Mikro turbina wiatrowa - projekt.

Dość sporo spotyka się ostatnio w modnym temacie OZE mikro-turbin wiatrowych, korzystać z nich można w miejscach, gdzie klasyczny panel fotowoltaiczny dołączany do power-banka nie sprawdzi się, a więc np. w górach, w rejonach położonych daleko na północy, gdzie brak wystarczającego nasłonecznienia.
Ceny są wysokie, bo Infinite Air 5 kosztuje US$135.00 a daje tylko do 10W. Czy można to zrobić taniej? Wydaje mi się, że tak. Czego potrzebujemy?



1. Na wejściu mamy silnik BLDC - napięcia trzeba wyprostować, tutaj myślę o mostku 6-diod schottky. Zakres napięć mieści się w szerokich granicach, bo silnik to BLDC ~60KV. Zakres użyteczny >5V, to 300obr/min, ale napięcie maksymalne sięgać może wiele wyżej.

2. Sensownym rozwiązaniem jest moim zdaniem użycie regulatora impulsowego step-down o szerokim zakresie napięć wejściowych (nawet > 30V) i konwersji do 5V z wysoką sprawnością.

3. Wyjście można od razu kierować na USB, ale nie wiem czy nie lepszym sposobem jest zamontowanie w obudowie turbinki ogniwa 18650 i ładowanie tego ogniwa z równoległym wyjściem 5V na USB. Zapewni to odpowiednią bezwładność wygładzając przebieg prądu ładowania w chwilach słabszego wiatru - koncepcja wbudowanego magazynu.

Tak na szybko pojawiają się problemy, których się obawiam.

Problem krytyczny: Co zrobić, jeśli wewnętrzny magazyn będzie naładowany, a nikt nie będzie odbierał energii. Wtedy obroty mogą rosnąć w sposób niekontrolowany, podnosząc napięcie, co może spalić regulator impulsowy. Kusi zastosować komparator i zewrzeć wejście mosfetem (liczyć, że silnik rozproszy ciepło, przy okazji zwolni). Ale może macie lepszy pomysł?

Problem niekrytyczny: Czy Waszym zdaniem ma sens budowa mikroprocesorowego układu nadzorującego obroty turbiny i dobierającego odpowiednie parametry ładowania, aby skorzystać z punktu maksymalnej mocy (MPPT).

Ja zastosowałem silnik EMAX GB4008, parametry poniżej. Jest on zabudowany w wydrukowanej na drukarce 3D części.
Pomierzyłem silnik przy różnych wartościach prądu - w trybie CV. Sensowna moc wynosi do 5W, przy niej, jeśli niczego nie pomyliłem turbina powinna mieć około 950 obr/minutę (5V, 1A). Mamy P=3 uzwojenia po R=7ohm każde, więc przy założeniu, że przez każde uzwojenie płynie 1/3 całkowitego prądu, to średnio przy prądzie 1A tracimy około 1-2W na grzanie silnika ze wzoru (I/P)^2*R.

Łopatki z rurki PCV fi 11cm , ich długość to około 20cm. Profil łopatek narysowałem na kartce A4, nakleiłem na rurkę pcv i wycinałem wyrzynarką (brzeszczot do metalu). Ładowanie rozpoczyna się przy około 20-25km/h, niestety nie mam wiatromierza.