L'utilisation de sources d'énergie alternatives est l'une des principales tendances de notre époque. L'énergie éolienne propre et abordable peut être convertie en électricité même dans votre maison si vous construisez un moulin à vent et le connectez à un générateur.
Vous pouvez construire de vos propres mains des pales pour une éolienne à partir de matériaux ordinaires, sans utiliser d'équipement spécial. Nous vous dirons quelle forme des pales est la plus efficace et vous aiderons à choisir le bon dessin pour un parc éolien.
Comment fonctionne une éolienne simple?
Une éolienne est un appareil qui vous permet de convertir l'énergie éolienne en électricité.
Le principe de son fonctionnement réside dans le fait que le vent fait tourner les pales, met en mouvement un arbre le long duquel la rotation entre dans le générateur par une boîte de vitesses qui augmente la vitesse.
Le fonctionnement d'une centrale éolienne est estimé par KIEV - le coefficient d'utilisation de l'énergie éolienne. Lorsque la roue éolienne tourne rapidement, elle interagit avec une grande quantité de vent, ce qui signifie qu'elle lui prend plus d'énergie
Deux principaux types d'éoliennes sont divisés:
- vétérinaire;
- horizontal.
Les modèles orientés verticalement sont construits de manière à ce que l'axe de l'hélice soit perpendiculaire au sol. Ainsi, tout mouvement des masses d'air, quelle que soit la direction, met la structure en mouvement.
Une telle polyvalence est un plus de ce type d'éoliennes, mais elles perdent par rapport aux modèles horizontaux en termes de productivité et d'efficacité de travail
L'éolienne horizontale ressemble à une girouette. Pour que les pales tournent, la structure doit être tournée dans le bon sens, selon la direction du mouvement de l'air.
Des instruments spéciaux sont installés pour contrôler et capturer les changements de direction du vent. L'efficacité avec cette disposition de la vis est beaucoup plus élevée qu'avec une orientation verticale. En usage domestique, il est plus rationnel d'utiliser des éoliennes de ce type.
Quelle forme de lame est optimale?
L'un des principaux éléments d'une éolienne est un ensemble de pales.
Il existe un certain nombre de facteurs associés à ces détails qui affectent l'efficacité du moulin à vent:
- poids;
- la taille;
- la forme;
- Matériel;
- quantité.
Si vous décidez de concevoir des pales pour un moulin à vent fait maison, vous devez absolument prendre en compte tous ces paramètres. Certains croient que plus il y a d'ailes sur l'hélice du générateur, plus l'énergie éolienne peut être obtenue. En d'autres termes, plus on est de fous.
Cependant, ce n'est pas le cas. Chaque partie individuelle se déplace en surmontant la résistance à l'air. Ainsi, un grand nombre de pales sur la vis nécessite une force de vent plus importante pour effectuer un tour.
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Pales en forme de turbine d'un moulin à vent
Disposition verticale des lames
Moulin à vent personnalisé
Aubes ordinaires
De plus, trop d'ailes larges peuvent provoquer la formation du soi-disant «chapeau d'air» devant l'hélice, lorsque le flux d'air ne traverse pas l'éolienne, mais se courbe autour d'elle.
La forme est d'une grande importance. La vitesse de l'hélice en dépend. Un faible débit entraîne des tourbillons qui inhibent la roue éolienne.
Le plus efficace est une éolienne à une seule lame. Mais il est très difficile de le construire et de l'équilibrer de ses propres mains. La conception n'est pas fiable, mais avec une grande efficacité. Selon l'expérience de nombreux utilisateurs et fabricants d'éoliennes, le modèle le plus optimal est un tripale.
Le poids de la lame dépend de sa taille et du matériau à partir duquel elle sera réalisée. La taille doit être sélectionnée avec soin, guidée par les formules de calcul. La bordure est mieux réalisée de sorte qu'il y ait un arrondi d'un côté et que le côté opposé soit net
Une forme de lame correctement choisie pour une éolienne est le fondement de son bon travail.
Pour la fabrication à domicile, les options suivantes conviennent:
- type de voile;
- type d'aile.
Les pales du type voile sont de simples rayures larges, comme dans un moulin à vent. Ce modèle est le plus évident et le plus facile à fabriquer. Cependant, son efficacité est si faible que cette forme n'est pratiquement pas utilisée dans les éoliennes modernes. L'efficacité dans ce cas est d'environ 10-12%.
Une forme beaucoup plus efficace est les pales de profil d'aile. Les principes de l'aérodynamique sont impliqués ici, qui volent d'énormes avions dans les airs. Une vis de cette forme est plus facile à mettre en mouvement et tourne plus rapidement. Le débit d'air réduit considérablement la résistance qu'une éolienne rencontre sur son chemin.
Le profil correct devrait ressembler à l'aile d'un avion. D'un côté, la lame a un épaississement et de l'autre une pente douce. Les masses d'air circulent très facilement autour d'une partie de cette forme
L'efficacité de ce modèle atteint une valeur de 30 à 35%. La bonne nouvelle est que vous pouvez construire une pale d'aile de vos propres mains en utilisant un minimum d'outils. Tous les calculs et dessins de base peuvent être facilement adaptés à votre éolienne et utiliser l'énergie éolienne gratuite et propre sans restrictions.
Que font les lames à la maison?
Les matériaux qui conviennent à la construction d'une éolienne sont, tout d'abord, le plastique, les métaux légers, le bois et une solution moderne - la fibre de verre. La principale question est de savoir combien de travail et de temps êtes-vous prêt à consacrer à la fabrication d'un moulin à vent.
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Lames à technologie dure
Turbine à spirale métallique
Lames d'un moulin à vent à partir d'un tuyau en polymère
Assemblage d'un moulin à vent avec des lames de contreplaqué
Tuyaux d'égout en PVC
Le matériau le plus populaire et le plus répandu pour la fabrication de pales en plastique pour une éolienne est un tuyau d'égout en PVC ordinaire. Pour la plupart des générateurs domestiques avec des diamètres de vis jusqu'à 2 m, des tuyaux de 160 mm suffiront.
Les avantages de cette méthode incluent:
- bas prix;
- disponibilité dans n'importe quelle région;
- simplicité de travail;
- un grand nombre de schémas et dessins sur Internet, une large expérience d'utilisation.
Les tuyaux sont différents. Cela est connu non seulement de ceux qui font des parcs éoliens faits maison, mais de tous ceux qui ont rencontré l'installation d'un égout ou d'un système d'approvisionnement en eau. Ils diffèrent par leur épaisseur, leur composition et leur fabricant. Le tuyau est peu coûteux, vous n'avez donc pas besoin d'essayer de réduire davantage le coût de votre éolienne, en économisant sur les tuyaux en PVC.
Un matériau médiocre dans les tuyaux en plastique peut faire craquer les lames lors du premier test et tout le travail sera gaspillé
Vous devez d'abord décider du modèle. Il existe de nombreuses options, chaque formulaire a ses avantages et ses inconvénients. Il est peut-être judicieux d'expérimenter d'abord avant de découper la version finale.
Étant donné que le prix des tuyaux est bas et que vous pouvez les trouver dans n'importe quelle quincaillerie, ce matériau est parfait pour les premières étapes de la modélisation des lames. Si quelque chose ne va pas, vous pouvez toujours acheter une autre pipe et réessayer, le portefeuille ne souffrira pas beaucoup de ces expériences.
Les utilisateurs expérimentés d'énergie éolienne ont remarqué qu'il est préférable d'utiliser des tuyaux orange plutôt que gris pour fabriquer les pales de l'éolienne. Ils tiennent mieux leur forme, ne se plient pas après la formation des ailes et durent plus longtemps
Les concepteurs amateurs préfèrent le PVC, car pendant le test, une lame cassée peut être remplacée par une nouvelle, fabriquée en 15 minutes sur place avec un motif approprié. Simple et rapide, et surtout - abordable.
Des photos-instructions pour la fabrication des pales d'un moulin à vent à partir de tuyaux en polymère aideront à maîtriser visuellement les étapes et la séquence du processus:
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Étape 1: Marquer le contour des pales d'un moulin à vent
Étape 2: ouvrez les lames avec un blogueur
Étape 3: Marquage de l'ergot pour le montage
Étape 4: couper la saillie et l'ébavurage
Étape 5: Préparation des plaques métalliques
Étape 6: Découpe de la plaque de montage en deux parties
Étape 7: alignement des plaques coupées
Étape 8: ponçage du côté recadré
Toutes les étapes préparatoires sont terminées, maintenant les pales doivent être fixées à la pièce en rotation après le vent:
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Après avoir attaché au rebord sur les lames une plaque de montage découpée, marquer les points de la prochaine fixation à travers les trous
Nous forons des trous pour l'installation des fixations en plaçant un morceau de planche ou un bloc sous la lame. Pour ce faire, il est préférable de prendre une perceuse d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre de la jambe de vis
Les copeaux de polymère restants après le forage doivent être soigneusement retirés des trous, en faisant attention à ne pas se déchirer afin que la taille des douilles de montage augmente
Sur le disque métallique, marquez le centre où le boulon d'ancrage sera installé et dessinez un triangle équilatéral, dont chaque sommet marque la position de la plaque de montage
Collez les plaques sur le disque métallique, en les plaçant aux sommets du triangle. Cela facilitera notre travail lors du soudage.
Au centre du disque, nous positionnons et soudons un écrou pour y insérer un boulon d'ancrage. Les plaques collées sont soudées avec une couture convexe
Nous fixons les lames coupées des tuyaux à la partie soudée. Nous les installons pour que le virage de tous soit dirigé d'un côté
Nous visons un écrou sur chaque vis à l'arrière. Pour que les fixations ne se dévissent pas lorsque les lames tournent, il est conseillé de les fixer par soudure ou soudage
Étape 9: Marquage des points d'attache
Étape 10: Perçage des trous de montage
Étape 11: Préparation des trous pour l'assemblage
Étape 12: Marquage de la lame pour l'installation des lames
Étape 13: collage des plaques avant soudage
Étape 14: Préparation du disque rotatif pour l'assemblage
Étape 15: Fixation des lames en plastique
Étape 16: Serrez les vis
Aluminium - mince, léger et cher
L'aluminium est un métal léger et durable. Il est traditionnellement utilisé pour la fabrication de pales d'éoliennes. En raison de son poids léger, si vous donnez à la plaque la forme souhaitée, les propriétés aérodynamiques de la vis seront à une hauteur.
Les principales charges que l'éolienne subit pendant la rotation visent à plier et à casser la lame. Si au cours d'un tel travail le plastique se fissure rapidement et tombe en panne, vous pouvez compter sur une vis en aluminium beaucoup plus longtemps.
Cependant, si vous comparez des tuyaux en aluminium et en PVC, les plaques métalliques seront toujours plus lourdes. À des vitesses élevées, il y a un risque élevé d'endommagement non pas de la lame elle-même, mais de la vis au point de fixation
Un autre inconvénient des pièces en aluminium est la complexité de fabrication. Si le tuyau en PVC a un coude qui sera utilisé pour conférer les propriétés aérodynamiques de la lame, l'aluminium est généralement pris sous la forme d'une feuille.
Après avoir coupé la pièce selon le motif, ce qui en soi est beaucoup plus compliqué que de travailler avec du plastique, la pièce résultante devra toujours être roulée et lui donner le bon pli. À la maison et sans outil, ce ne sera pas si simple.
Au lieu d'aluminium coûteux, vous pouvez utiliser des restes de tôle de toiture ou des morceaux de carton ondulé restant après l'installation:
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Étape 1: Préparation du matériel pour la fabrication des lames
Étape 2: plier les bords des lames
Étape 3: Traitement de toutes les pales d'un moulin à vent
Étape 4: Ajustez toutes les lames à la même taille
Étape 5: façonner les gouttières
Étape 6: Marquage des trous de montage
Étape 7: Assemblage de la partie active de l'éolienne
Étape 8: Installation de l'éolienne sur le mât
Fibre de verre ou fibre de verre - pour les professionnels
Si vous décidez d'aborder la question de la création d'une lame consciemment et êtes prêt à y consacrer beaucoup d'efforts et de nerfs, la fibre de verre convient. Si vous n'avez jamais eu affaire à des éoliennes auparavant, commencer à vous familiariser avec la modélisation d'un moulin à vent en fibre de verre n'est pas une bonne idée. Pourtant, ce processus nécessite de l'expérience et des compétences pratiques.
La lame de plusieurs couches de fibre de verre, collée avec de la colle époxy, sera solide, légère et fiable. Avec une grande surface, la pièce est creuse et presque sans poids
Pour la fabrication de fibre de verre est prise - un matériau mince et durable, qui est produit en rouleaux. En plus de la fibre de verre, la colle époxy est utile pour fixer les couches.
Commencez à travailler en créant une matrice. Il s'agit d'une telle pièce, qui est une forme pour une future pièce.
La matrice peut être en bois: poutres, planches ou rondins. La silhouette en vrac de la moitié de la lame est directement découpée dans le massif. Une autre option est un moule en plastique
Il est très difficile de faire une ébauche par vous-même, vous devez avoir un modèle prêt à l'emploi d'une lame en bois ou en un autre matériau devant vos yeux, et alors seulement une matrice pour la pièce est coupée en utilisant ce modèle. De telles matrices en ont besoin d'au moins 2. Mais, ayant fait une fois une forme réussie, elle peut être utilisée plusieurs fois et ainsi construire plus d'un moulin à vent.
Le fond du moule est soigneusement graissé avec de la cire. Ceci est fait de sorte que la lame finie puisse être facilement retirée par la suite. Posez une couche de fibre de verre, enduisez-la de colle époxy. Le processus est répété plusieurs fois jusqu'à ce que la pièce atteigne l'épaisseur souhaitée.
Ensuite, la colle doit sécher. Certains recommandent de placer le moule dans un sac sous vide et de pomper de l'air. Ainsi, la colle pénètre mieux dans toutes les couches de fibre de verre, ne laissant aucune zone imprégnée
Lorsque la colle époxy sèche, la moitié de la pièce est soigneusement retirée de la matrice. Faites de même avec la seconde moitié. Les pièces sont collées ensemble pour former une pièce volumétrique creuse. Une lame en fibre de verre légère, robuste et de forme aérodynamique est le summum de l'excellence pour un amateur de parcs éoliens.
Son principal inconvénient est la difficulté de mettre en œuvre l'idée et une grande quantité de mariage au début, jusqu'à ce que la matrice idéale soit obtenue et que l'algorithme de création ne soit pas affiné.
Bon marché et gai: une pièce en bois pour une éolienne
Une lame en bois est une méthode ancienne qui est facile à mettre en œuvre mais inefficace au niveau actuel de la consommation d'électricité. Vous pouvez faire un détail à partir d'une planche solide en bois clair, comme le pin. Il est important de choisir un flan en bois bien séché.
Si l'arbre est humide, en cours de séchage, la vis peut "conduire" et elle est déformée. Et le poids d'un arbre humide est nettement plus élevé que sec
Il est nécessaire de choisir une forme appropriée, mais tenez compte du fait que la lame en bois ne sera pas une plaque mince, comme l'aluminium ou le plastique, mais une structure tridimensionnelle. Par conséquent, en donnant à la pièce un peu de forme, vous devez comprendre les principes de l'aérodynamique et imaginer la forme de la lame dans les trois dimensions.
L'aspect final de l'arbre aura un plan, de préférence électro. Pour la durabilité, le bois est traité avec un vernis protecteur antiseptique ou de la peinture.
Le principal inconvénient de cette conception est le poids important de la vis. Pour faire bouger ce colosse, le vent doit être suffisamment fort, ce qui est difficile en principe. Cependant, le bois est un matériau accessible. Les planches adaptées à la création d'une vis d'éolienne se trouvent dans votre cour sans dépenser un centime. Et c'est le principal avantage du bois dans ce cas.
L'efficacité d'une lame en bois tend à zéro. En règle générale, le temps et les efforts nécessaires à la création d'un tel moulin à vent ne valent pas le résultat, exprimé en watts.Cependant, en tant que modèle de formation ou copie de test, une pièce en bois est tout à fait l'endroit idéal. Et la girouette avec des lames en bois est spectaculaire sur le site.
La sélection de photographies suivante présentera les étapes de fabrication d'un moulin à vent avec des lames découpées en contreplaqué:
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Nous retirons le générateur du vélo usagé et y percons des trous pour fixer la partie active du moulin à vent - un disque en contreplaqué avec des lames
Sur la feuille de contreplaqué, nous dessinons les pales de la future éolienne. Afin de réduire la consommation de matériel, il est préférable de les disposer non pas comme indiqué sur la photo, mais de diriger la base dans des directions opposées
Tout d'abord, nous dessinons tous les détails de la partie travaillante du moulin à vent en contreplaqué sur papier, puis les transférons sur la feuille de contreplaqué.
Conformément au marquage, nous découpons d'abord grossièrement les pièces avec une scie sauteuse, puis nous le modifions manuellement si nécessaire
Compte tenu des conditions de travail de la mini-centrale assemblée, nous la traitons avant assemblage. Nous couvrons d'imprégnation antiseptique et d'un retardateur de flamme
Nous fixons des morceaux de la barre coupés à un angle sur le disque central, auquel tous les détails de la vis en contreplaqué de l'éolienne seront attachés
Nous fixons les lames de contreplaqué et un générateur d'un vélo d'occasion aux chevilles montées sur le disque
Après avoir assemblé la partie active de l'éolienne, nous vérifions la liberté de rotation du disque avec l'éolienne. Si quelque chose interfère, rectifiez, corrigez
Étape 1: Préparation du générateur à partir du vélo
Étape 2: appliquer le modèle de lame
Étape 3: Dessins des modèles de pièces de moulin à vent
Étape 4: sciage des composants de la pièce de travail
Étape 5: Traitement antiseptique des pièces
Étape 6: Fixation des chevilles biseautées
Étape 7: Installation du générateur de vélo
Étape 8: Vérification de la rotation libre de la vis
La pièce de travail est prête et testée pour son fonctionnement, ce qui signifie qu'il ne reste plus qu'à la peindre et à la fixer au mât:
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Étape 9: Fixation de l'hélice
Étape 10: Traitement de l'amorce
Étape 11: peindre les détails du moulin à vent
Étape 12: Fixation de la pièce de travail au mât
Dessins et exemples de lames
Il est très difficile de faire le calcul correct de la vis de l'éolienne sans connaître les principaux paramètres affichés dans la formule, sans avoir aucune idée de la façon dont ces paramètres affectent le fonctionnement de l'éolienne.
Il vaut mieux ne pas perdre son temps s'il n'y a pas envie de se plonger dans les bases de l'aérodynamique. Des plans prêts à l'emploi avec des indicateurs prédéfinis vous aideront à choisir la bonne lame pour un parc éolien.
Dessin d'une pale pour une hélice bipale. Il est composé d'un tuyau d'égout de 110 mm de diamètre. Le diamètre de la vis de l'éolienne dans ces calculs est de 1 m
Une telle petite éolienne ne pourra pas vous fournir une puissance élevée. Très probablement, vous pouvez à peine extraire plus de 50 watts de cette conception. Cependant, une hélice bipale en tube PVC léger et mince donnera une vitesse de rotation élevée et assurera le fonctionnement de l'éolienne même avec un petit vent.
Dessin d'une pale pour une hélice tripale d'une éolienne à partir d'un tuyau de 160 mm de diamètre. La vitesse estimée dans cette option est de 5 avec un vent de 5 m / s
Une hélice à trois pales de cette forme peut être utilisée pour des unités plus puissantes, environ 150 W à 12 V. Le diamètre de l'hélice entière dans ce modèle atteint 1,5 m. La roue éolienne tournera rapidement et commencera facilement à se déplacer. Les éoliennes à trois ailes sont les plus courantes dans les centrales électriques domestiques.
Dessin d'une pale maison pour une hélice à 5 pales d'une éolienne. Il est composé de tuyaux en PVC d'un diamètre de 160 mm. Vitesse estimée - 4
Une telle hélice à cinq pales peut produire jusqu'à 225 tours par minute à une vitesse de vent nominale de 5 m / s. Pour construire une lame selon les dessins proposés, vous devez transférer les coordonnées de chaque point des colonnes "Coordonnées du motif avant / arrière" à la surface du tuyau d'égout en plastique.
Selon le tableau ci-dessous, vous pouvez calculer le diamètre du moulin à vent avec 2-16 lames. Dans ce cas, vous pouvez choisir la taille en tenant compte de la puissance de sortie souhaitée.
Le tableau montre que plus l'éolienne a d'ailes, moins leur longueur doit être importante pour obtenir un courant de même puissance
Comme le montre la pratique, l'entretien d'une éolienne de plus de 2 mètres de diamètre est assez difficile. Si, selon le tableau, vous avez besoin d'un plus grand moulin à vent, envisagez d'augmenter le nombre de pales.
Les règles et principes de calcul d'une éolienne seront introduits dans un article décrivant le processus de calcul pas à pas.
Effectuer l'équilibrage d'une éolienne
L'équilibrage des pales d'une éolienne contribuera à rendre son fonctionnement aussi efficace que possible. Pour équilibrer, vous devez trouver une pièce où il n'y a ni vent ni courant d'air. Bien entendu, pour une éolienne de plus de 2 m de diamètre, il sera difficile de trouver une telle pièce.
Les lames sont assemblées dans une structure finie et installées en position de travail. L'axe doit être situé strictement horizontalement, de niveau. Le plan dans lequel la vis tournera doit être réglé strictement verticalement, perpendiculairement à l'axe et au niveau du sol.
La vis, qui ne bouge pas, doit être tournée de 360 / x degrés, où x = le nombre de lames. Idéalement, un moulin à vent équilibré ne déviera pas de 1 degré, mais restera immobile. Si la lame a tourné sous son propre poids, elle doit être légèrement corrigée, réduire le poids d'un côté, éliminer la déviation de l'axe.
Le processus est répété jusqu'à ce que la vis soit complètement immobile dans n'importe quelle position. Il est important qu'il n'y ait pas de vent pendant l'équilibrage. Cela peut fausser les résultats des tests.
Il est également important de s'assurer que toutes les pièces tournent strictement dans le même plan. Pour vérifier à une distance de 2 mm des deux côtés de l'une des lames, régler la plaque de commande. Pendant le mouvement, aucune partie de la vis ne doit toucher la plaque.
Pour faire fonctionner une éolienne avec des pales fabriquées, il faudra assembler un système qui accumule l'énergie reçue, la sauvegarde et la transfère au consommateur. L'un des composants du système est le contrôleur. Vous apprendrez comment fabriquer un contrôleur pour une éolienne en lisant l'article recommandé par nous.
Construire un moulin à vent de vos propres mains à partir de matériaux improvisés est tout à fait possible. Si vous commencez avec des modèles plus simples, la première tentative sera probablement couronnée de succès. Avec l'expérience, adoptez des idées plus complexes pour obtenir l'éolienne la plus efficace et la plus puissante.
Vidéo n ° 1. Comment fabriquer un moulin à vent à partir de tuyaux en PVC:
Vidéo n ° 2. Générateur de vent bricolage:
Vidéo n ° 3. Moulin à vent en acier galvanisé:
Si vous souhaitez utiliser une énergie éolienne propre et sûre pour les besoins des ménages et que vous ne prévoyez pas de dépenser beaucoup d'argent pour l'achat d'équipement coûteux, des lames faites maison en matériaux ordinaires seraient une bonne idée. N'ayez pas peur des expériences, et vous pourrez encore améliorer les modèles existants d'hélices d'un moulin à vent.
Voulez-vous dire comment vous avez personnellement fabriqué des pales pour un moulin à vent, qui fournit de l'électricité au chalet? Souhaitez-vous partager des informations utiles avec les visiteurs du site ou poser une question? Veuillez écrire des commentaires dans le bloc ci-dessous.