Éolienne DIY à partir d'un alternateur automobile : technologie de montage de l'éolienne et analyse des erreurs

Les éoliennes – sont une alternative prometteuse à l’énergie traditionnelle. L’énergie éolienne transformée en électricité promet d’être bon marché, facile à produire et peu coûteuse. Et si l’on considère les factures d’électricité actuelles, dans un but d’économie, il vaut la peine d’essayer de monter votre propre éolienne, vous êtes d’accord ?

Il existe des exemples réels de réalisations d’installations produisant un volume d’énergie conséquent. Toutefois, le potentiel des éoliennes devance encore largement les solutions concurrentes capables de rivaliser avec la production électrique traditionnelle.

Nous avons présenté un guide grâce auquel vous pourrez fabriquer vous-même une éolienne à partir d’un alternateur automobile. Dans l’article proposé à votre lecture, les erreurs courantes commises lors de la conception des éoliennes sont analysées en détail. À des fins d’illustration, l’article est accompagné de photos et de vidéos thématiques.

À propos des éoliennes domestiques faites maison

Un intérêt particulier pour l’énergie éolienne se manifeste dans le domaine domestique. Cela se comprend si l’on jette un coup d’œil à la prochaine facture d’électricité. C’est pourquoi divers bricoleurs s’activent, cherchant toutes les possibilités d’obtenir de l’électricité à moindre coût.

L'une de ces possibilités, tout à fait réaliste, est étroitement liée à une éolienne fabriquée à partir d'un alternateur de voiture. L'appareil déjà prêt – l'alternateur de voiture – il suffit de l'équiper de pales correctement fabriquées pour pouvoir obtenir une certaine quantité d'énergie électrique aux bornes de l'alternateur.

Certes, il ne fonctionnera efficacement qu’en présence de vent.

Exemple d’application pratique des éoliennes domestiques. Une conception d’éolienne bien conçue et tout à fait efficace. Une hélice tripale est installée, ce qui est rare pour les appareils domestiques.

L’utilisation de pratiquement n’importe quel alternateur automobile est acceptable pour la conception d’une éolienne. Cependant, on essaie généralement de choisir un modèle puissant, capable de fournir des courants importants. Les alternateurs de camions, de grands autobus, de tracteurs, etc., sont très populaires.

Outre l’alternateur, la fabrication de l’éolienne nécessite encore plusieurs composants :

• une hélice bipale ou tripale ;
• batterie de voiture;
• câble électrique;
• mât, éléments de support, fixations.

La conception d'une hélice à deux ou trois pales est considérée comme la plus optimale pour un générateur éolien classique. Mais un projet domestique est souvent loin des classiques de l'ingénierie. C'est pourquoi, pour une construction maison, on essaie le plus souvent de sélectionner des hélices déjà prêtes.

L'hélice du ventilateur d'une voiture particulière, qui sera utilisée comme vis de l'installation éolienne domestique. Sa légèreté et sa grande surface utile pour la force aérienne permettent d'utiliser de telles options.

Ainsi, par exemple, il peut s'agir de l'hélice du bloc extérieur d'un système de climatisation split ou du ventilateur de la même voiture. Mais lorsqu'on souhaite suivre les traditions de conception des éoliennes, il faut construire l'hélice de l'éolienne du début à la fin de ses propres mains.

Avant de prendre la décision d'assembler et d'installer une éolienne, il convient d'évaluer les données climatiques du site et de calculer le retour sur investissement. Une aide précieuse à cet égard sera fournie par les informations d'un article très intéressant que nous recommandons de consulter.

Technologie de montage de l’éolienne

La base optimale pour le générateur d'une éolienne domestique semble être le modèle AT-700, issu du tracteur de la série DT. Cependant, ce générateur de tracteur dans sa forme originale est conçu pour une vitesse de rotation du rotor allant jusqu'à 6000 tr/min. Pour la conception d'une éolienne domestique, un tel paramètre est clairement excessif.

Il y a deux solutions :

1. Utiliser un réducteur multiplicateur offrant le rapport de transmission requis.
2. Rebobiner le bobinage existant du stator de l'AT-700 pour de faibles vitesses.

En principe, les deux options de modernisation de l'appareil sont réalisables. Mais, d'après les retours des constructeurs expérimentés, l'option du rebobinage du stator est plus acceptable. D'autant plus si l'on considère le poids du générateur AT-700 lui-même, qui atteint 6 kg.

Générateur de tracteur AT-700. De nombreux projets domestiques ont été développés sur la base de cet appareil, qui offre un rendement élevé en courant. Mais une petite modernisation est nécessaire.

Si l'on ajoute un réducteur à l'appareil, le poids total du module doublera. Et c'est un paramètre important pour la conception de l'éolienne. On cherche toujours à réduire le poids.

Lors de l'utilisation du générateur K 701 dans la conception de l'éolienne, une certaine modernisation sera nécessaire :

Étape #1. L’hélice de l’éolienne

Le matériau utilisé pour fabriquer les pales de l'hélice est un tube en aluminium pour irrigation (d = 200 mm) d'une longueur de 0,7 à 1,0 m. Il est d'abord coupé dans le sens de la longueur en quatre segments, puis à partir de deux ou trois des parties obtenues, on découpe les pales de la forme souhaitée.

Comme l'aluminium est un matériau facile à usiner, découper la forme souhaitée de la pale à partir d'un morceau de tube n'est pas un problème. L'essentiel est de calculer et de dessiner correctement le gabarit.

Les pales fabriquées de la future hélice doivent être fixées et montées sur l'arbre du générateur. Ce travail est plus complexe, nécessite un équilibrage précis, surtout pour une conception à trois pales. Il existe de nombreuses options pour fabriquer le disque de l'hélice. L'une d'elles consiste à créer cette pièce à partir de plaques d'aluminium.

Il faudra calculer le diamètre du disque de l'hélice en tenant compte de la longueur des pales d'un mètre. Pour une envergure d'aile de 2 mètres, le diamètre estimé du disque peut être de 150 à 200 mm. Sur la base de ce diamètre calculé, on découpe dans de la tôle d'aluminium le nombre nécessaire de plaques circulaires (6-7 pièces).

Exemple de fabrication d'une hélice d'éolienne à partir d'un tube en aluminium de deux cents millimètres utilisé dans les champs agricoles pour l'irrigation des cultures. On obtient une construction légère et efficace.

Les plaques circulaires découpées sont superposées, alignées sur les bords et fixées. Pour la fixation, il est préférable d'utiliser une colle époxy de qualité. Mais d'autres méthodes de fixation ne sont pas exclues.

Sur le disque collé fini, il faut marquer et percer un trou central pour la fixation sur l'arbre du générateur. Le trou est ensuite ajusté avec une rainure de clavette aux dimensions de la clavette installée sur l'arbre du rotor du générateur.

Le disque d'hélice ainsi préparé est marqué pour la fixation des pales. Des trous sont percés le long des lignes tracées pour les boulons de fixation des supports. Ces pièces sont également en aluminium avec une épaisseur choisie suffisante pour compenser les efforts transmis.

Il ne restera plus qu'à appliquer les pales précédemment fabriquées sur le disque aux points de connexion prévus, les équilibrer sur une surface plane et les fixer avec des boulons.

Étape #2. Fabrication du mât à partir d’un tube

Le générateur de tracteur AT-700, équipé d'une hélice artisanale, constitue déj à une véri table éolienne. Afin d'obtenir un effe t maximal de la structure, il est conseillé de la surélever de 5 à 7 mètres et de lui assurer également une rotation à 360°.

C'est pourquoi la girouette-éolienne est placée sur un mât, qu'il est plus simple de fabriquer à partir d'un tube métallique.

Mât installé en tube métallique de 50 mm de diamètre avec un générateur éolien au sommet. Pour assurer la stabilité du mât, des haubans en câble métallique sont utilisés.

Un mât de 5 à 7 mètres de haut, équipé d'une éolienne en haut, subira des charges importantes. Par conséquent, le diamètre du tube métallique doit être suffisamment grand – au moins 50 mm de diamètre extérieur.

La fixation du mât est réalisée à l'aide de quatre haubans en câble, fixés en haut pr ès de l'éolienne et tendus en opposition les uns aux autes.

Sous la partie supérieure du tube du mât, à l'intéri eur, on presse une paire de roulements appropriés ou on les fixe d'une autre manière. Ce sera le bloc rotatif de support, où viendra se placer la girouette avec le générateur et l'hélice. Il reste à fabriquer la girouette elle-même et à y installer tout l'équipement nécessaire.

Étape #3. Comment fabriquer une girouette en aluminium

Il est recommandé de fabriquer la structure de la girouette, avec à une extrémité l'emplacement pour le générateur automobile avec l'hélice, et à l'autre – l'emplacement pour la « queue », à partir d'un matériau léger et résistant.

Par exemplle, un tube en aluminium à section rectangulaire conviendrait parfaitement pour la base. Pour fixer le générateur au tube profilé, il est plus pratique d'utiliser des colliers en ruban métallique souple (de préférence en acier inoxydable).

Exemple de fixation possible du corps du générateur sur le tube profilé de la girouette. Ici, on utilise un cadre métallique avec des supports avant et arrière pour une connexion par boulons.

La queue de la girouette peut être fabriquée à partir de la même tôle d'aluminium et fixée au tube profilé avec des équerres. Au centre de gravité, sur le tube profilé, il faut renforcer une tige métallique en acier inoxydable.

Cette pièce – sous la forme d'un long boulon (250-300 mm), d'un diamètre d'environ 30 mm (à calculer), traverse transversalement le corps du tube profilé en aluminium et est fixée par un écrou en dessous. Un contre-écrou est placé par-dessus l'écrou.

Le diamètre du filetage du boulon doit être légèrement inférieur au diamètre intérieur des bagues des roulement presés dans le tube du mât. Au centre du boulon, sur son axe, on perce un trou de 7 à 10 mm. Ce trou servira à passer le câble électrique du générateur et à le faire descendre par le tube jusqu'au point de connexion.

Étape #4. Installation et raccordement de l’éolienne

Après toutes les préparations décrites (obligatoirement par temps sans vent), vous procédez à l'installation :

1. Sur la base de la girouette, vous fixez le générateur de tracteur avec des colliers.
2. Vous soulevez le mât du sol de 1,5 à 2 mètres et vous installez la girouette avec le boulon de support sur les roulements.
3. En même temps, vous faites passer le câble du générateur à travers le corps du boulon, puis à l'intérieur du tube jusqu'au point de sortie inférieur.
4. De plus, juste en dessous de la base de la girouette, vous installez solidement une butée qui permet à la girouette de tourner à 360° dans un sens ou dans l'autre, mais pas plus.
5. Vous soulevez définitivement le mât et le renforcez avec des haubans en câble.
6. Les extrémités du câble sont connectées au dispositif de réception (généralement via un contrôleur à la batterie d'accumulateurs).

Sur ce, la construction du générateur éolien peut être considérée comme terminée. Cependant, il y a encore une multitude de détails du processus auxquels vous devrez faire face pendant l'utilisation de l'appareil.

Schéma structurel d'une installation éolienne complète : 1 – éolienne, 2 – convertisseur de charge de la batterie ; 3 – batterie automobile ; 4 – onduleur 24/220 ; 5,6 – sorties de tension 220V et 24V

Ces détails sont déjà liés à l'automatisme qui régule l'accumulation et la distribution de l'énergie. Des dispositifs tels que le contrôleur de charge, l'onduleur de courant et autres sont des composants obligatoires des générateurs éoliens.

Exemple photo du montage pas à pas de l’éolienne

Examinons un exemple de construction d'une éolienne de 24 V, assemblée à partir d'un générateur automobile. Le bricolage commence à fonctionner de manière stable avec une force de vent de 5 m/s. Par temps de vent moyen avec des rafales de 15 m/s, l'installation fournit de 8 à 11 A ; les jours de vents forts, le rendement augmente. La puissance ne dépasse pas 300 W.

En réalité, tout le travail est fait, il ne reste plus qu'à connecter les différents composants de l'installation utile dans la vie quotidienne :

L'installation construite par vos propres mains développe 24 V, elle peut être utilisée pour charger les batteries des appareils mobiles et pour fournir de l'énergie aux lignes d'éclairage avec des lampes à économie d'énergie.

Analyse des erreurs de conception

L'assemblage d'une éolienne dans des conditions domestiques par vos propres mains n'est évidemment pas sans erreur. Même dans les conceptions d'éoliennes industrielles, des erreurs sont commises par les ingénieurs. Mais on apprend de ses erreurs, comme en attestent des conceptions domestiques tout à fait abouties.

Ainsi, parmi les erreurs lors de la construction d'éoliennes domestiques, figure souvent un détail tel que l'absence d'un module de freinage dans la conception du générateur. L'exécution standard de ces appareils (automobiles ou tracteurs) ne prévoit pas une telle pièce. Par conséquent, le générateur doit être modifié.

Cependant, tous les « concepteurs » ne souhaitent pas s'occuper de ce travail délicat. Beaucoup ignorent ce détail, comptant sur le hasard (« avos' »). Résultat : par vent fort, l'hélice tourne à des vitesses incroyablement élevées. Les roulements du générateur ne résistent pas et détruisent les logements des capots en aluminium. Le rotor se bloque.

Éolienne endommagée en raison de défauts de conception. Les erreurs de conception et de montage de telles structures entraînent de graves conséquences.

Au même sujet, il y a le défaut lié à l'absence de limiteur de rotation de la girouette. Ce composant est souvent tout simplement oublié et on ne s'en souvient que lorsque les courants de vent commencent à faire tourner le « coq » autour de son axe, comme une toupie dans l'émission « Quoi ? Où ? Quand ? ». Le résultat est désastreux.

Au minimum, les dégâts sont la torsion et la rupture du câble électrique, et dans les cas graves, la destruction de toute la structure.

Une autre erreur de montage notable est le calcul incorrect du centre de gravité basé sur la girouette. Dans ce cas, l'appareil peut fonctionner normalement pendant un certain temps. Mais avec le temps, un désalignement se produit au niveau du palier, la liberté de rotation est limitée, et l'efficacité de la structure en termes de production d'énergie chute considérablement.

Pour savoir comment calculer correctement une éolienne, vous le découvrirez dans l'article que nous vous proposons.

Il arrive souvent que l'on tente d'alimenter directement la batterie avec le courant produit par le générateur. Très vite, on s'étonne que la batterie ne tienne pas la charge, ou l'on découvre la perforation de 2 à 3 éléments.

C'est une erreur banale et naturelle, car dans tous les cas, la charge de la batterie doit s'effectuer sous des courants et tensions spécifiques. Un contrôle de ce processus est nécessaire.

Aux bricoleurs intéressés par le sujet du montage d'une éolienne, nous proposons de découvrir encore une autre variante originale. L'article proposé décrit la fabrication d'une installation génératrice à partir de pièces de rebut d'une machine à laver.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Même une visseuse électrique ordinaire peut devenir une éolienne, si l'on connaît les bases du fonctionnement d'un générateur éolien.

L'intérêt pour les générateurs éoliens ne diminue pas. Au contraire, cette option de production d'énergie électrique est de plus en plus envisagée par les propriétaires de biens immobiliers de banlieue.

De toute évidence, si l'on combine plusieurs types d'énergie – éolienne, solaire, hydraulique ou nucléaire – cette combinaison peut produire un effet économique. Les risques pour l'utilisateur de se retrouver sans électricité sont ainsi réduits à zéro.

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