Energie eoliană Do It Yourself - Confecţionarea unei turbine eoliene

Într-un articol anterior am vorbit puţin despre energia eoliană, norocul românilor de a avea vânturi puternice, la propriu :) şi despre posibilitatea de a face economii şi chiar de a atinge independenţa energetică prin cumpărarea sau confecţionarea unei micro-centrale eoliene.

Sustenabilitatea soluţiei eoliene provine din costul redus al investiţiei şi din relativa stabilitate a sursei de  lucru mecanic, adică a vântului, în ţara noastră. O microcentrală eoliană conectată la o reţea de baterii poate stoca energia pe care o consumă o locuinţă proiectată şi gospodărită astfel încât să aibă un consum redus de electricitate.

În acest articol voi vorbi despre cum să-ţi confecţionezi o turbină eoliană cu motivaţia că este o metodă economica care implică reciclarea de materiale şi care poate fi adaptată în funcţie de caracteristicile fiecărei gospodării. Dacă eşti amator de DIY "do it yourself" şi doreşti să scapi de dependenţa de energie din reţea folosind energia mecanică furnizată de vânt, atunci te invit să citeşti mai departe.

Nu ai nevoie de un talent înnăscut pentru a-ţi construi propriul generator eolian, dar să ştii că este o treabă serioasă. Dacă nu ai o indemanare dovedită în domeniul firelor şi motoarelor, atunci înainte de a porni la drum găseşte-ţi un electrician care să te ajute. 

Primul pas pentru confecţionarea propriei turbine eoliene este calcularea necesarului mediu lunar de energie al casei tale conform consumului din trecut. Apoi urmează determinarea unei locaţii potrivite pentru amplasarea turbinei şi pe cat posibil măsurarea intensităţii şi constanţei vântului în acea locaţie (de preferat este să măsori periodic pe durata unui an). Aceste date vor servi la schiţarea planului pentru viitoarea turbină astfel încât să se potrivească intensităţii vantului local şi să furnizeze suficientă energie. De calitatea planului depinde rezultatul final, aşa că dacă nu ai cunoştinţe în domeniu apelează la cineva care are. Planul este de fapt schiţa proiectului cu dimensiunile componentelor calculate, materialele necesare şi uneltele enumerate într-o listă şi nu în ultimul rând un scurt calcul al costurilor pentru a stabili configuraţia cea mai rentabilă.

După ce ai planul trebuie să procuri toate materialele, să le asamblezi, să montezi turbina şi poate într-o săptămână eşti gata! Sună foarte simplu, dar nu e chiar aşa. Uite ce ar trebui să includa schiţa:

O turbină eoliană este formată din:

1. generatorul (motor/alternator)

2. elicea sau palele

3. coada sau stabilizatorul

4. stalpul sau suportul

5. bateriile şi invertorul de putere (pentru a transforma curentul  CA în CC)

Generatorul eolian poate fi (în ordinea performanţei şi a eficienţei): un generator cu magneţi permanenţi construit de tine, un servo-motor cu curent continuu fără perii, un motor electromagnetic cu inducţie adaptată, un motor cu curent continuu, un alternator de maşină. Fiecare variantă are propriile caracteristici şi important este să o alegi pe cea potrivită pentru condiţiile tale.

Un generator construit de tine are avantajul de a fi special conceput pentru scopul eolian; va avea o capacitate sporită de generare de energie şi va fi mult mai ieftin decât să cumperi unul nou (reciclarea este totuşi o optiune). Dar dacă alegi să îţi construieşti propriul generator foloseşte doar materiale de prima clasa şi lipeşte-le bine, pentru că va trebui să fie foarte robust. Din nou, nu ezita să apelezi la cineva cu experienţă dacă nu esti sigur pe tine.

Generatorul este format din 2 elemente:

Stator - element fix, aşezat pe suportul axului şi constituit dintr-un disc (material izolator precum răşina de fibră de sticlă) pe care sunt ataşate o serie de bobine din sârmă de cupru emailat conectate cu fire la o punte redresoare care converteşte CA în CC pentru a încărca bateriile.

Rotor sau dupa caz rotoare - estemontat pe ax cu rulemenţi (dacă se folosesc rotoare pe ambele părţi ale statorului ai nevoie de o bucşă pentru a le fixa între ele). Rotorul este un suport (un disc similar cu cel al statorului) pe care sunt lipiţi magneţi permanenţi cât mai puternici (sunt recomandaţi neodymium), care trebuie să fie fixaţi de elicie.

Elicea va fi învârtită de vânt şi va roti rotorul cu magneţii permanenţi peste bobinele din stator producând un flux magnetic în bobine, care astfel vor transforma energia mecanică şi vor genera energia electrică.

Există multe modele de elicii şi pale - de la simpla scandură sau elice ca de avion, la spirale helix care pot capta şi cei mai slabi curenţi, sau alte variante precum lame verticale şi semi-cilindri. Voi elabora acest subiect într-un viitor articol, pentru că modul în care captezi vântul poate face diferenţa dintre un ornament de gradină şi un generator de energie pe care te poţi baza.

Stabilizatorul sau coada trebuie să fie alineată cu varful elicei şi are rolul de a repoziţiona în permanenţă elicea pe direcţia vântului pentru a obţine cât mai multă putere, dar are şi scopul de a o stabiliza atunci cand puterea acestuia devine prea mare. Pentru modele precum turbina eoliană helix nu este necesar stabilizatorul, dar trebuie avut în vedere un sistem foarte bun de fixare. 

Suportul sau stâlpul de susţinere poate fi un suport de antena TV reciclat, un trunchi de lemn sau un suport  telescopic achiziţionat special pentru acest scop. Anumite modele precum turbina helix pot fi fixate pe coama acoperişului şi necesită o cuşcă metalică; alte modele nu trebuie fixate pe acoperiş decât dacă există o structură suficient de durabilă pentru că se pot desprinde sau pot produce poluare fonică datorită trepidaţiilor. În general este bine ca turbina să fie la înalţime pentru a fi ferită de turbulenţele create de copaci sau garduri şi pentru a putea beneficia de vânturile mai constante de la inălţime. În anumite situaţii stâlpul trebuie ancorat cu cabluri pentru a rezista furtunilor. De asemenea trebuie să existe un paratrăsnet mai înalt decât stalpul din motive lesne de înţeles. Urmăriţi cu atenţie modul în care relieful influenţează vântul pentru a alege dimensiunea potrivită a suportului şi rezistenţa necesară.

Bateriile şi puntea redresoare sunt necesare din 2 motive: în primul rând energia produsă de microcentrala eoliană nu va fi constantă şi trebuie stocată în baterii de 12V atunci când este generată în surplus pentru a putea avea în permanenţă curent electric în locuinţă; al doilea motiv este legat de faptul că turbina va genera curent CA şi pentru uz casnic acesta trebuie transformat în CC pentru a putea fi folosit fără riscuri. Apelează la un electrician sau la cineva cu experienţă în etapa configurării reţelelor de fire şi a izolării întregului sistem pentru că nu are rost să rişti un incendiu.

Alte informaţii utile despre eoliene.

În construirea propriei centrale eoliene ţine cont că este contra productiv să o faci mai mare decât ai nevoie. Ia în calcul principii precum: dublarea diametrului eliciei măreşte puterea de 4 ori, dublarea vitezei vântului măreşte puterea de 8 ori - energia disponibilă în vânt este egală cu cubul vitezei vântului. Este foarte dificil de controlat şi stabilizat o turbină eoliană cu putere foarte mare, aşa că e bine să îţi calculezi exact necesarul şi să proiectezi totul în functie de el. O elicie mai mare trebuie fixată mai bine, poate genera o sarcină mai mare decat poate duce reţeaua electrică a casei tale şi sistemul de stocare şi poate complica tot proiectul. Gandeşte-te şi la costuri!

O turbină eoliana robustă, bine proporţionată şi care are la bază o mecanică simplă va rezista mai bine şi mai mult, te va costa mai puţin şi va fi mai sigură din punct de vedere al fluctuaţiilor de electricitate.

Dacă îţi propui să îţi rezolvi în acest mod problemele energetice, fii prudent şi apeleaza la specialişti acolo unde este cazul - vei învăţa de la profesionişti şi te vei putea descurca singur pe viitor. Foloseşte materiale de calitate - în special magneţi şi adezivi foarte buni - şi foloseşte torţa de sudură pentru lipituri dacă ai posibilitatea. Proiectează turbina foarte simplist şi nu te aventura la un design spectaculos decât dacă eşti sigur de ceea ce faci. Reciclează atunci cand poţi, dar foloseşte componente sigure.

În viitor voi construi propria mea microcentrală eoliană şi voi documenta tot procesul practic, dar până atunci îţi urez mult succes dacă o vei face înaintea mea şi te rog să împartaşeşti cu noi experienţa practică, informaţiile utile sau chiar întrebările pe care le ai.

Surse şi resurse:
http://curcubeu.ro/index.php?artid=43

http://www.generator.dap.ro/