Stesen janakuasa hidroelektrik sendiri: bagaimana membina stesen hidroelektrik mini yang autonomi

Kekuatan aliran air adalah sumber semula jadi yang boleh diperbaharui yang membolehkan anda menerima elektrik hampir percuma. Tenaga yang disumbangkan oleh alam akan memberi peluang untuk menjimatkan utiliti dan menyelesaikan masalah dengan mengecas semula peralatan.

Sekiranya sungai atau sungai mengalir berhampiran kediaman anda, ia mesti digunakan. Mereka akan dapat membekalkan elektrik ke plot dan rumah. Dan walaupun stesen janakuasa hidroelektrik dibina sendiri, kesan ekonomi meningkat dengan ketara.

Artikel yang dibentangkan menerangkan secara terperinci teknologi pembuatan struktur hidraulik swasta. Kami membincangkan perkara yang diperlukan untuk menyediakan sistem dan menghubungkannya dengan pengguna. Di sini anda akan belajar mengenai semua pilihan untuk pembekal tenaga mini, yang dipasang dari bahan improvisasi.

Loji Tenaga Hidroelektrik

Loji tenaga hidroelektrik adalah struktur yang mampu mengubah tenaga pergerakan air menjadi elektrik. Penyedia Elektrik Hijau Alternatif sementara dieksploitasi secara aktif hanya di Barat. Di wilayah negara kita, industri yang menjanjikan ini hanya mengambil langkah penakut pertama.

Loji tenaga hidro swasta kecil boleh menjadi empangan di sungai besar, yang dihasilkan dari selusin hingga beberapa ratus megawatt atau stesen janakuasa hidroelektrik mini dengan kuasa maksimum 100 kW, yang cukup untuk keperluan rumah persendirian. Inilah yang terakhir dan ketahui lebih lanjut.

Stesen skru hidraulik

Reka bentuknya terdiri daripada rantai rotor yang dipasang pada kabel keluli fleksibel, ditarik di seberang sungai. Kabel itu sendiri memainkan peranan poros putaran, satu hujungnya terpaku pada galas sokongan, dan yang lain mengaktifkan batang penjana.

Setiap rotor hidraulik "garland" mampu menghasilkan tenaga sekitar 2 kW, namun, kadar aliran air untuk ini mestilah sekurang-kurangnya 2.5 meter sesaat, dan kedalaman takungan tidak boleh melebihi 1.5 m.

Prinsip operasi stesen janakuasa hidroelektrik adalah sederhana: tekanan air memutar skru hidraulik, dan mereka memutar kabel dan memaksa penjana untuk menghasilkan tenaga

Stesen garland berjaya digunakan pada pertengahan abad yang lalu, tetapi kemudian peranan skru dimainkan oleh baling-baling buatan sendiri dan juga tin timah. Hari ini, pengeluar menawarkan beberapa jenis rotor untuk pelbagai keadaan operasi.

Mereka dilengkapi dengan bilah dengan ukuran berbeza yang diperbuat daripada logam lembaran, dan memungkinkan untuk memperoleh kecekapan maksimum dari operasi stesen.

Tetapi walaupun hidrogenerator ini agak mudah dibuat, pengoperasiannya melibatkan sebilangan keadaan khas yang tidak selalu dapat dilaksanakan dalam kehidupan nyata. Struktur sedemikian menyekat dasar sungai, dan tidak mungkin tetangga di sepanjang pantai, apatah lagi wakil perkhidmatan alam sekitar, akan membenarkan penggunaan tenaga aliran untuk tujuan anda.

Selain itu, pada musim sejuk, unit ini hanya dapat digunakan di badan air yang tidak beku, dan di iklim yang keras, ia dapat dipelihara atau dibongkar. Oleh itu, stesen garland dibina sementara dan terutamanya di kawasan sepi (contohnya, berhampiran padang rumput musim panas).

Stesen rotor dengan kapasiti 1 hingga 15 kW / j menghasilkan sehingga 9.3 MW sebulan dan membolehkan anda menyelesaikan masalah elektrik secara bebas di kawasan yang jauh dari lebuh raya pusat

Analog moden pemasangan rantai daisy adalah stesen kerangka tenggelam atau pasang surut dengan rotor melintang. Tidak seperti pendahulunya garland, struktur ini tidak menyekat seluruh sungai, tetapi hanya menggunakan sebahagian saluran, dan ia dapat dipasang di ponton / rakit atau diturunkan sepenuhnya ke dasar takungan.

Rotor Vertikal Darier

Rotor Darier adalah alat turbin yang dinamakan sebagai penghormatan kepada penciptanya pada tahun 1931.Sistem ini terdiri daripada beberapa bilah aerodinamik yang terpasang pada balok radial, dan berfungsi kerana tekanan berbeza pada prinsip "sayap pengangkat", yang banyak terlibat dalam pembuatan kapal dan penerbangan.

Walaupun tanaman ini lebih banyak digunakan untuk membuat penjana angin, mereka dapat bekerja dengan air. Tetapi dalam kes ini, pengiraan yang tepat diperlukan untuk memilih ketebalan dan lebar bilah sesuai dengan kekuatan aliran air.

Rotor Darier menyerupai "kincir angin", hanya dipasang di bawah air, dan boleh berfungsi tanpa mengira turun naik kadar aliran musiman

Rotor menegak jarang digunakan untuk membuat loji tenaga hidro tempatan. Walaupun terdapat petunjuk prestasi yang baik dan kesederhanaan reka bentuk, peralatan ini agak sukar untuk dikendalikan.

Sebelum memulakan kerja, sistem perlu "tidak berputar", tetapi hanya pembekuan takungan yang dapat menghentikan stesen berjalan. Oleh itu, rotor Darier digunakan terutamanya di perusahaan industri.

Penyelesaian yang menarik dalam bidang merancang loji tenaga air kecil dengan turbin yang beroperasi secara menegak dicadangkan oleh pencipta Austria Franz Zotloterer:

Kelebihan pusaran air yang tepat dianggap sebagai pemuliharaan sumber ikan. Pengoperasian turbin menegak tidak membahayakan organisma hidup di sungai. Selain itu, lumpur tidak berlama-lama di dinding struktur kerana pergerakan aliran air yang spesifik.

Baling-baling bawah air

Sebenarnya, ini adalah kincir angin paling mudah, ia hanya dipasang di bawah air. Dimensi bilah untuk memastikan kelajuan putaran maksimum dan rintangan minimum dikira bergantung pada kekuatan aliran. Sebagai contoh, jika halaju aliran tidak melebihi 2 m / s, maka lebar bilah harus berada dalam 2-3 cm.

Baling-baling bawah air mudah dibuat dengan tangan anda sendiri, tetapi hanya sesuai untuk sungai dalam dan cepat - di kolam cetek, pisau berputar boleh mencederakan nelayan, perenang, unggas air dan haiwan

Kincir angin seperti itu dipasang "ke arah" aliran, tetapi bilahnya tidak berfungsi kerana tekanan tekanan air, tetapi disebabkan oleh terjadinya daya angkat (berdasarkan prinsip sayap pesawat atau baling-baling kapal).

Roda air dengan bilah

Roda air adalah salah satu pilihan termudah untuk motor hidraulik, yang dikenali sejak zaman Empayar Rom. Keberkesanan kerjanya banyak bergantung pada jenis sumber di mana ia dipasang.

Roda tuang hanya dapat berputar kerana laju aliran, dan roda tuang dapat diputar dengan bantuan tekanan dan berat air yang mengalir dari atas ke bilah

Bergantung pada kedalaman dan saluran saluran air, pelbagai jenis roda dapat dipasang:

• Kapal selam (atau rendah diri) - Sesuai untuk sungai cetek dengan aliran cepat.
• Midbottom - terletak di saluran dengan lata semulajadi sehingga aliran mengalir kira-kira di tengah dram berputar.
• Pukal (atau lubang atas) - dipasang di bawah empangan, paip atau di bahagian bawah ambang semula jadi sehingga air yang jatuh terus melalui bahagian atas roda.

Tetapi prinsip operasi untuk semua pilihan adalah satu dan sama: air memasuki bilah dan menggerakkan roda, yang menjadikan penjana untuk loji kuasa mini berputar.

Pengilang peralatan hidraulik menawarkan turbin di luar rak yang bilahnya disesuaikan khas untuk kadar aliran air tertentu. Tetapi tukang rumah membuat struktur gendang dengan cara lama - dari bahan improvisasi.

Pemilihan foto berikut akan membantu anda mengetahui langkah-langkah membina versi termudah dari stesen hidroelektrik mini:

Mungkin kurangnya pengoptimuman akan mempengaruhi petunjuk kecekapan, tetapi kos peralatan rumah akan berharga beberapa kali lebih murah daripada rakan yang dibeli. Oleh itu, roda air adalah pilihan paling popular untuk mengatur stesen janakuasa mini hidroelektrik anda sendiri.

Syarat-syarat pemasangan stesen janakuasa hidroelektrik

Walaupun murahnya tenaga yang dihasilkan oleh hidrogenerator, penting untuk mengambil kira ciri sumber air, sumber yang anda rancangkan untuk digunakan untuk keperluan anda sendiri.

Memang, tidak setiap saluran air sesuai untuk mengendalikan stesen janakuasa hidroelektrik, lebih-lebih lagi sepanjang tahun, jadi tidak ada salahnya untuk mempunyai keupayaan untuk menyambung ke lebuh raya terpusat di kawasan simpanan.

Beberapa kebaikan dan keburukan

Kelebihan utama stesen janakuasa hidroelektrik adalah jelas: peralatan murah yang menghasilkan elektrik murah tidak membahayakan alam semula jadi (tidak seperti empangan yang menyekat arus sungai). Walaupun sistem ini tidak dapat disebut selamat sepenuhnya, elemen turbin yang berputar masih boleh menyebabkan kecederaan pada penduduk dunia bawah laut dan bahkan orang.

Untuk mengelakkan berlakunya kemalangan, stesen janakuasa hidroelektrik mesti dilindungi, dan jika sistem tersembunyi sepenuhnya oleh air - pasang tanda amaran di pantai

Kelebihan mini-hidro:

1. Tidak seperti sumber tenaga "percuma" lain (panel solar, penjana angin), sistem hidraulik dapat berfungsi tanpa mengira waktu siang atau cuaca. Satu-satunya perkara yang dapat menghalangnya ialah pembekuan takungan.
2. Tidak perlu mempunyai sungai besar untuk memasang hidrogenerator - roda air yang sama dapat berjaya digunakan walaupun dalam aliran kecil (tetapi cepat!)
3. Pemasangan tidak mengeluarkan bahan berbahaya, tidak mencemarkan air dan berfungsi hampir tanpa suara.
4. Untuk pemasangan loji kuasa hidroelektrik mini dengan kapasiti hingga 100 kW, tidak perlu mengeluarkan izin (walaupun semuanya bergantung pada pihak berkuasa tempatan dan jenis pemasangannya).
5. Lebihan elektrik boleh dijual ke rumah jiran.

Bagi kekurangan, daya aliran yang tidak mencukupi dapat menjadi halangan serius untuk operasi peralatan yang produktif. Dalam kes ini, perlu membina struktur tambahan, yang memerlukan biaya tambahan.

Sekiranya tenaga berpotensi sungai berdekatan tidak mencukupi untuk pengiraan anggaran untuk menjana elektrik dalam jumlah yang cukup untuk penggunaan praktikal, perlu diperhatikan kaedah pembinaan turbin angin. Kincir angin akan berfungsi sebagai pelengkap yang berkesan.

Pengukuran Aliran Air

Perkara pertama yang perlu anda lakukan untuk memikirkan jenis dan kaedah pemasangan stesen adalah mengukur kelajuan aliran air pada sumber yang dipilih.

Cara termudah adalah dengan menurunkan sebarang objek ringan (misalnya, bola tenis, sekeping busa polistirena atau pelampung memancing) ke jeram dan menghentikan waktu di mana ia akan berjalan sejauh beberapa mercu tanda. Jarak standard untuk "berenang" adalah 10 meter.

Sekiranya kolam jauh dari rumah, anda boleh membina saluran cawangan atau saluran paip, dan pada masa yang sama menjaga perbezaan ketinggian

Sekarang anda perlu membahagikan jarak yang dilalui dalam meter dengan jumlah saat - ini akan menjadi kelajuan arus. Tetapi jika nilai yang diperoleh kurang dari 1 m / s, perlu membuat struktur buatan untuk mempercepat aliran dengan perbezaan ketinggian.

Ini boleh dilakukan dengan empangan yang boleh dilipat atau paip longkang yang sempit. Tetapi tanpa aliran yang baik, idea stesen hidroelektrik harus ditinggalkan.

Pengeluaran loji tenaga hidro berdasarkan roda air

Sudah tentu, untuk mengumpulkan "dengan satu lutut" dan membangun sebuah raksasa yang dirancang untuk melayani perusahaan atau penempatan bahkan dari selusin rumah adalah idea dari alam fantasi. Tetapi untuk membina stesen hidroelektrik mini dengan tangan anda sendiri untuk menjimatkan elektrik adalah sangat nyata. Selain itu, anda boleh menggunakan komponen siap dan bahan improvisasi.

Oleh itu, kami mempertimbangkan pembuatan langkah demi langkah struktur termudah - roda air.

Bahan dan alat yang diperlukan

Untuk membuat stesen hidroelektrik mini dengan tangan anda sendiri, anda perlu menyediakan mesin kimpalan, pengisar, gerudi dan satu set alat bantu - tukul, pemutar skru, pembaris.

Dari bahan yang anda perlukan:

• Sudut dan logam lembaran dengan ketebalan sekurang-kurangnya 5 mm.
• Paip yang diperbuat daripada PVC atau keluli tergalvani untuk pembuatan bilah.
• Generator (anda boleh menggunakan yang sudah siap atau membuatnya sendiri, seperti dalam contoh ini).
• Cakera brek.
• Poros dan galas.
• Papan lapis.
• Resin polistirena untuk mengisi rotor dan stator.
• Kawat tembaga 15 mm untuk penjana sementara.
• Magnet Neodymium.

Sila ambil perhatian bahawa reka bentuk roda akan sentiasa bersentuhan dengan air, oleh itu elemen logam dan kayu mesti dipilih dengan perlindungan dari kelembapan (atau menjaga impregnasi dan mengecat sendiri). Sebaik-baiknya, papan lapis boleh diganti dengan plastik, tetapi bahagian kayu lebih senang diperoleh dan dibentuk.

Pemasangan roda dan pembuatan muncung

Asas roda itu sendiri boleh menjadi dua cakera keluli dengan diameter yang sama (jika mungkin untuk mendapatkan tong besi dari kabel - baik, ini akan mempercepat proses pemasangan).

Tetapi jika logam tidak dijumpai pada bahan yang ada di tangan, adalah mungkin untuk memotong bulatan dari papan lapis kalis air, walaupun kekuatan dan ketahanan kayu yang dirawat bahkan tidak dapat dibandingkan dengan baja. Kemudian pada salah satu cakera anda perlu memotong lubang bulat untuk memasang penjana.

Selepas itu, bilah dibuat, dan mereka memerlukan sekurang-kurangnya 16 buah. Untuk ini, paip tergalvani dipotong memanjang menjadi dua atau empat bahagian (bergantung pada diameter). Kemudian, tapak pemotong dan permukaan bilah itu mesti diampelas untuk mengurangkan kehilangan tenaga semasa geseran.

Bilah dipasang pada sudut sekitar 40-45 darjah - ini akan membantu meningkatkan luas permukaan, yang akan dipengaruhi oleh daya aliran

Jarak antara dua cakera sisi harus sedekat mungkin dengan panjang bilah. Untuk menggariskan tempat untuk hub masa depan, disarankan untuk membuat templat dari papan lapis, di mana tempat untuk setiap bahagian dan lubang untuk memasang roda ke penjana akan ditunjukkan. Tanda siap boleh dipasang di bahagian luar salah satu pemacu.

Kemudian bulatan dipasang selari antara satu sama lain menggunakan batang berulir pepejal, dan bilah dikimpal atau dipasang dengan bolt pada kedudukan yang diinginkan. Drum akan berputar pada bantalan, dan bingkai sudut atau paip berdiameter kecil digunakan sebagai penyangga.

Pada tahap ini, pemasangan drum dapat dianggap lengkap, masih perlu melengkapkannya dengan penjana buatan sendiri dan muncung yang mengarahkan aliran air

Muncung direka untuk sumber air dari jenis lata - penyediaan sedemikian akan memungkinkan untuk menggunakan tenaga aliran secara maksimum. Elemen tambahan ini dibuat dengan membongkok logam lembaran dengan kimpalan jahitan berikutnya, dan kemudian dipasang pada paip.

Walau bagaimanapun, jika sungai rata mengalir di kawasan anda tanpa jeram dan halangan ketinggian lain, perincian ini tidak diperlukan.

Penting bahawa lebar lubang keluar muncung sesuai dengan lebar roda itu sendiri, jika tidak, bahagian aliran akan terbiar tanpa masuk ke bilah

Sekarang roda perlu dipasang pada gandar dan dipasang pada penyokong dari sudut yang dikimpal atau disekat bersama. Masih ada untuk membuat generator (atau memasangnya siap) dan anda boleh pergi ke sungai.

Penjana DIY

Untuk membuat penjana buatan sendiri, anda perlu membuat penggulungan dan pengisi stator, yang mana anda memerlukan gegelung dengan 125 putaran dawai tembaga pada setiap satu. Setelah bergabung dengan mereka, keseluruhan struktur dituangkan dengan resin poliester.

Setiap fasa terdiri daripada tiga gegelung yang dilampirkan berturut-turut, sehingga sambungan dapat dibuat dalam bentuk bintang atau segitiga dengan beberapa petunjuk luaran

Sekarang anda perlu menyediakan templat papan lapis yang sesuai dengan saiz cakera brek.

Tanda dibuat pada cincin kayu dan slot dibuat untuk memasang magnet (dalam kes ini, magnet neodymium setebal 1.3 cm, lebar 2.5 cm dan panjang 5 cm digunakan). Kemudian rotor yang dihasilkan juga diisi dengan resin, dan setelah pengeringan dilekatkan pada drum roda.

Roda air dengan pemutar cakera brek dan penjana gegelung dawai tembaga - dicat, rapi dan siap digunakan

Sarung aluminium yang terakhir dipasang dengan ammeter, meliputi penerus. Tugas elemen-elemen ini adalah untuk menukar arus tiga fasa menjadi arus terus.

Setelah memasang roda di aliran sungai kecil dengan lata atau paip pintas, anda boleh bergantung pada prestasi stesen janakuasa hidroelektrik mini pada 1.9A * 12V pada 110 putaran seminit

Untuk mengelakkan daun, pasir dan puing-puing lain yang dibawa bersama arus dari jatuh ke roda, disarankan untuk meletakkan jaring pelindung di hadapan peranti.

Anda juga boleh bereksperimen dengan jurang antara magnet dan gegelung dengan peningkatan jumlah putaran untuk meningkatkan kecekapan stesen hidroelektrik.

Mengenai semua jenis sumber tenaga alternatif Anda akan mengetahui dengan membaca artikel mengenai memperkenalkan teknologi hijau ke dalam kehidupan seharian.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik tersebut

Video # 1. Contoh pemasangan hidraulik yang berfungsi dengan penjana buatan sendiri berdasarkan enjin tiga fasa:

Video # 2. Loji tenaga hidro mini berkuasa air:

Video # 3.Sebuah stesen yang menggunakan roda basikal adalah penyelesaian menarik untuk masalah bekalan tenaga semasa bercuti jauh dari peradaban:

Seperti yang anda lihat, membina loji kuasa mini air dengan tangan anda sendiri tidak begitu sukar. Tetapi kerana kebanyakan pengiraan dan parameter untuk komponennya ditentukan "oleh mata", seseorang harus bersedia untuk kemungkinan kerosakan dan kos yang berkaitan.

Sekiranya anda merasa kurang pengetahuan dan pengalaman dalam bidang ini, anda harus mempercayai pakar yang akan melakukan semua pengiraan yang diperlukan, memberi nasihat kepada peralatan yang sesuai untuk kes anda dan memasangnya dengan cara yang berkualiti.

Sila tulis komen di blok di bawah. Berkongsi maklumat menarik dan cadangan berguna, tinggalkan foto tematik. Mungkin anda ingin memberitahu bagaimana anda membina stesen janakuasa hidroelektrik anda sendiri di tapak pinggir bandar? Kami dengan senang hati akan membaca kisah anda mengenai proses peranti dan operasi.