Transformar l'energia eòlica és una manera d'aconseguir electricitat barata. Hi ha molts dissenys d'aerogeneradors. Alguns d'ells estan dissenyats per a la màxima eficiència, d' altres no tenen pretensions. El segon grup inclou el rotor Savonius, creat fa uns 100 anys, encara s'utilitza amb èxit per resoldre diversos problemes tècnics.
Història de la creació
Sigurd Johannes Savonius (1884 - 1931) - inventor de Finlàndia, va guanyar fama pels seus treballs en física relacionats amb l'estudi de l'energia eòlica. Durant la seva vida, va rebre diverses patents que s'utilitzen no només per crear turbines eòliques, sinó també en construcció naval, així com en sistemes de ventilació de vagons i autobusos moderns.
Un altre inventor alemany - Anton Flettner (1888 - 1861) a principis del segle passat va plantejar una alternativa a la vela clàssica, creant l'anomenat rotor Flettner. L'essència de la invencióes va reduir a la següent: un cilindre giratori, bufat pel vent, va rebre una força dirigida en sentit horitzontal, que superava 50 vegades la força del flux d'aire. Gràcies a aquest descobriment es van construir diversos vaixells que utilitzen la força del vent per moure's. A diferència dels velers convencionals, aquests vaixells no eren completament independents energèticament. Es necessitaven motors per fer girar el rotor.
Reflexionant sobre la vela de Flettner, Savonius va arribar a la conclusió que també es podria utilitzar l'energia eòlica per fer-la girar. El 1926, va desenvolupar i patentar el disseny d'un cilindre obert amb fulles de direcció oposada a l'interior.
Una mica de física
Primer, una mica de teoria. Tothom es va adonar que quan es va amb bicicleta, l'aire crea una resistència important al moviment. I com més gran sigui la velocitat, més gran serà aquest valor. El segon factor que afecta la resistència és l'àrea de la secció transversal del cos afectada pel flux d'aire. Però hi ha una tercera magnitud, que està relacionada amb la geometria del cos. Això és exactament el que els dissenyadors de carrosseries intenten reduir quan es tracta d'aerodinàmica.
Per exemple, podem dir que tres plaques amb la mateixa àrea de secció transversal, però amb formes diferents: còncaves, rectes i convexes, tindran un coeficient d'arrossegament molt diferent. Per a una forma convexa, serà de 0,34, per a una recta - 1,1, per a una còncava - 1,33. Va ser la forma còncava que es va prendre per a les pales del rotor Savonius. És reconegut com l'amfitrió més eficaçenergia eòlica.
El principi de funcionament del rotor Savonius
A diferència de la vela de Flettner, Savonius va proposar dividir el cilindre en dues meitats i moure'ls l'un respecte de l' altre per aconseguir les aspes i l'espai entre elles. L'essència de la idea de Savonius era que el flux d'aire que colpejava una pala no només va anar cap al costat després d'això, sinó que, passant per l'espai axial, es va redirigir a la segona pala, la qual cosa va augmentar significativament l'efecte del vent..
Aquest principi de funcionament permet que el rotor Savonius funcioni fins i tot amb vent lleuger.
Hi ha diverses opcions de perfil:
- Les fulles es fixen a l'eix de manera que no hi hagi espai d'aire entre elles. Aquesta és la versió més senzilla de les moltes descripcions del rotor Savonius.
- La base d'una fulla s'insereix a la base de l' altra. Es manté un buit important al llarg de la línia de l'eix. Aquesta opció permet que el vent d'una meitat del rotor es mogui a l' altra. Perfil més eficient.
- Igual que la segona opció, només s'incrementa l'àrea de les fulles afegint una placa recta a l'interior.
Àmbit d'aplicació
A la dècada dels 60 del segle passat, els rotors Savonius es van utilitzar en els sistemes de ventilació del ferrocarril. Estaven instal·lats a les teulades dels vagons. Durant el moviment, el rotor va començar a girar i bombar aire del carrer a l'habitació. També es van instal·lar sistemes similars als autobusos.
Avui, l'aplicació principal del rotor ésaerogeneradors d'eix vertical. Hi ha una sèrie de dissenys similars que combinen dos factors:
- eix de rotació vertical;
- sin pretensions a la direcció del flux del vent.
A més dels aerogeneradors verticals, hi ha dispositius amb eix horitzontal. Es distingeixen per un gran retorn amb la mateixa força del vent. Estructuralment, s'assemblen a les pales de les hèlixs dels avions, situades en un eix horitzontal i amb una cua guia per alinear-se amb el vent.
Avantatges de l'aerogenerador Savonius
Tot i que els rotors axials verticals de les turbines eòliques perden eficiència davant dels rotors axials horitzontals, encara tenen una sèrie d'avantatges innegables:
- Treballa a qualsevol zona climàtica. A causa de la seva petita àrea transversal, no tenen por dels vents huracans.
- No necessiteu dispositius addicionals per al seu llançament. A causa de la forma còncava de les pales, el llançament es produeix a uns valors de vent mínims - 0,3 m / s. El generador assoleix els valors òptims a una velocitat de flux d'aire de 5 m/s.
- A causa del baix nivell de soroll de fins a 20 dB, el molí de vent es pot instal·lar molt a prop de l'habitatge, cosa que és important per a la generació d'electricitat de baixa potència i la pèrdua de corrent als cables.
- No requereix una direcció específica del vent. Comencen a treballar des del flux d'aire que va des de qualsevol angle.
- El disseny senzill redueix els costos de manteniment.
- No és perillós per als ocells que perceben l'estructura com un tot i no intenten volar a través de les aspes.
Els desavantatges dels aerogeneradors verticals inclouen una eficiència relativament baixa, costos més elevats dels materials de construcció i grans mides necessàries per aconseguir la potència requerida.
Com fer un aerogenerador amb les teves pròpies mans
Sembla poc probable fer un dispositiu que proporcioni electricitat a una casa de camp. No obstant això, fer un petit molí de vent per generar electricitat gratuïta que garanteixi el funcionament d'aparells de poca potència (bomba de reg, enllumenat públic davant de la casa, obertura de portes automàtiques) està en el poder de qualsevol artesà. Per a això necessitareu:
- 3 làmines d'alumini amb una longitud lateral de 33 cm, aproximadament 1 mm de gruix;
- canal de desguàs de 15 cm de diàmetre i 60 cm de llarg;
- canonada d'aigua de 4 cm;
- generador elèctric (es pot utilitzar el cotxe);
- accessoris (angles d'acer, cargols autorroscants, femelles, cargols).
Instruccions de cuina
Per fer un rotor Savonius senzill, necessiteu:
- Retalla 3 discos amb un diàmetre de 33 cm de làmines d'alumini.
- Talla una canonada d'aigua amb un diàmetre de 15 cm al llarg de l'eix per fer 2 espais en blanc per a les fulles. A continuació, talleu cada peça pel mig. Així, obtindreu 4 fulles idèntiques, de 30 cm de llarg.
- Feu un forat al centre dels discos a través del qual podeu inserir una canonada d'aigua de 4 cm.
- Connecteu els tres discos amb una canonada i entre ellsinserir fulles. Dos entre dos discos. Les fulles han d'estar orientades de manera que l'angle entre els seus eixos sigui de 90 graus. Això permetrà que fins i tot un vent lleuger faci girar el generador.
- Utilitzeu cantonades i cargols autorroscants per fixar les fulles a les llandes d'alumini.
- Premeu l'eix del generador a la part inferior de la canonada, que és l'eix.
El generador eòlic està llest. Només queda triar un lloc d'instal·lació que estigui prou obert als corrents d'aire. Si no hi ha prou vent, podeu fer un pal alt, al damunt del qual col·loqueu el generador.
Aerogeneradors verticals prefabricats
Amb el desenvolupament de les energies alternatives, hi ha una demanda creixent de productes d'alimentació autònoma. Actualment, hi ha turbines eòliques de fabricació russa al mercat, el preu dels quals comença a partir de 60 mil rubles.
Aquestes unitats es poden utilitzar al sector privat, satisfent les necessitats d'electricitat de 250 W a 250 kW.
