Domowa mini-hydroelektrownia i jej analogi przemysłowe

Artykuł opisuje i doświadcza wykorzystania różnych domowych i przemysłowych mini-hydroelektrowni.

Ostatnio, ze względu na wzrost taryf energii elektrycznej, odnawialne źródła prawie darmowej energii stają się coraz bardziej odpowiednie.

Od słynnej klasycznej triady: panele słoneczne, generatory wiatrowe, hydrogeneratory (HPS), te ostatnie są najbardziej złożone. Po pierwsze, pracują w agresywnych warunkach, a po drugie, mają maksymalny czas pracy przez taki sam okres.

Przy wytwarzaniu domowego hydrogeneratora musisz ciężko pracować i wybierać lepsze materiały, aby zapewnić jego trwałość. Ale taki generator (o równej mocy z turbiną wiatrową i baterią słoneczną) będzie wytwarzał, przez taki sam okres czasu, znacznie więcej energii.

Co i jak zrobić?

Najłatwiejszy sposób na wykonanie nieszkodliwych elektrowni wodnych, ponieważ budowa zapory jest dość skomplikowana i kosztowna i często wymaga koordynacji z lokalnymi władzami lub przynajmniej z sąsiadami. Bez szwu elektrownie wodne nazywa się przepływającymi. Istnieją cztery główne opcje dla takich urządzeń: koło wodne, elektrownia wodna girlanda, wirnik Dariera i śmigło.

Rodzaje mini-hydro

Koło wodne, To jest koło z ostrzami zamontowanymi prostopadle do powierzchni wody. Koło jest mniej niż w połowie zanurzone w strumieniu. Woda naciska na ostrza i obraca kołem. Istnieją również koła turbiny ze specjalnymi łopatkami zoptymalizowanymi pod kątem strumienia płynu. Ale są to raczej złożone projekty, raczej fabryczne niż domowe.

Elektrownia wodna Garland przedstawia kabel, na którym wirniki są sztywno zamocowane. Kabel jest rzucany z jednego brzegu rzeki na drugi. Wirniki są jak koraliki nawleczone na kabel i całkowicie zanurzone w wodzie. Przepływ wody obraca wirniki, wirniki obracają kabel. Jeden koniec kabla jest podłączony do łożyska, a drugi do wału generatora.

Rotor darya, Jest to wirnik pionowy, który obraca się z powodu różnicy ciśnień na jego ostrzach. Różnica ciśnień powstaje w wyniku przepływu płynu po złożonych powierzchniach. Efekt jest podobny do wznoszenia wodolotów lub wznoszenia skrzydła samolotu.

Śmigło - To podwodny „wiatrak” z pionowym wirnikiem. W przeciwieństwie do powietrza podwodne śmigło ma łopatki o minimalnej szerokości. W przypadku wody wystarcza szerokość ostrza wynosząca zaledwie 2 cm, przy tej szerokości będzie minimalny opór i maksymalna prędkość obrotowa. Tę szerokość ostrza wybrano dla szybkości przepływu 0,8-2 metrów na sekundę. Przy dużych prędkościach inne rozmiary mogą być optymalne.

Zobacz także tutaj:Mini i mikro elektrownie wodne - popularne projekty i zastosowania

Zalety i wady różnych systemów stworzyć prowizoryczną stację hydroelektryczną

Wady elektrownia wodna girlanda oczywiste: wysokie zużycie materiału, zagrożenie dla innych (długi podwodny kabel, wirniki ukryte w wodzie, blokujące rzekę), niska wydajność. Elektrownia wodna Garland to mała tama. Rotor darya trudne do wytworzenia, na początku pracy należy je odkręcić. Ale atrakcyjne jest to, że oś wirnika jest ustawiona pionowo, a przystawkę odbioru mocy można wykonać nad powierzchnią wody, bez dodatkowych przekładni. Taki wirnik będzie się obracał przy każdej zmianie kierunku przepływu.

Zatem z punktu widzenia prostoty wytwarzania i uzyskania maksymalnej wydajności przy minimalnych kosztach konieczne jest wybranie projektu typu koło wodne lub śmigło. Większość domowych produktów korzysta z tych właśnie opcji.

Od czego zacząć

Jeśli zdecydujesz zbuduj swoje mini hydro, a następnie pierwszą rzeczą do zrobienia jest pomiar prędkości rzeki. Aby to osiągnąć, jest to bardzo proste: uzbrój się w stoper, odmierzaj co 10 metrów w górę rzeki, wrzuć taśmę do wody i zmierz czas przejścia tych 10 metrów.Dzieląc liczniki przez sekundy, uzyskuje się natężenie przepływu. Doświadczenie pokazuje, że jeśli prędkość jest mniejsza niż 1 m / s, wówczas skuteczna elektrownia wodna nie będzie działać.

Na przykład możemy podać zależność uzyskaną eksperymentalnie między natężeniem przepływu m / s a ​​mocą usuwaną z wału ślimaka kW (średnica ślimaka 1 metr). Tak więc: 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 itd. Moc jest proporcjonalna do sześcianu prędkości przepływu. Jeśli natężenie przepływu w stawie jest niewystarczające, spróbuj ustawić wystarczającą różnicę wysokości dla przepływu płynu.

Można to zrobić, instalując rurę odpływową ze stawu lub zamykając strumień w rurze i organizując płynną zmianę średnicy rury. Im mniejsza średnica na końcu rury, tym większe natężenie przepływu. Jeśli tylko niewielki strumień płynie w pobliżu, możesz zrobić małą składaną zaporę i umieścić stację hydroelektryczną za tamą.

Przykłady produkcji

Może prowadzić kilka przykładów domowych mini elektrowni wodnych. Zacznijmy od najprostszego, który nie zajmuje dużo czasu, ale pomaga stworzyć wyobrażenie o tym, jak to działa.

Weź zwykły rower z generatorem rowerowym (maszyna dynamo) i światła rowerowe. Z żelaznego pokrycia dachowego lub z blachy aluminiowej wycinamy kilka ostrzy (2-3). Ostrza powinny mieć długość od obręczy koła do piasty i mieć szerokość 2-4 cm. Ostrza są instalowane między szprychami, w celu zamocowania ich krawędzi są wyginane szczypcami wokół szprych. Ponieważ metal ostrzy jest cienki, nie jest to trudne.

Jeśli używasz dwóch ostrzy, zainstaluj je naprzeciw siebie. Jeśli chcesz dodać więcej noży, podziel obwód koła przez liczbę noży i ustaw je w regularnych odstępach czasu.

Taka mikro stacja hydroelektryczna jest bardzo pomocna dla turystów rowerowych, jeśli zatrzymali się na brzegu rzeki z szybkim prądem. Woda pomoże zapalić namiot i naładować telefony komórkowe. Możesz eksperymentować z głębokością kół. Zwykle jest zanurzony od jednej trzeciej do połowy.

Innym przykładem hydrogeneratora jest elektrownia mikrohydroelektryczna do zasilania małej farmy o mocy 3-5 kW. Przepływ mocy, który obraca kołem, wynosi około 100 litrów na sekundę. Do produkcji używanych tylko improwizowanych materiałów. Co można znaleźć na składowisku odpadów.

Koło wirnika zostało wykonane z metalowego bębna z linki. Średnica bębna wynosi 2200 mm. Bęben pocięto młynek i strawiono. Odległość między policzkami wynosiła 300 mm. Pod kątem 45 stopni do promienia przyspawano 18 ostrzy. Materiał ostrzy stanowi pozostałość pociętego bębna. Bęben obraca się na łożyskach, rama z rur lub narożników służy jako wsparcie dla konstrukcji.

Na kole zamontowana jest przekładnia łańcuchowa o przełożeniu czterech kół. Ponadto obrót jest przenoszony przez wał napędowy z VAZ 2101 Zhiguli. Kardan może redukować wibracje i zmniejszać wymagania dotyczące wyrównania napędu i generatora. Generator i inne związane z nim elementy elektryczne i mechaniczne są zamknięte wodoodporną obudową (pojemnikiem). Odbywa się to dla bezpieczeństwa i trwałości.

Wewnątrz obudowy zainstalowano przekładnię podwyższającą o współczynniku 40 i generator trójfazowy. Prędkość obrotowa generatora wynosi około 3000 obr / min. Całkowity współczynnik redukcji dwóch skrzyń biegów (łańcuch i przekładnia) 160. Zatem koło wodne obraca się z prędkością około 18-20 obrotów na minutę.

Wycofany silnik indukcyjny został wykorzystany jako generator; jednostka sterująca została pobrana ze starej wycofanej z eksploatacji kruszarki pasz wyprodukowanej w 1953 r. Kabel VVG NG 2x4 kwadratów jest rozciągany od generatora do farmy. Kabel jest zamontowany na prowizorycznych słupach.

Materiały i produkcja kosztują 10 000 rubli. Większość pieniędzy to wynagrodzenie pracowników i spawacza. Kwota może być jeszcze mniejsza, ponieważ w Rosji jest tak wiele wysypisk śmieci, na których rzucany jest całkowicie wydajny sprzęt, a własna głowa i ręce pomogą Ci zaoszczędzić pieniądze.

Co oferuje branża

Obecnie niewiele firm krajowych oferuje mini hydro w rozsądnych cenach. Na przykład podobny mini HPP (3-5 kW) kosztowałby 300-400 tysięcy rubli. Więcej szczegółów na temat specyfiki problemu można znaleźć pod linkami:

Im dłużej żyjesz, tym bardziej zdajesz sobie sprawę, że kryzys zagości w głowach naszych przywódców. Rosja jest samowystarczalnym krajem, ponieważ ma wszystko - zasoby, utalentowanych ludzi i milion kierunków dla tych, którzy chcą coś zmienić na lepsze. Musimy się starać - najdłuższa droga zaczyna się od pierwszego kroku. Zrób to i opisz swoje osiągnięcia. Podziel się swoim doświadczeniem.