Cómo hacer un generador eólico vertical casero Lenz2 (Instrucciones + PDF gratis)

En este instructivo le enseñaremos a construir un generador eólico de eje vertical que hará uso de la energía eólica para impulsar diversos aparatos que usted puede elegir, como un alternador o generador para producir electricidad, bombas de aire y agua para refrigeración, riego u otros. ¡Comencemos!


¿En qué se basa el diseño de este generador eólico vertical?

Generador Eólico Vertical Casero Solarpedia

Este pintoresco generador eólico de eje vertical de varias aspas en distintos niveles se basa en el diseño Lenz2. La turbina eólica Lenz2 es un diseño de aerogenerador de eje vertical que fue desarrollado por el ingeniero alemán Jürgen Lenz y se caracteriza por tener tres aspas enormes en forma de “S” que giran alrededor de un eje vertical.

A diferencia de los generadores eólicos de eje horizontal convencionales, que utilizan un solo rotor con aspas largas y estrechas, el diseño de doble rotor del Lenz2 permite una mayor eficiencia en la captura del viento, especialmente en condiciones de viento variable y turbulento. Además, el diseño de doble rotor permite que el aerogenerador vertical sea más compacta y ligera que las turbinas eólicas convencionales, lo que facilita su instalación en zonas urbanas y en lugares con poco espacio.

El Lenz2 ha sido probado en varios lugares de Europa y ha demostrado ser un diseño prometedor para la generación de energía eólica en pequeña y mediana escala.

Características del generador eólico de este proyecto

Como ya se mencionó, este aerogenerador utiliza el diseño de elevación y arrastre de Lenz2 con una eficiencia mecánica del 35 al 40%. Y está hecho casi en su totalidad con materiales reciclados y debería de costarle entre $15 y $30 (dólares estadounidenses) por la versión de seis aspas, que dos personas pueden hacer en cuatro horas sin mucho esfuerzo.

Luego de diversas experiencia de quienes han montado estos generadores eólicos, la versión de tres aspas ha superado con éxito las pruebas de supervivencia a vientos sostenidos de 80 km/h y la versión de seis aspas a 105 km/h. Se asume que pueden soportar mayores velocidades de viento, pero aún no se ha determinado exactamente cuánto.

Herramientas y materiales para el generador eólico vertical

Aerogenerador vertical casero Materiales

Los materiales enumerados en este tutorial son para hacer la versión de generador eólico vertical de seis aspas. Reduzca a la mitad todo excepto la rueda de la bicicleta para tres aspas.

Herramientas

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Taladro eléctricoBrocas para metal de 4 mm y 5 mm
CúterAlicates
Navaja para abrir cajasCinta métrica
Perfil de aluminio en ángulo recto
de 20 x 20 mm x 1 m
Remachadora pop
Marcador negroCinta Adhesiva
Broches para ropa (4)Una impresora (con que imprima
en blanco y negro alcanza)
2 hojas de papel A4Destornillador de tuercas de
7 mm (Opcional)
Guantes de trabajoProtección para ojos y oídos

Materiales


  • 11 Planchas de aluminio Offset litográfica

Estas son planchas de aluminio puro utilizadas en un proceso de impresión bastante común en periódicos y embalajes. Una empresa de impresión mediana puede reciclar cientos de estas cada semana, por lo que suele ser fácil conseguirlas baratas.

Cualquier tamaño, grosor o tipo estará bien para este proyecto pero siempre y cuando tengan más de 67 cm del lado largo. Es probable que estén bastante manchados de tinta si los obtiene reciclados, pero puede limpiarse fácilmente con jabón y no deberían ser tóxicos.

  • 280 remaches pop de 4 mm de diámetro

Aproximadamente con una longitud de 6-8 mm de largo

  • 30 Pernos de cabeza avellanada M4/Tornillos de máquina

Aproximadamente con una longitud de 12-20 mm de largo. Si somos estrictos, solo 9 deben avellanarse, el resto puede ser casi cualquier cosa, como cabeza hexagonal o zócalo.

  • 30 Tuercas de bloqueo (M4 Nylocs)

Estas son tuercas con un anillo de nailon para evitar que se aflojen. Si no puede encontrar estos, una tuerca M4 normal con una arandela de resorte puede hacer el mismo trabajo.

  • 48 arandelas pequeñas de 4 mm de diámetro interior

Para adaptarse a los remaches y pernos. Deben tener un diámetro exterior de unos 10 mm.

  • 42 Arandelas grandes

Deben tener 4 mm de diámetro interior y 20 mm de diámetro exterior para adaptarse a los remaches y pernos.

  • Un par de ruedas de bicicleta de 66 cm de diámetro

Puede ser un poco complicado medir exactamente las ruedas de una bicicleta, pero con tener un par que aproximadamente alcance los 58 cm de diámetro exterior total de la llanta, es suficiente.

Antes de desarmar la rueda verifique que:

  1. No sea de liberación rápida
  2. Tenga un eje grueso normal (alrededor de 10 mm de diámetro)
  3. Tenga 36 radios
  4. Gire razonablemente suave
  5. Muestre suficiente eje para sujetar a su soporte de poste (al menos 3-4 cm)
  6. Solo necesita engranajes si va a usar una cadena, lo cual probablemente no sea así.

Puede ser útil desarmar el eje de la rueda con llaves inglesas y una llave para ajustar cono de bicicleta, limpiar un poco los cojinetes para luego volver a engrasarlos y extender el eje tanto como sea posible en un lado para sujetarlo. Si no lo ha hecho antes, llévelo a su lugar de servicio de bicicletas local y le mostrarán cómo hacerlo. Aunque no debería ser necesario si la rueda funciona lo suficientemente bien y muestra suficiente eje.

  • Rueda de bicicleta de 12 radios

Cualquier longitud, tipo o condición está bien.

Plantillas de las aspas del generador eólico vertical

Para poder continuar con el instructivo, deberá descargar estas plantillas en PDF e imprimirlas con la impresora sugerida en la sección de herramientas.


Cómo construir un generador eólico vertical casero paso a paso

Si deseas construir este generador eólico vertical casero, es importante que tomes medidas de seguridad para protegerte a ti mismo y a otras personas que puedan estar cerca durante la construcción y el funcionamiento de la turbina. A continuación, te mencionaremos algunas medidas de seguridad importantes que debes tener en cuenta:

  1. Obtén conocimientos técnicos y de seguridad: Antes de comenzar el proyecto, asegúrate de tener conocimientos técnicos y de seguridad sobre la construcción de aerogeneradores y electricidad. También es importante investigar y entender las regulaciones locales que rigen la instalación de turbinas eólicas en tu área.
  2. Usa equipo de protección personal: Durante la construcción, usa equipo de protección personal adecuado, como guantes, gafas de seguridad y ropa de trabajo resistente.
  3. Asegura la estructura: Asegúrate de que la estructura de soporte de la turbina sea sólida y estable. Es importante que la turbina esté bien anclada al suelo o a la estructura de soporte para evitar que se caiga o se mueva en condiciones de viento fuerte.
  4. Mantén una distancia segura: Mantén una distancia segura de la turbina cuando esté en funcionamiento para evitar lesiones por las aspas en movimiento.
  5. Asegura las conexiones eléctricas: Asegúrate de que las conexiones eléctricas estén bien aisladas y protegidas para evitar riesgos de electrocución.
  6. Apaga la turbina en condiciones adversas: Si hay condiciones climáticas adversas, como vientos fuertes o tormentas eléctricas, apaga la turbina y asegúrala para evitar daños o lesiones.
  7. Realiza un mantenimiento regular: Realiza un mantenimiento regular en el generador eólico vertical para asegurarte de que esté funcionando de manera segura y eficiente.

Paso 1: Recortar la plantilla

Nota: Más imágenes paso a paso en el PDF que puedes reclamar al final del artículo.

Descargue e imprima los dos archivos PDF de plantilla presionando la fecha abajo en las vistas previas anteriores. Asegúrese de imprimirlos al 100% (con una resolución 300ppp). Cuando los imprima, mida la distancia entre las flechas, debe ser de 10 cm en ambas páginas. Si tiene un par de mm menos, probablemente igual esté bien.

Pegue las páginas con cinta adhesiva de modo que las marcas de dimensión de 10 cm se superpongan lo más cerca posible. La mejor manera de hacerlo es en el panel de una ventana durante el día, para que pueda ver ambas páginas. Con un cúter y el perfil de aluminio en ángulo recto, corte el borde exterior de la plantilla.

Nota: Cada vez que estés cortando, asegúrate siempre de que tu otra mano nunca esté frente al cuchillo, de modo que si te resbalas no te vayas a cortar. El perfil de aluminio en ángulo es bueno para esto, ya que su lado vertical protege eficazmente la mano que lo sostiene.

Paso 2: Preparar las planchas de aluminio

Nota: Más imágenes paso a paso en el PDF que puedes reclamar al final del artículo.

Tome una lámina de aluminio y mida un rectángulo de 42 cm x 48 cm. Dibuje una línea a la mitad de la longitud de 48 cm para que tengas dos rectángulo que midan 42 cm x 24 cm. Marque las líneas exteriores con una navaja para abrir cajas y el perfil de aluminio en ángulo recto. No está tratando de cortar el metal, solo cree una línea que luego pueda doblarse y retirarse. Un buen método es marcar una vez ligeramente, luego una segunda vez un poco más profundo.

¡Pero cuidado! No marque la línea media de 24 cm.

Flexiona el metal para que se doble en una línea marcada, luego flexiona hacia el otro lado. Haga esto un par de veces y debería dividirse. Haga lo mismo con la otra marca y retire el metal exterior.

Paso 3: Primer molde para las aspas

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Pegue con cinta adhesiva la plantilla al rectángulo de metal (de ahora en adelante se denominará ‘Precedente’) de modo que el borde largo del papel se asiente en la línea media y los bordes de la derecha de ambos queden alineados. No se preocupe si los otros bordes no se alinean perfectamente.

Con una navaja para cortar cajas y una regla, marque la curva de la plantilla, incluidos los triángulos en cada extremo. No es esencial que sea 100 % perfecto, pero intenta que el primero sea razonablemente bueno, para poder usarlo como plantilla para el resto aspas.

Marcar, flexionar y retirar los dos triángulos de metal fuera de la plantilla.

Paso 4: Quitar metal sobrante y repetir proceso

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Marque los centros de los pequeños círculos en la plantilla de papel con un marcador negro para que sean visibles desde el otro lado y voltee el papel para que el lado impreso quede hacia abajo en la otra mitad del primero, manteniendo el borde largo en la línea media. Vuelva a pegar para que no se mueva.

Dé varias flexiones ligeras a la partitura curva, cerca del borde, y sáquela. Retire los dos triángulos pequeños. Tenga cuidado de no doblar demasiado el metal sin marcar, ya que puede debilitarlo.

Ahora tienes tu primer precedente. Repita los pasos 2 a 3 para que tenga un total de 12 precedentes. Puede usar el primero como plantilla de corte en lugar del papel. En tres de los primeros, tenga la línea de 24 cm dibujada en el frente, los otros tres en la parte posterior.

Paso 5: Agujerear y doblar los precedentes

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Tome los 12 moldes y péguelos para que queden lo más bien alineados posible. Use cinta adhesiva para unirlos si no tiene pinzas para la ropa.

Perfore cada uno de los 18 orificios marcados en el molde a través de los 12 precedentes con una broca de 4 mm. Puede ayudar colocar un perno a través del primer orificio para evitar que los precedentes se muevan mientras perfora.

Retire la plantilla y despegue los precedentes. Coloque uno con la línea de 24 cm sobresaliendo ligeramente del borde de la mesa. Coloque el perfil de aluminio en ángulo recto en la línea media y doble hasta 90 grados. Repita con los 12, con 6 precedentes doblados con el lado brillante hacia arriba y 6 doblados con el lado brillante hacia abajo. Ponga los primeros a un lado.

Paso 6: Hacer marcas en otras planchas de aluminio

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Tome una plancha de aluminio y alise cualquier doblez que haya en el metal. Cortar el borde largo a 67 cm.

Dibuje con la navaja para cajas una línea de 2 cm desde uno de los bordes de 67 cm, luego voltee la plancha y dibuje otra línea de 2 cm desde el borde opuesto en el otro lado del metal. Repita esto con 5 planchas más y pegue las 6 juntas para que cada línea dibujada esté alineada con el borde de la hoja que está encima.

Marque el borde a 4 cm, 6, 8, 10, 18, 26, 34, y luego cada 2 cm hasta 64 cm inclusive.
Tenga en cuenta que un lado tiene una marca a 4 cm del borde, el otro a 3 cm para distinguirlos.

Voltee las planchas, asegurándose de que no pierdan su alineación. Marque y marque lo mismo que el primer borde. Asegúrese de que ambos tengan el espacio de 4 cm en el mismo borde.

Paso 7: Agujerear las planchas de aluminio

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Golpee las planchas sobre la mesa para que queden alineadas una encima de la otra. Desde el extremo de 4 cm, dibuje una línea vertical a 19 cm del borde y otra a 32 cm del borde. Marque cada línea a 3 cm y 20 cm de ambos extremos.

Perfore las 6 planchas con orificios de 4 mm en las 8 marcas. Al terminar, despegar las planchas.

Paso 8: Triangular bordes de las planchas

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Coloque una plancha de modo que el segundo borde de 3 cm sobresalga de la mesa. Coloque el perfil de aluminio en ángulo recto en la segunda marca de puntuación y triangule el borde como se muestra en la imagen de arriba. Luego, triangular el borde de 4 cm de la misma manera.

Dobla previamente la hoja para que sea más fácil colocarla en los precedentes. No lo dobles con tanta fuerza para no arrugar el metal.

Paso 9: Unir las planchas con los precedentes

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Dé la vuelta a la plancha en posición vertical e insértela en el corte curvo en un precedente superior (la mitad sin cortar del precedente debe apuntar hacia arriba). La mejor manera de hacer esto es colocar primero el triángulo de borde de 4 cm en su ranura, luego el borde de 3 cm, empujar la solapa interior y luego pasar el resto de la hoja a través del corte.

Doble las pestañas creadas en el paso 6 hacia abajo para que las tres primeras de cada extremo se desplieguen y luego alternar. Es probable que tengas que flexionar un par de veces las marcas antes de rasgarlas, o usar pinzas si son particularmente tercas. Si descubre que ha doblado una lengüeta de manera incorrecta, déjela como está, doblarla hacia el otro lado debilitará el metal. Pero asegúrese de que las tres pestañas largas se alternen entre sí.

Empuje hacia arriba el precedente para que quede nivelado con las aletas dobladas. Coloque 2 radios de bicicleta en el pliegue del primero y dóblelo para cerrarlo. Si aplastas el borde del metal alrededor del radio con unos alicates o algo similar, evitarás que se caiga.

Voltee el aspa en construcción, coloque el otro molde y doble las lengüetas de la misma manera.

Paso 10: Quitar metal sobrante de la aspa

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Cortar y quitar las dos esquinas exteriores de un precedente. Corta el triángulo más pequeño al nivel del borde de la otra mitad del precedente, pero dar al triángulo más grande un desplazamiento de 2 cm para que se superponga. Repita para el otro precedente.

Paso 11: Crear un puntal triangulado adicional

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Tome uno de los recortes que sobraron del corte de una plancha inicial, y de ella recortar una tira de 7 cm de ancho y luego quitarle 4 cm del largo. Triangular la tira con el perfil de aluminio.

Marque el medio áspero de cada extremo de la cara del triangulo de 3 cm de ancho con una línea de un par de centímetros de largo.

Paso 12: Adosar el puntal triangulado al aspa

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Coloque el puntal triangulado dentro de la aspa de modo que la cara de 3 cm se asiente en la fila de orificios perforados más cerca del borde posterior. Mire las líneas dibujadas a través del orificio perforado superior para verificar que esté centrado.

Taladre el puntal a través del orificio en el aspa y fíjelo con un remache. Repita para el agujero inferior, luego los dos en el medio.

Paso 13: Fabricar el ala de las aspas

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Tome una plancha nueva, alísela un poco ante cualquier doblez y córtela a la longitud larga de 67 cm, luego córtela por la mitad para tener dos piezas de 33,5 cm de ancho.

Cortar 4 cm nuevamente de uno de los bordes cortos de ambas piezas. Repita para que tenga 6 planchas de 33,5 cm. Alinee y pegue los tres juntos. Desde uno de los bordes largos, dibuje tres líneas verticales a 1 cm, 9 cm y 19 cm. Marque estas líneas desde ambos extremos a 1 y 20 cm.

Taladre un orificio de 4 mm en cada una de las doce marcas.

Paso 14: Hacer un puntal triangulado en el ala

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Marque la plancha a 5 cm del borde opuesto. Triangule el borde como se muestra en la imagen usando nuevamente el perfil de aluminio de ángulo recto.

Paso 15: Adosar el ala al aspa

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Coloque la media plancha dentro del aspa de modo que su borde no triangulado quede alineado con el borde posterior del aspa para formar el ala. No hay problema si deja un pequeño espacio o hueco en cada extremo si no encaja perfectamente en el aspa.

Taladre y remache la fila de agujeros en la mitad de la hoja más cercana al borde posterior.

Paso 16: Fijar el segundo puntal triangulado

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Coloque el aspa en posición vertical. Empuje el borde triangulado de la media plancha hacia adentro y hacia adelante para que quede contra la otra plancha y algo apretado sobre el puntal.

Taladre a través de la fila de orificios en los que se asienta el borde triangulado de la media plancha y remache en su lugar.

Paso 17: Unir todo con firmeza

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Taladre uno de los orificios centrales en la fila trasera de la media plancha, asegurándose de mantener el taladro razonablemente recto, y fíjelo con un remache y una arandela, de modo que la arandela quede en el interior del aspa. Esta parte es mucho más fácil con la ayuda de un asistente. Trate de mantener la arandela bastante plana sobre el metal. Repita para los otros tres agujeros.

Taladrar, remachar y agregar arandela a la fila restante. La media plancha debe estar apretada a través del puntal. Debería notar que la veleta ahora es mucho más fuerte y más rígida.

Dobla la superposición en ambos precedentes a 90 grados.

Paso 18: Agujerear y atornillar precedentes

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Taladre todos los agujeros en cualquiera de los precedentes. Perforar un pequeño bloque de madera o un tubo enrollado de recorte de aluminio para que el metal no sea empujado y para que no te arriesgues a perforarte la mano.

Remache cada uno de los agujeros excepto los marcados. Es muy fácil en algunos de los orificios simplemente empujar la capa interna de metal con el taladro y el remache, así que verifique que cada uno esté correctamente perforado y fijado. Si no es así, es posible que deba perforar y reemplazar el remache.

Repita la perforación y el remache en el precedente opuesto.

Paso 19: Fabricar el eje del generador eólico vertical

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Tome la rueda de tu bicicleta y taladre tres orificios de 5 mm espaciados uniformemente alrededor del borde. La rueda debe tener 36 radios, así que taladre un agujero cada 12 radios y que estén lo bastante cerca del borde de la llanta.

Inserte un perno M4 de cabeza avellanada hacia arriba a través de uno de los orificios de la rueda y a través del orificio posterior sin remaches en la parte inferior del precedente de un aspa. El propósito del orificio más grande es para que la cabeza se hunda más si desea colocar una correa alrededor de la llanta de la rueda para impulsar un alternador o un generador.

Coloque una arandela grande y una tuerca de bloqueo (Nyloc) en el perno. Asegúrate de que el perno esté contra el radio de la bicicleta que colocó dentro del borde doblado del primero y que la arandela esté sobre él. Esto es para que el perno y, por lo tanto, toda el aspa no puedan arrancarse de la rueda ni hacia los lados ni hacia arriba. No apriete completamente la tuerca de bloqueo todavía.

Alinee el aspa de modo que el otro orificio sin remachar quede cerca del borde de la llanta y marque con un bolígrafo a través del orificio, y también el orificio sin remachar en el medio del precedente. Gire el aspa para que pueda perforar las dos marcas.

Mueva el aspa hacia atrás y bloquéela con dos pernos, arandelas grandes y tuercas de bloqueo. Apriete completamente los tres. Aquí es donde el destornillador de tuercas de 7 mm resulta útil, ya que apretarlos a mano requiere un poco de trabajo.

Paso 20: Termine su generador eólico vertical casero

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Repita dos veces desde el paso 8 para ensamblar cinco aspas más de sus precedentes y planchas restantes, coloque dos más en la parte superior de la primera rueda y las últimas tres en la parte inferior de la segunda rueda para que las seis puedan conectarse entre sí, mirando en la misma dirección.

Atornille las seis aspas entre sí, en una configuración superpuesta escalonada, con el orificio trasero sin remaches al lado del radio de la bicicleta unido al orificio frontal sin remaches del aspa detrás de él. Use dos arandelas grandes por unidad, una debajo de la cabeza del perno y la otra debajo de la tuerca de bloqueo.

Los orificios restantes sin remachar ahora se pueden atornillar entre sí de la misma manera. Debería ser bastante obvio cuál se conecta a cuál, ya que estarán sentados más o menos uno encima del otro. Moverlos a la alineación obligará a las aspas a formar un hexágono simétrico equilibrado de seis vías.

Configuraciones eléctricas posibles

Estas son algunas formas posibles de adjuntar aplicaciones a su generador eólico vertical para que pueda realizar un trabajo útil. En realidad, no hay una respuesta única para todos exactamente qué o cómo debe hacer esto, ya que dependerá en gran medida de su situación particular, y estas posibles soluciones son solo una guía. La mayoría de las compilaciones son bastante sencillas y ya se ha hecho antes.

Rueda de Aerotabla

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Este generador eólico vertical se puede enchufar y usar para accionar una variedad de aplicaciones, como conectar mecánicamente una bomba para mover agua y comprimir aire, pero probablemente la más usada sea para generar electricidad y cargar baterías.

Una de las soluciones más fáciles de encontrar para esto es usar un motor de corriente continúa de imán permanente (en el sentido de que usa imanes reales en lugar de electroimanes) en reversa como generador.

Probablemente la mejor opción para esto es la rueda de un hoverboard (aerotabla), ya que son bastante potentes, resistentes, sellados contra la intemperie, trifásicos AC, tienen buenos voltios por revoluciones y generalmente se pueden encontrar de segunda mano por alrededor de $ 20-30 (dólares estadounidenses).

La forma más fácil de acoplar y conducir esto es con una correa de alternador de 2,5 m de una furgoneta/camión/autobús/automóvil grande, enrollada alrededor de la rueda inferior de la bicicleta de la turbina y la rueda del hoverboard menos su neumático, con un sistema de tensión como mostrado en la imagen. Seguramente querrá colocar un lazo de correa de nailon o cuero alrededor de la rueda de la bicicleta, para amortiguar y sostener.

Rueda de bicicleta eléctrica

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La solución perfecta para generar electricidad a partir del generador eólico vertical es utilizar una rueda de bicicleta con motor eléctrico. Si puedes encontrar uno. El diseño usa una rueda de todos modos, y casi todos los aspectos de las entradas de energía, salidas, rpm, etc. encajan bastante bien en una rueda de eBike de transmisión directa de 300 vatios aproximadamente. Todo lo que tiene que hacer es construir la turbina y conectar los cables a su sistema eléctrico. Desafortunadamente, sin embargo, fuera de unos pocos países, pueden ser difíciles y costosos de obtener.

Alternador de motocicleta

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En partes del mundo donde los dos artículos anteriores no están tan disponibles, probablemente la mejor opción sea el alternador (también llamado estator) de una motocicleta o scooter. Por lo general, estos no son tan potentes o de alto voltaje como los demás, pero aún así hacen un trabajo bastante decente. Una regla general es que cuanto más grande y más lenta sea la bicicleta, más voltios generará por rpm, que es lo que normalmente se busca.

El principal inconveniente de estos es que no tienen sus propios rodamientos. Normalmente se los monta en el eje de una rueda de bicicleta. Hay dos formas principales de conectarlos a la turbina; con una correa, similar a la Configuración de la aerotabla, o con un lazo corto de cadena de bicicleta desde la rueda dentada colocada en la rueda de la turbina hasta la del conjunto del alternador. 

El primero dará revoluciones mucho más altas y, por lo tanto, voltios debido a que está equipado, pero una ventaja para algunos alternadores de bicicletas es que tienen una bobina de alto voltaje, que generalmente genera alrededor de diez veces los voltios por revolución de las otras bobinas, pero en un una décima parte del amperaje máximo (es decir, antes de que se derrita). Pero si solo necesita 10-15 vatios para cargar algunos teléfonos o baterías USB para iluminación LED, entonces esto probablemente debería funcionar bien, y dado que la resistencia en el generador eólico vertical es mucho más baja que con otras opciones, con suerte debería poder para generar energía más o menos constantemente, incluso con poco viento.

https://www.youtube.com/watch?v=JlNYIU0aSps

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