Gør-det-selv-hydroelektrisk kraftværk: hvordan man bygger en autonom mini-hydroelektrisk station

Styrken af ​​vandstrømmen er en vedvarende naturressource, der giver dig mulighed for at modtage næsten gratis elektricitet. Energien doneret af naturen giver en mulighed for at spare på forsyningsselskaber og løse problemet med genopladningsudstyr.

Hvis en strøm eller flod flyder i nærheden af ​​dit hjem, er de værd at bruge. De vil være i stand til at levere elektricitet til grunden og huset. Og selvom der bygges et gør-det-selv vandkraftværk, øges den økonomiske effekt markant.

Den præsenterede artikel beskriver detaljeret produktionsteknologien til private hydrauliske strukturer. Vi talte om, hvad der kræves for at oprette et system og forbinde det til forbrugere. Her lærer du om alle mulighederne for miniature energileverandører samlet fra improviserede materialer.

Vandkraftværker

Vandkraftværker er strukturer, der er i stand til at omdanne energien fra vandbevægelse til elektricitet. Alternative grønne elektricitetsudbydere mens de kun udnyttes aktivt i Vesten. På vores lands territorium tager denne lovende industri kun sine første sky.

Små private vandkraftværker kan være dæmninger på store floder, der genererer fra et dusin til flere hundrede megawatt eller mini-vandkraftværker med en maksimal effekt på 100 kW, hvilket er nok til behovene i et privat hus. Her om sidstnævnte og lære mere.

Hydraulisk skruestation

Designet består af en kæde af rotorer monteret på et fleksibelt stålkabel trukket over floden. Selve kablet spiller rollen som en rotationsaksel, hvis ene ende er fastgjort på understøttelseslejet, og den anden aktiverer generatorakslen.

Hver "krans" -hydraulisk rotor er i stand til at generere ca. 2 kW energi, skønt vandstrømningshastigheden for dette skal være mindst 2,5 meter pr. Sekund, og dybden af ​​reservoiret bør ikke overstige 1,5 m.

Princippet for drift af et kranisk vandkraftværk er enkelt: vandets tryk spinder de hydrauliske skruer, og de roterer kablet og tvinger generatoren til at generere energi

Garland-stationer blev med succes brugt tilbage i midten af ​​det forrige århundrede, men derefter blev rollen som skruer spillet af hjemmelavede propeller og endda dåse dåser. I dag tilbyder fabrikanter flere typer rotorer til forskellige driftsbetingelser.

De er udstyret med klinger i forskellige størrelser lavet af plademetal og giver mulighed for at opnå maksimal effektivitet ved drift af stationen.

Men selvom denne hydrogenerator er ganske enkel at fremstille, indebærer dens drift en række specielle betingelser, som ikke altid er mulige i det virkelige liv. Sådanne strukturer blokerer for vandløbet, og det er usandsynligt, at naboer langs kysten, for ikke at nævne repræsentanter for miljøtjenester, tillader brugen af ​​strømmen til dine formål.

Om vinteren kan enheden kun bruges i ikke-frysende vandområder, og i hårde klimaer kan den bevares eller demonteres. Derfor bygges kransestationer midlertidigt og hovedsageligt i et øde område (for eksempel i nærheden af ​​sommergræsarealer).

Rotorstationer med en kapacitet på 1 til 15 kW / h genererer op til 9,3 MW pr. Måned og giver dig mulighed for uafhængigt at løse problemet med elektrificering i regioner fjernt fra centrale motorveje

En moderne analog til en daisy-chain-installation er nedsænknings- eller tidevandsrammer med tværgående rotorer. I modsætning til deres kranseforlægger blokerer disse strukturer ikke hele floden, men bruger kun en del af kanalen, og de kan installeres på en ponton / flåde eller sænkes helt ned til bunden af ​​reservoiret.

Lodret rotor Darier

Darier-rotoren er en turbineanordning, der blev navngivet til ære for sin opfinder i 1931.Systemet består af adskillige aerodynamiske knive, der er fastgjort på radiale bjælker, og fungerer på grund af differenstrykket på princippet om "løftevingen", der er bredt involveret i skibsbygning og luftfart.

Selvom disse planter er mere brugt til at skabe vindgeneratorer, kan de arbejde med vand. Men i dette tilfælde er det nødvendigt med nøjagtige beregninger for at vælge tykkelsen og bredden af ​​klingerne i overensstemmelse med styrken af ​​vandstrømmen.

Darier-rotoren ligner en “vindmølle”, kun installeret under vand, og den kan fungere uanset sæsonudsving i strømningshastighed

Lodrette rotorer bruges sjældent til at skabe lokale vandkraftanlæg. På trods af de gode ydeevneindikatorer og den tilsyneladende enkle design er udstyret ret vanskeligt at betjene.

Inden arbejdet påbegyndes, skal systemet "afvikles", men kun frysningen af ​​et reservoir kan stoppe en kørestation. Derfor anvendes Darier-rotoren hovedsageligt i industrielle virksomheder.

Den interessante østrigske opfinder Franz Zotloterer blev foreslået en interessant løsning inden for design af små vandkraftværker med en vertikalt fungerende turbin:

Den vægtige fordel ved boblebadene betragtes med rette bevarelsen af ​​fiskeressourcerne. Betjeningen af ​​en lodret turbin skader ikke levende organismer i floden. Derudover dræber mudder sig ikke på væggene i strukturer på grund af den specifikke bevægelse af vandstrømmen.

Undervandspropell

Faktisk er dette den nemmeste vindmølle, den er kun installeret under vand. Bladens dimensioner for at sikre maksimal rotationshastighed og minimum modstand beregnes afhængigt af strømningens styrke. For eksempel, hvis strømningshastigheden ikke overstiger 2 m / s, skal bladets bredde være inden for 2-3 cm.

En undervandspropell er let at fremstille med egne hænder, men den er kun egnet til dybe og hurtige floder - i et lavt dam kan roterende knive forårsage skader på fiskere, svømmere, vandfugle og dyr

En sådan vindmølle er installeret "mod" strømmen, men dens klinger fungerer ikke på grund af trykket i vandtrykket, men på grund af forekomsten af ​​løftekraft (efter princippet om en flyvinge eller skibspropell).

Vandhjul med klinger

Et vandhjul er en af ​​de enkleste muligheder for en hydraulisk motor, der er kendt siden Romerrigets tid. Effektiviteten af ​​dets arbejde afhænger i vid udstrækning af den type kilde, den blev installeret på.

Støbehjulet kan kun rotere på grund af strømningshastigheden, og støbehjulet kan drejes ved hjælp af tryk og vægten af ​​vand, der strømmer ovenfra på knivene

Afhængig af vandløbets dybde og kanal kan forskellige hjultyper installeres:

• Ubåd (eller ringere) - Velegnet til lavvandede floder med hurtig strømning.
• Sredneboynye - er placeret i kanaler med naturlige kaskader, så strømmen strømmer omtrent midt i den roterende tromle.
• Bulk (eller øvre pit) - installeres under dæmningen, røret eller i bunden af ​​den naturlige tærskel, så det faldende vand fortsætter gennem toppen af ​​hjulet.

Men driftsprincippet for alle muligheder er et og det samme: vand kommer ind i knive og driver et hjul, hvilket får generatoren til et minikraftværk til at rotere.

Producenter af hydraulisk udstyr tilbyder turbiner, hvis knive er specielt tilpasset til en bestemt vandmængde. Men hjemmehåndværkere fremstiller tromlekonstruktioner på den gammeldags måde - fra improviserede materialer.

Følgende fotovalg hjælper dig med at blive bekendt med trinnene til at opbygge den enkleste version af en mini-hydroelektrisk station:

Måske vil den manglende optimering påvirke effektivitetsindikatorerne, men prisen på hjemmelavet udstyr koster flere gange billigere end den købte modpart. Derfor er et vandhjul den mest populære mulighed for at organisere dit eget mini-vandkraftværk.

Betingelser for installation af et vandkraftværk

På trods af den fristende billige energi, der genereres af en hydrogenerator, er det vigtigt at tage hensyn til funktionerne i en vandkilde, hvis ressourcer du planlægger at bruge til dine egne behov.

Faktisk er ikke alle vandløb egnede til drift af et mini-hydroelektrisk kraftværk, så meget desto mindre året rundt, så det vil ikke skade at have muligheden for at oprette forbindelse til en central motorvej i reservatet.

Et par fordele og ulemper

De største fordele ved et individuelt vandkraftværk er indlysende: billigt udstyr, der genererer billig elektricitet, skader ikke naturen (i modsætning til dæmninger, der blokerer for strømmen). Selvom systemet ikke kan kaldes helt sikkert, kan stadig roterende elementer af turbiner forårsage skader på indbyggerne i undervandsverdenen og endda for mennesker.

For at forhindre ulykker skal vandkraftværket være beskyttet, og hvis systemet er helt skjult af vand - installer et advarselsskilt på kysten

Fordele ved mini-hydro:

1. I modsætning til andre “gratis” energikilder (solpaneler, vindgeneratorer) kan hydrauliske systemer arbejde uanset tidspunkt på dagen eller vejret. Det eneste, der kan forhindre dem, er frysningen af ​​reservoiret.
2. Det er ikke nødvendigt at have en stor flod for at installere en hydrogenerator - de samme vandhjul kan med succes bruges, selv i små (men hurtige!) Strømme.
3. Installationer udsender ikke skadelige stoffer, forurener ikke vand og arbejder næsten lydløst.
4. Til installation af mini-hydroelektriske kraftværker med en kapacitet på op til 100 kW er det ikke nødvendigt at udarbejde tilladelser (selvom det hele afhænger af de lokale myndigheder og installationstypen).
5. Overskydende elektricitet kan sælges til nabohuse.

Hvad angår manglerne, kan utilstrækkelig strømningskraft blive en alvorlig hindring for produktiv drift af udstyr. I dette tilfælde vil det være nødvendigt at opføre hjælpestrukturer, hvilket medfører ekstra omkostninger.

Hvis den potentielle energi i en nærliggende flod ikke er nok til en omtrentlig beregning til at generere elektricitet i en mængde, der er tilstrækkelig til praktisk brug, er det værd at være opmærksom på vindmøller konstruktionsmetoder. Vindmøllen vil fungere som et effektivt supplement.

Måling af vandstrøm

Den første ting, du skal gøre for at tænke på stationens type og metode til installation er at måle hastigheden på vandstrømmen ved en valgt kilde.

Den nemmeste måde er at sænke ethvert letvægt (f.eks. En tennisbold, et stykke polystyrenskum eller et fiskeflåd) ned på stryk og stoppe den tid, hvorpå svømmeren svømmer afstanden til et vartegn. Standardafstanden for "svømmetur" er 10 meter.

Hvis dammen er langt hjemmefra, kan du bygge en grenkanal eller rørledning og samtidig tage sig af højdeforskellene

Nu skal du dele afstanden i meter med antallet af sekunder - dette er strømens hastighed. Men hvis den opnåede værdi er mindre end 1 m / s, vil det være nødvendigt at opføre kunstige strukturer for at fremskynde strømmen ved høje forskelle.

Dette kan gøres med en sammenfoldelig dæmning eller et smalt drænrør. Men uden en god strøm, skal ideen om en vandkraftstation opgives.

Produktion af vandkraftværker baseret på et vandhjul

At samle “på det ene knæ” og opbygge en koloss, der er designet til at betjene en virksomhed eller en bygning, selv fra et dusin huse, er naturligvis en idé fra fantasieriget. Men at bygge en mini-hydroelektrisk station med egne hænder for at spare på elektricitet er ganske reelt. Desuden kan du bruge både færdige komponenter og improviserede materialer.

Derfor overvejer vi trinvis fremstilling af den enkleste struktur - et vandhjul.

Nødvendige materialer og værktøjer

For at lave en mini-hydroelektrisk station med egne hænder skal du forberede en svejsemaskine, en slibemaskine, en boremaskine og et sæt hjælpeværktøjer - en hammer, en skruetrækker, en lineal.

Fra de materialer, du har brug for:

• Hjørner og metalplader med en tykkelse på mindst 5 mm.
• Rør lavet af PVC eller galvaniseret stål til fremstilling af klinger.
• Generator (du kan bruge en færdiglavet en eller lave den selv, som i dette eksempel).
• Bremseskiver.
• Skaft og lejer.
• Krydsfiner.
• Polystyrenharpiks til fyldning af rotoren og statoren.
• 15 mm kobbertråd til en provisorisk generator.
• Neodym magneter.

Bemærk, at hjulkonstruktionen konstant kommer i kontakt med vand, derfor skal metal- og træelementer vælges med beskyttelse mod fugt (eller sørg for selv at imprægnere og male). Ideelt set kan krydsfiner udskiftes med plast, men trædele er lettere at få og forme.

Hjulmontering og fremstilling af dyse

Grundlaget for selve hjulet kan være to stålskiver med samme diameter (hvis det er muligt at få en ståltromle fra kablet - fint, dette vil fremskynde samleprocessen i høj grad).

Men hvis der ikke blev fundet metal i materialerne, det er muligt, er det muligt at skære cirkler fra vandtæt krydsfiner, selvom styrken og holdbarheden af ​​endda behandlet træ ikke kan sammenlignes med stål. Derefter skal du på en af ​​diskene skære et rundt hul til installation af generatoren.

Derefter er knivene lavet, og de har brug for mindst 16 stk. Til dette skæres galvaniserede rør i længderetningen i to eller fire dele (afhængigt af diameteren). Derefter skal skærestederne og overfladen på selve bladene slibes for at reducere energitab under friktion.

Bladene er installeret i en vinkel på ca. 40-45 grader - dette vil hjælpe med at øge overfladearealet, som vil blive påvirket af strømningskraften

Afstanden mellem de to sideskiver skal være så tæt som muligt på længden af ​​klingerne. For at skitsere et sted til placering af fremtidige knudepunkter anbefales det at lave en skabelon af krydsfiner, hvor der skal angives et sted for hver del og et hul til fastgørelse af hjulet til generatoren. Klar markering kan fastgøres på ydersiden af ​​et af drevene.

Derefter monteres cirklerne parallelt med hinanden ved hjælp af massivt gevindstænger, og knivene svejses eller fastgøres med bolte i de ønskede positioner. Tromlen roterer på lejer, og en ramme med hjørner eller rør med lille diameter bruges som understøtning.

På dette trin kan tromlindretningen betragtes som komplet, det gjenstår at udstyre den med en hjemmelavet generator og en dyse, der styrer vandstrømmen

Dysen er designet til vandkilder af kaskadetypen - en sådan opsætning gør det muligt at bruge strømmenergi maksimalt. Dette hjælpeelement er fremstillet ved at bøje metalplader med efterfølgende svejsning af sømmene, og derefter monteres det på røret.

Hvis en flad flod flyder i dit område uden stryk og andre forhøjninger i højde, er denne detalje ikke nødvendig.

Det er vigtigt, at bredden af ​​dysens udgangshul svarer til selve bredden på hjulet, ellers går en del af strømmen i tomgang uden at komme på klingerne

Nu skal hjulet monteres på akslen og monteres på en støtte fra hjørnerne svejst eller boltet sammen. Det gjenstår at lave en generator (eller installere den klar), og du kan gå til floden.

DIY-generator

For at fremstille en hjemmelavet generator skal du lave en statorvikling og fyld, som du har brug for spoler med 125 omdrejninger af kobbertråd på hver. Efter sammenføjning hældes hele strukturen med polyesterharpiks.

Hver fase består af tre sammenhængende fastgjorte spoler, så forbindelsen kan oprettes i form af en stjerne eller en trekant med flere udvendige ledninger

Nu skal du udarbejde en krydsfiner-skabelon, der matcher størrelsen på bremseskiven.

Markeringer foretages på en træring, og spalter foretages til montering af magneter (i dette tilfælde blev der anvendt neodymmagneter 1,3 cm tykke, 2,5 cm brede og 5 cm lange). Derefter fyldes den resulterende rotor også med harpiks, og efter tørring fastgøres den til tromlen på hjulet.

Vandhjul med bremseskiverrotor og kobbertrådspole generator - malet, præsentabel og klar til brug

Det sidst monterede aluminiumshus med et ammeter, der dækker ensretterne. Disse elementers opgave er at konvertere trefasestrøm til jævnstrøm.

Når du har installeret hjulet i strømmen af ​​en lille flod med en kaskade eller bypass-rør, kan du stole på ydelsen til et mini-hydroelektrisk kraftværk ved 1,9A * 12V ved 110 omdrejninger pr. Minut

For at forhindre, at blade, sand og andet affald, der medbringes, at strømmen falder ned i hjulet, anbefales det at anbringe et beskyttelsesnet foran enheden.

Du kan også eksperimentere med mellemrum mellem magneter og spoler med et øget antal omdrejninger for at øge effektiviteten af ​​den vandkraftstation.

Om alle typer alternative energikilder Du finder ud af det ved at læse artiklen om introduktion af grønne teknologier i hverdagen.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video nr. 1. Et eksempel på en fungerende hydraulisk installation med en selvfrembragt generator baseret på en trefaset motor:

Video nr. 2. Vanddrevet mini vandkraftanlæg:

Video nr. 3.En station baseret på et cykelhjul er en interessant løsning på problemet med energiforsyning på ferie langt fra civilisationen:

Som du kan se, er det ikke så svært at bygge et mini-kraftværk med egne hænder. Men da de fleste af beregningerne og parametrene for dets komponenter bestemmes "ved øje", skal man være forberedt på mulige sammenbrud og tilhørende omkostninger.

Hvis du føler en mangel på viden og erfaring på dette område, er det værd at stole på specialister, der vil udføre alle de nødvendige beregninger, rådgive udstyret, der er optimalt til din sag og installere det på en kvalitet måde.

Skriv kommentarer i nedenstående blok. Del interessante oplysninger og nyttige anbefalinger, efterlad tematiske fotos. Måske vil du fortælle, hvordan du byggede dit eget vandkraftværk på en forstadsområde? Vi vil med glæde læse din historie om processen med enheden og betjeningen.