¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!

La energía alternativa recibida de las plantas de energía eólica provoca un alto interés en la sociedad. La evidencia de esto en el nivel de la práctica doméstica real abunda.

Los propietarios de bienes raíces suburbanos construyen molinos de viento con sus propias manos y están satisfechos con el resultado, aunque el efecto también es de corta duración. La razón es que durante el montaje el generador de viento no se calculó correctamente.

De acuerdo, no me gustaría gastar tiempo y dinero en el proyecto, para obtener una instalación ineficiente. Por lo tanto, es importante entender cómo hacer un cálculo del generador de viento y por qué parámetros elegir las principales unidades de trabajo del molino de viento.

El artículo está dedicado a resolver estos problemas. La parte teórica del material se complementa con ejemplos ilustrativos y recomendaciones prácticas para el montaje de una instalación de generador eólico.

Cálculo de la instalación del generador eólico.

¿Cómo empezar a contar el sistema de reproducción de electricidad a partir de energía eólica? Dado que estamos hablando de un generador eólico, parece lógico un análisis preliminar de la rosa de los vientos en un área específica.

Los parámetros de diseño tales como la velocidad del viento y su dirección característica para un territorio dado son parámetros de diseño importantes. Hasta cierto punto, determinan el nivel de potencia del molino de viento, que será realmente alcanzable.

Las turbinas eólicas de tal potencia son difíciles de imaginar. Pero tales diseños existen y funcionan eficazmente. Sin embargo, los cálculos de tales estructuras muestran una potencia relativamente baja en comparación con las fuentes de energía tradicionales.

Lo que es notable, este proceso es a largo plazo (al menos 1 mes), lo cual es bastante obvio. Calcular los parámetros probables máximos de la velocidad del viento y su dirección más frecuente es imposible con una o dos mediciones.

Se requerirán docenas de mediciones. Sin embargo, esta operación es realmente necesaria si hay un deseo de construir un sistema productivo efectivo.

Cómo calcular la potencia del molino de viento.

Las turbinas eólicas domésticas, especialmente aquellas hechas con sus propias manos, aún no han tenido que sorprender a las personas con gran potencia. Es comprensible Uno solo tiene que imaginar un mástil enorme con una altura de 8-10 m, equipado con un generador con un tramo de hélices de más de 3 m, y esta no es la instalación más potente. Sólo unos 2 kW.

Para dar servicio a aerogeneradores de tal potencia, se utilizan helicópteros y equipos de especialistas, que suman hasta diez personas. Para calcular una central eléctrica de este tipo, hay un número aún mayor de artistas involucrados.

En general, si confía en una tabla estándar que muestre la relación entre la potencia del generador eólico y el intervalo requerido de las palas de la hélice, hay algo en lo que sorprenderse. De acuerdo con la tabla, se requiere una hélice de 2 metros para un molino de viento de 10 W.

Para un diseño de 500 vatios, se requiere un tornillo con un diámetro de 14 m. En este caso, el parámetro del intervalo de la cuchilla depende de su número. Cuanto más grandes son las cuchillas, más pequeño es el swing.

Pero esto es solo una teoría, debido a que la velocidad del viento no supera los 4 m / s. En la práctica, todo es algo diferente, y el poder de la instalación doméstica, que en realidad funciona durante mucho tiempo, nunca ha excedido los 500 vatios.

Por lo tanto, la elección de potencia aquí generalmente se limita al rango de 250-500 W con una velocidad de viento promedio de 6-8 m / s.

Tabla de la dependencia de la potencia del sistema de energía eólica en el diámetro del tornillo de trabajo y el número de cuchillas. Esta tabla se puede utilizar para cálculos, pero teniendo en cuenta su compilación bajo el parámetro de velocidad del viento hasta 4 m / s (+)

Desde una posición teórica, la potencia de la central eólica se considera de acuerdo con la fórmula:

N = p * S * V 3/2,

donde:

  • p es la densidad de las masas de aire;
  • S es el área total soplada de las palas de la hélice;
  • V - velocidad del aire;
  • N es el caudal de aire.

Dado que N es un parámetro que afecta drásticamente la potencia de un generador eólico, la capacidad real de la instalación será cercana al valor calculado N.

Cálculo de tornillos aerogeneradores.

Al diseñar un molino de viento, usualmente se usan dos tipos de tornillos:

  • ala - rotación en el plano horizontal;
  • Rotor Savonius, rotor Darier - rotación en el plano vertical.

El diseño de los tornillos con rotación en cualquiera de los planos se puede calcular mediante la fórmula:

Z = L * W / 60 / V

donde:

  • Z - el grado de velocidad (baja velocidad) tornillo;
  • L es la longitud de la circunferencia de las cuchillas descritas por las cuchillas;
  • W - velocidad (frecuencia) de rotación del tornillo;
  • V - caudal de aire.

Basándose en esta fórmula, puede calcular fácilmente el número de revoluciones W: la velocidad de rotación.

Esto parece un diseño de tornillo llamado "Rotor Daria". Esta versión de la hélice se considera efectiva en la fabricación de aerogeneradores de pequeña capacidad y tamaño. El cálculo del tornillo tiene algunas características

Se puede encontrar una relación de trabajo de velocidad y velocidad del viento en las tablas que están disponibles en la red. Por ejemplo, para un tornillo con dos cuchillas y Z = 5, la siguiente relación es verdadera:

Número de cuchillas Grado de rapidez Velocidad del viento m / s
2 5 330

También uno de los indicadores importantes del tornillo de un molino de viento es un paso.

Este parámetro se puede determinar usando la fórmula:

H = 2πR * tg α,

donde:

  • es una constante (2 * 3.14);
  • R es el radio descrito por la cuchilla;
  • tg α - ángulo de sección.

En este artículo se proporciona información adicional sobre la elección de la forma y el número de cuchillas, así como las instrucciones para su fabricación.

Selección de generadores para aerogeneradores.

Teniendo el valor calculado de la velocidad del tornillo (W), obtenido por el método anterior, ya puede seleccionar (hacer) el generador correspondiente.

Por ejemplo, cuando el grado de rapidez es Z = 5, el número de cuchillas es 2 y la velocidad es 330 rpm. Con una velocidad del viento de 8 m / s. La potencia del generador debe ser de aproximadamente 300 vatios.

Planta generadora de energía eólica "en la sección". Una copia ejemplar de uno de los posibles diseños de un generador de un sistema de energía eólica doméstica ensamblado independientemente

Con tales parámetros, un motor que se utiliza en la construcción de bicicletas eléctricas modernas puede ser una opción adecuada como generador para una planta de energía eólica doméstica. El nombre tradicional de la pieza es el motor de ciclo (hecho en China).

Se parece a un motor de ciclo eléctrico, según el cual se propone hacer un generador para un molino de viento doméstico. El diseño del motor de ciclo es ideal para la implementación con poco o ningún cálculo y mejoras. Sin embargo, su poder es pequeño.

Las características de un motor de ciclo eléctrico son las siguientes:

Parámetro Significados
Voltaje, V 24
Potencia w 250-300
Velocidad de rotación, rpm 200-250
Torque Nm 25

Una característica positiva de los velomotores es que prácticamente no necesitan ser rehechos. Fueron desarrollados de manera constructiva como motores eléctricos con bajas revoluciones y se pueden usar exitosamente para generadores eólicos.

Para la fabricación de un molino de viento, puede usar un generador de automóvil o ensamblar la unidad desde una lavadora.

Cálculo y selección del controlador de carga.

El controlador de carga de la batería es necesario para una planta de energía eólica de cualquier tipo, incluida una estructura doméstica.

El cálculo de este dispositivo se reduce a la selección del circuito eléctrico del dispositivo, que correspondería a los parámetros calculados del sistema eólico.

De estos parámetros básicos son:

  • Generador de voltaje nominal y máximo;
  • potencia máxima posible del generador;
  • máxima corriente de carga posible de la batería;
  • voltaje en la batería;
  • temperatura ambiente;
  • Nivel de humedad ambiental.

Sobre la base de los parámetros presentados, el controlador de carga se ensambla a mano o la selección del dispositivo terminado.

Controlador de carga de batería utilizado como parte de una planta de energía eólica. El dispositivo es un fabricante industrial, que elige el que solo necesita estudiar cuidadosamente las características técnicas para una coordinación precisa con el sistema existente

Por supuesto, es deseable seleccionar (o ensamblar) un dispositivo cuyo circuito proporcione la función de un inicio fácil en condiciones de flujo de flujos de aire débil. Un controlador diseñado para funcionar con baterías de diferentes voltajes (12, 24, 48 voltios) también es bienvenido.

Finalmente, al calcular (hacer coincidir) el circuito del controlador, se recomienda no olvidar la presencia de una función como el control del inversor.

Selección de la batería para el sistema.

En la práctica, se utilizan diferentes tipos de baterías y casi todas son muy adecuadas para su uso como parte de un sistema de energía eólica. Pero tienes que hacer una elección concreta de todos modos. Dependiendo de los parámetros del sistema de turbina eólica, la batería se selecciona para el voltaje, la capacidad y las condiciones de carga.

Los componentes tradicionales para los molinos de viento domésticos son las baterías de ácido-plomo clásicas. Ellos mostraron buenos resultados en un sentido práctico. Además, el costo de este tipo de batería es más aceptable en comparación con otros tipos.

Las baterías de plomo-ácido son particularmente modestas para las condiciones de carga / descarga, pero no es aceptable incluirlas en un sistema sin un controlador.

Generador de energía eólica de batería. No es la mejor opción de operación, dado el caos de los cables y los requisitos de almacenamiento. Con este estado de dispositivos de almacenamiento de energía, no es necesario confiar en su acción a largo plazo.

En presencia de un generador eólico, instale un controlador de carga profesional con un sistema de automatización completo, parece razonable usar AGM o baterías de tipo helio.

Ambos tipos de dispositivos de almacenamiento de energía se caracterizan por una mayor eficiencia y una larga vida útil, pero imponen altas exigencias en las condiciones de carga.

Lo mismo se aplica a las llamadas baterías blindadas de tipo helio. Pero la elección de estas baterías para molinos de viento domésticos está significativamente limitada por el precio. Sin embargo, la vida útil de estas costosas baterías es la más larga en comparación con todos los demás tipos.

A estas baterías también se les asigna un ciclo de carga / descarga más importante, pero sujeto al uso de un cargador de alta calidad.

Cálculo del inversor para molino de viento doméstico.

Debemos hacer una reserva de inmediato: si el diseño de una instalación de energía eólica doméstica contiene una batería de 12 voltios, no tiene sentido instalar un inversor en dicho sistema.

En promedio, el consumo de energía de los hogares es de al menos 4 kW en las cargas máximas. De ahí la conclusión: el número de baterías para dicha potencia debe ser de al menos 10 piezas y preferiblemente a una tensión de 24 voltios. En tal cantidad de baterías, ya tiene sentido instalar un inversor.

Pequeño inversor de potencia (600 W), que puede utilizarse para pequeñas centrales eléctricas domésticas. Es posible alimentar un televisor o un refrigerador pequeño con este equipo de 220 voltios. En la lámpara en la corriente de la lámpara no es suficiente

Sin embargo, para proporcionar 10 baterías con un voltaje de 24 W por cada una y para mantener su carga de manera estable, se requerirá un molino de viento con una capacidad de al menos 2-3 kW. Obviamente, para los diseños sin pretensiones de los hogares, tal poder no es tirar.

Sin embargo, la potencia del inversor se puede calcular de la siguiente manera:

  1. Resumir el poder de todos los consumidores.
  2. Determinar el tiempo de consumo.
  3. Determine la carga máxima.

En un ejemplo concreto, se verá así.

Deje que como carga haya electrodomésticos: lámparas de iluminación - 3 uds. 40 W cada uno, receptor de TV 120 W, refrigerador compacto 200 W. Resumimos la potencia: 3 * 40 + 120 + 200 y obtenemos 440 W en la salida.

Determine el poder de los consumidores durante un período de tiempo promedio de 4 horas: 440 * 4 = 1760 W. Según el valor de potencia obtenido durante el tiempo de consumo, parece lógico elegir un inversor entre estos dispositivos con una potencia de salida de 2 kW.

Sobre la base de este valor, se calcula la característica de voltaje-corriente del dispositivo requerido: 2000 * 0.6 = 1200 V / A.

El esquema clásico de reproducción y distribución de energía recibida de un generador eólico de tipo doméstico. Sin embargo, para proporcionar una cantidad de dispositivos con energía a largo plazo, se necesita una instalación suficientemente potente (+).

En realidad, la carga de un hogar a una familia de tres personas, donde existe un equipo completo con electrodomésticos, será mayor que la calculada en el ejemplo. Por lo general, y en relación con el tiempo de carga, el parámetro supera las 4 horas tomadas. En consecuencia, un inversor de energía eólica necesitará uno más potente.

El cálculo preliminar del molino de viento es útil no solo para su autoensamblaje. Para determinar los parámetros óptimos también es necesario al elegir un generador eólico terminado.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

En el video se presenta cómo se analizan los datos de origen y cómo se aplican las fórmulas:

Es necesario utilizar los datos calculados en cualquier caso. Ya sea que se trate de una planta de energía industrial o se fabrique para condiciones domésticas, el cálculo de cada nodo siempre conlleva la máxima eficiencia del dispositivo y, lo que es más importante, la seguridad operativa.

Los cálculos preliminares determinan la viabilidad del proyecto, ayudan a establecer qué tan costoso o económico resulta el proyecto.

¿Tienes experiencia en resolver tales problemas? ¿O tiene preguntas sobre el tema? Por favor, comparta sus habilidades en el cálculo y diseño de un generador de viento. Puede dejar comentarios y hacer preguntas en el siguiente formulario.

¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!

Categoría: