Содержание
Изготовление лопастей (винта) для небольшого ветрогенератора фото-отчёт
Е-ветерок.ру
Энергия ветра и солнца
>Разделы сайта
>Последние записи
>
Тест lifepo4, зависимость напряжения и ёмкости
>
Активный балансир для литиевых АКБ
>
Дешёвый электро-велосипед
>
Контроллер ФОТОН 150/50 MPPT WI-FI
>
Отчёт о состоянии электростанции весна 2019
>
Инвертор SILA +MPPT
>
Гибридные инверторы SILA
>
Реле напряжения XH-M609
>
DC 300V 100A ваттметр
>
ZT-X RM409B True-RMS цифровой мультиметр
>
Электровелосипед, передний привод на my1016
>Мой небольшой опыт
Решил я попробовать сделать винт для ветрогенератора из жестянки. Ранее по совету одного из форумчан я уже делал винт для ветряка из авто-генератора. Винт делал из оцинкованной жести сложенной вдвойне, диаметр был тогда 1,7м, трёх-лопастной. Широкие лопасти были согнуты примерно как 350мм труба. Работал винт замечательно и был довольно жёсткий, вес лопасти одной составлял 860грамм. Но при сильном ветре одну лопасть согнуло и побило о мачту, оставил две лопасти. Обороты набирал винт огромные, но сильная вибрация была от дисбаланса лопастей и этот винт я снял.
Еще пару недель назад я в помощь солнечным панелям поставил один из моих ветрогенераторов. Лопасти поставил на него какие нашёл, две лопасти из 160-й трубы и две из оцинкованной жести. Винт вроде работал, но хотелось сделать нормальный винт, чтобы и быстроходный и с хорошим стартовым моментом.
Ниже на снимке ветряк со сборными лопастями, качество конечно отвратительное, но думаю понятно что изображено.
>
Трубы 110,160мм при быстроходности 5-6 никак не хотели показывать хороший стартовый момент в программке, а трубы диаметром больше найти проблематично. Хороший результат в программке по расчету лопастей из ПВХ труб давали трубы 250,315мм, и стартовый момент высокий, и быстроходность с КИЭВ.
Тогда решил я попробовать сделать лопасти из жести, точнее из обрезков проф-настила, которые остались после обшивки дома проф-настилом. Предварительно в программке подогнал винт из 315-й трубы для своего генератора. Винт трёх-лопастной получился диаметром 1.5м, быстроходность с высоким КИЭВ 5-7, стартовый момент при 5м/с равен 0.25Нм. Ниже скриншоты из программки по расчёту лопастей.
>
Здесь данные для вырезания винта — все размеры в миллиметрах, по которым далее я делал лопасти.
>
Из обрезков проф-настила я выбрал три подходящих небольших кусочка и обрезал болгаркой по 75см.
Далее с помощью молотка начал выпрямлять профиль в подобие гладкого листа. Тыльную кромку сразу подгибал с захватом 1см.
>
Далее на заготовке наметил размеры из программки и начертил линию фронта, по которой буду вырезать лопасть. К размерам добавил 1см так-как буду подгибать для жёсткости и фронтальную часть. Ниже на фото видно линию, по которой я буду плоскогубцами подгибать жесть. Толщина жести 0.6мм, но вырезаю обычными ножницами, а не болгаркой, так ровнее и проще.
>
Процесс подгибания кромок лопасти. Подгиб делается плоскогубцами и далее простукиванием молотком
>
Процесс изготовления остальных лопастей такой-же, на одну лопасть ушло минут двадцать работы и в итоге получились вот такие пока еще плоские лопасти.
>
Так лопасти выглядят с обратной стороны.
>
Далее я продольным постукиванием молотком придал лопастям форму желобков примерно как у 315-й трубы.
Чтобы примерно угадать нарисовал на полу круг диаметром 320мм и по нему ориентировался. Корневую часть лопастей я подвергнул на 3см, и сложив лопасти вместе просверлил отверстия по нулевой линии. Сверлил отверстия диаметром 6мм.
>
Вид с обратной стороны.
>
Вот так потратив примерно полтора часа я сделал лопасти для ветрогенератора. Лопасти получились конечно хлипковатые, но как показала практика такие лопасти выдерживают ветер до 15м/с. Далее я из фанеры вырезал хаб и уже собрал готовый винт.
>
>
Ниже фото этого винта уже на ветрогенераторе.
>
>
После установки на ветрогенератор новый винт сразу показал себя с хорошей стороны. На улице был ветер примерно 3-6м/с и винт хорошо крутился с заметно более высокой быстроходностью. Моментально отзывался на изменение скорости ветра и крутился не останавливаясь. До него стаял сначала сборный четырёх-лопастной винт, но он как-то не набирал высоких оборотов.
Потом я снял жестяные лопасти две штуки и остались там две лопасти из 150-й трубы. Обмотки генератора я соединил треугольником и в таком виде с двухлопастным винтом ветряк работал, но винт периодически останавливался и потом трудно стартовал. Ток зарядки был нестабильный, но на порывах при сегодняшнем ветре доходил до 4А.
С новым трёх-лопастным винтом зарядка практически постоянная, 0.5-1А видно на амперметре постоянно с увеличением до 2А. Посмотрим как будет на более сильном ветре, но уже неплохо. Из-за быстроходности зарядка не прекращается и винт легко стартует что я и хотел сделать. А крепкость винта думаю достаточная, но это покажет время. Из жести винты для ветряков мне не встречались в интернете и конечно по прочности их не сравнить даже с ПВХ трубами, но это тоже выход когда проблематично достать канализационные трубы больших диаметров.
Лопасти походного ветрогенератора
В предыдущих статьях о походном ветрогенераторе из динамо втулки я описал как можно сделать походный ветрогенератор из велосипедной динамо втулки, так-же изготовил щёточный узел поворотной оси ветрогенератора.
Теперь немного о том, как я изготовил лопасти для этого ветряка.
Лопасти я вырезал полотном по металлу из метрового отрезка канализационной трубы.Трубу вдоль поделил на четыре части и распилил, пилится труба полотном по металлу отлично.Далее карандашом сделал наброски -черчёж лопасти и начертил контуры лопасти на всех четырёх заготовках, лопасти получились в длину у меня по 75 см.
В изготовлении ничего сложного нет, для наглядности размещу пару фотографий (извините фото с древнего мобильного) готовых лопастей.
На момент изготовления лопастей и щёточного узла у меня не было самого генератора (динамо втулки) , и я все размеры прикидывал визуально и фотографий динамо втулки с интернета.Сейчас лопасти готовы и ждут своего часа, в следующей статье будут испытания готового мини ветрогенератора, а сейчас я думаю что лопасти у меня не совсем удались, они не совсем подходят под данный ветрячёк.
Они больше подходят для маленького шагового двигателя, так как они получились быстроходными , для среднего ветра 5-7 м/с.
Лопасти получились узковатые,такие лопасти будут раскручиваются до больших оборотов и плохо будут стартовать на слабом ветре, а для данного генератора большие обороты даже вредны, так как он рассчитан на небольшие обороты 100-300об/м, а большие обороты влекут за собой сильное увеличение напряжения (до 20-30 вольт и более) и нагрев катушек статора.
Вообще надо было лопасти изготовить из листа жести, но на тот момент у меня жести не оказалось и был готовый кусок канализационной трубы.После теста, если лопасти с данным генератором (динамо втулка) будут плохо работать, то надо будет делать из жести.Из жести лопасти будут немного полегче чем из пластмассовой трубы, а так-же надёжнее, так как пластмассу можно нечаянно сломать, а жесть лишь погнётся.
Лопасти по длине примерно такие-же, только раза в полтора пошире, чтобы при старте легко преодолевать залипания магнитных полюсов генератора и стартовать при малейшем ветерке 2-3м/с. Так-же для походов металлические лопасти будут понадёжнее пластмассы и полегче, и ещё один минус пластмассы это хрупкость на морозе, и со временем пластмасса высыхает и становится хрупкой, 3-4 года и пластмасса на солнце высохнет и станет очень хрупкой, а так-же пластмассовую лопасть может сломать сильный ветер, а это значит что в походных условиях «смерть» для ветряка, а металлические лопасти в этом плане понадежнее будут.
Дополнение
Всётаки как я решил не применять эти лопасти, которые я изготовил выше, так как они узкие и маленькие для этого ветряка , и генератор они на малом ветре крутить не будут. Я решил сделать металлические, широкие лопасти , и не четыре, а три. Нашел у себя кусок мятого оцинкованного листа и вырезал из него. Они конечно выглядят не очень, но зато они отлично как оказалось на испытаниях ветряка работают на малом ветре и крутятся при очень маленьком ветре.
Ниже фотография готового ветрогенератора в разборном виде, тут нет ничего сложного, нижнюю часть лопастей, которой они будут крепится к динамо втулке я немного загнул, края для жёсткости. Так-же из жести я сделал и хвостовую часть ветряка. Вес ветряка значительно увеличился в связи с применением всех деталей из металла, но его прочность и надежность тоже.
Продолжение темы:
Самая первая статья — Выбор генератора и характеристики динамо-втулки
Начало — Ветряк в теории и испытание генератора
Вторая часть- Фото и характеристики мини ветряка
Изготовление — Щеточный узел поворотной оси
Изготовление — Щеточный узел часть 2
Изготовление лопастей — Лопасти из ПВХ трубы
Заключительная статья — Вывод и характеристики ветрогенератора
Заключительная статья часть 2- Видео испытания и данные по ветряку
Устойчивые альтернативы утилизации лопастей ветряных турбин
Автор: Дориан Оверхус (Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория)
Авторы: Эндрю Монко и Дон Лилли (Global Fiberglass Solutions) Площадка для подготовки решений в Свитуотере, штат Техас, США
Хотя лопасти ветряных турбин составляют лишь небольшую часть отходов американских свалок и являются одними из наименее вредных для окружающей среды материалов, поступающих на свалки (AWEA 2020), утилизация лопастей ветряных турбин из стекловолокна представляет собой серьезную проблему, стоящую перед индустрия.
К 2050 году во всем мире необходимо будет утилизировать 43 миллиона тонн выведенных из эксплуатации лопастей ветряных турбин (Liu and Claire, 2017). Только в США к 2050 году необходимо будет утилизировать более 2 миллионов тонн лопастей ветряных турбин (Copperman et al. 2021). Для ветроэнергетики прочные, но легкие лопасти из стекловолокна позволяют лопастям турбины вращаться более эффективно и производить больше энергии, чем другие материалы, но, будучи стеклянным композитом, они устойчивы к биоразложению с течением времени и их сложно перерабатывать (EPRI 2020). До недавнего времени утилизация или сжигание твердых отходов были двумя основными вариантами обращения с отходами выведенного из эксплуатации стекловолокна, оба из которых оказывают нежелательное воздействие на окружающую среду, например, загрязнение воздуха и выщелачивание. Кроме того, технологические достижения приводят к увеличению размеров ветряных турбин, что создает еще более серьезную проблему для утилизации по окончании срока службы.
С увеличением числа лопастей ветряных турбин, срок службы которых подходит к концу, разрабатываются устойчивые альтернативы утилизации лопастей турбин, которые включают переработанные продукты и перепрофилирование лопастей для дополнительных целей.
Примеры изделий из переработанного стекловолокна (слева направо): измельченный композитный материал из стекловолокна, процесс производства гранул, гранулы из армированного волокном пластика и композитная панель.
Компания Global Fiberglass Solutions (GFS), запущенная в 2009 году, занимается сбором отходов стекловолоконных композитов ветроэнергетики, аэрокосмической, автомобильной и морской промышленности для производства переработанных продуктов. Эти продукты включают промышленные волокна, гранулы и строительные материалы, которые могут конкурировать с продуктами из первичного материала по цене, качеству и долговечности. GFS разрабатывает решения для решения проблем переработки, связанных с неадекватными технологиями, отсутствием региональной поддержки инициатив по переработке и отсутствием необходимого оборудования для производства экологически чистых отходов стекловолокна.
Например, GFS работает над повышением эффективности резки и транспортировки стекловолокна от ветряных электростанций до перерабатывающих заводов и точно отслеживает материал для соблюдения нормативных требований и прозрачности для общественности. Кроме того, они разрабатывают жизнеспособный процесс переработки стекловолоконного материала путем измельчения, очистки, фракционирования и разделения металлов, а также определяют, какие продукты производить. Первоначальные прототипы включают необработанные панели, железнодорожные шпалы, поддоны, крышки люков и фонарные столбы, а также сыпучие гранулы и волокна. Спрос на переработанные материалы растет, особенно в тех областях, где компании и государственные учреждения обязаны использовать переработанные продукты, например, в Калифорнии, США или Великобритании (CalRecycle 2020; Закон об охране окружающей среды 2020). GFS сосредоточится на разработке панелей из переработанного субстрата и гранул сырого сырья.
Другие программы и идеи повторного использования и переработки лопастей ветряных турбин, выведенных из эксплуатации, включают пешеходные мосты, материалы для жилья, оборудование для игровых площадок, искусственные рифы и другие изделия из переработанного стекловолокна (Re-Wind 2020; Bank et al.
2018; Meinhold 2012; Rahnama 2011). . Кроме того, разрабатываются новые материалы, которые упростят переработку ветряных турбин, что позволит использовать восстановленный материал лопастей с высокой ценностью (Willson 2020; Murray et al. 2020).
Таким образом, перепрофилирование лопастей ветряных турбин из стекловолокна в устойчивые альтернативы имеет много преимуществ, в том числе продвижение жизненного цикла от колыбели до могилы с низким воздействием на окружающую среду; сокращение отходов и загрязнения на свалках; предоставление недорогой инфраструктуры местным сообществам; и производство высококачественного сырья из стекловолокна и недорогих товаров многократного использования. Тем не менее, необходимы дополнительные исследования для разработки недорогих решений по переработке и повторному использованию лопастей ветряных турбин и обеспечения устойчивых альтернатив захоронению на свалках.
Ссылки
AWEA (Американская ассоциация ветроэнергетики). 2020.
Стратегии вывода из эксплуатации ветряных турбин.
Банк, ООО; Ариас, FR; Язданбахш, А.; Джентри, Т.Р.; Аль-Хаддад, Т .; Чен, Дж.-Ф.; Морроу, Р. Концепции повторного использования композитных материалов из выведенных из эксплуатации лопастей ветряных турбин в доступном жилье. Recycling 2018, 3 , 3. https://doi.org/10.3390/recycling3010003
CalRecycle. 2020. Законы и правила. Департамент утилизации и восстановления ресурсов Калифорнии (CalRecycle). Веб-сайт обновлен 12 августа 2020 г., посещен 4 ноября 2020 г. https://www.calrecycle.ca.gov/reducewaste/packaging/lawsregs
Копперман А., Эберле А. и Ланц Э. 2021. Материал лопастей ветряных турбин в США: количество, стоимость и варианты окончания срока службы. Resources, Conservation and Recycling: 168: 105439.
Экологическое право. 2020. Политика Великобритании в отношении отходов. Веб-сайт посетили 4 ноября 2020 г. http://www.environmentlaw.org.uk/rte.asp?id=82
EPRI (Исследовательский институт электроэнергетики).
2020. Утилизация лопастей ветряных турбин: предварительная оценка. EPRI, Пало-Альто, Калифорния: 2020. 3002017711.
Лю, Пу и Барлоу, Клэр Ю., Отходы лопастей ветряных турбин в 2050 г., Институт производства Кембриджского университета, Великобритания, с. 19, 33.
Майнхольд, Б. 2012. Игровая площадка Wikado построена из переработанных лопастей ветряных турбин в Нидерландах. НАСЕЛЕНИЕ. Проверено 30 января 2021 г. https://inhabitat.com/wikado-playground-is-built-from-recycled-wind-tur…
Мюррей Р., Бич Р., Барнс Б., Сноуберг Д. , Берри Д., Руни С., Дженкс М., Гейдж Б., Боро Т., Валлен С. и Хьюз С. 2021. Проверка конструкции лопасти ветряной турбины из термопластичного композита по сравнению с лезвие из термореактивного композита. Возобновляемая энергия: 164: 1100-1107. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.10.040.
Рахнама, Б. 2011. Снижение воздействия на окружающую среду от утилизации лопастей ветряных турбин. Магистерская диссертация, Готландский университет.
https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:691565/FULLTEXT01.pdf
Уилсон, М. Турбины PacifiCorp направляются в Теннесси для переработки. Веб-сайт Статья опубликована 9 сентября 2020 г., посещена 21 января 2021 г. E&ENews: EnergyWire. https://www.eenews.net/energywire/2020/09/29/stories/1063714917
Перепрофилирование бывших в употреблении лопастей ветряных турбин
Перейти к содержанию
За последние пару десятилетий популярность энергии ветра резко возросла. Сегодня 8,4% всей электроэнергии, производимой в США, приходится на энергию ветра. При установке такого большого количества ветряных турбин для коммунальных предприятий крайне важно учитывать устойчивость отрасли ветроэнергетики. Это включает в себя то, что происходит с ветряными турбинами, когда они выводятся из эксплуатации.
Ветряные турбины изготавливаются в основном из металла и могут быть легко переработаны в дорогостоящие товары.
Однако лопасти ветряных турбин являются исключением. В результате многие лопасти ветряных турбин попадают на свалки или сжигаются, поскольку их переработка обходится дорого. К сожалению, масштабы этой проблемы во всем мире резко возрастут по мере того, как срок службы ветряных электростанций подходит к концу.
Есть ли возможности перепрофилировать лопасти ветряных турбин, которые принесут большую пользу близлежащим сообществам? Сеть Re-Wind изучает именно этот вопрос. Это совместная работа исследователей из США, Ирландии и Северной Ирландии, изучающих варианты перепрофилирования лопастей ветряных турбин в различных проектах гражданского строительства.
Перепрофилирование лопастей ветряных турбин
В осеннем дизайнерском каталоге Re-Wind 2021 года представлен широкий выбор пешеходных мостов, а также опор для линий распределения и передачи электроэнергии, вышек сотовой связи, уличных фонарей и указателей. Кроме того, он оснащен шумозащитными экранами для автомагистралей, автобусных остановок, капсул для глэмпинга и сельскохозяйственных приложений, таких как перегородки для крупного рогатого скота и кормушки.
«Мы изучаем возможность повторного использования лопастей в архитектуре и технике, — сказал Ларри Бэнк, член команды Re-Wind. — Разработка таких методов может оказать положительное влияние на качество воздуха и воды за счет снижения основным источником небиоразлагаемых отходов».
Хотя расчетный срок службы ветряной турбины составляет от 20 до 30 лет, лопасти турбины очень прочны и имеют полый сердечник. Фактически, их можно использовать для мостов, которые могут простоять более века.
Иллюстрация «BladeBridge», поддерживаемого лопастями ветряной турбины с обеих сторон. Изображение предоставлено The Re-Wind Network
Примеры проектов турбинных лопастей
Существует множество успешных примеров перепрофилирования лопастей ветряных турбин для игровых площадок в Нидерландах, велосипедных навесов в Дании и стильной садовой и уличной мебели. Например, первый пешеходный мост был недавно установлен в западной Польше после серии инженерных испытаний. В графстве Корк, Ирландия, лопасти ветряных турбин используются для строительства пешеходных мостов в рамках нового проекта «Зеленая дорожка».
Другие возможные варианты перепрофилирования
Необходимы дальнейшие исследования для тестирования и стандартизации использования лопастей ветряных турбин в различных полезных приложениях. Команда Re-Wind даже изучает возможность использования лопастей турбины для строительства доступного жилья, особенно для прочных кровельных материалов.
«Одним из первых, что мы рассмотрели, была резка этих лезвий на части, которые можно было бы раздать бесплатно или за очень небольшую плату людям из экономически неблагополучных районов, которые могли бы использовать их для строительства», — сказал Банк. привлекательными в районах, подверженных экстремальным погодным условиям, но лезвия были разработаны, чтобы противостоять элементам.
Оптимизация процесса перепрофилирования
Чтобы стимулировать повторное использование лезвий, очень важно сделать его простым и экономичным. Команда Re-Wind работает над оптимизацией и стандартизацией процесса проектирования, чтобы сделать его более экономичным и быстрым.
Тестирование определенных блейд-модулей для конкретных приложений упрощает инженерную задачу перепрофилирования блейд-серверов.
Почему бы не переработать лезвия вместо их повторного использования?
Лопасти турбин трудно перерабатывать в дорогостоящие товары, поскольку они сделаны из стекловолокна и композитных материалов. В результате переработка часто включает в себя переработку материала в малоценные строительные продукты. Однако этот подход обычно экономически нецелесообразен; это часто обходится дороже, чем просто утилизация лезвий.
Хотя перепрофилировать лопасти ветряных турбин в больших масштабах может быть сложно, это дает много преимуществ по сравнению с переработкой. Перепрофилирование может сэкономить энергию по сравнению с переработкой, которая может быть энергоемким процессом.
В конечном счете, переход на действительно перерабатываемые материалы со временем уменьшит потребность в перепрофилировании лопастей, особенно по мере того, как разработчики выводят из эксплуатации все больше ветряных электростанций.
Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) разработали легкое лезвие из термопластичной смолы, которое, похоже, можно перерабатывать. Необходимы дальнейшие исследования, но NREL, похоже, делает успехи.
Примечание редактора: В более ранней версии этой статьи говорилось, что ветроэнергетика является источником 8,4% энергии, потребляемой в Соединенных Штатах. Правильное утверждение состоит в том, что ветер является источником 8,4% электроэнергии, ежегодно производимой в США
Сара Лозанова
Сара Лозанова — экожурналист и копирайтер. Она работала консультантом, помогая крупным корпорациям стать более устойчивыми. Она автор Humane Home: Easy Steps for Sustainable & Green Living , и ее опыт использования возобновляемых источников энергии включает в себя жилые и коммерческие установки солнечной энергии. Она преподает уроки экологического бизнеса для аспирантов в Unity College и имеет степень магистра делового администрирования в области устойчивого управления в Высшей школе Presidio.
Добавить комментарий