Tee itse-vesivoimalaitos: kuinka rakentaa itsenäinen mini-vesivoimalaitos

Vesivirran vahvuus on uusiutuva luonnonvara, jonka avulla voit vastaanottaa melkein ilmaista sähköä. Luonnon lahjoittama energia tarjoaa mahdollisuuden säästää apuohjelmia ja ratkaista ongelma latauslaitteilla.

Jos joki tai joki virtaa kodin lähellä, ne kannattaa käyttää. He pystyvät toimittamaan sähköä tonttiin ja taloon. Ja vaikka rakennetaan itse-vesivoimalaitos, taloudellinen vaikutus kasvaa huomattavasti.

Esitetyssä artikkelissa kuvataan yksityiskohtaisesti yksityisten hydraulisten rakenteiden valmistustekniikka. Puhuimme siitä, mitä tarvitaan järjestelmän perustamiseen ja sen yhdistämiseen kuluttajiin. Täältä löydät tietoa kaikista pienoisenergian toimittajien vaihtoehdoista, jotka on koottu improvisoiduista materiaaleista.

Vesivoimalaitokset

Vesivoimalaitokset ovat rakenteita, jotka pystyvät muuttamaan veden liikkumisen energian sähköksi. Vaihtoehtoiset vihreän sähkön tarjoajat samalla kun sitä hyödynnettiin aktiivisesti vain lännessä. Maamme alueella tämä lupaava teollisuus on vasta tekemässä ensimmäisiä arka askeleensa.

Pienet yksityiset vesivoimalaitokset voivat olla padot suurilla joilla, jotka tuottavat kymmenestä useisiin satoihin megawatteihin, tai minivetyvoimalaitoksia, joiden maksimiteho on 100 kW, mikä riittää omakotitalon tarpeisiin. Täältä jälkimmäisestä ja opi lisää.

Hydraulinen ruuviaseman

Suunnittelu koostuu joustavan teräskaapeliin kiinnitetystä roottoriketistä, joka on vedetty joen poikki. Kaapelilla itsessään on kiertoakselin rooli, jonka toinen pää on kiinnitetty tukilaakeriin ja toinen aktivoi generaattoriakselin.

Jokainen “seppelemäinen” hydraulinen roottori pystyy tuottamaan noin 2 kW energiaa, vaikka veden virtausnopeuden tulisi olla vähintään 2,5 metriä sekunnissa ja säiliön syvyyden ei tulisi ylittää 1,5 m.

Garlandin vesivoimalan toimintaperiaate on yksinkertainen: veden paine pyörittää hydraulisia ruuveja ja ne kiertävät kaapelia ja pakottavat generaattorin tuottamaan energiaa

Garland-asemia käytettiin menestyksekkäästi jo viime vuosisadan puolivälissä, mutta silloin ruuvien rooli oli kotitekoisilla potkureilla ja jopa peltitölkeillä. Nykyään valmistajat tarjoavat useita roottorityyppejä käyttöolosuhteisiin.

Ne on varustettu erikokoisilla, ohutlevystä valmistetuilla terillä, ja ne mahdollistavat aseman toiminnan maksimaalisen tehokkuuden.

Mutta vaikka tämän vesigeneraattorin valmistus on melko helppoa, sen toimintaan liittyy joukko erityisolosuhteita, jotka eivät aina ole toteutettavissa tosielämässä. Tällaiset rakenteet tukkivat joenpohjan, ja on epätodennäköistä, että rannikon naapurit, puhumattakaan ympäristöpalvelujen edustajista, sallivat virtausenergian käytön sinun tarkoituksiin.

Lisäksi talvella yksikköä voidaan käyttää vain jäätymättömissä vesistöissä, ja ankarassa ilmastossa se voidaan säilyttää tai purkaa. Siksi seppeleasemat rakennetaan väliaikaisesti ja pääasiassa autiolle alueelle (esimerkiksi lähellä kesä laidunmaita).

Roottoriasemat, joiden kapasiteetti on 1–15 kW / h, tuottavat jopa 9,3 MW kuukaudessa ja antavat sinulle mahdollisuuden ratkaista sähköistysongelmat alueilla, jotka ovat kaukana keskiteistä

Päivänkakkaraketjujen moderni analogi on upotettavat tai vuorovesikehykset, joissa on poikittainen roottori. Toisin kuin niiden garland-edeltäjänsä, nämä rakenteet eivät tukki koko jokea, vaan käyttävät vain osaa kanavasta, ja ne voidaan asentaa pontonille / lautalle tai laskea kokonaan säiliön pohjalle.

Pystyroottori Darier

Darier-roottori on turbiinilaite, joka nimettiin keksijänsä kunniaksi vuonna 1931.Järjestelmä koostuu useista aerodynaamista teristä, jotka on kiinnitetty säteittäisiin palkeihin, ja se toimii paine-eron vuoksi "nostosiipin" periaatteelle, joka on laajalti mukana laivanrakennuksessa ja ilmailussa.

Vaikka näitä kasveja käytetään enemmän tuuligeneraattoreiden luomiseen, ne voivat toimia veden kanssa. Mutta tässä tapauksessa tarvitaan tarkkoja laskelmia terien paksuuden ja leveyden valitsemiseksi vesivirran voimakkuuden mukaan.

Darier-roottori muistuttaa ”tuulimyllyä”, joka on asennettu vain veden alle, ja se voi toimia riippumatta virtausnopeuden kausivaihteluista

Pystysuoraa roottoria käytetään harvoin paikallisten vesivoimalaitosten luomiseen. Hyvistä suoritusindikaattoreista ja suunnittelun ilmeisestä yksinkertaisuudesta huolimatta laitteistojen käyttö on melko vaikeaa.

Ennen työn aloittamista järjestelmä on "kiertynyt", mutta vain säiliön jäätyminen voi pysäyttää juoksevan aseman. Siksi Darier-roottoria käytetään pääasiassa teollisuusyrityksissä.

Itävaltalainen keksijä Franz Zotloterer ehdotti mielenkiintoista ratkaisua pienten vesivoimalaitosten suunnitteluun vertikaalisesti toimivalla turbiinilla:

Poreallasten painava etu katsotaan perustellusti kalavarojen säilyttämiseksi. Pystysuoran turbiinin toiminta ei vahingoita joen eläviä organismeja. Muta ei myöskään viipy rakenteiden seinämillä vesivirtauksen erityisen liikkeen takia.

Vedenalainen potkuri

Itse asiassa tämä on helpoin tuulimylly, se asennetaan vain veden alle. Terien mitat maksimaalisen pyörimisnopeuden ja vähimmäisvastuksen varmistamiseksi lasketaan virtauksen voimakkuudesta riippuen. Esimerkiksi, jos virtausnopeus ei ylitä 2 m / s, terän leveyden tulisi olla 2-3 cm.

Vedenalainen potkuri on helppo valmistaa omin käsin, mutta se sopii vain syville ja nopeille joille - matalassa lampissa pyörivät lavat voivat vahingoittaa kalastajia, uimareita, vesilintuja ja eläimiä

Tällainen tuulimylly on asennettu ”kohti” virtausta, mutta sen terät eivät toimi vedenpaineen paineen vuoksi, vaan nostovoiman esiintymisen vuoksi (lentokoneen siipin tai laivan potkurin periaatteella).

Vesipyörä terillä

Vesipyörä on yksi helpoimmista vaihtoehdoista hydraulimoottorille, joka tunnetaan Rooman valtakunnan ajoista lähtien. Sen työn tehokkuus riippuu suuresti lähteen tyypistä, johon se asennettiin.

Valupyörä voi pyöriä vain virtausnopeuden takia, ja valupyörää voidaan kiertää paineen ja ylhäältä terille virtaavan veden painon avulla

Vesistöjen syvyydestä ja kanavasta riippuen voidaan asentaa erityyppisiä pyöriä:

• Sukellusvene (tai huonompi) - Sopii matalaan jokeen, jolla on nopea virtaus.
• Sredneboynye - sijaitsevat kanavissa, joissa on luonnolliset kaskadit siten, että virta virtaa suunnilleen pyörivän rummun keskellä.
• Irtotavarana (tai ylempi kuoppa) - on asennettu padon, putken alle tai luonnollisen kynnyksen alaosaan, jotta putoava vesi jatkuu pyörän yläosan läpi.

Mutta kaikkien vaihtoehtojen toimintaperiaate on yksi ja sama: vesi tulee teriin ja ajaa pyörää, mikä saa aikaan minivoimalaitoksen generaattorin pyörimisen.

Hydraulisten laitteiden valmistajat tarjoavat hyllyltä turbiineja, joiden lavat on erityisesti sovitettu tiettyyn veden virtausnopeuteen. Mutta kodin käsityöläiset tekevät rumpurakenteet vanhanaikaisella tavalla - improvisoiduista materiaaleista.

Seuraava valokuvavalikoima auttaa sinua perehtymään vaiheisiin, joilla rakennetaan pienimmän vesivoimalan yksinkertaisin versio:

Ehkä optimoinnin puute vaikuttaa tehokkuusindikaattoreihin, mutta kotitekoisten laitteiden kustannukset ovat useita kertoja halvempia kuin ostetun vastineen. Siksi vesipyörä on suosituin vaihtoehto oman mini-vesivoimalan organisoimiseksi.

Vesivoimalan asentamisen ehdot

Hydrogeneraattorin tuottaman energian houkuttelevasta halvemuksesta huolimatta on tärkeää ottaa huomioon vesilähteen ominaisuudet, joiden resursseja aiot käyttää omiin tarpeisiisi.

Jokainen vesistö ei todellakaan sovellu minihydroelektrostaation käyttämiseen, sitäkin enemmän ympäri vuoden, joten se ei vahingoita sitä, että sinulla on mahdollisuus muodostaa yhteys keskitetylle valtatielle.

Muutamia etuja ja haittoja

Yksittäisen vesivoimalan tärkeimmät edut ovat ilmeiset: halpa sähkö, joka tuottaa halpaa sähköä, ei vahingoita luontoa (toisin kuin padot, jotka tukkivat joen virtaa). Vaikka järjestelmää ei voida kutsua ehdottoman turvalliseksi, silti pyörivät turbiinielementit voivat aiheuttaa vammoja vedenalaisen maailman asukkaille ja jopa ihmisille.

Onnettomuuksien välttämiseksi vesivoimalaitos on suojattava, ja jos järjestelmä on kokonaan veden piilossa - asenna varoitusmerkki rannalle

Mini-hydro edut:

1. Toisin kuin muut ”ilmaiset” energialähteet (aurinkopaneelit, tuuligeneraattorit), hydraulijärjestelmät voivat toimia riippumatta vuorokaudenajasta tai säästä. Ainoa asia, joka voi estää niitä, on säiliön jäätyminen.
2. Vesigeneraattorin asentamiseen ei tarvitse olla suurta jokea - samoja vesipyöriä voidaan käyttää menestyksekkäästi myös pienissä (mutta nopeissa!) Virroissa.
3. Laitokset eivät päästä haitallisia aineita, eivät pilaa vettä ja toimivat melkein hiljaa.
4. Minimivesivoimalaitosten, joiden kapasiteetti on enintään 100 kW, asentamista varten ei ole tarpeen lupakirjojen laatimista (vaikka kaikki riippuu paikallisista viranomaisista ja asennustyypistä).
5. Ylimääräinen sähkö voidaan myydä naapuritaloihin.

Puutteiden suhteen riittämättömästä virtausvoimasta voi tulla vakava este laitteiden tuottavalle toiminnalle. Tässä tapauksessa on tarpeen pystyttää apurakenteet, mikä aiheuttaa lisäkustannuksia.

Jos lähellä olevan joen potentiaalienergia ei riitä likimääräiseen laskelmaan sähkön tuottamiseksi riittävän määrän käytännölliseen käyttöön, on syytä kiinnittää huomiota tuulivoimaloiden rakennusmenetelmät. Tuulimylly toimii tehokkaana lisäaineena.

Veden virtauksen mittaus

Ensimmäinen asia, joka sinun on ajateltava aseman tyypistä ja asennustavasta, on mitata veden virtauksen nopeus valitussa lähteessä.

Helpoin tapa on laskea kevyet esineet (esimerkiksi tennispallo, pala polystyreenivaahtoa tai kalastuskellua) kosken ja pysäyttää aika, jonka aikana uimari ui matkan tiettyyn maamerkkiin. "Uinnin" vakioetäisyys on 10 metriä.

Jos lampi on kaukana kotoa, voit rakentaa haarakanavan tai putkilinjan ja samalla huolehtia korkeuseroista

Nyt sinun on jaettava ajettu matka metreinä sekuntien lukumäärällä - tämä on virran nopeus. Mutta jos saatu arvo on alle 1 m / s, on välttämätöntä pystyttää keinotekoiset rakenteet virtauksen kiihdyttämiseksi korkeuseroilla.

Tämä voidaan tehdä kokoontaitetulla padolla tai kapealla tyhjennysputkella. Mutta ilman hyvää virtausta, ajatus vesivoimalasta on hylättävä.

Vesipumppujen vesivoimalaitosten tuotanto

Tietenkin, että koota “yhdelle polvelle” ja rakentaa kolossi, joka on tarkoitettu palvelemaan yritystä tai asutusta jopa kymmenestä talosta, on idea fantasian valtakunnasta. Mutta mini-vesivoimalan rakentaminen omin käsin sähkön säästämiseksi on melko todellinen. Lisäksi voit käyttää sekä valmiita komponentteja että improvisoituja materiaaleja.

Siksi harkitsemme vaiheittaista yksinkertaisimman rakenteen - vesipyörän - valmistamista.

Tarvittavat materiaalit ja työkalut

Mini-vesivoimalan tekemiseksi omilla käsilläsi on valmistettava hitsauskone, hiomakone, pora ja aputyökalusarja - vasara, ruuvimeisseli, viivain.

Tarvittavista materiaaleista:

• Kulmat ja ohutlevy, paksuus vähintään 5 mm.
• Putket PVC: stä tai galvanoidusta teräksestä terien valmistukseen.
• Generaattori (voit käyttää valmista tai valmistaa sen itse, kuten tässä esimerkissä).
• Jarrulevyt.
• Akseli ja laakerit.
• Vaneri.
• Polystyreenihartsi roottorin ja staattorin täyttämiseen.
• 15 mm kuparilanka vaihdegeneraattorille.
• Neodyymimagneetit.

Huomaa, että pyörän malli on jatkuvasti kosketuksissa veden kanssa, siksi metalli- ja puuelementit on valittava kosteudelta suojattuna (tai huolehdi niiden kyllästämisestä ja maalaamisesta itse). Ihannetapauksessa vaneri voidaan korvata muovilla, mutta puiset osat on helpompi saada ja muotoilla.

Pyörien ja suuttimien valmistus

Itse pyörän perusta voi olla kaksi terästä, joiden halkaisija on sama (jos on mahdollista saada teräsrumpu kaapelista - hieno, tämä nopeuttaa huomattavasti kokoamisprosessia).

Mutta jos käsillä olevista materiaaleista ei löydy metallia, on mahdollista leikata ympyröitä vedenpitävästä vanerista, vaikka jopa käsitellyn puun lujuutta ja kestävyyttä ei voida verrata teräkseen. Sitten yhdestä levystä on leikattava pyöreä reikä generaattorin asentamista varten.

Sen jälkeen terät valmistetaan, ja ne tarvitsevat vähintään 16 kpl. Tätä varten galvanoidut putket leikataan pituussuunnassa kahteen tai neljään osaan (halkaisijasta riippuen). Sitten itse leikkuukohdat ja terien pinta on hiottava energiahäviön vähentämiseksi kitkan aikana.

Terät on asennettu noin 40-45 asteen kulmaan - tämä auttaa kasvattamaan pinta-alaa, johon virtausvoima vaikuttaa

Kahden sivukiekon etäisyyden tulee olla mahdollisimman lähellä terien pituutta. Tulevien napojen sijaintipaikan rajaamiseksi suositellaan, että vanerista tehdään malli, johon merkitään paikka jokaiselle osalle ja reikä pyörän kiinnittämiseksi generaattoriin. Valmiit merkinnät voidaan kiinnittää yhden taajuusmuuttajan ulkopuolelle.

Sitten ympyrät asennetaan yhdensuuntaisesti toisiinsa kiinteillä kierteillä, ja terät hitsataan tai kiinnitetään pulteilla haluttuihin asentoihin. Rumpu pyörii laakereissa, ja tueksi käytetään pienen halkaisijan omaavaa kulma- tai putkikehystä.

Tässä vaiheessa rumpuyksikköä voidaan pitää täydellisenä, on vielä varustettava se kotitekoisella generaattorilla ja suuttimella, joka ohjaa veden virtausta

Suutin on suunniteltu kaskadityyppisille vesilähteille - tällainen asennus mahdollistaa virtausenergian maksimaalisen käytön. Tämä apuelementti valmistetaan taivuttamalla peltiä myöhemmin saumojen hitsaamalla, ja sitten se asennetaan putkeen.

Jos alueellasi virtaa tasainen joki ilman koskia ja muita korkealla sijaitsevia esteitä, tämä yksityiskohta ei ole välttämätön.

On tärkeää, että suuttimen poistoreiän leveys vastaa itse pyörän leveyttä, muuten osa virtauksesta menee tyhjäkäynnille ilman, että terät pääsevät

Nyt pyörä on asennettava akselille ja asennettava tukeen kulmista, jotka on hitsattu tai ruuvattu yhteen. Jää vielä tehdä generaattori (tai asentaa se valmiiksi) ja voit mennä joelle.

DIY-generaattori

Kotitekoisen generaattorin valmistamiseksi sinun on tehtävä staattorin käämi ja täyttö, jota varten tarvitset kelat, joissa kussakin on 125 kierrosta kuparilankaa. Yhdistämisen jälkeen koko rakenne kaadetaan polyesterihartsilla.

Jokainen vaihe koostuu kolmesta peräkkäin kiinnitetystä kelasta, joten liitäntä voidaan muodostaa tähden tai kolmion muodossa, jossa on useita ulkoisia johtimia

Nyt sinun on valmistettava vanerimalli, joka vastaa jarrulevyn kokoa.

Merkinnät tehdään puiselle renkaalle ja tehdään aukkoja magneettien asentamista varten (tässä tapauksessa käytettiin neodyymimagneetteja, joiden paksuus oli 1,3 cm, leveys 2,5 cm ja pituus 5 cm). Sitten syntyvä roottori täytetään myös hartsilla ja kuivauksen jälkeen se kiinnitetään pyörän rumpuun.

Vesipyörä jarrulevyroottorilla ja kuparilankakelageneraattori - maalattu, edustava ja käyttövalmis

Viimeksi asennettu alumiinikotelo ampeerimittarilla, joka peittää tasasuuntaajat. Näiden elementtien tehtävänä on muuntaa kolmivaihevirta tasavirraksi.

Kun olet asentanut pyörän pienen joen virtaan kaskadilla tai ohitusputkella, voit luottaa minihydroelektrisen voimalaitoksen suorituskykyyn 1,9A * 12 V 110 kierrosta minuutissa

Jotta virtauksen mukana tulleet lehdet, hiekka ja muut roskat eivät pudota pyörään, on suositeltavaa laittaa suojaverkko laitteen eteen.

Voit myös kokeilla magneettien ja käämien välisiä aukkoja, joiden kierrosten lukumäärä on lisääntynyt, vesivoimalan tehokkuuden lisäämiseksi.

Tietoja kaikista tyypeistä vaihtoehtoiset energialähteet Saat selville lukemalla artikkelin vihreän teknologian käyttöönotosta jokapäiväisessä elämässä.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Video # 1. Esimerkki toimivasta hydrauliasennuksesta, jossa on itse valmistettu generaattori, joka perustuu kolmivaiheiseen moottoriin:

Video # 2. Vesivoimalla toimiva minivoimalaitos:

Video # 3.Polkupyörän pyörään perustuva asema on mielenkiintoinen ratkaisu energiansaannin ongelmaan lomalla kaukana sivilisaatiosta:

Kuten näette, veden minivoimalan rakentaminen omilla käsillä ei ole niin vaikeaa. Mutta koska suurin osa sen komponenttien laskelmista ja parametreista määritetään "silmämääräisesti", on valmistauduttava mahdollisiin erittelyihin ja niihin liittyviin kustannuksiin.

Jos sinulla ei ole tietoa ja kokemusta tällä alalla, kannattaa luottaa asiantuntijoihin, jotka suorittavat kaikki tarvittavat laskelmat, neuvoo tapauksellesi sopivia laitteita ja asentavat ne laadukkaasti.

Kirjoita kommentit alla olevaan kohtaan. Jaa mielenkiintoista tietoa ja hyödyllisiä suosituksia, jätä temaattiset valokuvat. Ehkä haluat kertoa, kuinka rakensit oman vesivoimalaitoksen esikaupunkialueelle? Otamme mielellämme lukemasi tarinasi laitteen prosessista ja käytöstä.