Генератор Савониуса: используем силу ветра в быту

Ветер — мощный источник энергии. «Приручить» его и использовать как генератор бесплатного ресурса люди пытаются давно. Это удается в промышленных масштабах. Но стоимость заводских установок высокая, поэтому появляются схемы для самостоятельного создания разных устройств. Одно из изобретений — ротор Савониуса, с которым и познакомимся.

Преимущества и принцип работы

Поперечная роторная турбина придумана русскими учеными — братьями Ворониными. Советский патент на изобретение получен в 1924 году. Но массовое производство аппаратов организовано шведским инженером Сигурдом Джоханесом Савониусом.

Вертикальный генератор преобразовывает порывы ветра в энергию. Главный плюс устройства — ему не нужны вспомогательные приборы для определения направления ветра, как горизонтальным «коллегам».

Дополнительные преимущества:

• высота устройства небольшая, его легко обслуживать без специальных приспособлений для проведения высотных работ;
• конструкция включает минимум деталей, что делает ее надежной, простой в эксплуатации;
• элементы генератора спроектированы так, чтобы показывать максимальный КПД;
• можно собрать ротор Савониуса своими руками;
• работает он бесшумно, безвреден для окружающей среды.

Принцип действия заключается в магнитной левитации. Турбины вращаются, образуется импульсная и подъемная силы, которые обеспечивают движение лопастей. Действует и сила торможения. Вращение лопастей активирует ротор, создается магнитное поле, вырабатывается электричество.

Главный минус агрегата — низкое использование энергии. Лопасти работают на четверть оборота, а скорость вращения тормозится. Согласно расчетам, расходуется только треть возможного потенциала.

Полностью обеспечить дом энергией такой ветрогенератор не способен. Устройство подойдет для освещения хозпостроек, дорожек в саду, придомовой территории. Да, горизонтальные конструкции показывают большую производительность, но ветряк Савониуса можно установить в любом месте и он работает полностью самостоятельно.

Технические особенности конструкции

Ветроколесо — это два или более полуцилиндра, закрепленные вокруг вертикальной оси вращения. Движение лопастей направлено в одну и ту же сторону вне зависимости от того, куда дует ветер. Двухлопастный прибор двигается отрывисто. Применение четырех элементов делает ход более плавным, но не решает проблему. Во втором случае еще и дополнительно теряется коэффициент эффективности.

Есть три варианта профиля конструкции:

1. Лопасти закрепляются на оси без воздушного промежутка. Эта конструкция примитивная, но простая в изготовлении и хорошо работает.
2. Основание одной лопасти заводится в основание другой. Здесь по оси остается промежуток и ветер «гуляет» по сторонам ветрогенератора Савониуса.
3. Конструкция похожа на второй вариант, но во внутреннюю часть добавлена прямая пластина с целью увеличения площади сечения лопастей.

70 лет назад такие устройства устанавливались в вентиляционные системы железнодорожного транспорта и автобусов. Во время движения ТС ротор раскручивался и перекачивал воздух извне внутрь помещений.

Инструкция по изготовлению ветряка

Смастерить бытовой генератор Савониуса не так сложно. Маломощное, но надежное устройство сгодится при обеспечении электроэнергией насоса для полива дачного участка, организации уличного освещения. Если рассчитать окупаемость устройства, выгода очевидна.

Какие нужны материалы:

• алюминиевые листы (33 см длиной, 1 мм толщиной) — 3 шт.;
• автомобильный или любой генератор;
• труба водосточная в диаметре 15 см, длина 60 см;
• труба водопроводная в диаметре 4 см.

Понадобится и некоторое количество гаек, стальных уголков, саморезов, болтов.

Алгоритм сборки устройства:

1. Вырезаем три диска в диаметре 33 см из листов.
2. Толстую трубу разрезаем вдоль оси и еще пополам посередине. Получаем четыре лопасти.
3. В центре дисков высверливаем отверстия под узкую трубу.
4. Соединяем диски трубой.
5. Между каждыми двумя кругами вставляем по две заготовки-лопасти.

Между осями лопастей оставляем прямой угол. Такое устройство раскрутит и минимальное дуновение ветра. Уголками, саморезами закрепляем лопасти на дисках. Вал генератора запрессовываем в низ трубы-оси.

Ветряк готов. Выбираем открытую для воздушных потоков площадку и устанавливаем прибор. Если место выглядит безветренным, размещаем ротор на мачте.