Transformar a energia eólica é uma forma de obter eletricidade barata. Existem muitos projetos de turbinas eólicas. Alguns deles são projetados para máxima eficiência, outros são despretensiosos em uso. O segundo grupo inclui o rotor Savonius, criado há cerca de 100 anos, ainda é usado com sucesso para resolver vários problemas técnicos.
História da Criação
Sigurd Johannes Savonius (1884 - 1931) - inventor finlandês, ganhou fama por seu trabalho em física relacionado ao estudo da energia eólica. Durante sua vida, ele recebeu várias patentes que são usadas não apenas para criar turbinas eólicas, mas também na construção naval, bem como em sistemas de ventilação de vagões e ônibus modernos.
Outro inventor da Alemanha - Anton Flettner (1888 - 1861) surgiu no início do século passado com uma alternativa à vela clássica, criando o chamado rotor Flettner. A essência da invençãose reduzia ao seguinte: um cilindro giratório, soprado pelo vento, recebia uma força direcionada na direção horizontal, superior a 50 vezes a força do fluxo de ar. Graças a esta descoberta, foram construídos vários navios que utilizam a força do vento para se deslocarem. Ao contrário dos veleiros convencionais, essas embarcações não eram completamente independentes de energia. Motores eram necessários para girar o rotor.
Refletindo sobre a vela de Flettner, Savonius chegou à conclusão de que a energia eólica também poderia ser usada para girá-la. Em 1926, ele desenvolveu e patenteou o projeto de um cilindro aberto com lâminas de direção oposta no interior.
Um pouco de física
Primeiro, um pouco de teoria. Todos notaram que, ao andar de bicicleta, o ar cria uma resistência significativa ao movimento. E quanto maior a velocidade, maior esse valor. O segundo fator que afeta a resistência é a área da seção transversal do corpo afetada pelo fluxo de ar. Mas há uma terceira quantidade, que está relacionada com a geometria do corpo. Isso é exatamente o que os designers de carrocerias estão tentando reduzir quando se trata de aerodinâmica.
Por exemplo, podemos dizer que três placas com a mesma área de seção transversal, mas com formas diferentes: côncava, reta e convexa, terão um coeficiente de arrasto muito diferente. Para uma forma convexa, será 0,34, para uma reta - 1,1, para uma côncava - 1,33. Foi a forma côncava que foi tomada para as pás do rotor Savonius. É reconhecido como o hospedeiro mais eficazenergia eólica.
Princípio de funcionamento do rotor Savonius
Ao contrário da vela de Flettner, Savonius propôs dividir o cilindro em duas metades e movê-las uma em relação à outra para obter as pás e o espaço entre elas. A essência da ideia de Savonius era que o fluxo de ar que atingia uma pá não apenas ia para o lado depois disso, mas, passando pelo vão axial, era redirecionado para a segunda pá, o que aumentava significativamente o efeito do vento.
Este princípio de funcionamento permite que o rotor Savonius funcione mesmo com vento fraco.
Existem várias opções de perfil:
- As lâminas são fixadas no eixo de forma que não haja espaço de ar entre elas. Esta é a versão mais simples das muitas descrições do rotor Savonius.
- A base de uma lâmina é inserida na base da outra. Uma lacuna significativa permanece ao longo da linha do eixo. Esta opção permite que o vento de uma metade do rotor se mova para a outra. Perfil mais eficiente.
- Igual à segunda opção, apenas a área das lâminas é aumentada adicionando uma placa reta na parte interna.
Escopo de aplicação
Na década de 60 do século passado, os rotores Savonius foram utilizados em sistemas de ventilação ferroviária. Eles foram instalados nos telhados dos vagões. Durante o movimento, o rotor começou a girar e bombear ar da rua para a sala. Sistemas semelhantes também foram instalados em ônibus.
Hoje, a principal aplicação do rotor é emturbinas eólicas de eixo vertical. Existem vários designs semelhantes que combinam dois fatores:
- eixo vertical de rotação;
- despretensão à direção do fluxo do vento.
Além dos aerogeradores verticais, existem dispositivos com eixo horizontal. Eles se distinguem por um grande retorno com a mesma força do vento. Estruturalmente, assemelham-se às pás de hélices de aeronaves, localizadas em um eixo horizontal e possuindo uma cauda guia para alinhamento com o vento.
Vantagens da Turbina Eólica Savonius
Apesar do fato de que os rotores axiais verticais das turbinas eólicas perdem em eficiência para os rotores axiais horizontais, eles ainda têm uma série de vantagens inegáveis:
- Trabalhe em qualquer zona climática. Devido à sua pequena área transversal, eles não têm medo de ventos de furacão.
- Não requerem dispositivos adicionais para o seu lançamento. Devido ao formato côncavo das pás, o lançamento ocorre em valores mínimos de vento- 0,3 m/s. O gerador atinge valores ideais a uma velocidade de fluxo de ar de 5 m/s.
- Devido ao baixo nível de ruído de até 20 dB, o aerogerador pode ser instalado próximo ao alojamento, o que é importante para geração de eletricidade de baixa potência e perda de corrente nos fios.
- Não requer uma direção de vento específica. Eles começam a trabalhar a partir do fluxo de ar em qualquer ângulo.
- Design simples reduz os custos de manutenção.
- Não é perigoso para pássaros que percebem a estrutura como um todo e não tentam voar através das lâminas.
As desvantagens das turbinas eólicas verticais incluem eficiência relativamente baixa, custos mais altos para materiais de construção, tamanhos grandes necessários para atingir a potência necessária.
Como fazer uma turbina eólica com suas próprias mãos
Fazer um dispositivo que forneceria uma casa de campo completamente com eletricidade parece improvável. No entanto, fazer um pequeno moinho de vento para gerar eletricidade gratuita que garanta o funcionamento de dispositivos de baixa potência (bomba de irrigação, iluminação pública na frente da casa, abertura de portões automáticos) está ao alcance de qualquer artesão. Para isso você vai precisar de:
- 3 chapas de alumínio com comprimento lateral de 33cm, cerca de 1mm de espessura;
- tubo de drenagem 15 cm de diâmetro e 60 cm de comprimento;
- tubo de água de 4 cm;
- gerador elétrico (pode ser usado carro);
- conexões (ângulos de aço, parafusos autorroscantes, porcas, parafusos).
Instruções de cozimento
Para fazer um rotor Savonius simples você precisa de:
- Recorte 3 discos com 33 cm de diâmetro em folhas de alumínio.
- Corte um cano de água com 15 cm de diâmetro ao longo do eixo para fazer 2 espaços em branco para as lâminas. Em seguida, corte cada pedaço ao meio. Assim, você obterá 4 lâminas idênticas, com 30 cm de comprimento.
- Faça um furo no centro dos discos através do qual você pode inserir um cano de água de 4 cm.
- Conecte os três discos com um tubo e entre elesinserir lâminas. Dois entre dois discos. As lâminas devem ser orientadas de modo que o ângulo entre seus eixos seja de 90 graus. Isso permitirá que até mesmo um vento leve gire o gerador.
- Use cantos e parafusos autorroscantes para fixar as lâminas em aros de alumínio.
- Pressione o eixo do gerador na parte inferior do tubo, que é o eixo.
O gerador eólico está pronto. Resta apenas escolher um local de instalação suficientemente aberto às correntes de ar. Se não houver vento suficiente, você pode fazer um mastro alto, no topo do qual coloque o gerador.
Turbinas eólicas verticais pré-fabricadas
Com o desenvolvimento de energias alternativas, há uma demanda crescente por produtos de alimentação autônoma. Atualmente, existem turbinas eólicas fabricadas na Rússia no mercado, cujo preço começa em 60 mil rublos.
Estas unidades podem ser utilizadas no setor privado, atendendo necessidades de eletricidade de 250 W a 250 kW.
