Направете сами водноелектрическата централа: как да изградите автономна мини-водноелектрическа станция

Силата на водния поток е възобновяем природен ресурс, който ви позволява да получавате почти безплатно електричество. Енергията, дарена от природата, ще предостави възможност за спестяване на комунални услуги и решаване на проблема с презареждане на оборудване.

Ако поток или река тече близо до вашия дом, те си струва да се използват. Те ще могат да осигуряват електричество на парцела и къщата. И дори ако се изгради самостоятелна водноелектрическа централа, икономическият ефект се увеличава значително.

Представената статия подробно описва технологията на производство на частни хидравлични конструкции. Говорихме за това, което е необходимо за настройка на системата и свързването й с потребителите. Тук ще научите всички опции за миниатюрни доставчици на енергия, сглобени от импровизирани материали.

Водноелектрически централи

Водноелектрическите централи са структури, способни да преобразуват енергията на движението на водата в електричество. Алтернативни доставчици на зелено електричество докато активно се експлоатира само на Запад. На територията на страната ни тази обещаваща индустрия предприема само първите си плахи стъпки.

Малки частни водноелектрически централи могат да бъдат язовири на големи реки, генериращи от десетина до няколкостотин мегавата или мини-водноелектрически централи с максимална мощност от 100 кВт, което е достатъчно за нуждите на частна къща. Тук за последното и научете повече.

Хидравлична винтова станция

Дизайнът се състои от верига ротори, монтирани върху гъвкав стоманен кабел, издърпан през реката. Самият кабел играе ролята на въртящ се вал, единият му край е фиксиран върху опорния лагер, а другият активира вала на генератора.

Всеки хидравличен ротор на „гирляндата“ е способен да генерира около 2 кВт енергия, въпреки че скоростта на водния поток за това трябва да бъде най-малко 2,5 метра в секунда, а дълбочината на резервоара не трябва да надвишава 1,5 m.

Принципът на работа на хидростанцията за гирлянди е прост: налягането на водата върти хидравличните винтове, а те въртят кабела и принуждават генератора да генерира енергия

Станциите на гирляндите успешно се използват още в средата на миналия век, но тогава ролята на винтовете се играеше от домашно направени витла и дори консервни кутии. Днес производителите предлагат няколко вида ротори за различни работни условия.

Те са оборудвани с остриета с различни размери, изработени от ламарина, и позволяват да се постигне максимална ефективност от работата на станцията.

Но въпреки че този хидрогенератор е доста лесен за производство, работата му включва редица специални условия, които не винаги са осъществими в реалния живот. Такива структури блокират речното корито и е малко вероятно съседите по крайбрежието, да не говорим за представители на екологичните служби, да позволят използването на поточната енергия за вашите цели.

В допълнение, през зимата устройството може да се използва само в незамръзващи водни тела, а при суров климат може да бъде запазено или демонтирано. Следователно станциите на гирляндите се изграждат временно и главно в безлюдна зона (например в близост до летни пасища).

Роторните станции с мощност от 1 до 15 кВт / ч генерират до 9,3 MW на месец и ви позволяват самостоятелно да решите проблема с електрификацията в райони, отдалечени от централните магистрали

Модерен аналог на инсталация с маргаритка са потопяеми или приливни рамкови станции с напречни ротори. За разлика от своя предшественик на гирляндите, тези структури не блокират цялата река, а използват само част от канала и могат да бъдат монтирани на понтон / сал или напълно спуснати до дъното на резервоара.

Вертикален ротор Darier

Роторът Darier е турбинно устройство, което е наречено в чест на своя изобретател през 1931г.Системата се състои от няколко аеродинамични остриета, фиксирани върху радиални греди и работи поради диференциалното налягане по принципа на „повдигащото крило“, което е широко ангажирано в корабостроенето и авиацията.

Въпреки че тези растения се използват повече за създаване на вятърни генератори, те могат да работят с вода. Но в този случай са необходими точни изчисления, за да изберете дебелината и ширината на лопатките в съответствие със силата на водния поток.

Роторът на Darier прилича на "вятърна мелница", инсталиран само под вода и може да работи независимо от сезонните колебания в скоростта на потока

Вертикалните ротори рядко се използват за създаване на местни водноелектрически централи. Въпреки добрите показатели за ефективност и привидната простота на дизайна, оборудването е доста трудно за работа.

Преди да започнете работа, системата трябва да бъде „развита“, но само замръзването на резервоар може да спре работеща станция. Следователно роторът Darier се използва главно в промишлени предприятия.

Интересно решение в областта на проектирането на малки водноелектрически централи с вертикално работеща турбина беше предложено от австрийския изобретател Франц Зотлотерър:

Тежкото предимство на водовъртежите с право се счита за опазването на рибните ресурси. Работата на вертикална турбина не вреди на живите организми на реката. В допълнение, калта не се задържа по стените на конструкциите поради специфичното движение на водния поток.

Подводен витъл

Всъщност това е най-лесната вятърна мелница, тя е инсталирана само под вода. Размерите на лопатките за осигуряване на максимална скорост на въртене и минимално съпротивление се изчисляват в зависимост от силата на потока. Например, ако скоростта на потока не надвишава 2 m / s, тогава ширината на острието трябва да бъде в рамките на 2-3 cm.

Подводен витъл е лесно да се направи със собствените си ръце, но той е подходящ само за дълбоки и бързи реки - в плитко езерце въртящи се остриета могат да наранят рибари, плувци, водоплаващи птици и животни

Такава вятърна мелница е инсталирана „по посока“ на потока, но остриетата й не работят поради налягането на налягането на водата, а поради появата на повдигаща сила (по принципа на крило на самолет или корабен витъл).

Водно колело с остриета

Водно колело е една от най-простите опции за хидравличен мотор, известна още от времето на Римската империя. Ефективността на работата му до голяма степен зависи от вида източник, върху който е инсталиран.

Колелото за леене може да се върти само поради дебита, а летящото колело може да се завърти с помощта на налягане и теглото на водата, която тече отгоре към лопатките

В зависимост от дълбочината и канала на водопровода могат да се монтират различни видове колела:

• Подводница (или долна) - Подходящ за плитки реки с бързо течение.
• Sredneboynye - са разположени в канали с естествени каскади, така че потокът тече приблизително в средата на въртящия се барабан.
• Насипна (или горна яма) - са монтирани под язовира, тръбата или в долната част на естествения праг, така че падащата вода да продължава през горната част на колелото.

Но принципът на работа за всички опции е един и същ: водата влиза в лопатките и задвижва колело, което кара генератора за мини-централа да се върти.

Производителите на хидравлично оборудване предлагат турбини, които не се намират на рафта, чиито остриета са специално пригодени за конкретен дебит на водата. Но домашните майстори правят барабанните конструкции по старомодния начин - от импровизирани материали.

Следващият избор на снимки ще ви помогне да се запознаете със стъпките за изграждане на най-простата версия на мини водноелектрическа станция:

Може би липсата на оптимизация ще се отрази на показателите за ефективност, но цената на домашното оборудване ще струва няколко пъти по-евтино от закупения партньор. Следователно водно колело е най-популярният вариант за организиране на собствена мини-хидроелектрическа станция.

Условия за инсталиране на водноелектрическа централа

Въпреки примамливата евтиност на енергия, генерирана от хидрогенератор, е важно да се вземат предвид характеристиките на водоизточник, ресурсите на който планирате да използвате за собствените си нужди.

Всъщност, не всеки водопровод е подходящ за експлоатация на мини-водноелектрическа централа, още повече през цялата година, така че няма да навреди на възможността да се свържете към централизирана магистрала в резерв.

Няколко плюса и минуса

Основните предимства на отделна водноелектрическа централа са очевидни: евтиното оборудване, което генерира евтино електричество, не вреди на природата (за разлика от язовирите, които блокират течението на реката). Въпреки че системата не може да бъде наречена абсолютно безопасна, все още въртящите се елементи на турбините могат да причинят наранявания на жителите на подводния свят и дори на хората.

За да се предотвратят аварии, хидроелектрическата станция трябва да бъде защитена, а ако системата е напълно скрита от вода - инсталирайте предупредителен знак на брега

Предимства на mini-hydro:

1. За разлика от други „безплатни“ източници на енергия (слънчеви панели, вятърни генератори), хидравличните системи могат да работят независимо от времето на деня или времето. Единственото нещо, което може да им попречи, е замръзването на резервоара.
2. Не е необходимо да има голяма река, за да се инсталира хидрогенератор - същите водни колела могат да се използват успешно дори в малки (но бързи!) Потоци.
3. Инсталациите не отделят вредни вещества, не замърсяват водата и работят почти безшумно.
4. За инсталирането на мини-водноелектрически централи с мощност до 100 кВт не е необходимо да се изготвят разрешителни (въпреки че всичко зависи от местните власти и вида на инсталацията).
5. Излишната електроенергия може да се продава на съседни къщи.

Що се отнася до недостатъците, недостатъчната сила на потока може да се превърне в сериозна пречка за производителната работа на оборудването. В този случай ще е необходимо да се изградят спомагателни конструкции, което води до допълнителни разходи.

Ако потенциалната енергия на близката река не е достатъчна за приблизително изчисление за генериране на електричество в количество, достатъчно за практическо използване, струва си да обърнете внимание на методи за изграждане на вятърни турбини, Вятърната мелница ще служи като ефективно допълнение.

Измерване на водния поток

Първото нещо, което трябва да направите, за да помислите за типа и метода на инсталиране на станцията, е да измерите скоростта на водния поток при избран източник.

Най-лесният начин е да спуснете всеки лек предмет (например тенис топка, парче полистиролова пяна или риболовна плувка) върху бързеите и да спрете времето, с което ще измине разстоянието до някаква забележителност. Стандартното разстояние за "плуването" е 10 метра.

Ако езерцето е далеч от дома, можете да изградите разклонителен канал или тръбопровод и в същото време да се грижите за разликите във височината

Сега трябва да разделите изминатото разстояние в метри на броя секунди - това ще бъде скоростта на тока. Но ако получената стойност е по-малка от 1 m / s, ще е необходимо да се издигнат изкуствени конструкции, за да се ускори потокът с разлики в котата.

Това може да стане с сгъваем язовир или тясна дренажна тръба. Но без добър поток, идеята за водноелектрическа станция ще трябва да бъде изоставена.

Производство на водноелектрически централи на база водно колело

Разбира се, да се съберат „на едно коляно“ и да се изгради колос, предназначен да обслужва предприятие или селище дори от дузина къщи, е идея от сферата на фантазията. Но да изградите мини-водноелектрическа станция със собствените си ръце, за да спестите електричество, е съвсем реално. Освен това можете да използвате както готови компоненти, така и импровизирани материали.

Ето защо, ние считаме стъпка по стъпка производство на най-простата структура - водно колело.

Необходими материали и инструменти

За да направите мини-водноелектрическа станция със собствените си ръце, трябва да подготвите машина за заваряване, шлифовъчна машина, бормашина и набор от помощни инструменти - чук, отвертка, владетел.

От материалите, от които ще се нуждаете:

• Ъгли и ламарина с дебелина най-малко 5 мм.
• Тръби от PVC или поцинкована стомана за производство на остриета.
• Генератор (можете да използвате готов такъв или да го направите сами, както в този пример).
• Спирачни дискове.
• Вал и лагери.
• Шперплат.
• Полистиролова смола за пълнене на ротора и статора.
• 15 мм медна жица за импровизиран генератор.
• Неодимови магнити.

Моля, обърнете внимание, че дизайнът на колелата ще бъде постоянно в контакт с вода, следователно метални и дървени елементи трябва да бъдат избрани със защита от влага (или се грижете сами за импрегнирането и боядисването им). В идеалния случай шперплатът може да бъде заменен с пластмасов, но дървените части са по-лесни за получаване и оформяне.

Монтаж на колела и производство на дюзи

Основата за самото колело може да бъде два стоманени диска със същия диаметър (ако е възможно да се получи стоманен барабан от кабела - добре, това значително ще ускори процеса на монтаж).

Но ако в материалите, които се намират, не се намери метал, е възможно да се изрежат кръгове от водоустойчив шперплат, въпреки че здравината и издръжливостта на дори обработената дървесина не могат да се сравняват със стоманата. След това на един от дисковете трябва да изрежете кръгла дупка за инсталиране на генератора.

След това се правят остриетата и ще им трябват поне 16 бр. За това поцинкованите тръби се нарязват по дължина на две или четири части (в зависимост от диаметъра). След това местата на рязане и самата повърхност на остриетата трябва да бъдат шлифовани, за да се намали загубата на енергия по време на триенето.

Лопатките са инсталирани под ъгъл около 40-45 градуса - това ще помогне за увеличаване на повърхността, което ще бъде повлияно от силата на потока

Разстоянието между двата странични диска трябва да е възможно най-близко до дължината на остриетата. За да се очертае място за бъдещи хъбове, се препоръчва да се направи шаблон от шперплат, върху който ще бъде посочено място за всяка част и отвор за фиксиране на колелото към генератора. Готовата маркировка може да бъде прикрепена от външната страна на едно от устройствата.

Тогава кръговете се инсталират успоредно един на друг с помощта на прът с твърда резба, а остриетата са заварени или фиксирани с болтове в желаните позиции. Барабанът ще се върти върху лагери, а рамка от ъгли или тръби с малък диаметър се използва като опора.

На този етап монтажът на барабана може да се счита за завършен, остава да го оборудвате с домашен генератор и дюза, насочваща потока на водата

Дюзата е проектирана за източници на вода от каскаден тип - такава инсталация ще позволи максимално използване на енергията на потока. Този спомагателен елемент е направен чрез огъване на ламарина с последващо заваряване на шевовете, след което се монтира върху тръбата.

Ако обаче във вашия район тече равна река без бързеи и други препятствия на височина, тази подробност не е необходима.

Важно е ширината на отвора за излизане на дюзата да съответства на ширината на самото колело, в противен случай част от потока ще остане на празен ход, без да се качва на лопатки

Сега колелото трябва да бъде монтирано на оста и монтирано върху опора от ъглите, заварени или закрепени заедно с болтове. Остава да направите генератор (или да го инсталирате готов) и можете да отидете до реката.

Направи си генератор

За да направите домашен генератор, трябва да направите намотка и пълнене на статор, за което имате нужда от серпентини със 125 оборота медна тел на всяка. След присъединяването им към тях цялата структура се излива с полиестерна смола.

Всяка фаза се състои от три последователно прикрепени намотки, така че връзката може да бъде направена под формата на звезда или триъгълник с няколко външни отвода

Сега трябва да подготвите шаблон от шперплат, който съответства на размера на спирачния диск.

Маркировките се правят на дървен пръстен и се правят прорези за инсталиране на магнити (в случая са използвани неодимови магнити с дебелина 1,3 см, ширина 2,5 см и дължина 5 см). След това полученият ротор също се пълни със смола и след изсушаване се прикрепва към барабана на колелото.

Водно колело с ротор на спирачния диск и генератор на медна жица - боядисано, презентативно и готово за употреба

Последният монтиран алуминиев корпус с амперметър, покриващ токоизправителите. Задачата на тези елементи е да преобразуват трифазен ток в постоянен ток.

След като инсталирате колелото в потока на малка река с каскадна или байпасна тръба, можете да разчитате на работата на мини-водноелектрическа централа при 1.9A * 12V при 110 оборота в минута

За да предотвратите попадането на листа, пясък и други отпадъци, донесени с потока в колелото, препоръчително е да поставите защитна мрежа пред устройството.

Можете също да експериментирате с пропуски между магнити и бобини с увеличен брой завои, за да увеличите ефективността на хидроелектрическата станция.

За всички видове алтернативни източници на енергия Ще разберете, като прочетете статията за въвеждане на зелени технологии в ежедневието.

Изводи и полезно видео по темата

Видео №1. Пример за работеща хидравлична инсталация със самостоятелно направен генератор на базата на трифазен двигател:

Видео №2. Мини водноелектрическа централа с водна мощност:

Видео №3.Станция на базата на колело за велосипеди е интересно решение на проблема с енергийното снабдяване на почивка далеч от цивилизацията:

Както можете да видите, изграждането на водна мини електроцентрала със собствените си ръце не е толкова трудно. Но тъй като повечето изчисления и параметри за неговите компоненти се определят „по око“, човек трябва да бъде подготвен за възможни разбивки и свързани с тях разходи.

Ако почувствате липса на знания и опит в тази област, трябва да се доверите на специалистите, които ще извършат всички необходими изчисления, да посъветвате оборудването, което е оптимално за вашия случай, и да го инсталирате качествено.

Моля, напишете коментари в блока по-долу. Споделете интересна информация и полезни препоръки, оставете тематични снимки. Може би искате да разкажете как сте изградили собствена водноелектрическа централа в крайградски обект? Ще се радваме да прочетем вашата история за процеса на устройството и работата.