Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Mikro turbina wiatrowa - projekt.

gdL 14 Mar 2022 17:46 4128 10
Wago
  • 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.


    Mikro turbina wiatrowa - projekt. Mikro turbina wiatrowa - projekt. Mikro turbina wiatrowa - projekt. Mikro turbina wiatrowa - projekt. Mikro turbina wiatrowa - projekt.


    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    gdL
    Level 27  
    Offline 
    Has specialization in: medycyna, programowanie, meteorologia
    gdL wrote 933 posts with rating 222, helped 117 times. Live in city Zgierz. Been with us since 2004 year.
  • Wago
  • #2
    montertb
    Level 22  
    Wydruk 3D należy zrobić z materiału odpornego na UV, np. ASA, bo po jednym dobrym lecie to się rozsypie.
    20-25m/s to spory wiaterek. Obciążony silnik BLDC da spory opór. Najlepiej to zaprojektować własną małą amerykankę wolnoobrotową. Łopatki są za małe, nie będzie to efektywne. Takie małe elektrownie wiatrowe trzeba dość dokładnie przemyśleć, przeliczyć żeby to miało sens i były w miarę efektywne.
  • Wago
  • #3
    LightOfWinter
    Level 33  
    Witam

    Pomysł ciekawy.
    Konstrukcja moim zdaniem wymaga dopracowania.

    Sądzę że turbina powinna startować od niższej prędkości wiatru.
    Mocowanie łopatek śrubami nie wydaje mi się szczęśliwe. Raz że zwiększa wagę śmigła, dwa że nakrętki będą miały tendencję do odkręcania się na skutek wibracji.

    Po co stosować komparator ?
    Wydajność prądowa turbiny jest raczej mała więc dobrego regulatora(przetwornicy) nie powinna uszkodzić.
  • #4
    pikarel
    Level 35  
    To, co robisz - to dobre przedbiegi do większego projektu, poznajesz wszystkie problemy, tutaj w małej skali, ale tak wygląda inżynieria - testy na małym modelu.
    Szkoda, że Polska nie jest wietrznym krajem, a jedynie niektóre jej regiony i okolice nadają się do stawiania generatorów wiatrowych, dających przynajmniej zwrot inwestycji w jakimś sensownym czasie.
  • #5
    gdL
    Level 27  
    pikarel wrote:
    To, co robisz - to dobre przedbiegi do większego projektu, poznajesz wszystkie problemy, tutaj w małej skali, ale tak wygląda inżynieria - testy na małym modelu.
    Szkoda, że Polska nie jest wietrznym krajem, a jedynie niektóre jej regiony i okolice nadają się do stawiania generatorów wiatrowych, dających przynajmniej zwrot inwestycji w jakimś sensownym czasie.


    Tak, planuję kilka testów. Docelowo kupiłem już używane 'hoverboardy' za 100zł/szt i chcę użyć dużych silników BLDC na pojedynczą turbinę. Mam 'niepotrzebne' ogrodzenie modułowe oddzielające dwie moje działki, na każdym słupku planowałem jedną taką turbinę (
    tylko bez takiego łączenia silników jak na filmiku, bo to mi się wydaje niepotrzebne) .

  • #6
    LightOfWinter
    Level 33  
    gdL wrote:

    Tak, planuję kilka testów. Docelowo kupiłem już używane 'hoverboardy' za 100zł/szt i chcę użyć dużych silników BLDC na pojedynczą turbinę. Mam 'niepotrzebne' ogrodzenie modułowe oddzielające dwie moje działki, na każdym słupku planowałem jedną taką turbinę (
    tylko bez takiego łączenia silników jak na filmiku, bo to mi się wydaje niepotrzebne) .


    Witam

    Możesz rozważyć "pionową" konstrukcję turbiny wiatrowej tak jak zrobił to Tauron w pierwszym poście wątku masz film:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=19932445#19932445

    Sądzę że takie rozwiązanie jest bezpieczniejsze na działkę i powinno działać od mniejszych prędkości wiatru.
  • #8
    gdL
    Level 27  
    Niestety nie ma wiele wietrznych dni w Polsce. Ale sam silnik jako generator umożliwia uzyskanie około 150W i jest zawsze uzupełnieniem instalacji off-grid, bo czasem wieje właśnie wtedy, kiedy nie świeci słońce.
    Najgorszą pogodą jest "zgniły wyż" typowy dla okresu listopad-luty, gdzie nie ma ani słońca ani wiatru.
  • #9
    trojan 12
    Level 36  
    Niestety łopaty są zbyt krótkie. Jak masz blachę z aluminium lotniczego mogę wyprasować łopaty, min 3 mm. Trzeba pomyśleć o wzmocnieniu krawędzi żeby się nie wyginały.
  • #10
    101pawel
    Level 28  
    Zaplanowana konstrukcja nie ma sensu - poza radością, że śmigła się obracają, a miernik wskazuje jakieś napięcie. Nie jest po prostu możliwe w warunkach domowych wyprodukowanie wiatraka dającego prąd na którym można oprzeć zasilanie innych odbiorników en. elektrycznej niż żarówka, a o stopie zwrotu z inwestycji nawet nie wspominam. Nie będę rozwijał ani udowadniał, bo niewiele jest (było!) tematów bardziej w necie trzepanych niż "domowy wiatrak". Szanowni Państwo, już na tym na razie króciutkim wątku czytam "Niestety łopaty są zbyt krótkie...", "Łopatki są za małe, nie będzie to efektywne...", "Mocowanie łopatek śrubami nie wydaje mi się szczęśliwe..." (!?) Czy nikomu nie przychodzi do głowy, że łopaty turbiny wiatrowej są sprawą kluczową zagadnienia? Pięciu producentów turbin wiatrowych na świecie kręci tym interesem, bo dopracowało się po 50 latach doświadczeń w tunelach aerodynamicznych, a wcześniej 100 latach obserwacji reakcji wiatraka na powiewy wiatru prawie optymalnej geometrii tych łopat. Na to wyłożyli setki mln$, a Wy o śrubkach w mocowaniu??? Wiatrak Vestasa zwraca się finansowo w najlepszym razie po 10 latach, a Wy kombinujecie z silnikiem z hulajnogi, albo z zabawką z zamieszczonego filmiku? Wszystko musi być obliczone, wszystko. od A do Z, nie ogdybane, a obliczone. Obliczone po wcześniejszym choćby tylko rocznym pomiarze energii wiatru w planowanym miejscu ustawienia. Żeby coś obliczyć, trzeba wiedzieć jak. Wiecie? Jednym słowem: dajcie sobie spokój
  • #11
    trojan 12
    Level 36  
    Czy możliwe czy niemożliwe to jest mniej ważne.
    Tutaj chodzi o zrobienie czegoś samemu nie wydając zbyt dużo kasy, że konstruktor chce poznać opinie innych i je przemyśleć. Jedne są dobre a inne "takie sobie' czyli całkowicie pozbawione sensu.
    A że będzie tylko świecić lampa led w ogródku, też da satysfakcję.