مولد الطاقة الريحية المنزلية

مولد الطاقة الريحية المنزلية

ليس هناك حدود لاستغلال طاقة الرياح، فهي متوفرة، ونظيفة، ورخيصة، بالإضافة إلى ذلك فهي سهلة التسخير. نقدم في هذا المقال كيفية صنع مولد الطاقة الريحية.


تقديم

لقد قمنا بتصميم مولد للطاقة الكهربائية الريحية يتميز بسرعة في التصميم وسهولة في البناء. أغلب المواد التي ستحتاج إليها متوفرة لديك، وحتى إن لم تكن متوفرة، تستطيع الحصول عليها بسهولة. ستتعلم في هذه التجربة الرائعة كيف تستغل نفاياتك التي لا تأبه لها في توليد الطاقة الكهربائية عن طريق الرياح. تابعوا معنا خطوات التجربة.


ملاحظة مهمة: ستجد أننا استعملنا وحدة الإنتش خلال هذا المقال، ولمن هو غير معتاد عليها فاعتبر أن :

1 إنتش = 2.54 سنتمتر

 


الخطوة 1: المحرك

يوضح الشكل 1 جميع مكونات المولد الذي يعتمد على طاقة الريح، والذي سنبنيه في هذه التجربة.

بالنسبة للمحرك المستعمل، تستطيع أن تستعمل أي محرك تيار مستمر DC دائم المغنطة، والذي ينتج على الأقل 1 فولط لكل 25 دورة في الدقيقة، مع تيار مقداره 10 آمبير. المحرك الذي استعملناه كان معدله 5 آمبير، بدون حمل، ووجدنا أن الملفات الداخلية coils للمحرك تستطيع أن تتحمل تيار مقداره 15 آمبير دون أي ارتفاع في درجة الحرارة.

الشكل 1 مكونات مجموعة التوليد


الخطوة 2: قطع الشفرات (الأنصال)

ضع أنبوب بلاستيكي من نوع PVC ذي الطول 25 إنش، مع الأنبوب ذو المقطع العرضي المربع (أو أي حافة مستقيمة) على سطح مستوي، ثم قم رسم خط مستقيم على طول الأنبوب، هذا الخط سيكون الخط Line A الموضح في الشكل 2.

 

ارسم خط موازي للخط A بعد أن تقيس زاوية مساوية لـ 75 درجة بعد الخط A، ستحصل بذلك على ما مجموعه خمس خطوط، بين كل خطين زاوية مقدارها 75 درجة، إلا خطين ستكون الزاوية بينهما 60 درجة، لأن مجموع زوايا الدائرة هي 360 درجة، كما هو موضح في الشكل.

 

استعمل منشار لقطع الأنبوب على طول الخطوط المستقيمة، قسم الأنبوب إلى خمسة أشرطة، أربعة أجزاء ستكون بنفس الحجم والقياس، والجزء الخامس هو الخاص بالزاوية 60 درجة.

 

ملاحظة: الأنبوب البلاستيكي PVC ستستعمله في إنشاء الأنصال (الشفرات)، أما الأنبوب ذو المقطع العرضي المربع فهو معدني، من أجل تثبيت المحرك والذيل عليه.

الشكل 2 رسم خطوط القطع على الأنبوب البلاستيكي PVC


الخطوة 3

ضع الأجزاء ذات الزوايا 75 درجة، والمقعّرة، على طاولة، ثم قم برسم خط يمر بنقطتين في كل طرف، بحيث يكون بعد النقطة عن الحافة في أحد الطرفين مساوي إلى 20 % من عرض الشريط، والطرف الثاني 80 % من عرض الشريط. كما هو موضح الشكل 3

 

ثم قم بالقطع على طول الخطوط المرسومة، بهذه الطريقة ستحصل على ثمانية أنصال رباعية بشكل مماثل، كما تستطيع أن تحصل على نصل تاسع من القطعة الباقية ذات الزاوية 60 درجة. هذه الأنصال تكون كافية لثلاث مولدات، إلا إذا كنت تريد مولد واحد فسيكون لديك بهذه الحالة أنصال احتياطية.

الشكل 3 قطع الأنصال


الخطوة 4

ستقوم الآن بقطع كل زاوية من كل نصل على الحافة العريضة.

  • قم بقياس الحافة العريضة للنصل (إذا كنت تستخدم أنبوب PVC بقطر 8 إنش، سيكون العرض حوالي 5.75 إنش) سمي هذه القيمة W.

  • ضع علامة على طول الحافة القطرية للنصل بمسافة تساوي W/2 من الحافة العريضة (وهي 3 إنش إذا كنت تستعمل أنبوب قطره 8 إنش).

  • ضع علامة أخرى على الطرف الآخر يبعد عن الحافة العريضة (القسم المستقيم) بمقدار 15 % من البعد W (1 إنش إذا كان قطر الأنبوب 8 إنش).

  • أوصل هذه العلامتين، ثم قم بالقطع على طول الخط الناتج، إزالة هذه الزوايا تمنع تداخل طريقة كل نصل في اعتراضه للرياح مع بعضها.

  • الأنصال يجب أن تكون بنفس الحجم ونفس القياس، كي تكون الحركة منتظمة، فحاول أن تختار أفضل ثلاثة أنصل بين الأنصال التسعة.

الشكل 4 قطع الزوايا


الخطوة 5: قطع الذيل

يمكنك صنع الذيل بأي شكل تريد، طالما أنه سيكون قوياً وغير قابل للتشوه بسهولة، كما أن الأبعاد ليس مهمة، لكنك ستكون بحاجة إلى استعمال حوالي 1 قدم مربع من مادة خفيفة، والأفضل أن تكون من معدن.

  • استعمل مثقاب بريشة ثقب قطرها 5/32 إنش، وقم بثقب نهاية الذيل بثقبين أو ثلاثة ثقوب بأبعاد منتظمة.

  • ضع الذيل على نهاية الانبوب ذو المقطع العرضي المربع، الشكل 5، لاحظ بأن الذيل سيكون في نهاية حيث أن المحرك يقابله في الطرف المقابل.

  • قم الآن بوضع علامة على الأنبوب المربع من خلال الثقوب الموجودة على الذيل.

  • قم بفتح ثقوب في الأنبوب المربع، عن طريق العلامات التي وضعتها.

  • ثبت الذيل بالأنبوب بواسطة براغي (البراغي التي تستعمل في أعمال الصاج)، وتستطيع أن بقوم بهذه الخطوة فيما بعد.

الشكل 5 صنع الذيل


الخطوة 6: توصيل الأنصال الثلاثة

  • قم بعمل ثقبين على الجانب العريض، مقابل الزاوية التي قمت بقطعها، لكل نصل كما هو موضح في الشكل 6.

  • الثقبان يجب أن يكونا على نفس الاستقامة، ويبعدان عن الحافة المستقيمة 1 إنش، والثقب الأول يبعد عن النهاية مسافة1 أنش والثاني يبعد عنه بمقدار 2 إنش.

  • استعمل ريشة ثقب بقطر 1/4 إنش من أجل إنشاء الثقوب الستة.

الشكل 6 فتح الثقوب في نهايات الأنصال


الخطوة 7

  • افصل الحامل من عمود المحرك. بالنسبة لمحركنا، أزلنا الحامل بمسكه بإحكام عن طريق الزردية، ثم تدويره باتجاه عقارب الساعة، سيفكّ الحامل باتجاه عقارب الساعة، معاكساً لاتجاهه الطبيعي، وستكون الأنصال بهذه الحالة تدور باتجاه عكس عقارب الساعة.

  • استعمل قطعة ورق أو كرتون لعمل طبعة للحامل الدائري على الورقة، ثم عن طريق المنقلة قم بتقسيم الورقة الدائرية إلى ثلاثة أقسام متساوية بالزاوية (120 درجة)، وارسم ثلاثة ثقوب على الخطوط الثلاث المرسومة وتكون بعيدة عن المركز بمقدار 2 3/8 إنش.

  • ضع هذه الورقة على الحامل، ثم استعمل مثقاب بريشة قطرها 7/32 إنش لعمل الفتحات الثلاثة، ثم قم بطرق الثقوب عن طريق قضيب بقطر 1/4 إنش.

الشكل 7 الحامل


الخطوة 8

  • ثبت الأنصال بالحامل مستعملاً براغي تثبيت  بقطر 1/4 إنش، هذه البراغي تدخل بالثقوب القريبة من نهايات الأنصال كما في الشكل 8. ولا تشد البراغي كثيراً لإجراء عملية الضبط في الخطوة القادمة.

  • عند هذه النقطة لن تكون الثقوب الثلاثة الأخرى على الحامل قد حفرت بعد.

الشكل 8 تثبيت البراغي الثلاثة الأولى بشكل مبدئي


الخطوة 9

  • قس المسافات بين رؤوس الأنصال، الشكل 9 – a، وقم بالتعديل إذا لم تكن المسافات متساوية، حتى تحصل على ثلاث مسافات متساوية.

  • ثم علّم وافتح ثلاث ثقوب أولية في الحامل عن طريق الثقوب الثلاثة الخارجية على الأنصال، الشكل 9 – b.

الشكل 9 فتح الثقوب الأولية الثلاث في الحامل


الخطوة 10

  • ضع علامة على كل نصل والمكان المخصص له على الحامل، لكي تعيده إلى مكانه الأول، الشكل 10.

  • أزل الأنصال، وقم بحفر الثقوب الخارجية الثلاث على الحامل.

الشكل 10 تعليم النصل مع الحامل


الخطوة 11

  • ضع كل نصل في مكانه بحيث تتراص الفتحات جميعها.

  • واستعمل براغي بقطر 1/4 إنش مع صمولات (حلقة، washers)، لتثبيت البراغي على ظهر الحامل، الشكل 11.

  • من أجل الثقوب الداخلية استعمل صمولتين لكل برغي، واحدة على كل جانب للنصل، أما الثقوب الخارجية، فقط استعمل صمولة واحدة السطح الخارجي للنصل. (كما تستطيع أن تطبق الطريقة الموضحة في الشكل 11 أيضا) لأن الهدف أن تكون الأنصال ثابتة ومحكمة.

الشكل 11 تثبيت الأنصال بالبراغي والصمولات


الخطوة 12: تجميع المولد

  • قم بعمل ثقب بقطر 1/4 إنش على بعد 5 إنش من نهاية الأنبوب المربع (الذي ثبتّت عليه الذيل قبل قليل ) الشكل 12.

  • ضع المقوم الجسري على هذا الثقب، ثم ثبته ببرغي (من البراغي المستعملة في أعمال الصاج).

 

ملاحظة: المقوم الجسري (bridge rectifier): أداة إلكترونية تقوم بتحويل التيار المتناوب إلى تيار مستمر. له أربعة أرجل: رجلان هما المأخذ من التيار المتناوب، والرجلان الآخران هما السالب والموجب الذين يعطيان التيار المستمر.

الشكل 12 تثبيت المقوم الجسري


الخطوة 13

  • استعمل المثبتات المعدنية التي تستعمل عادة في تثبيت الخراطيم عادة، في تثبيت المحرك على الأنبوب المربع بحيث يكون مقابلاً للذيل. الشكل 13.

  • لا تشد المثبتات كثيراً لأنك ستجري تعديلات على مكان المحرك بعد قليل.

الشكل 13 تثبيت المحرك


الخطوة 14

  • قم بتوصيل نهايتي سلكي المحرك الأسود والأحمر المتناوبين مع الرجلين المتناوبين L1 و L2 للمقوم الجسري.

  • قم بعزل نقاط الاتصال عن طريق الشريط اللاصق (التوال).

الشكل 14 توصيل المحرك مع المقوم الجسري


الخطوة 15

  • إذا لم تكن قد ثبت الذيل بعد، قم بتثبيته الآن.

  • قم بتثبيت الأنصال مع الحامل على المحرك.

الشكل 15 تثبيت الأنصال مع الحامل على محور المحرك


الخطوة 16

  • سنقوم الآن بربط المجموعة التي قمنا بتركيبها (المحرك مع الذيل مع الأنصال) مع القاعدة المكونة من فلنجة وأنبوب مقلوظ من الطرفين، الشكل 16 – أ.

  • قم بتثبيت القاعدة بواسطة ملزمة بحيث يكون سطح الفلنجة أفقياً.

  • ضع المولد على الفلنجة وقم بموازنته عن طريق ضبط مكان المحرك، ثم قم بشد المثبتات التي ربطت بها المحرك مع الأنبوب المربع جيداً، ضع علامات على الأنبوب المربع عن طريق الثقوب الموجودة على حافة الفلنجة.

  • قم بعمل ثقبين على الأنبوب المربع بقطر 5/32 إنش (قد تكون مضطراً إلى إزالة الحامل مع الأنصال والذيل كي تقوم بذلك).

  • ثبت الأنبوب المربع مع الفلنجة ببرغيين (من البراغي المستعملة في أعمال الصاج).

الشكل 16 تثبيت المجموعة مع القاعدة


الخطوة 17: زرع قاعدة البرج

إن البرج أحد أهم المكونات في نظام توليد الطاقة عن طريق الرياح، فيجب أن يكون قوياً، مستقراً، يرفع ويخفض بسهولة، ويرسو بشكل جيد.

  • قم بحفر فجوة في الأرض بقطر حوالي 1 قدم، وعمق حوالي 2 قدم. الشكل 17

  • قم بثني قضيب فولاذي بالطريقة الموضحة في الشكل، كي تستعمله كداعم للمصبوبة الخرسانية.

  • ضع القضيب الفولاذي في الفجوة بحيث تكون الزوايا المعقوفة للأسفل.

  • قم بالحفر حول القضيب حتى يستقر في مكانه بحيث يكون شاقولياً. الشكل 18 – أ.

  • قم الآن بوضع الصبة الخرسانية حول القضيب واتركها حتى تنشف. الشكل 18 –ب.

 

ملاحظة: تستطيع أن تقوم باستعمال تيه T معدنية مع أكواع ووصلات بحيث يبقى التيه خارج الصبة البيتونية، ثم ستقوم بتثبيت الأنبوب الطويل الحامل لكل المجموعة عليها.

 

ملاحظة: التيه : هي عبارة عن وصله أنبوبية لها ثلاث فتحات تشبه حرف T، وهي معروفة وتستخدم في الوصلات المنزلية الخاصة بالمياه والتمديدات الصحية ولها أقطار مختلفة.

الشكل 17 حفر فجوة في الأرض

الشكل 18 وضع القضيب الفولاذي ثم وضع الصبة الخرسانية


الخطوة 18: تنصيب البرج

يجب أن تعلم أنه كلما كان البرج عالياً كلما كانت كمية الرياح أكبر وبالتالي ستحصل على طاقة أكبر.

  • قم بعمل ثقب كبير على بعد حوالي 1 قدم من أنبوب طوله من 10 إلى 30 قدم، هذا الثقب كي تخرج منه السلك النحاسي.

  • قم بتثبيت العمود الطويل في أسفله على التيه.

  • اصنع أربع حلقات قوية من سلك خارجي، بلف السلك أكثر من مرة، بحيث يكون قطر الحلقة 5 إنش.

  • ضع مزلاجا بشكل حرف U مقلوظ من الطرفين حول الأنبوب على بعد 3 أقدام من قمة الأنبوب، ثم قم بإمرار الحلقات الأربعة التي قمت بإنشائها عبر المزلاج وباعد بينها بمسافات متساوية، ثم قم بوضع الجزء الثاني للمزلاج وقم بتثبيته بالصامولات الخاصة بها.

  • تأكد من تثبيت الحلقات الأربعة في مكانها. لأنك ستثبت حبال الأمان بها.

الشكل 19 تنصيب البرج مع حبال الأمان


الخطوة 19

  • قم بتثبيت الأوتاد الأربعة في الأرض، والتي ستربط بها حبال الأمان، وعلى مسافات متساوية، ويجب أن تكون الأوتاد على بعد (عن القاعدة) لا يقل عن 50 % من ارتفاع البرج.

  • بالنسبة للعمود الذي استعملناه، كان طوله 15 قدم ، وقد وضعنا الأوتاد على بعد 12 قدم من القاعدة.

  • ثم تثبت الأوتاد جيداً بالأرض، بحيث تكون مائلة للاتجاه المعاكس للقاعدة (لإعطائها قوة أكبر في التثبيت). ثم تحفر فجوات في الأرض بعمق حوالي 2 قدم، وتثبت الأوتاد عن طريق الصبة البيتونية (الخرسانية).

  • قم بوصل أداة الشد المقلوظة (turnbuckleبكل وتد مستخدما سلكا خارجيا.

  • قم برفع العمود الطويل الحامل للمجموعة، ثم اربط الحبال بالأوتاد عن طريق أدوات الشد (turnbuckle)، وعدل في دورات أدوات الشد حتى يصبح العمود شاقولياً (يجب أن يساعدك شخص أو شخصين في هذه الحالة).

  • قم بوضع علامة على بداية أداة الشد الأمامية، لكي تعيد الشد إلى نفس النقطة، بعد إعادة رفع العمود الطويل.

 

ملاحظة: بالنسبة لنا قمنا أولاً بتثبيت المجموعة مع العمود على سيارة لإجراء عمليات التعديل.

الشكل 20 تثبيت مجموعة التوليد


الخطوة 20: ربط الأسلاك ثم تنصيب المولد

  • قم بفك حبل الشد الأمامي، وانزل العمود.

  • مرّر سلكين طويلين، أحمر وأسود، من خلال فجوة العمود الطويل، وأخرجهما من الثقب الذي أحدثته في العمود، ثم قم بتوصيل نهايتي السلكين معاً للحصول على دارة مغلقة، وهذا إجراء أمان، فأنت تضع حمل على المولد، كي تمنعه من التدوير السريع وأنت تعمل عليه.

  • ثبت مجموعة المحرك مع الأنصال والذيل على العمود.

الشكل 21 المجموعة مفكوكة


الخطوة 21

  • قم بإمرار السلكين الأحمر والأسود خلال جوف العمود الطويل، ثم قم بتعرية الأطراف النهائية للأسلاك.

  • قم بوصل السلك الأحمر مع القطب الموجب للتيار المستمر، والسلك الاسود مع القطب السالب.

  • ثم قم بعزلهم جيداً عن طريق شريط لاصق (توال).

الشكل 22 إمرار السلكين الأحمر والأسود من خلال العمود الطويل

 


الخطوة 22: النهاية

  • ارفع العمود الطويل بسحب الحبل الأمامي الذي قمت بفكه، ثم قم بشد أداة الشد المقلوظة إلى العلامة التي تركتها في الخطوة 19.

  • قم بفك السلكين الأحمر والاسود الذين قمت بربطهما.

  • قم بوضع منظم كهربائي (regulator)، أو صهيرة (fuse) بين المولد والحمل الذي ستشغله عن طريق هذا المولد (على الخط الموجب).

  • كما تستطيع أن تضع مفتاح إيقاف بين المولد (أيضاً على الخط الموجب) والحمل (وليكن بطارية) وبمجرد إغلاق الدارة عن طريق مفتاح الإيقاف، سترى أن البطارية تشحن بطاقة مجانية، فالرياح ستقوم بتدوير الأنصال والتي بدورها تقوم بتدوير المحرك الذي يعطي تياراً كهربائياً متناوباً، وبمرور التيار بالمقوم الجسري سيتحول إلى تيار مستمر، فيقوم بشحن البطارية حينئذ.

الشكل 23 تركيب مجموعة المحرك مع الأنصال والذيل على العمود الحامل

الشكل 24 تنصيب المجموعة

ملاحظة: لقد ذكرنا أن المحرك المستعمل هو محرك تيار مستمر، وقد يسأل البعض لماذا المقوم إذن، والجواب أن أي محرك هو بطبيعته يعطي تيارا متناوباً، ولكي يكون التيار الخارج مستمراً، يوضع المقوم الجسري داخل المحرك، أما في تجربتنا وضعنا المقوم الجسري بالخارج.


تأليف

 

المؤلفAbe Connally

ترجمة بتصرف: المهندس إبراهيم حسين أحمد (دمشق – سوريا)

البريد الإلكتروني للمترجم: عنوان البريد الإلكتروني هذا محمي من روبوتات السبام. يجب عليك تفعيل الجافاسكربت لرؤيته. 


المراجع

 

أول ظهور لهذا المقال كان على مجلة Make : MAKE Volume 05.

http://makeprojects.com/Project/Wind-Generator/9/1#.UN_uK6xbNat


 

أضف تعليق


كود امني
تحديث

المزيد في هذه الفئة :


Go to top