Учините сами хидроелектраном: како изградити аутономну мини-хидроелектричну станицу

Снага струје воде је обновљиви природни ресурс који вам омогућава да добијете скоро бесплатну електричну енергију. Енергија коју је давала природа пружиће прилику за уштеду на комуналним услугама и решавање проблема са опремом за поновно пуњење.

Ако поток или ријека тече близу вашег дома, вриједи их искористити. Они ће моћи да обезбеде струју за парцелу и кућу. Чак и ако се направи хидроелектрана „уради сам“, економски ефекат се значајно повећава.

Представљени чланак детаљно описује технологију израде приватних хидрауличних конструкција. Разговарали смо о томе шта је потребно за постављање система и повезивање са потрошачима. Овде ћете научити о свим опцијама минијатурних добављача енергије састављених од импровизованих материјала.

Хидроелектране

Хидроелектране су грађевине способне да претварају енергију кретања воде у електричну енергију. Алтернативни зелени провајдери електричне енергије док је активно експлоатиран само на западу. На територији наше земље, ова перспективна индустрија тек подузима прве плашне кораке.

Мале приватне хидроелектране могу бити бране на великим рекама, које стварају од десетак до неколико стотина мегавата или мини-хидроелектране максималне снаге 100 кВ, што је довољно за потребе приватне куће. Ево о последњем и сазнајте више.

Хидрауличка вијачна станица

Дизајн се састоји од ланца ротора монтираних на флексибилном челичном каблу извученом преко реке. Сам кабл игра улогу ротационе осовине, чији је један крај причвршћен на носиви лежај, а други активира осовину генератора.

Сваки хидраулични ротор „гірника“ може да произведе око 2 кВ енергије, мада би брзина протока воде за то требало да буде најмање 2,5 метра у секунди, а дубина резервоара не сме да буде већа од 1,5 м.

Принцип рада хидроелектране вијенаца је једноставан: притисак воде врти хидрауличне вијке, а они ротирају кабл и присиљавају генератор на производњу енергије

Гарланд станице успешно су коришћене средином прошлог века, али тада су улогу вијака играли домаћи пропелери, па чак и лименке. Данас произвођачи нуде неколико врста ротора за различите услове рада.

Опремљени су оштрицама различитих величина израђених од лима и омогућавају максималну ефикасност у раду станице.

Но, иако је овај хидрогенератор прилично једноставан за производњу, његово коришћење укључује низ посебних услова који у стварном животу нису увек изведиви. Такве структуре блокирају корито и мало је вјероватно да ће сусједи уз обалу, да не спомињемо представнике служби за заштиту околиша, омогућити кориштење проточне енергије у ваше сврхе.

Поред тога, зими се јединица може користити само у воденим водама без смрзавања, а у отежаним климатским условима може се сачувати или демонтирати. Стога се станице с вијенцима граде привремено и углавном на напуштеним подручјима (на примјер, у близини љетних пашњака).

Роторске станице капацитета од 1 до 15 кВ / х стварају до 9,3 МВ месечно и омогућавају вам да самостално решите проблем електрификације у регионима удаљеним од централних аутопутева.

Савремени аналогни инсталацијски ланац је трафостаница или подводна станица са попречним ротором. За разлику од свог претходника вијенца, ове структуре не блокирају цијелу ријеку, већ користе само дио канала, и могу се поставити на понтон / сплав или се потпуно спустити на дно резервоара.

Вертикални ротор дариер

Дариер-ов ротор је турбински уређај који је добио име у част свог проналазача 1931. године.Систем се састоји од неколико аеродинамичних лопатица учвршћених на радијалне греде, а делује због диференцијалног притиска по принципу „крила за подизање“, које је широко укључено у бродоградњу и ваздухопловство.

Иако се ове биљке више користе за стварање ветрогенератора, оне могу радити са водом. Али у овом случају су потребни прецизни прорачуни за избор дебљине и ширине ножа у складу са снагом водотока.

Дариер-ов ротор личи на "вјетрењачу", инсталирану само под водом, и може радити без обзира на сезонска колебања брзине протока

Вертикални ротори се ретко користе за стварање локалних хидроелектрана. Упркос добрим показатељима перформанси и привидној једноставности дизајна, опрема је прилично тешка за употребу.

Пре почетка рада систем треба „одвити“, али само замрзавање резервоара може зауставити станицу за рад. Због тога се Дариер ротор углавном користи у индустријским предузећима.

Интересантно решење на пољу пројектовања малих хидроелектрана са вертикално делујућом турбином предложио је аустријски проналазач Франз Зотлотерер:

Важна предност вхирпоола с правом се сматра очувањем рибљих ресурса. Рад вертикалне турбине не штети живим организмима реке. Поред тога, блато се не задржава на зидовима конструкција због специфичног кретања водотока.

Подводни пропелер

Заправо, ово је најлакша вјетрењача, она се поставља само под водом. Димензије лопатица како би се осигурала максимална брзина ротације и минимални отпор израчунавају се у зависности од снаге протока. На пример, ако брзина протока не прелази 2 м / с, тада ширина сечива треба да буде унутар 2-3 цм.

Подводни пропелер је лако направити властитим рукама, али погодан је само за дубоке и брзе реке - у плитком рибњаку, ротирајућа сечива могу нанети повреде рибарима, пливачима, водопадима и животињама

Таква вјетрењача је постављена „према“ протоку, али њени лопатици не дјелују због притиска притиска воде, већ због појаве силе подизања (по принципу крила авиона или бродског пропелера).

Водени точак са сечивима

Водени точак једна је од најједноставнијих опција за хидраулични мотор, позната још из времена Римског царства. Ефикасност његовог рада у великој мери зависи од врсте извора на којем је постављен.

Котач за ливење може се ротирати само због брзине протока, а точак за ливење може се ротирати уз помоћ притиска и тежине воде која тече одозго на лопатице

У зависности од дубине и канала водотока, могу се инсталирати разне врсте точкова:

• Подморница (или инфериорна) - Погодно за плитке реке са брзим током.
• Мидботтом - налазе се у каналима са природним каскадама тако да ток тече приближно у средини ротирајућег бубња.
• Булк (или горња јама) - постављају се испод бране, цеви или на дну природног прага тако да падајућа вода наставља преко врха точка.

Али принцип рада за све опције је један и исти: вода улази у лопатице и покреће точак, због чега се генератор за мини електрану окреће.

Произвођачи хидрауличне опреме нуде турбине са сталним полицама чија су сечива посебно прилагођена специфичном протоку воде. Али домаћи занатлије праве дрвене конструкције на старински начин - од импровизованих материјала.

Следећи избор фотографија помоћи ће вам да се упознате са корацима изградње најједноставније верзије мини хидроелектране:

Можда ће недостатак оптимизације утицати на показатеље ефикасности, али трошкови домаће опреме коштат ће неколико пута јефтиније од купљеног колеге. Стога је водени точак најпопуларнија опција за организовање сопствене мини-хидроелектране.

Услови за постављање хидроелектране

Упркос примамљивој јефтиности енергије коју ствара хидрогенератор, важно је узети у обзир карактеристике извора воде, чије ресурсе планирате да користите за своје потребе.

Заправо, није сваки водоток погодан за употребу мини-хидроелектране, још више током целе године, тако да неће наштетити могућности спајања на централизовани аутопут у резерви.

Неколико предности и недостатака

Главне предности појединачне хидроелектране су очигледне: јефтина опрема која производи јефтину струју не штети природи (за разлику од брана које блокирају ток реке). Иако се систем не може назвати апсолутно сигурним, и даље ротирајући елементи турбина могу нанети повреде становницима подводног света, па чак и људима.

Да би се спречиле несреће, хидроелектрана мора бити заштићена, а ако је систем потпуно скривен водом - на обалу поставите знак упозорења

Предности мини-хидро-а:

1. За разлику од других „бесплатних“ извора енергије (соларни панели, генератори ветра), хидраулични системи могу да раде без обзира на доба дана или временске прилике. Једино што их може спречити је смрзавање резервоара.
2. За постављање хидрогенератора није потребно имати велику реку - исти водени точкови се могу успешно користити чак и у малим (али брзим!) Потоцима.
3. Инсталације не емитују штетне материје, не загађују воду и раде готово нечујно.
4. За уградњу мини-хидроелектрана снаге до 100 кВ није неопходно састављати дозволе (мада све зависи од локалних власти и врсте инсталације).
5. Вишак струје може се продати сусједним кућама.

Што се тиче недостатака, недовољна сила протока може постати озбиљна препрека продуктивном раду опреме. У овом случају биће потребно подићи помоћне конструкције, што повлачи за собом додатне трошкове.

Ако потенцијална енергија оближње реке није довољна за приближни прорачун за производњу електричне енергије у количини довољној за практичну употребу, вреди обратити пажњу на методе градње ветротурбина. Вјетрењача ће послужити као ефикасна надопуна.

Мерење протока воде

Прво што треба да урадите да бисте размислили о врсти и начину постављања станице је мерење брзине протока воде на одабраном извору.

Најлакши начин је спустити било који лагани предмет (на пример, тениску лоптицу, комад полистиренске пене или рибарског пловака) на брзаце и зауставити време у коме ће препливати удаљеност до неке значајне стране. Стандардна удаљеност за "пливање" је 10 метара.

Ако је рибњак далеко од куће, можете изградити канал за гране или цевовод и истовремено водити рачуна о висинским разликама

Сада морате раздаљити удаљеност у метрима на број секунди - то ће бити брзина струје. Али ако је добијена вредност мања од 1 м / с, биће потребно да се поставе вештачке конструкције како би се проток убрзао помоћу висинских разлика.

То се може урадити помоћу склопиве бране или уске одводне цеви. Али без доброг протока, идеја о хидроелектрани мораће да се напусти.

Производња хидроелектрана на воденом колу

Наравно, сакупити „на једно колено“ и изградити колос, дизајниран да служи предузећу или насељу чак из десетак кућа, идеја је из области маште. Али, изградити мини-хидроелектричну станицу властитим рукама за уштеду електричне енергије сасвим је реално. Штавише, можете користити и готове компоненте и импровизоване материјале.

Стога размотримо, корак по корак, израду најједноставније конструкције - воденог точка.

Потребни материјали и алати

Да бисте властитим рукама направили мини-хидроелектричну станицу, морате припремити машину за заваривање, брусилицу, бушилицу и сет помоћних алата - чекића, одвијача, равнала.

Од материјала који су вам потребни:

• Углови и лимови дебљине најмање 5 мм.
• Цеви од ПВЦ-а или поцинкованог челика за израду сечива.
• Генератор (можете користити готов производ или га сами направите, као у овом примеру).
• Кочиони дискови.
• Осовина и лежајеви.
• Шперплоча.
• Полистиренска смола за пуњење ротора и статора.
• 15 мм бакрена жица за импровизовани генератор.
• Неодимијеви магнети.

Имајте на уму да ће дизајн котача бити стално у додиру са водом, па метални и дрвени елементи морају бити изабрани са заштитом од влаге (или сами водите рачуна о импрегнацији и фарбању). У идеалном случају шперплоча се може заменити пластичним, али дрвени делови се лакше добијају и обликују.

Израда точкова и израда млазница

Основа за сами точак могу бити два челична диска истог пречника (ако је могуће из челичног ваљка набавити челични бубањ - у реду, то ће знатно убрзати поступак монтаже).

Али ако метал није пронађен у одговарајућим материјалима, могуће је изрезати кругове од водоотпорне шперплоче, мада се чврстоћа и издржљивост чак и обрађеног дрвета не могу упоредити са челиком. Затим на једном од дискова требате изрезати округли отвор за инсталирање генератора.

Након тога се израђују сечиви, а требат ће им најмање 16 ком. За то се поцинчане цеви разрежу по дужини на два или четири дела (у зависности од пречника). Затим се места сечења и површина самих лопатица морају брусити како би се смањио губитак енергије током трења.

Лопатице се постављају под углом од око 40-45 степени - то ће помоћи да се повећа површина, на шта ће утицати сила протока

Размак између два бочна диска треба да буде што ближи дужини ножа. Да бисте зацртали место за локацију будућих чворишта, препоручује се да се од шперплоче направи шаблон на којем ће се назначити место за сваки део и отвор за причвршћивање точка на генератор. Спремна ознака може се причврстити на спољној страни једног од погона.

Затим се кругови постављају паралелно једни с другима помоћу шипки са чврстим навојем, а ножеви се заваривају или учвршћују вијцима у жељеним положајима. Бубањ ће се ротирати на лежајевима, а оквир углова или цеви малог пречника користе се као ослонац.

У овој фази, склоп бубња може се сматрати потпуним, остаје га опремити домаћим генератором и млазницом која усмерава проток воде

Млазница је дизајнирана за изворе воде каскадног типа - таква инсталација ће омогућити максимално коришћење проточне енергије. Овај помоћни елемент израђује се савијањем лима са накнадним заваривањем шавова, а затим се поставља на цев.

Међутим, ако у вашем подручју тече равна река без брзака и других препрека на висинама, овај детаљ није потребан.

Важно је да ширина излазног отвора млазнице одговара ширини самог точкића, у супротном ће део протока у празном ходу остати без ножева

Сада точак треба монтирати на осовину и монтирати на носач из углова заварених или причвршћених заједно. Остаје вам направити генератор (или га инсталирати спреман) и можете кренути према реци.

Уради сам генератор

Да бисте направили домаћи генератор, морате да направите намотавање и пуњење статора, за шта су вам потребни завојнице са 125 окрета бакрене жице на сваком. После спајања, цела конструкција се излива са полиестерском смолу.

Свака фаза се састоји од три узастопно спојена намотаја, тако да веза може бити изведена у облику звезде или троугла са више спољних водича

Сада морате припремити предложак од шперплоче који одговара величини кочионог диска.

Ознаке се израђују на дрвеном прстену, а за постављање магнета (у овом случају коришћени су неодими магнети дебљине 1,3 цм, ширине 2,5 цм и дужине 5 цм). Затим се добивени ротор такође напуни смолом, а након сушења причврсти се на бубањ точка.

Водени точак са ротором кочног диска и генератор завојнице од бакрене жице - офарбан, презентован и спреман за употребу

Последње монтирано алуминијумско кућиште са амперметром, које покрива исправљаче. Задатак ових елемената је претварање трофазне струје у директну струју.

Након што инсталирате точак у ток мале реке са каскадном или обилазном цевком, можете рачунати на перформансе мини-хидроелектране на 1.9А * 12В при 110 обртаја у минути

Да бисте спречили да лишће, песак и друге нечистоће доведене са струјом не падну у точак, препоручљиво је ставити заштитну мрежу испред уређаја.

Такође можете експериментирати са празнинама између магнета и завојница са повећаним бројем окретаја да бисте повећали ефикасност хидроелектране.

О свим врстама алтернативни извори енергије Сазнаћете тако што ћете прочитати чланак о увођењу зелених технологија у свакодневни живот.

Закључци и корисни видео о овој теми

Видео број 1. Пример радне хидрауличке инсталације са самостално направљеним агрегатом на бази трофазног мотора:

Видео бр. 2 Мини хидроелектрана на воду:

Видео # 3.Станица заснована на точкићу за бицикле занимљиво је решење проблема снабдевања енергијом током одмора далеко од цивилизације:

Као што видите, изградња водене мини електране властитим рукама није тако тешко. Али будући да се већина прорачуна и параметара за његове компоненте одређује "оком", треба се припремити за могуће квар и повезане трошкове.

Ако осетите недостатак знања и искуства у овој области, треба да верујете стручњацима који ће обавити све потребне прорачуне, саветовати опрему која је оптимална за ваш случај и инсталирати је на квалитетан начин.

Напишите коментаре у доњи блок. Делите занимљиве информације и корисне препоруке, оставите тематске фотографије. Можда желите да кажете како сте изградили сопствену хидроелектрану на приградском месту? Биће нам драго да прочитате вашу причу о процесу уређаја и раду.