bedre straks at lave den med parametre, der er 2 gange større end nødvendigt.

Små vinger kan laves af PVC med medium densitet, men til store, brede dele kræves det mest holdbare materiale, der kan modstå stærk vind med hastigheder på 15 m/s og derover i længere tid.

Trin 2: Forberedelse af elementer

For fremstilling af vinger til en vertikal vindgenerator skæres 4 ens dele ud af et PVC-rør med høj styrke. To halvcirkelformede stykker skæres ud af blikplade og fastgøres på hver side af røret. Rotationsradius for vingedelene vil i dette tilfælde være 690 mm, og højden på hver vinge vil være omkring 700 mm.

Til samling af rotorsystemet bruges neodymmagneter (6 stk.), ferritskiver med diameter 230 mm (2 stk.) og lim. På den første skive placeres magneterne med skiftende polaritet og med en vinkel på 60 grader mellem dem ved en placeringsdiameter på 165 mm. På samme måde laves den anden skive, og derefter hældes lim over magneterne.

Til statoren forberedes 9 spoler, og hver af dem vikles med 60 vindinger kobbertråd med diameter 1 mm.

Den efterfølgende lodning foregår i følgende rækkefølge:

• begyndelsen af spole 1 med enden af spole 4;
• begyndelsen af spole 4 med enden af spole 7.

Den anden fase samles efter samme princip, men arbejdet begynder med spole 2, og den tredje med spole 3. Af et krydsfinerark laves en speciel form, bunden beklædes med et stykke glasfiber, og ovenpå placeres de loddede faser af spoler.

Konstruktionen overhældes med lim og efterlades i 1-2 døgn, så alle dele sætter sig og indtager de rigtige positioner. Derefter begynder man at forbinde de enkelte dele til et samlet arbejdende system.

Trin 3: Samling af alle generator-dele

Til forbindelse af alle generatorens elementer laves 4 huller til gevindstænger i den øvre rotor. På beslaget med magneterne opad placeres den nedre rotor. Derefter placeres statoren, efter at der er lavet huller i den til fastgørelse til beslaget.

Gevindstængerne sættes mod en aluminiumsplade, og derefter dækkes med den anden rotor, der placeres med magneterne nedad.

Samlingen af delene udføres omhyggeligt og uden hast. Rotorerne skal justeres i forhold til hinanden, så der ikke opstår slør i konstruktionen (+)

Boltene drejes skiftevis med en skruenøgle, så den øverste rotor sænkes jævnt og uden ryk. Når den er på plads, skrues boltene ud, og aluminiumspladerne fjernes. Til sidst fastgøres hele konstruktionen med møtrikker, som spændes præcist, men ikke for hårdt, så gevindet ikke ødelægges.

Trin 4: Endelig montering af udstyret

Til masten bruges et kraftigt metalrør på 4-5 meter, og den allerede samlede generator skrues fast til det. Derefter monteres rammen med plastikblade på generatoren, og masten opstilles på et forberedt område med et trepunkts armeret fundament.

Yderligere fastgøres systemets position med et wirestag.

Ved montering af vindmøllen skal masten være så lang som muligt. Den skal nødvendigvis løfte rotoren over den højeste bygning på grunden. Først da kan konstruktionen fungere effektivt og levere den nødvendige mængde energi.

Elnettet tilsluttes vindmøllen i en bestemt rækkefølge. Controlleren modtager energi fra generatoren og omformer vekselstrøm til jævnstrøm, som er nødvendig til batteriopladning. Man kan samle controlleren selv efter en forenklet opskrift.

Batteriet oplagrer den genererede energi, og inverteren omformer jævnstrøm til vekselstrøm, som driver de fleste husholdningsapparater og hjemmesystemer.

På vores hjemmeside er der en samling af artikler om hjemmelavet produktion af forskellige typer vindmøller.

Vi anbefaler at læse:

1. Gør-det-selv vindgenerator fra en vaskemaskine: vejledning til samling af en vindmølle
2. Gør-det-selv vindgenerator fra en bilgenerator: teknologi til samling af vindmølle og fejlanalyse
3. Sådan bygger du din egen vindgenerator: konstruktion, funktionsprincip + de bedste gør-det-selv-projekter

Endnu et interessant alternativ til en vertikal vindmølle kan samles af skrotmaterialer, hvor man bruger ikke mere end 16,67 kr på yderligere komponenter. Gør-det-selv-folk har brug for et cykelhjul, 12 cykeleger, en aksel fra baghjulet med tre møtrikker, en stålstrimmel, 11 aluminiumsplader.

Derudover skal der bruges 150 nitter, M4-bolte med møtrikker i 18 stk, M6-bolte med møtrikker i 3 stk, 27 store skiver og 24 små skiver.

Følgende galleri viser kort samlingstrin:

Følgende videoinstruktion viser alle trin detaljeret:

Valg af placering til vindgenerator

Det er vigtigt at vælge det rigtige sted til opsætning af vindgeneratoren. Det bedste er at placere enheden på et åbent, så højt punkt som muligt, og omhyggeligt sikre, at den ikke er lavere end de omkringliggende beboelses- og driftsbygninger. Ellers vil bygningerne blive en hindring for luftstrømmen, og anlæggets effektivitet vil falde betydeligt.

Hvis grunden grænser op til en flod eller sø, placeres møllen på bredden, hvor vinden blæser særligt hyppigt. Højdedrag på området eller store åbne arealer uden kunstige eller naturlige forhindringer for luftstrømmen er fremragende til placering af generatoren.

Når boligejendomme (hus, sommerhus, lejlighed osv.) befinder sig inden for bygrænsen eller uden for byen, men i tætbebyggede områder, placeres vindenergianlægget på taget.

For at placere generatoren på taget af en etageejendom skal du indhente skriftligt samtykke fra naboerne og få officiel tilladelse fra de relevante myndigheder.

Når du installerer en vertikal generator på taget af en etageejendom, skal du huske, at enheden er ret støjende og kan være til gene for både ejere og andre beboere. Derfor bør du placere apparatet tættere på midten af taget, så ejere af lejligheder på de øverste etager ikke lider under den høje brummen, som vindmøllen afgiver under drift.

I et privat hus med en stor havegrund er det meget lettere at vælge et passende sted. Det vigtigste er at sørge for, at konstruktionen er placeret 15-25 meter fra beboelsesrum. Så vil lydeffekterne fra de roterende blade ikke forstyrre nogen.

Vedligeholdelse af den vertikale enhed

For at den vertikale vindgenerator skal fungere godt, præcist og så effektivt som muligt, skal alle bevægelige dele af konstruktionen smøres. Denne procedure udføres mindst 2 gange om året.

Samtidig under vedligeholdelsen spændes løse møtrikker, der er løsnet under drift, elektriske forbindelser styrkes, mekaniske enheder kontrolleres for korrosion, de løse spændetove strammes, og bladene inspiceres omhyggeligt for brud eller skader.

Om vinteren kræver vertikale installationer særlig pleje. I frostperioder bliver bladene dækket af is, og den skal fjernes rettidigt for at opretholde rotationshastigheden på et passende niveau.

Maling af dele udføres efter behov, og én gang om året foretages en fuldstændig inspektion af hele konstruktionen for at identificere fejl. Sådan vedligeholdelse sikrer korrekt drift af vindinstallationen og forlænger dens levetid.

Vurdering af installations egnethed

Før du begynder at fremstille en vertikal vindgenerator, studeres vejrsituationen i dit område, og man forsøger at afgøre, om enheden kan levere den nødvendige mængde ressource.

Specialister anbefaler at vurdere følgende parametre:

• antallet af blæsende dage  – man tager gennemsnittet for året, når vindstød overstiger 3 m/s;
• mængden af elektricitet, som husstanden forbruger i døgnet;
• et passende sted på egen grund til vindudstyr.

Den første parameter findes ud fra data fra den nærmeste vejrstation eller fra internettet på relevante portaler. Derudover sammenlignes med trykte geografiske publikationer, og man får et fuldstændigt billede af vindsituationen i sit område.

Statistik tages ikke over et enkelt år, men over 15-20 år - først da bliver gennemsnitstallene helt korrekte og viser, om generatoren fuldt ud kan dække husstandens elbehov, eller om dens kapacitet kun rækker til at forsyne enkelte husbehov.

Hvis ejeren har en stor grund beliggende på en skråning, ved flodbredden eller på åben mark, vil der ikke være problemer med opsætningen.

Hvis huset derimod ligger inde i bebyggelsen, og gården er kompakt og ligger helt op til nabobygninger, bliver det ikke let at installere en lodret vindmøllemodel med egne hænder. Konstruktionen skal løftes 3-5 meter over jorden og yderligere forstærkes, så den ikke vælter i kraftige vindstød.

Al denne information skal tages i betragtning i planlægningsfasen, for at det bliver klart, om vindgeneratoren kan overtage den fulde energiforsyning, eller om dens rolle forbliver som supplement. Det er tilrådeligt at foretage en beregning af vindmøllen på forhånd.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video nr. 1 viser, hvordan man med egne hænder i hjemmet laver en lodret vindgenerator med Darrieus' rotorsystem. Videoen præsenterer tydeligt funktioner og interessante detaljer ved samlingsprocessen. Der er en bestemmelse af den fremstillede enheds maksimale effekt:

Video nr. 2 viser, hvordan en lodret vindgenerator fungerer, og i hvilket omfang den leverer energi. Den giver en detaljeret gennemgang af modulet og en beskrivelse af, hvordan man korrekt udfører målinger af den faktiske effekt og andre parametre:

Video nr. 3 viser test af en hjemmelavet lodret vindgenerator. Hvad en enhed lavet med egne hænder af tilgængelige materialer kan præstere:

En så moderne og praktisk kilde til alternativ energi som lodrette vindmøller er ikke svær at samle med egne hænder. Med tilstrækkelig erfaring i huslige arbejder kan man fremstille hver enkelt del og derefter samle alle komponenter til en samlet, helstøbt konstruktion.

Hvis man ikke ønsker at komplicere opgaven, er det fuldt acceptabelt at købe færdige komponenter og derhjemme, uden hastværk og stress, samle en pålidelig vindmølleenhed, der kan levere uafbrudt strøm til boligen.

Hvis man derimod ikke er 100% sikker på sine evner, er det bedst at overlade arbejdet til fagfolk. De klarer det meget hurtigt og i fuld overensstemmelse med grundlæggende driftskrav.

Har du erfaring med at bygge og bruge en vindgenerator? Del endelig informationen med vores læsere, foreslå din egen metode til at samle enheden. Kommentarer og billeder af hjemmelavede projekter kan efterlades i formularen nedenfor.