Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

[Solved] Elektrownia wiatrowa- pierwszy projekt

Patryk564 28 Oct 2021 13:55 960 16
Testo
  • #1
    Patryk564
    Level 7  
    Witam

    Od pewnego czasu zastanawiałem się, aby stworzyć małą, przydomową elektrownię wiatrową. Postaram się poniżej przybliżyć poszczególne aspekty moich planów dotyczących elektrowni:

    Cel elektrowni
    Teoretycznym celem wyprodukowanego prądu jest zasilenie 10 żarówek 12V/9W, które oświetliłyby ogród i resztę podwórka. Teraz mam lampy, gdzie są zasilane przez panele solarne, jednak w okresach jesień-wiosna słabo zdają egzamin, ze względu na słabe nasłonecznienie, a chciałbym zrobić, żeby prąd był produkowany zarówno z elektrowni wiatrowej jak i z jednego większego panelu solarnego.

    Silnik i łopaty
    Jeśli chodzi o generator prądu, to chciałbym wykorzystać dostępny silnik z wentylatora oborowego (zdjęcia załączone poniżej).
    Do silnika dołączony jest 8 łopatowy wiatrak o średnicy 0,57m. Profil łopat jest wklęsło-wypukły. Czy tego typu wiatrak nadałby się do wykręcenia 12V w silniku, oraz czy jest sens stosowania np przekładni ślimakowej zwiększającej prędkość w przypadku, gdybym chciał umieścić silnik w wieży, a nie gondoli.

    Maszt
    Postanowiłem, że wirnik znajdowałby się na wysokości 8-10m. Umieszczony by był na maszcie kratownicowym.
    Przykładowo według danych tabelarycznych, prędkość wiatru na wys. 10m ma następujące wartości:
    - Dla wiatru średniego (4 w skali Beauforta) prędkość wynosi 5.8-8.5 m/s
    -Dla silnego sztormu (11 w skali Beauforta) prędkość wynosi 29-34 m/s

    Układ elektryczny
    W skłąd układu elektrycznego wchodziłoby:
    -Obrotomierz monitorujący prędkość na wirniku
    -Wyłącznik awaryjny
    -Moduł zarządzania ładowaniem akumulatora
    -Akumulator 12V/75Ah

    Układ hamujący, przy krytycznych prędkościach wiatrów

    Co byście doradzili apropo zabezpieczenia?
    Sterowanie kątem natarcia łopat śmigieł (w przypadku zrobienia łopat samemu) czy instalacja hamulców na wale?

    Zwracam się tu głównie do osób, które mają już przynajmniej minimalne doświadczenie w budowie elektrowni wiatrowej.

    Z góry dziękuję za odp :) :) [/b]

    PS: Wygenerowałem raport z programu Wiatrak, według danych uzyskanych z wiatraka widocznego na zdjęciu:
    Prędkość wiatru 6.000 [m/s]
    Prędkość wiatru w kole wiatrowym 3.996 [m/s] (0.666*Prędkość wiatru)
    Prędkość wiatru za kołem wiatrowym 1.998 [m/s] (0.333*Prędkość wiatru)
    Temperatura powietrza 15 [°C]
    Ciśnienie powietrza 101325 [Pa]
    Gęstość powietrza 1.226 [kg/m^3]
    Liczba łopat wirnika 8
    Średnica zewnętrzna 0.570 [m]
    Średnica wewnętrzna 0.135 [m]
    Prędkość obrotowa 201.038 [obr/min]
    Wyróżnik szybkobieżności 1.000

    Bazowałem na profilu wklęsło-wypukłym Gottingen-515.
  • Testo
  • #2
    Rzuuf
    Level 43  
    Witam!
    Z notatek na "Eelektrodzie" wynika, że Twój pomysł długo się wylęgał (od 21 Czerwca 2015), a mimo to nie przeczytałeś kilkunastu tysięcy wpisów zamieszczonych na tym Forum.
    Czyżbyś oczekiwał tu też jakiegoś wsparcia (n.p. omijanie wpisów zawierających sprzeczności "same w sobie", lub ignorowanie istnienia w tym zakresie dobrze sprawdzonych praw Fizyki!
    Piszesz, że wygenerowałeś "raport" dla tej elektrowni - ale go nie ujawniłeś!
    Na początku chciałbym Ci zadać pytanie: czy wiesz gdzie uruchamia się kopalnię złota?
    Otóż taką kopalnię uruchamia się tam, gdzie jest złoto, a nie tam, gdzie blisko do roboty ...
    No to gdzie jest to złoto?
    Odpowiedź jest w statystykach Instytutu Meteorologii i innych jednostek badawczych, zajmujących się tymi tematami, poszukaj w internecie ...
    W większości informacji n/t Elektrowni Wiatrowych (dalej będę to skracać do "EW") przyjmuje się jako nominalną prędkość wiatru np. 10 lub 12m/sek, co pozwala na wyprodukowanie mocy ok. 150W z 1m² powierzchni turbiny wiatrowej.
    Takich "dobrych" wiatrów mamy w Polsce ok. 100 GODZIN w ciągu roku, natomiast najczęstsze wiatry u nas mają ok. 4m/sek. Energia niesiona wiatrem jest proporcjonalna do 3 potęgi jego prędkości, zatem wiatr 4m/sek niesie tylko ok. 10% energii tego szybszego, a Twoja EW ma wiatrak o powierzchni 0,25m² z takiego "huraganu" uzyska AŻ 4W "darmowej energii".
    W Polsce jest kilka miejsc bardziej "urodzajnych" wiatry, np. wąski pas wybrzeża bałtyckiego, lub Śnieżka, ale aż tak wielu wiatraków tam nie widziałem.
    Dane amerykańskie (USA) podają, że średnia "produktywność" EW jest na poziomie 5% mocy nominalnej, czyli z konstrukcji 1MW w ciągu roku można się spodziewać ok. 440 MWh. Źródła niemieckie podają ok. 350MWh, czyli 4%.
    A chodzi o konstrukcje "zawodowe", w starannie wybranych lokalizacjach, a nie o amatorskie, stawiane "byle gdzie".

    W tematach zbliżonych do "energii odnawialnej", a zwłaszcza "Perpetuum Mobile" obserwujemy ciekawą zależność: im rzetelniejsza znajomość fizyki, tym mniejsze zaangażowanie ...
  • #3
    kortyleski
    Level 43  
    Patryk564 wrote:
    chodzi o generator prądu, to chciałbym wykorzystać dostępny silnik z wentylatora oborowego (zdjęcia załączone poniżej).
    Do silnika dołączony jest 8 łopatowy wiatrak o średnicy 0,57m.


    Ten silnik bez przeróbek nie stanie się generatorem. To silnik indukcyjny. Do tego na 230V.

    Dalej, pomijając niuanse obliczeń i praktycznych doświadczeń z metra średnicy rotora średnia moc w skali roku to koło 100W.

    Dodano po 12 [minuty]:

    Patryk564 wrote:
    celem wyprodukowanego prądu jest zasilenie 10 żarówek 12V/9W

    Koszty inwestycji i eksploatacji spowodują że niestety takie oświetlenie nigdy się nie zwróci.
  • Testo
  • #4
    Patryk564
    Level 7  
    Czyli mimo wszystko bardziej opłacalny staje sie panel solarny na 12 V z jakims dobrym watem?
  • #6
    Rzuuf
    Level 43  
    MichałS wrote:
    ... spożytkować można do pomiaru lokalnych warunków wietrznych.
    Łatwo można wykonać świetny przyrząd pomiarowy, składający się z wiatraczka (z 2 piłeczek ping-pongowych (przeciętych na połówki) i licznika rowerowego (pomiar prędkości).
    Przyrząd się "skaluje" wystawiając go za okno podczas jazdy samochodem
    Koszt "inwestycji" niższy, niż 2 puszki Żywca (na OLX-ie widziałem takie liczniki po 5.- zł).
    Tu "opis budowy": https://pl.misc.elektronika.narkive.com/2H0q9YHO/wiatromierz.
  • #8
    robokop
    VIP Meritorious for electroda.pl
    kortyleski wrote:
    Patryk564 wrote:
    chodzi o generator prądu, to chciałbym wykorzystać dostępny silnik z wentylatora oborowego (zdjęcia załączone poniżej).
    Do silnika dołączony jest 8 łopatowy wiatrak o średnicy 0,57m.


    Ten silnik bez przeróbek nie stanie się generatorem. To silnik indukcyjny. Do tego na 230V.
    Jakby go rozpędzić do prędkości nadsynchronicznej, do tego dołożyć mu kondensatorów - może by i coś tam prądu wykrzesał.
    kortyleski wrote:


    Patryk564 wrote:
    celem wyprodukowanego prądu jest zasilenie 10 żarówek 12V/9W

    Koszty inwestycji i eksploatacji spowodują że niestety takie oświetlenie nigdy się nie zwróci.
    Ano właśnie. Jedynym sensownym rozwiązaniem, do tego ekonomicznie uzasadnionym jest posiadanie chałupy takiej jak w "Gwiezdnym pyle" Kondratiuka - nad rzeką, po starym młynie i zaprzęgnięcie wody do pracy.
  • #9
    kortyleski
    Level 43  
    robokop wrote:
    Jakby go rozpędzić do prędkości nadsynchronicznej, do tego dołożyć mu kondensatorów - może by i coś tam prądu wykrzesał.

    Wykrzesał albo i nie. Zależnie od magnetyzmu szczątkowego.

    Patryk564 wrote:
    celem wyprodukowanego prądu jest zasilenie 10 żarówek 12V/9W,

    Na godzinę świecenia wychodzi 90Wh, dla uproszczenia przyjmijmy 100. Czyli godzina świecenia wyjdzie z 10gr za prąd z sieci. Czyli średnio godzina dziennie przez cały rok to niecałe 40 zeta. Średnio bo zimą oświetlenie pracuje kilka godzin a latem prawie wcale.

    Należy zbudować wiatrak, kupić panele, do tego regulatory i jakiś bufor czyli akumulator. Tak z głowy szacując nie wiem czy w 2000 PLN się uda wyrobić. A za te pieniądze to można 50 lat świecić. Tylko że przez te 50 lat ze dwa razy będzie trzeba wymienić panele, z dziesięć razy akumulator, serwisować turbinę. Dlatego powiedziałem że to nigdy nawet na zero nie wyjdzie .

    Dodano po 12 [minuty]:

    robokop wrote:
    Jakby go rozpędzić do prędkości nadsynchronicznej, do tego dołożyć mu kondensatorów - może by i coś tam prądu wykrzesał.

    Wykrzesał albo i nie. Zależnie od magnetyzmu szczątkowego.

    Patryk564 wrote:
    celem wyprodukowanego prądu jest zasilenie 10 żarówek 12V/9W,

    Na godzinę świecenia wychodzi 90Wh, dla uproszczenia przyjmijmy 100. Czyli godzina świecenia wyjdzie z 10gr za prąd z sieci. Czyli średnio godzina dziennie przez cały rok to niecałe 40 zeta. Średnio bo zimą oświetlenie pracuje kilka godzin a latem prawie wcale.

    Należy zbudować wiatrak, kupić panele, do tego regulatory i jakiś bufor czyli akumulator. Tak z głowy szacując nie wiem czy w 2000 PLN się uda wyrobić. A za te pieniądze to można 50 lat świecić. Tylko że przez te 50 lat ze dwa razy będzie trzeba wymienić panele, z dziesięć razy akumulator, serwisować turbinę. Dlatego powiedziałem że to nigdy nawet na zero nie wyjdzie .
    robokop wrote:
    Jedynym sensownym rozwiązaniem, do tego ekonomicznie uzasadnionym jest posiadanie chałupy takiej jak w "Gwiezdnym pyle" Kondratiuka - nad rzeką, po starym młynie i zaprzęgnięcie wody do pracy.

    Ano. Co prawda taki młyn wodny mocy ma niewiele ( 500- 800W) za to ta moc jest dostępna 24h przez cały rok.tylko kto ma rzeczkę ma placu i może uzyskać różnicę poziomów rzędu 3m.
  • #10
    robokop
    VIP Meritorious for electroda.pl
    kortyleski wrote:
    Ano. Co prawda taki młyn wodny mocy ma niewiele ( 500- 800W) za to ta moc jest dostępna 24h przez cały rok.tylko kto ma rzeczkę ma placu i może uzyskać różnicę poziomów rzędu 3m.
    Coś Kortylesiu z księzyca te wyliczenia wziąłeś. Jeśli rozpatrywać normalne, łopatkowe koło młyńskie, to dzieli się je na nadsiębierne - gdzie woda na nie leje się z góry i podsiębierne, gdzie woda dołem je ciągnie. Budowane koło młyna jazy służyły do regulacji poziomu wody. A moc? Pewnie kilka-kilkanaście KW, w zależności od wielkości koła napędowego. Taki młyn nad Wkrą przed wojną, oprócz tego że mielił mąkę, czyli woda napędzała walce, to jeszcze ją czyścił, czyli odsiewał otręby, plewy i inne śmieci, a do tego napędzał prądnicę która z kolej dawała prąd kilku pobliskim zabudowaniom.
  • #11
    kortyleski
    Level 43  
    Robo policz. Masa wody razy ramię, średnica koła.
  • #12
    Rzuuf
    Level 43  
    kortyleski wrote:
    Robo policz.
    Dokładnie: E (energia) = M (masa wody) * g (przyspieszenie ziemskie = 9,81 m/sek²) * h (różnica poziomów).
    Przepływ wanny wody (100 litrów) w ciągu 1 sekundy, przy różnicy poziomów 1m niesie moc ok. 1kW.
    A "rzeczka" płynąca przez podwórko podlega przepisom Prawa Wodnego ...
  • #13
    robokop
    VIP Meritorious for electroda.pl
    To pozostaje stado chomików z wielkim kręciołkiem. Energia w 100% "bio", bez naruszania prawa budowlanego i stosunków wodnych.
    Tak naprawdę to dopiero z praktycznej strony widać, ile kosztuje korzystanie z zasobów naturalnych - koszt jakiegokolwiek źródła, przekracza wartość zysku z niego. Nawet panele fotowoltaiczne, biorąc pod uwagę koszt ich samych, falownika do podpięcia do sieci i kosztów pobocznych nijak się mają do oszczędności - instalacja nie wygeneruje takiej wartości prądu, żeby instalacja się zwróciła nim minie jej resurs. Podobnie z wiatrakami.
  • #14
    Jarzabek666
    Level 37  
    robokop wrote:
    To pozostaje stado chomików z wielkim kręciołkiem. Energia w 100% "bio", bez naruszania prawa budowlanego i stosunków wodnych.


    No nie za bardzo naruszysz prawa zwierząt.

    Dkładnie

    Dz.U.2020.638

    10)
    "przeciążaniu zwierząt" - rozumie się przez to zmuszanie do nadmiernego wysiłku energetycznego, nieodpowiadającego możliwościom kondycyjnym zwierzęcia ze względu na jego stan fizyczny i zdrowotny;
  • #17
    Patryk564
    Level 7  
    Rezygnacja z projektu