Učinite sami hidroelektranom: kako izgraditi autonomnu mini hidroelektranu

Snaga struje vode obnovljivi je prirodni resurs koji vam omogućuje primanje gotovo besplatne električne energije. Energija koju je davala priroda pružit će priliku za uštedu na komunalnim uslugama i riješiti problem s opremom za ponovno punjenje.

Ako u vašoj kući teče potok ili rijeka, vrijedi ih upotrijebiti. Moći će osigurati struju na parceli i kući. Čak i ako se napravi hidroelektrana koja se sama napravi, ekonomski učinak se značajno povećava.

Predstavljeni članak detaljno opisuje tehnologiju izrade privatnih hidrauličnih konstrukcija. Razgovarali smo o onome što je potrebno za postavljanje sustava i povezivanje s potrošačima. Ovdje ćete naučiti o svim opcijama minijaturnih dobavljača energije sastavljenih od improviziranih materijala.

Hidroelektrane

Hidroelektrane su građevine sposobne pretvoriti energiju kretanja vode u električnu energiju. Alternativni zeleni davatelji električne energije dok je aktivno eksploatirao samo na Zapadu. Na teritoriju naše zemlje ova perspektivna industrija tek poduzima prve plašne korake.

Male privatne hidroelektrane mogu biti brane na velikim rijekama, koje stvaraju od desetak do nekoliko stotina megavata ili mini-hidroelektrane maksimalne snage 100 kW, što je dovoljno za potrebe privatne kuće. Evo o potonjem i saznajte više.

Hidraulička vijačna stanica

Dizajn se sastoji od lanca rotora koji su ugrađeni na fleksibilni čelični kabel, povučen preko rijeke. Sam kabel igra ulogu rotacijske osovine, čiji je jedan kraj pričvršćen na nosivi ležaj, a drugi aktivira osovinu generatora.

Svaki hidraulični rotor "vijenca" može stvoriti oko 2 kW energije, mada bi brzina protoka vode za to trebala biti najmanje 2,5 metra u sekundi, a dubina rezervoara ne smije biti veća od 1,5 m.

Princip rada hidroelektrane vijenca je jednostavan: pritisak vode vrti hidrauličke vijke, a oni rotiraju kabel i prisiljavaju generator na proizvodnju energije

Garland stanice uspješno su korištene sredinom prošlog stoljeća, ali tada su ulogu vijaka igrali domaći propeleri, pa čak i limenke. Danas proizvođači nude nekoliko vrsta rotora za različite radne uvjete.

Opremljeni su noževima različitih veličina izrađenih od lima, koji omogućuju postizanje maksimalne učinkovitosti od rada stanice.

No, iako je ovaj hidrogenerator prilično jednostavan za proizvodnju, njegov rad uključuje niz posebnih uvjeta koji u stvarnom životu nisu uvijek izvedivi. Takve građevine blokiraju korito rijeke i malo je vjerojatno da će susjedi uz obalu, da ne spominjemo predstavnike službi zaštite okoliša, dopustiti korištenje protočne energije u vaše svrhe.

Osim toga, zimi se jedinica može koristiti samo u vodenim tijelima koja se ne smrzavaju, a u otežanim klimama mogu se sačuvati ili demontirati. Stoga se stanice s vijencima grade privremeno i uglavnom na napuštenom području (na primjer, u blizini ljetnih pašnjaka).

Rotorske stanice kapaciteta od 1 do 15 kW / h stvaraju do 9,3 MW mjesečno i omogućuju vam samostalno rješavanje problema elektrifikacije u regijama udaljenim od središnjih autocesta.

Suvremeni analogni sustav instalacije lanaca je podvodna ili plimna okvira s poprečnim rotorima. Za razliku od svog prethodnika vijenca, ove strukture ne blokiraju cijelu rijeku, već koriste samo dio kanala, a mogu se postaviti na ponton / splav ili se potpuno spustiti na dno rezervoara.

Vertikalni rotor darier

Darier-ov rotor je turbinski uređaj koji je 1931. godine nazvan u čast svog izumitelja.Sustav se sastoji od nekoliko aerodinamičnih lopatica učvršćenih na radijalne grede, a djeluje zbog pada tlaka po principu „krila za podizanje“, koji je široko uključen u brodogradnju i zrakoplovstvo.

Iako se ove biljke više koriste za stvaranje vjetroelektrana, mogu raditi s vodom. Ali u ovom su slučaju potrebni precizni proračuni za odabir debljine i širine lopatica u skladu s jačinom struje vode.

Darier rotor nalikuje "vjetrenjači", instaliran samo pod vodom i može raditi bez obzira na sezonska fluktuacija u protoku

Okomiti rotori rijetko se koriste za stvaranje lokalnih hidroelektrana. Unatoč dobrim pokazateljima performansi i očitoj jednostavnosti dizajna, oprema je prilično teška za uporabu.

Prije početka rada sustav treba "odmotati", ali samo zamrzavanje rezervoara može zaustaviti stanicu za rad. Stoga se Darier-ov rotor koristi uglavnom u industrijskim poduzećima.

Zanimljivo rješenje na području projektiranja malih hidroelektrana s vertikalno radnom turbinom predložio je austrijski izumitelj Franz Zotloterer:

Važna prednost whirlpoola s pravom se smatra očuvanjem ribljih resursa. Rad vertikalne turbine ne šteti živim organizmima rijeke. Pored toga, blato se ne zadržava na zidovima građevina zbog specifičnog kretanja struje vode.

Podvodni propeler

Zapravo, ovo je najlakša vjetrenjača, ona se instalira samo pod vodom. Dimenzije noževa kako bi se osigurala maksimalna brzina vrtnje i minimalni otpor izračunavaju se ovisno o jačini protoka. Na primjer, ako brzina protoka ne prelazi 2 m / s, tada širina lopatice treba biti unutar 2-3 cm.

Podvodni propeler lako je napraviti vlastitim rukama, ali prikladan je samo za duboke i brze rijeke - u plitkom ribnjaku rotirajući noževi mogu nanijeti ozljede ribarima, plivačima, vodopadima i životinjama

Takva je vjetrenjača postavljena „prema“ protoku, ali njeni lopatici ne djeluju zbog pritiska tlaka vode, nego zbog pojave sile podizanja (po principu krila zrakoplova ili brodskog propelera).

Vodeni kotač s noževima

Vodeni kotač jedna je od najjednostavnijih opcija hidrauličkog motora, poznata još iz vremena Rimskog carstva. Učinkovitost njegovog rada uvelike ovisi o vrsti izvora na kojem je ugrađen.

Kotač za lijevanje može se okretati samo zbog brzine protoka, a kotač za lijevanje može se zakretati uz pomoć pritiska i težine vode koja izvire odozgo na lopatice

Ovisno o dubini i kanalu vodotoka, mogu se instalirati razne vrste kotača:

• Podmornica (ili inferiorna) - Pogodno za plitke rijeke s brzim protokom.
• Sredneboynye - nalaze se u kanalima s prirodnim kaskadama, tako da struja teče približno u sredini rotirajućeg bubnja.
• Skupno (ili gornja jama) - postavljaju se ispod brane, cijevi ili na dnu prirodnog praga, tako da padajuća voda nastavlja preko vrha kotača.

No, princip rada za sve opcije je jedno i isto: voda ulazi u lopatice i pokreće kotač, zbog čega se generator za mini postrojenje okreće.

Proizvođači hidrauličke opreme nude turbine s otvorenim policama čije su lopatice posebno prilagođene za specifičan protok vode. No, domaći obrtnici izrađuju strukture bubnja na starinski način - od improviziranih materijala.

Sljedeći odabir fotografija pomoći će vam da se upoznate s koracima izgradnje najjednostavnije verzije mini hidroelektrane:

Možda će nedostatak optimizacije utjecati na pokazatelje učinkovitosti, ali troškovi opreme za kućanstvo koštat će nekoliko puta jeftinije od kupljenog kolege. Stoga je vodeni kotač najpopularnija opcija za organiziranje vlastite mini-hidroelektrane.

Uvjeti za ugradnju hidroelektrane

Unatoč primamljivoj jeftinosti energije koju stvara hidrogener, važno je uzeti u obzir značajke izvora vode, čije resurse planirate koristiti za svoje potrebe.

Zapravo, nije svaki vodotok prikladan za upravljanje mini hidrocentralama, još više tijekom cijele godine, tako da neće naštetiti mogućnosti spajanja na središnju autocestu u rezervi.

Nekoliko prednosti i nedostataka

Glavne prednosti pojedine hidroelektrane su očite: jeftina oprema koja proizvodi jeftinu električnu energiju ne šteti prirodi (za razliku od brana koje blokiraju riječnu struju). Iako se sustav ne može nazvati apsolutno sigurnim, još uvijek rotirajući elementi turbina mogu nanijeti ozljede stanovnicima podvodnog svijeta, pa čak i ljudima.

Da bi se spriječile nesreće, hidroelektrana mora biti zaštićena, a ako je sustav u potpunosti skriven vodom - na obalu postavite znak upozorenja

Prednosti mini-hidro:

1. Za razliku od drugih „besplatnih“ izvora energije (solarni paneli, generatori vjetra), hidraulički sustavi mogu raditi bez obzira na doba dana ili vremenske prilike. Jedino što ih može spriječiti je smrzavanje rezervoara.
2. Za postavljanje hidrogeneratora nije potrebno imati veliku rijeku - isti vodeni kotači mogu se uspješno koristiti čak i u malim (ali brzim!) Potocima.
3. Instalacije ne emitiraju štetne tvari, ne zagađuju vodu i rade gotovo nečujno.
4. Za ugradnju mini hidroelektrana snage do 100 kW nije potrebno sastavljati dozvole (iako sve ovisi o lokalnim vlastima i vrsti instalacije).
5. Višak struje može se prodati susjednim kućama.

Što se tiče nedostataka, nedovoljna sila protoka može postati ozbiljna prepreka produktivnom radu opreme. U tom slučaju bit će potrebno podići pomoćne građevine, što povlači dodatne troškove.

Ako potencijalna energija obližnje rijeke nije dovoljna za približni proračun za proizvodnju električne energije u količini dovoljnoj za praktičnu upotrebu, vrijedi obratiti pažnju na metode gradnje vjetroagregata, Vjetrenjača će poslužiti kao učinkovito nadopunjavanje.

Mjerenje protoka vode

Prvo što trebate učiniti da razmislite o vrsti i načinu postavljanja stanice je mjerenje brzine protoka vode na odabranom izvoru.

Najlakši način je spustiti bilo koji lagani predmet (na primjer, tenisku lopticu, komad polistirenske pjene ili ribarskog plovka) na brzace i zaustaviti vrijeme u kojem će plivač preplivati ​​udaljenost do neke značajne točke. Standardna udaljenost za "plivanje" je 10 metara.

Ako je ribnjak daleko od kuće, možete izgraditi kanal za grane ili cjevovod i istovremeno voditi računa o visinskim razlikama

Sada trebate razdijeliti udaljenost u metrima brojem sekundi - to će biti brzina struje. Ali ako je dobivena vrijednost manja od 1 m / s, bit će potrebno podići umjetne građevine kako bi se protok ubrzao pomoću visinskih razlika.

To se može učiniti pomoću sklopive brane ili uske odvodne cijevi. Ali bez dobrog protoka morat ćemo napustiti ideju hidroelektrane.

Proizvodnja hidroelektrana na vodenom kolu

Naravno, sakupiti „na jedno koljeno“ i izgraditi kolosijek namijenjen usluzi poduzeća ili naselja čak iz desetak kuća ideja je iz područja mašte. No, izgraditi mini-hidroelektranu vlastitim rukama za uštedu električne energije sasvim je stvarno. Štoviše, možete koristiti i gotove komponente i improvizirane materijale.

Stoga smatramo korak po korak izradu najjednostavnije konstrukcije - vodenog kolu.

Potrebni materijali i alati

Da biste vlastitim rukama napravili mini-hidroelektričnu stanicu, morate pripremiti stroj za zavarivanje, brusilicu, bušilicu i skup pomoćnih alata - čekić, odvijač, ravnalo.

Od materijala će vam trebati:

• Kutovi i limovi debljine najmanje 5 mm.
• Cijevi od PVC-a ili pocinčanog čelika za proizvodnju noža.
• Generator (možete koristiti gotove ili ga sami napravite, kao u ovom primjeru).
• Kočioni diskovi.
• Osovina i ležajevi.
• Šperploča.
• Polistirenska smola za punjenje rotora i statora.
• 15 mm bakrena žica za improvizirani generator.
• Neodimijski magneti.

Imajte na umu da će dizajn kotača biti stalno u kontaktu s vodom, stoga metalni i drveni elementi moraju biti odabrani uz zaštitu od vlage (ili sami vodite računa o njihovoj impregnaciji i slikanju). U idealnom slučaju šperploča se može zamijeniti plastičnom, ali drveni dijelovi se lakše dobivaju i oblikuju.

Izrada kotača i izrada mlaznica

Osnova samog kotača mogu biti dva čelična diska istog promjera (ako je moguće iz čeličnog bubnja nabaviti čelični bubanj - u redu, to će uvelike ubrzati postupak montaže).

Ali ako u dotičnim materijalima nije bilo metala, možete rezati krugove od vodootporne šperploče, iako se čvrstoća i trajnost čak i obrađenog drveta ne mogu usporediti sa čelikom. Zatim na jednom od diskova trebate izrezati okrugli otvor za ugradnju generatora.

Nakon toga se izrađuju noževi, a trebat će im najmanje 16 kom. Za to su pocinčane cijevi razrezane po dužini na dva ili četiri dijela (ovisno o promjeru). Zatim se mjesta rezanja i površina samih lopatica moraju brusiti kako bi se smanjio gubitak energije tijekom trenja.

Lopatice su instalirane pod kutom od oko 40-45 stupnjeva - to će pomoći povećati površinu, na što će utjecati sila protoka

Udaljenost između bočnih diskova trebala bi biti što bliža duljini noževa. Da biste zacrtali mjesto za mjesto budućih čvorišta, preporučuje se napraviti šablon od šperploče, na kojem će biti naznačeno mjesto za svaki dio i otvor za pričvršćivanje kotača na generator. Gotovo označavanje može se pričvrstiti s vanjske strane jednog od pogona.

Zatim se krugovi instaliraju paralelno jedan s drugim pomoću šipki s čvrstim navojem, a lopatice su zavarene ili fiksirane vijcima u željenim položajima. Bubanj će se rotirati na ležajevima, a kao okvir se koristi okvir uglova ili cijevi malog promjera.

U ovoj se fazi sklop bubnja može smatrati dovršenim, ostaje ga opremiti domaćim generatorom i mlaznicom koja usmjerava protok vode

Mlaznica je dizajnirana za izvore vode kaskadnog tipa - takva će instalacija omogućiti maksimalno korištenje protočne energije. Ovaj pomoćni element izrađuje se savijanjem lima s naknadnim zavarivanjem šavova, a zatim se postavlja na cijev.

Međutim, ako u vašem području teče ravna rijeka bez brzaka i drugih visinskih prepreka, ovaj detalj nije potreban.

Važno je da širina izlaznog otvora mlaznice odgovara širini samog kotača, inače će dio protoka u praznom hodu ostati bez noževa

Sada kotač treba montirati na osovinu i montirati na nosač iz uglova zavarenih ili pričvršćenih zajedno. Ostaje vam napraviti generator (ili ga instalirati spreman) i možete ići do rijeke.

Napravite generator

Da biste napravili domaći generator, trebate napraviti navijanje i ispuniti stator, za koji su vam potrebni zavojnice sa 125 okreta bakrene žice na svakom. Nakon spajanja, cijela se struktura napuni poliesterskom smolom.

Svaka se faza sastoji od tri uzastopno spojena zavojnica, tako da se veza može izvesti u obliku zvijezde ili trokuta s nekoliko vanjskih vodova

Sada morate pripremiti predložak od šperploče koji odgovara veličini kočnog diska.

Oznake se izrađuju na drvenom prstenu, a za ugradnju magneta izrađuju se utora (u ovom slučaju korišteni su neodim magneti debljine 1,3 cm, širine 2,5 cm i duljine 5 cm). Zatim se dobiveni rotor također napuni smolom, a nakon sušenja pričvrsti se na bubanj kotača.

Vodeni kotač s rotorom kočnog diska i generatorom zavojnice od bakrene žice - oslikan, prezentiran i spreman za upotrebu

Posljednje montirano aluminijsko kućište s ampermetrom, koje prekriva ispravljače. Zadaća ovih elemenata je pretvaranje trofazne struje u istosmjernu struju.

Nakon što instalirate kotač u potok male rijeke s kaskadnom ili obilaznom cijevi, možete računati na performanse mini-hidroelektrane na 1.9A * 12V pri 110 okretaja u minuti

Kako biste spriječili da lišće, pijesak i druge nečistoće dovedene s strujom padaju u kotač, preporučljivo je staviti uređaj ispred uređaja.

Također možete eksperimentirati s prazninama između magneta i zavojnica s povećanim brojem zavoja kako biste povećali učinkovitost hidroelektrane.

O svim vrstama alternativni izvori energije To ćete saznati pročitajući članak o uvođenju zelenih tehnologija u svakodnevni život.

Zaključci i korisni video na temu

Video broj 1. Primjer radne hidrauličke instalacije sa samostalno izrađenim generatorom na bazi trofaznog motora:

Video broj 2. Mini hidroelektrana na vodu:

Video broj 3.Stanica koja se temelji na kotaču za bicikle zanimljivo je rješenje problema opskrbe energijom na odmoru daleko od civilizacije:

Kao što vidite, izgradnja vodene mini elektrane vlastitim rukama nije tako teško. Ali kako je većina proračuna i parametara za njegove sastavnice određena "okom", treba se pripremiti za moguće kvarove i povezane troškove.

Ako osjetite nedostatak znanja i iskustva na ovom polju, trebate vjerovati stručnjacima koji će obaviti sve potrebne proračune, savjetovati opremu koja je optimalna za vaš slučaj i instalirati je kvalitetno.

Napišite komentare u donji blok. Dijelite zanimljive informacije i korisne preporuke, ostavite tematske fotografije. Možda želite reći kako ste na prigradskom mjestu izgradili vlastitu hidroelektranu? Rado ćemo pročitati vašu priču o procesu uređaja i radu.