Csináld magad hidroelektromos erőmű: hogyan lehet felépíteni egy autonóm mini-hidroelektromos állomást

A vízáram erőssége megújuló természeti erőforrás, amely lehetővé teszi szinte ingyenes villamos energia befogadását. A természet által adományozott energia lehetőséget nyújt a közművek megtakarítására és a probléma megoldására az újratöltő berendezésekkel.

Ha patak vagy folyó folyik otthonod közelében, akkor érdemes ezeket használni. Képesek lesznek áramot szolgáltatni a telekhez és a házhoz. És még ha önálló vízierőmű is épül, a gazdasági hatás jelentősen növekszik.

A bemutatott cikk részletesen leírja a magánhidraulikus szerkezetek gyártási technológiáját. Beszéltünk arról, hogy mi szükséges a rendszer felállításához és a fogyasztókhoz történő csatlakoztatásához. Itt megismerheti a miniatűr energiaszolgáltatók összes lehetőségét, improvizált anyagokból összeállítva.

Hidroelektromos erőművek

A vízerőművek olyan struktúrák, amelyek képesek a víz mozgásának energiáját villamos energiává alakítani. Alternatív zöld villamosenergia-szolgáltatók míg csak nyugaton tevékenykedik. Országunk területén ez az ígéretes ipar csak az első félénk lépéseket tesz.

A kicsi magántulajdonban lévő vízerőművek gátak lehetnek nagy folyókon, tucatotól több száz száz wattot generálva, vagy mini-hidroelektromos erőművek, amelyek maximális teljesítménye 100 kW, ami elegendő egy magánház igényeinek. Itt az utóbbiról és tudj meg többet.

Hidraulikus csavarállomás

A kialakítás egy, a folyón áthúzott rugalmas acélkábelre szerelt rotorláncból áll. Maga a kábel egy forgótengely szerepet játszik, amelynek egyik vége a tartócsapágyra van rögzítve, a másik pedig a generátor tengelyét aktiválja.

Minden „koszorú” hidraulikus forgórész körülbelül 2 kW energiát képes előállítani, bár ehhez a vízáram sebességének legalább 2,5 m / s-nak kell lennie, és a rezervoár mélysége nem haladhatja meg az 1,5 m-t.

A koszorú-vízerőmű működési elve egyszerű: a víz nyomása megforgatja a hidraulikus csavarokat, ezek elforgatják a kábelt, és a generátort energiára kényszerítik

A koszorúállomásokat a múlt század közepén sikeresen használták, de a csavarok szerepét házi hajtócsavarok és még konzervdobozok játszották. Manapság a gyártók különféle típusú rotorokat kínálnak különböző működési feltételekhez.

Különböző méretű, fémlemezből készült pengékkel vannak felszerelve, amelyek lehetővé teszik az állomás működésének maximális hatékonyságát.

De annak ellenére, hogy ezt a hidrogenerátort nagyon egyszerű elõállítani, mûködése számos különös körülményt igényel, amelyek a valós életben nem mindig megvalósíthatók. Az ilyen struktúrák blokkolják a folyómedencét, és valószínűtlen, hogy a part mentén fekvő szomszédok, nem is beszélve a környezetvédelmi szolgálatok képviselőiről, lehetővé teszik az áramlási energia felhasználását az Ön céljaira.

Ezenkívül télen az egységet csak nem fagyos víztestekben lehet használni, és szélsőséges éghajlati körülmények között meg lehet őrizni vagy leszerelni. Ezért a koszorúállomásokat ideiglenesen és elsősorban kihalt területeken építik (például nyári legelők közelében).

Az 1-15 kW / h kapacitású rotorállomások havonta akár 9,3 MW-ot termelnek, és lehetővé teszik az elektromosodás problémájának független megoldását a központi autópályáktól távol eső régiókban.

A százszorszépű láncszerelés modern analógja a merülő vagy dagályos keretes állomások keresztirányú rotorokkal. A girlandi elődjétől eltérően ezek a szerkezetek nem blokkolják a teljes folyót, hanem csak a csatorna egy részét használják, és pontonra / tutajra szerelhetők vagy teljesen leengedhetők a tározó aljára.

Függőleges forgórész Darier

A Darier rotor egy turbinaegység, amelyet 1931-ben a feltaláló tiszteletére neveztek el.A rendszer több, sugárirányú gerendákra rögzített aerodinamikai pengéből áll, és a nyomáskülönbség miatt működik a „emelő szárny” elvén, amely széles körben részt vesz a hajóépítésben és a repülésben.

Noha ezeket a növényeket inkább szélgenerátorok készítésére használják, vízzel tudnak dolgozni. Ebben az esetben pontos számításokra van szükség a pengék vastagságának és szélességének a vízáram erősségével összhangban történő kiválasztásához.

A Darier rotor „szélmalomra” hasonlít, amelyet csak víz alá szereltek, és az áramlási sebesség szezonális ingadozásaitól függetlenül képes működni.

A függőleges forgórészeket ritkán használják helyi vízerőművek létrehozására. A jó teljesítménymutatók és a kialakítás látszólagos egyszerűsége ellenére a berendezés meglehetősen nehéz kezelni.

A munka megkezdése előtt a rendszert el kell csavarni, de csak egy tározó fagyasztása képes megállítani a futó állomást. Ezért a Darier-forgórészt főként ipari vállalkozásokban használják.

Franz Zotloterer osztrák feltaláló érdekes megoldást javasolt egy vertikálisan működő turbinával rendelkező kisméretű vízerőművek tervezése területén:

A pezsgőfürdők súlyos előnye helyesen tekinthető a halforrások megóvásának. Egy függőleges turbina működése nem károsítja a folyó élő szervezeteit. Ezen felül az iszap a vízáramlás sajátos mozgása miatt nem marad meg a szerkezetek falán.

Víz alatti légcsavar

Valójában ez a legegyszerűbb szélmalom, csak víz alatt telepítik. A pengék méretét a maximális fordulatszám és a minimális ellenállás biztosítása érdekében az áramlás erősségétől függően számítják ki. Például, ha az áramlási sebesség nem haladja meg a 2 m / s-t, akkor a penge szélességének 2-3 cm-en belül kell lennie.

A víz alatti légcsavar könnyen elkészíthető saját kezével, de csak mély és gyors folyókhoz alkalmazható - sekély tóban a forgó pengék sérülést okozhatnak a halászok, úszók, vízimadarak és állatok számára.

Egy ilyen szélmalom az áramlás felé van felszerelve, de pengéi nem a víznyomás nyomása, hanem az emelőerő fellépése miatt működnek (repülőgép szárnyának vagy hajócsavarjának elve alapján).

Vízkerék pengékkel

A vízkerék a Római Birodalom óta ismert hidraulikus motor egyik legegyszerűbb lehetősége. Munkája hatékonysága nagymértékben függ a forrás típusától, amelyre telepítették.

Az öntőkerék csak az áramlási sebesség miatt foroghat, az öntőkerék pedig a nyomás és a fentről a pengékre áramló víz súlyának segítségével forgatható

A vízfolyás mélységétől és csatornájától függően különféle típusú kerekek szerelhetők be:

• Tengeralattjáró (vagy alacsonyabbrendű) - Alkalmas sekély, gyors folyású folyókhoz.
• Sredneboynye - természetes kaszkádokkal ellátott csatornákban vannak elhelyezve úgy, hogy az áram körülbelül a forgó dob közepén folyjon.
• Ömlesztett (vagy felső gödör) - a gát, a cső alá vagy a természetes küszöb aljára kell felszerelni úgy, hogy az eső víz tovább folyjon a kerék felső részén.

De az összes lehetőség működési elve ugyanaz: a víz belép a pengékbe és meghajtja a kereket, ami a mini-erőmű generátorának forogását eredményezi.

A hidraulikus berendezés gyártói olyan polcon kívüli turbinákat kínálnak, amelyek pengéi kifejezetten egy meghatározott vízáramlási sebességhez vannak kialakítva. Az otthoni kézművesek azonban a dobszerkezeteket régimódi módon készítik - improvizált anyagokból.

Az alábbi fotókiválasztás segít megismerni a mini vízerőmű legegyszerűbb változatának felépítését:

Lehet, hogy az optimalizálás hiánya befolyásolja a hatékonysági mutatókat, de a házi készítésű berendezések költsége többször olcsóbb lesz, mint a vásárolt megfelelő. Ezért a vízkerék a legnépszerűbb lehetőség a saját mini-hidroelektromos erőmű megszervezéséhez.

A vízerőmű telepítésének feltételei

A hidrogenerátor által előállított energia csábító olcsósága ellenére fontos figyelembe venni egy olyan vízforrás tulajdonságait, amelynek forrásait saját igényeire tervezi felhasználni.

Valójában nem minden vízfolyás alkalmas mini-hidroelektromos erőmű üzemeltetésére, annál is inkább egész évben, így nem árt az a képesség, ha csatlakozni tud egy tartalék központi autópályához.

Néhány előnye és hátránya

Az egyéni vízerőmű fő előnyei nyilvánvalóak: az olcsó villamos energiát előállító berendezés nem árt a természetnek (ellentétben a gátakkal, amelyek blokkolják a folyó áramlását). Noha a rendszert nem lehet abszolút biztonságosnak nevezni, a turbina forgó elemei továbbra is sérüléseket okozhatnak a víz alatti világ lakói és még az emberek is.

A balesetek elkerülése érdekében a vízerőművet védeni kell, és ha a rendszert víz teljesen elrejti - szereljen fel egy figyelmeztető táblát a partra

A mini-hidroxid előnyei:

1. Más „ingyenes” energiaforrásoktól (napelemek, szélgenerátorok) ellentétben a hidraulikus rendszerek a napszakotól vagy az időjárástól függetlenül is működhetnek. Az egyetlen dolog, amely megakadályozhatja őket, a rezervoár fagyasztása.
2. A hidrogenerátor telepítéséhez nem szükséges nagy folyó - ugyanazok a vízkerekek sikeresen használhatók még kis (de gyors!) Patakokban is.
3. A létesítmények nem bocsátanak ki káros anyagokat, nem szennyezik a vizet, és szinte csendesen működnek.
4. Legfeljebb 100 kW teljesítményű minihidroelektromos erőművek beépítéséhez nem szükséges engedélyeket kiállítani (bár minden a helyi hatóságoktól és a létesítmény típusától függ).
5. A fölösleges villamos energiát el lehet adni a szomszédos házaknak.

Ami a hiányosságokat illeti, az elégtelen áramlási erő komoly akadályokká válhat a berendezések eredményes működésében. Ebben az esetben kiegészítő szerkezeteket kell felállítani, ami további költségeket von maga után.

Ha a közeli folyó potenciális energiája nem elég egy hozzávetőleges számításhoz ahhoz, hogy a gyakorlati felhasználáshoz elegendő mennyiségű villamos energiát előállítson, érdemes figyelni a következőkre: szélturbinák építési módszerei. A szélmalom hatékony kiegészítésként szolgál majd.

Vízáramlás mérése

Az állomás telepítésének módjáról és módjáról való gondolkodáshoz először meg kell mérnie a víz áramlási sebességét egy kiválasztott forrásnál.

A legegyszerűbb módszer, ha bármilyen könnyű tárgyat (például egy teniszlabdát, egy darab polisztirolhabot vagy egy horgászat úszót) enged le a zuhatagokra, és állítsa le azt az időt, amellyel úszni fog egy távolságot egy mérföldkőig. Az „úszás” standard távolsága 10 méter.

Ha a tó otthonától távol van, építhet egy ágcsatornát vagy csővezetéket, ugyanakkor vigyázhat a magasságkülönbségekre is

Most meg kell osztania a megtett távolságot méterben a másodpercek számával - ez lesz az áram sebessége. De ha a kapott érték kisebb, mint 1 m / s, akkor mesterséges szerkezeteket kell felállítani, hogy az áramlást magassági különbségekkel gyorsítsák fel.

Ezt összecsukható gáttal vagy keskeny lefolyócsővel lehet megtenni. De jó áramlás nélkül el kell hagyni a vízerőmű ötletét.

Vízierőművek előállítása vízkerék alapján

Természetesen egy ötlet összerakása és egy vállalkozás vagy település kiszolgálására szolgáló koloszum felépítése akár tucat házból is a fantázia birodalma. Nagyon is valóságos, ha saját kezűleg mini-hidroelektromos állomást építenek, hogy megtakarítsák az áramot. Ezenkívül felhasználhatja kész elemeket és improvizált anyagokat is.

Ezért fontolóra vesszük a legegyszerűbb szerkezet - vízkerék - gyártását lépésről lépésre.

Szükséges anyagok és eszközök

Saját kezű mini-hidroelektromos állomás elkészítéséhez hegesztőgépet, darálót, fúrót és kiegészítő eszközkészletet kell készítenie - kalapács, csavarhúzó, vonalzó.

A szükséges anyagokból:

• A sarkok és a lemez legalább 5 mm vastag.
• PVC vagy horganyzott acél csövek pengék gyártásához.
• Generátor (készpénzt is használhat, vagy elkészítheti saját magaddal, mint ebben a példában).
• Féktárcsák.
• Tengely és csapágyak.
• Rétegelt lemez.
• Polisztirolgyanta a rotor és az állórész feltöltéséhez.
• 15 mm-es rézhuzal egy váltómű generátorhoz.
• Neodímium mágnesek.

Felhívjuk figyelmét, hogy a kerék kialakítása folyamatosan érintkezésbe kerül a vízzel, ezért a fém- és faelemeket nedvességtől védve kell választani (vagy az impregnálással és a festéssel gondoskodni kell). Ideális esetben a rétegelt lemez cserélhető műanyaggal, de a fa alkatrészeket könnyebben lehet megszerezni és alakítani.

Kerék szerelés és fúvóka gyártása

Maga a kerék alapja lehet két azonos átmérőjű acéltárcsa (ha acéldobot lehet leszerezni a kábelből - jó, ez nagyban felgyorsítja az összeszerelési folyamatot).

Ha azonban nem találtak fémet a kezelt anyagokban, akkor körvonalak vághatók vízálló rétegelt lemezből, bár még a kezelt fa szilárdságát és tartósságát sem lehet összehasonlítani az acéllal. Ezután az egyik lemezen kerek lyukat kell kivágnia a generátor beszereléséhez.

Ezután elkészítik a pengéket, és legalább 16 db-ra lesz szükségük. Ehhez a horganyzott csöveket hosszirányban két vagy négy részre vágják (az átmérőtől függően). Ezután a vágóhelyeket és a pengék felületét csiszolni kell a súrlódás során fellépő energiaveszteség csökkentése érdekében.

A pengék körülbelül 40-45 fokos szögben vannak felszerelve - ez elősegíti a felület növelését, amelyet az áramlási erő befolyásol.

A két oldaltárcsa közötti távolságnak a lehető legközelebb kell lennie a pengék hosszához. Annak érdekében, hogy körvonalazzuk a jövőbeli kerékagyak helyét, javasoljuk, hogy készítsen sablont furnérlemezből, amelyen minden alkatrész számára egy hely és egy lyuk látható a kerék rögzítéséhez a generátorhoz. A kész jelölést az egyik meghajtó külső oldalán el lehet helyezni.

Ezután a köröket egymással párhuzamosan kell felszerelni szilárd menetes rudakkal, és a pengeket hegeszteni vagy csavarokkal rögzíteni a kívánt helyzetbe. A dob a csapágyakon forog, és tartóként kis átmérőjű sarkok vagy csövek keretét használják.

Ebben a szakaszban a dob szerelvény komplettnek tekinthető, mégis felszerelni kell egy házi generátorral és a víz áramlását irányító fúvókával.

A fúvókát kaszkád típusú vízforrásokhoz tervezték - egy ilyen beállítás lehetővé teszi az áramlási energia maximális felhasználását. Ezt a kiegészítő elemet fémlemez hajlításával állítják elő, a varratok ezt követő hegesztésével, majd a csőre szerelik.

Ha azonban egy sík folyó folyik az ön területén a zuhatagok és más magas tengerszint feletti akadályok nélkül, ez a részlet nem szükséges.

Fontos, hogy a fúvóka kilépési nyílásának szélessége megfeleljen a kerék szélességének, különben az áramlás egy része alapjáraton megy anélkül, hogy a pengékre kerülne

Most a kereket fel kell szerelni a tengelyre, és a hegesztett vagy csavarozott sarkokból egy tartóra kell felszerelni. Végül el kell készíteni egy generátort (vagy készen kell telepíteni), és elmehetsz a folyóhoz.

Barkács generátor

Házi generátor készítéséhez el kell készítenie egy állórész tekercset és kitölteni, amelyre mindegyik 125 fordulatú rézhuzal tekercset igényel. Miután összekapcsoltuk őket, a teljes szerkezetet poliészter gyantával öntjük.

Mindegyik fázis három egymást követő módon csatlakoztatott tekercsből áll, így a csatlakozás csillag vagy háromszög formájában is kialakítható, több külső vezetékkel

Most el kell készítenie egy rétegelt lemez sablont, amely megfelel a féktárcsa méretének.

A jelöléseket egy fagyűrűn végezzük, és réseket készítünk a mágnesek beszerelésére (ebben az esetben 1,3 cm vastag, 2,5 cm széles és 5 cm hosszú neodímium mágneseket használtunk). Ezután a kapott forgórészt gyantával megtöltjük, majd szárítás után a kerékdobhoz rögzítjük.

Vízkerék féktárcsa-rotorral és réz huzaltekercs-generátorral - festett, kiszerelhető és használatra kész

Az utoljára szerelt alumínium ház ampermérővel, az egyenirányítókkal borítva. Ezen elemek feladata a háromfázisú áram egyenárammá történő átalakítása.

Miután a kereket egy kis folyó patakjába kaszkáddal vagy bypass-csővel felszerelte, számíthat egy mini-hidroelektromos erőmű 1,9A * 12 V-os teljesítményére percenkénti 110 fordulaton

Annak megakadályozása érdekében, hogy a patak, a homok és az egyéb hulladék beleesjen a kerékbe, tanácsos védőhálót helyezni a készülék elé.

Kísérletezhet a mágnesek és a tekercsek közötti résekkel is, megnövekedett fordulásokkal, hogy növelje a vízerőmű hatékonyságát.

Minden típusról alternatív energiaforrások Megtudhatja a zöld technológiák mindennapi életbe történő bevezetéséről szóló cikk elolvasásával.

Következtetések és hasznos videó a témáról

1. videó. Példa egy működő hidraulikus berendezésre egy háromfázisú motoron alapuló, saját készítésű generátorral:

2. videó. Vízüzemű mini vízerőmű:

3. videó.A kerékpárkeréken alapuló állomás érdekes megoldást jelent a civilizációtól távol eső vakáció alatt álló energiaellátás problémájára:

Mint láthatja, a vízkezelő erőmű saját kezűleg építése nem olyan nehéz. Mivel azonban az alkatrészek számításának és paramétereinek nagy részét „szemmel” határozza meg, fel kell készülni a lehetséges bontásokra és a kapcsolódó költségekre.

Ha hiányzik a tudás és a tapasztalat ezen a területen, bízzon a szakemberekben, akik elvégzik az összes szükséges számítást, tanácsot adnak az Ön számára optimális berendezés számára, és minőségi módon telepítik.

Kérjük, írjon megjegyzéseket az alábbi blokkba. Ossza meg érdekes információkat és hasznos ajánlásokat, tematikus fényképeket hagyjon itt. Talán el akarja mondani, hogyan épített egy saját vízerőművet egy külvárosi helyszínen? Örömmel olvassuk el az ön történetét az eszköz folyamatáról és működéséről.