Walka z wiatrakami

…czyli wnioski z naszego trwającego rok projektu pt. przydomowa elektrownia wiatrowa.

Postanowiłem opisać, jak przebiegał mój ponad roczny eksperyment związany z pozyskiwaniem energii z wiatru. Zaczęło się od zabawkowego wiatraczka kupionego na targu dla córeczki. Zamocowałem ten wiatraczek na płocie i jakoś tak cieszył oczy widok, jak się kręci na wietrze. Wiatraki mają swoisty urok. Rzeźby kinetyczne napędzane wiatrem w szczególności.

https://www.youtube.com/user/AnthonyAHowe

https://www.youtube.com/user/strandbeestfilm

Nas jednak bardziej interesują takie wiatraki, które oprócz estetycznego wyglądu potrafią generować prąd i wspomóc domowy budżet. Zdecydowałem więc, aby ogarnąć temat przydomowych elektrowni wiatrowych.

Początki

Pierwszy wiatrak, który miał przetestować ideę elektrowni wiatrowej został poskładany z listew podłogowych, plastikowego pudełka, patyka i kawałka PVC. Prądnicą był w nim mały silniczek DC . Testowałem też wersję, która posiadała przekładnię pasową, ponieważ typowy silniczek DC wytwarza prąd przy dużych obrotach. Ten wiatraczek ledwie generował takie napięcie, aby zaświecić małą diodę LED 1,5V, a to i tak przy dość konkretnym wietrze.

Kolejnym pomysłem była turbina Savoniusa, czyli wiatrak pionowy. Okazał się być mniej wydajny niż poziomy, ale za to jest prostszy w konstrukcji i lepiej funkcjonuje przy zmiennym kierunku wiatru.

Następnie przyszedł czas na rozgryzienie tematu prądnicy. Postanowiłem zarówno sprawdzić typowe wykorzystywane w podobnych projektach rozwiązania, jak i zbudować własne. Testom zostały poddane silniczki AC, silniczki bezszczotkowe oraz silniki krokowe. Z kolei mój własny projekt to była tzw. Amerykanka, czyli generator prądu zmiennego wykorzystujący magnesy neodymowe umieszczone na tarczy równolegle do uzwojeń. Próbowałem też różnych mechanizmów przełożenia. Przy całości dość mocno pomogła możliwość drukowania prototypów na drukarce 3D.

Nowe wiatraki

Następnie przyszła kolej na nowy wiatrak. Tym razem postanowiłem, że oprócz nowej prądnicy będzie również posiadał możliwość regulacji kąta nachylenia łopat. Zastosowałem czysto mechaniczny regulator, w którym kąt łopat zmienia się dzięki sile odśrodkowej.

Regulator kąta nachylenia łopat okazał się zbędny. Przez dodatkową masę potrzebną do funkcjonowania mechanizmu sam wiatrak nie był w stanie sensownie szybko się obracać. Mój generator również okazał się niezbyt sprawny, natomiast był w stanie zaświecić 12V pasek LED przy mocniejszych podmuchach wiatru.

Przyszedł czas na zaprojektowanie kompletnego wiatraka z obudową w oparciu o wnioski z poprzednich projektów.

Nowa wersja zawierała większość elementów wydrukowanych na drukarce 3D. Tym razem zastosowałem wydajniejszy generator w postaci silnika krokowego i prostownik diodowy. Wszytko zabudowane w wodoodpornym korpusie.

Całość została zamontowana na ładnie umiejscowionym maszcie z rury oraz przygotowanym pod to wygodnym stanowisku pomiarowym.

Niestety, nie mam zbyt wielu materiałów z funkcjonującym wiatrakiem, ponieważ nastał okres burzowy i wiatrak niestety tego nie przetrwał. Wykonanie z użyciem druku 3D oraz rezygnacja z regulatora kąta nachylenia łopat dorowadziła do urwania się wszystkich łopatek podczas wichury. Nie zdążyłem więc przeprowadzić bardziej wymiernych testów.

Wnioski

Podobne konstrukcje są wykorzystywane przeważnie jako suplement do elektrowni słonecznych. Są sensowne w miejscach, gdzie w miarę regularnie i mocno wieje, natomiast takie warunki powodują również, że konstrukcja wiatraka musi być odpowiednio solidna.

Dla przykładu – podobny projekt w Bielsku – Białej koło hali sportowej. Jest postawiony w takim miejscu, że jeszcze nigdy nie widziałem, aby się obracał.

elektrownia wiatrowa

Inny przykład to zdjęcie z naszego wyjazdu do Chorwacji. Tam wiatraki pobudowano prawie na każdym półwyspie i wzniesieniu na wybrzeżu. Przynajmniej tam, gdzie akurat byliśmy elektrownia wiatrowa była powszechnym widokiem. Natomiast niespecjalnie widzieliśmy fotowoltaikę na dachach.

elektrownia wiatrowa

Podsumowanie

Wyciągnąłem następujące wnioski z eksperymentu: przy odpowiednich warunkach wiatrak jest rozwiązaniem pewniejszym i tańszym od ogniw słonecznych. W przeciwieństwie fotowoltaiki działa również w nocy i zimą. Może być jednak wykorzystany przy sprzyjających mu warunkach. Osobnym obszernym tematem jest uciążliwość wiatraków ze względu na hałas, a to mocno zależy od jego konstrukcji, warunków otoczenia, przestrzeni jaką dysponujemy oraz nastawienia ludzi mieszkających w jego pobliżu. W Polsce jest niewiele miejsc, w których takie projekty mają ekonomiczny sens. Jako przydomowe elektrownie preferowana jest fotowoltaika natomiast wiatraki jako elektrownia wiatrowa polecam jako suplement do innych rozwiązań lub atrakcyjną rzeźbę ogrodową.

Tadeusz

Inżynier/Designer/Maker

Zachęcam do dyskusji w komentarzach do artykułu, a także do polubienia nas na Facebook'u i Instagramie.

Zobacz także: