Vandens srauto stiprybė yra atsinaujinantys gamtos ištekliai, leidžiantys gauti beveik nemokamą elektrą. Gamtos paaukota energija suteiks galimybę taupyti komunalinėms paslaugoms ir išspręsti įkraunamos įrangos problemą.
Jei upelis ar upė teka šalia jūsų namų, juos verta naudoti. Jie galės tiekti elektrą sklypui ir namui. Net jei būtų pastatyta „pasidaryk pats“ hidroelektrinė, ekonominis poveikis žymiai 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 „žaliosios“ elektros energijos tiekėjai vis dar aktyviai naudojami tik Vakaruose. Mūsų šalies teritorijoje ši perspektyvi pramonė žengia tik pirmuosius nedrąsius žingsnius.
Vaizdo galerija
Nuotrauka iš
Elektros energijos gamyba išgaunant vandens potencialą yra viena iš perspektyvių žaliosios energijos sričių. Jos pranašumai yra neišsenkantys laisvieji planetos ištekliai, darantys mažiausią žalą gamtinei aplinkai.
Prie mažosios hidroelektrinės objektų priskiriami mini hidroelektrinės, kurių galia nuo 3 iki 100 kW iki 25 MW.
Norint gauti elektros energiją naudojant vandens energiją, nebūtina turėti audringą kalnų upę ar statyti didelę užtvanką. Pakanka susiaurinti mažos upės ar upelio dugną
Mažos hidroelektrinės turbina gali būti priversta sukti net santykinai nedidelį kanalą, į kurį vanduo patenka iš netoliese esančio rezervuaro ar upės
Mažos hidroelektrinės, esančios tiesiai vandens srovėje, yra paprastos, tačiau jos neleidžia reguliuoti nuotėkio stiprumo ir tūrio. Reguliavimo galimybė suteiks miniatiūrinį rezervuarą
Perspektyviausi mini hidroelektrinių organizavimui yra kalnų upeliai, turintys būdingą kanalo aukščio skirtumą. Tačiau panašias sąlygas upė gali tekėti lygiu reljefu.
Visų rūšių vandens posūkiai ir sūkuriai, kuriuos galima sukurti dirbtinai pilant betonines konstrukcijas, padės pagerinti miniatiūrinės hidroelektrinės našumą.
Norėdami padidinti efektyvumą, mažieji hidroenergetikos vystytojai tobulina turbinas. Pvz., Įprastas ratas su ašmenimis yra keičiamas daugiasukiu sraigtu
Vandens naudojimas elektrai gaminti
Viena iš tradicinių mažos hidroelektrinės galimybių
Kanalo susiaurėjimas energijos atstatymui
Ašmenimis nukreiptas įtaisas
Netoli užtvankos esanti galimybė su mažu rezervuaru
Aukščio skirtumas upelio ar upės kanale
Dirbtinai sukonstruotas posūkis
Aukšto efektyvumo sraigtinė turbina
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, ištempto 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, tačiau 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 namų sraigtai ir net skardinės 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 centralizuotų greitkelių
Šiuolaikinis ramunių 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, jas galima įrengti ant pontono / plausto arba visiškai nuleisti į rezervuaro dugną.
Vertikalus rotorius Daria
Darier rotorius yra turbinos įtaisas, kuris 1931 m. Buvo išrinktas jo išradėjo garbei. Sistemą sudaro keli aerodinaminiai ašmenys, pritvirtinti prie radialinių sijų, ir jie veikia dėl slėgio skirtumo pagal „pakėlimo sparno“ principą, kuris 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 srauto 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 gali būti sustabdyta važiuojanti stotis. Todėl Darier rotorius daugiausia naudojamas pramonės įmonėse.
Įdomų sprendimą projektuojant mažas hidroelektrines su vertikaliai veikiančia turbina pasiūlė austrų išradėjas Franzas Zotlotereris:
Vaizdo galerija
Nuotrauka iš
Mini sūkurinės gravitacijos veiksmo stotis
Atskiro kanalo su sūkurine vonia statyba
Turbina sukimosi centre
Sukurti energijos kolektoriai
Svarbus sūkurinės vonios pranašumas teisingai laikomas žuvų išteklių išsaugojimu. Vertikalios turbinos veikimas nedaro žalos gyviesiems upės organizmams. Be to, dėl specifinio vandens srauto judėjimo purvas nesiliauja ant konstrukcijų sienų.
Povandeninis oro sraigtas
Tiesą sakant, tai yra paprasčiausia vėjo turbina, ji montuojama 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 atsiradimo (lėktuvo sparno ar laivo sraigto principu).
Vandens ratas su ašmenimis
Vandens ratas yra viena iš paprasčiausių hidraulinio variklio versijų, žinoma 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 sukamas naudojant slėgį ir vandens, tekančio iš viršaus į ašmenis, svorį
Atsižvelgiant į vandens telkinio gylį ir kanalą, galima montuoti įvairius ratus:
- Povandeninis laivas (arba žemesnis) - Tinka seklumoms upėms, kurių tėkmė greita.
- Vidutinis dugnas - yra kanaluose su natūraliomis kaskadomis, kad srautas tekėtų maždaug besisukančio būgno viduryje.
- Tūrinis (arba aukšto poliaus) - yra įrengiami po užtvanka, vamzdžiu arba natūralaus slenksčio apačioje, kad krintantis vanduo toliau vyktų per rato viršutinę dalį.
Bet visų variantų veikimo principas yra tas pats: vanduo patenka į ašmenis ir varo ratą, dėl kurio mini jėgainės 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:
Vaizdo galerija
Nuotrauka iš
1 žingsnis: Siaurinkite kanalą ir suformuokite deltą
2 žingsnis: Turbinų surinkimo dalių pjaustymas
3 žingsnis: Ašmenų pritvirtinimas greitaeigėje turbinoje
5 veiksmas: palaikymo įrengimas srauto kanale
5 žingsnis: Turbinos įrengimas ant atraminės konstrukcijos
6 veiksmas: generatoriaus ir baterijų prijungimas
7 žingsnis: Diržo pavara
8 žingsnis: Įrenginio patikrinimas surinkus
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 poreikiams, ypatybes.
Iš tiesų ne kiekvienas vandens telkinys yra tinkamas eksploatuoti mini hidroelektrinę, ypač 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:
- 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.
- Hidrogeneratoriui įrengti nebūtina turėti didelę upę - tuos pačius vandens ratus galima sėkmingai naudoti net ir nedideliais (bet greitais!) Upeliais.
- Įrenginiai neišskiria kenksmingų medžiagų, neteršia vandens ir dirba beveik tyliai.
- Norint įrengti mini hidroelektrines, kurių galia neviršija 100 kW, leidimų rengti nebūtina (nors viskas priklauso nuo vietos valdžios institucijų ir įrengimo tipo).
- Perteklinę elektrą galima parduoti kaimyniniams namams.
Kalbant apie trūkumus, srauto trūkumas 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 praktiniam naudojimui pakankamam elektros energijos kiekiui gaminti, verta atkreipti dėmesį į vėjo generatorių konstravimo būdus. Vėjo malūnas veiks kaip efektyvus papildymas.
Vandens srauto matavimas
Pirmas dalykas, kurį reikia padaryti norint galvoti apie stoties formą ir įrengimo būdą, yra išmatuoti vandens tėkmės greitį pasirinktame šaltinyje.
Paprasčiausias būdas yra nuleisti bet kurį lengvą daiktą (pvz., Teniso kamuoliuką, putų polistirolo gabalą ar žvejybinę plūdę) ant slenksčio ir sustabdyti laiką, kurį jis įveikia atstumą iki kurio 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 naudojant sulankstomą užtvanką arba siaurą kanalizacijos vamzdį. 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. Tačiau 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, gręžtuvą 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 pavarų generatoriui.
- Neodimio magnetai.
Atkreipkite dėmesį, kad rato konstrukcija nuolat liestųsi 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 ir 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 pjovimo vietas ir pačių peilių paviršių reikia nušlifuoti, kad sumažėtų energijos nuostoliai 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 kitam, naudojant kietai sriegiuotus 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 - tokia sąranka leis maksimaliai sunaudoti 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 išeis tuščiąja eiga, nenukritus ant ašmenų.
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 užpilama 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 magnetams įrengti yra išpjovos (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.
Norėdami padidinti hidroelektrinės efektyvumą, taip pat galite eksperimentuoti su tarpais tarp magnetų ir ritinių su padidintu apsisukimų skaičiumi.
Sužinosite apie visų rūšių alternatyvius energijos šaltinius, skaitydami straipsnį apie „ekologiškų technologijų“ diegimą kasdieniame gyvenime.
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, pastatyta ant dviračio rato, 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 reikalingus 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.