Kendin yap hidroelektrik santrali: otonom bir mini hidroelektrik santral nasıl inşa edilir

Su akışının gücü, neredeyse ücretsiz elektrik almanızı sağlayan yenilenebilir doğal bir kaynaktır. Doğa tarafından bağışlanan enerji, enerji tasarrufu sağlamak ve şarj ekipmanı ile sorunu çözmek için bir fırsat sağlayacaktır.

Evinize yakın bir dere veya nehir akarsa, kullanmaya değer. Arsaya ve eve elektrik sağlayabilirler. Kendin yap hidroelektrik santrali inşa edilmiş olsa bile, ekonomik etki önemli ölçüde artar.

Sunulan makalede özel hidrolik yapıların üretim teknolojisi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Bir sistem kurmak ve onu tüketicilere bağlamak için neyin gerekli olduğu hakkında konuştuk. Burada, doğaçlama malzemelerden monte edilmiş minyatür enerji tedarikçileri için tüm seçenekler hakkında bilgi edineceksiniz.

Hidroelektrik Santraller

Hidroelektrik santraller, su hareketinin enerjisini elektriğe dönüştürebilen yapılardır. Alternatif Yeşil Elektrik Sağlayıcıları sadece Batı'da aktif olarak sömürülürken. Ülkemizin topraklarında, bu umut verici endüstri sadece ilk ürkek adımlarını atıyor.

Küçük özel hidroelektrik santralleri, özel bir evin ihtiyaçları için yeterli olan maksimum 100 kW güce sahip bir düzine ila birkaç yüz megawatt veya mini-hidroelektrik santralleri üreten büyük nehirlerde barajlar olabilir. Burada ikincisi hakkında ve daha fazla bilgi edinin.

Hidrolik vida istasyonu

Tasarım, nehir boyunca çekilen esnek bir çelik kablo üzerine monte edilmiş bir rotor zincirinden oluşur. Kablonun kendisi, bir ucu destek yatağına sabitlenmiş olan bir döner milin rolünü oynar ve diğeri jeneratör şaftını etkinleştirir.

Her bir “çelenk” hidrolik rotor yaklaşık 2 kW enerji üretebilir, ancak bunun için su akışının hızı saniyede en az 2,5 metre olmalı ve rezervuarın derinliği 1,5 m'yi geçmemelidir.

Garland hidroelektrik santralinin çalışma prensibi basittir: suyun basıncı hidrolik vidaları döndürür ve kabloyu döndürür ve jeneratörü enerji üretmeye zorlar

Garland istasyonları geçen yüzyılın ortalarında başarıyla kullanıldı, ancak daha sonra vidaların rolü ev yapımı pervaneler ve hatta teneke kutular tarafından oynandı. Günümüzde üreticiler, çeşitli çalışma koşulları için çeşitli tipte rotorlar sunmaktadır.

Sac metalden yapılmış farklı boyutlarda bıçaklar ile donatılmıştır ve istasyonun çalışmasından maksimum verimlilik elde edilmesini sağlarlar.

Ancak bu hidrojeneratörün üretimi oldukça basit olmasına rağmen, çalışması gerçek hayatta her zaman mümkün olmayan bir dizi özel koşulu içerir. Bu tür yapılar nehir yatağını bloke eder ve sahil boyunca komşuların, çevre hizmetleri temsilcilerinden bahsetmemek, akış enerjisinin amaçlarınız için kullanılmasına izin vermesi olası değildir.

Ayrıca, kışın, ünite yalnızca donmayan su kütlelerinde kullanılabilir ve sert iklimlerde korunabilir veya sökülebilir. Bu nedenle, garland istasyonları geçici olarak ve çoğunlukla ıssız bir alanda (örneğin yaz meralarının yakınında) inşa edilir.

1 ila 15 kW / s kapasiteli rotor istasyonları ayda 9,3 MW'a kadar güç üretir ve merkezi otoyollardan uzak bölgelerde elektrifikasyon sorununu bağımsız olarak çözmenize izin verir

Papatya dizimi kurulumunun modern bir analoğu, enine rotorlu dalgıç veya gelgit çerçeve istasyonlarıdır. Çelenk öncüllerinden farklı olarak, bu yapılar tüm nehri engellemez, ancak kanalın sadece bir kısmını kullanır ve bir duba / sal üzerine monte edilebilir veya rezervuarın tabanına tamamen indirilebilir.

Dikey Rotor Darier

Darier rotoru, 1931 yılında mucidi onuruna verilen bir türbin cihazıdır.Sistem, radyal kirişlere sabitlenmiş birkaç aerodinamik bıçaktan oluşur ve gemi yapımı ve havacılıkta yaygın olarak yer alan “kaldırma kanadı” ilkesi üzerindeki fark basıncı nedeniyle çalışır.

Bu bitkiler rüzgar jeneratörleri oluşturmak için daha çok kullanılsa da, su ile çalışabilirler. Ancak bu durumda, su akışının gücüne göre bıçakların kalınlığını ve genişliğini seçmek için doğru hesaplamalar gereklidir.

Darier rotoru, sadece su altına monte edilmiş bir “yel değirmeni” ne benzemektedir ve akış hızındaki mevsimsel dalgalanmalardan bağımsız olarak çalışabilir

Dikey rotorlar, yerel hidroelektrik santralleri oluşturmak için nadiren kullanılır. İyi performans göstergelerine ve tasarımın basitliğine rağmen, ekipmanın kullanımı oldukça zordur.

Çalışmaya başlamadan önce, sistemin "bükülmemiş" olması gerekir, ancak sadece bir rezervuarın dondurulması bir koşu istasyonunu durdurabilir. Bu nedenle, Darier rotoru esas olarak endüstriyel işletmelerde kullanılır.

Avusturyalı mucit Franz Zotloterer tarafından dikey olarak çalışan bir türbine sahip küçük hidroelektrik santralleri tasarlama alanında ilginç bir çözüm önerildi:

Jakuzilerin ağır avantajı haklı olarak balık kaynaklarının korunması olarak kabul edilir. Dikey bir türbinin çalışması nehrin canlı organizmalarına zarar vermez. Buna ek olarak, çamur, su akışının spesifik hareketi nedeniyle yapıların duvarlarında oyalanmaz.

Sualtı pervanesi

Aslında, bu en kolay yel değirmeni, sadece su altında kurulur. Maksimum dönme hızı ve minimum direnç sağlamak için bıçakların boyutları, akışın gücüne bağlı olarak hesaplanır. Örneğin, akış hızı 2 m / s'yi geçmezse, bıçağın genişliği 2-3 cm içinde olmalıdır.

Bir sualtı pervanesinin kendi ellerinizle yapılması kolaydır, ancak sadece derin ve hızlı nehirler için uygundur - sığ bir havuzda, dönen bıçaklar balıkçılar, yüzücüler, su kuşları ve hayvanlar için yaralanmaya neden olabilir

Böyle bir yel değirmeni akışa "doğru" monte edilir, ancak bıçakları su basıncının basıncı nedeniyle değil, kaldırma kuvvetinin ortaya çıkması nedeniyle (bir uçak kanadı veya gemi pervanesi prensibi ile) çalışır.

Bıçaklı su çarkı

Su çarkı, Roma İmparatorluğu zamanından beri bilinen bir hidrolik motor için en basit seçeneklerden biridir. Çalışmasının etkinliği büyük ölçüde üzerine kurulduğu kaynağın türüne bağlıdır.

Döküm çarkı sadece akış hızı nedeniyle dönebilir ve döküm çarkı basınç ve yukarıdan bıçaklara akan suyun ağırlığı yardımı ile döndürülebilir

Su yolunun derinliğine ve kanalına bağlı olarak, çeşitli tekerlek tipleri takılabilir:

• Denizaltı (veya alt) - Hızlı akan sığ nehirler için uygundur.
• Sredneboynye - doğal kaskadları olan kanallarda bulunur, böylece akım yaklaşık olarak dönen tamburun ortasında akar.
• Toplu (veya üst çukur) - düşen suyun tekerleğin üstünden devam etmesi için barajın, borunun altına veya doğal eşiğin altına monte edilir.

Ancak tüm seçenekler için çalışma prensibi bir ve aynıdır: su bıçaklara girer ve bir tekerleği tahrik eder, bu da bir mini elektrik santrali için jeneratörü döndürür.

Hidrolik ekipman üreticileri, bıçakları belirli bir su akış hızına özel olarak uyarlanmış hazır türbinler sunmaktadır. Ancak ev ustaları davul yapılarını doğaçlama malzemelerden eski moda hale getirir.

Aşağıdaki fotoğraf seçimi, bir mini hidroelektrik istasyonunun en basit versiyonunu oluşturma adımlarını tanımanıza yardımcı olacaktır:

Belki de optimizasyon eksikliği verimlilik göstergelerini etkileyecektir, ancak ev yapımı ekipmanın maliyeti satın alınan muadilden birkaç kat daha ucuza mal olacaktır. Bu nedenle, bir su çarkı kendi mini-hidroelektrik santralinizi düzenlemek için en popüler seçenektir.

Hidroelektrik santral kurulum şartları

Bir hidrojenatör tarafından üretilen enerjinin cazip ucuzluğuna rağmen, kaynakları kendi ihtiyaçlarınız için kullanmayı planladığınız bir su kaynağının özelliklerini dikkate almak önemlidir.

Gerçekten de, her su yolu bir mini-hidroelektrik santral işletmek için uygun değildir, hepsi daha yıl boyunca, bu nedenle yedek bir merkezi karayoluna bağlanma yeteneğine sahip olmak zarar vermez.

Birkaç artıları ve eksileri

Bireysel bir hidroelektrik santralinin ana avantajları açıktır: ucuz elektrik üreten ucuz ekipman doğaya zarar vermez (nehir akımını engelleyen barajların aksine). Sistem kesinlikle güvenli olarak adlandırılamasa da, yine de türbinlerin dönen elemanları sualtı dünyasının sakinlerine ve hatta insanlara zarar verebilir.

Kazaları önlemek için hidroelektrik santrali korunmalı ve sistem su ile tamamen gizlenmişse - kıyıya bir uyarı işareti takın

Mini-hidro'in avantajları:

1. Diğer “serbest” enerji kaynaklarının (güneş panelleri, rüzgar jeneratörleri) aksine, hidrolik sistemler günün saatine veya hava durumuna bakılmaksızın çalışabilir. Onları önleyebilecek tek şey rezervuarın donmasıdır.
2. Bir hidrojenatör kurmak için büyük bir nehre sahip olmak gerekli değildir - aynı su çarkları küçük (ancak hızlı!) Akarsularda bile başarıyla kullanılabilir.
3. Tesisler zararlı maddeler yaymaz, suyu kirletmez ve neredeyse sessizce çalışır.
4. 100 kW'a kadar kapasiteye sahip mini-hidroelektrik santrallerin kurulumu için, izinlerin alınması gerekli değildir (hepsi yerel yönetimlere ve kurulum türüne bağlıdır).
5. Komşu evlere aşırı elektrik satılabilir.

Eksikliklere gelince, yetersiz akış gücü ekipmanın verimli çalışması için ciddi bir engel haline gelebilir. Bu durumda, ek maliyetler gerektiren yardımcı yapıların dikilmesi gerekecektir.

Yakındaki bir nehrin potansiyel enerjisi, pratik kullanım için yeterli bir miktarda elektrik üretmek için yaklaşık bir hesaplama için yeterli değilse, dikkat etmeye değer rüzgar türbinleri yapım yöntemleri. Yel değirmeni etkili bir tamamlayıcı olarak hizmet edecektir.

Su Akışı Ölçümü

İstasyonun tipi ve kurulum yöntemi hakkında düşünmeniz gereken ilk şey, seçilen bir kaynaktan su akışının hızını ölçmektir.

En kolay yol, herhangi bir hafif nesneyi (örneğin, bir tenis topu, bir parça polistiren köpük veya bir balıkçılık şamandırası) Rapids'e indirmektir ve bir dönüm noktasına olan mesafeyi yüzeceği zamanı durdurur. "Yüzme" için standart mesafe 10 metredir.

Gölet evden uzaksa, bir şube kanalı veya boru hattı inşa edebilir ve aynı zamanda yükseklik farklılıklarına dikkat edebilirsiniz.

Şimdi metre olarak kat edilen mesafeyi saniye sayısına bölmelisiniz - bu akımın hızı olacaktır. Ancak elde edilen değer 1 m / s'den azsa, yükseklik farkları ile akışı hızlandırmak için yapay yapıların dikilmesi gerekecektir.

Bu, katlanabilir bir baraj veya dar bir drenaj borusu ile yapılabilir. Ancak iyi bir akış olmadan, bir hidroelektrik istasyonu fikrinden vazgeçilmelidir.

Su çarkına dayalı hidroelektrik santralleri üretimi

Tabii ki, “tek dizde” bir araya getirmek ve bir düzine evden bile bir işletmeye ya da yerleşime hizmet etmek için tasarlanmış bir dev inşa etmek, fantezi dünyasından bir fikirdir. Ancak elektrik tasarrufu için kendi ellerinizle bir mini-hidroelektrik istasyonu inşa etmek oldukça gerçektir. Ayrıca, hem bitmiş bileşenleri hem de doğaçlama malzemeleri kullanabilirsiniz.

Bu nedenle, en basit yapının adım adım üretimini düşünüyoruz - bir su çarkı.

Gerekli malzemeler ve aletler

Kendi ellerinizle bir mini-hidroelektrik istasyonu yapmak için bir kaynak makinesi, taşlama makinesi, matkap ve bir dizi yardımcı alet - bir çekiç, tornavida, bir cetvel hazırlamanız gerekir.

İhtiyacınız olacak malzemelerden:

• En az 5 mm kalınlığında köşeler ve saclar.
• Bıçak üretimi için PVC veya galvanizli çelik borular.
• Jeneratör (bu örnekte olduğu gibi hazır bir tane kullanabilir veya kendiniz yapabilirsiniz).
• Fren diskleri.
• Şaft ve rulmanlar.
• Kontrplak.
• Rotor ve statorun doldurulması için polistiren reçine.
• Geçici bir jeneratör için 15 mm bakır tel.
• Neodimyum mıknatıslar.

Tekerlek tasarımının suyla sürekli temas halinde olacağını lütfen unutmayın, bu nedenle metal ve ahşap elemanlar nemden korunarak seçilmelidir (veya emprenye ve boyama işlemlerine dikkat edin). İdeal olarak, kontrplak plastik ile değiştirilebilir, ancak ahşap parçaların alınması ve şekillendirilmesi daha kolaydır.

Tekerlek montajı ve nozül imalatı

Tekerleğin temeli aynı çapta iki çelik disk olabilir (kablodan çelik bir tambur elde etmek mümkünse - bu, montaj işlemini büyük ölçüde hızlandıracaktır).

Ancak eldeki malzemelerde metal bulunamazsa, su geçirmez kontrplaktan daireler kesmek mümkündür, ancak işlenmiş ahşabın gücü ve dayanıklılığı çelikle karşılaştırılamaz. Daha sonra disklerden birinde jeneratörü monte etmek için yuvarlak bir delik açmanız gerekir.

Bundan sonra bıçaklar yapılır ve en az 16 adet gerekir. Bunun için galvanizli borular uzunlamasına iki veya dört parçaya kesilir (çapa bağlı olarak). Daha sonra, sürtünme sırasında enerji kaybını azaltmak için kesme yerleri ve bıçakların yüzeyi zımparalanmalıdır.

Bıçaklar yaklaşık 40-45 derecelik bir açıyla kurulur - bu, akış kuvvetinden etkilenecek yüzey alanını artırmaya yardımcı olacaktır.

İki yan disk arasındaki mesafe, bıçakların uzunluğuna mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Gelecekteki göbeklerin yeri için bir yer belirlemek için, her parça için bir yerin ve tekerleği jeneratöre sabitlemek için bir deliğin gösterileceği kontrplaktan bir şablon yapılması tavsiye edilir. Sürücülerden birinin dışına hazır işaretleme eklenebilir.

Daha sonra daireler, katı dişli çubuklar kullanılarak birbirine paralel olarak monte edilir ve bıçaklar, istenen pozisyonlarda cıvatalarla kaynaklanır veya sabitlenir. Tambur yataklar üzerinde döner ve destek olarak küçük çaplı bir köşe veya boru çerçevesi kullanılır.

Bu aşamada, tambur tertibatı tamamlanmış olarak kabul edilebilir, ev yapımı bir jeneratör ve su akışını yönlendiren bir nozul ile donatılmaya devam eder.

Nozul, kaskad tipindeki su kaynakları için tasarlanmıştır - böyle bir kurulum, akış enerjisini maksimuma kullanmayı mümkün kılacaktır. Bu yardımcı eleman, daha sonra dikişlerin kaynaklanmasıyla sac metalin bükülmesi ile yapılır ve daha sonra boruya monte edilir.

Bununla birlikte, bölgenizde akıntı ve diğer yüksek irtifa engelleri olmadan düz bir nehir akarsa, bu detay gerekli değildir.

Meme çıkış deliğinin genişliğinin tekerleğin genişliğine karşılık gelmesi önemlidir, aksi takdirde akışın bir kısmı bıçaklara binmeden boşta kalacaktır.

Şimdi tekerleğin aks üzerine monte edilmesi ve birbirine kaynaklanmış veya cıvatalanmış köşelerden bir desteğe monte edilmesi gerekiyor. Bir jeneratör yapmak (veya hazır kurmak) için kalır ve nehre gidebilirsiniz.

DIY jeneratör

Ev yapımı bir jeneratör yapmak için, her biri 125 tur bakır telli bobinlere ihtiyacınız olan bir stator sargısı ve dolgusu yapmanız gerekir. Onları birleştirdikten sonra, tüm yapı polyester reçine ile dökülür.

Her faz arka arkaya bağlı üç bobin içerir, bu nedenle bağlantı bir yıldız veya birkaç dış uçlu bir üçgen şeklinde yapılabilir

Şimdi fren diskinin boyutuna uyan bir kontrplak şablonu hazırlamanız gerekiyor.

Ahşap bir halka üzerinde işaretlemeler yapılır ve mıknatısların takılması için yuvalar yapılır (bu durumda, 1,3 cm kalınlığında, 2,5 cm genişliğinde ve 5 cm uzunluğunda neodimyum mıknatıslar kullanıldı). Daha sonra elde edilen rotor da reçine ile doldurulur ve kuruduktan sonra tekerleğin tamburuna tutturulur.

Fren disk rotorlu ve bakır tel bobin jeneratörlü su çarkı - boyalı, prezentabl ve kullanıma hazır

Doğrultucuları kaplayan bir ampermetreli son monte edilmiş alüminyum kasa. Bu elemanların görevi, üç fazlı akımı doğru akıma dönüştürmektir.

Tekerleği kaskad veya bypass borulu küçük bir nehrin akışına monte ettikten sonra, dakikada 110 devirde 1,9A * 12V'da bir mini-hidroelektrik santral performansına güvenebilirsiniz

Akıntı ile getirilen yapraklar, kum ve diğer döküntülerin tekerleğe düşmesini önlemek için, cihazın önüne koruyucu bir ağ yerleştirilmesi tavsiye edilir.

Hidroelektrik istasyonunun verimliliğini artırmak için mıknatıslar ve bobinler arasındaki boşlukları artan dönüşlerle deneyebilirsiniz.

Tüm türler hakkında alternatif enerji kaynakları Yeşil teknolojileri gündelik hayata sokma hakkındaki makaleyi okuyarak öğreneceksiniz.

Konu hakkında sonuçlar ve faydalı video

Video # 1. Üç fazlı bir motora dayanan kendi kendine üretilmiş bir jeneratöre sahip çalışan bir hidrolik kurulum örneği:

Video # 2. Su ile çalışan mini hidroelektrik santrali:

Video # 3.Bisiklet tekerleğine dayalı bir istasyon, medeniyetten uzak tatilde enerji temini sorununa ilginç bir çözümdür:

Gördüğünüz gibi, kendi ellerinizle bir su mini elektrik santrali kurmak o kadar zor değil. Ancak, bileşenleri için hesaplamaların ve parametrelerin çoğu “gözle” belirlendiğinden, olası arızalar ve ilişkili maliyetler için hazırlanmalıdır.

Bu alanda bilgi ve deneyim eksikliği hissediyorsanız, gerekli tüm hesaplamaları yapacak uzmanlara güvenmeli, davanız için en uygun ekipmanı tavsiye etmeli ve kaliteli bir şekilde kurmalısınız.

Lütfen aşağıdaki bloğa yorum yazınız. İlginç bilgileri ve faydalı önerileri paylaşın, tematik fotoğraflar bırakın. Belki bir banliyö bölgesinde kendi hidroelektrik santralinizi nasıl inşa ettiğinizi söylemek istersiniz? Cihazın çalışması ve çalışması ile ilgili hikayenizi okumaktan memnuniyet duyarız.