„Pasidaryk pats“ hidroelektrinė: kaip pastatyti autonominę mini hidroelektrinę

Vandens srauto stiprybė yra atsinaujinantys gamtos ištekliai, leidžiantys gauti beveik nemokamą elektrą. Gamtos paaukota energija suteiks galimybę taupyti komunalinėms paslaugoms ir išspręsti pakrovimo įrangos problemą.

Jei upelis ar upė teka šalia jūsų namų, juos verta naudoti. Jie galės tiekti elektrą sklypui ir namui. Ir net jei bus pastatyta „pasidaryk pats“ hidroelektrinė, ekonominis poveikis labai padidės.

Pateiktame straipsnyje išsamiai aprašoma privačių hidraulinių konstrukcijų gamybos technologija. Kalbėjome apie tai, ko reikia norint sukurti sistemą ir ją prijungti prie vartotojų. Čia sužinosite apie visas miniatiūrinių energijos tiekėjų galimybes, surinktas iš improvizuotų medžiagų.

Hidroelektrinės

Hidroelektrinės yra struktūros, galinčios vandens judėjimo energiją paversti elektra. Alternatyvūs ekologiškos elektros tiekėjai o aktyviai eksploatuojamas tik Vakaruose. Mūsų šalies teritorijoje ši perspektyvi pramonė žengia tik pirmuosius nedrąsius žingsnius.

Mažos privačios hidroelektrinės gali būti užtvankos didelėse upėse, generuojančios nuo keliolikos iki kelių šimtų megavatų, arba mini hidroelektrinės, kurių maksimali galia yra 100 kW, o tai yra pakankamai privataus namo poreikiams patenkinti. Čia apie pastarąją ir sužinok daugiau.

Hidraulinio sraigto stotis

Konstrukciją sudaro rotorių grandinė, pritvirtinta prie lankstaus plieninio kabelio, ištraukto per upę. Pats kabelis atlieka sukamojo veleno vaidmenį, kurio vienas galas yra pritvirtintas ant atraminio guolio, o kitas aktyvuoja generatoriaus veleną.

Kiekvienas „girliandos“ hidraulinis rotorius gali generuoti apie 2 kW energijos, nors vandens srautas turėtų būti bent 2,5 metro per sekundę, o rezervuaro gylis neturėtų viršyti 1,5 m.

Girliandinės hidroelektrinės veikimo principas yra paprastas: vandens slėgis suka hidraulinius varžtus, o jie suka kabelį ir priverčia generatorių generuoti energiją

Garland stotys buvo sėkmingai naudojamos praėjusio amžiaus viduryje, tačiau tada varžtų vaidmenį atliko naminiai oro sraigtai ir net skardinės. Šiandien gamintojai siūlo kelių tipų rotorius įvairioms eksploatavimo sąlygoms.

Jie aprūpinti įvairaus dydžio peiliais, pagamintais iš lakštinio metalo, ir leidžia maksimaliai efektyviai valdyti stotį.

Nors šį hidrogeneratorių gaminti gana paprasta, jo veikimas susijęs su daugybe specialių sąlygų, kurios ne visada yra įmanomos realiame gyvenime. Tokios konstrukcijos užstoja upės vagą, ir mažai tikėtina, kad kaimynai palei pakrantę, jau neminint aplinkosaugos tarnybų atstovų, leis naudoti srauto energiją jūsų tikslams.

Be to, žiemą įrenginį galima naudoti tik neužšąlančiuose vandens telkiniuose, o esant atšiauriam klimatui jį galima išsaugoti ar išardyti. Todėl girliandų stotys yra statomos laikinai ir daugiausia apleistoje vietoje (pavyzdžiui, netoli vasaros ganyklų).

Rotorių stotys, kurių galia nuo 1 iki 15 kW / h, per mėnesį sukuria iki 9,3 MW ir leidžia savarankiškai išspręsti elektrifikacijos problemą regionuose, nutolusiuose nuo centrinių greitkelių

Šiuolaikinis ramunėlių grandinės analogas yra panardinamųjų ar potvynių rėmų stotys su skersiniais rotoriais. Skirtingai nuo jų girliandos pirmtako, šios konstrukcijos neužstoja visos upės, o naudoja tik dalį kanalo, ir jas galima sumontuoti ant pontono / plausto arba visiškai nuleisti į rezervuaro dugną.

Vertikalus rotorius Darier

Darier rotorius yra turbinos įtaisas, kuris 1931 m. Buvo pavadintas jo išradėjo garbei.Sistemą sudaro keli aerodinaminiai ašmenys, pritvirtinti prie radialinių sijų, ir ji veikia dėl slėgio skirtumo „kėlimo sparno“ principu, kuris yra plačiai naudojamas laivų statyboje ir aviacijoje.

Nors šie augalai labiau naudojami kuriant vėjo generatorius, jie gali dirbti su vandeniu. Bet šiuo atveju, norint pasirinkti ašmenų storį ir plotį pagal vandens srovės stiprumą, reikia atlikti tikslius skaičiavimus.

Darier rotorius primena „vėjo malūną“, įmontuotą tik po vandeniu, ir jis gali veikti nepriklausomai nuo sezoninių srauto svyravimų

Vertikalūs rotoriai retai naudojami kuriant vietines hidroelektrines. Nepaisant gerų eksploatacinių savybių rodiklių ir akivaizdaus dizaino paprastumo, įrangą gana sunku valdyti.

Prieš pradedant darbą, sistemą reikia „atsukti“, tačiau užšalus rezervuarui bėgimo stotelė gali būti sustabdyta. Todėl Darier rotorius daugiausia naudojamas pramonės įmonėse.

Įdomų sprendimą projektuojant mažas hidroelektrines su vertikaliai veikiančia turbina pasiūlė austrų išradėjas Franzas Zotlotereris:

Svarbus sūkurinių baseinų pranašumas teisingai laikomas žuvų išteklių išsaugojimu. Vertikalios turbinos veikimas nepažeidžia upės gyvų organizmų. Be to, dėl specifinio vandens srauto judėjimo purvas nesiliauja ant konstrukcijų sienų.

Povandeninis oro sraigtas

Tiesą sakant, tai lengviausias vėjo malūnas, jis montuojamas tik po vandeniu. Ašmenų matmenys, užtikrinantys maksimalų sukimosi greitį ir minimalų pasipriešinimą, yra apskaičiuojami priklausomai nuo srauto stiprumo. Pvz., Jei srauto greitis neviršija 2 m / s, tada ašmenų plotis turėtų būti 2–3 cm.

Povandeninį sraigtą nesunku pasigaminti savo rankomis, tačiau jis tinkamas tik gilioms ir greitoms upėms - sekliame tvenkinyje besisukantys peiliukai gali sužeisti žvejus, plaukikus, vandens paukščius ir gyvūnus

Toks vėjo malūnas yra sumontuotas „srauto“ link, tačiau jo ašmenys veikia ne dėl vandens slėgio, o dėl kėlimo jėgos (pagal lėktuvo sparno ar laivo sraigto principą).

Vandens ratas su ašmenimis

Vandens ratas yra vienas iš paprasčiausių hidraulinio variklio variantų, žinomas nuo Romos imperijos laikų. Jos darbo efektyvumas labai priklauso nuo šaltinio, kuriame jis buvo įdiegtas, tipo.

Liejimo ratas gali pasisukti tik dėl srauto greičio, o liejimo ratukas gali būti pasukamas naudojant slėgį ir vandens, tekančio iš viršaus į ašmenis, svorį

Atsižvelgiant į vandens telkinio gylį ir kanalą, galima montuoti įvairių tipų ratus:

• Povandeninis laivas (arba žemesnis) - Tinka seklumoms upėms, kurių tėkmė greita.
• Vidurinis dugnas - yra kanaluose su natūraliomis kaskadomis, kad srautas tekėtų maždaug besisukančio būgno viduryje.
• Tūrinė (arba viršutinė duobė) - yra įrengiami po užtvanka, vamzdžiu arba natūralaus slenksčio apačioje, kad krintantis vanduo tęstųsi per rato viršutinę dalį.

Bet visų variantų veikimo principas yra tas pats: vanduo patenka į ašmenis ir varo ratą, dėl kurio mini elektrinės generatorius sukasi.

Hidraulinės įrangos gamintojai siūlo neprivalomas turbinas, kurių mentės yra specialiai pritaikytos tam tikram vandens srautui. Tačiau namų meistrai būgnų konstrukcijas gamina senamadišku būdu - iš improvizuotų medžiagų.

Ši nuotrauka padės jums susipažinti su paprasčiausios mini hidroelektrinės versijos kūrimo žingsniais:

Galbūt optimizacijos trūkumas turės įtakos efektyvumo rodikliams, tačiau namuose pagamintos įrangos kaina kainuos kelis kartus pigiau nei įsigytas kolega. Todėl vandens ratas yra populiariausias pasirinkimas organizuojant savo mini hidroelektrinę.

Hidroelektrinės įrengimo sąlygos

Nepaisant viliojančio pigumo, kurį generuoja hidrogeneratorius, svarbu atsižvelgti į vandens šaltinio, kurio išteklius planuojate naudoti savo reikmėms, ypatybes.

Iš tiesų ne kiekviename vandens telkinyje yra tinkama eksploatuoti mini hidroelektrinę, juo labiau, kad ištisus metus, todėl nepakenks galimybė prisijungti prie rezervuoto centralizuoto greitkelio.

Keletas privalumų ir trūkumų

Pagrindiniai individualios hidroelektrinės pranašumai yra akivaizdūs: nebrangi įranga, gaminanti pigią elektrą, nedaro žalos gamtai (skirtingai nuo užtvankų, blokuojančių upės srovę). Nors sistemos negalima vadinti absoliučiai saugia, vis tiek besisukantys turbinų elementai gali sužeisti povandeninio pasaulio gyventojus ir net žmones.

Norint išvengti avarijų, hidroelektrinė turi būti apsaugota, o jei sistema yra visiškai paslėpta vandens - ant kranto pastatykite įspėjamąjį ženklą.

Minihidro privalumai:

1. Skirtingai nuo kitų „nemokamų“ energijos šaltinių (saulės baterijų, vėjo generatorių), hidraulinės sistemos gali veikti nepriklausomai nuo paros laiko ar oro sąlygų. Vienintelis dalykas, galintis jiems užkirsti kelią, yra rezervuaro užšalimas.
2. Hidrogeneratoriui įrengti nebūtina turėti didelę upę - tuos pačius vandens ratus galima sėkmingai naudoti net ir nedideliais (bet greitais) upeliais.
3. Įrenginiai neišskiria kenksmingų medžiagų, neteršia vandens ir dirba beveik tyliai.
4. Norint įrengti mini hidroelektrines, kurių galia neviršija 100 kW, leidimų rengti nebūtina (nors viskas priklauso nuo vietos valdžios institucijų ir įrengimo tipo).
5. Perteklinę elektrą galima parduoti kaimyniniams namams.

Kalbant apie trūkumus, nepakankama srauto jėga gali tapti rimta kliūtimi produktyviam įrangos darbui. Tokiu atveju reikės pastatyti pagalbines konstrukcijas, o tai reikalauja papildomų išlaidų.

Jei netoliese esančios upės potencialios energijos nepakanka apytiksliam skaičiavimui, kad būtų galima suvartoti tiek energijos, kiek pakanka praktiniam naudojimui, verta atkreipti dėmesį į vėjo jėgainių statybos metodai. Vėjo malūnas veiks kaip efektyvus papildymas.

Vandens srauto matavimas

Pirmas dalykas, kurį reikia padaryti norint galvoti apie stoties tipą ir įrengimo būdą, yra išmatuoti vandens tėkmės greitį pasirinktame šaltinyje.

Paprasčiausias būdas yra nuleisti bet kurį lengvą daiktą (pavyzdžiui, teniso kamuoliuką, putų polistirolo gabalą ar žvejybinę plūdę) ant slenksčio ir sustabdyti laiką, per kurį plaukikas įveikia atstumą iki kokio nors orientyro. Standartinis „plaukimo“ atstumas yra 10 metrų.

Jei tvenkinys yra toli nuo namų, galite pastatyti šakos kanalą ar vamzdyną ir tuo pačiu pasirūpinti aukščio skirtumais

Dabar jums reikia padalyti nuvažiuotą atstumą metrais iš sekundžių skaičiaus - tai bus srovės greitis. Bet jei gauta vertė yra mažesnė kaip 1 m / s, reikės pakelti dirbtines konstrukcijas, kad srautas paspartėtų padidėjimo skirtumais.

Tai galima padaryti su sulankstoma užtvanka arba siauru išleidimo vamzdžiu. Tačiau be gero srauto hidroelektrinės idėjos teks atsisakyti.

Hidroelektrinių gamyba pagal vandens ratą

Žinoma, surinkti „ant vieno kelio“ ir pastatyti kolosą, skirtą aptarnauti įmonę ar gyvenvietę net iš keliolikos namų, yra idėja iš fantazijos sferos. Bet savo rankomis pastatyti mini hidroelektrinę taupyti elektrą yra gana realu. Be to, galite naudoti ir gatavus komponentus, ir improvizuotas medžiagas.

Todėl mes manome, kad žingsnis po žingsnio būtų galima gaminti paprasčiausią konstrukciją - vandens ratą.

Būtinos medžiagos ir įrankiai

Norėdami savo rankomis pagaminti mini hidroelektrinę, turite paruošti suvirinimo aparatą, šlifuoklį, grąžtą ir pagalbinių įrankių rinkinį - plaktuką, atsuktuvą, liniuotę.

Iš medžiagų, kurių jums reikės:

• Kampai ir lakštinis metalas, kurių storis ne mažesnis kaip 5 mm.
• Vamzdžiai iš PVC arba cinkuoto plieno, skirti geležtėms gaminti.
• Generatorius (galite naudoti gatavą arba pasigaminti patys, kaip šiame pavyzdyje).
• Stabdžių diskai.
• Velenas ir guoliai.
• Fanera.
• Polistireno derva rotoriui ir statoriui užpildyti.
• 15 mm varinė viela, skirta generatoriaus paleidimui.
• Neodimio magnetai.

Atkreipkite dėmesį, kad rato dizainas nuolatos liečiasi su vandeniu, todėl metalinius ir medinius elementus reikia pasirinkti apsaugant nuo drėgmės (arba patys pasirūpinkite jų impregnavimu ir dažymu). Idealiu atveju fanerą galima pakeisti plastiku, tačiau medines dalis lengviau gauti ir formuoti.

Ratų surinkimas ir purkštukų gamyba

Pačio rato pagrindas gali būti du to paties skersmens plieniniai diskai (jei įmanoma iš kabelio gauti plieninį būgną - puiku, tai labai pagreitins surinkimo procesą).

Bet jei šiose medžiagose nebuvo rasta metalo, iš vandeniui atsparios faneros galima iškirpti apskritimus, nors net apdorotos medienos stiprumo ir ilgaamžiškumo negalima palyginti su plienu. Tada ant vieno iš diskų reikia iškirpti apvalią skylę generatoriaus montavimui.

Po to ašmenys yra pagaminti, ir jiems reikės mažiausiai 16 vnt. Tam cinkuoti vamzdžiai išilgai supjaustomi į dvi ar keturias dalis (priklausomai nuo skersmens). Tada pjaustymo vietos ir pačių peilių paviršius turi būti nušlifuotas, kad būtų sumažintas energijos praradimas trinties metu.

Ašmenys sumontuoti maždaug 40–45 laipsnių kampu - tai padės padidinti paviršiaus plotą, kuriam įtakos turės srauto jėga

Atstumas tarp dviejų šoninių diskų turėtų būti kuo artimesnis ašmenų ilgiui. Norint nubrėžti būsimų stebulių išdėstymo vietą, rekomenduojama iš faneros padaryti šabloną, ant kurio bus nurodyta kiekvienos dalies vieta ir skylė ratui pritvirtinti prie generatoriaus. Parengtą ženklinimą galima pritvirtinti prie vieno iš diskų išorės.

Tada apskritimai montuojami lygiagrečiai vienas su kitu, naudojant kietai sriegiuotas strypus, o ašmenys suvirinami arba pritvirtinami varžtais norimose vietose. Būgnelis sukasi ant guolių, o kaip atrama naudojamas mažo skersmens kampų ar vamzdžių rėmas.

Šiame etape būgno agregatas gali būti laikomas baigtu, belieka jį aprūpinti namų generatoriumi ir purkštuku, nukreipiančiu vandens srautą

Antgalis skirtas kaskados tipo vandens šaltiniams - toks įrengimas leis maksimaliai išnaudoti srauto energiją. Šis pagalbinis elementas yra pagamintas lenkiant lakštinį metalą su vėlesniu siūlių suvirinimu, o po to jis montuojamas ant vamzdžio.

Tačiau jei jūsų rajone teka lygi upė be slenksčių ir kitų aukštikalnių kliūčių, ši detalė nėra būtina.

Svarbu, kad purkštuko išėjimo angos plotis atitiktų paties rato plotį, kitaip dalis srauto eis tuščiąja eiga, neužlipdami ant menčių.

Dabar ratas turi būti sumontuotas ant ašies ir pritvirtintas prie atramos iš kampų, suvirintų ar varžtų. Lieka pasigaminti generatorių (arba įdiegti jį pasiruošusį) ir jūs galite pereiti prie upės.

Pasidaryk pats generatorius

Norėdami pagaminti naminį generatorių, turite padaryti statoriaus apviją ir užpildyti, kuriems jums reikia ritinių su kiekvienu po 125 varinės vielos posūkius. Po jų sujungimo visa konstrukcija užpildoma poliesterio derva.

Kiekviena fazė susideda iš trijų iš eilės pritvirtintų ritinių, todėl jungtį galima sudaryti žvaigždės arba trikampio su keliais išoriniais laidais pavidalu.

Dabar reikia paruošti faneros šabloną, kuris atitiktų stabdžių disko dydį.

Žymėjimai daromi ant medinio žiedo, o plyšiai daromi magnetams įrengti (šiuo atveju buvo naudojami 1,3 cm storio, 2,5 cm pločio ir 5 cm ilgio neodimio magnetai). Tada gautas rotorius taip pat užpildomas derva, o po džiovinimo jis pritvirtinamas prie rato būgno.

Vandens ratas su stabdžių disko rotoriu ir varinės vielos ritės generatorius - dažytas, pateikiamas ir paruoštas naudojimui

Paskutinis montuojamas aliuminio korpusas su ampermetru, uždengiantis lygintuvus. Šių elementų užduotis yra paversti trifazę srovę į nuolatinę.

Įdiegę ratą į mažos upės srautą su kaskadu ar aplinkkeliu, galite tikėtis, kad mini hidroelektrinė veiks 1,9A * 12V esant 110 apsisukimų per minutę.

Norint, kad lapai, smėlis ir kitos su srautu atneštos šiukšlės nepatektų į ratą, patartina priešais prietaisą uždėti apsauginį tinklą.

Taip pat galite eksperimentuoti su tarpais tarp magnetų ir ritinių su padidintu apsisukimų skaičiumi, kad padidintumėte hidroelektrinės efektyvumą.

Apie visas rūšis alternatyvūs energijos šaltiniai Sužinosite perskaitę straipsnį apie ekologiškų technologijų diegimą kasdieniame gyvenime.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

1 vaizdo įrašas. Darbinio hidraulinio įrengimo su savadarbiu generatoriumi, kurio pagrindą sudaro trifazis variklis, pavyzdys:

2 vaizdo įrašas. Vandeninė mini hidroelektrinė:

3 vaizdo įrašas.Stotis, paremta dviračio ratu, yra įdomus energijos tiekimo atostogų metu, toli nuo civilizacijos, sprendimas:

Kaip matote, pastatyti vandens mini elektrinę savo rankomis nėra taip sunku. Bet kadangi dauguma jo komponentų skaičiavimų ir parametrų yra nustatomi „akimis“, reikėtų pasiruošti galimiems suskirstymams ir susijusioms išlaidoms padengti.

Jei jaučiate žinių ir patirties stoką šioje srityje, turėtumėte pasitikėti specialistais, kurie atliks visus reikiamus skaičiavimus, patars jūsų atvejui optimalią įrangą ir kokybiškai ją sumontuos.

Prašau parašyti komentarus žemiau esančiame bloke. Dalykitės įdomia informacija ir naudingomis rekomendacijomis, palikite temines nuotraukas. Galbūt norite papasakoti, kaip priemiesčio vietoje pastatėte savo hidroelektrinę? Mums bus malonu perskaityti jūsų istoriją apie įrenginio procesą ir veikimą.