Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Силата на водния поток е възобновяем природен ресурс, който ви позволява да получите почти безплатно електричество. Енергията, представена от природата, ще даде възможност за спестяване на комунални услуги и решаване на проблема с оборудване за зареждане.

Ако в близост до къщата тече поток или река, те трябва да се използват. Те ще могат да доставят електричество на обекта и къщата. И ако една водноелектрическа централа е построена на ръка, икономическият ефект се увеличава значително.

Тази статия подробно описва производствените техники на частните хидротехнически съоръжения. Говорихме за това какво се изисква от системата на устройството и го свързваме с потребителите. С нас ще научите за всички възможности на миниатюрни енергийни доставчици, събрани от скрап материали.

Неиндустриални водноелектрически централи

Хидроелектрическите централи са структури, които могат да преобразуват енергията на движението на водата в електричество. Алтернативни „зелени“ доставчици на електроенергия все още се използват активно само на Запад. На територията на нашата страна, тази обещаваща индустрия прави само първите предварителни стъпки.

Малките частни водноелектрически централи могат да бъдат язовири на големи реки, генериращи от десетина до няколкостотин магавата или мини-водноелектрически централи с максимална мощност от 100 kW, които са напълно достатъчни за нуждите на частна къща. Ето последните и научете повече.

Хидравлична винтова станция

Дизайнът се състои от верига ротори, монтирани върху гъвкав стоманен кабел, завързан през реката. Самият кабел играе ролята на въртящ се вал, единият край на който е фиксиран към носещия лагер, а другият активира вала на генератора.

Всеки "гирлянден" хидроротор може да генерира около 2 kW енергия, но скоростта на водния поток за това трябва да бъде най-малко 2, 5 метра в секунда, а дълбочината на резервоара не трябва да надвишава 1, 5 m.

Принципът на действие на гирляндната водноелектрическа станция е прост: налягането на водата завърта хидравличните винтове и те завъртат кабела и накарат генератора да произвежда енергия

Гарланд станции са били успешно използвани в средата на миналия век, но домашно пропелери и дори кутии играе ролята на винтове. Днес производителите предлагат няколко вида ротори за различни работни условия.

Те са изпълнени с остриета с различни размери, изработени от ламарина, и ви позволяват да получите максимална ефективност от станцията.

Но въпреки че в производството на този хидрогенератор е доста проста, нейната работа включва редица специални условия, които не винаги са осъществими в реалния живот. Такива структури блокират речното корито и е малко вероятно съседите по крайбрежието, да не споменаваме представители на екологичните служби, да могат да използват енергията на потока за вашите цели.

Освен това през зимата инсталацията може да се използва само на незамръзващи водни обекти, а при суров климат - консервирани или демонтирани. Следователно гирляндните станции се строят временно и най-вече в изоставена област (например, в близост до пасищата на лятото).

Ротари станции с мощност от 1 до 15 kW / час произвеждат до 9.3 MW на месец и ви позволяват самостоятелно да решите проблема с електрификацията в райони, отдалечени от централизирани магистрали.

Модерен аналог на гирляндната инсталация - потопяеми или вградени рамкови станции с напречни ротори. За разлика от предшественика си, тези конструкции не блокират цялата река, а включват само част от канала и можете да ги инсталирате на понтона / сала или да го спуснете напълно на дъното на резервоара.

Вертикален ротор Дария

Роторът Darier е турбинно устройство, наречено на неговия изобретател през 1931 г. Системата се състои от няколко аеродинамични лопатки, фиксирани към радиални греди и работи поради спада в налягането съгласно принципа на „повдигащото крило”, който е широко ангажиран в корабостроенето и авиацията.

Въпреки че такива растения се използват повече за създаване на вятърни турбини, те могат да работят с вода. Но в този случай са необходими точни изчисления, за да съответстват на дебелината и ширината на лопатките в съответствие със силата на водния поток.

Роторът на Дариер прилича на “вятърна мелница”, инсталирана само под вода, и може да работи независимо от сезонните колебания в скоростта на потока.

Вертикалните ротори рядко се използват за създаване на местни водноелектрически централи. Въпреки добрите показатели за изпълнение и привидната простота на дизайна, оборудването е доста сложно за експлоатация.

Преди започване на работа, системата трябва да бъде „разгъната“, но само замразяването на резервоара може да спре работната станция. Затова роторът Darier се използва главно в промишлени предприятия.

Подводно витло “вятърна турбина”

Всъщност, това е най-простата вятърна турбина, само че е инсталирана под вода. Размерите на ножовете, за да се осигури максимална скорост на въртене и минимално съпротивление, се изчисляват в зависимост от силата на потока. Например, ако скоростта на потока не надвишава 2 m / s, тогава ширината на острието трябва да бъде в рамките на 2-3 cm.

Подводното витло е лесно да се направи със собствените си ръце, но е подходящо само за дълбоки и бързи реки - на плитки езерца, въртящи се ножове могат да причинят нараняване на рибари, къпещи се, водоплаващи птици и животни.

Такава вятърна турбина е монтирана “към” потока, но нейните ножове работят не поради налягането на водното налягане, а поради появата на повдигаща сила (съгласно принципа на самолетно крило или витло на кораб).

Водно колело с остриета

Водното колело е една от най-простите версии на хидравличен двигател, известен още от времето на Римската империя. Ефективността на нейната работа зависи до голяма степен от вида на източника, на който е инсталиран.

Колелото за изливане може да се върти само поради скоростта на потока, а колелото за пълнене - с помощта на налягане и тегло на водата, падаща върху върха на острието.

В зависимост от дълбочината и канала на водния ход можете да инсталирате различни видове колела:

  • Захарни корита (или по-ниски падини) - подходящи за плитки реки с бързо течение.
  • Sredneboynye - са разположени в леглата с естествени каскади, така че потокът попада приблизително в средата на въртящия се барабан.
  • Насипни (или наклонени) - инсталирани под язовира, тръбата или в дъното на естествения праг, така че падащата вода да продължи пътя си през върха на колелото.

Принципът на действие при всички опции е един и същ: водата попада върху ножовете и задвижва колело, което кара генератора да се върти за мини-електроцентрала.

Производителите на хидравлично оборудване предлагат готови турбини, чиито ножове са специално пригодени за определена скорост на водния поток. Но домашните майстори правят барабаните по старомоден начин - от скрап материали.

Подредбата на собствената си водноелектрическа централа е един от най-бюджетните и екологично чисти начини за осигуряване на летни къщи, ферма или туристическа база с енергийни ресурси.

Може би липсата на оптимизация ще се отрази на показателите за изпълнение, но цената на домашно оборудване ще струва няколко пъти по-евтино от закупения партньор. Следователно водното колело е най-популярната опция за организиране на собствена мини-хидро.

Условия за инсталиране на водноелектрическа централа

Въпреки примамливата евтина енергия, произведена от хидрогенератора, е важно да се вземат предвид особеностите на водоизточника, ресурсите от които планирате да използвате за собствените си нужди.

В края на краищата, не всяко водно течение е подходящо за експлоатация на мини-водноелектрическа централа, особено целогодишно, така че не би било болно да има в резервата възможност за свързване към централизирана магистрала.

Няколко плюсове и минуси

Основните предимства на отделна водноелектрическа централа са очевидни: евтина техника, която произвежда евтина електроенергия и дори не вреди на природата (за разлика от язовирите, които блокират потока на реката). Въпреки че е невъзможно да се посочи абсолютно безопасна система, въртящите се елементи на турбините могат да причинят наранявания на жителите на подводния свят и дори на хората.

За да се предотвратят злополуки, хидроелектрическата станция трябва да бъде защитена и ако системата е напълно скрита от вода - инсталирайте предупредителен знак на брега.

Предимствата на мини-хидро:

  1. За разлика от други „свободни“ енергийни източници (слънчеви панели, вятърни турбини), хидравличните системи могат да работят независимо от времето на деня или времето. Единственото нещо, което може да им попречи - замразяването на резервоара.
  2. За да инсталирате хидрогенератор, голяма река не е необходима - едни и същи водни колела могат да се използват успешно дори в плитки (но бързи!) Потоци.
  3. Инсталациите не отделят вредни вещества, не замърсяват водата и работят почти безшумно.
  4. За инсталирането на мини-водноелектрически централи с мощност до 100 kW не е необходимо да се издават разрешителни (въпреки че всичко зависи от местните власти и вида на инсталацията).
  5. Излишното електричество може да се продава на съседни къщи.

Що се отнася до недостатъците, недостатъчната сила на потока може да бъде сериозна пречка за продуктивната експлоатация на оборудването. В този случай ще бъде необходимо да се издигнат спомагателни съоръжения, което е свързано с допълнителни разходи.

Ако потенциалната енергия на близката река при приблизително изчисление не е достатъчна за генериране на електроенергия в количество, достатъчно за практическа употреба, трябва да обърнете внимание на методите за изграждане на вятърни турбини. Вятърната мелница ще бъде ефективно допълнение.

Измерване на водния поток

Първото нещо, което трябва да направите, за да помислите за вида и метода на монтиране на станцията, е да измерите скоростта на водния поток при избрания източник.

Най-лесният начин е да изпуснете всеки светъл предмет (като топка за тенис, парче пяна или риболовна плувка) върху бързеите и да отбележите времето на хронометъра, по време на което той ще пътува до всяка отправна точка. Стандартното разстояние за плуване е 10 метра.

Ако резервоарът е разположен далеч от дома, можете да изградите отклонителен канал или тръбопровод и в същото време да се погрижите за разликите във височината.

Сега трябва да разделите разстоянието в метри с броя на секундите - това ще бъде скоростта на тока. Но ако получената стойност е по-малка от 1 m / s, ще бъде необходимо да се построят изкуствени структури, за да се ускори потока от промени на височината.

Това всъщност се постига с помощта на сгъваем язовир или тясна дренажна тръба. Но без добър поток идеята за хидравлична станция ще трябва да бъде изоставена.

Производство на водноелектрическа централа на водно колело

Разбира се, идеята е от сферата на фантазията да се събере "на коляното" и да се издигне колос, предназначен да обслужва предприятие или селище дори от дузина къщи. Но изграждането на мини-водноелектрическа централа със собствените си ръце за спестяване на електроенергия е доста реалистично. Можете да използвате и готови компоненти, и импровизирани материали.

Ето защо, ние считаме стъпка по стъпка производството на най-проста структура - водното колело.

Необходими материали и инструменти

За да направите мини-хидроенергийни централи сами, трябва да подготвите заваръчна машина, мелница, бормашина и набор от помощни инструменти - чук, отвертка, линийка.

От материалите, от които се нуждаете:

  • Ъгли и ламарина с дебелина не по-малка от 5 мм.
  • PVC или поцинковани стоманени тръби за производство на остриета.
  • Генератор (можете да използвате готови покупки или да го направите сами, както е в този пример).
  • Спирачни дискове.
  • Валове и лагери.
  • Шперплат.
  • Полистиролна смола за изливане на ротор и статор.
  • Меден проводник за 15 мм за домашен генератор.
  • Неодимови магнити.

Помислете, че конструкцията на колелата постоянно ще контактува с вода, затова металните и дървените елементи трябва да бъдат избрани със защита от влага (или да се грижат за импрегнирането и боядисването им самостоятелно). В идеалния случай шперплатът може да бъде заменен с пластмаса, но е по-лесно да се получат дървени части и да им се даде желаната форма.

Монтаж на колела и производство на дюзи

В основата на самото колело могат да бъдат два стоманени диска със същия диаметър (ако можете да получите стоманен барабан от кабела - голям, това ще ускори процеса на сглобяване).

Но ако нямаше метал в наличните материали, възможно е да се изрязват кръгове от водоустойчив шперплат, въпреки че здравината и дълготрайността на дори третираната дървесина не може да бъде сравнена със стоманата. След това на един от дисковете трябва да изрежете кръгъл отвор за инсталиране на генератора.

След това се изработват остриета и се нуждаят от най-малко 16 парчета. За целта поцинкованите тръби се режат по дължина на две или четири части (в зависимост от диаметъра). Тогава местата на рязане и повърхността на самите лопатки трябва да се шлифоват, за да се намалят загубите на енергия от триене.

Ножовете са монтирани на наклон от около 40-45 градуса - това ще помогне за увеличаване на повърхността, която ще бъде засегната от силата на потока

Разстоянието между двата странични диска трябва да бъде възможно най-близко до дължината на лопатките. За да се начертае местоположението на бъдещите центрове, се препоръчва да се направи шаблон от шперплат, който ще маркира мястото за всяка част и дупките за закрепване на колелото към генератора. Завършената маркировка може да бъде прикрепена към външната страна на един от дисковете.

Тогава кръговете са разположени успоредно един на друг с пръти с твърди нишки, а лопатките са заварени или завинтени в желаните позиции. Барабанът ще се върти на лагери, а като опора се използва рамка от ъгли или тръби с малък диаметър.

На този етап сглобката на барабана може да се счита за завършена, остава да се оборудва с домашен генератор и дюза, която насочва потока на водата.

Дюзата е предназначена за водоизточници от каскаден тип - такава инсталация ще позволи използването на енергията на потока до максимум. Този спомагателен елемент се прави чрез огъване на ламарина, последвано от заваряване на шевовете, след което се монтира върху тръбата.

Обаче, ако във вашата област тече плоска река без бързеи и други височини, този детайл не е необходим.

Важно е ширината на изхода на дюзата да съответства на ширината на самото колело, в противен случай част от потока ще излезе „празна“, без да попадне на лопатките.

Сега колелото трябва да се монтира върху оста и да се монтира върху опора от заварени или болтови части. Остава да се направи генератор (или инсталиране готов) и можете да отидете до реката.

DIY генератор

За да направите самостоятелно направен генератор, трябва да навиете и напълнете статора, за което ще ви трябват бобини с 125 завъртания на меден проводник. След свързването им цялата конструкция се пълни с полиестерна смола.

Всяка фаза се състои от три последователно свързани дъна, така че връзката може да бъде направена във формата на звезда или триъгълник с няколко външни проводника.

Сега трябва да приготвите шперплат, който да съответства на размера на спирачния диск.

Дървеният пръстен е маркиран и са направени разфасовки за монтаж на магнити (в този случай са използвани неодимови магнити с дебелина 1, 3 cm, 2, 5 cm широки и 5 cm дълги). След това полученият ротор също се излива със смола и след изсушаване се прикрепва към барабана на колелото.

Водно колело с ротор на спирачен диск и генератор на чипове от медна тел

Последният е монтиран алуминиев корпус с амперметър, покриващ изправителите. Задачата на тези елементи е да преобразуват трифазен ток в постоянен ток.

След като монтирате колелото в потока на малка река с каскадна или разклонителна тръба, можете да разчитате на работата на мини-хидро в 1.9 * 12V при 110 оборота в минута

За да се запази колелото от падащи листа, пясък и други отпадъци, донесени с потока, препоръчително е да се постави предпазна мрежа пред устройството.

Можете също така да експериментирате с междини между магнитите и бобините с увеличен брой завои, за да увеличите ефективността на хидравличната станция.

Ще научите за всички видове алтернативни енергийни източници, като прочетете статията, посветена на въвеждането на „зелените технологии” в живота.

Заключения и полезно видео по темата

Видео №1. Пример за работна хидравлична система със собствен генератор на трифазен двигател:

Видео №2. Мини-водноелектрическа централа, проектирана по принципа на водното колело:

Видео №3. Станцията на базата на велосипедно колело е интересно решение на проблема с енергийните доставки на ваканция далеч от цивилизацията:

Както можете да видите, да се изгради водна мини електроцентрала със собствените си ръце не е толкова трудно. Но тъй като повечето изчисления и параметри за неговите компоненти се определят "на око", трябва да сте подготвени за възможни аварии и свързаните с тях разходи.

Ако почувствате липса на знания и опит в тази област, трябва да се доверите на експертите, които ще извършат всички необходими изчисления, да консултирате оборудването, което е оптимално за вашия случай, и да направите качествена инсталация.

Моля, напишете коментарите в полето по-долу. Споделете интересна информация и полезни препоръки, оставете тематични снимки. Може би искате да кажете как сте построили своя собствена водноелектрическа централа в предградията? Ще се радваме да прочетем Вашата история за процеса на работа с устройството.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Строителство