Mini-centrale hydroélectrique artisanale et ses analogues industriels

L'article décrit et expérimente l'utilisation de diverses mini-centrales hydroélectriques artisanales et industrielles.

Récemment, en raison de l'augmentation des tarifs de l'électricité, les sources renouvelables d'énergie presque gratuite deviennent de plus en plus pertinentes.

De la célèbre triade classique: panneaux solaires, générateurs éoliens, les hydrogénérateurs (HPS), ces derniers sont les plus complexes. Premièrement, ils travaillent dans des conditions agressives et, deuxièmement, ils ont une durée de fonctionnement maximale pendant une période de temps égale.

Dans la fabrication d'un hydrogénérateur de fortune, vous devez travailler plus dur et choisir de meilleurs matériaux pour assurer sa durabilité. Mais un tel générateur (à puissance égale avec un moulin à vent et une batterie solaire) produira, pour une période de temps égale, beaucoup plus d'énergie.

Quoi et comment faire?

La façon la plus simple de faire des centrales hydroélectriques sans barrage, car la construction du barrage est assez compliquée et coûteuse et nécessite souvent une coordination avec les autorités locales ou, au moins, avec les voisins. Les centrales hydroélectriques sans barrage sont dites à écoulement. Il existe quatre options principales pour de tels appareils: une roue hydraulique, une centrale hydroélectrique à guirlande, un rotor Darier et une hélice.

Types de mini-hydro

Roue à eau, Il s'agit d'une roue avec des lames montées perpendiculairement à la surface de l'eau. La roue est à moins de la moitié submergée dans le ruisseau. L'eau appuie sur les lames et fait tourner la roue. Il existe également des roues de turbine avec des pales spéciales optimisées pour un flux de fluide. Mais ce sont des conceptions plutôt complexes, plutôt fabriquées en usine qu'en fabrication artisanale.

Centrale hydroélectrique Garland représente un câble, avec des rotors fixés rigidement dessus. Un câble est jeté d'une rive à l'autre. Les rotors sont comme des perles enfilées sur un câble et complètement immergées dans l'eau. Le flux d'eau fait tourner les rotors, les rotors font tourner le câble. Une extrémité du câble est reliée au roulement, l'autre à l'arbre du générateur.

Rotor darya, Il s'agit d'un rotor vertical qui tourne en raison de la différence de pression sur ses pales. La différence de pression est créée par l'écoulement de fluide sur des surfaces complexes. L'effet est similaire à la portance des hydroptères ou à la portance d'une aile d'avion.

Hélice - Il s'agit d'un «moulin à vent» sous-marin avec un rotor vertical. Contrairement à l'air, l'hélice sous-marine a des pales de largeur minimale. Pour l'eau, une largeur de lame de seulement 2 cm suffit, avec une telle largeur, il y aura une résistance minimale et une vitesse de rotation maximale. Cette largeur de pale a été choisie pour un débit de 0,8-2 mètres par seconde. À des vitesses élevées, d'autres tailles peuvent être optimales.

Voir aussi ici:Mini et micro centrales hydroélectriques - conceptions et applications populaires

Avantages et inconvénients de divers systèmes pour créer une centrale hydroélectrique de fortune

Inconvénients centrale hydroélectrique de guirlande évident: consommation élevée de matériel, danger pour les autres (un long câble sous-marin, rotors cachés dans l'eau, bloquant la rivière), faible efficacité. La centrale hydroélectrique de Garland est un petit barrage. Rotor darya difficile à fabriquer, au début des travaux il doit être détordu. Mais il est intéressant en ce que l'axe du rotor est situé verticalement et la prise de mouvement peut être effectuée au-dessus de l'eau, sans engrenages supplémentaires. Un tel rotor tournera avec tout changement de direction d'écoulement.

Ainsi, du point de vue de la simplicité de fabrication et de l'obtention d'une efficacité maximale à un coût minimum, il est nécessaire de choisir une conception de type roue hydraulique ou hélice. La plupart des produits faits maison utilisent ces mêmes options.

Par où commencer?

Si vous décidez construisez votre mini hydro, alors la première chose à faire est de mesurer la vitesse de la rivière. Pour ce faire, c'est assez simple: armez-vous d'un chronomètre, mesurez par pas de 10 mètres en amont, jetez un ruban dans l'eau et mesurez le temps de passage de ces 10 mètres.En divisant les compteurs par secondes, vous obtenez le débit. L'expérience a montré que si la vitesse est inférieure à 1 m / s, une centrale hydroélectrique efficace ne fonctionnera pas.

Par exemple, on peut donner une relation obtenue expérimentalement entre le débit m / s et la puissance extraite de l'arbre de la vis kW (diamètre de vis 1 mètre). Donc: 0,5 m / s - 0,03 kW, 0,7 m / s - 0,07 kW, 1 - 0,14, 1,5 - 0,31, 2 - 0,55, 2,5 - 0,86, 3 -1,24, 4 - 2,2, etc. La puissance est proportionnelle au cube de la vitesse d'écoulement. Si le débit dans votre bassin est insuffisant, essayez de prévoir une différence de hauteur suffisante pour l'écoulement du fluide.

Cela peut être fait en installant un tuyau de vidange à partir d'un étang ou en enfermant un ruisseau dans un tuyau et en organisant un changement en douceur du diamètre du tuyau. Plus le diamètre à l'extrémité du tuyau est petit, plus le débit est élevé. Si seulement un petit ruisseau coule près de chez vous, vous pouvez faire un petit barrage pliable et placer votre centrale hydroélectrique derrière le barrage.

Exemples de production

Peut conduire quelques exemples de mini centrales hydroélectriques faites maison. Commençons par le plus simple, ce qui ne vous prend pas beaucoup de temps, mais aide à créer une idée de son fonctionnement.

Prenez un vélo ordinaire avec un générateur de vélo (machine dynamo) et les feux de vélo. A partir du fer de toiture ou de la tôle d'aluminium, nous découpons plusieurs lames (2-3). Les lames doivent être de la longueur de la jante au moyeu et de 2 à 4 cm de large.Les lames sont installées entre les rayons, pour fixer leurs bords, elles sont pliées avec une pince autour des rayons. Comme le métal des lames est mince, ce n'est pas difficile à faire.

Si vous utilisez deux lames, installez-les l'une en face de l'autre. Si vous souhaitez ajouter plus de lames, divisez la circonférence de la roue par le nombre de lames et réglez-les à intervalles réguliers.

Une telle micro-centrale hydroélectrique est d'une grande utilité pour les cyclotouristes s'ils s'arrêtent au bord d'une rivière avec un courant rapide. L'eau aidera à éclairer la tente et à recharger les téléphones portables. Vous pouvez expérimenter la profondeur des roues. Habituellement, il est immergé d'un tiers à la moitié.

Un autre exemple d'hydrogénérateur est centrale micro-hydroélectrique pour l'alimentation d'une petite ferme, d'une capacité de 3-5 kW. Le flux de puissance qui fait tourner la roue est d'environ 100 litres par seconde. Pour la fabrication de matériaux utilisés uniquement improvisés, de ceux-ci. Que peut-on trouver dans la décharge.

La roue du rotor était faite d'un tambour métallique à partir d'un câble. Le diamètre du tambour est de 2200 mm. Le tambour a été coupé avec un broyeur et digéré. La distance entre les joues était de 300 mm. À un angle de 45 degrés par rapport au rayon, 18 lames ont été soudées. Le matériau des lames est les restes du tambour coupé. Le tambour tourne sur des roulements, un cadre de tuyaux ou d'angles sert de support à la structure.

Une boîte de vitesses à chaîne est montée sur la roue, avec un rapport d'engrenage de quatre. De plus, la rotation est transmise à travers l'arbre de transmission à partir du VAZ 2101 Zhiguli. Le cardan peut réduire les vibrations et réduire les exigences d'alignement de l'entraînement et du générateur. Le générateur et les autres composants électriques et mécaniques qui lui sont associés sont fermés avec un boîtier étanche (conteneur). Ceci est fait pour la sécurité et la durabilité.

À l'intérieur du boîtier, un engrenage élévateur avec un coefficient de 40 et un générateur triphasé sont installés. La vitesse de rotation du générateur est d'environ 3000 tr / min. Le coefficient de réduction total de deux boîtes de vitesses (chaîne et engrenage) est de 160. Ainsi, la roue hydraulique tourne à une vitesse d'environ 18 à 20 tours par minute.

Un moteur à induction hors service a été utilisé comme générateur; l'unité de commande a été prise dans un ancien broyeur d'alimentation mis hors service fabriqué en 1953. Un câble de carrés VVG NG 2x4 est tendu du générateur à la ferme. Le câble est monté sur des poteaux de fortune.

Les matériaux et la fabrication coûtent 10 000 roubles. La majeure partie de l'argent est le salaire des travailleurs et d'un soudeur. Le montant peut être encore moins, car en Russie, il y a tellement de décharges où l'on jette un équipement complètement efficace et votre propre tête et vos mains vous aideront à économiser de l'argent.

Que propose l'industrie

Actuellement, peu d'entreprises nationales offrent mini hydro à des prix raisonnables. Par exemple, un mini HPP similaire (3-5 kW) coûterait 300 à 400 mille roubles. Plus de détails sur les spécificités du problème peuvent être trouvés sur les liens:

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