2019 március 26 - kedd

2.4.5.6. Szélenergia

	

A szél mechanikai energiáját szélgenerátorok segítségével tudjuk elektromos energiává alakítani. Természetesen a szél energiáját mechanikus energiává is át lehet alakítani, de ezen az oldalon arról olvashatsz, hogyan tudod saját magad megtervezni és akár ki is vitelezni a háztartásod villamos gépeinek szélenergiával történő meghajtását.

Mielőtt a szélenergia témakörét elkezdenénk tárgyalni, javaslom, hogy menjél vissza a “Fogyasztók” oldalra és ott végezd el a háztartásodban lévő elektromos berendezések fogyasztásának kiszámítását!

	

A szélgenerátor

szélgenerátor1

Ahhoz, hogy tudjad, mennyi energiát nyerhetsz ki a szélből a lakóhelyeden, három dolgot kell megvizsgálnod: a szélsebességet, a szélirányt és a napi hasznosítható szeles órák számát.

A szélsebesség

Az Országos Meteorológiai Szolgálat szerint “az átlagos szélsebesség alapján hazánkat mérsékelten szeles területnek minősíthetjük. A szélsebesség évi átlagai 2-4 m/s között változnak. Jellegzetes a szélsebesség évi járása, legszelesebb időszakunk a tavasz első fele (március, április hónapok), míg a legkisebb szélsebességek általában ősz elején tapasztalhatók.”

A következő térképen megnézheted, hogy Magyarország különböző területein mekkora a 70 m-es magasságban mért átlagos szélsebesség.

szelterkep 2.4.5.6. Szélenergia

1.ábra. Magyarország különböző területein 70 m-es magasságban mért átlagos szélsebességek (m/s)

A fenti térképet innét vettem.

Minél magasabban vagyunk, annál nagyobb a szélsebesség. Ha ki akarjuk számolni, hogy más magasságokon mekkora a szélsebesség, akkor a következő képletet kell alkalmaznunk:

keplet1 2.4.5.6. Szélenergia

ahol:

  • v1 – a talajközeli h1 magasságban mért szélsebesség
  • v2 – a h2 magasságban mért szélsebesség

Ebből a képletből ki tudjuk fejezni, hogy:

keplet2 2.4.5.6. Szélenergia

Ha például a lakóhelyeden 70 m-es magasságban az átlagos szélsebesség 4.2 m/s, akkor 10 m magasan ez csak 2,8 m/s.

A következő táblázatba beírhatod a 70 m-es magasságban mért szélsebességet és azt, hogy milyen magasságban tervezed a szélgenerátorod elhelyezését, eredményül pedig megkapod az adott magasságban várható szélsebességet.

Szélsebesség 70 m-en
Szélgenerátor magassága
Szélsebesség az adott magasságban
m/s
m

1.táblázat. A 70 m magasságban mért szélsebesség átszámolása a szélgenerátor magasságában várható szélsebességre

	

Amennyiben magad akarod kimérni az átlagos szélsebességet, úgy rendszeres méréseket kell végezned. A következő ábrához hasonló görbéket kell kapnod, melyek alapján meghatározható az átlagos szélsebesség.

szel_atlag1 2.4.5.6. Szélenergia

2.ábra. Az átlagos szélsebesség meghatározása adott időközönként mintavételezett sebességek alapján.

A 2.ábrából kitűnik, hogy “a szeles napokon az átlagos szélsebesség 8-14 m/s-ot is eléri, a maximális szelek 25 m/s közelében vannak. A két értékhatár közötti sávban lévő szélből nyerhető az energia jelentős része.

A mintákból vett gyakorisági értékek alapján meghatározhatjuk, hogy a különféle sebességű szelek az év átlagnapján a 24 órából mekkora százalékkal részesednek. A 2.ábrából leolvasható, hogy energiatermelés szempontjából a szelek 56 %-a jó minősítésű.”

szel_atlag2 2.4.5.6. Szélenergia

3.ábra. Az év átlagnapján a 24 órából a különféle sebességű szelek részesedése.

A 3.ábrán azt láthatjuk, hogy napközben erősebb szelek fújnak, mint éjszaka és hajnalban, de az átlagos szélsebesség valóban 5,54 m/s.

Az átlagos szélsebesség (vá) ismeretében jó közelítéssel megadható az adott helyre vonatkozó szélsebesség gyakoriság a Rayleigh-féle eloszlásfüggvény alkalmazásával.

keplet3 2.4.5.6. Szélenergia

ahol:

  • f(v) – a ‘v’ sebességű szél relatív gyakorisága

Ha az átlagos szélsebesség alapján grafikonon ábrázoljuk a szélsebesség gyakoriságot, akkor pl. a következő ábrán látható görbét kapjuk.

Szeleloszlas 2.4.5.6. Szélenergia

4.ábra. Szélsebesség gyakoriság 4,8 m/s átlagos szélsebesség esetén

A 4.ábrából látszik, hogy a 6 m/s-os szélsebesség gyakorisága 12 %, az 1 m/s-os szélsebesség gyakorisága 4 %, a 8 m/s-os szélsebesség gyakorisága pedig 8 %. Más szavakkal megfogalmazva ez azt jelenti, hogy 8 m/s-os szélsebesség az adott területen a szelek 8 %-át teszi ki.

Ezekre az adatokra nincs feltétlenül szükségünk a szélgenerátor teljesítmény-szükségletének kiszámításakor, de jó tudni, hogy milyen szelek fújnak felénk.

A szélsebesség meghatározásával kapcsolatos információkat innét és innét vettem.

Szélirány

A szélirány sok mindentől függ, például a földrajzi elhelyezkedéstől, a domborzattól stb. Vannak uralkodó szélirányok, melyek az adott területre jellemzőek, de természetesen a szélirány ettől sokszor el is térhet.

A következő ábra a magyarországi jellemző szélirányokat mutatja be.

szel 2.4.5.6. Szélenergia

5.ábra. A magyarországi jellemző szélirányok

Mivel a szélirány gyakran változik, ezért fontos az, hogy a szélgenerátor lapátkerekei ne legyenek fixen egy irányba rögzítve, hanem egy vízszintesen elhelyezett farklapáttal a széliránytól függően változtatható helyzetűek legyenek. Az általunk használt szélgenerátorok viszonylag kis teljesítményűek, ezért nem gond a szélirányba állítás.

A szélirány mérési eredményeit poláris koordináta rendszerben szokás ábrázolni. Ezt mutatja be a következő ábra.

wind_vect_convs 2.4.5.6. Szélenergia

6.ábra. A szélirány mérésének alapelve

A 6.ábrán lévő jelölések a következők:

  • ui – a szél keleti irányú sebesség-összetevője
  • vi – a szél északi irányú sebesség-összetevője
  • vh – a szélsebesség
  • FVect – a szél vektoriális ázimutja, azaz a szél haladási iránya
  • FMet – a szél meteorológiai ázimutja, vagyis az az irány, ahonnét a szél fúj
  • FPolar – a szél vektor poláris szöge

A kapott eredményt a következőképpen jeleníthetjük meg.

szel_koor 2.4.5.6. Szélenergia

7.ábra. A szélirány ábrázolása poláris koordináta-rendszerben

A szélirány meghatározásával kapcsolatos információkat innét vettem.

Napi hasznosítható szeles órák száma

Mint az 1.ábrán látható, Magyarországon az átlagos szélerősség 4,2 m/s 70 m-es magasságban, amit az 1.táblázatban átválthatunk 2,8 m/s-ra (10 m-es magasságban). Mivel ez átlagos érték, így ennél nagyobb és kisebb szélsebességeket is mérhetünk. Vannak azonban olyan kis szélsebességek, melyeknél a szélgenerátor be se indul. Ezek a generátor szempontjából “szélcsendes” óráknak számítanak. A 2.ábrán az is látható, hogy a nap 24 órájából átlagosan 56 %-nyi időben, azaz 13,5 órát fúj jó minősítésű szél.

szelgen2

A következő táblázatban néhány szélgenerátor teljesítményét és az árát tekintheted meg. A maximális áramokat úgy kaphatjuk meg, hogy a maximális teljesítményt elosztjuk a kapocsfeszültséggel. Az adott szélgenerátornál mindig a maximális értéket adják meg, mely egy adott szélsebességre vonatkozik. Ez általában 12 m/s, a magyarországi átlagos szélerősség viszont (10 m-es magasságban) 2,8 m/s. Ezért a maximális áramokat még el kell osztanunk néggyel.

Típus
AIR-X
Land
AIR-X
Land
H-80 Whisper
WHI-3000 Whisper-175
Feszültség
12 V
24 V
24 V
48 V
Teljesítmény
400 W
400 W
1000 W
3200 W
Max. Áram
33,33 A
16,66 A
41,66 A
66,66 A
Átlag Áram
8,33 A
4,16 A
10,16 A
16,66 A
Ár
249500 Ft
249500 Ft
674250 Ft
1867500 Ft

2.táblázat. Néhány szélgenerátor teljesítménye és ára

szélgenerátor2
	

Próbálj meg játszani a különböző feszültségekkel (itt). Azt fogod látni, hogy minél kisebb a feszültség, annál olcsóbban jön ki a szélgenerátor. Ennek oka az, hogy még egy kisteljesítményű szélgenerátor teljesítménye is jóval meghaladhatja a legnagyobb napelemek teljesítményét. Míg a napelemeknél sok kis elemet raktunk össze a kívánt áram elérésére, addig a szélgenerátoroknál csak 2-10 generátorra van szükségünk, tehát a teljesítmény-eloszlás már nem olyan homogén.

Ha összehasonlítjuk a szélgenerátorok és a napelemek összesített árát, akkor azt tapasztaljuk, hogy a szélgenerátorok kb. fele annyiba kerülnek, mint a napelemek. Szélgenerátort viszont könnyebb házilag készítenünk, mint napelemeket, így az még sokkal olcsóbbá válik. Erről lesz szó a továbbiakban.

Saját szélgenerátor készítése

Vegyünk egy vagy több, az autókban használt generátort, lapátkereket és megfelelő nyomaték-áttételt, azokat rakjuk össze és már használhatjuk is a szélgenerátorunkat. A valóságban ez természetesen kicsit összetettebb, de ettől függetlenül kivitelezhető. A nyomaték-áttételre azért van szükségünk, hogy a lapátkerék fordulatszámát illeszteni tudjuk az autógenerátorok fordulatszámához.

Először azonban meg kell határoznunk, hogy mennyi energiát tudunk a szélből kinyerni.

A szél teljesítménye

A szél teljesítményét a következő képlettel határozhatjuk meg:

P = 0,5 * LS * ( D2 * 0,7854 ) * v3

ahol:

  • P – a szél teljesítménye (W)
  • LS – a levegő sűrűsége (általában 1,22-vel számolhatunk )
  • D – a lapátkerék átmérője (m)
  • v – a szél sebessége (m/s)

A konstansokat összeszorozva egy egyszerűbb képletet kapunk:

P = 0,479 * D2 * v3

Tehát ha a lapátkerék átmérője mondjuk 1,5 m, a szél sebessége pedig 2,84 m/s, akkor a szél teljesítménye:

P = 0,479 * 1,52 * 2,843 = 24,69 W

Nem túl sok! Ráadásul itt a veszteségekkel még nem is számoltunk. Az első veszteség ott jelentkezik, hogy a lapátok nem tudják felfogni a szél teljes energiáját. A lapátkerekek hatásfoka 20 % és 40 % közötti lehet. Nagyobb szélsebességnél kevesebb lapát is elegendő – általában 3 db – , míg kisebb szélsebességnél több lapátot – általában 6-8 db-ot – kell használnunk a hatásfok növelésére. Tegyük fel, hogy sikerült megfelelő alakú, számú és méretű lapátkerekeket gyártanunk (erről majd lejjebb lesz szó), így a hatásfokot vehetjük 40 %-nak.

A következő jelentős veszteség magában a generátorban van, annak hatásfokát csak 60 %-ra vehetjük. További kisebb veszteségek is fellépnek, de azok elenyészők, ezért csak az imént említett két veszteséggel számolunk.

A turbina eredő hatásfoka tehát:

heredő = 0,4 * 0,6 = 0,24

Módosítsuk a képletet így:

P = 0,479 * D2 * v3 * 0,24

P = 0,115 * D2 * v3

A fenti példánk szerinti 24,69 W szélenergiából tehát csak 24,69 * 0,24 = 5,93 W-ot tudunk kinyerni elektromos áram formájában.

Vizsgáljuk meg, hogyan tudnánk ezt növelni. A szélből kinyert teljesítmény két tényezőtől függ: a lapátkerék átmérőjétől és a szélsebességtől. A következő táblázatban összehasonlíthatjuk, hogy ezek mennyire hatnak a rendszer teljesítményére.

Átmérő Sebesség
2,8 m/s
5,4 m/s
10 m/s
14 m/s
1 m    
2,5 W    
18,1 W    
115,0 W    
315,6 W
1,5 m    
5,7 W    
40,7 W    
258,8 W    
710,0 W
2 m    
10,1 W    
72,4 W    
460,0 W    
1262,2 W
2,5 m    
15,8 W    
113,2 W    
718,8 W    
1972,3 W
3 m    
22,7 W    
163,0 W    
1035,0 W    
2840,0 W
3,5 m    
30,9 W    
221,8 W    
1408,8 W    
3865,6 W

3.táblázat. A szélturbina kimeneti teljesítménye a lapátkerék átmérője és a szélsebesség függvényében

Mint a 3.táblázatból kitűnik, a lapátkerék átmérőjének a növelésével csak kis mértékben tudjuk növelni a kimeneti teljesítményt. A szélsebesség növelésével viszont már jóval jelentékenyebb a teljesítménynövekedés. Elsősorban tehát a szél sebessége a meghatározó.

Egy településen az átlagos szélsebesség adott. Ha azt növelni akarjuk, akkor a szélgenerátort magasabbra kell telepíteni. A magasságot azonban szintén nem növelhetjük a végtelenségig. Az 1.ábrán látható szélsebesség térképen egyértelműen kitűnik, hogy a hegyvidékes részeken nagyobb a szélsebesség, tehát inkább ott érdemes szélgenerátorokat telepíteni.

Az áttétel kiszámítása

Tegyük fel, hogy az adott magasságban az átlagos szélsebesség 5,4 m/s, a lapátkerék átmérője pedig 2,5 m. Ekkor az elektromos áram formájában levehető teljesítmény 113,2 W. Mivel autó-generátort használunk, tudjuk, hogy annak kimeneti feszültsége 12 V, így az áramerősség 113,2 / 12 = 9,43 A. Amennyiben ennél nagyobb áramokra van szükséged, több szélgenerátort kell párhuzamosan kötnöd.

Arra is gondolhatnánk, hogy az áttétel megváltoztatásával növelhetjük a generátor fordulatszámát, így nagyobb áramokat érhetünk el. Ezzel csak az a gond, hogy a nagyobb áramok a generátor tekercsén keresztülfolyva nagyobb fékezőerővel hatnak a lapátkerékre és ha a szél energiája nem elegendő, akkor a rendszer leáll, illetve lelassul, ami szintén kisebb áramokat eredményez.

Az áttétel növelése azért sem előnyös, mert akkor szeles, viharos időben, mikor a szél sebessége jóval meghaladja az átlagosat (pl. az 5 m/s-os átlagsebesség esetén akár 25 m/s-ot is elérheti). Ez a generátor tönkremeneteléhez vezethet. Egy átlagos autógenerátor 50-55 A-t tud leadni a maximális 5000 / perces fordulatszámon. Ha tehát a szélturbinád átlagosan lead 10 A-t, akkor a viharos időben elérheti az 50 A-t is. Mivel ez még benne van a tűréshatárban, így a generátor ezt károsodás nélkül elviseli. Ebben az esetben nem is kell gondoskodnunk a lapátkerék fékezéséről, bár az mindenképpen előnyös, hiszen ha több szélturbinát kapcsolunk párhuzamosan, azok vihar esetén túl sok áramot termelnének, ami az akkumulátor és esetleg az inverter tönkremeneteléhez vezethet.

Ha tehát tudjuk, hogy a generátorunk 5000 / perces fordulatszámon 50 A áramot ad le, akkor már könnyen kiszámolhatjuk, hogy 9,43 A-t 943 / perces fordulatszámnál kapunk.

A kérdés az, hogy mekkora a lapátkerék fordulatszáma. Mivel ez nagymértékben függ a lapátkerék alakjától, méretétől és a lapátok számától, így a szélsebesség egyedüli ismerete nem elegendő ahhoz, hogy a turbina fordulatszámát meghatározzuk. Ezt csak tapasztalati úton tudjuk pontosan meghatározni, de a következő képlet adhat bizonyos támpontot.

n = 60 * v * l / ( p * D )

ahol:

  • n – a lapátkerék fordulatszáma
  • v – a szél sebessége
  • l – a lapátkerék csúcsán mért kerületi sebesség és a szélsebesség aránya
  • D – a lapátkerék átmérője

A l meghatározásáról pár sorral lejjebb még szó lesz, most vegyük 5-nek. Ekkor a lapátkerék fordulatszáma a fenti példánál maradva:

n = 60 * 5,4 * 5 / ( 3,14 * 2,5 ) = 2063 / perc

Ha 1:1 arányban csatlakoztatnánk a lapátkerékhez a generátort, akkor elméletileg 20,63 A-t kaphatnánk. De mint azt már pár sorral feljebb olvashattad, a szélnek a teljesítménye nem éri el a 20,63 * 12 = 247,56 W-ot. ( Csak 113,2 W teljesítményt tudunk a szélből kinyerni a példának vett konstrukcióból. ) Ezért nyomaték-áttételt kell alkalmaznunk. A mi esetünkben a magasabb fordulatszámú lapátkerékhez képest le kell csökkentenünk a fordulatszámot. Az áttétel tehát 2063 : 943 = 2,18 : 1.

Mivel az autógenerátorok már rendszerint el vannak látva szíjtárcsával, ezért annak az átmérőjét kell beszoroznunk 2,18-al. Az így kapott átmérő a lapátkerék tengelyére felszerelt szíjtárcsa átmérője.

A következő ábrán egy kész szélkerék áttételét láthatod.

6ft_turbine1 2.4.5.6. Szélenergia

8.ábra. Egy kész szélkerék áttétele

A 8.ábrát innét, a számításokhoz az ötleteket pedig innét vettem.

A lapátok és a lapátkerék kialakítása

Mint azt már korábban olvashattad, a lapátkerekek kialakítása nagymértékben befolyásolja a szélturbina hatásfokát. Ezért kell nagy gondot fordítani azok kialakítására.

Kezdjük a lapátkerék formájával. Az elméleti számítások, számítógépes modellezések és a gyakorlati tapasztalatok egyöntetűen azt bizonyítják, hogy a legjobb hatásfokot olyan széllapátokkal érhetjük el, ahol a lapátkerék a tengelyhez kapcsolódó végétől kiindulva egyre jobban csavarodik kifelé. Ennél a kialakításnál tudjuk a levegőmolekulák mozgási energiáját a leghatékonyabban hasznosítani. A következő ábra egy lapát számítógépes modellezését mutatja be.

Szarnylapat 2.4.5.6. Szélenergia

9.ábra. A széllapát alakjának számítógépes modellezése

Sok bonyolult számítást lehet végezni a lapátkerék alakjának és szögének meghatározására, azonban ezek helyett most inkább gyakorlati ötleteket szeretnék adni.

A lapátkereket legegyszerűbben fából lehet kialakítani. Erre láthatsz itt néhány tippet.

1.lépés. Oszd fel a deszkát (ebben az esetben) öt egyenlő részre (cellára)

bd1 2.4.5.6. Szélenergia

2.lépés. Jelöld be azokat a részeket, amiket ki kell vágni, majd vágd is le azokat

bd2 2.4.5.6. Szélenergia

3.lépés. Jelöld be minden egyes cellán a lejtést

bd3 2.4.5.6. Szélenergia

4.lépés. Jelöld be a vastagságot minden egyes cellán, majd távolítsd el a felesleges részeket.

bd4 2.4.5.6. Szélenergia

5.lépés. Jelöld be minden egyes cellán a cella szélességének 38 %-át, kösd össze ezeket a pontokat egy egyenes vonallal, majd faragd le a felesleges részeket. Figyelj arra, hogy ne vágj bele a lapát legvastagabb részébe.

Blade_design2 2.4.5.6. Szélenergia

Nagyon részletes leírást találhatsz itt arról, hogy hogyan kell a szárnyprofilt kialakítanod.

Miután már tudjuk, hogyan kell a széllapátokat kialakítani, nézzük meg, hány darab lapátra lesz szükségünk. Már említettük korábban, hogy a kis szélsebességnél több lapát kell a megfelelő nyomaték eléréséhez. Arról viszont még nem volt szó, hogy ezek a szélkerekek nagyobb szélsebességnél veszítenek a nyomatékukból. A szélkerekeket a sebességük szerint lassújárású és gyorsjárású csoportba sorolhatjuk. Hogy egy adott szélkerék melyik csoportba tartozik, az a kerületi sebesség és a szélsebesség arányától függ, melyet a <fontface=”Symbol”>l tényezővel jelölünk.

<fontface=”Symbol”>l = vk / vsz

Ha <fontface=”Symbol”>l < 4 lassújárású, ha <fontface=”Symbol”>l > 4 gyorsjárású szélgenerátorokról beszélünk.

A lassújárásúaknál kis szélsebességnél nagy nyomaték jelentkezik a tengelyen. Azonban a jelleggörbe meredeken csökken mivel a szélsebesség növekedésével a lapát a következő örvényébe kerül. A gyorsjárásúaknál széles szélsebesség tartományban alakul ki megközelítőleg állandó nyomaték.

A következő ábrák a lassú és gyorsjárású szélmotorok nyomaték- és hatásfoktényezőit mutatják be.

Image8 2.4.5.6. Szélenergia

11.ábra. A nyomatéktényező (Cm) a gyorsjárási tényező <fontface=”Symbol”>(l) függvényében

Image5 2.4.5.6. Szélenergia

12.ábra. A hatásfok(Cp) a gyorsjárási tényező <fontface=”Symbol”>(l) függvényében

A torony elkészítése

Ahhoz, hogy megfelelő sebességű széllel rendelkezzünk, a szélturbinát magasabban kell elhelyeznünk: állványra, oszlopra, háztetőre vagy pl. egy magas fára.

Ezekről itt láthatsz ötletadó képeket. A hozzá tartozó szöveget nem fordítottam le, mivel a képek magukért beszélnek.

A széllapátok tervezése

Miután már tisztában vagyunk az elmélettel, itt az ideje, hogy magunk is tervezzünk egy szélturbinát.

A következő 4.táblázat abban nyújt segítséget, hogy Te magad is meg tudd tervezni és építeni a legoptimálisabb formájú szárnylapátodat. Néhány tényezőt állandó értéknek vettem: ezek az emelkedési konstans (CI = 0,8), a lapátszög (AT = 4 °) és a generátor feszültsége (Vgen = 12 V).

A táblázat első felébe írhatod be azokat a paramétereket, melyek változóak:

  • P – A kívánt kimeneti teljesítmény értéke nem lehet túl magas, mint azt már a magyarországi szelek teljesítményének vizsgálatakor megállapítottuk. Legyen 60 és 110 W közötti érték.
  • Cp – A hatásfok gyorsjárású szélkeréknél viszonylag állandó, értéke legyen 0,32, ha l = 5. (Lásd a 11.ábrát.)
  • l – A sebességarány megválasztásánál gyorsjárású szélkereket javaslok, mivel akkor a teljesítmény- és nyomatéktényező a szélsebesség széles tartományban viszonylag állandó marad, mint ahogy azt a 11. és 12. ábrán láthatod is. Ezek szerint l értéke 4-nél nagyobb kell legyen. Javaslom, hogy legyen 5.
  • B – A lapátok száma gyorsjárású szélkeréknél 2 vagy 3. Javaslom a hármat.
  • n – A cellák száma. Minél nagyobb ez a szám, annál pontosabban tudod kialakítani a lapátot. Ennek értéke 1 és 20 között legyen. Javaslom a 10-et.
  • vá – Az átlagos szélsebességet az 1.táblázatban már meghatároztad a számodra ideális magasságban.

A táblázat második felében a szélkerék átmérőjét, a szélkerék adott szélsebességnél várható fordulatszámát, az áttételt, a generátor fordulatszámát és egy széllapát celláinak méreteit láthatod.

Kívánt teljesítmény(P)
Teljesítmény tényező (Cp)
Sebesség arány (l)
Lapátok száma (B)
Cellák száma (n)
W
db
db
Cella
Sugár
Béta
Húrszélesség
Faszélesség
Lejtés
Vastagság
	

4.táblázat. A széllapát számolt paraméterei

Ahhoz, hogy a 4.táblázat adatairól tudd, hogy mit jelölnek, nézd meg a következő ábrát.

szarny_magyaraz 2.4.5.6. Szélenergia

10.ábra. A széllapát főbb paraméterei

A fenti számításokat innét és innét vettem.

Amennyiben jobban szereted nézni a kialakítás fázisait, akkor látogass el ide.

A gyorsjárású lapátkerekek kialakítására itt láthatsz tippeket.

Megjegyzés: A 4.táblázatban kiszámolt értékek csak közelítő adatok. Amennyiben több szélgenerátort szeretnél párhuzamosan kapcsolni, akkor először készíts egyet, azzal végezzél méréseket és csak ezután fogjál hozzá a többi megépítéséhez. Több helyen is láttam az Interneten, hogy a számolt teljesítménynek gyakran a kétszeresét, sőt, a két és félszeresét is elérte a szélkerék. Ez annak köszönhető, hogy a helyes kialakítás következtében a hatásfok (Cp) jobb lett, mint azt gondolták a tervezés során.

A szél sebességének és irányának mérése

Az eddigi számításainkat a magyarországi átlagos értékek alapján végeztük el. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a lakóhelyeden pontosan ilyen értékeket kapsz. Ezért azt javaslom, hogy mielőtt a szélgenerátor építésébe kezdenél, végezz pár hónapig méréseket. Ez a szélsebesség és szélirány meghatározását jelenti. Két lehetőséged van: vagy veszel egy készen kapható műszert (lásd itt), vagy magad készítesz egyet. Ha az utóbbi lehetőség mellett döntesz, akkor ehhez itt kaphatsz ötleteket.

A generátor elkészítése saját kezűleg

Eddig azt tételeztük fel, hogy a szélkerék egy autóba való generátort hajt meg. Azonban arra is lehetőség van, hogy magát a generátort is megépítsd saját kezűleg. Ehhez sok részletes leírás található az Interneten, például itt, de mivel jóval egyszerűbb és nem is drágább a kész generátor használata, ezért inkább annak a használatát javaslom.

Árkalkuláció

Végezetül következzék egy gyors árkalkuláció. A generátor ára, ha bontóban vesszük, 5-6 ezer Ft, a szíjtárcsa és a szíj 2000 Ft, a lapátkerekek faanyaga 6-7 ezer Ft, az állványra pedig számoljunk mondjuk 7000 Ft-ot, így összesen olyan 20-25 ezer Ft-ból meg lehet építeni egy szélgenerátort. Ha ezt összehasonlítjuk a 2.táblázatban látható legolcsóbb generátorral, akkor azt tapasztaljuk, hogy a saját szélgenerátor belekerülési költsége a tizede a készen kapható szélgenerátorokénak. Megéri tehát, ha saját szélgenerátort építünk.

Ha szélgenerátor építésébe kezdesz, arra kérlek, hogy az eredményeidet mond el nekünk is.

A következő oldalon azt tudhatod meg, hogyan tudjuk hasznosítani a Föld elektromos energiáit.

Kapcsolódó kísérletek:

Hozzászólok!

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás