Do-it-yourself-Wasserkraftwerk: Wie man ein autonomes Mini-Wasserkraftwerk baut

Die Stärke des Wasserstroms ist eine erneuerbare natürliche Ressource, die es Ihnen ermöglicht, nahezu kostenlosen Strom zu erhalten. Die von der Natur gespendete Energie bietet die Möglichkeit, Energie zu sparen und das Problem mit dem Aufladen von Geräten zu lösen.

Wenn ein Bach oder Fluss in der Nähe Ihres Hauses fließt, lohnt es sich, sie zu verwenden. Sie können das Grundstück und das Haus mit Strom versorgen. Und selbst wenn ein Wasserkraftwerk zum Selbermachen gebaut wird, steigt der wirtschaftliche Effekt erheblich.

Der vorgestellte Artikel beschreibt detailliert die Herstellungstechnologie privater Wasserbauten. Wir haben darüber gesprochen, was erforderlich ist, um ein System einzurichten und es mit den Verbrauchern zu verbinden. Hier erfahren Sie alles über Optionen für Miniatur-Energieversorger, die aus improvisierten Materialien zusammengesetzt sind.

Wasserkraftwerke

Wasserkraftwerke sind Strukturen, die die Energie der Wasserbewegung in Elektrizität umwandeln können. Alternative grüne Stromversorger während nur im Westen aktiv ausgebeutet. Auf dem Territorium unseres Landes unternimmt diese vielversprechende Industrie nur ihre ersten schüchternen Schritte.

Kleine private Wasserkraftwerke können Dämme an großen Flüssen sein, die ein Dutzend bis mehrere hundert Megawatt erzeugen, oder Mini-Wasserkraftwerke mit einer maximalen Leistung von 100 kW, was für die Bedürfnisse eines Privathauses ausreicht. Hier über Letzteres und mehr erfahren.

Hydraulische Schraubenstation

Das Design besteht aus einer Rotorkette, die an einem flexiblen Stahlkabel montiert ist, das über den Fluss gezogen wird. Das Kabel selbst spielt die Rolle einer Drehwelle, deren eines Ende am Stützlager befestigt ist und deren anderes die Generatorwelle aktiviert.

Jeder „Girlanden“ -Hydraulikrotor kann etwa 2 kW Energie erzeugen, obwohl die Geschwindigkeit des Wasserflusses dafür mindestens 2,5 m pro Sekunde betragen sollte und die Tiefe des Reservoirs 1,5 m nicht überschreiten sollte.

Das Funktionsprinzip eines Girlanden-Wasserkraftwerks ist einfach: Der Druck des Wassers dreht die Hydraulikschrauben, und sie drehen das Kabel und zwingen den Generator, Energie zu erzeugen

Girlandenstationen wurden bereits Mitte des letzten Jahrhunderts erfolgreich eingesetzt, aber dann spielten hausgemachte Propeller und sogar Blechdosen die Rolle der Schrauben. Heute bieten Hersteller verschiedene Rotortypen für verschiedene Betriebsbedingungen an.

Sie sind mit Schaufeln unterschiedlicher Größe aus Blech ausgestattet und ermöglichen eine maximale Effizienz beim Betrieb der Station.

Obwohl dieser Hydrogenerator recht einfach herzustellen ist, beinhaltet sein Betrieb eine Reihe spezieller Bedingungen, die im wirklichen Leben nicht immer realisierbar sind. Solche Strukturen blockieren das Flussbett, und es ist unwahrscheinlich, dass Nachbarn entlang der Küste, ganz zu schweigen von Vertretern von Umweltdiensten, die Nutzung von Strömungsenergie für Ihre Zwecke zulassen.

Darüber hinaus kann das Gerät im Winter nur in nicht gefrorenen Gewässern verwendet und in rauen Klimazonen konserviert oder demontiert werden. Daher werden Girlandenstationen vorübergehend und hauptsächlich in einem verlassenen Gebiet (z. B. in der Nähe von Sommerweiden) gebaut.

Rotorstationen mit einer Leistung von 1 bis 15 kW / h erzeugen bis zu 9,3 MW pro Monat und ermöglichen es Ihnen, das Problem der Elektrifizierung in Regionen unabhängig von zentralen Autobahnen unabhängig zu lösen

Ein modernes Analogon einer Daisy-Chain-Installation sind Tauch- oder Gezeitenrahmenstationen mit Querrotoren. Im Gegensatz zu ihrem Vorgänger mit Girlanden blockieren diese Strukturen nicht den gesamten Fluss, sondern nutzen nur einen Teil des Kanals. Sie können auf einem Ponton / Floß installiert oder vollständig auf den Boden des Stausees abgesenkt werden.

Vertikaler Rotor Darier

Der Darier-Rotor ist eine Turbinenvorrichtung, die 1931 zu Ehren ihres Erfinders benannt wurde.Das System besteht aus mehreren aerodynamischen Schaufeln, die an Radialträgern befestigt sind, und arbeitet aufgrund des Differenzdrucks nach dem Prinzip des „Hubflügels“, der im Schiffbau und in der Luftfahrt weit verbreitet ist.

Obwohl diese Anlagen eher zur Herstellung von Windgeneratoren verwendet werden, können sie mit Wasser arbeiten. In diesem Fall sind jedoch genaue Berechnungen erforderlich, um die Dicke und Breite der Schaufeln entsprechend der Stärke des Wasserstroms auszuwählen.

Der Darier-Rotor ähnelt einer „Windmühle“, die nur unter Wasser installiert ist, und kann unabhängig von saisonalen Schwankungen der Durchflussrate arbeiten

Vertikale Rotoren werden selten zur Erzeugung lokaler Wasserkraftwerke verwendet. Trotz der guten Leistungsindikatoren und der scheinbaren Einfachheit des Designs ist die Bedienung der Geräte recht schwierig.

Vor Arbeitsbeginn muss das System "aufgedreht" werden, aber nur das Einfrieren eines Reservoirs kann eine laufende Station stoppen. Daher wird der Darier-Rotor hauptsächlich in Industrieunternehmen eingesetzt.

Eine interessante Lösung im Bereich der Auslegung von Kleinwasserkraftwerken mit vertikal arbeitender Turbine schlug der österreichische Erfinder Franz Zotloterer vor:

Der gewichtige Vorteil der Whirlpools wird zu Recht als Erhaltung der Fischressourcen angesehen. Der Betrieb einer vertikalen Turbine schadet lebenden Organismen des Flusses nicht. Außerdem bleibt aufgrund der spezifischen Bewegung des Wasserflusses kein Schlamm an den Wänden von Strukturen zurück.

Unterwasserpropeller

In der Tat ist dies die einfachste Windmühle, sie wird nur unter Wasser installiert. Die Abmessungen der Schaufeln zur Gewährleistung der maximalen Drehzahl und des minimalen Widerstands werden in Abhängigkeit von der Strömungsstärke berechnet. Wenn beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit 2 m / s nicht überschreitet, sollte die Breite der Schaufel innerhalb von 2-3 cm liegen.

Ein Unterwasserpropeller lässt sich leicht mit eigenen Händen herstellen, ist jedoch nur für tiefe und schnelle Flüsse geeignet. In einem flachen Teich können rotierende Blätter Fischer, Schwimmer, Wasservögel und Tiere verletzen

Eine solche Windmühle ist „in Richtung“ der Strömung installiert, aber ihre Blätter arbeiten nicht aufgrund des Drucks des Wasserdrucks, sondern aufgrund des Auftretens einer Auftriebskraft (nach dem Prinzip eines Flugzeugflügels oder eines Schiffspropellers).

Wasserrad mit Klingen

Ein Wasserrad ist eine der einfachsten Optionen für einen Hydraulikmotor, der seit der Zeit des Römischen Reiches bekannt ist. Die Wirksamkeit seiner Arbeit hängt weitgehend von der Art der Quelle ab, auf der es installiert wurde.

Das Gießrad kann sich nur aufgrund der Durchflussrate drehen, und das Gießrad kann mit Hilfe des Drucks und des Gewichts des von oben auf die Schaufeln fließenden Wassers gedreht werden

Abhängig von der Tiefe und dem Kanal des Wasserlaufs können verschiedene Arten von Rädern installiert werden:

• U-Boot (oder minderwertig) - Geeignet für flache Flüsse mit schnellem Fluss.
• Midbottom - befinden sich in Kanälen mit natürlichen Kaskaden, so dass der Strom ungefähr in der Mitte der rotierenden Trommel fließt.
• Bulk (oder obere Grube) - unter dem Damm, dem Rohr oder am unteren Rand der natürlichen Schwelle installiert werden, damit das fallende Wasser durch die Oberseite des Rads fließt.

Das Funktionsprinzip für alle Optionen ist jedoch ein und dasselbe: Wasser tritt in die Schaufeln ein und treibt ein Rad an, wodurch sich der Generator für ein Minikraftwerk dreht.

Hersteller von Hydraulikgeräten bieten handelsübliche Turbinen an, deren Schaufeln speziell für einen bestimmten Wasserdurchfluss angepasst sind. Aber Heimwerker stellen Trommelstrukturen auf altmodische Weise her - aus improvisierten Materialien.

Die folgende Fotoauswahl hilft Ihnen, sich mit den Schritten zum Bau der einfachsten Version eines Mini-Wasserkraftwerks vertraut zu machen:

Möglicherweise wirkt sich der Mangel an Optimierung auf die Effizienzindikatoren aus, aber die Kosten für hausgemachte Geräte sind um ein Vielfaches günstiger als für das gekaufte Gegenstück. Daher ist ein Wasserrad die beliebteste Option für die Organisation Ihres eigenen Mini-Wasserkraftwerks.

Bedingungen für die Installation eines Wasserkraftwerks

Trotz der verlockenden Billigkeit der von einem Hydrogenerator erzeugten Energie ist es wichtig, die Merkmale einer Wasserquelle zu berücksichtigen, deren Ressourcen Sie für Ihren eigenen Bedarf nutzen möchten.

In der Tat ist nicht jeder Wasserlauf für den Betrieb eines Mini-Wasserkraftwerks geeignet, umso mehr das ganze Jahr über, so dass es nicht schadet, die Möglichkeit zu haben, an eine zentralisierte Autobahn in Reserve anzuschließen.

Ein paar Vor- und Nachteile

Die Hauptvorteile eines einzelnen Wasserkraftwerks liegen auf der Hand: Preiswerte Geräte, die billigen Strom erzeugen, schaden der Natur nicht (im Gegensatz zu Dämmen, die die Flussströmung blockieren). Obwohl das System nicht als absolut sicher bezeichnet werden kann, können immer noch rotierende Elemente von Turbinen die Bewohner der Unterwasserwelt und sogar Menschen verletzen.

Um Unfälle zu vermeiden, muss das Wasserkraftwerk geschützt werden. Wenn das System vollständig durch Wasser verborgen ist, installieren Sie ein Warnschild am Ufer

Vorteile von Mini-Hydro:

1. Im Gegensatz zu anderen „freien“ Energiequellen (Sonnenkollektoren, Windgeneratoren) können Hydrauliksysteme unabhängig von Tageszeit oder Wetter arbeiten. Das einzige, was sie verhindern kann, ist das Einfrieren des Reservoirs.
2. Es ist nicht erforderlich, einen großen Fluss zu haben, um einen Hydrogenerator zu installieren - die gleichen Wasserräder können auch in kleinen (aber schnellen!) Bächen erfolgreich eingesetzt werden.
3. Anlagen geben keine Schadstoffe ab, verschmutzen kein Wasser und arbeiten fast geräuschlos.
4. Für die Installation von Mini-Wasserkraftwerken mit einer Leistung von bis zu 100 kW ist es nicht erforderlich, Genehmigungen zu erstellen (obwohl dies alles von den örtlichen Behörden und der Art der Installation abhängt).
5. Überschüssiger Strom kann an benachbarte Häuser verkauft werden.

Was die Mängel betrifft, kann eine unzureichende Strömungskraft ein ernstes Hindernis für den produktiven Betrieb von Geräten darstellen. In diesem Fall müssen Hilfsstrukturen errichtet werden, was zusätzliche Kosten verursacht.

Wenn die potenzielle Energie eines nahe gelegenen Flusses für eine ungefähre Berechnung nicht ausreicht, um Strom in einer für den praktischen Gebrauch ausreichenden Menge zu erzeugen, lohnt es sich, darauf zu achten Bauverfahren für Windkraftanlagen. Die Windmühle wird als wirksame Ergänzung dienen.

Wasserdurchflussmessung

Das erste, was Sie tun müssen, um über die Art und Methode der Installation der Station nachzudenken, ist die Messung der Geschwindigkeit des Wasserflusses an einer ausgewählten Quelle.

Am einfachsten ist es, ein leichtes Objekt (z. B. einen Tennisball, ein Stück Styroporschaum oder einen Angelschwimmer) auf die Stromschnellen abzusenken und die Zeit anzuhalten, bis zu der der Schwimmer die Entfernung zu einer Landmarke schwimmt. Die Standardentfernung für das "Schwimmen" beträgt 10 Meter.

Wenn der Teich weit von zu Hause entfernt ist, können Sie einen Abzweigkanal oder eine Pipeline bauen und gleichzeitig die Höhenunterschiede berücksichtigen

Jetzt müssen Sie die zurückgelegte Strecke in Metern durch die Anzahl der Sekunden dividieren - dies ist die Geschwindigkeit des Stroms. Wenn der erhaltene Wert jedoch weniger als 1 m / s beträgt, müssen künstliche Strukturen errichtet werden, um den Fluss durch Höhenunterschiede zu beschleunigen.

Dies kann mit einem zusammenklappbaren Damm oder einem schmalen Abflussrohr erfolgen. Aber ohne einen guten Fluss muss die Idee eines Wasserkraftwerks aufgegeben werden.

Produktion von Wasserkraftwerken auf Basis eines Wasserrades

Natürlich ist es eine Idee aus dem Bereich der Fantasie, sich „auf einem Knie“ zu versammeln und einen Koloss zu bauen, der einem Unternehmen oder einer Siedlung auch aus einem Dutzend Häusern dienen soll. Aber ein Mini-Wasserkraftwerk mit eigenen Händen zu bauen, um Strom zu sparen, ist ganz real. Darüber hinaus können Sie sowohl fertige Komponenten als auch improvisierte Materialien verwenden.

Daher betrachten wir die schrittweise Herstellung der einfachsten Struktur - eines Wasserrads.

Notwendige Materialien und Werkzeuge

Um ein Mini-Wasserkraftwerk mit eigenen Händen herzustellen, müssen Sie ein Schweißgerät, einen Schleifer, einen Bohrer und einen Satz Hilfswerkzeuge vorbereiten - einen Hammer, einen Schraubendreher, ein Lineal.

Aus den Materialien, die Sie benötigen:

• Ecken und Bleche mit einer Dicke von mindestens 5 mm.
• Rohre aus PVC oder verzinktem Stahl zur Herstellung von Schaufeln.
• Generator (Sie können einen vorgefertigten verwenden oder wie in diesem Beispiel selbst erstellen).
• Bremsscheiben.
• Welle und Lager.
• Sperrholz.
• Polystyrolharz zum Befüllen von Rotor und Stator.
• 15 mm Kupferdraht für einen provisorischen Generator.
• Neodym-Magnete.

Bitte beachten Sie, dass das Raddesign ständig mit Wasser in Kontakt kommt. Daher müssen Metall- und Holzelemente vor Feuchtigkeit geschützt ausgewählt werden (oder sie selbst imprägnieren und lackieren). Im Idealfall kann Sperrholz durch Kunststoff ersetzt werden, Holzteile sind jedoch leichter zu beschaffen und zu formen.

Radmontage und Düsenherstellung

Die Basis für das Rad selbst können zwei Stahlscheiben mit dem gleichen Durchmesser sein (wenn es möglich ist, eine Stahltrommel aus dem Kabel zu ziehen - gut, dies beschleunigt den Montageprozess erheblich).

Wenn jedoch kein Metall in den vorliegenden Materialien gefunden wurde, ist es möglich, Kreise aus wasserdichtem Sperrholz zu schneiden, obwohl die Festigkeit und Haltbarkeit von selbst behandeltem Holz nicht mit Stahl verglichen werden kann. Dann müssen Sie auf einer der Festplatten ein rundes Loch für die Installation des Generators schneiden.

Danach werden die Klingen hergestellt und sie benötigen mindestens 16 Stück. Verzinkte Rohre werden dazu der Länge nach in zwei oder vier Teile geschnitten (je nach Durchmesser). Dann müssen die Schneidstellen und die Oberfläche der Schaufeln selbst geschliffen werden, um den Energieverlust während der Reibung zu verringern.

Die Schaufeln werden in einem Winkel von ca. 40-45 Grad installiert - dies trägt zur Vergrößerung der Oberfläche bei, die von der Strömungskraft beeinflusst wird

Der Abstand zwischen den beiden Seitenscheiben sollte so nahe wie möglich an der Länge der Klingen liegen. Um einen Ort für die Position zukünftiger Naben zu skizzieren, wird empfohlen, eine Schablone aus Sperrholz zu erstellen, auf der ein Platz für jedes Teil und ein Loch zur Befestigung des Rads am Generator angegeben sind. Die Bereitschaftsmarkierung kann an der Außenseite eines der Laufwerke angebracht werden.

Anschließend werden die Kreise mit Vollgewindestangen parallel zueinander montiert und die Klingen mit Schrauben in den gewünschten Positionen verschweißt oder fixiert. Die Trommel dreht sich auf Lagern, und ein Rahmen aus Ecken oder Rohren mit kleinem Durchmesser wird als Träger verwendet.

In diesem Stadium kann die Trommelanordnung als vollständig betrachtet werden. Sie muss noch mit einem selbstgebauten Generator und einer Düse ausgestattet werden, die den Wasserfluss leitet

Die Düse ist für Wasserquellen vom Kaskadentyp ausgelegt - ein solcher Aufbau ermöglicht die maximale Nutzung der Strömungsenergie. Dieses Hilfselement wird durch Biegen von Blech mit anschließendem Schweißen der Nähte hergestellt und dann am Rohr montiert.

Wenn jedoch in Ihrer Region ein flacher Fluss ohne Stromschnellen und andere Hindernisse in großer Höhe fließt, ist dieses Detail nicht erforderlich.

Es ist wichtig, dass die Breite des Düsenaustrittslochs der Breite des Rads selbst entspricht, da sonst ein Teil des Durchflusses im Leerlauf läuft, ohne auf die Schaufeln zu gelangen

Jetzt muss das Rad an der Achse montiert und von den miteinander verschweißten oder verschraubten Ecken auf einem Träger montiert werden. Es bleibt ein Generator zu machen (oder ihn fertig zu installieren) und Sie können zum Fluss gehen.

DIY Generator

Um einen hausgemachten Generator herzustellen, müssen Sie eine Statorwicklung und -füllung herstellen, für die Sie Spulen mit jeweils 125 Windungen Kupferdraht benötigen. Nach dem Verbinden wird die gesamte Struktur mit Polyesterharz gegossen.

Jede Phase besteht aus drei nacheinander angebrachten Spulen, sodass die Verbindung in Form eines Sterns oder eines Dreiecks mit mehreren externen Leitungen hergestellt werden kann

Jetzt müssen Sie eine Sperrholzschablone vorbereiten, die der Größe der Bremsscheibe entspricht.

Auf einem Holzring werden Markierungen vorgenommen und Schlitze für die Installation von Magneten hergestellt (in diesem Fall wurden Neodym-Magnete mit einer Dicke von 1,3 cm, einer Breite von 2,5 cm und einer Länge von 5 cm verwendet). Dann wird der resultierende Rotor ebenfalls mit Harz gefüllt und nach dem Trocknen an der Trommel des Rades befestigt.

Wasserrad mit Bremsscheibenrotor und Kupferdrahtspulengenerator - lackiert, vorzeigbar und gebrauchsfertig

Das zuletzt montierte Aluminiumgehäuse mit einem Amperemeter, das die Gleichrichter abdeckt. Die Aufgabe dieser Elemente besteht darin, Dreiphasenstrom in Gleichstrom umzuwandeln.

Nachdem Sie das Rad mit einer Kaskade oder einem Bypass-Rohr in den Strom eines kleinen Flusses eingebaut haben, können Sie sich auf die Leistung eines Mini-Wasserkraftwerks mit 1,9 A * 12 V bei 110 Umdrehungen pro Minute verlassen

Um zu verhindern, dass Blätter, Sand und andere mit dem Strom verbundene Ablagerungen in das Rad fallen, ist es ratsam, ein Schutznetz vor dem Gerät anzubringen.

Sie können auch mit Lücken zwischen Magneten und Spulen mit einer erhöhten Anzahl von Windungen experimentieren, um den Wirkungsgrad des Wasserkraftwerks zu erhöhen.

Über alle Arten alternative Energiequellen Sie werden es herausfinden, indem Sie den Artikel über die Einführung grüner Technologien in den Alltag lesen.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Video # 1. Ein Beispiel für eine funktionierende Hydraulikanlage mit einem selbstgebauten Generator auf Basis eines Drehstrommotors:

Video # 2. Wasserbetriebenes Mini-Wasserkraftwerk:

Video # 3.Eine Station auf der Basis eines Fahrradrads ist eine interessante Lösung für das Problem der Energieversorgung im Urlaub fernab der Zivilisation:

Wie Sie sehen, ist der Bau eines Wassermini-Kraftwerks mit eigenen Händen nicht so schwierig. Da die meisten Berechnungen und Parameter für seine Komponenten jedoch „per Auge“ bestimmt werden, sollte man auf mögliche Ausfälle und damit verbundene Kosten vorbereitet sein.

Wenn Sie einen Mangel an Wissen und Erfahrung auf diesem Gebiet verspüren, sollten Sie den Spezialisten vertrauen, die alle erforderlichen Berechnungen durchführen, die für Ihren Fall optimale Ausrüstung beraten und sie auf hochwertige Weise installieren.

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