Uradi Sam: Kako Napraviti Vetrogenerator

Uprkos visokoj ceni fabričkih vetrenjača, vetrogeneratori male snage se mogu prilično jeftino i jednostavno izraditi u kućnoj radinosti.

Iako na prvi pogled deluje kao igračka, vetrogenerator male snage ima praktičnu primenu u mnogim situacijama: u vikendici, na kampovanju, izletu, pecanju i svuda gde Vam je potrebna struja, a gradska električna mreža nije dostupna.

Ovakvi vetrogeneratori se mogu koristiti za punjenje baterija (NiMh, LiOn...), mobilnih telefona, tableta ili za direktno napajanje LED sijalica i sličnih malih potrošača.

Danas ćemo opisati izradu dve vrste vetrogeneratora male snage:

• Vetrogenerator od step motora izvađenog iz flopi disk drajva
• Vetrogenerator od VHS kasete (ili druge PVC trake)

Nakon dužeg eksperimentisanja, odlučili smo da oba vetrogeneratora opremimo USB priključkom (5V) i time olakšamo spajanje uređaja novije generacije (smart telefon, tablet, MP3 player...) koji se inače pune preko USB punjača ili USB porta na računaru.

Vetrogenerator od Step Motora Flopi Diskete

Potrebno je nabaviti flopi drajv 5.25 inča (flopi za velike diskete) od starog PC286 ili Commodore-a 64. Iz njega ćemo izvaditi step motor i iskoristiti ga kao generator tj. srce vetrogeneratora male snage!

Step motor flopi drajv-a smo izabrali iz više razloga:

• Računarska tehnologija veoma brzo zastareva, pa flopi drajv možete nabaviti jeftino ili potpuno besplatno.
• Step motori su izuzetno pogodni za izradu vetrogeneratora male snage jer im nije potreban prenosni mehanizam, već se rotor motora može direktno spojiti na turbinu / propeler čime se pojednostavljuje izrada i smanjuje buka koju vetrenjača proizvodi.
• Step motor proizvodi stabilan napon čak i pri niskom broju obrtaja (oko 200 o/min) što mu daje prednost u odnosu DC alternatore koji zahtevaju i do 15 puta veći broj obrtaja. Ovo je veoma bitno, pogotovo pri maloj brzini vetra.

Postupak Izrade Vetrogeneratora od Step Motora

Za početak smo pronašli stari računar i386DX (40mhz) i iz njega izvadili flopi disk jedinicu (5.25 inča - slika 1). Verovatno već pogađate, flopi će poslužiti kao "donor" za najbitniji deo vetrenjače - generator. Potrebno je razmontirati flopi drajv i iz njega pažljivo izvaditi step motor (slike 2 i 3).

Stacionarnom bušilicom napraviti dve rupe na remenici osovine rotora (slika 4). Ovo će kasnije omogućiti da propeler vetrogeneratora zašrafimo direktno na rotor step motora.

Napajanje i punjenje potrošača reguliše elektronika (nekoliko dioda, otpornik, kondenzator i integralno kolo - slika 5) koja ima zadatak da ispravi naizmeničnu struju koju proizvodi vetrenjača i pretvori je u jednosmernu, filtrira i stabilizuje napon 5 Volti (slika 6).

Mi smo prilikom izrade prototipa koristili štampanu pločicu i lemili diskretne elektronske komponente, međutim to Vama ne preporučujemo.

Danas (2020. god.) je mnogo isplativije poručiti gotove elektronske module sa aliekspresa. Za svega nekoliko dolara možete kupiti ispravljač sa stabilisanim naponom 5 Volti i USB konektorom (slika 7).

Od alata Vam je potrebna samo lemilica i kalaj sa pastom za lemljenje.

Elektronske komponenete su prikazane na dijagramu na slici 8. Izvode namotaja step motora treba spojiti sa ispravljačem (prikazano na levoj strani dijagrama).

PAŽNJA! Step motori najčešće imaju 5 izvoda/žica međutim možete naići i na one koji imaju 4, 6 ili 8 izvoda.
Ovo je veoma bitno utvrditi kako bi ispravno povezali motor sa elektronikom vetrenjače. Iako je skoro nemoguće spaliti step motor, dodatni oprez nije naodmet! Pogledajte detaljnije na koji način se povezuju različiti step motori (slika 9):

PAŽNJA! Pre spajanja bilo kog USB uređaja OBAVEZNO voltmetrom proveriti polaritet i tačan napon (mora biti između 4.9 i 5.2 V) na USB priključku vetrenjače!!!

Sada pristupamo izradi preostalih mehaničkih delova vetrenjače. Potrebno je da napravimo nosač vetrogeneratora i turbinu (propeler). Nosač možete napraviti od aluminijumske cevi precnika 3-4mm, a zatim ga fiksirati za podlogu. Ukoliko planirate da često premeštate vetrenjaču, najjednostavnije rešenje je da nosač fiksirate koristeći stalak za suncobran (slika 10).

Generator (step motor) je najlakše pričvrstiti direktno za nosač pomoću šelne ili metalnog "L" profila, zavisno od toga da li ćete koristiti horizontalnu ili vertikalnu turbinu.

Mi smo napravili obe verzije vetrogeneratora, na Vama je da odlučite šta Vam više odgovara:

• Za krovnu montažu je pogodnija vetrenjača sa vertikalnom osom jer je daleko efikasnija pri brzim i čestim promenama pravca vetra (košava).
• Za primenu na otvorenom možete koristiti verziju vetrenjače sa horizontalnom osom i trokrakom turbinom.

Ukoliko se odlučite za vetrenjaču za horizontalnom osovinom, možete napraviti trokraki propeler koristeći metar, olovku i makaze za lim. Potrebna Vam je tabla lima 0.8x0.8m, debljine 0.5mm. Isecite delove i oblikujte ih prema uputstvu sa slike 11, a zatim turbinu pričvrstite šrafovima za rotor step motora.

Ukoliko ne želite da baš sve pravite sami, možete nabaviti fabrički izrađen propeler u svakoj bolje snabdevenoj prodavnici delova za belu tehniku (slika 12).

Za vetrenjaču sa vertikalnom osom, najjednostavnije je napraviti turbinu od plastične kante (od farbe). Isecite je po sredini, zatim postavite na okruglu ploču od drveta ili plastike (slika 13). Na kraju celu konstrukciju pričvrstite šrafovima za rotor generatora tj. za step motor.

Snaga vetrogeneratora direktno zavisi od dimenzija turbine i od brzine vetra. Pri jakom vetru (preko 10 m/s), mini vetrenjača može da proizvede oko 5 W električne energije. Ovo je ujedno i maksimum za vetrogenerator od step motora iz flopi drajva.

U pripremi je tekst o projektu izrade vetrenjače snage 100 W koja je zasnovana na nešto snažnijem step motoru  - ali ovoga puta iz starog A3 matričnog štampača.

Vetrogenerator od VHS Video Trake

Vindbelt sakupljač energije vetra je ubedljivo najjednostavniji i najjeftiniji projekat samogradnje vetrogeneratora. Uprkos njegovoj izuzetno maloj izlaznoj snazi, ovakav vetrogenerator se može koristiti u situacijama gde klasične vetrenjače ne bi funkcionisale zadovoljavajuće.

Primena i ovde može biti raznolika, gde god je potrebno da dopunite baterije ili napajate LED rasvetu, a nemate pristup gradskoj mreži.

Vindbelt vetrenjaču smo napravili od delova čija ukupna vrednost ne prelazi 5€! Cena naravno može biti još niža ukoliko iskoristite delove starih uređaja koji vam ne trebaju.

Za početak vam je potrebna VHS video-kaseta, magnet od suvenira ili magnet za frižider i špulna-namotaj od elektroventila ili programatora za veš mašinu.

Šta je u stvari "Vind-belt" vetrenjača? To je vibrirajuća membrana na koju su postavljeni magneti. Čak i pri vetru male brzine, membrana (zajedno sa magnetima) osciluje između namotaja fiksiranih ispod i iznad magneta, što uzrokuje indukciju električne struje u namotajima (špulne).

Ovaj idealan vetrogenerator male snage u sebi nema mehaničkih pokretnih delova koje treba podmazivati, održavati, već zapravo koristi vibraciju u cilju generisanja električne struje. Konvencionalni, rotirajući vetrogeneratori se ne mogu efikasno izraditi u manjem formatu zbog velike frikcije - otpora u ležajevima i pokretnim delovima.

Kada je vetrovito, mali vindbelt vetrogenerator može da proizvede dovoljno električne energije za napajanje LED lampe ili za punjenje baterija. Primena je neograničena, ukoliko napravite veći primerak vindbelta, uz korišćenje neodymium magneta i dva zasebna namotaja, možete čak priključiti ženski USB konektor (uz stabilizaciju napona na 5V) i puniti bilo koji moderan mobilni uređaj (Ipod, MP3 plejer, smartphone...).

Postupak Izrade Vindbelt Vetrogeneratora od VHS Video Trake

Za početak smo prikupili sve delove potrebne za izradu mikro vetrogeneratora:

• Kao membranu smo koristili VHS video-traku (Slika 14).
• Dva mala neodymium magneta smo izvadili iz neispravnog hard diska starog računara, a za probu možete koristiti i one slabije od magneta za frižider (Slika 15).
• Namotaji - mi smo koristili namotaj motora programatora za stariji tip veš mašine (Slika 16). Potrebno je fiksirati magnet(e) na VHS traku pomoću lepka.

Kada traka vibrira i pomera magnete u blizini namotaja, kroz žicu namotaja protiče električna struja, i na taj način vindbelt vetrenjača proizvodi električnu energiju (Slika 17).

Najprimerenija upotreba ovako jednostavnog i malog vetrogeneratora je za napajanje LED lampe ili dopunjavanje baterija. Za tu namenu vam je dovoljan jednostavan elektronski sklop - slika 18. Ukoliko želite da napajate uređaje koji se pune preko USB porta, potrebno je na ispravljački deo dodati mali regulator napona (Slika 19). Obratite pažnju da je za veći napon (5 Volti) potrebno koristiti i veću dužinu membrane (>1m), zatim dva jaka neodymium magneta kao i dva namotaja spojena u seriju. Elektronske komponente treba zalemiti prema šemi prikazanoj na slici ispod. Žice koje izlaze iz namotaja treba spojiti sa ispravljačkim diodama - slika 19.

Naš prototip vetrogeneratora sa 65cm dugačkom membranom (Slika 20) i jakim neodymium magnetima (Slika 21) može da proizvede snagu 40mW pri vetru od 5 m/s - ovo je prilično mala snaga, međutim na jednostavan način možete sastaviti i spojiti seriju vindbelt vetrenjača kako bi ste dobili veću izlaznu snagu.

Postojeći primerak vindbelta proizvodi struju već pri brzini vetra iznad 2 m/s. Svako dalje povećanje brzine vetra donosi višestruko veću snagu dok pri brzinama vetra preko 6 m/s izlazna snaga postaje konstantna. Dodatno poboljšanje i stabilizacija izlazne snage vindbelt generatora pri različitim brzinama vetra se može izvesti implementacijom dinamičke promene tenzije tj. zatezanja membrane sa povećanjem brzine vetra.

Osnovna prednost vindbelt vetrogeneratora u odnosu na klasične mikro-vetrenjače nije samo cena i jednostavnost već i činjenica da vindbelt odlično radi pri turbulentnim kretanjima vetra, a takođe je manje bučan

Vindbelt je izuzetno efikasna i mehanički izuzetno jednostavna alternativa klasičnim mini vetrogeneratorima. Tvorac vindbelt-a je Shawn Frayne čija je ideja bila da konstruiše jednostavan vetrogenerator koji svako može da napravi, održava i popravlja.

Moguće je napraviti dosta veće primerke "uradi sam" VHS vindbelt vetrogeneratora, međutim sa većim dimenzijama se pojavljuje i problem buke. U svakom slučaju, potencijal ovako jednostavnih izvora energije je prilično skroman tako da ga treba koristiti isključivo u kombinaciji sa veoma malim potrošačima električne energije ili na udaljenim lokacijama gde alternativa ne postoji.