Cómo construir un aerogenerador casero: diseño, principio de funcionamiento y los mejores proyectos de bricolaje

Es difícil no notar cuán diferente es la estabilidad del suministro eléctrico para las propiedades rurales en comparación con el suministro de edificios y empresas urbanas. Reconozca que usted, como propietario de una casa particular o casa de campo, se ha enfrentado más de una vez a cortes, con las molestias asociadas y daños en los electrodomésticos.

Las situaciones negativas enumeradas, junto con sus consecuencias, dejarán de complicar la vida de los amantes de los espacios naturales. Y con un mínimo de esfuerzo y gasto financiero. Para ello, solo necesita hacer un generador eólico de electricidad, sobre lo cual le contamos detalladamente en el artículo.

Hemos descrito en detalle las opciones para fabricar un sistema útil en el hogar que elimina la dependencia energética. Siguiendo nuestros consejos, un aficionado al bricolaje sin experiencia podrá construir un generador eólico con sus propias manos. El dispositivo práctico ayudará a reducir significativamente los gastos diarios.

Legalidad de la instalación del generador eólico

Las fuentes de energía alternativa son el sueño de cualquier persona con una casa de campo o propietario cuyo terreno se encuentre lejos de las redes centrales. Sin embargo, al recibir las facturas de electricidad consumida en un apartamento urbano y al ver las tarifas aumentadas, nos damos cuenta de que un generador eólico creado para uso doméstico no nos vendría mal.

Al leer este artículo, quizás usted haga realidad su sueño.

El generador eólico – es una excelente solución para suministrar electricidad a una propiedad rural. Además, en algunos casos su instalación es la única salida posible.

Para no malgastar dinero, esfuerzo y tiempo, decidamos: ¿existen circunstancias externas que nos creen obstáculos en el proceso de operación del generador eólico?

Para garantizar el suministro eléctrico de una casa de campo o una pequeña casa de campo, es suficiente con una pequeña instalación eólica, cuya potencia no supere 1 kW. Estos dispositivos en Rusia se consideran electrodomésticos. Su instalación no requiere certificados, permisos ni ningún tipo de autorización adicional.

Para decidir si es conveniente instalar un generador eólico, es necesario conocer el potencial eólico de la zona concreta (haga clic para ampliar)

No se prevé ningún impuesto sobre la producción de electricidad utilizada para satisfacer las propias necesidades domésticas. Por lo tanto, se puede instalar tranquilamente un aerogenerador de baja potencia, generar electricidad gratuita sin pagar ningún impuesto al estado.

Sin embargo, por si acaso, conviene informarse si existen normativas locales sobre el suministro energético individual que puedan crear obstáculos para la instalación y el funcionamiento de este dispositivo.

Los aerogeneradores que pueden satisfacer la mayoría de las necesidades de una explotación agrícola mediana no provocan objeciones ni siquiera por parte de los vecinos.

Sus vecinos podrían tener quejas si se sienten incómodos por el funcionamiento del aerogenerador. No olvide que nuestros derechos terminan donde comienzan los derechos de los demás.

Por lo tanto, al comprar o fabricar usted mismo un generador eólico para el hogar, debe prestar mucha atención a los siguientes parámetros:

• Altura del mástil. Al ensamblar el aerogenerador, se deben tener en cuenta las restricciones de altura de las construcciones individuales que existen en varios países del mundo, así como la ubicación de su propio terreno. Sepa que cerca de puentes, aeropuertos y túneles, las construcciones de más de 15 metros de altura están prohibidas.
• Ruido del reductor y las aspas. Los parámetros del ruido generado se pueden determinar con un dispositivo especial y luego documentar los resultados de las mediciones. Es importante que no superen los límites de ruido establecidos.
• Interferencias de radio. Idealmente, al construir el aerogenerador, se debe prever la protección contra la generación de interferencias de televisión en lugares donde su dispositivo pueda causar tales molestias.
• Reclamaciones de los servicios ambientales. Esta organización solo puede impedirle la operación del equipo si interfiere con la migración de las aves migratorias. Pero esto es poco probable.

Al construir e instalar el dispositivo por su cuenta, tenga en cuenta estos aspectos, y al comprar un producto terminado, preste atención a los parámetros que figuran en su ficha técnica. Es mejor protegerse de antemano que lamentarse después.

Principio de funcionamiento de la instalación eólica

Un aerogenerador o instalación eólica (AE) es un dispositivo que se utiliza para convertir la energía cinética del flujo del viento en energía mecánica. La energía mecánica obtenida hace girar el rotor y se transforma en la forma eléctrica que necesitamos.

El principio de funcionamiento y la estructura de la turbina eólica cinética se describen en detalle en el artículo que recomendamos leer.

La AE consta de:

• aspas que forman la hélice,
• el rotor giratorio de la turbina,
• el eje del generador y el propio generador,
• un inversor que convierte la corriente alterna en corriente continua, utilizada para cargar las baterías,
• batería.

La esencia del diseño de las instalaciones eólicas es simple. Durante la rotación del rotor se genera una corriente alterna trifásica, que luego pasa a través del controlador y carga la batería de corriente continua. Luego, el inversor transforma la corriente para que pueda ser consumida, alimentando iluminación, radio, televisor, microondas, etc.

El diseño detallado de un aerogenerador con eje de rotación horizontal permite imaginar bien qué elementos contribuyen a la conversión de energía cinética en mecánica y luego en eléctrica.

En general, el principio de funcionamiento de un aerogenerador de cualquier tipo y diseño es el siguiente: durante la rotación, se generan tres tipos de fuerzas sobre las aspas: frenado, impulso y sustentación.

Este esquema de funcionamiento de la instalación eólica permite comprender qué sucede con la electricidad generada por el trabajo del aerogenerador: una parte se acumula y la otra – se consume.

Las dos últimas fuerzas superan la fuerza de frenado y ponen en movimiento el volante. En la parte fija del generador, el rotor forma un campo magnético para que la corriente eléctrica fluya a través de los cables.

Clasificación de los tipos de generadores de energía

Existen varias características por las que se clasifican las instalaciones eólicas. Cómo elegir la opción óptima para una propiedad suburbana se explica detalladamente en uno de los artículos más populares de nuestro sitio web.

Así pues, los aerogeneradores se diferencian por:

• el número de aspas en la hélice;
• los materiales de fabricación de las aspas;
• la ubicación del eje de rotación con respecto a la superficie terrestre;
• el paso de la hélice.

Existen modelos con una, dos, tres aspas y multiaspa.

Los productos con un gran número de aspas comienzan a girar incluso con viento suave. Por lo general, se utilizan en trabajos donde el propio proceso de rotación es más importante que la obtención de electricidad. Por ejemplo, para extraer agua de pozos profundos.

Resulta que las aspas del aerogenerador se pueden hacer no solo de materiales sólidos, sino también de tela asequible.

Las aspas pueden ser de vela o rígidas. Los productos de vela son mucho más baratos que los rígidos, que requieren metal o fibra de vidrio para su fabricación. Pero hay que repararlos con mucha frecuencia: no son resistentes.

En cuanto a la ubicación del eje de rotación con respecto a la superficie terrestre, se distinguen las turbinas eólicas verticales y los modelos horizontales. Y en este caso, cada variedad tiene sus ventajas: las verticales responden con mayor sensibilidad a cada soplo de viento, mientras que las horizontales son más potentes.

Los aerogeneradores se dividen según el paso en modelos de paso fijo y paso variable. El paso variable permite aumentar significativamente la velocidad de rotación, pero esta instalación se caracteriza por una estructura compleja y voluminosa. Los aerogeneradores de paso fijo son más simples y fiables.

Instalación eólica de tipo rotor

Veamos cómo hacer con sus propias manos un molino de viento simple de tipo rotor con eje de rotación vertical. Este modelo puede satisfacer las necesidades de electricidad de una casa de jardín, diversas dependencias, así como iluminar en la oscuridad el área de la casa y los caminos del jardín.

Las aspas de esta instalación de tipo rotor con eje de rotación vertical están claramente hechas de elementos cortados de un barril metálico.

Nuestro objetivo es fabricar un aerogenerador cuya potencia máxima sea de 1,5 kW.

Para ello necesitaremos los siguientes elementos y materiales:

• generador de automóvil de 12 V;
• batería de helio o ácido de 12 V;
• interruptor semihermético tipo pulsador de 12 V;
• convertidor de 700 W a 1500 W y de 12 V a 220 V;
• cubo, olla de gran capacidad u otro recipiente espacioso de acero inoxidable o aluminio;
• relé automotriz de lámpara de control de carga del acumulador;
• voltímetro automotriz (cualquier modelo es válido);
• pernos con tuercas y arandelas;
• cables de sección 4 mm² y 2,5 mm²;
• dos abrazaderas para fijar el generador al mástil.

Durante la ejecución de los trabajos necesitaremos amoladora o tijeras para metal, lápiz de construcción o marcador, cinta métrica, alicates, broca, taladro, llaves y destornillador.

El controlador para el sistema generador de electricidad también se puede ensamblar con sus propias manos. Las reglas y esquemas de fabricación de un controlador para turbina eólica se explican en el artículo que recomendamos leer.

Etapa inicial de fabricación de la instalación

La fabricación de un aerogenerador casero comienza por tomar un gran recipiente metálico de forma cilíndrica. Normalmente para este fin se utiliza una vieja marmita, un cubo o una olla. Este será la base de nuestro futuro aerogenerador.

Con ayuda de una cinta métrica y un lápiz de construcción (marcador), haremos las marcas: dividiremos nuestro recipiente en cuatro partes iguales.

Al realizar los cortes siguiendo las instrucciones del texto, no corte el metal hasta el final en ningún caso.

Habrá que cortar el metal. Para ello se puede usar una amoladora. No se utiliza para cortar recipientes de acero galvanizado o hojalata pintada, porque ese tipo de metal se sobrecalentaría. Para esos casos es mejor usar tijeras. Recortamos las aspas, pero sin cortarlas hasta el final.

Las opciones, esquemas y recomendaciones para fabricar diferentes modelos de aspas para generador eólico las encontrará en el artículo que recomendamos.

Simultáneamente con la continuación de los trabajos en el recipiente, modificaremos la polea del generador. En el fondo de la antigua olla y en la polea hay que marcar y taladrar agujeros para los pernos. En esta etapa hay que prestar la máxima atención: todos los agujeros deben disponerse simétricamente para evitar desequilibrios durante la rotación del equipo.

Así se ven las aspas de otra construcción con eje de rotación vertical. Cada aspa se fabrica por separado y luego se monta en el conjunto.

Doblamos las aspas para que no sobresalgan demasiado. Al realizar esta parte del trabajo, debemos tener en cuenta en qué dirección girará el generador.

Normalmente, su dirección de giro es en el sentido de las agujas del reloj. El ángulo de curvatura de las aspas afecta al área de impacto de las corrientes de aire y a la velocidad de rotación de la hélice.

Ahora debe fijar en la polea un cubo con las palas preparadas para el trabajo. Instalamos el generador en el mástil, fijándolo con abrazaderas. Solo queda conectar los cables y armar el circuito. Prepárese para anotar el diagrama de conexión, los colores de los cables y el marcado de los contactos. Más adelante le será de gran utilidad. Fijamos los cables en el mástil del dispositivo.

Este dibujo contiene recomendaciones detalladas para el montaje de la estructura general y la vista general del dispositivo ya ensamblado y listo para su uso.

Para conectar la batería debe usar cables de sección transversal de 4 mm². Basta con tomar un tramo de 1 metro de largo. Esto es suficiente.

Y para conectar a la red una carga que incluya, por ejemplo, aparatos de iluminación y eléctricos, son suficientes cables con sección de 2,5 mm². Instalamos el inversor (convertidor). Para ello también necesitará un cable de 4 mm².

Ventajas y desventajas del modelo de rotor del molino

Si ha hecho todo con cuidado y de manera ordenada, este aerogenerador funcionará correctamente. No surgirá ningún problema durante su funcionamiento.

Si utiliza un convertidor de 1000 W y una batería de 75 A, esta instalación suministrará electricidad a los dispositivos de videovigilancia, a la alarma de seguridad e incluso al alumbrado público.

Las ventajas de este modelo son las siguientes:

• económica;
• los elementos se pueden cambiar fácilmente por otros nuevos o reparar;
• no se necesitan condiciones especiales para su funcionamiento;
• confiable en funcionamiento;
• proporciona total confort acústico.

También tiene desventajas, pero no son muchas: el rendimiento de este dispositivo no es muy alto y tiene una dependencia significativa de las ráfagas repentinas de viento. Las corrientes de aire pueden simplemente arrancar la hélice improvisada.

Para seleccionar con precisión el modelo de generador eólico de la potencia requerida, antes de comenzar el trabajo recomendamos realizar un cálculo según las fórmulas que se indican en el artículo recomendado.

Montaje de un aerogenerador axial con imanes de neodimio

Dado que los imanes de neodimio aparecieron en Rusia hace relativamente poco tiempo, los aerogeneradores axiales con estatores sin hierro también se comenzaron a fabricar no hace mucho.

La aparición de los imanes generó una demanda frenética, pero gradualmente el mercado se saturó y el precio de este producto comenzó a bajar. Se volvió accesible para los artesanos, quienes lo adaptaron de inmediato para sus diversas necesidades.

Un aerogenerador axial con imanes de neodimio y eje de rotación horizontal – es una estructura más compleja que requiere no solo habilidad sino también ciertos conocimientos.

Si tiene un cubo de un automóvil viejo con discos de freno, lo tomaremos como base del futuro generador axial.

Se asume que esta pieza no es nueva, sino que ya ha sido utilizada. En ese caso, es necesario desmontarla, revisar y lubricar los cojinetes, limpiar a fondo las capas sedimentarias y todo el óxido. No olvide pintar el generador terminado.

El cubo con discos de freno, por lo general, llega a los artesanos como uno de los componentes de un automóvil viejo enviado al desguace, por lo que requiere una limpieza minuciosa.

Distribución y fijación de los imanes

Los imanes de neodimio deben pegarse en los discos del rotor. Para nuestro trabajo tomaremos 20 imanes de 25x8 mm.

Por supuesto, se puede utilizar otro número de polos, pero es necesario cumplir las siguientes reglas: la cantidad de imanes y polos en un generador monofásico debe coincidir, pero si se trata de un modelo trifásico, la relación de polos a bobinas debe ser 2/3 o 4/3.

Al colocar los imanes, los polos se alternan. Es importante no equivocarse. Si no está seguro de colocar los elementos correctamente, haga una plantilla guía o dibuje los sectores directamente en el disco.

Si tiene opción, compre mejor imanes rectangulares en lugar de redondos. En los modelos rectangulares, el campo magnético se concentra a lo largo de toda la longitud, mientras que en los redondos se concentra en el centro.

Los imanes enfrentados deben tener polos diferentes. No se equivocará si los marca con signos más o menos con un rotulador. Para determinar los polos, tome los imanes y acérquelos entre sí.

Si las superficies se atraen, coloque un signo más; si se repelen, márquelas con signos menos. Al colocar los imanes en los discos, alterne los polos.

Los imanes están instalados respetando la regla de alternancia de polos; a lo largo de los perímetros exterior e interior hay bordes de plastilina: la pieza está lista para verter resina epoxi.

Para garantizar la fijación del imán, se debe utilizar un pegamento de alta calidad y lo más fuerte posible.

Para aumentar la fiabilidad de la fijación, se puede utilizar resina epoxi. Se debe diluir como se indica en las instrucciones y verter sobre el disco. La resina debe cubrir todo el disco, pero sin escurrirse. Se puede evitar que se escurra envolviendo el disco con cinta adhesiva o haciendo barreras temporales de plastilina con una tira de polímero alrededor de su perímetro.

Generadores monofásicos y trifásicos

Si se compara un estator monofásico y uno trifásico, este último resultará mejor. El generador monofásico vibra bajo carga. La causa de la vibración es la diferencia en la amplitud de la corriente, que surge debido a su entrega no constante en un momento dado.

El modelo trifásico no tiene este inconveniente. Se caracteriza por una potencia constante debido a que las fases se compensan entre sí: cuando en una fase la corriente aumenta, en otra disminuye.

Según los resultados de las pruebas, el rendimiento del modelo trifásico es casi un 50% mayor que el indicador equivalente del monofásico. Otra ventaja de este modelo es que, al no haber vibraciones excesivas, aumenta el confort acústico cuando el dispositivo funciona bajo carga.

Es decir, el generador trifásico prácticamente no zumba durante su funcionamiento. Cuando la vibración disminuye, la vida útil del dispositivo aumenta lógicamente.

En la lucha entre los dispositivos trifásicos y monofásicos, el trifásico siempre gana porque no zumba tanto durante el funcionamiento y dura más que el monofásico.

Reglas para el bobinado de la bobina

Si se le pregunta a un especialista, dirá que antes de bobinar las bobinas se debe realizar un cálculo cuidadoso. El práctico en este asunto confiará en su intuición.

Elegimos una opción de generador no demasiado rápida. En nuestro caso, el proceso de carga de una batería de doce voltios debe comenzar a 100-150 revoluciones por minuto. Estos datos iniciales requieren que el número total de vueltas de todas las bobinas sea de 1000-1200 unidades. Solo nos queda dividir esta cifra entre todas las bobinas y determinar cuántas vueltas tendrá cada una.

Un aerogenerador a bajas revoluciones puede ser más potente si aumenta el número de polos. La frecuencia de oscilación de la corriente en las bobinas aumentará. Si para bobinar las bobinas se utiliza un cable de mayor sección, la resistencia disminuirá y la intensidad de la corriente aumentará. No pierda de vista el hecho de que un voltaje más alto puede «consumir» corriente debido a la resistencia del devanado.

El proceso de bobinado se puede facilitar y hacer más eficiente si se utiliza una máquina especial para este propósito.

No es necesario hacer manualmente un proceso tan rutinario como el bobinado de bobinas. Con un poco de ingenio ya tiene una excelente máquina que maneja fácilmente el bobinado.

Las características de funcionamiento de los generadores caseros están muy influenciadas por el grosor y la cantidad de imanes colocados en los discos. La potencia total final se puede calcular si se bobina una bobina y luego se hace girar en el generador. La potencia futura del generador se determina midiendo el voltaje a revoluciones específicas sin carga.

Pongamos un ejemplo. Con una resistencia de 3 ohmios y 200 revoluciones por minuto se obtienen 30 voltios. Si a este resultado se le restan 12 voltios del voltaje de la batería, se obtienen 18 voltios. Dividimos este resultado por 3 ohmios y obtenemos 6 amperios. Esa cantidad de 6 amperios irá a la batería. Por supuesto, en el cálculo no hemos tenido en cuenta las pérdidas en los cables y en el puente de diodos: el resultado real será menor que el calculado.

Normalmente las bobinas se hacen redondas. Pero si se estiran un poco, se obtiene más cobre en el sector y las vueltas quedarán más rectas. Si se compara el tamaño del imán y el diámetro del orificio interior de las bobinas, deben corresponderse entre sí o el tamaño del imán puede ser un poco menor.

Las bobinas ya terminadas deben coincidir en tamaño con los imanes: deben ser ligeramente más grandes que los imanes o de igual tamaño.

El grosor del estator que se fabrica debe relacionarse correctamente con el grosor de los imanes. Si se hace el estator más grande aumentando el número de vueltas en las bobinas, el espacio entre discos aumentará y el flujo magnético disminuirá. El resultado puede ser el siguiente: se genera el mismo voltaje, pero debido al aumento de la resistencia de las bobinas, se obtendrá una corriente menor.

Para fabricar el molde del estator se utiliza madera contrachapada. Sin embargo, los sectores para las bobinas se pueden marcar en papel, usando plastilina como bordes.

Si se coloca fibra de vidrio sobre las bobinas en el fondo del molde, la resistencia del producto aumentará. Antes de aplicar la resina epoxi, se debe engrasar el molde con vaselina o cera, para que la resina no se adhiera al molde. Algunos usan cinta adhesiva o film en lugar de lubricante.

Las bobinas se fijan entre sí de forma inmóvil. Mientras tanto, los extremos de las fases se sacan al exterior. Los seis cables que salen al exterior se deben conectar en estrella o triángulo. Girando el generador ensamblado con la mano, se realiza su prueba. Si el voltaje es de 40 V, la corriente será de aproximadamente 10 amperios.

Montaje final del dispositivo

La longitud del mástil terminado debe ser de aproximadamente 6 a 12 metros. Con estos parámetros, su base debe estar hormigonada. El propio aerogenerador se fijará en la parte superior del mástil.

Para poder acceder a él en caso de avería, se debe prever en la base del mástil una fijación especial que permita subir y bajar el tubo, utilizando un cabrestante manual.

El mástil se eleva alto con el aerogenerador sujeto, pero el artesano previsor construyó un dispositivo especial que permite bajar la estructura al suelo cuando sea necesario.

Para fabricar la hélice, se puede utilizar un tubo de PVC de 160 mm de diámetro. Se usará para cortar de su superficie una hélice de dos metros compuesta por seis palas. Es mejor desarrollar la forma de las palas de forma experimental. El objetivo es aumentar el par motor a bajas revoluciones.

La hélice debe protegerse del viento demasiado fuerte. Para resolver este problema se utiliza una cola plegable. La energía generada se acumula en baterías.

Presentamos a la atención de nuestros lectores dos variantes de aerogeneradores hechos a mano para 220 V, que gozan de gran atención no solo entre los propietarios de propiedades rurales, sino también entre los simples veraneantes.

Ambos modelos de instalaciones eólicas son efectivos a su manera. Especialmente buenos resultados pueden demostrar estos dispositivos en zonas esteparias con vientos frecuentes y fuertes. Son lo suficientemente eficaces como para utilizarse en la organización de la calefacción alternativa del hogar y en el suministro de electricidad. Y no es tan difícil construirlos con sus propias manos.

Conclusiones y video útil sobre el tema

En este video se muestra un ejemplo de aerogenerador con eje de rotación horizontal. El autor del dispositivo explica detalladamente los matices de la construcción de la instalación hecha por sí mismo, llama la atención de los espectadores sobre los errores que pueden cometerse durante la fabricación propia del generador eólico, y ofrece consejos prácticos.

Preste atención a que llegar al dispositivo elevado a una altura considerable no es tan sencillo. Reubicar un aerogenerador así probablemente será problemático. Por lo tanto, una estructura de mástil plegable en este caso no será en absoluto superflua.

En este video se presenta un rotor eólico con eje de rotación vertical. Esta instalación está ubicada a baja altura, tiene un diseño original y se caracteriza por su alta sensibilidad: incluso un viento ligero pone en movimiento las aspas del dispositivo.

Si usted vive en una zona donde los vientos no se consideran un fenómeno raro, el uso precisamente de esta fuente de energía alternativa puede resultar el más eficaz para usted. Los ejemplos presentados de fabricación propia de aerogeneradores demuestran que no es tan difícil construirlos con sus propias manos. La energía eólica es un recurso accesible y renovable que se puede y se debe utilizar.

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