Éolienne verticale à faire soi-même : comment assembler une éolienne à axe de rotation vertical
Le vent a des capacités énergétiques incroyables.Ne pas utiliser son puissant potentiel doit être reconnu avec audace comme un gaspillage déraisonnable. Mais vous pouvez facilement construire une éolienne verticale de vos propres mains et recevoir de l'énergie pratiquement gratuite pour couvrir les besoins de votre ménage. C’est bien réel, n’est-ce pas ?
Cet article vous aidera à comprendre en détail un problème technique complexe. Des informations systématisées et accessibles couvrent en détail le principe de fonctionnement des systèmes populaires qui convertissent l'énergie des masses d'air en électricité.
Sans aucun doute, vous serez emporté par l'idée de créer une éolienne, les spécificités de son assemblage sont décrites dans l'article. Nous avons examiné en détail les différents types d’éoliennes verticales, en abordant leurs différences, avantages et inconvénients. La partie texte du matériel est parfaitement complétée par des photos et des instructions vidéo.
Le contenu de l'article :
Avantages et principe de fonctionnement des éoliennes
Un générateur vertical moderne est l'une des options énergie alternative pour la maison. L'unité est capable de convertir les rafales de vent en une ressource énergétique. Pour un fonctionnement correct, il ne nécessite pas de dispositifs supplémentaires déterminant la direction du vent.
L'appareil de type vertical fonctionne à faible hauteur. Son entretien ne nécessite pas divers dispositifs pour assurer des travaux de réparation et de maintenance en toute sécurité à haute altitude.
Un minimum de pièces mobiles rend l'éolienne plus fiable et plus stable sur le plan opérationnel. Le profil optimal des pales et la forme originale du rotor confèrent à l'unité un haut niveau d'efficacité, quelle que soit la direction dans laquelle souffle le vent à un moment donné.
Le générateur fonctionne de manière absolument silencieuse, ne dérange pas les propriétaires et les voisins, ne crée pas d'émissions nocives dans l'atmosphère et sert de manière fiable pendant de nombreuses années, fournissant soigneusement de l'énergie aux pièces d'habitation.
Une éolienne verticale fonctionne sur le principe de la sustentation magnétique. Lorsque les turbines tournent, des forces d'impulsion et de portance sont générées, ainsi que des forces de freinage réelles. Les deux premiers font tourner les pales de l’appareil.Cette action active le rotor et crée un champ magnétique qui produit de l'électricité.
L’appareil fonctionne de manière totalement indépendante et ne nécessite aucune intervention du propriétaire dans le processus.
Classification des générateurs verticaux
Il existe certaines différences structurelles entre les dispositifs de collecte d'énergie éolienne de type vertical. Cela n'améliore ni ne détériore les unités, mais vous permet simplement de choisir l'option la plus pratique pour effectuer des tâches spécifiques dans une certaine zone.
#1 : Caractéristiques des systèmes orthogonaux
Structurellement, une éolienne orthogonale se compose d'un fort axe de rotation vertical et de plusieurs pales parallèles situées à une certaine distance de la base centrale.
L'appareil ne nécessite pas de mécanismes de guidage supplémentaires et fonctionne normalement, quelle que soit la direction du vent. L'arbre principal situé verticalement permet de placer l'équipement d'entraînement au niveau du sol, ce qui facilite grandement l'exploitation, la réparation et l'entretien.
Les inconvénients des dispositifs orthogonaux incluent un système de lames trop massif et un faible rendement par rapport à celui des modules à axe horizontal.
L'éolienne la plus simple pour alimenter des consommateurs de faible puissance peut être assemblée à partir de composants prêts à l'emploi :
#2 : Générateurs avec rotor Daria
Une éolienne équipée d'un rotor Darrieus présente un axe de rotation vertical et 2-3 bandes de pales plates sans profil aérodynamique caractéristique, fixées à la base et au sommet de l'axe de rotation.
L'unité dans son fonctionnement n'est pas guidée par la force ou la direction du vent, a une vitesse de rotation élevée et permet de situer les dispositifs d'entraînement au sol, ce qui facilite et accélère le processus de maintenance programmée et d'éventuelles réparations.
Les composants de support et de rotation d'un appareil doté d'un rotor Darrieus sont vulnérables à des charges dynamiques accrues, et l'efficacité du système de pales est inférieure à bien des égards aux installations horizontales axiales.
#3 : Unités avec rotor Savonius
L'éolienne verticale dotée d'un rotor Savonius est dotée d'un système de pales semi-cylindriques et se distingue des installations similaires par son couple de démarrage élevé et sa capacité à fonctionner efficacement par vent faible.
Le complexe vertical avec un rotor Savonius est critiqué pour sa consommation de matériaux accrue et son efficacité moindre par rapport aux éoliennes à axe horizontal. C'est pourquoi la production d'équipements de grande puissance de cette classe est considérée comme inappropriée.
La sélection de photos suivante vous fera découvrir les étapes de fabrication du moulin à vent Savonius :
Toutes les pièces de ce modèle d'éolienne Savonius, à l'exception du générateur 3200 tr/min et 24 V, sont fabriquées à la main.
#4 : Moulin à vent avec rotor multipale et guide
Ce type d'appareil est une version améliorée de l'éolienne orthogonale classique. Le complexe du rotor est ici constitué de pales disposées en deux rangées.
L’étage extérieur des pales reste statique et agit comme une aube directrice. Il capture le flux du vent, le capte, le comprime et augmente ainsi sensiblement la vitesse réelle du vent.
La rangée intérieure de pales est une structure mobile qui reçoit le flux d'air de la première unité de rotor sous un certain angle.
Les experts considèrent ce type d'appareil comme le plus efficace de sa catégorie et soulignent que sa conception spécifique lui permet de fonctionner même aux vitesses de vent les plus basses possibles.
#5 : Caractéristiques des appareils à rotor hélicoïdal
Une éolienne hélicoïdale ou un générateur Gorlov est une autre modification du système de rotor orthogonal traditionnel. Les pales du modèle sont tordues en arc de cercle. Cette caractéristique de conception permet de capter rapidement le flux d'air et de tourner en douceur sans à-coups.
Ce principe de fonctionnement réduit considérablement la charge dynamique sur la base et les unités mobiles, augmentant ainsi leur durée de vie.
Les pales de rotor filées pour une éolienne hélicoïdale sont fabriquées à l’aide d’une technologie très progressiste mais complexe. Pour cette raison, les unités sont assez chères et ne sont pas très populaires auprès des consommateurs privés.
#6 : Caractéristiques des rotors à axe vertical
La principale différence entre un générateur à axe vertical réside dans ses pales positionnées verticalement, dont le profil ressemble à une aile d'avion, dont l'axe est clairement parallèle à l'arbre vertical. La conception rappelle un peu celle du rotor Darrieus, mais dans les conditions de production, sa fabrication est beaucoup plus rapide et plus simple.
Les éoliennes dotées d'un rotor à axe vertical sont fiables et durables, peuvent facilement supporter des charges de fonctionnement importantes et ne coûtent pas trop cher. Ces qualités les rendent pertinents pour une utilisation non seulement à des fins industrielles, mais également à des fins domestiques.
Les caractéristiques du choix des éoliennes pour une maison privée et un aperçu des meilleures offres sont présentées dans Cet article.
Fabriquer son propre moulin à vent
Il n'est pas trop difficile de créer chez vous de vos propres mains une éolienne avec un axe de rotation vertical. Il suffit d'acheter les composants requis, de les assembler dans le bon ordre et d'installer le module à l'emplacement choisi. Dès qu'il y aura un minimum de brise, le produit fonctionnera et commencera à fournir aux propriétaires l'énergie nécessaire.
Étape 1 : Approvisionnement en composants et matériaux
Pour fabriquer une éolienne verticale de vos propres mains, vous aurez besoin des composants suivants :
- rotor – partie mobile de l'unité :
- lames – les pièces qui captent le flux du vent ;
- mât axial – pour fixer le rotor et les pales (peut se présenter sous la forme d'une longue perche, d'une pyramide ou d'un trépied) ;
- stator – conçu pour accueillir une bobine de fil de cuivre durable ;
- batterie – grande capacité d'accumulation de la ressource reçue ;
- onduleur – un dispositif de conversion du courant continu en courant alternatif ;
- manette – un dispositif qui freine le générateur au moment où l'unité développe une puissance réelle dépassant les indicateurs de base.
Une feuille de plastique légère et de haute qualité avec une bonne élasticité convient à la fabrication de lames. D'autres types de matériaux sont trop sensibles à divers dommages et déformations et ne peuvent tout simplement pas supporter une charge dynamique aussi élevée.
Les petites pales peuvent être fabriquées à partir de PVC de densité moyenne, mais les pièces grandes et larges nécessiteront le matériau le plus durable, capable de résister longtemps à des vents forts soufflant à une vitesse de 15 m/s ou plus.
Étape 2 : Préparation préliminaire des éléments
Pour créer des lames Pour une éolienne verticale, 4 pièces identiques sont découpées dans un tuyau en PVC haute résistance. Deux fragments semi-circulaires sont découpés dans de l'étain et fixés de chaque côté du tuyau. Dans ce cas, le rayon de rotation des parties de la lame sera de 690 mm et la hauteur de chaque lame sera d'environ 700 mm.
Pour assembler le système de rotor, prenez des aimants en néodyme (6 pièces), des disques de ferrite d'un diamètre de 230 mm (2 pièces) et de la colle. Des aimants sont placés sur le premier disque, en alternant les polarités et en maintenant un angle de 60 degrés entre eux avec un diamètre de disposition de 165 mm. En utilisant le même schéma, un deuxième disque est réalisé, puis les aimants sont remplis de colle.
Pour le stator, 9 bobines sont préparées et 60 tours de fil de cuivre d'un diamètre de 1 mm sont enroulés sur chacune d'elles.
Les soudures ultérieures s'effectuent dans cet ordre :
- le début de 1 bobine avec la fin de 4 ;
- commencez 4 avec fin 7 rouleaux.
La deuxième phase est assemblée selon le même principe, mais le travail commence avec 2 bobines et la troisième avec 3 bobines. Une forme spéciale est fabriquée à partir d'une feuille de contreplaqué, le fond est recouvert d'un morceau de fibre de verre et les phases soudées à partir de bobines sont placées sur le dessus.
Remplissez la structure de colle et laissez-la pendant 1 à 2 jours afin que toutes les pièces prennent et prennent les bonnes places. Ensuite, ils commencent à connecter les différentes pièces en un seul système fonctionnel.
Étape 3 : Assemblage de toutes les pièces du générateur
Pour connecter tous les éléments du générateur, 4 trous pour broches sont pratiqués dans le rotor supérieur. Le rotor inférieur est placé sur le support avec les aimants vers le haut. Ensuite, le stator est placé, après y avoir fait des trous pour la fixation au support.
Les broches sont enfoncées dans la plaque d'aluminium puis recouvertes du deuxième rotor, en le plaçant avec les aimants vers le bas.
Les goujons sont tournés alternativement à l'aide d'une clé afin que le rotor supérieur tombe sur le rotor inférieur uniformément et sans à-coups. Lorsqu'il prend sa place, les goujons sont dévissés et les plaques d'aluminium sont retirées. À la fin, toute la structure est fixée avec des écrous et serrée fermement, mais pas trop, afin de ne pas casser le filetage.
Étape 4 : Installation finale de l'équipement
Pour le mât, prenez un tuyau métallique solide de 4 à 5 mètres de long et vissez-y un générateur que vous avez déjà assemblé de vos propres mains.Ensuite, le cadre à pales en plastique est fixé au générateur et la structure du mât est installée sur un site préalablement préparé avec une fondation renforcée à trois points.
De plus, la position du système est fixée à l'aide d'une civière.
Le réseau électrique est connecté à l'éolienne dans un certain ordre. Le contrôleur prend la ressource du générateur et convertit le courant alternatif en courant continu, nécessaire pour charger la batterie. Peut assemblez le contrôleur vous-même selon un schéma simplifié.
La batterie stocke l'énergie libérée et l'onduleur convertit le courant continu en courant alternatif, qui alimente la plupart des appareils électroménagers et des systèmes de services domestiques.
Sur notre site Web, vous trouverez une sélection d'articles sur les éoliennes artisanales de différents types.
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- Éolienne à faire soi-même à partir d'une machine à laver : instructions pour assembler un moulin à vent
- Éolienne à faire soi-même à partir d'un générateur de voiture : technologie d'assemblage d'éoliennes et analyse des erreurs
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Une autre option intéressante pour construire une éolienne verticale peut être assemblée à partir de déchets, en ne dépensant pas plus de 250 roubles pour l'achat de composants supplémentaires. Les bricoleurs auront besoin d'une roue de vélo, de 12 rayons de vélo supplémentaires, d'un axe de la roue arrière du vélo avec trois écrous, d'une bande d'acier, de 11 plaques d'aluminium.
Vous aurez également besoin de 150 rivets, 18 boulons M4 avec écrous, 3 boulons M6 avec écrous, 27 rondelles plus grandes et 24 petites.
La galerie suivante démontrera brièvement les étapes d'assemblage :
L'instruction vidéo suivante présentera toutes les étapes en détail :
Choisir un emplacement pour une éolienne
Choisir le bon emplacement pour installer une éolienne est une étape importante. Il est préférable de placer l'appareil au point ouvert le plus élevé et de s'assurer soigneusement qu'il ne se trouve pas en dessous du niveau des habitations et dépendances adjacentes. Sinon, les bâtiments deviendront un obstacle à la circulation de l'air et l'efficacité de l'unité diminuera considérablement.
Si le site fait face à une rivière ou à un lac, le moulin à vent est placé sur le rivage, là où les vents soufflent particulièrement souvent. Les élévations de la propriété ou les grands espaces vides où il n'y a pas de barrières artificielles ou naturelles à la circulation de l'air sont idéales pour localiser le générateur.
Lorsqu'un bien immobilier résidentiel (maison, chalet, appartement, etc.) est situé en ville ou en dehors de la ville, mais dans des zones densément bâties, un complexe éolien est installé sur le toit.
Pour placer un générateur sur le toit d'un immeuble, le consentement écrit des voisins est requis et l'autorisation officielle est obtenue auprès des autorités compétentes.
Dans une maison privée avec un grand terrain de jardin, il est beaucoup plus facile de choisir un emplacement approprié. L'essentiel est de garder à l'esprit que la structure est située à une distance de 15 à 25 mètres des locaux d'habitation. Ensuite, les effets sonores des pales en rotation ne dérangeront personne.
Entretien d'un appareil vertical
Pour qu'une éolienne verticale fonctionne de manière efficace, précise et aussi efficace que possible, toutes les pièces mobiles de la structure doivent être lubrifiées. Cette procédure est effectuée au moins 2 fois pendant toute l'année civile.
Dans le même temps, lors de la maintenance, les écrous qui se sont desserrés à la suite du fonctionnement sont serrés, les connexions électriques sont renforcées, les composants mécaniques sont vérifiés pour détecter toute corrosion, les câbles de tension desserrés sont resserrés et les lames sont soigneusement inspectées pour déceler toute rupture ou tout dommage.
Les pièces sont peintes selon les besoins et une fois par an, une inspection complète de l'ensemble de la structure est effectuée pour identifier les défauts. Un tel soin garantit le bon fonctionnement de l'éolienne et prolonge sa durée de vie.
Évaluation de la faisabilité de l'installation
Avant de commencer à fabriquer une éolienne verticale, ils étudient la situation météorologique de leur région et tentent de déterminer si l'unité peut fournir la quantité de ressource requise.
Les experts recommandent d'évaluer les paramètres suivants :
- nombre de jours venteux — prendre la valeur moyenne de l'année où la rafale dépasse 3 m/s ;
- volume d'électricité, consommé par jour par un ménage ;
- endroit approprié sur son propre site pour les équipements éoliens.
Le premier indicateur est tiré des données obtenues à la station météorologique la plus proche ou trouvées sur Internet sur les portails concernés. De plus, ils vérifient les publications géographiques imprimées et créent une image complète de la situation éolienne dans leur région.
Les statistiques ne sont pas prises sur un an, mais sur 15 à 20 ans, alors seulement les chiffres moyens seront aussi corrects que possible et montreront si le générateur sera en mesure de satisfaire pleinement les besoins en électricité du ménage ou si sa puissance ne sera que suffisamment pour répondre aux besoins individuels des ménages.
Si le propriétaire dispose d'un grand terrain situé en pente, au bord d'une rivière ou en espace ouvert, il n'y aura aucun problème d'installation.
Lorsque la maison est située au cœur d'une zone peuplée et que la cour a des dimensions compactes et est étroitement adjacente aux bâtiments voisins, il ne sera pas facile d'installer un modèle vertical de moulin à vent de vos propres mains. La structure devra être surélevée de 3 à 5 m au-dessus du sol et renforcée davantage afin qu'elle ne tombe pas en cas de forte rafale.
Toutes ces informations doivent être prises en compte dès la phase de planification, afin de déterminer clairement si l'éolienne peut assurer la totalité de l'approvisionnement énergétique ou si son rôle reste celui d'une source d'énergie auxiliaire. Il est conseillé d'effectuer calcul d'éolienne.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
La vidéo n° 1 montrera comment fabriquer de vos propres mains à la maison une éolienne verticale avec un système de rotor Daria. La vidéo présente clairement les caractéristiques et les nuances intéressantes du processus d'assemblage. Il existe une définition de la puissance maximale de l'unité fabriquée :
La vidéo n°2 montrera le fonctionnement d'une éolienne verticale et la quantité d'énergie qu'elle produit. Il fournit un aperçu détaillé du module et une description du travail requis pour mesurer correctement la puissance réelle et d'autres paramètres :
La vidéo n°3 présente les tests d'une éolienne verticale artisanale. De quoi est capable un appareil fabriqué de vos propres mains à partir de matériaux de rebut :
Une source d'énergie alternative aussi moderne et pratique que les éoliennes verticales est facile à assembler de vos propres mains. Avec une bonne expérience en entretien ménager, il est possible de fabriquer chaque pièce, puis de relier tous les composants en une structure unique et intégrale.
Si vous ne voulez pas compliquer la tâche, il est tout à fait approprié d'acheter des composants prêts à l'emploi et, chez vous, sans hâte ni tracas, d'installer une éolienne fiable capable d'assurer une alimentation électrique ininterrompue à un espace de vie.
Lorsqu'on n'a pas confiance à 100% en ses capacités, mieux vaut confier les travaux à des professionnels. Ils feront tout très rapidement et dans le plein respect des exigences opérationnelles de base.
Avez-vous de l'expérience dans la construction et l'exploitation d'une éolienne? Veuillez partager des informations avec nos lecteurs et suggérer votre méthode d'assemblage de l'unité. Vous pouvez laisser des commentaires et ajouter des photos de produits faits maison dans le formulaire ci-dessous.
Certains ménages avancés utilisent depuis longtemps l’énergie éolienne pour fournir à leur foyer l’énergie nécessaire. Pour me débarrasser des factures de services publics, et plus encore par curiosité, j'ai assemblé un moulin à vent de mes propres mains. J'avais besoin d'un rotor, de pales en plastique, d'un mât (c'est sur un trépied), d'une batterie et d'un contrôleur. Lors de la rotation des turbines et des pales, deux forces sont générées : de portance et électrique. Les pales tournent, le rotor est activé et de l'électricité est générée.
Eh bien, quels ont été les résultats ? Y a-t-il même un échappement ? J'ai moi-même depuis longtemps envie d'essayer d'assembler une éolienne dans ma datcha. Bien sûr, je n’en compte pas comme principale source d’énergie. Pour l’instant, je considère cela plutôt comme un moment de détente et une expérience intéressante, mais qu’est-ce que c’est ? Une autre chose est que je n’ai pas encore avancé beaucoup plus loin que l’idée. Je collecte progressivement des pièces - j'ai déjà trouvé des pales normales et je sais où me procurer un long mât. Cet été, bien sûr, je n’aurai pas le temps, mais l’année prochaine j’essaierai de m’investir davantage dans le moulin dès le printemps.
Bien, que puis-je dire? Les éoliennes verticales ne constituent pas une direction prometteuse pour l’avenir. Oui, une telle conception est plus facile à assembler, mais de telles éoliennes ne sont pratiquement pas utilisées à l'échelle industrielle. Pourquoi? Voici quelques points principaux :
— Toute la surface des pales n'est pas utilisée (1/3 est utilisé par le vent, 1/3 assure la résistance, 1/3 n'est pas utilisé) ;
- vous aurez besoin d'un arbre long pour transmettre le couple ;
— Faible puissance de sortie.
Mais pour commencer, de telles conceptions sont tout à fait appropriées pour au moins commencer par quelque chose.En même temps, les éoliennes verticales ont leurs avantages :
— Il n'est pas nécessaire de « capter le vent » (les vents forts ne font pas peur et il n'y a pas besoin de collecteurs) ;
— Coût de mise en œuvre du projet ;
- Facilité d'entretien.
Mais à l’avenir, il vaut mieux se concentrer sur la conception classique des éoliennes.
La description de la fabrication du générateur indique incorrectement le rapport aimants/bobines ! Pour 9 bobines, vous avez besoin de 12 paires d'aimants (24 pièces). C’est peut-être pour cela que le résultat de la vidéo est déplorable.
Est-il même nécessaire de clôturer un potager avec des coils ?
Qu’est-ce qui vous empêche de simplement mettre un générateur automatique sur vos fesses et d’y attacher des pales ?