Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Elektrownia wiatrowa 5kW - budowa od zera

BASS_MAN 31 Sie 2008 16:37 72440 17
  • #1 31 Sie 2008 16:37
    BASS_MAN
    Poziom 13  

    Cześć.

    Niedługo będę chciał zacząć budowę małej , domowej elektrowni wiatrowej umieszczonej na dachu mojego domu.
    Wiedzę będę opierał na tym co znajdę w internecie ale zakładam ten temat aby w razie czego skonsultować niektóre problemy lub zapytać o coś czego nie znajdę.

    Postępy prac będę dokumentował i umieszczał tutaj.

    Główne założenia mam takie:

    moc ≥ 5kW
    typ generatora - "amerykanka"
    zastosowanie - grzanie wody lub ładowanie akumulatorów
    wysokość osi śmigła - ok 12m

    I to narazie ogólne założenia.

    A tak wygląda umiejscowienie mojego domu wraz z otoczeniem.

    Elektrownia wiatrowa 5kW - budowa od zera

    Elektrownia wiatrowa 5kW - budowa od zera

    Elektrownia wiatrowa 5kW - budowa od zera

    Elektrownia wiatrowa 5kW - budowa od zera

    Elektrownia wiatrowa 5kW - budowa od zera

    Wysokość musi być taka aby pobliskie budynki nie zasłaniały śmigieł. Czyli minimalnie 12 metrów wysokości. Można i więcej ale co na to prawo. A jestem ciekawy czy wogóle zgodnie z prawem będę mógł cokolwiek tam postawić.

    Czy ktoś ma jakieś inne sugestie co do umiejscowienia wiatraka na dachu?

  • #2 31 Sie 2008 18:20
    Rzuuf
    Poziom 43  

    Witam!
    Moc 5kW jest do uzyskania przy średnicy śmigła ok. 6m i prędkości wiatru 10m/sek.
    Takie wiatry bywają rzadko, dla Polski średnia to ok. 4m/sek (patrz tu: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic277125-7230.html ), przy których z tego wiatraka osiągniesz 15 razy mniej mocy (zależność z trzecią potęgą od prędkości wiatru).
    Może wpierw, "tytułem ćwiczenia" zrobisz coś mniejszego, np. wiatrak 1m z prądnicą 150W (dla 10m/sek)?
    Tu masz kawałek statystyki wiatrowej dla Szczytna (dla Lęborka nie znalazłem, ale to ten sam pas klimatyczny).
    Jeśli przeliczysz ilość dostępnej energii, to okazuje się, że 2/3 całej energii jest zawarte w wiatrach w przedziale prędkości II i III, a najwyższym przedziale (11 - 15 m/sek) jest tylko 6%.
    Przy okazji: jeśli Twoja prądnica będzie miała 3000 obr/min, to dla uzyskania 5kW jej waga będzie ok 50kg przy optymalnym wykorzystaniu materiałów. "Amerykanka" wykorzystuje materiał ok. 2 -3 razy mniej efektywnie, niż np. alternator (tzn. z 1 kg urządzenia masz 2 - 3 razy mniejszą moc, przy tych samych obrotach).
    Waga rośnie z obniżaniem obrotów, więc dla np dla 300obr/min - to może być ok. 300kg!. Być może, że pierwszym ograniczeniem mocy będzie wytrzymałość masztu. Pomyśl, jakie będzie BUUM, jak wiatr przewróci Ci ten wiatrak, a on bumsnie z wysokości 12m w dach nad Twoja głową. Spytaj inspektora nadzoru budowlanego, czy takie obciążenie będzie dopuszczalne dla Twojej chałupy ...

  • #3 01 Wrz 2008 12:21
    BASS_MAN
    Poziom 13  

    No nie. Z tego co piszesz wychodzi na to że chyba lepiej nie robić elektrowni wogóle :D

    Małego wiatraka 150W nie warto robić bo włożę w to prawie tyle samo pracy co w większy a efekty będą nieimponujące.

    Nie musi mieć cały czas 5kW. Niech sobie ma tyle mocy przy np. 10m/s lub więcej, poprostu będzie generować mniej. A poza tym nie musi być 5kW. Ile wyjdzie tyle wyjdzie w granicach rozsądku. Najwyżej postawi sie drugi wiatrak na dachu:D
    Myślę że średnica śmigła 5 m póki co będzie ok.

    O wytrzymałość masztu się nie boję. Po pierwsze to postaram się go obliczyć i wykonać z odpowiednich kształtowników. Mocowania będą wiercone przez cały strop więc żadna siła tego nie wyrwie.

  • #4 01 Wrz 2008 15:04
    Rzuuf
    Poziom 43  

    Śmigło o średnicy 5m może "odebrać" od wiatru 3,75kW przy 10m/sek, ale tylko 240W przy 4m/sek. Ze statystyki wynika, że na 10m/sek możesz liczyć przez kilkanaście godzin w roku, a na 4m/sek - przez jakieś 5000 godzin, czyli to będzie główny producent prądu, więc 240W to niecałe 2 razy wiecej, niż 150W, który sugerowałem.
    Czy prądnicę bedziesz napędzał śmigłem wprost, czy przez przekładnię? Czy wiesz, jaki jest związek prędkości wiatru i obrotów wiatraka? Jakich obrotów prądnicy oczekujesz?

  • #5 01 Wrz 2008 15:58
    BASS_MAN
    Poziom 13  

    No dobra ale wiatrak o średnicy 1m przy 10m/s odbierze 150W a przy wietrze 4 m/s tylko 1W.

    To co jest lepsze? 1W czy 250 W?. Ja nie potrzebuję stałego 5kW. Będzie tyle ile da się wyprodukować z wiatru. Będzie słaby wiatr to będzie mniej grzało np. wodę . Będzie większy wiatr to mocniej.

    Prądnica ma być napędzana bezpośredni z wału. Obrotów niema mieć dużych. Najwyżej ze 150 obr/min. Zresztą zależy jak mi wyjdzie prądnica. Będę musiał eksperymentalnie dobrać ilość cewek aby napięcie nadawało się do dających się kupić grzałek. Bo do ładowania akumulatorów to je sobie zamienię najwyżej.

    Jeżeli chodzi o zależność obrotów od prędkości wiatru to mogę póki co tego nie rozumieć bo nie da się z kogoś kto dopiero co zapoznaje się z tą dziedziną zrobić profesora w dwa dni.
    Dopiero się zapoznaję z programem wiatrak i wiem że największym problemem ze wszystkiego będzie wykonanie łopat śmigła.

    Narazie przeglądam różne tematy i im więcej czytam tym bardziej jestem głupi czyli tak powinno być :D

  • #6 01 Wrz 2008 18:29
    Rzuuf
    Poziom 43  

    Wiatrak, który daje 150W przy 10m/sek, dla 4m/sek da 10W, a nie 1W.
    Dobra prądnica, która ma mieć 5kW przy 150 obr/min będzie miała wagę ponad 300 kilo, a "amerykanka" - ok. 500 kilo. Jeśli taka "bomba" by spadła na dach z wysokości kilkunastu metrów ...
    Zależność mocy od obrotów jest taka sama dla prądnic, jak dla silników, dlatego nie wykonuje się silników z dużą ilością par biegunów dla osiągnięcia niskich obrotów, tylko stosuje się motoreduktory: we wspólnej obudowie silnik np. 3000 obr/min i przekładnia 1:20 - daje 150 obr/min. Przy 3000 obr/min ta sama moc (5kW) może być wyprodukowana przez prądnicę o wadze 50 kilo, dlatego warto dawać przekładnię, która jest lżejsza i tańsza od prądnicy.
    Czy byłeś już tu:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic277125-10410.html ?

  • #7 01 Wrz 2008 22:01
    BASS_MAN
    Poziom 13  

    Ale słuchaj. Póki co ja narazie nie mam ustalonych sztywnych wielkości parametrów typu ilośc obrotów itp.
    Przecież pisałem że narazie zapoznaję się z tematem. Odrazu mówię że odpadają jakiekolwiek prądnice inne niż "amerykanka". Wszystko mam zamiar zrobić sam chociażby dla własnej satysfakcji.
    Jeżeli jestes bardzie rozeznany w temacie to gratuluję.Pewnie siedzisz dłużej w tym temacie niż ja. Zapewne też bym chciał mieć odpowiednią wiedzę to za wykonanie brał bym się odrazu zamiast czytac różne tematy.

    Ten temat co podałeś przeglądam sukcesywnie. Dużo linków już nie działa a rozmowa czasami zeszła na złą drogę czyli tak skomplikowanych rozwiązań które np maja wpompowywac energię do sieci elektrowni że aż nie chce się tego czytać.
    Ja chcę zrobić coś bardzo prostego i wcale się nie mam zamiaru z tym śpieszyć.

    Narazie w ramach testu kupię chyba ze 6 neodymów 50x20x12 i będę nawijał cewki próbne.

  • #8 15 Wrz 2008 23:30
    Rzuuf
    Poziom 43  

    Zasady fizyki, które mają zastosowanie do prądnic, są dość proste, ale tym samym "nie do ominięcia".
    Wielkość oddawanego prądu jest ograniczona średnicą drutu, jakim są nawinięte cewki. Rozsądna projektowana gęstość prądu to ok. 3 - 4A/mm2. W alternatorach uzwojenia sa intensywnie chłodzone przedmuchem powietrza, więc można stosować gestości znacznie większe.
    Wyindukowane napięcie zależy tylko od 2 czynników: szybkości zmiany strumienia i ilości zwojów. Im więcej zwojów - tym wyższe uzyskuje się napięcie. To samo ze zwiekszeniem strumienia i ze zwiększeniem obrotów.
    Przy obrotach równych ZERO napięcie też jest ZERO, przy NISKICH obrotach jest NISKIE napięcie.
    Maksymalne obroty są ograniczone tylko wytrzymałością łożysk i wyważeniem wirnika.
    Budowa obwodu magnetycznego powinna być taka, by zapewnić maksymalny strumień przechodzący przez cewki. Strumień maleje, jeśli ma do pokonania szczelinę powietrzną, dlatego należy tak konstruować prądnicę, aby miała możliwie mały odcinek strumienia w powietrzu.
    Największe napięcie indukuje się w momencie zmiany kierunku strumienia, dlatego wewnatrz cewki powinien być przemagnesowywany magnetowód, a nie magnes.
    Cewki moga być łączone tylko wtedy, gdy wyindukowane w nich napięcia są w tej samej fazie. O fazie decyduje wzajemne chwilowe położenie cewki i magnesu. Jeśli prądnica jest wielofazowa, to najkorzystniejszym sposobem połączenia jest łączenie napięć wyprostowanych.

  • #9 16 Wrz 2008 13:40
    JESIOTR1
    Poziom 31  

    Rzuuf napisał:
    najkorzystniejszym sposobem połączenia jest łączenie napięć wyprostowanych.

    Mam pytanie czy w taki sposób można łączyć dwa (i wiecej) wiatraki - wyprostowane moce - w szereg i równolegle?

  • #10 16 Wrz 2008 14:30
    Rzuuf
    Poziom 43  

    Łączyć szeregowo można 2 źródła o różnym napięciu, ale tej samej wydajności prądowej (uzwojenia nawinięte takim samym drutem).
    Łączenie równoległe wymaga takiego samego napięcia łączonych źródeł, co jest trudniejsze do uzyskania (takie same cewki, taka sama siła magnesów, takie same obroty ...).

  • #11 16 Wrz 2008 22:12
    JESIOTR1
    Poziom 31  

    Z tym łączeniem szeregowo prądnic prądu stałego mam wątpliwości
    Elektrownia wiatrowa 5kW - budowa od zera
    Czy aby z jednej do drugiej prądnicy mógł popłynąć prąd przez mosttki?
    Zakładam, że odbiornikiem jest akumulator, w takim przypadky są to trzy żródła prądu i każde z nich ma swój opór wewnętrzny.Może tak się stać, że jedna (tylko to ponizej) z prądnic będzie mniejszym oporem niż akumulator i wtedy przez nią popłynie prąd (z tej powyżej).

  • #12 16 Wrz 2008 23:47
    Rzuuf
    Poziom 43  

    JESIOTR1 !
    Masz łączenie szeregowe 2 źródeł, więc z samej definicji łączenia szeregowego wynika, że jesli płynie prąd przez oba źródła, to jest to TEN SAM PRĄD. Napięcia moga być różne, to nie przeszkadza w niczym.
    Jeśli masz np. połączone szeregowo 6 ogniw po 1,5V (tak, jak w bateryjce 9V), to możesz je potraktować również jako połączenie 1 źródła 1,5V i jednego źródła 7,5V, wynik się nie zmieni.
    Potraktuj swoje prądnice jako "czarne skrzynki", które mają tylko zaciski "+" i "-".
    Prąd do akumulatora popłynie tylko wtedy, jeśli suma napięć z prądnic będzie wyższa, niż napięcie ładowania akumulatora. Jeśli suma będzie niższa, to prąd nie popłynie wcale, bo nie pozwolą na to diody.
    Dla ułatwienia możesz rozpatrywać działanie tego układu posługujac się schematem 1-fazowym.

  • #13 17 Wrz 2008 08:20
    JESIOTR1
    Poziom 31  

    Tu się zgadzam , ale może być taki przypadek że jedna prądnica całkiem stoi a druga na potencjał większy od akumulatora.Prąd popłynie ale czy przez dwa stojany obu prądnic?

  • #14 17 Wrz 2008 11:39
    Rzuuf
    Poziom 43  

    Prąd popłynie poprzez WSZYSTKO, co jest połaczone w szereg, o ile pozwoli na to dioda.
    Popatrz na ten rysunek: przepływ pradu zgodnie z kierunkiem narzuconym przez diody jest niezależny od tego, co się indukuje na uzwojeniach. W rozważaniach, dla uproszczenia, nie zajmujemy się opornością uzwojeń, spadkiem napięcia na diodach i innymi w tym wypadku nieistotnymi szczegółami.

    Elektrownia wiatrowa 5kW - budowa od zera

  • #15 17 Wrz 2008 12:05
    wd40
    Poziom 21  

    Na dachu można (też można dyskutować) umieścić urządzenie o wysokości 3m. Już chyba bardziej zgodne z prawem będzie umieszczenie masztu na ziemi bez fundamentu - zresztą na taką elektrownię prędzej uzyskasz zezwolenie niż na dachowca.
    Czy dach wytrzyma nie tylko wagę ale przede wszystkim wibracje i naprężenia powodowane przez wiatr?
    Półprofesjonalne elektrownie o tej mocy ważą ok. 500kg!
    Rzuff ma całkowitą rację, też o tym zresztą pisałem w głównym wątku o elektrowniach - w Polsce na amatorskich wysokościach (10m) wieje z prędkością 2-4 m/s i pod taką prędkość buduj wiatrak, czyli mała prądnica i duże łopaty.

  • #16 28 Wrz 2008 23:14
    BASS_MAN
    Poziom 13  

    A nie wiecie czy te 3 metry to ma być maksymalna wysokość części nieruchomej czy maksymalne górne położenie łopaty śmigła?

    Bo ja planowałem zrobić maszt o wysokości 6 metrów i nawet się pobawić w załatwianie spraw z urzędasami. Tylko że oprócz tych 6 metrów samo śmigło będzie już na 9 metrach. I wtedy jaka wysokość się liczy?

    A co do wagi całej tej elektrowni to nie wiem czemu ona ma niby tyle aż ważyć. Myślę że więcej niż 200kg to nie będzie ważyło. Najwięcej będzie ważył maszt. Jeżeli nie dostanę to pomyślę o jakiś innych wiatrakach i wtedy postawiłbym takich kilka na dachu.

    A co do hałasu to też może być problem. Jeżeli łopaty miałyby hałasować to może lepiej zrobić śmigło wolnoobrotowe o wysokim momencie obrotowym ,a prądnice napędzić przez jakąś przekładnię?
    Lub zamiast jednego dużego wiatraka dać dwa mniejsze?

  • #17 03 Lis 2008 07:37
    wd40
    Poziom 21  

    3m na dachu bez procedury budowlanej to można postawić np. szyld. I jeżeli chciałbyś stawić w ten sposób elektrownię, to musiałaby pełnić dodatkowo funkcję np. reklamową - tylko tak da się ominąć przepisy.
    W przeciwnym wypadku obowiązuje std. zezwolenie na budowę - a to może już się nie opłacac, chyba, że masz kogoś w rodzinie z uprawnieniami.

  • #18 21 Sty 2010 21:10
    Rzuuf
    Poziom 43  

    Polecam Kolegom stronę dotyczącą pogody, gdzie jest podana prędkość wiatru:
    http://pogoda.gazeta.pl/pogoda/0,0.html#11-PL
    Ponieważ prędkość jest tam podawana w km/godz, należy to przeliczyć na metry na sekundę; np. 12km/godz to jest 3,33 m/sek. Dla takiej prędkości 1m2 wiatraka "wyciągnie" z wiatru ok. 5,5W (słownie: pięć i pół wata).
    Aby mieć 5kW trzeba postawić wiatrak o średnicy 35 metrów. Może się na dachu nie zmieścić ...
    A wiatrak "u kolegi" o średnicy 3,5 metra przy wietrze 10m/sek (popatrz na prognozę pogody, kiedy będzie taki wiatr) może dać 1,5kW mocy mechanicznej - na więcej nie pozwala fizyka (precz z fizyką!?).
    Ile z tej mocy przetworzy "amerykanka" na prąd - to jest WIELKA niewiadoma, ale napewno poniżej 100%. Może się okazać, że nadmiaru prądu nie będzie ...

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME