1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать мини гидроэлектростанцию своими руками

Как сделать мини гидроэлектростанцию своими руками

Бесплатные возобновляемые источники энергии использовались людьми всегда. Вспомните, например ветряные мельницы. Но особенно бурное развитие альтернативная энергетика получила в последние несколько десятков лет. Некоторые европейские страны уже объявили о том, что электростанции, работающие на энергии солнца и ветра, стали у них основой энергетики, успешно потеснив атомную и топливную. Мини гидроэлектростанция для частного дома сегодня также не диковинка, хотя по ряду причин использование этого вида генерации не всегда возможно. Мы расскажем, как сделать мини ГЭС своими руками, что для этого понадобится и с какими проблемами придется столкнуться.

В поисках нужной воды

Недавно я увидел небольшое видео, где показывалось, как в обычной индийской деревне студенты одного из западных колледжей решили сделать мини ГЭС. Электричества в той глуши нет, молодые люди бегут в города, а что произойдёт, если дать жителям свет? Реки как таковой в деревне нет, зато есть водоем. Природная чаша с огромным количеством воды расположена немного выше уровня деревни. Что придумали студенты?

Они своими умными головами сообразили, что раз нет здесь течения от Природы, его можно создать! Руками нанятых рабочих была смонтирована крытая длинная труба диаметром с метр, и один конец ее замкнулся на водоем, а другой — внизу, уходил в небольшую и тихоходную речку. За счет перепада высоты вода из водоема по трубе устремлялась вниз, разгоняясь все больше, и на выходе уже создавался довольно мощный поток, который упирался в лопасти мини ГЭС. Труба, в которую заключили воду водоема, сбегает вниз по склону холма настолько живописно, что кажется, будто огромный питон медленно ползет сверху вниз и своими размерами вселяет ужас в местных жителей. Его хочется потрогать руками, пощупать, почувствовать его мощь.

Если нечто подобное создают в индийской деревушке, то почему не попробовать сделать то же самое в российской? Если рядом нет быстротечной реки, но есть водоем, то и тут возможно строительство мини ГЭС. Нужно просто смотреть рельеф местности, но понятно одно: водоём — пусть он будет природный, или искусственный — должен быть расположен выше, нежели место, где будет установлена гидроэлектростанция. Если разница высот значительная – еще лучше! Поток воды будет бежать сильнее сверху вниз, а значит, возрастет возможная мощность получаемой электроэнергии.

Необязательно покупать дорогие трубы для организации искусственного водного течения. Можно своими руками сделать некий желоб, и пусть пока по нему разгоняется вода из водоема. Для начала лучше вообще взять любые подручные средства, старые трубы пусть и небольшого диаметра пока, и соорудить пробный вариант слива воды из водоема, что расположен выше. Так можно будет измерить скорость потока (как это сделать я уже писал ранее). Если же под боком течет река с быстрым течением, то тогда и не надо строить ни плотин, ни желобов, ни создавать поток воды искусственно. Мини ГЭС в форме гирлянды, пропеллера, ротора Дардье или водяного колеса могут быть установлены в таких местах без особых проблем.

Важно будет защитить сооружение. Как? Впереди мини ГЭС следует установить защитный экран из сетки, или рассеиватель, чтобы плывущие по реке обломки деревьев, а то и целые бревнышки, а также живая и мертвая рыба, всякого рода мусор не попадали на лопасти турбины, а проплывали мимо.

Составные части Мини ГЭС

Электрогенерирующая установка малой ГЭС состоит из турбины, генератора и системы автоматического управления. Часть элементов системы аналогичны для систем солнечной генерации или ветряной генерации. Основные элементы системы:

  • Гидротурбина с лопатками, соединённая валом с генератором
  • Генератор. Предназначен для выработки переменного тока. Присоединяется к валу турбины. Параметры генерируемого тока быть относительно нестабильны, однако ничего похожего на скачки мощности при ветряной генерации не происходит;
  • Блок управления гидротурбиной обеспечивает пуск и останов гидроагрегата, автоматическую синхронизацию генератора при подключении к энергосистеме, контроль режимов работы гидроагрегата, аварийную остановку.
  • Блок балластной нагрузки, предназначенный для рассеивания неиспользуемой потребителем на данный момент мощность, позволяет избежать выхода из строя электрогенератора и системы контроля и управления.
  • Контроллер заряда/ стабилизатор: предназначен для управления зарядом аккумуляторных батарей, контроля поворота лопастей и преобразования напряжения.
  • Банк АКБ: накопительная ёмкость, от размера которой зависит продолжительность функционирования в автономном режиме питаемого ею объекта.
  • Инвертор, во многих гидрогенерирующих системах применяются инверторные системы. При наличии банка АКБ и контроллера заряда, гидросистемы мало чем отличаются от других систем, применяющих ВИЭ.
Читать еще:  Красивая скамья на дачу своими руками

Сборка турбины

Для сборки турбины, мы должны проколоть центр пробки от 3 до 5 см сверлом 1/4 “. Поместите пробку на шаблоне с помощью карандаша и отметьте места, где будут расставлены ложки.

С помощью ножа, просверлите отверствия в отмеченных местах. Нарежьте 8 пластиковых ложек, оставляя сантиметр от ручки. Зафиксируйте ложки в пробке и отрегулируйте угол и глубину каждой ложке таким образом, чтобы они имели один и тот же угол наклона по отношению к пробке. Закрепите все ложки силиконом.
Возьмите пластиковую бутылку 4 л прямоугольной формы, вырежьте ее ножницами или острым ножом, как показано на фото.

С помощью линейки отмерьте центр на одной из боковых сторон. Отметьте эту точку несмываемым маркером. Повторите на противоположной стороне. Пробейте обе стороны сверлом 1/4 на отметке, которую вы сделали.
С помощью ножниц вырежьте 2 трубки ПВХ 1/4 “. Трубка должна проходить через центр пластикового контейнера, статор и вал, как показано на рис.

Дюбель вставляется через турбину и контейнер, как показано на рисунке выше. Турбина расположена внутри контейнера таким образом, чтобы ложки находились ниже узкого места. также регулируем положение винилового шланга так, чтобы они не касались внутренней части контейнера. Теперь поместите вторую трубку после того, как установите статор. Трубки помогают держать все части турбины на месте, когда он крутится. Включаем турбину, чтобы проверить, что турбина не падает внутрь контейнера.
Вставьте ротор на валу. Магниты должны быть около 2 или 3 мм от катушек. Поверните вал, чтобы проверить, что магниты не попали на катушки. Регулирутйе угол наклона диска, если это необходимо.
Если ротор вращается плавно, он фиксирует положение размещения горячего клея на дюбель.
Поместите контейнер рядом с трубой и вращайте турбину с водой. Измеряйте с помощью мультиметра энергию, которую они производят.
Вот некоторые видео-примеры по созданию домашней гидроэлектростанции:

Существуют различные варианты установки водяного колеса. При этом перепад высот водного потока может быть организован искусственно — чтобы повысить производительность мини-ГЭС.

Варианты установки водяного колеса:

  • Нижнебойное водяное колесо (устанавливается непосредственно в водный поток);
  • Среднебойное водяное колесо (устанавливается в месте перепада высот водного потока таким образом, что падающий поток воды попадает примерно на середину колеса);
  • Верхнебойное водяное колесо (устанавливается в месте перепада высот водного потока таким образом, что падающий поток воды попадает сверху колеса)

Производители оборудования для мини-ГЭС предлагают специальные колеса-турбины, оснащенные лопатками, оптимизированными под ту или иную скорость водного потока. Народные умельцы изготавливают водяные колеса таким же образом, как и предки, ставившие водяные мельницы, то есть без всякой оптимизации. С одной стороны, это снижает КПД установки, с другой — обходится гораздо дешевле, чем приобретение «магазинного» оборудования.

Простая альтернатива

Мини-гидроэлектростанции – вообще одно из лучших решений по вопросу альтернативных источников получения электричества. Их можно установить в загородном доме, на даче. Минус подобных сооружений в том, что их возведение возможно только в определенных условиях – необходимо наличие водяного потока. К тому же возведение данной конструкции у себя во дворе требует разрешения местных органов власти.

Принцип работы мини-гидроэлектростанции для дома достаточно прост. На турбину падает вода, заставляя вращаться лопасти. Они, в свою очередь, за счет крутящего момента или перепада давления приводят в движение гидропривод. От него передается полученная мощность на электрогенератор, который и вырабатывает электричество.

Читать еще:  Барный стул для кухни своими руками

В настоящее время схема ГЭС чаще всего укомплектовывается системой управления. Это позволяет конструкции работать в автоматическом режиме. В случае необходимости (к примеру, аварии) имеется возможность перехода на ручное управление.

Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку.

Но, как видим, инженеры придумали электростанцию и в бытовом водоводе.

Кстати, мини-гидроэлектростанции можно установить даже в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Помимо естественного уклона необходим подходящий диаметр трубы.

Что такое мини ГЭС

Для начала определимся с принципом работы и типами небольших ГЭС. Течение реки или падающий водный поток вращает лопасти турбины и гидропровод, который соединен с электрогенератором ‑ последний и вырабатывает электроэнергию. Современные компактные ГЭС имеют автоматическое управление с возможностью мгновенного перехода на ручной режим в случае аварийной ситуации. Конструкции современных заводских ГЭС позволяют свести к минимуму производство строительных работ при монтаже оборудования.

Виды мини гидроэлектростанций

К мини электростанциям относятся генерирующие устройства мощностью от 1 до 3000 кВт. Принципиально ТЭС состоит из:

  1. турбины (водозаборного устройства);
  2. генерирующего блока; системы управления.
  3. системы управления.
  • Русловые. Такие станции строятся на небольших равнинных реках с водохранилищами.
  • Горные. Стационарные станции, которые используют энергию быстрого горного течения.
  • Промышленные. Станции, использующие перепады потока воды на промпредприятиях.
  • Мобильные. Станции, использующие для водного потока армированные рукава.

Плотинные типы станций отличаются высокой мощностью, но строительство плотины обходится дорого, да и без разрешений в этом случае не обойтись. Связываться с чиновниками в нашей стране – не просто усложнить себе жизнь, а ставить под сомнение реализацию самых благих намерений, поэтому откажемся от этой затеи сразу.

Как работает мини ГЭС

Принципиальную схему работы ГЭС можно выбрать из нескольких вариантов:

  • Гирляндная ГЭС. С одного берега реки на другой под водой проложен трос с нанизанными на него роторами. Течение вращает роторы и, соответственно, сам трос. Один конец троса в подшипнике, другой соединен с генератором.
  • Пропеллер. Подводная конструкция, напоминающая ветряк с узкими лопастями и вертикальным ротором. Лопасть шириной всего 20 мм при большой скорости вращения обеспечит минимальное сопротивление. Лопасть такой ширины выбирается при скорости потока 0,8–2, 0 м в сек.
  • Водяное колесо. Колесо с лопастями, частично погруженное в поток, и расположенное под прямым углом к поверхности воды. Поток воды давит на лопасти, вращая колесо.
  • Ротор Дарье. Вертикальный ротор со сложными поверхностями лопастей. Жидкость, обтекая лопасти, создает разное давление, за счет чего происходит вращение.

На фото мини ГЭС на основе водяного колеса

Оценка потенциальной мощности мини ГЭС

До строительства мини гидроэлектростанции своими руками нужно определить мощность, на которую можно рассчитывать. Существует справочное соотношение между скоростью потока воды и мощностью, которая может сниматься с вала в кВт при диаметре винта 1 м.

Скорость потока определяется замером времени, за которое щепка, брошенная в воду, пройдет определенное расстояние. Сделав несложные расчеты, получим скорость потока в метрах в секунду. Если в данном случае скорость менее 1 м/сек, то строительство ГЭС будет экономически нецелесообразно.

При скорости потока 2,5 м/с мощность составит 0,86 кВт, при 3 м/с – 1,24 кВт, при 4 м/с – 2,2 кВт. Соотношение описывается зависимостью: мощность ГЭС пропорциональна кубу скорости потока воды. Если скорость потока на участке предполагаемого строительства мала, ее можно попытаться увеличить устройством перепада высот потока или установкой сливной трубы с изменяемым диаметром на выходе из водоема. Чем меньше будет диаметр трубы на выходе, тем больше получится скорость потока.

Простейшая мини гидроэлектростанция станция своими руками

Создать собственную мини-ГЭС своими руками способен почти каждый. Примеры? Многие туристы для получения освещения в условиях похода используют обыкновенный велосипед, на котором и передвигаются. На любое колесо велосипеда они устанавливают между спицами перемычки из кусков, скажем, тонкого железа и сначала руками, а затем плоскогубцами заводят края листа за спицу, тем самым фиксируя перемычку. Длина перемычки должна соответствовать половине диаметра колеса, то есть перекрывать расстояние от обода до втулки. По сути, она должна быть равна длине спицы. Оптимальным будет установить четыре таких перемычки по типу сторон света: Север, Юг, Запад, Восток. Далее потребуется обычный велогенератор и фонарик подключенный к нему.

Читать еще:  Бюджетный прудик для дачи своими руками из старой ванны (фото)

Пора выбираться в поход. На ночлег нужно остановиться у реки. Ну и пусть, что комары закусают! Зато получится сделать видео вечеринки, наделать фотографий у костра. Это же очень живописно! Вода в реке должна иметь заметное течение и тогда наша походная мини гидроэлектростанция будет работать. «Да будет свет!» — сказал монтер и сделал замыкание. Нет, это не про нас.

«Да будет свет!» — сказал турист и опустил колесо с перемычками из железа на треть в воду бегущей реки. Сам велосипед ставится на небольшую подставку, или подвешивается за дерево или колышек на берегу так, чтобы колесо на треть было погружено в поток. Вода давит на перемычки, крутит колесо, генератор преобразует энергию воды в ток и мини-фонарик освещает место стоянки.

Нет риска, что батарейки попались бракованные, как в случае применения обычного фонаря, нет риска, что они «сядут», их не надо брать собой в поход в большом количестве. Течение реки никуда не исчезнет. Туристы, чаще всего, предпочитают останавливаться в проверенных местах. Так что, единожды получив электрический ток посредством минивело-ГЭС на месте ночлега, они будут помнить это место и постараются коротать темное время суток именно здесь.

Мини ГЭС для частного дома

Рост тарифов на электроэнергию и отсутствие достаточных мощностей, делают актуальными вопросы о применение бесплатной энергии возобновляемых источники в домашних хозяйствах. По сравнению с другими источниками ВИЭ, мини ГЭС представляют интерес, так как при равной мощности с ветряком и солнечной батареей они способны выдать за равный промежуток времени гораздо больше энергии. Естественное ограничение на их применение является отсутствие реки

Основным показателем, который указывает на эффективность использования МГЭС является скорость потока водоема. Если скорость меньше 1 м/с, то необходимо принять дополнительные меры по его разгону, например, сделать обводной канал переменного сечения или организовать искусственный перепад высот.

Далее, определяется необходимая хозяйству мощность и геометрические особенности канала. Все эти показатели учитываются при выборе типа и конструкции устанавливаемой микро-ГЭС.

Сборка турбины

Для сборки турбины, мы должны проколоть центр пробки от 3 до 5 см сверлом 1/4 “. Поместите пробку на шаблоне с помощью карандаша и отметьте места, где будут расставлены ложки.

С помощью ножа, просверлите отверствия в отмеченных местах. Нарежьте 8 пластиковых ложек, оставляя сантиметр от ручки. Зафиксируйте ложки в пробке и отрегулируйте угол и глубину каждой ложке таким образом, чтобы они имели один и тот же угол наклона по отношению к пробке. Закрепите все ложки силиконом.
Возьмите пластиковую бутылку 4 л прямоугольной формы, вырежьте ее ножницами или острым ножом, как показано на фото.

С помощью линейки отмерьте центр на одной из боковых сторон. Отметьте эту точку несмываемым маркером. Повторите на противоположной стороне. Пробейте обе стороны сверлом 1/4 на отметке, которую вы сделали.
С помощью ножниц вырежьте 2 трубки ПВХ 1/4 “. Трубка должна проходить через центр пластикового контейнера, статор и вал, как показано на рис.

Дюбель вставляется через турбину и контейнер, как показано на рисунке выше. Турбина расположена внутри контейнера таким образом, чтобы ложки находились ниже узкого места. также регулируем положение винилового шланга так, чтобы они не касались внутренней части контейнера. Теперь поместите вторую трубку после того, как установите статор. Трубки помогают держать все части турбины на месте, когда он крутится. Включаем турбину, чтобы проверить, что турбина не падает внутрь контейнера.
Вставьте ротор на валу. Магниты должны быть около 2 или 3 мм от катушек. Поверните вал, чтобы проверить, что магниты не попали на катушки. Регулирутйе угол наклона диска, если это необходимо.
Если ротор вращается плавно, он фиксирует положение размещения горячего клея на дюбель.
Поместите контейнер рядом с трубой и вращайте турбину с водой. Измеряйте с помощью мультиметра энергию, которую они производят.
Вот некоторые видео-примеры по созданию домашней гидроэлектростанции:

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector