Как сделать простой ветрогенератор из шуруповерта

Как добыть бесценную электроэнергию буквально из воздуха? Очень просто, для этого нужен только старый шуруповерт (можно сломанный) и всякий хлам из мастерской.

Это будет максимально простая модель ветрогенератора. Никаких специальных навыков или знаний не потребуется. Самая сложная часть – просверлить дырки в шестерне. Но об этом чуть позже, а сейчас немного теории, чтобы четко понимать, как все работает.

Принцип работы

Суть в том, чтобы преобразовать механическую энергию в электрическую.

Поток ветра вращает лопасти ветрогенератора. Лопасти вращают ротор, то есть двигатель шуруповерта. Ротор генерирует электричество. Вот, собственно, и все.

Расчеты

Отправная формула: P=0.6⋅S⋅V³

Работающая формула: P=(0.6⋅S⋅V³⋅0.4⋅0.8-20%)/2

S – площадь ометания или круга лопастей. Высчитывается по отдельной формуле: S=πr² (r – радиус, π – число Пи, 3.14)

V – скорость ветра. Измеряется специальным прибором – анемометром. .Его тоже можно собрать своими руками.

Отправная формула показывает мощность ветреного потока. Однако даже заводской ветрогенератор не может всю эту мощность преобразовать в электроэнергию. Самодельный ветрогенератор из шуруповерта, собранный своими руками, совсем далек от этого значения.

Куда девается энергия?

Лопасти, выпиленные в гараже на глазок, могут принять только 40% от мощности ветряного потока.

Эти 40% поступают в генератор. Но он может обработать только 80% от них. Цифра зависит от КПД конкретно вашего двигателя.

Еще примерно 20% потеряются на проводке и аккумуляторе.

А уже финальную цифру нужно поделить еще на 2. Только так получится пессимистичный, но приближенный к показателям вольтметра ответ.

На примере это выглядит так.

1. Лопасть 97 см. От конца лопасти до центра винта 3 см. Значит, площадь ометания высчитывается как – 3.14 ⋅1²=3.14 м².
2. Скорость ветра, скажем, 10 м/с.
3. Отправная мощность – 0.6⋅3.14⋅10³=1884 Вт.
4. От этой цифры оставляем только 40%, которые захватит винт – 1884⋅0.4=753.6 Вт.
5. А от этой оставляем только 80%, которые усвоит двигатель – 753.6⋅0,8=602.88 Вт.
6. От сюда еще минус 20% – 602.88-120.576=482.304 Вт.
7. И финальные сокращения – 482.304/2=241.152.
8. Итого: 0.6⋅3.14⋅10³⋅0.4⋅0,8-20%=482/2=241.

Так получается честная цифра, на которую вы можете рассчитывать.

Конечно, можно идеально рассчитать угол лопастей, провести проводку как надо, припаять контроллер и компенсировать потери. Но это статья о том, как без заморочек собрать ветрогенератор своими руками из двигателя шуруповерта. Чтобы почувствовать свою власть над природой и понять, как это в принципе работает.

Если хотите смастерить более мощный ветрогенератор, тогда лучше забыть о шуруповерте и найти двигатель помощнее. Ну а пока, работаем с тем, что имеем.

План работы

Подготовка

Гвоздь программы – шуруповерт. Нам понадобится зажимной патрон и двигатель от шуроповерта. Остальные части пока не нужны.

Выпиливаем лопасти из ПВХ труб или чего-нибудь еще. Подойдут: алюминиевый лист, плотная пластмасса или пластиковые бочки. Главное, чтобы лопасти были прочными и легкими. В длину около метра. Если есть желание, можно покорпеть над формой. Скопируйте пропорции с заводского ветрогенератора. Тогда лопасти будут поглощать больше воздуха и вертеться даже без сильного ветра. Но вообще-то можно сделать и на глазок, лишь бы крутились.

Выпиливаем пластину для их крепления. Пластина должна выйти прочной. Материал: стальной лист, диск от фрезы или кусок дерева. Она сильно влияет на сбалансированность, поэтому делайте впритык. Должно быть место для надежного крепления лопастей, но ничего сверх этого.

Сверлим отверстия в пластине и шестерне. Количество отверстий определяйте сами. Как минимум два отверстия под каждую лопасть на краю пластины и три в центре, столько же в шестерне.

Делаем корпус по диаметру подшипников для места сцепления. Бутылочные крышки, баночки, трубки, да все что угодно. Корпус необязателен, он нужен только для защиты ротора от пыли.

Сборка

Намертво зажимаем вал двигателя в зажимной патрон и проверяем, чтобы ось двигателя крутилась.

Крепим лопасти к пластине, а пластину к шестерне, желательно болтами. Если делали форму по чертежам, тогда побольше внимание уделяйте месту крепления. Это сильно влияет на баланс винта и может свести все усилия, потраченные на правильную форму, к нулю.

Вставляем корпус.

Чтобы вся конструкция выглядела более цельной, можно притянуть ее зажимами к деревянному бруску.

В принципе все готово. Перед нами ветрогенератор из шуруповерта. Осталось его установить и подключить.

Установка

Сильнее дует ветер – больше вырабатывается энергии, а ветер дует на высоте. Поэтому чем выше, тем лучше. Уже на высоте 5 метров порывы ветра будут достаточными, но если у вас завалялась десятиметровая матча было бы просто прекрасно. Из возможных вариантов: голое дерево, крыша домика или ПВХ труба, вогнанная в землю.

Подключение к электроприборам

От обмотки двигателя уже отходят два проводка: плюс и минус. Что-нибудь простое, например, лампочку можно подключить к ним напрямую. Главное – соблюдать полярность.

Для более сложной техники мощность должна быть постоянной. Чтобы сгладить перепады, нужен аккумулятор и контроллер. Они уже есть в шуруповерте, поэтому просто восстанавливаем родную цепь. От двигателя длинные провода идут к контроллеру, а контроллер соединяется с аккумулятором. А уже от аккумулятора можно подключать к технике.

Как использовать такой ветрогенератор

Для зарядки телефона или планшета. Хотя затея опасная, перепады мощности могут сломать зарядное устройство или сжечь телефон.

Для работы светодиодного освещения. Хватит на 15 таких лампочек.

Для гирлянд. У всех шторм, а у вас праздник.

И других мелочей: фонариков, лампочек, вывесок, вентиляторов…

Стоит делать или нет?

Теперь вы умеете собирать простенький ветрогенератор из шуруповерта своими руками. В штормовую погоду он выдаст 200-240 Вт. С экономической точки зрения такой ветряк оправдает себя, только если все запчасти достались даром или валялись в гараже никому ненужные.

Но все мы понимаем, что дело тут не в деньгах, а в том, чтобы создать нечто самому. Добыть энергию из ничего при помощи старого хлама. Это ли не чудо.

Вероятно, после этого захочется собрать агрегат посерьезнее, который обеспечит светом весь дом. Это сложнее, но базовый принцип вам уже известен, так что дерзайте.