سنقوم في هذا المشروع ببناء مولد عمودي للطاقة الريحية ويعرف بالإنجليزية بإسم VAWT وهو اختصار لجملة vertical-axis wind turbine. رغم أنه ليس بمستوى مثيله المولد الأفقي إلا أنه يلاءم البيئات الحضرية كالمدن حيث تأتي الرياح من كل جانب.

كما هو معروف، فإنك إن زودت محركا بالطاقة الكهربائية فسيقوم رأسه بالدوران. والعكس أيضا صحيح: أي إذا زودت المحرك بالدوران فسينتج لك طاقة كهربائية. وهذا المبدأ ببساطته هو الذي تعتمد عليه معظم مولدات الطاقة الريحية، إذ أنه ينبغي علينا أن نصنع مروحة بشكل ما من أجل أن تدور مع الرياح فتقوم هه الأخيرة بتدوير رأس المحرك مما سينتج لنا الكهرباء.

من المعروف أن الصمامات الثنائية ومن ضمنها الصمام الضوئي (LED) تسمح بمرور التيار في اتجاه واحد في الغالب. وكذلك من المعلوم أن المحركات الخطوية ثنائية القطبية (bipolar stepper motor) تحتوي على وشيعتين (ملفين). التحدي هنا، في مشروعنا، هو طريقة تصميم الدارة الكهربائية بحيث توجه الطاقة المولدة في كلا الوشيعتين خلال الصمام الضوئي في اتجاه واحد مهما كان اتجاه دوران المروحة. من أجل إنجاز هذا العمل قمنا بالإعتماد على دارة مقومة من أجل المحرك الخطوي ثنائي القطبية.

يمكنك تحميل تصميم هذا المولد من خلال الضغط على الرابط التالي:

تصميم المولد العمودي للطاقة الريحية (انظر files)  

هذا مشروع لبناء هذا المحول للأخت فرحانة (Farhana C) تشرح فيه باختصار آلية هذا المولد:

من فضلك اضطلع على المقالات الثلاث التالية ولو بنظرة خاطفة إذ أنها مهمة في تحويل الدارات الكهربائية إلى بطاقات إليكترونية بمهنية عالية وبصنع يدك فقط:

العربية
إنجليزية
فرنسية

الكمية

القيمة أو الصيغة

محرك خطوي

Stepper motor

Moteur pas-a-pas

لوحة التجريب

Breadboard

أسلاك كهربائية (جسور)
Jumper wires
Cables cavaliers

صمام ثنائي
Diodes 

8

صمام ضوئي
LED

مكثف
Capacitor
Condensateur

1,000 μF

شريحة بلاستيكية من الأكريليك
Acrylic sheet
Feuille d'acrylique

1/4"

38 × 76 cm

ألمنيوم براق
Aluminum flashing 

25 × 61 cm

طوق الرمح
Shaft collars
Collet de l'arbre

5mm تجويف

7

1/2 in تجويف

أنبوب ألمنيوم
Aluminum tube
Tube en Aluminium

1/2 in القطر الخارجي

18 in طول

محمل كمي بحواف
Flanged sleeve bearing
Palier à douille à bride

2

1/2" القطر

 دفع دوارمحمل 

Thrust bearing cage assembly

Ensemble cage du roulement de poussée

1/2 in القطر

أسطوانات سداسية

Threaded standoffs

Entretoises filetées

3

4 in الطول,

1/4 in -20 حجم البراغيe

برغي برأس مثقوب

Cap screws

Vis à tête

6

1/4 in -20 thread,

3/4 in الطول

صمولة مقفولة

Lock washer

Rondelle de blocage

6

1/4 in حجم

صمولة مسطحة

Flat washer

Rondelle plate

6

1/4 in حجم

برغي M3

M3 screws

Vis M3

4

40mm long

صمولة مقفولة M3
M3 lock washers
Rondelle de blocage M3

صمولة M3
M3 washers
Rondelles M3

التصميم العام للمولد هو كما هو مبين في الصورة التالية، وعفوا على عدم جودة الصورة ويمكنك نقله على الصورة كما هو أو طوره حسب رغباتك.

القاعدة

بالنسبة لبناء القاعدة أو لنقل الركيزة فستحتاج إلى قرصين من البلاستيك الصلب وثلاث قضبان معدنية وبعض الصمولات من أجل تثبيتها.

1- قم بحفر ثلاث ثقب في كل قرص بلاستيكي بحيث تفصل بينها زاوية 120 درجة.

2- احفر ثقبا في مركز كل قرص على حدة من أجل أن نثبت فيه محور الدوران الذي سيربط بين المروحة والمحرك الخطوي.

3- نحتاج أيضا لدائرتين مسننتين متناسبتين مع بعضهما البعض.

4- قم ببناء القاعدة باستعمال القضبان المعدنية الثلاث ولا تنسى أن تجعل القضيب المركزي في المركز مع اعتبار أنك قمت بإلصاق إحدى الدائرتين المسننتين في الجزء الأسفل منه (انظر للصور). واستعن بأحد الصموات من أجل أن لا تنزلق الدائرة المسننة إلى الأسفل وقم بتثبيتها بغراء قوي أو ما شابه.

5- استعن بالصمولات من أجل تثبيت القضبان على القاعدة.

المحرك الخطوي

1- قم أولا بتركيب الدائرة المسننة المتبقية في رأسه وتأكد أنها لن تنفصل عنه بسهولة. يمكنك استعمال غراء قوي من أجل هذا أو تصرف بالطريقة التي تحلو لك.

2- قم الآن بتركيب قاعدة المحرك الخطوي على الوجه السفلي للقرص العلوي لقاعدة المحول.

3- تأكد من أن كلا الدائرتيين المسننتين قد تناسبتا مع بعضها البعض وأن تحريك القضيب المركزي يؤدي بدوره إلى تحريك المحرك الخطوي.

المروحة

1- ما بقي لنا الآن إلا بناء المروحة. ربما قد تكون صعبة بعض الشيء لكن حاول أن تنجز ثلاث صفائح من الألمنيوم أو القصدير الخفيف.

2- بالنسبة لنا فقد قمنا بتقطيع ستة أقراص من البلاستيك الصلب وجعلنا كل اثنين منها تشكلان الركيزة العلوية والركيزة السفلية لكل صفيحة من الصفائح الثلاث المكونة للمروحة.

3- في الجزء العلوي من القضيب ثبتنا الركائز العلوية بصمولة مثبتة على القضيب.

4- ونفس الشيء قمنا به في الجزء السفلي للقضيب.

5- يمكنك الآن وضع الصفائح برفق في مواضعها وبهذا تتشكل عندك المروحة العمودية.

يجب أن تقوم بإنجاز الدارة الكهربائية طبق الأصل مع التي تشاهدها هنا:

هذه الدارة متكونة من 8 صمامات ثنائية. واستعملناها من أجل توجيه التيار الكهربائي القادمة من وشيعتي المحرك الخطوي في الإتجاه المناسب. عندما تريد إنجازها تأكد تماما من أن جميع الصمامات الثنائية موجهة بالشكل الصحيح.

كما أنك تشاهد أيضا صماما ضوئيا أصفر إضافة إلى وجود مكثفين على اليمين واليسار أيضا. قم بغرس الطرف الأطول للصمام الضوئي في القطب الموجب (الخط الأحمر) للتيار الكهربائي والطرف الأقصر في القطب السالب (الخط الأزرق).

وقبل أن تضيف المكثفين قم بتدوير المروحة وشاهد وميض الصمام الضوئي، فإن لم يحدث فتأكد من توصيلك لهذه الدارة.

قم على الأقل بإضافة مكثف واحد لهذه الدارة. المربط السالب للمكثف يجب أن يوصل بالقطب السالب للتيار المار بالدارة والمربط الموجب بالقطب الموجب للتيار. دور المكثف هو تخزين الطاقة بينما المروحة في حالة توليد للكهرباء.

في النهاية قم بتعريض مروحة المولد للهواء وانظر إلى ماذا ترى!