GERADOR EÓLICO CASEIRO - As minhas experiências práticas


Antes de decidir construir um gerador eólico, aplicando-lhe um alternador de automóvel, ligue a ignição do seu carro e verá que o motor ao ralenti atingirá as 1.000 rpm. Com um pouco de aceleração o motor chegará com facilidade às 3.000/4.000 rpm, mas pode atingir as 6.000/7.000 rpm. Acha que conseguirá atingir rotações tão elevadas com uma maquineta caseira tocada pelo vento? Talvez seja possível, com ventos tempestuosos, aproximar-se das 1.000 rpm que correspondem ao ralenti dos veículos, mas quanto tempo duraria isso? O que acabaria primeiro, a tempestade ou o seu gerador? …

Mas, admitindo que a máquina aguentaria com ventos muito fortes, a rotação atingida seria suficiente para produzir energia suficiente para carregar uma bateria?...


Não, não me parece. A minha opinião é que um alternador de automóvel não serve para produzir energia, rodado pelo vento…

Mas… então que tipo de gerador usar?

Tenho lido textos e assistido a vídeos mirabolantes sobre máquinas eólicas que produzem energia com os geradores mais improváveis… Para além do já mencionado alternador, aparecem motores de impressora, dínamos de bicicleta, motores de DVD, motores de ventoinhas e até motores de carrinhos de brincar, etc…

Não duvido que se consiga produzir alguma energia com esses geradores, mas se ouvir alguém dizer que é fácil, duvide. O que foi fácil para outros pode não ser fácil para si, assim como também não o foi para mim. Se alguém conseguiu essa proeza, a quantidade de energia produzida foi certamente muito pequena  e, se pensou que poderia dispensar, ou mesmo diminuir o fornecimento de eletricidade da rede, é melhor esquecer esses pormenores. Na minha opinião, é possível construir um pequeno gerador caseiro, aplicando-lhe um pequeno motor que produza a baixas rotações, mas mesmo assim será necessário ter ventos de feição e apenas como experiência didática, nunca para armazenar energia em baterias, pelo menos para grandes consumos.


1 – O alternador de automóvel não serve para gerador eólico

A maior parte dos condutores de automóveis têm alguns conhecimentos básicos sobre o sistema eléctrico do seu veículo; sabem, por exemplo, que a electricidade utilizada quando o motor não está a funcionar é fornecida pela bateria e dela é retirada também a energia necessária para fazer accionar o motor de arranque. Sabem também que, por sua vez, o motor de arranque irá fazer girar o motor do veículo, provocando as primeiras faíscas nas velas e consequentes explosões do combustível, após o que a máquina começará a trabalhar regularmente, passando nesta altura todos os seus componentes eléctricos a serem abastecidos pela energia produzida pelo alternador. Sabem ainda que, com o carro em funcionamento, o alternador abastece também a bateria, mantendo-a em condições de voltar a fornecer energia ao veículo quando este estiver novamente imobilizado e seja necessária essa energia e também para proceder a novo arranque do motor.

Este funcionamento tão harmonioso do alternador, quando integrado no sistema do automóvel, aliado ao facto desse componente ser facilmente adquirido por baixo preço, ou mesmo quase gratuito em qualquer sucateira, poderá fazer supor que para a construção de um pequeno gerador eólico de construção artesanal será a escolha perfeita, pois que, rodado pelo vento, produziria energia que poderia ser utilizada no momento, ou armazenada em baterias, para consumir na ausência de vento.

No entanto, o alternador de automóvel pode não ser a melhor escolha para esse tipo de projecto, a não ser que sejam introduzidas no mesmo algumas alterações no seu sistema eléctrico, ou então que as pás do gerador eólico sejam de muito grande dimensão, o que não parece muito viável, numa pequena engenhoca caseira.

O motivo pelo qual um alternador, na minha opinião, não é a escolha ideal para um sistema eólico artesanal é devido ao facto de: (talvez muitos não tenham conhecimento disto) ser necessária muita força para fazer rodar o veio do alternador quando este, após atingir um determinado número de rpm, inicia a produção de energia.

O condutor de um qualquer veículo, não tem como saber o tamanho desse esforço a não ser que tenha conhecimentos alargados sobre o funcionamento do alternador. Torna-se assim evidente que esse esforço, que é retirado do motor para a rotação do alternador, faz com que aumente o consumo de combustível, que será tanto maior quanto maior for também o consumo de energia eléctrica e, sobretudo, à noite.

Mas, até o atrito provocado pela correia nas polias, acresce esse esforço que, no automóvel pode ser pouco significativo, mas que no gerador eólico deve ser um ponto negativo a considerar.

Uma ligação directa da turbina do aerogerador ao alternador, poderia evitar o inconveniente do atrito provocado pela correia ou correias utilizadas para a transmissão se não fosse a necessidade de multiplicar as rotações do alternador, o que agrava ainda mais o problema do esforço, pois para se conseguir obter o número mínimo de rotações exigidas para a produção de electricidade pelo alternador, que devem ser superiores a 1.000 rpm, existe a necessidade absoluta de existir uma multiplicação, pois uma pequena turbina artesanal nunca atingirá o mínimo de rotações exigido, mesmo com ventos fortes.

Basta imaginarmo-nos a conduzir uma bicicleta para ficarmos com uma ideia de como o esforço aumenta, quando utilizamos o sistema de mudanças, para que com um menor número de voltas da roda pedaleira se imprima mais velocidade à máquina.

Deste modo um alternador nunca poderá servir para gerar energia movimentado por uma pequena turbina accionada pelo vento, tal como o faz num automóvel, pois aqui o alternador é movido pela potência de um motor de explosão, nada comparável à força exercida pelo vento nas pás de uma pequena turbina.


2 – A máquina deve ser resistente para aguentar a força do vento

Um dos factores mais importantes a considerar no momento da construção de um gerador eólico artesanal é, sem sombra de dúvida, a sua robustez e capacidade para aguentar tempestades e ventos fortes. Ninguém vai instalar um aparelho destes num local abrigado, isso seria um paradoxo, pois o que é natural é que ele fique, o máximo possível, exposto ao vento. Como também não se pode desmontar a máquina e recolhê-la quando ocorram situações atmosféricas de vento muito forte, o que é natural em determinadas épocas do ano, é absolutamente necessário construir a máquina de modo a que ela venha a aguentar não só com esses ventos fortes sazonais, mas com possíveis fenómenos tempestuosos que venham a ocorrer.

Depois de já ter deparado com pequenos geradores eólicos destruídos ou danificados pelo vento e reparado que em alguns locais onde existiam aparelhos desses, eles já lá não estão, deduzi que, possivelmente, não teriam aguentado com a força do vento, e/ou os seus proprietários terão desistido deles por qualquer outro motivo.



3 - As minhas experiências
(No final do artigo tem um vídeo mostrando o gerador a funcionar)

O meu gerador éolico.
Há alguns anos atrás construí um gerador eólico, com o qual queria carregar uma bateria para fornecer energia a um frigorífico e a um rádio na minha pequena chácara, local onde não existe fornecimento de energia eléctrica.

Infelizmente, não obtive os resultados que esperava, devido principalmente à utilização do alternador de automóvel para produzir energia através do vento. É que a escolha deste tipo de gerador foi completamente errada para o tipo de máquina que construí, pois o alternador necessita de um grande esforço da turbina para fazer a rotação do campo magnético e assim gerar a energia para ser armazenada nas baterias. O resultado conseguido foi que a bateria utilizada em vez de ser carregada pelo gerador, ainda forneceu a energia que tinha para o próprio alternador, acabando completamente descarregada!

Creio mesmo que será completamente impossível a utilização com sucesso deste tipo de gerador numa máquina de concepção caseira, a menos que se construa uma turbina com umas enormes pás e mesmo assim serão necessários ventos bastante fortes e constantes devido ao esforço e à elevada rotação necessária, entre 1000 a 2000 r.p.m., no minímo, para obter algum rendimento do alternador.

Eu não sabia e nem sequer imaginava, que o alternador de automóvel, que rodava com estrema facilidade, estando desligado das baterias, iria ficar tão “pesado” quando iniciava a produção de energia. Isso revelava a minha falta de conhecimentos do assunto, mas também era devido a alguma informação que tinha e que me dizia que o alternador era o tipo de aparelho ideal para um gerador eólico de construção caseira.

(Imagem do Livro Auto-Suficiência de
 John Seymour)
Fui, de algum modo, induzido em erro pela teoria da aparente facilidade em produzir energia com um alternador de automóvel, mas foi sobretudo a minha ignorância em relação ao funcionamento do aparelho, que me levou a escolhê-lo como gerador eólico. Cheguei a consultar um eletricista de automóveis para obter alguns conhecimentos sobre esse funcionamento, mas o que me foi explicado não foi suficientemente negativo para desistir do projeto.

A maior parte das pesquisas que fiz na Internet pareciam indicar o alternador como uma boa escolha para o aerogerador e até no livro “Auto-Suficiência”, de John Seymour, existe uma página que tem uma imagem e menciona esse componente como sendo utilizado em geradores construídos, ou montados em casa. Parecia não haver dúvidas de que seria a melhor alternativa para a produção de energia caseira, no entanto o próprio John Seymour, no seu livro, alerta para a dificuldade desse processo quando diz: "A energia eólica é difícil de conservar e de captar, portanto só deverá usar moderadamente a eletricidade produzida pelo vento e nunca a utilize para um dispositivo de aquecimento. Para que valha a pena explorar o vento, este deve ter uma velocidade média de, pelo menos 15km/hora, sem grandes períodos de calmaria".

Mas eu apenas me apercebi da realidade quando, devido à falta de resultados positivos com o meu gerador eólico, resolvi construir uma máquina para fazer rodar o alternador, servindo-me de uma bicicleta estática. Essa engenhoca fazia com que o alternador atingisse mais de 1000 rpm, pois tinha um sistema de multiplicação de velocidades, através de correias, mas era necessário também que se pedalasse com um ritmo bastante elevado. Foi assim que pude constatar a enorme força que era preciso empregar para fazer rodar o alternador quando este iniciava a produção de energia.

 
O meu carregador de baterias a pedal. Foi através dele que me apercebi do esforço necessário para rodar o
alternador.

4 - Detalhes da construção do meu gerador eólico

O meu gerador eólico está há seis anos exposto às ocorrências atmosféricas, num local que é tradicionalmente fustigado por ventos muito fortes e parece que só agora foi ali colocado. Por acaso, até foi uma vez afectado por uma tempestade, mas não directamente, pois o que aconteceu foi que um telhado de chapas de zinco se soltou e foi atingir o orientador da máquina, que ficou muito danificado, tendo sido obrigado a fazer a sua substituição. Por curiosidade e para tentar avaliar a força dessa tempestade, refiro que o telhado foi arrancado na totalidade e, com o madeiramento por debaixo intacto, foi lançado a mais de cinquenta metros de distância.

Isso significa que, no que respeita à robustez e segurança da máquina, a construção foi um êxito. É certo que foi feita de forma muito peculiar e talvez por isso tenha ficado tão segura, o que não quer dizer que deva ser um modelo a seguir, ou que não existam outros métodos melhores para construir um aparelho destes, mas o certo é que tenho, através de pesquisas na Net, lido e visto, através de vídeos, muitos geradores caseiros que, possivelmente, não estarão construídos de modo muito seguro. Deve-se ter em atenção que pode ser muito perigoso, em dias de vento forte, estar junto de um aparelho que não tenha sido construído de forma segura. A minha opinião é que se deve olhar não só para a parte mais técnica do empreendimento e para o sucesso no conseguimento de gerar energia, mas também para a solidez do conjunto, porque senão não vale a pena esse sucesso, que pode ser muito efémero e acabar à primeira tempestade.

No caso do meu gerador, creio mesmo que poderia ter construído uma turbina de diâmetro um pouco maior, com as pás mais largas e compridas, porque a sua forte estrutura certamente que permitiria aguentar o impacto do vento. Uma turbina maior teria a vantagem de imprimir mais força à máquina e de rodar com mais facilidade em condições de vento fraco. Posso considerar que isso foi um erro de dimensionamento, mas de qualquer modo, esse erro poderá ser corrigido, retirando aquela turbina e construindo uma maior.


A robustez e segurança do meu gerador eólico começam logo pela base. Ele está perfeitamente assente em cima de uma pequena casa construída em pedra e a torre que suporta o gerador, para além de não ser muito alta é constituída por um tubo com 20cm de diâmetro, que no fundo ainda é um pouco mais largo. Este tubo foi cheio com concreto armado, assente numa sapata que ficou embutida na cobertura da casa, que é também em concreto de cimento.

No cimo deste pilar cilíndrico ficou embutido um pedaço de tubo de ferro, aproveitado de uma escora metálica das obras. Esse pedaço de tubo, com cerca de 30 cm de comprimento, tem no fundo um rolamento onde vai assentar um outro pedaço de tubo, este extraído da parte interna da escora, ou seja o macho, aquele tubo que tem os furos para meter as cavilhas.

Esse tubo mais estreito está enfiado no tubo mais largo que está embutido na torre, mas depois continua para cima e no topo foi-lhe aplicada a peça extraída de uma velha máquina de lavar roupa, peça essa que comporta os rolamentos e o veio onde está a polia da correia e a turbina na outra ponta. Para uma melhor compreensão do esquema de funcionamento, poderemos dizer que a turbina do gerador é o tambor da máquina de lavar roupa e o alternador é o motor que o faz girar, através da correia e da polia, só que aqui acontece precisamente o contrário, como é evidente.

O tal tubo extraído da escora metálica, a partir do cimo da torre está embutido num tubo mais largo e envolvido em cimento e ferro, não só para segurar melhor a peça dos rolamentos, mas também para o conjunto ficar mais pesado e não haver risco de desencaixe da torre. O rolamento que ficou no fundo do orifício da torre, permite que o conjunto rode com facilidade quando é impulsionado pelo vento a bater no orientador.


Quanto à turbina ela tem o diâmetro de 1,35m e é constituída por dez pás com 0,45m de comprimento por 0,15m de largura. Estas pás são de metal inox que foi extraído do interior de uma máquina de lavar louça. A sua grande vantagem é que não precisam de ser pintadas porque não enferrujam, sendo de duração ilimitada. A armação que as suporta é composta por hastes metálicas tubulares que estão embutidas num pedaço de tubo redondo que, por sua vez, está agarrado ao veio da máquina de lavar, onde antes estivera o tambor. Estas hastes metálicas da armação passam, junto à base das pás, pelo meio de uma peça metálica circular que é nem mais nem menos do que um aro de uma pipa de madeira. Este aro metálico faz a travação das hastes que seguram as pás e o conjunto é ainda reforçado com arames de ferro galvanizado, dispostos em círculo ao meio e na ponta das pás.


O alternador foi acoplado ao tubo superior, através de uma aplicação que permite a tensão da correia e tem uma pequena cobertura metálica para ficar com algum abrigo do sol ou da chuva. Com um crenque de bicicleta, um pedaço de madeira e alguns grampos metálicos foi improvisado um sistema de escovas, para permitir que a corrente passe através de um cabo para o interior da casa, sem que existam torções no cabo, pois este foi previamente embutido dentro da torre e ligado às pequenas ligas metálicas que circulam o topo da torre. Mais tarde acabei por desistir deste sistema de escovas, que não era muito fiável, passando a utilizar, simplesmente, um cabo mais comprido, de modo a não impedir a movimentação lateral da turbina.



Por fim, vou falar da cauda ou do orientador da turbina. Este elemento foi produzido a partir das chapas metálicas da mesma máquina de lavar de onde foi extraído o veio do rotor e está aparafusado a um ferro quadrado tubular que assenta em cima de um pedaço de tubo redondo que tem no cimo uma aplicação metálica para permitir colocar o orientador num ângulo de 90 graus com a turbina, de forma a que esta receba o vento de frente, ou então lateralmente, ficando a turbina a receber o vento como se fosse uma bandeira. A mudança de posição tem que ser feita manualmente, mas é importante que se faça, em caso de previsão de ventos anormalmente fortes ou quando se queira ter o gerador parado. O pedaço de tubo onde assenta a haste do orientador está lá apenas para que este elemento fique colocado em linha com o centro da turbina, o que serve apenas para uma melhor aparência visual, porque de resto, não seria necessário.

Todos os materiais utilizados na construção deste gerador eólico, com a única excepção do cimento, foram aproveitados de sucatas.



Pequeno vídeo mostrando o gerador em funcionamento.

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4 comentários :

  1. Caro amigo,gostei muito do seu projeto,muito criativo;por acaso você tá sabendo que dentro do alternador tem um componente eletrônico chamado regulador de tensão e que esse referido componente não deixa o alternador abaixo de 1000 RPM gerar corrente suficiente para carregar a bateria,em minhas experiências,retirando o regulador ou fazendo uma ponte sobre o mesmo,percebi mudança radical,muito menos RPM para gerar 14v,em breve postarei vídeo sobre essa experiência com detalhes de uma olhada nesse projeto https://www.youtube.com/watch?v=KulSN8OHgv4 gerador 100% reciclado.

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    Respostas
    1. Obrigado pelas informações. Não tinha conhecimento desse regulador de tensão, no entanto continuo a achar que um alternador de carro não é bom para gerador caseiro. Para obter resultados terá que ser um gerador que gere a baixíssimas rotações.

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  2. Ola Joalex.
    Parabens pela competencia, o alto nivel de conhecimento e a oportunidade de compartilhar tudo isso com o mundo. Muito Obrigado por isso. O seu trabalho e espetacular, dos melhores que vi em toda a internet.

    Gostaria de adicionar mais informacao tentando ajudar quanto ao alternador.

    O regulador e um componente muito importante e que no teu caso de geracao de energia eolica e' no meu ponto de vista onde esta o problema.
    O alternator do carro e um gerador de eletridade como qualquer outro, um bom gerador de alta potencia e de grande confiabilidade. O problema e que o regulador e feito exatamente para satisfazer as necessidades dos carros mas infelizmente nao da geracao eolica, como no teu caso.
    No carro o regulador mede a voltagem da bateria. Se esta baixa ele assume que o motor do carro tem forca suficiente e liga a bobina do rotor (field coil) no maximo. A corrente de carga da bateria e' proporcional a corrente dada a bobina do rotor (como um transformador) a qual no caso do carro esta ajustada para dar uma carga de uns 10 ou 20 amperes. O que faz com que o alternator seja estremamente "pesado" no caso do teu sistema.
    Na minha opiniao o alternador vai funcionar perfeitamente no teu sistema e sem outras alteracoes, mas a bobina do rotor necessita ter a corrente de alguma maneira proporcional a quantidade de vento que voce tem. Pouco vento, reducao da corrente da bobina, pouco peso, o helice continua rodando com pouco vento e a carga enviada a bateria e' pouca como esperado. Muito vento, mais corrente na bobina de campo (do rotor), mais peso, o helice ainda continua rodanco com o peso devido ao bom vento, e a carga enviada a bateria e mais alta como desejado.
    A corrente da bobina de campo deve ser ajustada para que o alternator de uma carga a bateria compativel com a energia que se pode retirando do vento.
    Talvez a melhor opcao seria colocar um gerador DC de baixa capacidade no eicho do helice. E a saida desse gerador DC entao seria usada para alimentar a bobina de campo do alternador que e' propriamente dito o real gerador de alta potencia.
    Esse metodo foi muito usado nos primeiros geradores a diesel e vapor no final do seculo 19. Um exemplo pode ser visto no seguinte link: http://www.tgvzu.ch/ o pequeno gerador a esquerda na primeira foto gera corrente continua para alimentar as bobinas do gerador maior a esquerda.
    O gerador DC pode ser um gerador de bicicleta ou mesmo um motor DC de um antigo "cassete player"....
    Encontrei muito boa a descricao de Jim Mais (http://www.netlink.net/mp/volks/schem/mot_alt.htm), veja a ultima linha com relacao a corrente maxima de carga nao ser limitada.
    Encontrei aqui alguns esquemas de reguladores que confirmam que nao ha limitacao de corrente, somente de voltage, http://z-diagram.com/circuit-diagram/alternator-voltage-regulator-circuit-diagram.html

    Um grande abraco Joalex e mais uma vez obrigado por compartilhar essa sua competencia sem limites.
    Marcos.

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    Respostas
    1. Olá, Marcos.
      Espectacular é o mínimo que posso dizer deste seu excelente comentário. O amigo veio adicionar muito valor a este post e fico-lhe imensamente agradecido.
      Desconhecia esse pormenor do pequeno gerador DC para alimentar a bobina de campo do alternador. Acho uma boa sugestão, sendo uma hipótese a considerar, mas primeiro que tudo teria partir para a construção de umas hélices maiores. A estrutura da máquina é robusta e penso que aguentaria com uma turbina maior, pois acho que o maior defeito é as pás serem demasiado pequenas.
      Acho que o Marcos exagerou ao referir-se à minha "competência sem limites". Na verdade os meus conhecimentos são muito limitados, sou apenas uma pessoa que gosta de fazer de tudo um pouco e de aprender com os outros, partilhando sempre os conhecimentos adquiridos. Se todos os comentários que recebo fossem como este aprendia muito mais.
      Um grande abraço!

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