Transformar la energía eólica es una forma de obtener electricidad barata. Hay muchos diseños de aerogeneradores. Algunos de ellos están diseñados para una máxima eficiencia, otros no tienen pretensiones de uso. El segundo grupo incluye el rotor Savonius, creado hace unos 100 años, todavía se usa con éxito para resolver varios problemas técnicos.
Historia de la Creación
Sigurd Johannes Savonius (1884 - 1931) - inventor de Finlandia, ganó fama por su trabajo en física relacionado con el estudio de la energía eólica. Durante su vida, recibió varias patentes que se utilizan no solo para crear turbinas eólicas, sino también en la construcción naval, así como en sistemas de ventilación de vagones y autobuses modernos.
Otro inventor de Alemania - Anton Flettner (1888 - 1861) a principios del siglo pasado ideó una alternativa a la vela clásica, creando el llamado rotor Flettner. La esencia de la invención.se reducía a lo siguiente: un cilindro giratorio, impulsado por el viento, recibía una fuerza dirigida en dirección horizontal, superior a 50 veces la fuerza del flujo de aire. Gracias a este descubrimiento se construyeron varios barcos que utilizan la fuerza del viento para moverse. A diferencia de los veleros convencionales, estos barcos no eran completamente independientes desde el punto de vista energético. Se necesitaban motores para hacer girar el rotor.
Reflexionando sobre la vela de Flettner, Savonius llegó a la conclusión de que la energía eólica también podría usarse para hacerla girar. En 1926, desarrolló y patentó el diseño de un cilindro abierto con álabes opuestos en el interior.
Un poco de física
Primero, un poco de teoría. Todos notaron que al andar en bicicleta, el aire crea una importante resistencia al movimiento. Y cuanto mayor sea la velocidad, mayor será este valor. El segundo factor que afecta la resistencia es el área de la sección transversal del cuerpo afectada por el flujo de aire. Pero hay una tercera cantidad, que está relacionada con la geometría del cuerpo. Esto es exactamente lo que los diseñadores de carrocerías de automóviles están tratando de reducir cuando se trata de aerodinámica.
Por ejemplo, podemos decir que tres placas con la misma área transversal, pero con formas diferentes: cóncava, recta y convexa, tendrán un coeficiente de arrastre muy diferente. Para una forma convexa, será 0,34, para una recta - 1,1, para una cóncava - 1,33 Fue la forma cóncava que se tomó para las palas del rotor Savonius. Es reconocido como el huésped más eficaz.energía eólica.
El principio de funcionamiento del rotor Savonius
A diferencia de la vela de Flettner, Savonius propuso dividir el cilindro en dos mitades y moverlas entre sí para obtener las aspas y el espacio entre ellas. La esencia de la idea de Savonius era que el flujo de aire que golpeaba una pala no solo se desplazaba hacia un lado después de eso, sino que, pasando a través del espacio axial, se redirigía a la segunda pala, lo que aumentaba significativamente el efecto del viento.
Este principio de funcionamiento permite que el rotor Savonius funcione incluso con poco viento.
Hay varias opciones de perfil:
- Las palas están fijadas en el eje de forma que no quede ningún espacio de aire entre ellas. Esta es la versión más simple de las muchas descripciones del rotor Savonius.
- La base de una hoja se inserta en la base de la otra. Queda un espacio significativo a lo largo de la línea del eje. Esta opción permite que el viento de una mitad del rotor se mueva hacia la otra. Perfil más eficiente.
- Igual que la segunda opción, solo se aumenta el área de las palas añadiendo una placa recta en el interior.
Ámbito de aplicación
En los años 60 del siglo pasado, los rotores Savonius se utilizaban en los sistemas de ventilación de los ferrocarriles. Se instalaron en los techos de los vagones. Durante el movimiento, el rotor comenzó a girar y a bombear aire de la calle a la habitación. También se instalaron sistemas similares en los autobuses.
Hoy, la aplicación principal del rotor está enaerogeneradores de eje vertical. Hay varios diseños similares que combinan dos factores:
- eje de rotación vertical;
- sin pretensiones en la dirección del flujo del viento.
Además de los aerogeneradores verticales, existen dispositivos con eje horizontal. Se distinguen por un gran retorno con la misma fuerza del viento. Estructuralmente, se asemejan a las palas de las hélices de los aviones, ubicadas en un eje horizontal y con una cola guía para alinearse con el viento.
Ventajas de la turbina eólica Savonius
A pesar de que los rotores axiales verticales de las turbinas eólicas pierden eficiencia frente a los rotores axiales horizontales, todavía tienen una serie de ventajas innegables:
- Trabaja en cualquier zona climática. Debido a su pequeña área transversal, no temen los vientos huracanados.
- No requieren dispositivos adicionales para su lanzamiento. Debido a la forma cóncava de las palas, el lanzamiento se produce con valores mínimos de viento: 0,3 m/s. El generador alcanza valores óptimos a una velocidad de flujo de aire de 5 m/s.
- Debido al bajo nivel de ruido de hasta 20 dB, el molino de viento se puede instalar muy cerca de la vivienda, lo cual es importante para la generación de electricidad de baja potencia y la pérdida de corriente en los cables.
- No requiere una dirección de viento específica. Comienzan a funcionar a partir del flujo de aire que va en cualquier ángulo.
- El diseño simple reduce los costos de mantenimiento.
- No es peligroso para las aves que perciben la estructura como un todo y no intentan volar a través de las aspas.
Las desventajas de las turbinas eólicas verticales incluyen una eficiencia relativamente baja, costos más altos para los materiales de construcción y grandes tamaños requeridos para lograr la potencia requerida.
Cómo hacer un aerogenerador con tus propias manos
Fabricar un dispositivo que proporcione electricidad a una casa de campo parece poco probable. Sin embargo, hacer un pequeño molino de viento para generar electricidad gratis que asegure el funcionamiento de dispositivos de bajo consumo (bomba de riego, alumbrado público frente a la casa, apertura de portones automáticos) está al alcance de cualquier artesano. Para esto necesitarás:
- 3 láminas de aluminio con una longitud lateral de 33 cm, aproximadamente 1 mm de espesor;
- tubería de desagüe de 15 cm de diámetro y 60 cm de largo;
- tubería de agua de 4 cm;
- generador eléctrico (se puede usar automóvil);
- accesorios (ángulos de acero, tornillos autorroscantes, tuercas, pernos).
Instrucciones de cocción
Para hacer un rotor Savonius simple necesitas:
- Recorta 3 discos con un diámetro de 33 cm de láminas de aluminio.
- Corte una tubería de agua con un diámetro de 15 cm a lo largo del eje para hacer 2 espacios en blanco para las cuchillas. Luego corta cada pieza por la mitad. Así, obtendrás 4 hojas idénticas, de 30 cm de largo.
- Perfora un agujero en el centro de los discos a través del cual puedes introducir un tubo de agua de 4 cm.
- Conecta los tres discos con un tubo y entre ellosinsertar cuchillas. Dos entre dos discos. Las palas deben estar orientadas de manera que el ángulo entre sus ejes sea de 90 grados. Esto permitirá que incluso una ligera brisa haga girar el generador.
- Utilice esquinas y tornillos autorroscantes para fijar las cuchillas en las llantas de aluminio.
- Presione el eje del generador en la parte inferior de la tubería, que es el eje.
El aerogenerador está listo. Solo queda elegir un sitio de instalación que esté suficientemente abierto a las corrientes de aire. Si no hay suficiente viento, puede hacer un mástil alto, encima del cual colocar el generador.
Aerogeneradores verticales prefabricados
Con el desarrollo de la energía alternativa, existe una creciente demanda de productos de suministro de energía autónomos. Actualmente, hay turbinas eólicas de fabricación rusa en el mercado, cuyo precio comienza en 60 mil rublos.
Estas unidades pueden ser utilizadas en el sector privado, satisfaciendo necesidades eléctricas de 250 W a 250 kW.
