افعل ذلك بنفسك محطة الطاقة الكهرومائية: كيفية بناء محطة كهرمائية صغيرة مستقلة

تعد قوة تيار المياه موردًا طبيعيًا متجددًا يسمح لك بتلقي الكهرباء مجانًا تقريبًا. ستوفر الطاقة التي تبرعت بها الطبيعة فرصة لتوفير المرافق وحل مشكلة إعادة شحن المعدات.

إذا تدفق جدول أو نهر بالقرب من منزلك ، يجدر استخدامه. سيكونون قادرين على توفير الكهرباء للمخطط والمنزل. وحتى إذا تم بناء محطة للطاقة الكهرومائية افعلها بنفسك ، فإن التأثير الاقتصادي يزداد بشكل ملحوظ.

تصف المقالة المقدمة بالتفصيل تكنولوجيا تصنيع الهياكل الهيدروليكية الخاصة. تحدثنا عن المطلوب لإعداد نظام وربطه بالمستهلكين. هنا سوف تتعرف على جميع الخيارات لموردي الطاقة المصغرة ، مجمعة من مواد مرتجلة.

محطات الطاقة الكهرومائية

محطات الطاقة الكهرومائية هي هياكل قادرة على تحويل طاقة حركة الماء إلى كهرباء. مزودي الكهرباء الخضراء البديلة بينما يتم استغلالها بنشاط في الغرب فقط. على أراضي بلدنا ، تتخذ هذه الصناعة الواعدة أولى خطواتها الخجولة فقط.

يمكن أن تكون محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة الخاصة سدودًا على الأنهار الكبيرة ، وتولد من عشرات إلى عدة مئات ميغاوات أو محطات طاقة كهرومائية صغيرة بطاقة قصوى تبلغ 100 كيلو واط ، وهو ما يكفي لاحتياجات منزل خاص. هنا حول هذا الأخير ومعرفة المزيد.

محطة لولبية هيدروليكية

يتكون التصميم من سلسلة من الدوارات المركبة على كابل فولاذي مرن يتم سحبه عبر النهر. يلعب الكابل نفسه دور عمود الدوران ، حيث يتم تثبيت أحد نهايته على محمل الدعم ، وينشط الآخر عمود المولد.

كل دوار هيدروليكي "جارلاند" قادر على توليد حوالي 2 كيلو واط من الطاقة ، على الرغم من أن سرعة تدفق المياه لهذا يجب أن تكون 2.5 متر على الأقل في الثانية ، ويجب ألا يتجاوز عمق الخزان 1.5 متر.

مبدأ تشغيل محطة طاقة كهرومائية بسيطة جارلاند: ضغط الماء يدور البراغي الهيدروليكية ، ويدورون الكابل ويدفعون المولد لتوليد الطاقة

تم استخدام محطات Garland بنجاح في منتصف القرن الماضي ، ولكن بعد ذلك لعب دور البراغي مراوح محلية الصنع وحتى علب الصفيح. اليوم ، يقدم المصنعون عدة أنواع من الدوارات لظروف التشغيل المختلفة.

وهي مجهزة بشفرات بأحجام مختلفة مصنوعة من الصفائح المعدنية ، وتسمح بالحصول على أقصى قدر من الكفاءة من تشغيل المحطة.

ولكن على الرغم من أن هذا المولد الهيدروجيني سهل التصنيع ، إلا أن تشغيله ينطوي على عدد من الظروف الخاصة التي لا تكون ممكنة دائمًا في الحياة الواقعية. تحجب مثل هذه الهياكل مجرى النهر ، ومن غير المحتمل أن يسمح الجيران على طول الساحل ، ناهيك عن ممثلي الخدمات البيئية ، باستخدام طاقة التدفق لأغراضك.

بالإضافة إلى ذلك ، في فصل الشتاء ، لا يمكن استخدام الوحدة إلا في المسطحات المائية غير المتجمدة ، وفي المناخات القاسية يمكن الحفاظ عليها أو تفكيكها. لذلك ، يتم بناء محطات الطوق مؤقتًا وبشكل رئيسي في منطقة مهجورة (على سبيل المثال ، بالقرب من المراعي الصيفية).

محطات الدوار التي تبلغ سعتها من 1 إلى 15 كيلووات / ساعة تولد ما يصل إلى 9.3 ميجاوات شهريًا وتسمح لك بحل مشكلة الكهرباء بشكل مستقل في المناطق البعيدة عن الطرق السريعة المركزية

التناظرية الحديثة لتركيب سلسلة ديزي هي محطات إطارية غاطسة أو مدية مع دوارات عرضية. على عكس سلفها من الطوق ، لا تحجب هذه الهياكل النهر بأكمله ، ولكنها تستخدم فقط جزءًا من القناة ، ويمكن تثبيتها على عائم / طوف أو تخفيضها بالكامل إلى قاع الخزان.

دوار عمودي دارييه

دوار Darier هو جهاز توربين تم تسميته تكريما لمخترعه في عام 1931.يتكون النظام من عدة شفرات ديناميكية هوائية مثبتة على الحزم الشعاعية ، ويعمل بسبب الضغط التفاضلي على مبدأ "جناح الرفع" ، الذي يشارك على نطاق واسع في بناء السفن والطيران.

على الرغم من أن هذه النباتات تستخدم أكثر لإنشاء مولدات الرياح ، إلا أنها يمكن أن تعمل بالماء. ولكن في هذه الحالة ، يلزم إجراء حسابات دقيقة لتحديد سمك وعرض الشفرات وفقًا لقوة تيار الماء.

يشبه دوار Darier "طاحونة هوائية" ، مثبتة تحت الماء فقط ، ويمكن أن يعمل بغض النظر عن التقلبات الموسمية في معدل التدفق

ونادرا ما تستخدم الدوارات الرأسية لإنشاء محطات الطاقة الكهرومائية المحلية. على الرغم من مؤشرات الأداء الجيد والبساطة الواضحة في التصميم ، فإن المعدات صعبة التشغيل.

قبل بدء العمل ، يجب أن يكون النظام "غير مبرر" ، ولكن فقط تجميد خزان يمكن أن يوقف محطة تشغيل. لذلك ، يستخدم دوار Darier بشكل رئيسي في المؤسسات الصناعية.

تم اقتراح حل مثير للاهتمام في مجال تصميم محطات الطاقة الكهرمائية الصغيرة مع توربين يعمل بشكل عمودي من قبل المخترع النمساوي فرانز زوتلوترير:

تعتبر الميزة الجليلة للدوامات حقًا في الحفاظ على الموارد السمكية. لا يؤدي تشغيل التوربينات العمودية إلى الإضرار بالكائنات الحية للنهر. بالإضافة إلى ذلك ، لا يبقى الطين على جدران الهياكل بسبب الحركة المحددة لتدفق المياه.

المروحة تحت الماء

في الواقع ، هذا هو أسهل طاحونة هو يتم تثبيته فقط تحت الماء. يتم حساب أبعاد الشفرات لضمان أقصى سرعة دوران والحد الأدنى من المقاومة اعتمادًا على قوة التدفق. على سبيل المثال ، إذا كانت سرعة التدفق لا تتجاوز 2 م / ث ، فيجب أن يكون عرض النصل في حدود 2-3 سم.

المروحة تحت الماء من السهل صنعها بيديك ، ولكنها مناسبة فقط للأنهار العميقة والسريعة - في البركة الضحلة ، يمكن أن تتسبب الشفرات الدوارة في إصابة الصيادين والسباحين والطيور المائية والحيوانات

يتم تثبيت هذه الطاحونة الهوائية "نحو" التدفق ، لكن ريشها لا تعمل بسبب ضغط ضغط الماء ، ولكن بسبب حدوث قوة الرفع (من خلال مبدأ جناح الطائرة أو مروحة الدفع).

عجلة الماء بشفرات

تعتبر عجلة الماء واحدة من أبسط الخيارات لمحرك هيدروليكي ، معروفة منذ زمن الإمبراطورية الرومانية. تعتمد فعالية عملها إلى حد كبير على نوع المصدر الذي تم تثبيته عليه.

يمكن أن تدور عجلة الصب فقط بسبب معدل التدفق ، ويمكن تدوير عجلة الصب بمساعدة الضغط ووزن الماء المتدفق من الأعلى إلى الشفرات

اعتمادًا على عمق وقناة المجرى المائي ، يمكن تثبيت أنواع مختلفة من العجلات:

• غواصة (أو أدنى) - مناسبة للأنهار الضحلة مع تدفق سريع.
• Midbottom - تقع في قنوات ذات شلالات طبيعية بحيث يتدفق التيار تقريبًا في منتصف الأسطوانة الدوارة.
• السائبة (أو الحفرة العليا) - يتم تركيبها تحت السد أو الأنبوب أو في أسفل العتبة الطبيعية بحيث تستمر المياه المتساقطة خلال الجزء العلوي من العجلة.

لكن مبدأ التشغيل لجميع الخيارات هو نفسه: يدخل الماء إلى الشفرات ويدفع عجلة ، مما يجعل المولد لمحطة طاقة صغيرة تدور.

توفر الشركات المصنعة للمعدات الهيدروليكية توربينات جاهزة تم تكييف شفراتها خصيصًا لمعدل تدفق مياه محدد. لكن الحرفيين المنزليين يصنعون هياكل الطبول بالطريقة القديمة - من المواد المرتجلة.

سيساعدك اختيار الصورة التالي على التعرف على خطوات بناء أبسط نسخة من محطة كهرمائية صغيرة:

ربما يؤثر نقص التحسين على مؤشرات الكفاءة ، ولكن تكلفة المعدات محلية الصنع ستكلف عدة مرات أرخص من نظيرتها المشتراة. لذلك ، فإن عجلة الماء هي الخيار الأكثر شيوعًا لتنظيم محطة الطاقة الكهرمائية الصغيرة الخاصة بك.

شروط تركيب محطة توليد الطاقة الكهرومائية

على الرغم من الرخص المغري للطاقة المولدة بواسطة مولد الهيدروجين ، من المهم أن تأخذ في الاعتبار ميزات مصدر المياه ، التي تخطط لاستخدام مواردها لاحتياجاتك الخاصة.

في الواقع ، ليس كل مجرى مائي مناسبًا لتشغيل محطة طاقة كهرومائية صغيرة ، على مدار السنة ، لذلك لن يضر بالقدرة على الاتصال بطريق سريع مركزي احتياطي.

بعض الإيجابيات والسلبيات

المزايا الرئيسية لمحطة الطاقة الكهرومائية الفردية واضحة: المعدات غير المكلفة التي تولد كهرباء رخيصة لا تضر بالطبيعة (على عكس السدود التي تسد تيار النهر). على الرغم من أنه لا يمكن وصف النظام بأنه آمن تمامًا ، إلا أن العناصر الدوارة للتوربينات يمكن أن تسبب إصابات لسكان العالم تحت الماء وحتى للأشخاص.

من أجل منع الحوادث ، يجب حماية محطة الطاقة الكهرومائية ، وإذا كان النظام مخفيًا بالكامل بالماء - قم بتثبيت علامة تحذير على الشاطئ

مزايا الطاقة الكهرومائية المصغرة:

1. على عكس مصادر الطاقة "المجانية" الأخرى (الألواح الشمسية ومولدات الرياح) ، يمكن أن تعمل الأنظمة الهيدروليكية بغض النظر عن الوقت من اليوم أو الطقس. الشيء الوحيد الذي يمكن أن يمنعهم هو تجميد الخزان.
2. ليس من الضروري أن يكون لديك نهر كبير لتثبيت مولد الهيدروجين - يمكن استخدام نفس عجلات المياه بنجاح حتى في الجداول الصغيرة (ولكن السريعة!).
3. لا تصدر المنشآت مواد ضارة ولا تلوث الماء وتعمل بصمت تقريبًا.
4. لتركيب محطات طاقة كهرومائية صغيرة بطاقة تصل إلى 100 كيلووات ، لا تحتاج إلى وضع تصاريح (على الرغم من أن كل ذلك يعتمد على السلطات المحلية ونوع التركيب).
5. يمكن بيع الكهرباء الزائدة إلى المنازل المجاورة.

أما بالنسبة لأوجه القصور ، فقد تصبح قوة التدفق غير الكافية عقبة خطيرة أمام التشغيل المنتج للمعدات. في هذه الحالة ، سيكون من الضروري إقامة هياكل مساعدة ، والتي تنطوي على تكاليف إضافية.

إذا كانت الطاقة الكامنة لنهر قريب غير كافية لإجراء حساب تقريبي لتوليد الكهرباء بمبلغ كاف للاستخدام العملي ، فمن الجدير الانتباه إلى طرق بناء توربينات الرياح. طاحونة هو بمثابة مكمل فعال.

قياس تدفق المياه

أول شيء عليك القيام به للتفكير في نوع وطريقة تركيب المحطة هو قياس سرعة تدفق المياه في مصدر مختار.

أسهل طريقة هي إنزال أي جسم خفيف الوزن (على سبيل المثال ، كرة تنس ، أو قطعة من رغوة البوليسترين أو عوامة صيد) على المنحدرات وإيقاف الوقت الذي سيسبح فيه السباح المسافة إلى بعض المعالم. المسافة القياسية للسباحة 10 أمتار.

إذا كانت البركة بعيدة عن المنزل ، يمكنك بناء قناة فرعية أو خط أنابيب ، وفي نفس الوقت الاهتمام بفوارق الارتفاع

تحتاج الآن إلى تقسيم المسافة المقطوعة بالأمتار على عدد الثواني - ستكون هذه سرعة التيار. ولكن إذا كانت القيمة التي تم الحصول عليها أقل من 1 م / ث ، فسيكون من الضروري إقامة هياكل اصطناعية من أجل تسريع التدفق بفوارق الارتفاع.

يمكن القيام بذلك بسد قابل للطي أو أنبوب تصريف ضيق. ولكن من دون تدفق جيد ، يجب التخلي عن فكرة المحطة الكهرومائية.

إنتاج محطات الطاقة الكهرومائية على أساس عجلة مائية

بطبيعة الحال ، فإن تجميع "على ركبة واحدة" وبناء عملاق مصمم لخدمة مؤسسة أو مستوطنة حتى من عشرات المنازل هو فكرة من عالم الخيال. لكن بناء محطة كهرومائية صغيرة بيديك لتوفير الكهرباء أمر حقيقي تمامًا. علاوة على ذلك ، يمكنك استخدام كل من المكونات النهائية والمواد المرتجلة.

لذلك ، فإننا نعتبر تصنيع أبسط خطوة بخطوة - عجلة مائية.

المواد والأدوات اللازمة

لإنشاء محطة كهرومائية صغيرة بيديك ، تحتاج إلى إعداد آلة لحام ، وطاحونة ، وثقب ومجموعة من الأدوات المساعدة - مطرقة ، مفك ، مسطرة.

من المواد التي ستحتاجها:

• زوايا وصفائح معدنية بسمك لا يقل عن 5 مم.
• أنابيب مصنوعة من PVC أو الصلب المجلفن لتصنيع الشفرات.
• مولد (يمكنك استخدام واحد جاهز أو جعله بنفسك ، كما في هذا المثال).
• أقراص الفرامل.
• رمح ومحامل.
• الخشب الرقائقي.
• راتنج البوليسترين لملء الدوار والجزء الثابت.
• سلك نحاسي 15 ملم لمولد مؤقت.
• مغناطيس نيوديميوم.

يرجى ملاحظة أن تصميم العجلة سيكون على اتصال دائم بالماء ، لذلك ، يجب اختيار العناصر المعدنية والخشبية مع الحماية من الرطوبة (أو رعاية التشريب والطلاء بنفسك). من الناحية المثالية ، يمكن استبدال الخشب الرقائقي بالبلاستيك ، ولكن الأجزاء الخشبية أسهل في الحصول عليها وتشكيلها.

تجميع العجلات وتصنيع الفوهات

يمكن أن يكون أساس العجلة نفسها قرصين فولاذيين من نفس القطر (إذا كان من الممكن الحصول على أسطوانة فولاذية من الكبل - جيد ، سيؤدي ذلك إلى تسريع عملية التجميع بشكل كبير).

ولكن إذا لم يتم العثور على المعدن في المواد الموجودة ، فمن الممكن قطع الدوائر من الخشب الرقائقي المقاوم للماء ، على الرغم من أنه لا يمكن مقارنة قوة ومتانة الخشب المعالج بالصلب. ثم على أحد الأقراص تحتاج إلى قطع ثقب دائري لتثبيت المولد.

بعد ذلك ، تصنع الشفرات ، وسوف تحتاج إلى 16 جهاز كمبيوتر على الأقل. لهذا ، يتم قطع الأنابيب المجلفنة بالطول إلى جزأين أو أربعة أجزاء (حسب القطر). ثم يجب صنفرة مواقع القطع وسطح الشفرات نفسها لتقليل فقد الطاقة أثناء الاحتكاك.

يتم تثبيت الشفرات بزاوية حوالي 40-45 درجة - وهذا سيساعد على زيادة مساحة السطح ، والتي ستتأثر بقوة التدفق

يجب أن تكون المسافة بين القرصين الجانبيين قريبة قدر الإمكان من طول الشفرات. من أجل تحديد مكان للمحاور المستقبلية ، يوصى بعمل قالب من الخشب الرقائقي ، حيث سيتم تحديد مكان لكل جزء وثقب لتثبيت العجلة على المولد. يمكن وضع العلامات الجاهزة على الجزء الخارجي من أحد محركات الأقراص.

ثم يتم تثبيت الدوائر بالتوازي مع بعضها باستخدام قضبان ملولبة صلبة ، ويتم لحام الشفرات أو تثبيتها بمسامير في المواضع المطلوبة. سيتم تدوير الأسطوانة على المحامل ، ويتم استخدام إطار من الزوايا أو الأنابيب ذات القطر الصغير كدعم.

في هذه المرحلة ، يمكن اعتبار تجميع الأسطوانة مكتملاً ، ويبقى لتجهيزه بمولد محلي الصنع وفوهة توجه تدفق المياه

تم تصميم الفوهة لمصادر المياه من نوع الشلال - مثل هذا الإعداد سيجعل من الممكن استخدام طاقة التدفق إلى أقصى حد. يتم تصنيع هذا العنصر الإضافي عن طريق ثني الصفائح المعدنية مع اللحام اللاحق للدرز ، ثم يتم تثبيته على الأنبوب.

ومع ذلك ، إذا كان نهر مسطح يتدفق في منطقتك بدون منحدرات وعوائق أخرى على ارتفاعات عالية ، فإن هذه التفاصيل ليست ضرورية.

من المهم أن يتوافق عرض فتحة الخروج من الفوهة مع عرض العجلة نفسها ، وإلا فإن جزءًا من التدفق سيصبح خاملاً دون الحصول على الشفرات

الآن يجب تثبيت العجلة على المحور وتركيبها على دعامة من الزوايا ملحومة أو مثبتة معًا. يبقى عمل مولد (أو تثبيته جاهزًا) ويمكنك الذهاب إلى النهر.

مولد DIY

لصنع مولد محلي الصنع ، تحتاج إلى عمل لفائف ثابتة وملء ، والتي تحتاج إلى لفائف بها 125 لفة من الأسلاك النحاسية في كل منها. بعد الانضمام إليها ، يتم سكب الهيكل بأكمله براتنج بوليستر.

تتكون كل مرحلة من ثلاث لفائف متصلة على التوالي ، بحيث يمكن إجراء الاتصال على شكل نجمة أو مثلث مع العديد من الخيوط الخارجية

الآن تحتاج إلى إعداد قالب من الخشب الرقائقي الذي يتناسب مع حجم قرص الفرامل.

يتم وضع علامات على حلقة خشبية ويتم عمل فتحات لتثبيت المغناطيس (في هذه الحالة ، تم استخدام مغناطيس النيوديميوم بسمك 1.3 سم وعرض 2.5 سم وطول 5 سم). ثم يتم تعبئة الدوار الناتج أيضًا بالراتنج ، وبعد التجفيف يتم إرفاقه بأسطوانة العجلة.

عجلة مائية مع قرص قرص دوار ومولد لفائف الأسلاك النحاسية - مطلية ، قابلة للعرض وجاهزة للاستخدام

آخر غلاف ألومنيوم مركب مع مقياس ، يغطي المقومات. تتمثل مهمة هذه العناصر في تحويل التيار ثلاثي المراحل إلى تيار مباشر.

بعد تثبيت العجلة في مجرى نهر صغير مع شلال أو أنبوب جانبي ، يمكنك الاعتماد على أداء محطة طاقة كهرومائية صغيرة عند 1.9 أمبير * 12 فولت عند 110 دورة في الدقيقة

للحيلولة دون سقوط الأوراق والرمال وغيرها من الحطام الناتج عن التيار في العجلة ، يُنصح بوضع شبكة واقية أمام الجهاز.

يمكنك أيضًا تجربة الفجوات بين المغناطيس والملفات مع زيادة عدد المنعطفات لزيادة كفاءة المحطة الكهرومائية.

عن جميع الأنواع مصادر الطاقة البديلة سوف تكتشف ذلك من خلال قراءة المقالة حول إدخال التقنيات الخضراء في الحياة اليومية.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

الفيديو رقم 1. مثال على التثبيت الهيدروليكي العامل مع مولد ذاتي يعتمد على محرك ثلاثي الطور:

فيديو رقم 2. محطة كهرمائية صغيرة تعمل بالطاقة المائية:

فيديو رقم 3.تعد المحطة القائمة على عجلة دراجة حلاً مثيرًا للاهتمام لمشكلة إمداد الطاقة في إجازة بعيدة عن الحضارة:

كما ترون ، ليس من الصعب بناء محطة طاقة صغيرة للمياه بيديك. ولكن نظرًا لأن معظم الحسابات والمعلمات لمكوناتها يتم تحديدها "بالعين" ، فيجب إعداد المرء للانهيارات المحتملة والتكاليف المرتبطة بها.

إذا كنت تشعر بنقص في المعرفة والخبرة في هذا المجال ، فمن الجدير الثقة بالمختصين الذين سيجرون جميع الحسابات اللازمة ، وتقديم المشورة للمعدات المثلى لحالتك وتثبيتها بطريقة عالية الجودة.

يرجى كتابة التعليقات في الكتلة أدناه. شارك المعلومات الشيقة والتوصيات المفيدة ، واترك الصور المواضيعية. ربما ترغب في معرفة كيفية بناء محطة الطاقة الكهرومائية الخاصة بك في موقع في الضواحي؟ يسعدنا أن نقرأ قصتك حول عملية الجهاز وتشغيله.