Хидроелектрана уради сам: како изградити аутономну мини хидроелектрану

Снага протока воде је обновљиви природни ресурс који вам омогућава да добијете практично бесплатну електричну енергију.Енергија коју дарује природа пружиће прилику да се уштеди на комуналним услугама и реши проблем пуњења опреме.

Ако у близини вашег дома тече поток или река, вреди то искористити. Они ће моћи да обезбеде струју за локацију и кућу. А ако изградите хидроелектрану својим рукама, економски ефекат се значајно повећава.

Представљени чланак детаљно описује технологије производње приватних хидрауличних конструкција. Разговарали смо о томе шта је потребно за постављање система и повезивање са потрошачима. Овде ћете научити о свим опцијама за минијатурне добављаче енергије састављене од отпадног материјала.

Хидроелектране за неиндустријске сврхе

Хидроелектране су структуре које могу да претварају енергију кретања воде у електричну енергију. Алтернативни добављачи зелене енергије до сада се активно експлоатишу само на Западу. У нашој земљи ова перспективна индустрија тек прави прве стидљиве кораке.

Мале приватне хидроелектране могу бити бране на великим рекама, које производе од десет до неколико стотина мегавата, или мини хидроелектране максималне снаге 100 кВ, што је сасвим довољно за потребе приватне куће. Хајде да сазнамо више о последњем.

Гарланд станица са хидрауличним завртњима

Структура се састоји од ланца ротора причвршћених за флексибилни челични кабл који се протеже преко реке. Сам кабл игра улогу ротационог вратила, чији је један крај причвршћен на носећи лежај, а други активира осовину генератора.

Сваки хидраулички ротор "вијенца" може произвести око 2 кВ енергије, међутим, брзина протока воде за то мора бити најмање 2,5 метара у секунди, а дубина резервоара не би требало да прелази 1,5 м.

Принцип рада вијенца хидроелектране је једноставан: притисак воде врти хидрауличне завртње, који ротирају кабл и присиљавају генератор да производи енергију

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

Опремљени су ножевима различитих величина, направљеним од лима, и омогућавају максималну ефикасност рада станице.

Али иако је овај хидрогенератор прилично једноставан за производњу, његов рад захтева низ посебних услова који нису увек изводљиви у стварном животу. Такве структуре блокирају корито реке и мало је вероватно да ће вам суседи дуж обале, а да не помињемо представнике еколошких служби, дозволити да користите енергију потока за своје потребе.

Поред тога, зими, инсталација се може користити само на резервоарима без смрзавања, ау тешким климатским условима може се очувати или демонтирати. Стога се станице за вијенце подижу привремено и углавном у напуштеним подручјима (на примјер, у близини љетних пашњака).

Ротационе станице капацитета од 1 до 15 кВ/сат генеришу до 9,3 МВ месечно и омогућавају вам да самостално решите проблем електрификације у регионима удаљеним од централизованих аутопутева

Савремени аналог инсталације вијенца су потопљене или плутајуће рамске станице са попречним роторима. За разлику од свог претходника са венцима, ове конструкције не блокирају целу реку, већ користе само део корита, а могу се поставити на понтон/сплав или чак спустити на дно резервоара.

Вертикални ротор Дариа

Дарриеус ротор је турбински уређај који је добио име по свом проналазачу 1931. Систем се састоји од неколико аеродинамичких лопатица причвршћених на радијалне греде и ради помоћу диференцијалног притиска по принципу „подизног крила“, који се широко користи у бродоградњи и ваздухопловству.

Иако се такве инсталације углавном користе за прављење ветрогенератора, могу да раде и са водом. Али у овом случају су потребни прецизни прорачуни за одабир дебљине и ширине лопатица у складу са јачином протока воде.

Ротор Дариа подсећа на „ветрењачу“, само инсталирану под водом, и може да ради без обзира на сезонске флуктуације брзине протока

Вертикални ротори се ретко користе за стварање локалних хидроелектрана. Упркос добрим показатељима ефикасности и очигледној једноставности дизајна, опрема је прилично сложена за рад.

Пре почетка рада, систем треба „заврнути“, али само замрзавање резервоара може зауставити радну станицу. Стога се Дарриеус ротор користи углавном у индустријским предузећима.

Занимљиво решење у области пројектовања малих хидроелектрана са вертикално радном турбином предложио је аустријски проналазач Франц Зотлетерер:

Значајна предност хидромасажних станица 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 тока воде.

Подводни вијчани пропелер

У ствари, ово је најједноставнија ваздушна ветрењача, само што је инсталирана под водом. Димензије лопатица, како би се обезбедила максимална брзина ротације и минимални отпор, израчунавају се у зависности од силе струјања.На пример, ако тренутна брзина не прелази 2 м / сец, онда ширина сечива треба да буде унутар 2-3 цм.

Подводни пропелер је лако направити сопственим рукама, али је погодан само за дубоке и брзе реке - у плиткој води, ротирајуће лопатице могу да повреде рибаре, пливаче, водене птице и животиње

Таква ветрењача је постављена „према” току, али њене лопатице не раде због притиска воде, већ због стварања силе подизања (на принципу крила авиона или бродског пропелера).

Водени точак са лопатицама

Водени точак је једна од најједноставнијих верзија хидрауличног мотора, позната још из времена Римског царства. Ефикасност његовог рада у великој мери зависи од врсте извора на којем је инсталиран.

Точак за изливање може да се окреће само због брзине протока, а точак за пуњење може да се окреће само уз помоћ притиска и тежине воде која пада одозго на лопатице

У зависности од дубине и корита водотока, могу се уградити различите врсте точкова:

• Умак (или дно) – погодан за плитке реке са брзим струјама.
• Средњег домета – налазе се у каналима са природним каскадама тако да проток пада приближно на средину ротационог бубња.
• Течност (или изнад главе) – постављају се испод бране, цеви или на дну природног брзака тако да вода која пада наставља свој пут преко врха точка.

Али принцип рада за све опције је исти: вода пада на лопатице и покреће точак, што доводи до ротације генератора мини-електране.

Произвођачи хидрауличне опреме нуде готове турбине, чије су лопатице посебно прилагођене одређеној брзини протока воде.Али домаћи мајстори праве структуре бубњева на старински начин - од отпадног материјала.

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

Можда ће недостатак оптимизације утицати на индикаторе ефикасности, али ће трошкови домаће опреме бити неколико пута јефтинији од купљеног аналога. Стога је водени точак најпопуларнија опција за организовање сопствене мини хидроелектране.

Услови за постављање хидроелектране

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

На крају крајева, није сваки водоток погодан за рад мини-хидроелектране, посебно током целе године, тако да не шкоди имати у резерви могућност прикључења на централизовану магистралну линију.

Неколико предности и недостатака

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

Да би се спречиле хаварије, хидроцентрала мора бити ограђена, а ако је систем потпуно сакривен водом, на обали мора бити постављен знак упозорења

Предности мини-хидроелектрана:

1. За разлику од других „бесплатних“ извора енергије (соларни панели, ветрогенератори), хидраулички системи могу да раде без обзира на доба дана и временске прилике. Једино што их може зауставити је замрзавање резервоара.
2. Да бисте инсталирали хидрогенератор, није неопходно имати велику реку - исти водени точкови могу се успешно користити чак иу малим (али брзим!) Токовима.
3. Јединице не емитују штетне материје, не загађују воду и раде готово нечујно.
4. Да бисте инсталирали мини-хидроелектрану снаге до 100 кВ, није потребно прибављање дозвола (иако све зависи од локалних власти и врсте инсталације).
5. Вишак струје може да се прода суседним кућама.

Што се тиче недостатака, недовољна снага струје може постати озбиљна препрека продуктивном раду опреме. У овом случају биће потребно изградити помоћне структуре, што подразумева додатне трошкове.

Ако потенцијална енергија оближње реке, на основу приближног прорачуна, није довољна да произведе електричну енергију у запремини довољној за практичну употребу, вреди обратити пажњу на методе конструисања ветрогенератора. Ветрењача ће послужити као ефикасан додатак.

Мерење јачине протока воде

Прва ствар коју треба да урадите да размислите о врсти и начину уградње станице је да измерите брзину протока воде на вашем омиљеном извору.

Најлакши начин је да било који лагани предмет (на пример, тениску лоптицу, комад пенасте пластике или пловак за пецање) спустите на брзаке и помоћу штоперице измерите време које му је потребно да преплива растојање до неког оријентира . Стандардна удаљеност за "пливање" је 10 метара.

Ако се резервоар налази далеко од куће, можете изградити канал за скретање или цевовод, а истовремено водити рачуна о висинским разликама

Сада треба да поделите пређену удаљеност у метрима са бројем секунди - ово ће бити брзина струје.Али ако је резултујућа вредност мања од 1 м/сец, биће потребно подићи вештачке конструкције да би се убрзао проток услед промена надморске висине.

Ово се може урадити уз помоћ склопиве бране или уске одводне цеви. Али без доброг протока, идеја о хидроелектрани ће морати да буде напуштена.

Производња хидроелектране на бази воденог точка

Наравно, састављање и подизање колоса дизајнираног да опслужује предузеће или насеље од чак десетак кућа идеја је из домена научне фантастике. Али изградња мини хидроелектране сопственим рукама за уштеду струје је сасвим могућа. Штавише, можете користити и готове компоненте и импровизоване материјале.

Стога ћемо корак по корак размотрити производњу најједноставније структуре - воденог точка.

Потребни материјали и алати

Да бисте направили мини хидроелектрану сопственим рукама, потребно је да припремите машину за заваривање, угаону брусилицу, бушилицу и сет помоћних алата - чекић, одвијач, лењир.

Материјали који ће вам требати:

• Углови и лим дебљине најмање 5 мм.
• ПВЦ или поцинковане челичне цеви за израду сечива.
• Генератор (можете користити готов или га сами направити, као у овом примеру).
• Кочиони дискови.
• Осовина и лежајеви.
• Шперплоча.
• Полистиренска смола за ливење ротора и статора.
• 15 мм бакарна жица за домаћи генератор.
• Неодимијумски магнети.

Имајте на уму да ће конструкција точка стално бити у контакту са водом, тако да метални и дрвени елементи морају бити одабрани са заштитом од влаге (или сами водите рачуна о импрегнацији и фарбању). У идеалном случају, шперплоча се може заменити пластичном, али се дрвени делови лакше добијају и обликују у жељени облик.

Монтажа точкова и производња млазница

Основа за сам точак могу бити два челична диска истог пречника (ако је могуће добити челични бубањ из кабла - одлично, то ће у великој мери убрзати процес монтаже).

Али ако се метал не налази у материјалима који су при руци, можете изрезати кругове од водоотпорне шперплоче, иако се снага и век трајања чак и обрађеног дрвета не могу упоредити са челиком. Затим треба да исечете округлу рупу на једном од дискова за уградњу генератора.

Након тога, оштрице су направљене, а биће потребно најмање 16 комада. Да би се то урадило, поцинковане цеви се секу по дужини на два или четири дела (у зависности од пречника). Затим се области резања и површина самих сечива морају полирати да би се смањио губитак енергије услед трења.

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

Растојање између два бочна диска треба да буде што је могуће ближе дужини лопатица. Да бисте означили локацију будућих чворишта, препоручује се да направите шаблон од шперплоче, који ће означити локацију за сваки део и рупу за причвршћивање точка на генератор. Готове ознаке се могу причврстити на спољашњу страну једног од дискова.

Кругови се затим постављају паралелно један са другим помоћу чврстих навојних шипки, а лопатице су заварене или причвршћене вијцима у жељеним положајима. Бубањ ће се окретати на лежајевима, а оквир од углова или цеви малог пречника се користи као подршка.

У овој фази, монтажа бубња се може сматрати завршеном, остаје само да га опремите домаћим генератором и млазницом која усмерава ток воде

Млазница је дизајнирана за каскадне изворе воде - таква инсталација ће вам омогућити да максимално искористите енергију протока. Овај помоћни елемент се прави савијањем лима, након чега следи заваривање шавова, а затим се монтира на цев.

Међутим, ако ваша област има равну реку без брзака или других висинских препрека, овај детаљ није потребан.

Важно је да ширина излаза млазнице одговара ширини самог точка, иначе ће део протока ићи у празном ходу и неће доћи до лопатица

Сада точак треба да се монтира на осовину и монтира на ослонац од заварених или причвршћених углова. Остаје само да направите генератор (или инсталирате готов) и можете ићи до реке.

ДИИ генератор

Да бисте направили домаћи генератор, потребно је да намотате и напуните статор, за шта ће вам требати калемови са 125 навоја бакарне жице на сваком. Након њиховог повезивања, цела структура је испуњена полиестерском смолом.

Свака фаза се састоји од три плетенице спојене у низу, тако да се веза може направити у облику звезде или троугла са неколико спољних проводника

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

На дрвеном прстену су направљене ознаке и направљени прорези за постављање магнета (у овом случају коришћени су неодимијумски магнети дебљине 1,3 цм, ширине 2,5 цм и дужине 5 цм). Затим се добијени ротор такође напуни смолом, а након сушења се причвршћује на бубањ точка.

Водени точак са ротором од кочионих дискова и генератором од намотаја бакарне жице - офарбан, презентан и спреман за употребу

Последња ствар коју треба инсталирати је алуминијумско кућиште са амперметром који покрива исправљаче. Задатак ових елемената је претварање трофазне струје у једносмерну.

Након уградње точка у ток мале реке са каскадом или одводном цеви, можете рачунати на перформансе мини-хидроелектране од 1,9А * 12В при 110 обртаја у минути

Да би се спречило да лишће, песак и други отпад донети са струјом доспе у точак, препоручљиво је поставити заштитну мрежу испред уређаја.

Такође можете експериментисати са празнинама између магнета и калемова са повећаним бројем обртаја како бисте повећали ефикасност хидрауличне станице.

О свим врстама алтернативни извори енергије Сазнаћете читајући чланак посвећен увођењу „зелених технологија“ у свакодневни живот.

Закључци и користан видео на тему

Видео #1. Пример радне хидрауличне инсталације са домаћим генератором на бази трофазног мотора:

Видео #2. Мини-хидроелектрана, пројектована на принципу воденог точка:

Видео #3. Станица заснована на точку бицикла је занимљива опција за решавање проблема снабдевања енергијом на одмору далеко од цивилизације:

Као што видите, изградња водене мини-електране својим рукама није тако тешка. Али пошто се већина прорачуна и параметара за његове компоненте одређује „на око“, требало би да будете спремни на могуће кварове и повезане трошкове.

Ако осећате недостатак знања и искуства у овој области, требало би да верујете стручњацима који ће извршити све потребне прорачуне, препоручити оптималну опрему за ваш случај и ефикасно је инсталирати.

Молимо напишите коментаре у блок испод. Поделите занимљиве информације и корисне препоруке, оставите тематске фотографије.Можда желите да нам кажете како сте својим рукама изградили функционалну хидроелектрану на приградском плацу? Биће нам драго да прочитамо вашу причу о процесу и раду уређаја.