Микро гэс своими руками: Как самому сделать мини-ГЭС?

Содержание

Бесплатное электричество – мини ГЭС своими руками

Если у Вашего жилища протекает река или даже небольшой ручей, то с помощью самодельной мини ГЭС Вы можете получить бесплатную электроэнергию. Возможно это будет не очень большое пополнение бюджета, но осознание того, что у Вас есть своя собственная электроэнергия – стоит гораздо дороже. Ну а если, например на даче, нет центрального электроснабжения – то даже небольшие мощности электроэнергии будут просто необходимы. И так, для создания самодельной гидроэлектростанции необходимо как минимум два условия – наличие водяного ресурса и желание.

Если и то и другое присутствует, то то первое, что нужно сделать – это измерить скорость потока реки. Сделать это очень просто – бросаете в реку веточку и замерьте время, в течении которого она проплывет 10 метров. Поделив метры на секунды, вы получите скорость течения в м/с. Если скорость меньше 1 м/с, то продуктивной мини ГЭС не получится. В этом случае можно попробовать увеличить скорость потока искусственно заузив русло или сделав небольшую плотину, если имеете дело с не большим ручьем.

Для ориентира, можно использовать соотношение между скоростью потока в м/с и мощностью снимаемой электроэнергии с вала винта в кВт (диаметр винта 1 метр). Данные экспериментальные, в реальности полученная мощность зависит от многих факторов, но для оценки подойдет. Так:

  • 0.5 м/с – 0.03 кВт,
  • 0.7 м/с – 0.07 кВт,
  • 1 м/с – 0.14 кВт,
  • 1.5 м/с – 0.31 кВт,
  • 2 м/с – 0.55 кВт,
  • 2.5 м/с – 0.86 кВт,
  • 3 м/с -1.24 кВт,
  • 4 м/с – 2.2 кВт и т.д.

Мощность самодельной мини ГЭС пропорциональна кубу скорости потока. Как уже указывалось, если скорость течения недостаточная, попробуйте ее искусственно увеличить, если это конечно возможно.

Типы мини-ГЭС

Существует несколько основных вариантов самодельных мини гидроэлектростанций.

Это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.


Это ротор с вертикальной осью вращения, используемый для генерации электрической энергии. Вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета. Эта конструкция была запатентована Жорж Жан-Мари Дарье, французским авиационным инженером в 1931 году. Также часто используется в конструкциях ветрогенераторов.

Гирляндная гидроэлектростанция состоит из легких турбин – гидровингроторов, нанизанных и жестко закрепленными в виде гирлянды на тросе, переброшенном через реку. Один конец троса закрепляется в опорном подшипнике, второй – вращает ротор генератора. Трос в этом случае играет роль своеобразного вала, вращательное движение которого передается к генератору. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос.


Также заимствован из конструкций ветровых электростанций, такой себе “подводный ветряк” с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см. При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду. При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры. Пропеллер движется не за счет давления воды, а за счет возникновения подъемной силы. Так же как крыло самолета. Лопасти пропеллера движутся поперек потока, а не увлекаются потоком в направлении течения.

Преимущества и недостатки различных систем самодельной мини ГЭС

Недостатки гирляндной ГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих ( длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это своего рода небольшая плотина. Целесообразно использовать в безлюдных, удаленных местах с соответствующими предупредительными знаками. Возможно потребуется разрешение властей и экологов. Второй вариант – небольшой ручей у Вас в огороде.

Ротор Дарье – сложен в расчете и изготовлении. В начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока – это плюс.

Наибольшее распространение при построении самодельных гидроэлектростанций получили схемы пропеллера и водяного колеса. Так как эти варианты сравнительно просты в изготовлении, требуют минимальных расчетов и реализуются при минимальных затратах, имеют высокий КПД, просты в настройке и эксплуатации.

Пример простейшей мини-ГЭС

Простейшую гидроэлектростанцию можно быстро соорудить из обычного велосипеда с динамкой для велофары. Из оцинкованного железа или не толстого листового алюминия надо заготовить несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Эти лопасти устанавливаются между спицами любым подручным способом или заранее заготовленными креплениями.

Если вы используете две лопасти, то установите их напротив друг друга. Если захотите добавить большее количество лопастей, то разделите окружность колеса на число лопастей и установите их через равные промежутки. С глубиной погружения колеса с лопастями в воду можете поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.

Вариант походной ветроэлектростанции рассматривался ранее.

Такая микро ГЭС не занимает много места и отлично послужит велотуристам – главное наличие ручья или речушки – что обычно и есть в месте разбивки лагеря. Мини ГЭС из велосипеда сможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны или другие гаджеты.

Источник

Как сделать мини-ГЭС своими руками / GEF Small Grants Programme, Программа малых грантов в Узбекистане

Главная > Новости > Как сделать мини-ГЭС своими руками

Если недалеко от вашего дома есть небольшая речка, вы можете использовать такой генератор для получения чистой энергии. Это схему разработал один американский рационализатор и собрал мини-ГЭС всего за три дня.


 

Читайте также:

Blue Freedom — самая маленькая гидроэлектростанция
Как сделать солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок за 6 шагов
Самодельный трактор на солнечных батареях


Он использовал неработающий генератор от фирмы Cummins Onan, с которого взял диски для колеса турбины, а электрический генератор он изготовил из двух тормозных роторов размером по 28 см. Также использовал ступицу колеса от старого Доджа. Лопасти турбины выполнены из 10-ти сантиметровых стальных труб, разрезанных на четыре части.


Далее конструктор изготовил шаблон двенадцати дюймовых колес, на которые были нанесены метки необходимых отверстий, а также места для лопастей в количестве 16 штук.

Сверление должно быть выполнено очень точно — от этого зависит эффективность всей установки.

После сверления отверстий, диски были соединены металлическими прутьями, длиной 25 см.

В полученном изделии было сделано отверстие на 10 см для того, чтобы облегчить монтаж электрического генератора и для того, чтобы была возможность лучшего доступа.

Для усиления приливного водяного потока к турбине была присоединена специальная насадка в трубу, выполнена из согнутого металлического листа.

В результате получена своя электростанция — труба с оригинальной насадкой была закреплена под углом 45 градусов, а саму турбину предварительно установили на втулку. Такой подход позволил конструктору производить регулировку. Установленая труба может осуществлять движение во всех четырех направлениях, а турбина и генератор могут отклоняться только взад-вперед.

Для генератора американский конструктор использует следующий подход: из проволоки был изготовлен статер, который имеет 9 одинаковых колец, на каждое из которых было плотно намотана 125 витков.

Также от статера было отведено 6 жил, а сам статер залит эпоксидным компаундом.

Ротор имеет 12 магнитов, расположенных по краях.


Соединение ротора и статера было выполнено с помощью смеси полиэстера и стекловолокна.

Созданный генератор закрепили с одной стороны турбины.

Со свободной стороны электрического генератора прикрепили преобразователь, который помещен в специальный кожух из алюминия. Он превращает трехфазный переменный ток в постоянный. Мощность установки составила 12,5 Вт при 38 оборотах в минуту.


Для работы установки использовали ручей, который протекал у дома конструктора.

С этого ручья вода набирается и подается к турбине.

После выбора правильного угла наклона средняя скорость вращения турбины 110 оборотов в минуту.

В результате этого турбина обеспечивает ток в 2 ампера (при напряжении 12 В).
Плотина Смита

 

 

Метки: мини, гидро, станция, возобновляемая, энергия

Комментарии

Поделитесь статьей

Самодельная мини гэс. Микро ГЭС своими руками из Металла и Дерева

Гидроэлектростанции используют силу воды для получения электрической энергии. Самостоятельно изготовленные станции решают проблему удаленности от централизованных электросетей или помогают сэкономить на электричестве.

Преимущества и недостатки ГЭС

Гидроэлектростанции обладают следующими преимуществами перед другими видами альтернативных источников энергии:

  • Не зависят от погоды и времени суток (в отличие от ). Это позволяет вырабатывать большее количество энергии с предсказуемой скоростью.
  • Мощность источника (реки или ручья) можно регулировать. Для этого достаточно заузить русло плотиной либо обеспечить перепад высот воды.
  • Гидроустановки не издают никакого шума (в отличие от ).
  • Для многих типов станций небольшой мощности не требуется никаких разрешений на установку.

К минусам самодельных ГЭС относится невозможность работать в мороз. Кроме того, водная среда является агрессивной, поэтому детали станции должны быть водостойкими и прочными.

При проектировании мини-ГЭС для использования в качестве альтернативного источника энергии для собственного дома решающими должны быть следующие факторы:

  • Близость реки к дому. Устанавливать самодельную станцию в удалении от дома не стоит. Чем дальше установка, тем ниже ее эффективность, потому что часть энергии будет потеряна при передаче. Кроме того, так сложнее уберечь вашу ГЭС от кражи или порчи.
  • Достаточная скорость течения или возможность его увеличения. Мощность станции увеличивается в геометрической прогрессии при увеличении скорости воды.

Узнать скорость несложно. Бросьте кусочек пенопласта или теннисный шарик в воду и засеките время, за которое он проплывет определенную дистанцию. Затем разделите метры на секунды и вы узнаете скорость. Минимально достаточная скорость воды для самодельной ГЭС — 1 м/с.

Если скорость течения вашей реки или ручья ниже этого значения, то ее усилит маленькая плотина либо сужающаяся труба. Но эти варианты могут вызвать дополнительные трудности. Строительство плотины требует разрешения от властей, а также согласия соседей.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Конструкция ГЭС достаточно сложная, поэтому самостоятельно удастся построить лишь небольшую станцию, которая позволит сэкономить на электричестве или обеспечит энергией скромное хозяйство. Ниже приведены два примера реализации самодельной ГЭС.

Как сделать мини-ГЭС из велосипеда

Этот вариант ГЭС идеален для велопоходов. Он компактный и легкий, но сможет обеспечить энергией небольшой лагерь, разбитый на берегу ручья или реки. Полученного электричества хватит на вечернее освещение и зарядку мобильных устройств.

Для монтажа станции понадобится:

  • Переднее колесо от велосипеда.
  • Велогенератор, который используется для питания велосипедных фонарей.
  • Самодельные лопасти. Их вырезают заранее из листового алюминия. Ширина лопастей должна быть от двух до четырех сантиметров, а длина — от втулки колеса до его обода. Лопастей может быть любое количество, располагать их нужно на одинаковом расстоянии друг от друга.

Чтобы запустить подобную станцию, достаточно погрузить колесо в воду. Глубина погружения определяется экспериментально, примерно от трети до половины колеса.

Для постройки более мощной станции для постоянного использования понадобятся более прочные материалы. Лучше всего подойдут металлические и пластиковые элементы, которые легче защитить от воздействия водной среды. Но годятся и деревянные детали, если пропитать их специальным раствором и покрасить водостойкой краской.

Для станции необходимы следующие элементы:

  • Стальной барабан от кабеля (2,2 метра в диаметре). Из него изготавливается ротор-колесо. Для этого барабан разрезается на части и сваривается заново на расстоянии в 30 сантиметров. Из остатков барабана делают лопасти (18 штук). Их приваривают к радиусу под углом в 45 градусов. Для поддержки всей конструкции из уголков или труб изготавливают раму. Колесо вращается на подшипниках.
  • На колесо устанавливается цепной редуктор (коэффициент передачи должен равняться четырем). Чтобы легче свести оси привода и генератора, а также снизить вибрацию, вращение передается через кардан от старого автомобиля.
  • Для генератора подходит асинхронный двигатель. К нему следует добавить еще один шестеренчатый редуктор с коэффициентом около 40. Тогда для трехфазного генератора с 3000 оборотами в секунду при общем коэффициенте редуцирования 160 количество оборотов снизится до 20 оборотов в минуту.
  • Поместите всю электрику в водонепроницаемую емкость.

Описанные исходные материалы легко найти на свалке или у знакомых. За резку стального барабана болгаркой и за сварку можно заплатить специалистам (или же сделать все самостоятельно). В итоге ГЭС мощностью до 5 кВт обойдется в незначительную сумму.

Получить электричество из воды не так и сложно. Труднее выстроить автономную систему электроснабжения на основе самодельной ГЭС, поддерживать станцию в рабочем состоянии и обеспечивать безопасность людей и животных вокруг нее.

Экология потребления.Наука и техника:Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы по мощности сравнимы с солнечными батареями и ветряками, но производят гораздо больший объем электроэнергии.

Поскольку тарифы на электроэнергию в последнее время начали расти, все большую актуальность среди населения приобретают возобновляемые источники электроэнергии, позволяющие получать электричество практически бесплатно. Среди известных человечеству подобных источников стоит выделить солнечные батареи, ветрогенераторы, а также домашние гидроэлектростанции. Но последние являются достаточно сложными, ведь работать им приходится в очень агрессивных условиях. Хотя это вовсе не говорит, что мини-ГЭС своими руками соорудить невозможно.

Чтобы сделать все правильно и качественно, главное – подобрать правильные материалы. Они должны обеспечивать максимальную долговечность работы станции. Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы, мощность которых сравнима с аналогичной у солнечных батарей и ветряков, могут производить гораздо больший объем энергии. Но хотя от материалов и зависит многое, на них все не заканчивается.

РАЗНОВИДНОСТИ МИНИ-ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Существует большое количество разнообразных вариаций мини-ГЭС, каждая из которых имеет свои преимущества, особенности и недостатки. Выделяют следующие виды этих устройств:

  • гирляндную;
  • пропеллерную;
  • ротор Дарье;
  • водяное колесо с лопастями.

Гирляндная ГЭС состоит из троса, на котором закреплены роторы. Такой трос перетягивают через реку и погружают в воду. Поток воды в реке начинает вращать роторы, которые в свою очередь крутят трос, на одном конце которого расположен подшипник, а на втором – генератор.

Следующий вид – это водяное колесо с лопастями. Его устанавливают перпендикулярно водной глади, погружая меньше чем наполовину. Поскольку поток воды воздействует на колесо, оно вращается, и заставляет крутиться генератор для мини-ГЭС, на котором закреплено это колесо.


Что касается пропеллерной ГЭС, то представляет она собой ветряк, расположенный под водой с вертикальным ротором. Ширина лопастей у такого ветряка не превышает 2 сантиметров. Подобной ширины для воды хватает, ведь именно такой номинал позволяет производить максимальное количество электроэнергии при минимальном сопротивлении. Правда, эта ширина оптимальна только для скорости потока до 2 метров в секунду.

Что касается других условий, то параметры лопастей ротора рассчитывают отдельно. А ротор Дарье является вертикально расположенным ротором, действует который по принципу перепада давления. Все происходит аналогично с крылом самолета, на который воздействует подъемная сила.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ


Если рассматривать гирляндную ГЭС, то у нее имеется ряд очевидных недочетов. Во-первых, длинный трос, используемый в конструкции, представляет опасность для окружающих. Также большую опасность представляют скрытые под водой роторы. Ну а вдобавок, стоит отметить низкие показатели КПД и большую материалоемкость.

Что касается недостатков ротора Дарье, то чтобы устройство начало вырабатывать электроэнергию, его нужно предварительно раскрутить. Правда, при этом отбор мощности производится прямо над водой, так что как бы ни изменился поток воды, генератор будет вырабатывать электричество.

Все вышеперечисленное является факторами, которые делают более популярными гидротурбину для мини-ГЭС и водяные колеса. Если рассматривать ручное сооружение подобных устройств, то они не так уж и сложны. А в добавок, при минимальных затратах такие мини-ГЭС способны выдавать максимальные показатели КПД. Так что критерии популярности очевидны.

С ЧЕГО НАЧИНАТЬ СТРОИТЕЛЬСТВО

Возведение мини-ГЭС своими руками стоит начинать с измерения скоростных показателей течения рек. Это делается очень просто: достаточно отметить вверх по течению расстояние в 10 метров, взять в руки секундомер, бросить щепку в воду, и засечь время, за которое она пройдет отмеренную дистанцию.

В конечном итоге, если 10 метров разделить на количество затраченных секунд, получится скорость реки в метрах в секунду. Стоит учитывать, что нет толку сооружать мини-ГЭС в местах, в которых скорость потока не превышает 1 м/с.


Если нужно разобраться, как делают мини-ГЭС в местности, где небольшая скорость реки, то можно попытаться добиться увеличения потока путем организации перепада высот. Сделать это можно через установку сливной трубы в водоем. При этом диаметр трубы будет непосредственно влиять на скорость потока воды. Чем меньше будет диаметр, тем быстрее будет течение.

Подобный подход позволяет организовать мини-ГЭС даже в том случае, если возле дома будет проходить небольшой ручеек. То есть на нем организовывается разборная плотина, ниже которой производится монтаж непосредственно мини-гидроэлектростанции для питания дома и бытовых приборов. опубликовано

Меня всегда привлекало получение бесплатной энергии из природных ресурсов. И как-то у меня зародилась идея сделать простую мини электростанцию, которая бы вырабатывала электричество из проходящего мимо водяного ручья.

Все началось с идеи использовать барабан старой стиральной машины в качестве водяного колеса – миниатюрной самодельной гидроэлектростанции.


К барабану с помощью металлических уголков были прикреплены прямые лопасти из влагостойкой фанеры.


Крутящий момент с водяного колеса передается за счет ремня на велосипедную динамо-машину (генератор постоянного тока). Выработанная электроэнергия поступает на светодиод. Достаточно рукой слегка прокрутить колесо, и светодиод начнет мигать.


Основа всей конструкции – велосипедная рама.


Два подшипника позволяют водяному колесу свободно крутится.


Первые испытания на маленькой речке показали, что водяное колесо на раме установлено слишком высоко, что не дает потоку воды его нормально раскручивать.
После небольших изменений в конструкции рамы колесо стало располагаться ниже и скорость вращения резко возросла. Как результат, начала вращаться динамо-машина и светодиод на 4,5 В загорелся.


Вот так из старого хлама получилась самодельная гидроэлектростанция.
Далее мини ГЭС в сборе была установлена на небольшой ручей.


Вырабатывает она всего несколько вольт, но их достаточно для свечения светодиода.


Это был неплохой эксперимент для начала.

Дальнейшее усовершенствование в проекте

Дальнейшее усовершенствование водяного колеса должны затронуть:
  • Построить мини-дамбу для увеличения напора воды. При этом полностью речку не планируется перегораживать, чтобы рыба могла уходить во втором потоке.
  • Под дамбой установить трубу, по которой вода будет поступать на самодельную турбину. В трубе устроить кожух из транспортерной резиновой ленты. Перекрыв поток воды через трубу можно провести обслуживание механизмов.
  • По расчетам, турбина будет выдавать мощность примерно в два раза больше, чем водяное колесо. Кроме того, замена водяного колеса на турбину должна снять проблему замерзания в зимнее время.
  • Поток воды будет раскручивать турбину, передавая крутящий момент генератору. Держаться турбина будет на двух подшипниках, изготовленных из массива дерева. При регулярном смазывании они прослужат долго. Упорная шайба будет удерживать механизм от бокового смещения.
  • Изготовить металлические лопатки, рассчитав угол, под которым их нужно загнуть (от этого параметра зависит мощность гидроэлектростанции). Лопатки прикрутить нужно будет с использованием резиновых прокладок, чтобы избежать их отрыва.
  • Для передачи крутящего момента использовать собранный из труб вал.
  • Установить генератор. На генератор поставить шкив меньшего размера, чем установленный на валу. Это позволит повысить обороты, что необходимо для эффективной работы генератора.
Генератор должен выдавать порядка 600 Вт электроэнергии. Это даст возможность подключать бытовую технику. Если следующий этап эксперимента завершится удачно, можно будет подумать о дальнейшей модернизации с тем, чтобы вырабатывать несколько киловатт электроэнергии.

История гидроэнергетики берет начало от простого водяного колеса, которое нашим предкам пришло в голову установить на порогах реки. Сначала его использовали для мельницы, тем самым облегчив работу жерновов. Позднее люди научились использовать силу воды для самых разных нужд – изготовления бумаги, распиловки бревен, в кузнечном деле и даже для пивоварения. Венцом творения был электрогенератор, который удалось подключить к турбине. Так появились ГЭС, принцип которых используют сегодня и для домашних изобретений, в том числе и в сегодняшней самоделке.
Ее автору удалось собрать ее буквально из старой стиралки, слегка модернизировав и грамотно использовав ресурсы ближайшей речки на его загородном участке. Он утверждает, что живет уже несколько лет без подключения к электрическим сетям, и не платит за электричество ни копейки. Мощности от гидрогенератора хватает чтобы снабдить электричеством не только все электроприборы в доме, но и потянуть работу мастерской с электроинструментами. Как такое возможно? Давайте посмотрим вместе.

Принцип работы гидроэлектрогенератора

В данной домашней разработке используется родной корпус стиральной машины. Двигатель перемонтируется в режим генератора, и помещается обратно на свое посадочное место. Колесо Пелтона применяется как движущая турбина, аккумулирующая потоки воды, и передающая кинетическую энергию генератору. Переменный 3-х фазный ток, получаемый на выходе генератора, пропускается через выпрямитель из трех диодных мостов. Постоянный ток подается на зарядку аккумуляторов через контроллер, а от них на инвертор 12V/220V, снова получая переменную частотность.

Материалы, инструменты

Материалы:
  • Старая стиральная машина с инверторным двигателем;
  • Колесо Пелтона;
  • Небольшой отрезок тента;
  • Фанера;
  • Оргстекло или плексиглас;
  • Силикон;
  • Гидроизоляция для пластика — краска или мастика;
  • Саморезы, гайки, шайбы, болты и наждачная бумага.
Инструмент:
  • Дрель с корончатой фрезой, сверлами и насадкой под саморезы;
  • Сабельная пила или электролобзик;
  • Ручной инструмент: гаечные ключи, плоскогубцы, малярный нож и пистолет для силикона.

Собираем гидроэлектрогенератор

Подготовительные демонтажные работы
Для начала необходимо разобрать стиральную машинку, оставив лишь нужные нам детали.


Машинка вертикального типа, поэтому снимаем торцевую крышку с лицевой стороны и демонтируем электронную панель контроля режимов стирки.


Вытаскиваем внешний барабан и демонтируем насос и лишние шланги подводки воды.


Маховик для стирки нам не нужен, как в прочем и внутренняя стальная емкость для белья.


Все что должно остаться – это внешний пластиковый барабан и двигатель на валу.


Как мы можем убедиться, перемонтированный инверторный двигатель уже выдает электричество при вращении вала.


Теперь необходимо разобрать двигатель, оставив на корпусе только вал с подшипниками.

Изготовление гидротурбины

Герметизировать наш вал поможет резиновая прокладка, вырезанная из старой камеры. Делаем в ней отверстие посередине, и насаживаем плотно на стержне вала.


Небольшое колесо Пелтона будет осуществлять забор воды. Этому изобретению почти полторы сотни лет, а оно все не теряет актуальности и применяется даже на некоторых ГЭС. Его необходимо закрепить на валу так, чтобы оно могло свободно двигаться и не касалось корпуса.


Размечаем под него отверстие в корпусе для подачи воды, и сверлим его корончатой фрезой.


Лобзиком или сабельной пилой делаем сливное отверстие в форме прямоугольника, и закрываем его на саморезы отрезком водонепронецаемого тента. Должно получиться вот так (фото).


Далее нужно изготовить заглушку для бака нашей гидротурбины. Делаем ее из куска влагостойкой фанеры, выпиливая лобзиком окружность, равную внутреннему диаметру барабана. В самой заглушке делаем смотровое отверстие для контроля работы агрегата. Которое затем будет закрыто оргстеклом.


Обмазываем торец фанеры силиконом, и насаживаем ее внутрь. Закрепляем ее с помощью саморезов через корпус турбины.


Вырезаем из прорезиненного материала прокладку для оргстекла, и приклеиваем ее на силикон к фанере.


Засверливаем четыре отверстия по сторонам прямоугольника окошка, и с внутренней стороны помещаем в них прижимные болты. На них и будем закреплять оргстекло, чтобы оно было съемным на случай непредвиденных поломок.


Герметизируем стык нашей заглушки с корпусом силиконом.


Для защиты электрической части агрегата, автор установил дополнительный кожух из пластика на край турбины с помощью саморезов. Сам пластиковый корпус прокрасил краской чтобы защитить пластик от растрескивания.


Настала очередь собрать двигатель, установить его на агрегате. Крепим на посадочные болты статор.


Для получения постоянного тока для зарядки аккумуляторов закрепляем планку из трех диодных мостов, по каждому на фазу.


Накрываем двигатель крышкой ротора, и затыкаем лишние сливные отверстия для шлангов, оставшиеся в корпусе.

Установка и подключение

Наш гидрогенератор практически готов. Остается закрепить его на рамочном каркасе из сваренных уголков, и приспособить с помощью гидрантов подачу воды. Выходную мощность генератора можно регулировать силой напора, или диаметром отверстия сопла крана, подающего воду непосредственно в саму турбину. Направленный слив также обеспечит возврат воды без вреда для реки.

Всегда хотел получить электричество из ручья, протекающего по периметру моего дома. Около трех лет назад я установил временную турбину, чтобы проверить, будет ли работоспособным турбинное колесо большего размера.

Демо-версия этого колеса была сделана из старых подставок для абразивных кругов и деревянных паллет в качестве лопастей.

В качестве генератора я использовал старую ленту постоянного тока из приводного двигателя Ametec. Чтобы приготовить все полностью, я использовал мини-мотоцепь и звездочки с 70 и 9 зубцами (для вращения колеса и на двигателе). Стоимость всех предметов вылилась примерно в 30 фунтов стерлингов.

Максимально оно генерировало 25 Вт и проработало где-то в течение года, главным образом из-за ограничений двигателя Ametec и размера колеса, и подтолкнуло меня к созданию турбины большего размера.

В первую очередь мне нужно было запрудить воду ручья, так, чтобы уровень воды был примерно мне по грудь. Не дожидаясь конца лета, я, с помощью водооткачивающего насоса отвел воду, сделал запруду из цемента.

Колеса турбины мне изготовили местные строительные компании из прочного многослойного материала, используемого для создания обшивки и настила в судостроении, толщиной в 13 мм. Из этого же материала я сделал и лопасти. В завершение я покрыл диски и лопасти специальным водоотталкивающим составом, чтобы продлить их жизнь.

Основу для турбины я соорудил из дубовых поленьев. Дуб оказался очень жестким, пришлось повозиться, пока я прикреплял поленья болтами к каменной раме. Пришлось сверлить отверстия, а для этого приходилось привязывать турбину, чтобы уравновесить ее и подогнать все размеры и затянуть болты.

Следующим шагом после установки колеса было решение вопроса с приводом и генератором.

Первоначально я использовал привод производства Minimoto, но затем маленькая цепь из-за интервала между зубьями начала соскальзывать, и я решил приобрести цепи с шагом 3/8 и звездочки у поставщика подшипников. Генератор поставил Windblue Power Permanent Magnet Generator (PMG). Он способен вырабатывать 12 В на 150 об./мин. Его часто используют в качестве переделанного автомобильного генератора. Обычный генератор выдает 12 В лишь при 3000 оборотах. Этот двигатель я заказал в США за 135 фунтов стерлингов, включая расходы на почтовую пересылку.

Колесо крутилось слишком медленно, и мне пришлось делать под запрудой ступенчатый поддон, на котором вода собиралась в узкое жерло и с большей силой лилась на лопасти.

Кроме того я прикрутил стальным тросом сечением в 1 см основные рейки каркаса, а там, где была возможность, укрепил базу с помощью анкерных болтов длиной в 1 фут, чтобы уберечь устройство от поломки, если вдруг плотину прорвет или будет сильный порыв ветра.

На турбине установлены аккумуляторы 4x55AH Brand New. С их помощью я постоянно подзаряжаю ноутбук. Также я купил два военных тяговых свинцовых аккумулятора 2х110Аh Hawker для освещения гаража и дома. Подача напряжения на два разных по типу аккумулятора идет с разных проводов.

Примерно год я эксплуатирую эту систему. Выходная мощность — 50 Вт, на пике выдает до 500 Вт. Пару раз турбина останавливалась из-за спада воды, а также из-за перекрытия основного потока во время наводнений. А так — круглый год работает.

Перевод: Ярослав Николаевич

Рекомендуем также

Мини ГЭС своими руками. Самодельные мини ГЭС


Мини ГЭС своими руками собрал энтузиаст в Таджикистане. Последняя отладка и самодельная гидроэлектростанция опять на ходу. Изобретатель Лукмон Ахмедов работал 2 года, нелегкий труд его оправдан. Сегодня свет подается в 20 домов, соседи согласились покрыть расходы на строительство и теперь получают электроэнергию бесплатно.
Говорит изобретатель: — «Слава богу теперь и у нас есть свой свет, так как всех обеспечить электричеством не получается, но люди приходят и просят, чтобы им тоже провели электричество. Говорят, что будут помогать, чем смогут, но пока только 30 дворов смогут получать свет».
Это изобретение для жителей этого кишлака стало настоящим спасением. Мини ГЕС расположена на канале в том месте, где поток наиболее мощный. В качестве турбины использовано колесо трактора, обыкновенный генератор производит 40 кВт электроэнергии в час.
Комментирует создатель: — «Сейчас электричество подается в больницу и школу где работают компьютеры, в будущем хочу поставить еще 2 большие ГЕС и тем самым увеличить число потребителей».
Это первое изобретение Лукмона Ахмедова, у изобретателя нет высшего образования, он никогда не работал в сфере энергетики. Односельчане сначала не верили в успешный исход труда Лукмона, но потом его идею поддержал весь кишлак. Теперь к нему идут за советом люди, хотят построить больше таких электростанций. Швейная фабрика Звезда Востока предлагает блузки тут. Это белорусский трикотаж по оптовым ценам.
«Мы благодарны Лукмону, ту зиму мы с трудом прожили. Свет у нас давали – час утром и час вечером, а сейчас он всегда есть» — объясняет односельчанка.
Сегодня изобретатель работает над чертежами новой мини ГЭС, она рассчитана на большую мощность. Лукмон надеется, что новая мини ГЭС способна будет осветить дома всего кишлака.

Соорудить мини-ГЭС своими руками под силу каждому

«Зеленые» всего мира все чаще и все более активно протестуют против разработки новых месторождений нефти, газа, угля, а также массового использования двигателей внутреннего сгорания во всем мире, которые и приносят самые сильные загрязнения нашей среды обитания. Знаменитости из мира моды, театра, кино, призывают жить экономнее в плане расхода электроэнергии. Они устанавливают на крышах своих особняков солнечные батареи, ветровые генераторы (как актёр Леонардо Ди Каприо, например).

Все больше простых людей также понимают, что и от их поведения что-то может зависеть, и если хотя бы один человек найдет альтернативу двигателю внутреннего сгорания, то тогда мир станет чуточку чище. Поэтому в деревнях, поселках и в нашей стране, там, где есть падающая или бегущая вода, некий бассейн с водой на возвышенности, есть возможность сделать мини ГЭС своими руками и, тем самым, помочь и себе и ее Величеству Природе. Это ведь альтернатива бензиновому или дизельному генератору, который все равно работает на топливе и дает едкий выхлоп в окружающую среду.

А если не один человек, не одно домохозяйство решило найти альтернативный путь получения электроэнергии? Если целый поселок, деревня, аул? Тут уже нагрузка на Природу уменьшится значительно. Да и в кармане у потребителя останется больше денег на домашние нужды, ибо электричество от мини ГЭС, созданной руками и умом энтузиастов выходит примерно раза в три дешевле, чем покупать его от штатных производителей (ТЭЦ, Атомные станции, промышленные ГЭС).

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.

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.

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.

Трудности согласования

Однако, зажечь одну свечу, образно говоря, это одно, а вот зажечь тысячи, дать людям свет, как то сделал Прометей, это совсем иное дело. Компактная гидроэлектростанция как источник электричества своим появлением в обыденном применении может нарушить устоявшуюся картину и состояние дел.

Крупнейшие монополии привыкли, что именно они производят электроэнергию для малых поселений, сбытовые дочерние структуры привыкли получать деньги за доставку товара – КВт\час потребителю. Куда в эту схему вписать мини — ГЭС? Да еще не подконтрольную монополистам? Сразу скажу, что согласовать такой проект с местными властями в России будет непросто, как впрочем, и всякое иное новое дело. Но результат стоит затраченных усилий.

В целом под компактной (мини) гидроэлектростанцией подразумевается такая станция, что выдает мощность до 100 квт. Народные умельцы, работая руками и головой, могут достаточно легко соорудить сию полезную штуку у себя в поселке или деревне, даже в частном домовладении. Но только если имеются соответствующие природные условия и желание что-то создать НОВОЕ, сэкономить денег, то есть в будущем меньше платить за электричество.

Если вы посмотрите видео, или фото некоторых мини- ГЭС, то увидите, что подчас они выглядят весьма странно. Но ведь для современников Леонардо Да Винчи его махолеты с огромными крыльями тоже казались по меньшей мере странными, а своими дерзкими опытами и идеями великий итальянец и вовсе наводил ужас на многих людей своего времени. Ну и что? Людей тех мы не помним. А чертежи и творения Леонардо будут жить в веках. Стройте мини-ГЭС своими руками, экспериментируйте, дерзайте! Природа и потомки скажут вам лишь «Спасибо»!

Михаил Берсенев

В Таджикистане тоже есть умельцы, не хуже индийских:

Мини ГЭС. Виды и работа. Применение и устройство.Особенности

Мини ГЭС представляет собой небольшую гидроэлектростанцию, которая вырабатывает относительно малое количество электрической энергии. Данное оборудование не имеет четко обозначенного понятия, единственной его характеристикой выступает мощность. По своему принципу работы малые гидроэлектростанции практически ничем не отличаются от станций, которые вырабатывают большую мощность. Вода здесь также выступает в качестве источника силы, которая и вращает лопасти турбины.

Необходимость использования подобного оборудования часто вызвана отсутствием полноценного снабжения электричеством, а также ростом тарифов на электрическую энергию. При наличии реки или даже речки и грамотном подходе к установке данного оборудования вполне можно обеспечить электроэнергией целый дом или даже небольшого поселения. В некоторых случаях даже при небольшой скорости речки можно создать необходимый поток воды с помощью создания перепадов высот.

Виды

Мини ГЭС

 может выдавать разную мощность электрической энергии, это зависит от ее типа и разновидности применяемого оборудования.
Исходя из типа водяных потоков, могут применяться следующие виды гидроэлектростанций:
  • Русловые. В большинстве случаев их можно наблюдать на равнинах. Их ставят на реках, где вода имеет небольшой поток.

  • Стационарные. Их применение свойственно местам, где реки имеют быстрый поток воды. Это позволяет рассчитывать на получение большей энергии воды.

  • Гидроэлектростанции, которые ставятся в точках перепада водяного потока. В большинстве случаев их можно наблюдать поблизости от промышленных предприятий и организаций.

  • Мобильные установки. В большей части случаев они сооружаются с использованием рукава из армированных материалов. Для мобильных гидроэлектростанций часто достаточно лишь небольшого ручейка.

По принципу функционирования Мини ГЭС бывают:
  • «Водяное колесо». Это значит, что колесо с лопатками располагается параллельно текущей поверхности воды, но в то же время в воде находится только часть колеса. Водная масса оказывает давление, в результате чего колесо начинает вращаться. Указанное вращение заставляется вращаться генератор.

  • Мини ГЭС в виде гирляндной конструкции предполагает укладку троса или оси между двумя берегами. На нем жестко устанавливаются роторы. Под действием перемещения водных масс роторы начинают вращаться. Их вращение также передается тросу, оно же в итоге передается генераторной установке. Она стоит на поверхности берега.
  • Установка с ротором Дарье. Принцип данного устройства базируется на использовании разности давлений, возникающих на лопастях ротора. Вызывается такая разность вследствие обтекания водой сложно устроенных плоскостей ротора.

  • Установка с пропеллером. Данное устройство напоминает ветрогенератор, однако в данном случае лопасти установки находятся в воде.

По разновидности конструкций устройства турбины могут быть:
  • Осевыми. В них вода направляется по оси турбины и идет на лопасти, что и приводит во вращение турбину.
  • Радиально-осевыми. Здесь вода первоначально направляется радиально к оси, а впоследствии по оси ее вращения.
  • Ковшовыми. В данном случае вода направляется на лопатки (ковш) посредством сопел, где происходит увеличение скорости воды. Ударяясь о лопатки, турбина приводится во вращение.
  • Поворотно-лопастными. В данном случае лопасти вращаются вокруг оси вместе с турбиной.
В зависимости от условий монтажа данное оборудование может быть:
  • Низконапорными, они предполагают перепад высот до 25 м.
  • Средненапорными, они предполагают перепад высот в пределах 25-60 м.
  • Высоконапорными, они предполагают перепад высот выше 60 м.
Устройство

Гирляндная гидроэлектростанция выполнена из турбин, которые имеют небольшой вес. Они нанизываются на трос в виде гирлянды. Данный трос перебрасывается через реку и крепится в опорных подшипниках. Эти подшипники обеспечивают свободное вращение и возможность раскручивания вала генератора.

Турбины, которые также называют гидровингроторами, выполнены в виде двух полуцилиндров со смещенными осями. Когда они погружаются в воду, то течение воды обеспечивает создание крутящего момента. В результате течения потока воды трос выгибается и натягивается, что обеспечивает его свободное вращение. Концами трос соединяется с редуктором, именно ему передается мощность крутящегося троса. В результате трос выполняет функцию вала, который передает мощность генератору.

В обычной промышленной или бытовой сети постоянство частоты тока поддерживается сетью и специальным оборудованием. Однако для потребителя генератор может выдавать большую мощность, в зависимости от скорости течения воды. Поэтому в генераторе предусматриваются дополнительные регулировочные механизмы. К примеру, в схему может быть введена регулируемая балластная нагрузка, она может использоваться для подогрева воды в случае выработки излишней мощности. В промышленных установках мини ГЭС для этого специально предусматривается дополнительное оборудование.

Схема электрогенерирующей установки в целом предполагает наличие следующих элементов:
  • Гидротурбина с лопатками, которая соединяется с валом генератора.
  • Генератор. Используется для создания переменного тока. Он подсоединяется к валу турбины. Так как параметры создаваемого тока являются сравнительно нестабильными, то применяется дополнительное оборудование.
  • При помощи блока управления турбиной можно запускать и останавливать агрегат, синхронизировать работы, контролировать режимы работы и аварийно останавливать установку.
  • Блок балластной нагрузки, который используется для рассеивания неприменяемой мощности, то есть энергии, которую потребитель в данный момент не использует. Это дает возможность избежать выхода из строя генератора, а также системы контроля и управления.
  • Контроллер заряда или стабилизатор. Данные устройства необходимы, чтобы управлять зарядом аккумуляторов, преобразования напряжения.
  • Аккумуляторные батареи, которые накапливают заряд и обеспечивают автономность работы устройства.
  • Инверторная система, используемая для преобразования напряжения.
Принцип действия мини ГЭС

Принцип действия  аналогичен функционированию крупных электрических станций. Отличие кроется только в мощности установок и объема создаваемого электричества.

Напор воды может создаваться обычным течением водоема или образовываться путем возведения плотины или другого сооружения. К примеру, может быть создан искусственный перепад высот, что позволяет за счет силы тяжести усилить поток воды. В свою очередь, благодаря силе тяжести гидравлическая турбина будет вращаться быстрее, а значит, будет вращаться быстрее и генератор. В ряде случаев могут применяться одновременно два способа создания напора.

Под действием напора вода направляется в необходимом направлении, где и устанавливается турбина. На ее лопасти попадают водные массы, которые передают им свою энергию. Источником водной энергии могут являться реки и речки, перепады высот, расположенные на всевозможных водяных сбросах, трубопроводов разного назначения и так далее. Указанная водная энергия преобразовывается при помощи гидротурбины в движение вращения. Далее, проходя через редуктор или другую механическую передачу, эта энергия направляется на вал генератора.

Применение

Мини ГЭС могут применяться повсеместно. Ограничением их применения может быть только отсутствие рек и речек. Если возле дома течет маленькая река, в том числе имеются плотины, высотные перепады на водяных сбросах, то это значит, что в данной местности созданы все условия для монтирования мини гидроэлектростанции. Естественно, что на ее покупку, монтаж или создание своими руками потребуется вложение денег. Однако, необходимо отметить, что такая установка сможет довольно быстро окупиться. В любой момент времени Вы будете иметь дешевую электроэнергию, за которую не нужно будет платить. Вы не будете зависеть от всевозможных внешних факторов.

Мини ГЭС могут использоваться в следующих целях:
  • Для промышленно применения. Это установки мощностью 200 кВт и выше. Данное оборудование производится специализированными предприятиями, однако их не так много. Данные гидроэлектростанции применяются для электрического снабжения промышленных предприятий и организаций, а также реализации электрической энергии потребителям.
  • Для коммерческого применения. Это установки мощностью до 200 кВт. Данные гидроэлектростанции применяются для электрического снабжения мало энергоемких предприятий, поселений, а также небольших групп домов.
  • Для бытового применения. Это установки мощностью до 20 кВт. Данные гидроэлектростанции применяются для электрического снабжения небольших всевозможных объектов, а также загородных домов.

Мини ГЭС для личного потребления вполне можно соорудить собственными руками. Для этого можно использовать как готовые комплектующие, так и подручные материалы.

Похожие темы:

Мини- и микро-гэс — популярные конструкции и применение

04.12.2017 2689

Мы побеседовали с Зульфией Мамадалиевой — исследователем Наманганского инженерно-технологического института, которая сегодня устанавливает первую экспериментальную микрогидроэлектростанцию на малом водотоке в городе Касансае Наманганской области. Именно она, маленькая и хрупкая женщина, первой заинтересовалась, как получить бесплатную энергию для жителей родного города.

— Как вы решили заняться такой еще малоизученной в Узбекистане темой ?

— В ходе научных исследований и работы с предпринимателями и фермерами Наманганской области я часто сталкивалась с недостаточной информированностью жителей нашего города об альтернативных источниках энергии.

Все связывали их только лишь с солнечными установками, но ведь существует много других интересных способов. Так и началось мое исследование микрогидроэлектростанций.

Сначала я сделала заметки, потом начала исследовать наш район с целью найти наиболее перспективные места для постройки микро-ГЭС, которые смогли бы компенсировать нужды фермерских хозяйств и частично заменять энергоснабжение.

— В чем преимущества микрогидроэлектростанций?

— Во-первых, они обладают главным плюсом для всех предпринимателей – привлекательной ценой. Конструкция, которую мы установили в качестве экспериментальной, не такая дорогая.

Возможно, она выглядит немного громоздкой, но на самом деле ее очень легко установить, снять, перенести – она мобильна. Если изменится поток воды, вы можете спокойно переместить ее в другое место и настроить там самостоятельно.

Таким образом, вы не затрачиваете ни огромных средств, ни трудовых ресурсов.

Второе преимущество нашей установки — она рассчитана именно на малые потоки воды, которые как раз протекают в нашем районе и многих других областях Узбекистана. Это арыки, саи, которые текут со скоростью от 3 до 5 метров в секунду.

То есть если предпринимателю, к примеру, на постройку крупной ГЭС требуется достаточно много финансов и сил, то наши установки можно прикрепить на обычном арыке.

Мы надеемся, что благодаря этому наши гидроэлектростанции будут популярны среди жителей областей и районов.

  • Схема микро-ГЭС
  • В комплект поставки входят:
  • водозаборное устройство (1), водовод (2), энергоблок (турбина — 3, генератор — 5), выпускной коллектор (4) и устройство автоматического регулирования.
  • — Какую пользу несут микрогидроэлектростанции для экологии?

– Прежде всего, это — чистая энергия. При работе микро-ГЭС не наносится никакого вреда экологии и воде. К примеру, чтобы выработать 1 кВт энергии, требуется много ископаемого топлива, а в случае с микро-ГЭС мы имеем возобновляемый источник энергии, который не кончается. Самое главное в этом деле – наладить работу с оборудованием и вовремя обслуживать его.

По какому принципу работает ваша установка?

– Наша микрогидроэлектростанция – легкого типа. В чем это выражается? По сути, микро-ГЭС – это модернизированный чигирь (чархпалак) — водоподъемное устройство, широко используемое в странах Центральной Азии для полива садов, виноградников и бахчей, который был изобретен еще в III веке предками хорезмийцев.

Еще в древности дешевизна, практичность и безотказность в работе этого древнего механизма сделало его популярным не только среди фермеров, но и ученых, которые предлагают различные усовершенствованные конструкции для использования энергии потока в современных условиях.

Мы решили немного усложнить тот же чигирь, сделать его мобильнее и попробовать использовать для выработки энергии.

Как установить микро-ГЭС? Для начала нужно найти место с небольшим спуском, либо соорудить этот спуск самим. При этом повторюсь, что никаких трудоемких и затратных работ не потребуется, конструкцию спокойно можно установить на любом арыке.

Конструкция с лопастями, установленная перпендикулярно поверхности воды, погружена в нее наполовину. В процессе работы вода давит на лопасти и заставляет вращаться колесо.

Всё очень просто: с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами эта конструкция хорошо работает. Поэтому часто применяется и на практике.

Преимущества микро-ГЭС

— Какова польза, к примеру, от одной такой установки?

Наша установка рассчитана на 10-15 кВт, то есть она может спокойно обеспечить электроэнергией два или три фермерских хозяйства. Обходится в целом эта конструкция от 20 до 25 млн сумов ($2500-$3125), вместе с установкой.

Если, к примеру, ее приобретают три семьи, то в течение 2—2,5 лет ее можно окупить. Обычно данной конструкцией пользуется не один человек, ведь производящую энергию можно использовать не только для своих нужд, но и для целого хозяйства.

В основном это цеха, фермерские хозяйства.

Кроме того, я хотела бы отметить, что в областях нашей страны очень много старых микрогидроэлектростанций, действующих ранее, старых потоков. Наши конструкции можно спокойно устанавливать и на этих сооружениях, в этом случае установка обойдется еще дешевле.

— А сколько таких установок, на ваш взгляд, потребуется, чтобы обеспечить энергией население нашей страны?

— Это зависит от нужд населения, численности и многих других факторов. Наманганская область считается густонаселенной, поэтому, чтобы обеспечить жителей энергией, понадобится, конечно, не одна конструкция. Плюс микро-ГЭС в том, что можно поставить несколько таких установок в одном кишлаке – они не будут мешать работе друг друга.

— Наверняка, среди всех плюсов данной установки, есть и недостатки?

Первый и самый главный недостаток — отсутствие комплектующих. В Узбекистане нет действующих генераторов – все они закупаются за рубежом. А самое дорогое в этой конструкции и есть этот генератор.

Если бы их делали отечественные производители, установка обходилась бы в два раза дешевле.

Мы надеемся, что такие производители у нас обязательно появятся, более того – было бы практичнее организовать целое производство, которое занималось бы разработкой микрогидроэлектростанций исходя из потребностей заказчиков.

Гидроэнергетика Узбекистана в цифрах

Большое будущее малых ГЭС

Анна Марченко

Одно из наиболее перспективных направлений в развитии нетрадиционной энергетики в России — освоение энергии небольших водотоков с помощью микро- и мини-ГЭС. Это связано, прежде всего, со сравнительной простотой их строительства и эксплуатации, а также с большим энергетическим потенциалом малых рек.

Свободный ресурс

К малой гидроэнергетике принято относить гидроэнергетические объекты разного типа с установленной мощностью менее 25 МВт, в том числе совсем небольшие — микроГЭС мощностью от 3 до 100 кВт.

Использование гидроэлектростанций таких мощностей для нашей страны — далеко не новое явление: в 1950-1960-х гг. в СССР действовало более шести тысяч подобных станции.

Сегодня же в России их насчитывается всего несколько сотен, что явно меньше наших возможностей и потребностей.

Принципиально важно отметить, что в малой гидроэнергетике нет необходимости строить крупные гидротехнические сооружения и затапливать большие территории водохранилищами.

Маленькая станция может быть установлена практически на любой реке или даже ручье, что особенно актуально для России, где зоны децентрализованного энергоснабжения охватывают более 70% территории страны, на которой проживают около 20 млн человек.

Мини-ГЭС может применяться для энергоснабжения дачных посёлков, фермерских хозяйств, хуторов, а также небольших производств в труднодоступных районах — там, где строить и содержать электрические сети невыгодно.

Серийная ковшовая микротурбина на основе колеса Пелтона

Основные ресурсы малой гидроэнергетики России сосредоточены в горных районах республик Северного Кавказа, в Ставропольском и Краснодарском краях, на Среднем Урале, в Южной Сибири, Прибайкалье и на Дальнем Востоке.

Виды станций

Конструкция типовой малой ГЭС базируется на гидроагрегате, который включает в себя турбину, водозаборное устройство и элементы управления. В зависимости от того, какие гидроресурсы задействованы малыми гидростанциями, их делят на несколько категорий:

  • русловые или приплотинные с небольшими искусственными водохранилищами;
  • основанные на существующих перепадах уровней воды;
  • использующие энергию свободного течения рек.

По величине напора выделяют низконапорные (Н 75 м) малые гидроэлектростанции.

Спецтурбины

Как и на крупных станциях, на малых ГЭС, используются пропеллерные, радиально-осевые и ковшовые турбины (более подробно о них см. «Энерговектор» № 5/2014 г.) соответствующих размеров и модификаций. Чаще применяются пропеллерные турбины и турбины Френсиса.

Мини-ГЭС устраивают непосредственно в потоке воды или на небольших водохранилищах, которые не могут обеспечить достаточного регулирования стока. Отсюда одна из основных проблем эксплуатации малых ГЭС — непостоянный расход воды.

В период зимней и летней межени сток реки минимален, тогда как во время весеннего половодья объём воды может быть достаточно большим.

По этой причине турбины, используемые на мини-ГЭС, должны быть способны работать как при минимальном, так и при максимальном стоке с наибольшей производительностью.

Такая микроГЭС способна полностью обеспечивать электричеством небольшой частный дом

Таким свойством обладают, например, радиальные двухкамерные проточные турбины системы Ossberger производства одноимённой немецкой компании. Стандартное соотношение размеров камер — 1:2.

Малая камера предназначена для низких расходов, большая камера открывается при средних расходах (при этом малая камера закрывается). Обе камеры работают при полном расходе.

В результате поток воды величиной 12-100% от расчётного максимума используется с наибольшей эффективностью (КПД более 80%), причём турбина запускается при расходе всего 6%.

Существует множество типов конструкций малых ГЭС, проектируемых с учётом различных условий применения. Конечно, охватить их все в этой статье не удастся, поэтому остановимся на некоторых оригинальных разработках.

Гирлянды и рукава

Советский инженер Б. С. Блинов изобрёл и в 1950-1960-х годах впервые применил гирляндные ГЭС для малых рек и рукавные ГЭС для малых рек и ручьёв с дебитом воды более 50 л/с. Гирляндная мини-ГЭС состоит из лёгких турбин — гидровингроторов, нанизанных в виде гирлянды на трос, который переброшен через реку.

Один конец троса закреплён за ось в опорном подшипнике, второй — за ротор генератора. Трос в этом случае играет роль своеобразного вала, вращение которого передаётся к генератору. Одна гирлянда турбин (энергоблок) обеспечивает мощность от нескольких десятков ватт до 5-15 кВт.

Такие энергоблоки можно объединять, заставляя их работать на общую нагрузку и повышая тем самым мощность гидростанции.

Труба рукавной микроГЭС укладывается по склону вдоль водотока

Для устройства рукавной микроГЭС на реке или ручье строится небольшая плотина, к отверстию в которой прикрепляется труба-шланг, уложенная вниз по склону вдоль водотока до электрогенератора. Перепад высот от плотины до генератора должен быть не менее 4-5 м.

Вход в «рукав» располагают так, чтобы захватить среднюю, самую быструю, часть течения реки, и воду по сужающемуся каналу подводят к турбинам. Установленная мощность такой станции может варьироваться от 1 до 100 кВт.

В 70-х годах прошлого века гидроагрегаты для рукавных микроГЭС выпускались серийно на предприятиях сельхозмашиностроения.

Водоворот энергии

Интересную конструкцию для малых ГЭС в 2003 г. запатентовал изобретатель из Австрии Франц Цотлётерер. Он назвал свой проект «Технический водоворот», а мини-ГЭС — «Водоворотно-гравитационной станцией».

Водоворотно-гравитационная мини-ГЭС не повредит рыбе

При строительстве станции Цотлётерера часть воды из водотока отводится в бетонный канал, проложенный вдоль береговой линии. Канал завершается бетонным цилиндром, внизу которого выполнено выпускное отверстие с жёлобом-отводом.

Вода поступает в цилиндр по касательной и, подчиняясь силе гравитации, стремится вниз, закручиваясь по спирали. В центре находится турбина, её то и раскручивает водоворот (средняя скорость вращения турбины — 30 об./мин.).

На водоворотной мини-ГЭС, построенной на ручье с перепадом высоты в 1,3 м и работающей при расходе воды 0,9 м3/с, мощность достигает 9,5 кВт, выработка за год — порядка 35000 кВт/ч. В такой мини-ГЭС КПД доходит до 74%.

Водоворотно-гравитационная ГЭС отличается от станций других видов особенно бережным отношением к биоресурсам реки: скорость вращения турбины всегда остаётся достаточно низкой, и для рыбы лопасти рабочего колеса турбины не представляют опасности.

К тому же лопасти воду не рассекают, а поворачиваются вместе с потоком. Ещё один экологический плюс этого проекта — хорошая аэрация воды и перемешивание в водовороте разного рода загрязнителей.

Всё это способствует более интенсивной жизнедеятельности микроорганизмов, которые естественным образом очищают воду.

Речные звёзды

В 2008 г. компания Bourne Energy (Калифорния) разработала генераторные установки RiverStar («Речная звезда») для устройства мини-ГЭС на небольших реках. RiverStar представляет собой капсулу с поплавком для фиксации ротора на требуемой глубине, ориентируемым глубинным стабилизатором, крыльчаткой, генератором с блоком преобразователя напряжения.

Модули RiverStar удерживаются на месте стальными тросами

Модули RiverStar удерживаются на месте стальными тросами, натянутыми под водой поперёк течения реки, поэтому они не нуждаются в установке плотин, якорей и проведении каких-либо дополнительных работ на речном дне.

Параллельно тросам на берег выходят кабели, по которым, собственно, и идёт электроэнергия. Мощность одного модуля при скорости течения реки 7,4 км/ч составляет 50 кВт.

Генераторные установки RiverStar можно устанавливать блоками по несколько штук для увеличения мощности.

Мини-ГАЭС

В середине прошлого века британский изобретатель Элвин Смит предложил оригинальную конструкцию волновой малой гидроаккумулирующей электростанции. В основе установки — два поплавка, способных двигаться друг относительно друга.

Верхний раскачивается волнами, нижний соединён с морским дном с помощью цепи и якоря.

Предусмотрена автоматическая подстройка высоты положения верхнего поплавка в зависимости от уровня моря, который постоянно меняется из-за приливов и отливов, с помощью телескопической трубы, раздвигающейся и складывающейся под действием сил Архимеда и тяжести.

Между поплавками находится «насосная станция» (цилиндр с поршнем двойного действия, который качает воду при движении вниз и вверх). Она подаёт воду на сушу, в горы. В горах устраивают бассейн, в котором вода накапливается и в часы пиковых нагрузок выпускается обратно в море, по пути вращая водяную турбину.

Установка способна поднимать морскую воду на высоту до 200 м и вырабатывать мощность 0,25 МВт.

* * *

Природные условия в России весьма благоприятны для развития малой гидроэнергетики, а при современном уровне доступности информации и всевозможных материалов умельцы могут сделать мини-ГЭС даже своими руками, была бы подходящая река или ручей. Поэтому у малых ГЭС как альтернативных источников энергии, есть все шансы вновь широко распространиться в нашей стране.

Источник: Энерговектор

Мини- и микро-ГЭС — популярные конструкции и применение

  • Если взглянуть на промышленную энергетику сегодняшнего дня, если обратить внимание на динамику разработок в сфере альтернативной энергетики, то можно легко заметить, что здесь давно сформировался такой стереотип: равнинная река в принципе не пригодна для получения мощности на гидроэлектростанции.
  • Крупные ГЭС возводятся с применением оборудования, изначально разработанного для получения больших электрических мощностей на крутых перепадах или на горных реках, там где скорость потока воды доходит хотя бы до 2 м/с.
  • Генераторные установки для таких ГЭС не приспособлены для работы на относительно слабом течении равнинной реки. Для этих целей (для любых рек) продаются разве что походные игрушки для зарядки сотовых телефонов на пару ватт…

Конечно, возводить плотину для последующего строительства на ней промышленной ГЭС — мероприятие дорогое, окупаться будет долго, и вообще нет смысла налаживать традиционную ГЭС на равнинной реке. Если даже на равнинную реку установить обычный движитель, то его эффективность не позволит на малых оборотах получить нормальной мощности, тем более с учетом потерь на редукторе.

Наконец, те формулы, которые говорят что скорость воды менее 2 м/с не подходит для гидроэнергетики, просто не предназначены для применения к малым течениям. Здесь нужны иные формулы и иные подходы к генерации, чем на крупных промышленных ГЭС.

Представьте себе, как гидроустановки малой мощности могли бы обеспечивать электричеством труднодоступные районы нашей страны, и небольшие затраты на их возведение довольно быстро бы окупались. На небольших водотоках можно уже сейчас возводить мини- и микро-ГЭС. Как бы это повлияло на развитие альтернативной энергетики, потенциал которой в России реализован всего на долю процента?

Мини-ГЭС хватит для электроснабжения дачного поселка, усадьбы, хутора, фермерского хозяйства, расположенного недалеко от любой реки, куда однако невозможно проложить нормальную электрическую сеть.

Даже на объектах водоснабжения и водоотведения можно в принципе устраивать микро-ГЭС. Мало того, конструкции небольших ГЭС уже давно зреют и созревают в умах неравнодушных, творчески настроенных людей.

Давайте рассмотрим наиболее популярные конструкции самодельных мини-ГЭС. Итак, небольшие малогабаритные ГЭС — это всегда проточные ГЭС мощностью от нескольких сотен Вт до нескольких десятков кВт, использующие энергию свободного течения реки, роторы которых могут быть устроены по разному. Есть три основных типа роторов для мини ГЭС: водяное колесо, гирлянда и пропеллер.

Водяное колесо устанавливают перпендикулярно реке, погружая его менее чем на половину лопатками в воду. Течение вращает колесо, врезаясь в лопатки, а колесо вращает ротор генератора (через карданную, зубчатую или иную передачу). Это наиболее простой и универсальный вид турбины для мини-ГЭС: они наименее громоздки, занимают наименьшую площадь, и обладают наибольшим КПД.

Такие колеса могут быть установлены на реке или даже на небольшом горном ручье. В самодельных моделях часто можно встретить в качестве генератора переделанный на постоянные магниты автомобильный генератор. Мощность колесных моделей достигает единиц киловатт.

Гирляндная ГЭС — это набор длинных тросов с закрепленными на них, один за другим, цилиндрическими роторами, которые переброшены с одного берега реки — на другой. Погруженные в воду роторы вращаются течением реки, приводя во вращение тросы, а тросы вращают ротор генератора через зубчатые передачи.

Такая конструкция достаточно материалоемка и в некотором роде опасна, поскольку перегораживает собой русло реки подобно плотине.

Разновидность данной идеи — роторы с лопатками на вращающейся оси, которая через кардан передает вращение на синхронный генератор. Генераторы такого рода изготавливают на единицы киловатт.

Пропеллер — похож на опрокинутый под воду, установленный в трубу, ветряк с тоненькими лопастями. Толщина лопастей и диаметр трубы зависят от скорости течения в месте монтажа ротора. Вращение здесь передается через редуктор на ротор генератора.

Этот тип турбины оказывается наиболее специализированным, поскольку турбина изготавливается строго под условия течения в месте монтажа, чтобы скорость воды в трубе увеличивалась.

Генераторы данного типа не только изготавливают самостоятельно любители, выпускаются они и промышленностью: одна японская фирма производит такие генераторы мощностью по 250 ватт.

Немаловажно энергетическое оборудование, устанавливаемое на мини-ГЭС. Оно должно работать согласованно с напором и скоростью течения, иметь стабилизацию и электронику с возможностью перехода на ручное управление, оснащенную всеми типами защит, в том числе от аварийных ситуаций.

Мини ГЭС

Мини ГЭС – это малая гидроэлектростанция, которая вырабатывает не большое количество электрической энергии.

Принцип работы мини ГЭС

Принцип работы малых гидроэлектростанций ничем не отличается от принципа работы станций большой мощности.

Вода водного образования, реки, озера, водохранилища, под действием напора, создаваемого своей массой, перемещается в заданном направлении и поступает на лопасти гидравлической турбины.

Турбина передает свое вращательное движение на вращательное движение генератора, который вырабатывает электрический ток.

Напор воды создается путем строительства плотины или естественным течением воды, либо обоими способами одновременно.

Классификация устройств

Малыми считаются гидроэлектростанции вырабатывающие мощность до 5,0 МВт.
Существующие малые гидроэлектростанции классифицируются по:

1. Принципу действия

  • Использование «водяного колеса» – в этом случае приемное колесо помещается в водную среду параллельно поверхности воды, при этом погружается лишь частично. Водные массы осуществляя давление на лопасти колеса, приводят его во вращательное движение, которое передается на вращательное движение генератора.
  • Гирляндная конструкция – в данной варианте устройства с противоположных берегов прокладывается трос, на который жестко крепятся роторы. Массы воды поступательно перемещаясь вращают роторы. Вращательное движение роторов передается на трос, который, в свою очередь, вращаясь передает свое вращательное движение на вращательное движение генератора. Генератор устанавливается на берегу.
  • С ротором Дарье – основой работы устройств данного типа является разность давлений на лопастях ротора. Разность давлений создается путем обтекания водой сложных поверхностей ротора.
  • С пропеллером – принцип действия аналогичен работе ветрового генератора, с разницей в том, что в случае мини ГЭС лопасти помещены в водную среду.

2. Возможности применения

  • Промышленное использование (180 кВт и выше) — используются для электроснабжения предприятий или реализации потребителям.
  • Коммерческое использование (до 180 кВт) — используют для электроснабжения мало энергоемких предприятий и группы домов.
  • Бытовое использование (до 15 кВт) — используются для электроснабжения индивидуальных домов и малых объектов.

3. По конструкции турбины

  • Осевые – в агрегатах этой конструкции вода движется вдоль оси турбины и попадет на лопасти, которые приходят во вращение.
  • Радиально-осевые – в этой конструкции вода изначально движется радиально по отношению оси турбины, а затем в соответствии с осью ее вращения.
  • Ковшовые — вода поступает на поверхность ковша (лопатки) через сопла, благодаря которым скорость воды увеличивается, она ударяется о лопатку турбины, турбина вращается, в работу вступает следующая лопатка и процесс продолжается
  • Поворотно-лопастные — лопасти поворачиваются вокруг своей оси одновременно с вращением турбины.

4. По условиям монтажа

  • Высоконапорные, при перепаде более 60 метров;
  • Средненапорные, с перепадом от 25 до 60 метров;
  • Низконапорные, с перепадом до 25 метров.

Плюсы и минусы устройства

К преимуществам использования можно отнести:

  • Экологическую безопасность установок для окружающей среды;
  • Неисчерпаемый источник энергии;
  • Низкая стоимость вырабатываемой энергии;
  • Автономность работы установок;
  • Надежность установок;
  • Продолжительный срок эксплуатации.

К минусам использования относятся:

  • Потенциальная опасность для обитателей водных объектов;
  • Ограниченная возможность условий монтажа установки.

Производители установок и оборудования

Производством оборудования для мини ГЭС занимается ограниченное количество предприятий как в нашей стране, так и за рубежом. Объясняется это ограниченностью применения малых гидроэлектростанций обусловленную малым наличием необходимых водных объектов, а также тенденциями развития энергетики в разных странах.

Из зарубежных фирм успешно работающих в этой области бизнеса это

  • «CINK Hydro-Energy» Республика Чехия – выполняет весь комплекс работ от проектирования и поставки оборудования, до монтажа и запуска установок в работу.
  • «Micro hydro power» Китай – производит и реализует комплекты оборудования для небольших установок бытового применения.
  • Инженерно-техническая фирма ОсОО «Гидропоника» г. Бишкек, Кыргызстан. Компания производит и реализует гидрогенераторы для малых ГЭС.

В России на этом рынке работают

  • ООО «АЭнерджи» г. Москва. Компания занимается поддержкой развития альтернативных источников энергии. В области малой гидроэнергетики компания предлагает весь спектр услуг от проектирования до сервисного обслуживания сданных установок.
  • Межотраслевое научно-техническое объединение «МНТО ИНСЭТ» г. Санкт-Петербург. Фирма занимается проектированием и разработкой оборудования для мини ГЭС, изготовлением и монтажом своей продукции. В линейке выпускаемой продукции имеется:
    • Мини ГЭС с пропеллерным рабочим колесом мощность от 5,0 до 100 кВт;
    • Мини ГЭС с диагональным рабочим колесом, мощностью 20,0 кВт;
    • Мини ГЭС с ковшовым рабочим колесом мощностью до 180 кВт;
    • Гидроагрегаты для малых ГЭС.
  • Компания «НПО Инверсия» г. Екатеринбург. Фирма производит оборудование и комплекты мини ГЭС мощностью до 10 кВт.

Мини ГЭС своими руками

Для того чтобы изготовить своими руками необходима смекалка, умение работать руками и водный объект,да кое-что по мелочам, как то автомобильный генератор, колесо от любого средства передвижения и передаточный механизм (шкивы, шестерни, зубчатая передача).

В начале необходимо изготовить водяное колесо. Для этого берется колесо от велосипеда, мотоцикла или автомобиля.

По диаметру колеса крепятся лопасти, для это можно использовать любой материал, лишь бы он был прочным и не гнулся – железо, фанера, твердый пластик, эбонит и т.д.

Крепить лучше всего болтовым соединением, чтобы была возможность заменить поврежденные в процесс работы лопасти. Лопасти располагаются на равном расстоянии друг от друга.

Изготавливается каркас, на котором закрепляется колесо. В местах крепления к каркасу необходимо предусмотреть установку подшипников в которые вставляется ось вращения колеса. На один конец оси монтируется большой шкив или большая по размеру звездочка. На ось генератора насаживается малый шкив или меньшая звездочка.

Вариант самодельной мини ГЭС с вертикальной установкой колеса

Колесо помещается в воду, это может быть вертикальная установка в плоскости перпендикулярной поверхности воды, либо горизонтальная – когда колесо погружается в воду целиком. Во втором случае необходимо учесть, что колесо должно быть погружено в воду не более чем на 2/3 толщины диска.
Шкивы между собой соединяются посредством ремня, а звездочки посредством цепи.

Система готова к работе.

Мини-ГЭС. Малые гидроэлектростанции (МГЭС). Классификация, типы, достоинства и недостатки мини ГЭС



Классификация, типы, достоинства и недостатки мини ГЭС

В последнее время, из-за роста тарифов на электроэнергию, все более актуальными становятся возобновляемые источники практически бесплатной энергии.

Малая гидроэлектростанция или малая ГЭС (МГЭС) — гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии и основано на гидроэнергетических установках мощностью от 1 до 3000 кВт. Общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции нет, в качестве основной характеристики таких ГЭС принята их установленная мощность.

Установки для малой гидроэнергетики классифицируют по мощности на:

  • оборудование для мини гидроэлектростанции мощностью до 100 кВт;
  • оборудование для микро гидроэлектростанций мощностью до 1000 кВт.

Из известной классической триады: солнечные батареи, ветрогенераторы, гидрогенераторы (ГЭС), последние наиболее сложные. Они, во-первых, работают в агрессивных условиях, а во-вторых, имеют максимальную наработку за равный промежуток времени.

Наиболее просто делать бесплотинные ГЭС, т.к. сооружение плотины достаточно сложное и дорогое дело и часто требует согласования с местными властями или, по крайней мере, с соседями. Бесплотинные мини ГЭС называют проточными. Существует четыре основных варианта таких устройств.

Типы мини ГЭС

Водяное колесо — это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.

Гирляндная мини-ГЭС — представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.

Ротор Дарье — это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.

Пропеллер — это подводный «ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см.

При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду.

При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.

Достоинства и недостатки различных систем миниГЭС

Недостатки гирляндной МГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих (длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это небольшая плотина.

Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач.

Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.

Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер.

Конструкция малой гидростанции

  • Конструкция малой ГЭС базируется на гидроагрегате, который включает в себя энергоблок, водозаборное устройство и элементы управления. В зависимости от того, какие гидроресурсы используются малыми гидростанциями, их делят на несколько категорий:
  • — русловые или приплотинные станции с небольшими водохранилищами;
  • — стационарные мини ГЭС, использующие энергию свободного течения рек;
  • — МГЭС, использующие существующие перепады уровней воды на различных объектах водного хозяйства;
  • — мобильные мини ГЭС в контейнерах, с применением в качестве напорной деривации пластиковых труб или гибких армированных рукавов.

Разновидности гидроагрегатов для малых гидроэлектростанций

  1. Основой для малой гидростанции является гидроагрегат, который, в свою очередь, базируется на турбине того или иного вида. Существуют гидроагрегаты с:
  2. — Осевыми турбинами;
  3. — Радиально-осевыми турбинами;
  4. — Ковшовыми турбинами;
  5. — Поворотно-лопастными турбинами.
  6. МГЭС классифицируются и в зависимости максимального использования напора воды на:
  7. — высоконапорные — более 60 м;
  8. — средненапорные — от 25 м;
  9. — низконапорные — от 3 до 25 м.

От того, какой напор воды использует микрогидроэлектростанция, различаются и виды применяемых в оборудовании турбин. Ковшовые и радиально-осевые турбины разработаны для высоконапорных ГЭС. Поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины применяются на средненапорных станциях.

На низконапорных малых гидростанциях(МГЭС) устанавливают в основном поворотно-лопастные турбины в железобетонных камерах.

Что касается принципа работы турбины мини ГЭС, то он во всех конструкциях практически идентичен: вода под напором поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться.

Энергия вращения передается на гидрогенератор, который отвечает за выработку электроэнергии. Турбины для объектов подбираются в соответствии с некоторыми техническими характеристиками, среди которых главной остается напор воды.

Кроме того, турбины выбираются в зависимости от вида камеры которая идет в комплекте — стальной или железобетонной.

Мощность миниГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы.

  • При выборе мини ГЭС стоит ориентироваться на такое энергетическое оборудование, которое было бы адаптировано под конкретные нужды объекта и отвечало таким критериям, как:
  • — наличие надежных и удобных в эксплуатации средств управления и контроля над работой оборудования;
  • — управление оборудованием в автоматическом режиме с возможностью перехода при необходимости на ручное управление;
  • — генератор и турбина гидроагрегата должны иметь надежную защиту от вероятных аварийных ситуаций;
  • — площади и объемы строительных работ для установки малых ГЭС должны быть минимальными.

Выгоды использования мини-ГЭС:

Гидроэлектростанции малой мощности обладают целым рядом преимуществ, которые делают это оборудование все более популярным. Прежде всего, стоит отметить экологическую безопасность мини ГЭС – критерий, который становится все более важным в свете проблем защиты окружающей среды.

Малые гидроэлектростанции не возникает вредного влияния ни на свойства, ни на качество воды. Акватории, где устанавливается гидроэлектростанция малой мощности, можно использовать как для рыбохозяйственной деятельности, так и в качестве источника водоснабжения населенных пунктов. Кроме того, для работы малых ГЭС нет необходимости в наличии больших водоемов.

Они могут функционировать, используя энергию течения небольших рек и даже ручьев.

Что касается экономической эффективности, то и здесь у микро и мини гидроэлектростанций есть немало преимуществ. Станции, разработанные с учетом современных технологий, отличаются простой в управлении, они полностью автоматизированы.

Таким образом, оборудование не требуют присутствия человека. Специалисты отмечают, что и качество тока, вырабатываемого малыми ГЭС, соответствует требованиям ГОСТа как по напряжению, так и по частоте.

При этом, мини ГЭС могут действовать как автономно, так и в составе электросети.

Говоря о малых гидроэлектростанциях, стоит отметить и такое их преимущество, как полный ресурс их работы, который составляет не менее 40 лет. Ну а главное — объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

Одним из важнейших экономических факторов является вечная возобновляемость гидротехнических ресурсов.

Если подсчитать буквальную выгоду от применения малых ГЭС, то выяснится, что электроэнергия вырабатываемая ими практически в 4 раза дешевле электроэнергии, которую потребитель получает от теплоэлектростанций.

Именно по этой причине сегодня ГЭС все чаще находят применение для электроснабжения электроёмких производств.

Не забудем и о том, что малые ГЭС не требуют приобретения какого-либо топлива. К тому же они отличаются сравнительно простой технологией выработки электроэнергии, в результате чего затраты труда на единицу мощности на ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на ТЭЦ.



Мини/микро ГЭС

Мини/микро ГЭС – это один из перспективных путей развития альтернативной энергетики. В основу его заложено использование небольших природных водных потоков.

Это отличная альтернатива централизованному водо- и энергоснабжению в тех районах, где оно отсутствует совсем или испытывает постоянную нехватку.

Определение понятия мини/микро ГЭС зависит от показателя мощности:
— оборудование мощностью до 100 кВт;
— оборудование мощностью до 1000 кВт.

Гидрогенераторы имеют более технически сложную конструкции по сравнению с ветрогенераторами и гелиогенераторами. Работа их проходит в довольно агрессивной среде и наработка значительно больше за одинаковый временной интервал.

Существует четыре вида проточных Мини/микро ГЭС:
1.  Водяное колесо – представляет собой конструкцию, наполовину погруженную в воду и имеющую строение колеса с лопастями. Приводится оно в движение, когда вода попадает на лопасти и начинает его вращать. Есть более дорогие устройства этого вида, оснащенные турбиной.
2.

  Гирляндная мини/микро ГЭС – это конструкция, которая состоит из троса, который крепится на разных берегах водоема. Один конец троса соединен с подшипником, а второй – с валом генератора. На самом тросе установлены роторы. Вся конструкция напоминает гирлянду.

Роторы на тросе погружены в воду, а потоки воды вращают их, а те потом вращают трос, передавая вращение валу генератора. Вся эта конструкция является небольшой плотиной. Однако имеет не очень высокое КПД и скрывает некую опасность для окружающих наличием скрытых под водой составных частей конструкции.
3.

  Ротор Дарье – это сложное вертикальное устройство, использование его также трудоемко, как и в ветроэнергетике. В принцип его работы заложена разность давления, которая создается на лопастях. С этой целью лопасти ротора в выполнены сложной форме.

Одним из главных недостатков его есть то, что он довольно сложной конструкции и для начало его работы, ротор нужно принудительно запустить. Но использование привлекательно тем, что благодаря вертикальной оси сбор мощности не требует дополнительных передач и можно проводить напрямую. Также работа этой конструкции не зависит от направления потока воды.
4.

  Пропеллер – это своеобразный подводный вертикальный ротор с маленькими лопастями. Маленький размер лопастей оптимальный вариант чтобы значительно снизить сопротивление, и на порядок возросла скорость вращения.
У всех видов мини ГЭС электроэнергия производится по одному и тому же принципу.

Генератор начинает вырабатывать электроэнергию после того как приводится в действие передачей энергии вращения от турбины. А она приходит в движение когда лопасти начинают активизироваться под действием напора воды. Сама же мощность мини электростанции зависит от напора воды, которая воздействует на лопасти и расхода все той же воды, а также зависит напрямую от производительности непосредственно самих турбин и генераторов.

Мини/микро электростанции имеют много достоинств:
— они не безопасны для экологии;
— мини электростанции экономично выгодные, потому что просты в исполнении и практически полностью автоматизированы;
— для установки и эффективной работы электростанции не требуется наличие больших водоемов;
— их работа не нуждается в каком-либо топливе;

— и это самовозобновляемый источник энергии.

Попередня статтяПленка EVA

Архитектурная мастерская «Квадарт» — Index

Нетрадиционной энергетике последнее время уделяется пристальное внимание во всем мире.

Заинтересованность в использовании возобновляемых источников энергии — ветра, солнца, морского прилива и речной воды, — легко объяснима: нет нужды закупать дорогостоящее топливо, имеется возможность использовать небольшие станции для обеспечения электроэнергией труднодоступных районов. Последнее обстоятельство особенно важно для стран, в которых имеются малонаселенные районы или горные массивы, где прокладка электросетей экономически нецелесообразна.

Две трети территории России не подключено к энергосистеме. В России зоны децентрализованного энергоснабжения составляют более 70% территории страны.

До сих пор у нас можно встретить населенные пункты, в которых электричества не было никогда. Электрификация отдаленных и труднодоступных населенных селений — дело не такое уж и сложное.

Так, в любом уголке России найдется речка или ручей, где можно установить микроГЭС.

Малые и микроГЭС — объекты малой гидроэнергетики. Эта часть энергопроизводства занимается использованием энергии водных ресурсов и гидравлических систем с помощью гидроэнергетических установок малой мощности (от 1 до 3000 кВт).

Малая энергетика получила развитие в мире в последние десятилетия, в основном из-за стремления избежать экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС, из-за возможности обеспечить энергоснабжение в труднодоступных и изолированных районах, а также, из-за небольших капитальных затрат при строительстве станций и быстрого возврата вложенных средств (в пределах 5 лет).

Конструкция малой ГЭС базируется на гидроагрегате, который включает в себя энергоблок, водозаборное устройство и элементы управления. В зависимости от того, какие гидроресурсы используются малыми гидростанциями, их делят на несколько категорий:

  • русловые или приплотинные станции с небольшими водохранилищами;
  • стационарные мини ГЭС, использующие энергию свободного течения рек;
  • ГЭС, использующие существующие перепады уровней воды на различных объектах водного хозяйства;
  • мобильные мини ГЭС в контейнерах, с применением в качестве напорной деривации пластиковых труб или гибких армированных рукавов.

Водяное колесо — это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.

Гирляндная мини-ГЭС — представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.

Ротор Дарье — это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.

Пропеллер — это подводный «ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см.

При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду.

При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.

Недостатки гирляндной МГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих (длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это небольшая плотина.

Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач.

Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.

Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер.

Разновидности гидроагрегатов для малых гидроэлектростанций

Основой для малой гидростанции является гидроагрегат, который, в свою очередь, базируется на турбине того или иного вида. Существуют гидроагрегаты с:

  • Осевыми турбинами;
  • Радиально-осевыми турбинами;
  • Ковшовыми турбинами;
  • Поворотно-лопастными турбинами.

ГЭС классифицируются и в зависимости максимального использования напора воды на:

  • высоконапорные — более 60 м;
  • средненапорные — от 25 м;
  • низконапорные — от 3 до 25 м.

От того, какой напор воды использует микрогидроэлектростанция, различаются и виды применяемых в оборудовании турбин. Ковшовые и радиально-осевые турбины разработаны для высоконапорных ГЭС. Поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины применяются на средненапорных станциях. На низконапорных ГЭС устанавливают в основном поворотно-лопастные турбины в железобетонных камерах.

Что касается принципа работы турбины, то он во всех конструкциях практически идентичен: вода под напором поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться.

Энергия вращения передается на гидрогенератор, который отвечает за выработку электроэнергии. Турбины для объектов подбираются в соответствии с некоторыми техническими характеристиками, среди которых главной остается напор воды.

Кроме того, турбины выбираются в зависимости от вида камеры которая идет в комплекте — стальной или железобетонной.

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов.

Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность.

К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы. При выборе мини ГЭС стоит ориентироваться на такое энергетическое оборудование, которое было бы адаптировано под конкретные нужды объекта и отвечало таким критериям, как:

  • наличие надежных и удобных в эксплуатации средств управления и контроля над работой оборудования;
  • управление оборудованием в автоматическом режиме с возможностью перехода при необходимости на ручное управление;
  • генератор и турбина гидроагрегата должны иметь надежную защиту от вероятных аварийных ситуаций;
  • площади и объемы строительных работ для установки малых ГЭС должны быть минимальными.

Описание работы гидроэлектростанций

Источником гидроэнергии является преобразованная энергия Солнца в виде запасенной потенциальной энергии воды, которая затем преобразуется в механическую работу и электроэнергию.

Действительно под воздействием солнечного излучения вода испаряется с поверхности озер, рек, морей и океанов. Пар поднимается в верхние слои атмосферы, образуя облака; затем он, конденсируясь, выпадает в виде дождя, пополняя запасы воды в водоемах.

Преобразование потенциальной энергии воды в электрическую происходит на гидроэлектростанции. Поддержание постоянного напора осуществляется с помощью платины, которая образует водохранилище, Служащее аккумулятором гидроэнергии.

В связи с этим при строительстве ГЭС предъявляются определенные требования к рельефу местности, который должен позволить организовать водохранилище и создать требуемый напор за счет плотины. Все это связано со значительными затратами, и стоимость строительных работ может превышать стоимость оборудования ГЭС.

Вместе с тем удельная стоимость электроэнергии, генерируемой ГЭС, является самой низкой по сравнению с себестоимостью энергии, производимой другими источниками. Как правило, срок окупаемости малых ГЭС не превышает 10 лет.

Рис. 1. Машинная станция с гидротурбиной

Для преобразования энергии воды в механическую работу используются гидротурбины (рис.1). Различают активные и реактивные турбины.

В активной турбине кинетическая энергия потока преобразуется в механическую. Дополнительные устройства, обеспечивающие работу турбины, — водовод и сопло.

Из сопла выходит струя, обладающая кинетической энергией, которая направляется на лопасти турбины, находящейся в воздухе.

Сила, действующая со стороны струи на лопасти, приводит во вращение колесо турбины, с валом которого непосредственно или через привод сопряжен электрогенератор. КПД реальных турбин колеблется от 50 до 90 %. В гидротурбинах малой мощности КПД ниже.

Максимальное значение КПД, равно 100% . Оно может быть достигнуто, если струя после взаимодействия с лопатками будет двигаться вертикально вниз только под действием силы тяжести.

КПД активной гидротурбины может быть повышен за счет ограниченного увеличения числа сопел, так как при большом их количестве будет сказываться взаимное влияние струй.

В реактивной гидротурбине рабочее колесо полностью погружено в поток, который постоянно воздействует на лопасти турбины.

В наиболее распространенной турбине Френсиса вращение колеса осуществляется за счет разности давления потока на входе и на выходе вода поступает в рабочее колесо радиально. Зазор между рабочим колесом и камерой – переменный.

После взаимодействия потока с колесом он разворачивается на 90°. Переменный зазор и поворот потока повышает эффективность турбины.

Выгоды использования мини-ГЭС

Гидроэлектростанции малой мощности обладают целым рядом преимуществ, которые делают это оборудование все более популярным. Прежде всего, стоит отметить экологическую безопасность мини ГЭС – критерий, который становится все более важным в свете проблем защиты окружающей среды.

Малые гидроэлектростанции не возникает вредного влияния ни на свойства, ни на качество воды. Акватории, где устанавливается гидроэлектростанция малой мощности, можно использовать как для рыбохозяйственной деятельности, так и в качестве источника водоснабжения населенных пунктов. Кроме того, для работы малых ГЭС нет необходимости в наличии больших водоемов.

Они могут функционировать, используя энергию течения небольших рек и даже ручьев.

Что касается экономической эффективности, то и здесь у микро и мини гидроэлектростанций есть немало преимуществ. Станции, разработанные с учетом современных технологий, отличаются простой в управлении, они полностью автоматизированы.

Таким образом, оборудование не требуют присутствия человека. Специалисты отмечают, что и качество тока, вырабатываемого малыми ГЭС, соответствует требованиям ГОСТа как по напряжению, так и по частоте.

При этом, мини ГЭС могут действовать как автономно, так и в составе электросети.

Говоря о малых гидроэлектростанциях, стоит отметить и такое их преимущество, как полный ресурс их работы, который составляет не менее 40 лет. Ну а главное — объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

Одним из важнейших экономических факторов является вечная возобновляемость гидротехнических ресурсов.

Если подсчитать буквальную выгоду от применения малых ГЭС, то выяснится, что электроэнергия вырабатываемая ими практически в 4 раза дешевле электроэнергии, которую потребитель получает от теплоэлектростанций.

Именно по этой причине сегодня ГЭС все чаще находят применение для электроснабжения электроёмких производств.

Не забудем и о том, что малые ГЭС не требуют приобретения какого-либо топлива. К тому же они отличаются сравнительно простой технологией выработки электроэнергии, в результате чего затраты труда на единицу мощности на ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на ТЭЦ.

Выводы о целесообразности применения малых ГЭС

Развитие малой гидроэнергетики в регионах может обеспечить:

  • создание собственных региональных генерирующих мощностей и снижение дефицита электроэнергии в регионе;
  • надежное электроснабжение качественной электроэнергией населенных пунктов в удаленных районах и на концевых участках магистральных линий электропередачи;
  • достижение экономической и социальной стабильности в населенных пунктах, которые до настоящего времени не подключены к единой энергетической системе;
  • снижение дотационности регионов, связанной с закупкой и завозом топлива в труднодоступные районы.

Природа дает нам самый неприхотливый способ добычи энергии, но мы им почти не пользуемся. Несмотря на все преимущества развития в России малой гидроэнергетики в настоящее время нет. Главной проблемой для развития малых ГЭС являются бюрократические и юридические преграды.

Так как для надежного обеспечения какого-либо населенного пункта электроэнергией необходимо подключение ГЭС в общую электрическую систему, т.е.

в ночное время когда разбор электрической энергии минимален малая ГЭС должна отдавать электроэнергию в сеть, а в дневное время, когда нагрузка возрастает многократно недостаток электроэнергии должен компенсироваться из общей сети. Если построить ГЭС на полную максимальную нагрузку, то большую часть суток она будет работать с минимальной загрузкой, т.е.

вложения в постройку ГЭС будут не эффективны и окупаться они будут в разы дольше. Решить вопрос подключения малой ГЭС в общую сеть практически не реально, т.к. имея свою ГЭС вы становитесь поставщиком электроэнергии в сбытовую компанию со всеми вытекающими из этого техническими и юридическими проблемами.

Второй основной проблемой при строительстве малой ГЭС является использование водоемов, т.е. необходимо получить согласования в различных инстанциях связанные с природоохранной, что для частных лиц или небольших организаций не обладающих административным ресурсом задача длительная и крайне сложная.

Самодельная ГЭС приводит в действие усадьбу — Новости Матери-Земли

1/13

Самодельная гидроэлектростанция.

ИЛЛЮСТРАЦИЯ: УИЛЛ ШЕЛТОН

2/13

Гидроэлектрическая схема.

УИЛЛ ШЕЛТОН

3/13

4/13

Гидроэлектрическая схема.

УИЛЛ ШЕЛТОН

5/13

6/13

Наша струя, протекающая со скоростью 30 галлонов в минуту, может генерировать до 28 вольт с нашим турбонагнетателем / генератором Harris (слева).

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

7/13

8/13

Гидроэлектростанция.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

9/13

Заглянем внутрь нашей турбины с одним соплом.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

10/13

Чтобы изолировать незначительное электромагнитное излучение, испускаемое кабелями аккумуляторной батареи, Iselys построили отдельный навес.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

11/13

Чистый синусоидальный инвертор мощностью 2,5 кВт преобразует мощность постоянного тока от четырех 6-вольтовых батарей для гольф-каров в 120 В переменного тока.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

12/13

Билл и его жена Дорис у сарая турбины / генератора. Сточные воды возвращаются в ручей (в центре).

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

13/13

Гидроэлектростанция.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

❮ ❯

Узнайте, как поселенцы строят самодельную гидроэлектростанцию, питающую их приусадебные участки.

С каким разочарованием мы столкнулись, когда сложили числа.Хотя мы, несомненно, могли бы вырабатывать несколько киловатт, используя самый крутой участок нашего большого ручья, для этого потребуется не менее 1000 футов 8-дюймовых трубопроводов, а также изготовленное на заказ генераторное оборудование для больших потоков воды. Такая система была далеко за пределами наших финансовых возможностей.

Но со временем мы заметили, что наш ежемесячный счет за электроэнергию редко превышал 750 киловатт-часов. Это означало, что нам требовалась средняя генерирующая мощность всего 1 киловатт (24 часа в сутки X 30 дней = 720 часов). даже с электрической плитой, холодильником, морозильной камерой.водяной насос, водонагреватель и сушилка для белья. Мы также не заметили ручей с низким течением, изгибающийся у нашей горы, который вырастает на 360 футов после того, как пересекает нашу территорию. Мы определили, что он легко может генерировать более киловатта. Гидроэнергетика стала выглядеть более многообещающей.

Уловка заключалась в том, чтобы выяснить, как с помощью нашей самодельной гидроэлектростанции выдерживать пиковые нагрузки наших жадных по току устройств. Мы остановились на плане установить небольшую гидроэлектрическую систему Harris постоянного тока мощностью 1 л / 2 кВт с батареями и инвертором, способную производить 120 вольт переменного тока, оставив при этом некоторые из наших устройств на 240 В — кухонную плиту, сушилку для белья и водопровод. помпа — подключил к сети.В качестве резерва на случай, если сеть выйдет из строя, у нас есть меньший водяной насос 28 В постоянного тока, плита и тостер, все из которых могут работать от гидросистемы. Сушилка для белья — это роскошь, без которой мы можем обойтись в крайнем случае.

Going Hydro

Первым шагом было проложить трубу с горы, чтобы проверить наши расчеты давления и потока — трудная задача, поскольку падение на 360 футов привело нас вниз по довольно крутой и каменистой местности.

Мы знали, что потеряем некоторое давление из-за трения из-за того, что вода будет течь по внутренним частям труб (как правило, чем меньше трубы, тем больше поток и тем больше потери).Мы решили, что сможем свести потери давления к минимуму, если будем использовать 2-дюймовую ПВХ-трубу, но ближе к вершине мы переключились на более легкую, 1 1/2-дюймовую ПВХ-трубу, чтобы сэкономить на транспортировке. Мы также решили использовать стальную трубу для дополнительной прочности там, где система пересекает самый широкий участок основного ручья.

Вместо того, чтобы пытаться прорваться сквозь каменистые обнажения, чтобы засыпать трубы из ПВХ, мы решили положить их на землю и полагаться на постоянный поток воды во избежание замерзания. Мы планировали следить за температурой воды и, когда становится слишком холодно, перекрывать трубы, пока не вернется теплая погода.В нашем мягком климате мы обычно можем рассчитывать на гидроэнергетику практически все, кроме нескольких недель в году.

Затем мы взвесили различные системы водозабора; все, что мы выберем, должно уметь фильтровать мусор, устранять пузырьки воздуха и удалять осадок. Это, вероятно, самый важный компонент установки и, безусловно, тот, который потенциально может вызвать больше всего проблем. Чтобы проверить это, требуется сложный подъем.

Мы остановились на системе, состоящей из двух частей: ведро и отстойник.Мы поместили ведро под низкий водопад, накрыв его сеткой для фильтрации крупного мусора; сильный поток очищает сетку и не дает более мелким осадкам оседать на дне ведра, отправляя их вместе с водой по трубе в отстойник, расположенный дальше по линии.

(Следует признать, что этот тип системы лучше всего работает с таким чистым потоком, как наша. Тем не менее, для надежности мы установили вторую точку забора воды чуть ниже ведра.)

Для отстойника нам нужно было что-то достаточно большое, чтобы ил мог опускаться на дно, а пузыри подниматься вверх, оставляя только чистую воду для выхода на среднем уровне.Зная, что вертикальный резервуар является лучшим сепаратором, чем горизонтальный резервуар, мы выбрали негабаритный пластиковый контейнер для мусора.

Мы закрыли выход из отстойника к гидрооборудованию сеткой с мелкими ячейками, чтобы предотвратить прохождение крупных частиц, которые могут забить форсунку на конце трубопровода. Пузырьки воздуха и турбулентность перемещают эти частицы к поверхности резервуара, откуда они уносятся вместе с излишками воды. (Отстойник выполняет функцию перелива, поскольку в него поступает гораздо больше воды, чем требуется для гидросистемы.Средний расход в ручье составляет 100 галлонов в минуту, в то время как максимальный, который мы используем для гидросистемы, составляет 30 галлонов в минуту. Четыре переливные трубы ведут от верхней части резервуара обратно к ручью.)

Система установлена, оперативно проведены испытания на давление и расход. Наши измерения показали статическое давление (давление внизу трубопровода, когда вода не течет) в 155 фунтов на квадратный дюйм (psi). При скорости потока 30 галлонов в минуту мы измерили 140 фунтов на квадратный дюйм, как раз для турбины с одним соплом, самой дешевой конструкции.В ожидании прибытия нашего турбо / генератора переменного тока Harris — мощной версии, рассчитанной на выходное напряжение от 24 до 28 В — мы построили для него защитный деревянный навес рядом с основным ручьем, чтобы упростить удаление сточных вод.

Одно из преимуществ гидроэнергетики перед солнечной — помимо соотношения затрат 10: 1 — состоит в том, что аккумуляторная батарея должна быть достаточно большой, чтобы обеспечивать пиковые нагрузки для пусковых двигателей, а также выдерживать рабочие нагрузки, превышающие мощность генератора переменного тока. (В случае солнечной батареи батареи должны накапливать энергию в течение ночи и в дождливые дни, в то время как в случае гидроэнергетики вы можете рассчитывать на непрерывное производство электроэнергии.) Мы начали с шести аккумуляторов на 12 В для жилых автофургонов, включенных последовательно / параллельно. Однако они требовали чрезмерного обслуживания, поэтому мы перешли на четыре 6-вольтовых батареи для тележек для гольфа, что по-прежнему дало нам 6 киловатт-часов емкости. (Подробнее о батареях см. «Батарея всемогущая», MEN, февраль / март 1999 г.)

В гидросистеме нашего типа генератор переменного тока должен постоянно вырабатывать полный ток (в нашем случае 50 ампер), даже когда он нам не нужен, чтобы избежать износа турбины. (Когда турбина не используется для выработки энергии, скорость вращения турбины увеличивается вдвое.) Таким образом, чтобы избежать перезарядки аккумуляторов, мы установили регулятор, который постоянно проверяет их напряжение; когда батареи полностью заряжены, избыточный ток передается на резисторную нагрузку. В качестве резисторов мы решили использовать группу элементов водонагревателя, поместив их вместе с батареями. Таким образом, в холодную погоду избыточная мощность нагревает батареи, увеличивая как их эффективность, так и ожидаемый срок службы.

В ожидании поставки инвертора, который преобразует постоянный ток наших батарей в 120 В переменного тока, мы обратились к проблеме подключения гидроэлектроэнергии к нашему дому.Мы смогли установить распределительную коробку с восемью цепями в стене рядом с нашей существующей коробкой автоматических выключателей. Семь цепей, которые мы хотели включить, независимо от источника энергии (сеть или гидроэнергетика), были перемещены в распределительную коробку. Затем водонагреватель был подключен к восьмому контуру, хотя это означало его модификацию, чтобы он работал на 120 В, а не на 240 В. Мы заменили существующие водонагревательные элементы на элементы меньшей мощности, чтобы установка потребляла не более 550 Вт.Даже в этом случае мы все равно можем запустить одну загрузку горячей стиральной машины и наслаждаться двумя неторопливыми горячими душами каждый день.

Для удобства мы проложили специальный провод между домом и аккумуляторной батареей, который позволяет нам удаленно контролировать напряжение батареи. У нас также есть измеритель переменного тока, который мы можем закрепить на проводе под напряжением 120 В, где он входит в коробку передаточного переключателя, для контроля потребляемого тока.

Как только инвертор прибыл, мы приступили к установке всех элементов управления в углу нашей соседней теплицы вместе с батареями.Поскольку мы хотели иметь возможность запускать двигатели и управлять торговым оборудованием, нам требовался инвертор мощностью не менее 2,5 кВт с хорошей импульсной способностью. Стоимость была важным фактором, поэтому мы купили недорогое модифицированное синусоидальное устройство.

Извлеченные уроки по гидроэнергетике

Вскоре после перехода на гидросистему мы поняли, что сделали несколько важных ошибок, которые необходимо исправить.

С опозданием мы обнаружили, что батареи выделяют водород и что простая крышка и вентиляционное отверстие не обязательно предотвратят взрыв расположенного рядом электрического оборудования.Нам нужно было переместить батареи.

Во-вторых, мы обнаружили, что модифицированный синусоидальный инвертор выдает мощность, заметно уступающую мощности чистой синусоидальной волны, к которой мы привыкли от сети. Многие люминесцентные лампы, которые мы установили, чтобы уменьшить нашу энергетическую нагрузку, не запускались. Компьютер начал сильно ломаться, а мотор видеомагнитофона перегорел так, как ремонтник не мог объяснить.

Что еще хуже, портативный гаусс-метр показал очень высокий уровень излучения электромагнитного поля (ЭМП) в теплице, где мы установили контрольное оборудование, большая часть которого исходит от инвертора.Уровень был достаточно высоким, чтобы сделать теплицу непригодной для проживания во время работы инвертора.

Мы вернули дилеру модифицированный синусоидальный инвертор и заменили его синусоидальным устройством, которое было вдвое дороже, но того стоило. Сейчас невозможно определить, работаем ли мы в сети или на гидроэнергетике, не проверив счетчики.

Еще до того, как появился новый инвертор, мы построили новый навес для всего управляющего оборудования с отдельным отсеком для батарей и водяных нагревательных элементов.Мы расположили здание в стороне от обычного пешеходного движения, чтобы обезопасить его от любых оставшихся электромагнитных помех. (Хотя новый синусоидальный инвертор работает чисто, регулятор батареи и кабели батареи излучают небольшое количество электромагнитного излучения.)

Мы используем нашу самодельную гидроэлектростанцию ​​уже больше года и очень счастливы. Только в одном случае система отключилась из-за разряженных батарей. Мы нагревали горячую воду весь день, плюс работали другие обычные нагрузки — холодильник, морозильная камера и тостер, а также нагрузки от двух вытяжных вентиляторов теплицы, которые, управляемые термостатами, включались автоматически

С тех пор мы добавили переключатель на нагреватель горячей воды, чтобы мы могли отключить его, когда увидим, что батареи разряжены.Мы также подключили этот переключатель таким образом, чтобы тостер и нагреватель горячей воды не могли работать одновременно.

Если бы мы повторили этот проект еще раз, мы бы сделали еще одно изменение. Когда включается холодильник, свет на мгновение тускнеет из-за предельного размера провода, охватывающего 200-футовое расстояние между домом и инвертором. Этот провод должен быть тяжелее, но для его замены сейчас потребуется много копать.

Но в целом проект для нас очень удачный.Мы потратили в общей сложности 4000 долларов, но теперь экономим 50 долларов в месяц на Power Hill. И с двумя электрическими системами — независимо от того, замедляется ли наш ручей до тонкой струйки или выходит из строя сетка из плиток, — наши огни будут гореть.

Опубликовано 1 июня 2000 г.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Если вам когда-либо было интересно узнать больше о дублении кожи и меха, в этой статье будут обсуждаться некоторые из основных инструментов, с которых можно начать.

Панели солнечных батарей и батарейный блок. Фото Аура Бека Я вырос полностью автономно, используя только низкотехнологичные источники энергии, в том числе свечи и керосин для освещения с помощью случайных устройств с батарейным питанием, таких как наше коротковолновое радио, заставило меня задуматься, как избежать необходимости постоянно купите эти предметы. Когда Ферма, преднамеренное сообщество около […]

Когда электричество встречается с роскошью, вы получаете подключаемый гибридный спортивный автомобиль Karma 2021 GS-6.Он гладкий, низкий и просто сексуальный. Я получил массу удовольствия от тестовой езды на нем.

DIY Micro-Hydro: «альтернативный» альтернативный источник энергии

DIY Micro-Hydro, гидроэлектроэнергия: Электроэнергия в жилых домах в Коста-Рике стоит дорого. Ставки одни из самых высоких в Латинской Америке и намного выше, чем в Северной Америке. Даже в доме без кондиционирования воздуха и отопления наше ежемесячное потребление в среднем составляло от 400 до 500 кВтч, при этом счета составляли от 150 до 200 долларов.

Желая сэкономить деньги и быть более экологичными, мы начали искать варианты выработки собственной энергии. Судя по нашим недавним платежным данным, нам требовалось решение, которое могло бы дать нам от 10 до 14 кВтч в день.

Солнечная энергия — наиболее очевидный альтернативный источник энергии, который приходит на ум потребителям Коста-Рики. Это хороший вариант для многих, помимо того, что он полезен для всей планеты.

Но солнечная энергия — не единственный вариант, и нам было интересно изучить другие возможности.Фактически, более 94 процентов электроэнергии Коста-Рики производится из возобновляемых источников. Но относительно немного из этого — солнечная или ветровая энергия; остальное поступает из воды. Гидроэлектроэнергия вырабатывает около 80 процентов электроэнергии страны. В таком мега-масштабе это немалое производство: огромные плотины используют воду, протекающую через огромные водяные турбины, для производства и хранения электроэнергии. Вот почему было создано озеро Ареналь.

Мы построили мост над готовой водозаборной плотиной (передний залив) и скрыли большую часть питающей трубы под землей, чтобы сохранить естественную красоту ручья.

Удивительно, но гидроэнергетика не обязательно должна быть такой уж большой проблемой, даже для «обычного» бытового потребителя. При правильных условиях вы тоже можете генерировать электроэнергию с помощью собственной микрогидравлической системы.

Я не говорю, что микрогидро-гидросистема — простое решение. И определенно не для всех — буквально — с точки зрения доступности. Это потому, что в первую очередь вам нужна вода. Любой может использовать энергию солнца, но не гидро. Это не может быть просто вода; это должна быть вода, которую можно использовать… не так просто, как кажется.Природные водные ресурсы, такие как ручьи и реки, считаются общедоступными. Таким образом, вы не можете построить свою собственную микрогидравлическую систему в ручье, которым вы не владеете.

Однако вы могли бы создать поток в потоке, который течет через вашу собственность с обеих сторон, при этом вход и выход также находятся внутри вашей собственности.

Во-вторых, у вас должно быть достаточно воды. Небольшая сезонная струйка не принесет пользы; поток должен течь круглый год со скоростью, достаточной для выработки электроэнергии. Если вы не можете наполнить 5-галлонное ведро менее чем за 5 секунд, значит, у вас недостаточно воды.

В-третьих, и это, вероятно, самое важное, вам требуется достаточная «голова» для работы системы. Напор означает перепад высоты от водозабора до турбины генератора. Для выработки достаточной мощности вам необходим перепад высот не менее 50 футов.

После того, как мы определили, что все эти требования могут быть выполнены на нашем участке для выработки около 12 кВт / ч электроэнергии в день, мы взяли на себя обязательство построить микрогидравлическую систему в 2015 году. Мы работали с Osa Waterworks (osawaterworks.com) над проектированием и установка.

Основное внимание уделялось тому, где будет находиться воздухозаборник и корпус турбины. Чтобы максимально увеличить падение напора на 50 футов, наш воздухозаборник и корпус турбины расположены на расстоянии чуть более 150 метров друг от друга, а 4-дюймовая ПВХ-труба, идущая от входа в корпус, встроена в землю в основном по эстетическим соображениям.

Наша турбина построена в США и имеет максимальную мощность 2,5 кВт. Он компактен и работает как автомобильный генератор. Вращающиеся магниты внутри производят электричество. В нем используется так называемое колесо Пелтона, которое приводится в движение силой и скоростью ударяющей по нему воды.Вот почему так важно опускание головы. Вес водяного столба создает давление, которое увеличивается по мере прохождения воды через 4-дюймовую трубу в полудюймовые сопла. Чем быстрее вращается колесо, тем больше мощность.

Также по эстетическим соображениям наш электростанции спроектирован так, чтобы он был спрятан под землей. Здесь вы видите турбину в центре, прикрепленную к четырем соплам. Увеличение давления для привода турбины происходит, когда вода, протекающая через трубу диаметром 4 дюйма, отводится через четыре штуцера диаметром два дюйма, каждый из которых соединен с одним из сопел диаметром в полдюйма.

Мы также пожертвовали расстоянием до нашего силового инвертора, проложив более 200 метров кабеля по подземному каналу от турбины до нашего гаража, где находятся инвертор и хранилище. Поскольку в дом уже подведено электричество, мы используем систему умных сетей. Любая энергия, которая нам нужна в дополнение к гидроэнергии, которую мы используем, поступает из сети. Причины неиспользования системы привязки к энергосистеме с национальной энергокомпанией — тема для отдельной статьи.

Установка не обошлась без осложнений, включая засорение осадком первоначального водозаборного отверстия на дне реки, чтобы обеспечить беспрепятственный поток воды.Некоторые модификации, выполненные методом проб и ошибок, с использованием небольшой плотины, работают хорошо.

Стоило ли? Наша микрогидравлическая система работает почти три года. Он стоил более 12000 долларов, что дороже, чем солнечная система сопоставимого размера. Но за период окупаемости 10 или 12 лет это не было проблемой. Наши ежемесячные счета за электроэнергию сейчас составляют от 20 до 25 долларов, поскольку мы не обеспечиваем 100 процентов наших потребностей в энергии. Но мы экономим 120 долларов или больше в месяц по сравнению с тем, что мы раньше платили, почти 1500 долларов в год.Учитывая, что правительство рассматривает возможность введения нового НДС на электроэнергию, наша окупаемость может наступить раньше.

Мы довольны нашей микрогидравлической системой и ее экологичностью. К тому же в нем есть «крутой» фактор! В стране мало таких жилых комплексов, поэтому многим любопытно, и они хотят приехать и проверить.

Micro Hydro Power для автономных домов. На главную Hydroelectric Power

Эта страница может содержать партнерские ссылки. Ознакомьтесь с нашей политикой раскрытия информации здесь.

Гидроэнергетика для дома: вариант?

Возобновляемые источники энергии сейчас очень важны. Для многих людей имеет смысл создавать энергию из солнца или ветра . Это экономит ресурсы и создает меньше загрязнения.

Стремление к возобновляемым источникам энергии настолько велико, что многие штаты создали стимулы в виде налоговых льгот и обратного выкупа электроэнергии, чтобы стимулировать установку солнечных фотоэлектрических панелей .

Домашние ветряные турбины также жизнеспособны в определенных местах, и гибридные солнечно-ветряные системы становятся все более распространенными.А как насчет гидроэнергетики ?

Можно ли использовать гидроэлектроэнергию в домах и на предприятиях?

Как правило, дома, фермы и малые предприятия могут питаться от гидроэлектрической турбины мощностью от 5 до 10 кВт. Турбина мощностью 10 кВт называется микрогидросистемой. Наиболее распространенная турбина для использования с микрогидроэнергетикой — это турбина импульсного типа, такая как колесо Пелтона или колесо Турго.

Как воду можно использовать для выработки электроэнергии?

Основной принцип прост — давление воды воздействует на крыльчатку турбины, которая превращает генератор в выработку электроэнергии .

В рамках этой базовой концепции возникает множество вопросов. Прежде чем мы углубимся в ответы, видео ниже дает очень полезную информацию о гидроэлектростанции .

Если вы предпочитаете читать, расшифровку видео можно найти внизу. Если вы хотите полностью пропустить его, просто перейдите к следующему разделу.

Видео — Как работают гидроэлектрические турбины?

Термины гидроэнергетика или гидроэнергетика подразумевают извлечение энергии из проточной или проточной воды.

Эти термины также используются в отношении пресной, а не морской воды. Процесс производства гидроэлектроэнергии требует создания барьера на пути текущей воды. Затем вода направляется и падает, когда ее потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию .

Эта энергия затем извлекается с помощью турбины. Масштаб гидроэнергетики чрезвычайно широк. Энергия может быть произведена от нескольких ватт до нескольких гигаватт. Фактически, крупнейшая в мире электростанция — это гидроэнергетический проект под названием Плотина Трех ущелий в Китае.

Источник: Britannica.com

Его номинальная мощность составляет 22 гигаватта. Масштабные гидроэнергетические проекты могут дать энергию не только городам, но и целой стране!

Диапазон гидроэнергетических проектов классифицируется следующим образом:

  • Пико гидроэнергетика включает проекты мощностью 5 киловатт или меньше.
  • Микрогидро означает мощность от 5 до 100 кВт
  • Малая гидроэнергетика означает мощность 10 мегаватт или меньше
  • Все, что выше 10 мегаватт, классифицируется как крупномасштабная гидроэлектростанция

Есть много страны, которые сильно зависят от гидроэнергетики.Например, Норвегия получает более 98% своей энергии от гидроэнергетики. Даже по сей день гидроэнергетика является одним из самых дешевых видов производства электроэнергии.

Кроме того, извлеченная энергия составляет возобновляемых источников энергии. Вода постоянно пополняется природой из-за круговорота воды. При преобразовании кинетической энергии воды в электричество не происходит выбросов CO2.

Однако это не означает, что гидроэнергетика не оказывает отрицательного воздействия на окружающую среду, как будет исследовано позже.Ручьи и реки имеют разный уровень водотока.

Расход пресной воды также меняется в течение года, поэтому для извлечения энергии существует различных типов турбин , некоторые из которых более подходят, чем другие, в зависимости от напора воды и жидкости.

Напор воды — это мера гидростатической энергии воды. Это просто высота воды над определенной точкой. Для гидроэнергетики это мера высоты над турбиной.

Еще есть расход. Расход — это объем воды, пересекающий определенную точку за секунду. На основании напора воды и расхода в определенном месте выбирается турбина типа .

Домашний гидрогенератор — гидроэлектростанция

Есть четыре основных типа турбин, а именно:

  1. Турбина Каплана
  2. Турбина Фрэнсиса
  3. Поперечная турбина
  4. Колесо Пелтона
  • Колесо Пелтона — удельная скорость 5.0 об / мин
  • Турбина Фрэнсиса — Удельная частота вращения 30 об / мин
  • Турбина Фрэнсиса — Удельная частота вращения 70 об / мин
  • Турбина Каплана — Удельная частота вращения 113 об / мин

На диаграмме в видео показан рабочий диапазон турбин в зависимости от расхода и напор воды.

Например, при высоком напоре и низком расходе используется колесо Пелтона . С другой стороны, при низком напоре воды и высоком расходе используются турбины Kaplan .

Колесо Пелтона — это импульсная турбина, тогда как турбина Каплана — это реактивная турбина. Также есть турбина Фрэнсиса, которая находится посередине. Турбины Фрэнсиса используются для средних уровней напора и средних расходов.

Рабочий диапазон турбины Фрэнсиса очень широк. Это гибридная турбина, в которой используется как импульс силы, так и действие силы. Другое преимущество состоит в том, что он также может действовать как насос для насосных систем хранения , которые будут обсуждаться позже.

Интересно отметить, что и турбины Каплана, и Фрэнсиса могут достигать КПД более 90% , что делает их наиболее эффективными устройствами для возобновляемых источников энергии на рынке.

Наконец, есть турбина перекрестного потока или турбина Банка II. Это тихоходная машина, которая хорошо подходит для мест с низким напором воды, но с высокой скоростью потока. Поскольку турбина является тихоходной, ее легче обслуживать, поскольку подшипники не требуют частой замены.

Кроме того, турбина самоочищается, и засоряется реже по сравнению с другими турбинами. КПД турбин с поперечным потоком и колеса Пелтона ниже, чем у турбин Фрэнсиса и турбины Каплана.

Гидротурбинный генератор для домашнего использования

Сейчас доступны и другие разновидности турбин, особенно в микромасштабе. Есть турбины со спиральными лопастями, которые могут работать в самой мелкой и самой медленной из проточной воды.Например, турбина ротора двигателя может использовать воду на столь низких скоростях, как 2 мили в час .

Одним из преимуществ гидроэнергетики является их использование в насосных хранилищах проектов . Идея этих проектов — удовлетворить высокий спрос на электроэнергию в часы пик.

Следует отметить, что наши потребности в электроэнергии меняются в течение дня. Накопительный насос обеспечивает буфер энергии во время затишья, когда потребление электроэнергии низкое и в сети имеется избыток электроэнергии.

В это время вода перекачивается из нижнего резервуара в более высокий резервуар. Это достигается за счет использования электросети и вращения турбины в обратном направлении , что позволяет ей действовать как насос.

Перекачка воды увеличивает емкость резервуара и напор воды. Эта дополнительная вода затем используется во время пиковых энергозатрат, которые могут происходить днем ​​или вечером.

Вода, которая была закачана обратно, может затем использоваться вместе с существующей и поступающей водой для запуска турбин на их пиковую мощность.Помимо множества плюсов гидроэнергетики, есть еще минусов .

Например, чтобы использовать гидроэнергетику, особенно в крупных масштабах , необходимо построить плотины , что требует огромных затрат. Создание преграды через текущую воду затопляет земли, расположенные выше по течению.

Это означает, что естественная среда разрушена, затронута среда обитания не только растений и животных, но и людей, живущих поблизости, необходимо переселить. Выше по течению реки нерестятся многие виды рыб.

Строительство плотины блокирует их миграционные пути, хотя с помощью лестницы для рыбы эту проблему можно в значительной степени облегчить. Точно так же есть много видов пресноводных рыб, которые не могут мигрировать вниз по течению из-за барьера.

Накопление ила, мусора и валежной древесины может со временем снизить пропускную способность плотины. Кроме того, гниющие насаждения, которые застаиваются перед барьером , также производят выбросы. Наконец, строительство большой плотины может также изменить естественный уровень грунтовых вод на землях, расположенных ниже по течению.

Следует отметить, что из-за строгого экологического законодательства в наше время сложно строить крупномасштабные гидроэнергетические проекты. Поэтому лучше всего иметь несколько небольших схем для русловых водоемов , чем несколько крупных.

Домашний водяной турбогенератор

В русловом проекте часть воды из реки или ручья направляется в трубы, по которым вода подается к электростанции. В здании электростанции находится турбина, которая использует откачанную воду для выработки электроэнергии.

Электростанция расположена на гораздо более низком уровне, чем точка, где вода забирается из реки или ручья. Речные проекты относительно безвредны для окружающей среды , хотя их рентабельность инвестиций ниже, чем у крупномасштабных проектов.

Другим преимуществом схемы доставки туннелей является то, что их легко построить в процессе ввода в эксплуатацию и выполнить за дней или за недели, в отличие от крупномасштабных проектов, строительство которых может занять несколько лет.

Теперь давайте посмотрим на оценку гидроэнергетики в данном месте. Общее количество мощности , которое может быть извлечено турбиной, можно определить по простой формуле.

Формула:

P = Nu x Rho x Q x G x H

    • , где P — мощность в ваттах. и турбины Каплана это почти 92%)
    • Rho — плотность воды в кг на кубический метр
    • Q — расход в кубических метрах в секунду
    • G — ускорение под действием силы тяжести и
    • H — это разность высот между входом и выходом в метрах.

Может ли водяная турбина питать дом?

Все системы производства возобновляемой «альтернативной» энергии могут обеспечивать энергией дом, но размер зависит от потребления энергии в вашем доме в киловатт-часах ( кВтч, ). Это первый шаг, чтобы определить , сколько энергии дом использует за год.

Один из способов — сложить номинальную мощность всех бытовых приборов и умножить номинальную мощность в ваттах на расчетное количество часов, каждый прибор будет использоваться в течение года.

Это не очень хороший метод по двум причинам. Во-первых, использование — это всего лишь оценка, и вы в любом случае можете выйти из строя, либо слишком много, либо недостаточно.

Во-вторых, некоторые приборы непросто оценить. Например, в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, холодильниках и морозильниках есть встроенные двигатели компрессоров, которые запускают и останавливают циклы в соответствии с заданными настройками температуры.

Двигатель Импульсные токи в 3 раза превышают рабочий ток двигателя, что не отражено в паспортной табличке.Кроме того, плохой коэффициент мощности также может ввести вас в заблуждение, заставив думать, что вольт x ампер всегда равняется ваттам. В цепях переменного тока часто этого не происходит.

Лучше обратиться к счету за коммунальные услуги за предыдущий год (см. Изображение ниже):

Comed Utility, Illinos

Как только вы узнаете, сколько киловатт-часов использовалось вашим домом в предыдущем году, вы можете определить размер своего мощность турбины необходима (или солнечная, или ветряная турбина.)

Среднее количество энергии, потребляемой средним американским домохозяйством, составляет около 11000 кВтч в год .

A Гидравлическая турбина мощностью 5 кВт с постоянным напором и расходом воды потенциально может генерировать:

5 кВт · ч x 8760 часов (в год) = 43800 кВт · ч

5 кВт · ч x 1825 (пиковых солнечных часов в год) = 9125 кВт · ч

Теоретически домашняя гидроэнергетическая система на превосходит солнечную , даже учитывая значительные системные потери в кабелях и колебания расхода воды .

В чем сходство гидроэлектроэнергии и солнечной энергии?

Три основные системы возобновляемой электроэнергии, доступные для домашнего использования:

  1. Солнечные электрические фотоэлектрические панели
  2. Ветровые турбины
  3. Водяные турбины (гидроэлектрическая энергия)

Как вы можете представить, солнечные панели на сегодняшний день являются наиболее распространенными . Ветровые турбины не всегда жизнеспособны в некоторых областях, в то время как гидроэнергетика полностью зависит от подачи проточной воды.

В основном это означает, что использование гидротурбин в основном ограничено сельскими районами, усадьбами и фермами. Однако при подходящих условиях гидроэнергетика очень эффективна.

Следует отметить больших различий между тремя источниками энергии — мощность солнечной энергии зависит от освещенности (пиковые солнечные часы) для местоположения, в то время как мощность ветряной турбины может быть очень изменчивой и требовать превышения скорости ветра из 5м / с работать вообще!

С другой стороны, водяная турбина работает с постоянной скоростью (более или менее), и поэтому ее электрическая мощность составляет , всегда максимум .

Гидроэлектроэнергия дешевле солнечной энергии?

В более крупном масштабе это, безусловно, правда — солнечная энергия стоит 10 центов / кВтч , а гидроэлектроэнергия вырабатывает энергию за половину цены — 5 центов / кВтч . Но верно ли это для всех масштабов энергетики?

Взгляните на диаграмму ниже:

9057

(на основе номинальной мощности 5 кВт)

Макс. и при слабом освещении)

Нет — сильно зависит от скорости ветра

Да — полная мощность (с постоянным расходом)

Аккумуляторный блок

нужен автономный?

Из вышеизложенного следует отметить несколько моментов:

Переменная выходная мощность солнечной и ветровой энергии

Выходная мощность солнечной панели зависит от энергии солнца , а это не постоянный.Он наиболее сильный в середине дня и самый низкий по утрам и вечерам. Очевидно, что ночью нет солнца и нет выработки электроэнергии возможно.

Выходная мощность ветряной турбины может сильно различаться, так как выходная мощность ватт увеличивается в 8 раз каждый раз, когда скорость ветра удваивается!

Если какая-либо система подключена к сети ( сетка ), то избыточная мощность автоматически возвращается обратно в коммунальную компанию. Если это автономная система, то необходимо аккумуляторов, для обеспечения питания в ночное время или в случае отключения электроэнергии.

Выходная мощность домашней гидроэлектростанции

При постоянном напоре воды или речном потоке гидроэлектрический генератор всегда будет производить максимальных ватт. Если нагрузка меньше, чем мощность гидросистемы, то избыточное производство электроэнергии должно куда-то уходить!

Если система привязана к сетке, она может перетекать обратно в сеть. Если он отключен от сети, то он должен быть отведен на имитацию нагрузки , часто в виде водяных или воздушных нагревательных элементов .

Вам нужны аккумуляторы для гидроэнергетики?

Предполагая постоянный расход воды, нет у вас.Однако, если система привязана к сетке, это может быть целесообразно. В случае отключения электроэнергии система отключается от сети и также не может обеспечивать электроэнергией дом.

Это делается автоматически для предотвращения «изолирования», когда независимые системы генерации могут возвращаться в сеть, подвергая опасности любой персонал, работающий на линии.

Что такое гидроаккумулятор?

Это интригующая идея, которая работает в любом масштабе. Представьте, что вы живете у озера или большого пруда с уклоном на более высокий уровень рядом с вашим домом.Ваша цель — жить в автономном режиме, и у вас установлено солнечных панелей мощностью 8 кВт .

Экологически мыслящие, вы пытаетесь не использовать большой аккумуляторный блок , который очень дорогой и в любом случае имеет ограниченный срок службы. Несмотря на это, ночью у вас нет электричества от солнечных батарей.

Одним из решений является создание гидроаккумулирующей системы .

Насосный гидроаккумулятор использует турбину в качестве насоса и генератора

Когда у них есть избыток электроэнергии, доступной от солнечной энергии в дневное время вода перекачивается из озера в водохранилище на более высоком уровне.

В ночное время, когда солнечная энергия отсутствует, вода из резервуара выпускается и подается самотеком через турбину, которая теперь действует как генератор.

Устройство в основном является заменой банка химических батарей, но не загрязняет окружающую среду, и не использует никаких ценных ресурсов.

Сколько воды требуется для производства электроэнергии?

У вас может быть ручей, протекающий по вашей земле, но достаточно ли напора и потока для выработки электроэнергии для ваших нужд?

Я обрисую простейшие методы, но предполагаю, что профессиональный геодезист даст вам наиболее точные измерения.Вероятно, — хорошая идея, если вы тратите несколько тысяч долларов на микрогидроэнергетическую систему для нашего дома.

Измерение напора воды в ручье или реке

Протяните шланг между самой высокой отметкой, откуда течет поток, и другим концом к предполагаемому месту расположения турбины. Подсоедините манометр к нижнему концу и считайте фунты на квадратный дюйм.

2,31 фута напора можно принять для 1 фунт / кв. Дюйм.

Измерение расхода

Самый простой способ (если у вас поток воды больше ручья или небольшой реки) — просто наполнить ведро известной вместимостью и отсчитать секунд, необходимое для его заполнения.

Вам нужно это в галлонах в минуту, поэтому вопрос о расходе становится следующим:

60 / секунд x емкость ковша в галлонах = расход в галлонах в минуту

Пример: A 10 галлонов ведро заполняется за 15 секунд:

Расход воды = 60/15 x 10 = 40 галлонов в минуту

Определение напора и расхода для микрогидроэнергетики

Калькулятор микрогидроэнергетики — определение ватт турбины от напора и расхода

Большинство микрогидроэнергетических систем имеют КПД между 50% и 60%. Приведенное ниже уравнение представляет собой упрощенный способ расчета возможной мощности с использованием значений напора и расхода с КПД 53%

(напор (футы) × расход (галлонов в минуту)) ÷ 10 = Мощность в ваттах

Давайте заменим некоторые цифры и посмотрим, как они выглядят:

Пример: Напор = 38 Расход = 76 галлонов / мин

Напор в футах от показаний psi = 38 x 2.31 = 87,78 футов

Мощность турбины в ваттах = напор x расход / 10 = 87,78 x 76/10 = 667 Вт

Как вырабатывать электричество из воды дома

Резюме:

Есть много стандартных размерные микро-гидроэлектрические турбины на рынке. Генератор, представленный ниже, поставляется компанией Suneco и является примером типичного блока мощностью 5 кВт.

Схема ниже дает прекрасное представление о конфигурации установки и о требуемом типе конструкции.

Несмотря на то, что я рекомендую полный проект от изучения, от проектирования до завершения занимается профессиональный установщик , многие домовладельцы построили и установили свои собственные системы. Все выполнимо! Просто использование профи позволяет исключить дорогостоящих ошибок.

Домашние микрогидроэнергетические системы намного более эффективны, чем , чем солнечные или ветряные турбины. У них такой же срок службы, если не дольше, и они обеспечивают более высокую и стабильную производительность.

Предоставлено: Suneco Hydro Turbines

Схема установки турбины для дома на микро-гидроэлектростанции

Вопросы, связанные с домашними гидроэлектростанциями

Можно ли использовать гидроэлектроэнергию в домах?

Домашняя гидроэлектростанция — отличный вариант для дома с очевидным условием, что имеется достаточный запас воды с достаточным напором и расходом для удовлетворения потребностей в электроэнергии.

Среднее домашнее потребление энергии в США составляет 11000 кВтч / год. Турбина мощностью 2 кВт будет производить до 2800 кВтч в год, что примерно на 20% покрывает потребности дома в энергии.

Сколько стоит микрогидросистема?

Как правило, стоимость микрогидроэнергетической системы составляет от 1000 до 3000 долларов за кВт. Разнообразие велико, потому что диапазон микрогидравлических мощностей очень широк — от 1 кВт до 100 кВт!

Различные проекты с различными значениями напора и расхода, а также количество трубопроводов / бетона также влияют на общую стоимость данного проекта.

Сколько воды нужно для питания дома?

Можно использовать простую формулу, чтобы определить, сколько воды нужно турбине для питания дома — (напор в футах) × расход в галлонах в минуту) ÷ 10 = мощность в ваттах. Если предположить, что для питания среднего дома требуется турбина мощностью 2 кВт, тогда комбинация расхода и напора должна равняться 2000 Вт.

Что такое микрогидроэлектроэнергия?

Микро-гидроэлектроэнергия — это система, часто использующая ручей или другой водный поток для выработки относительно небольшого количества энергии для питания дома

Сколько энергии вырабатывает микрогидроэнергетика?

Микрогидроэнергетические системы вырабатывают от 5 до 100 кВт электроэнергии и обычно используются в домах с круглогодичным доступом к водопроводу.


RENOGY быстро становятся предпочтительным источником солнечных панелей, комплектов, батарей и аксессуаров для управления солнечными батареями. Основанная на US , где производятся продукты, они широко известны и уважаемы за новаторство и качество .

Обзор продуктов RENOGY


Гидроэнергетика | Умные дома

Гидравлические системы генерации бывают всех размеров

Большинство бытовых систем вырабатывают менее 5 кВт электроэнергии — этого достаточно для питания одного объекта в зависимости от модели использования.Это так называемые схемы «микрогидро».

Если вы находитесь в сельской местности и на вашем участке есть ручей с надежным потоком, микрогидроэнергетика может быть рентабельной и экологически чистой альтернативой дизельному генератору или местным линиям связи.

Схемы мини-гидроэлектростанций больше, чем микрогидравлические, и обычно имеют пиковую мощность от 5 до 20 кВт, но могут быть и больше. Некоторые схемы мини-гидроэлектростанций достаточно велики, чтобы обеспечивать электричеством небольшие общины или деревни. Например, Haast получает электроэнергию от мини-гидрогенератора мощностью 900 кВт.

Как работает микрогидро

В типичной микрогидро системе вода течет вниз по трубам в небольшую турбину, которая приводит в действие электрогенератор.

Некоторое количество электроэнергии можно использовать немедленно, а остальное можно хранить в банке батарей или даже отправить обратно в сеть.

Точная установка зависит от обстоятельств вашей собственности.

Сколько он может произвести?

Количество электроэнергии, которое вы можете произвести, зависит от того, сколько воды течет в ручье, и перепада высоты от точки, где вода течет в трубу до турбины (это называется «напор»).

Практическое правило: расход (литры в секунду) x напор (метры) x 10 = максимальная выходная электрическая мощность (ватты). Таким образом, поток, падающий со скоростью 10 литров в секунду на высоту 5 метров, дает максимальную мощность 500 Вт.

Имейте в виду, что это максимальная мощность. На самом деле трение и неэффективность генератора могут снизить выходную мощность — иногда даже наполовину.

Среднее домашнее хозяйство в Новой Зеландии потребляет около 10 000 кВтч электроэнергии в год (чуть менее 27.5 кВт / ч каждый день).

Подходит ли он для всех типов недвижимости?

Micro-hydro действительно подходит только для сельской собственности с ручьем — с достаточным потоком. Лучше всего работает, если:

  • поток летом не пересыхает (иначе вам понадобится альтернативный источник питания)
  • ручей не разливается (это может привести к повреждению оборудования, если не спроектировано тщательно)
  • уклон достаточно крутой (для преодоления трения в трубах)
  • есть разумная голова (см. Выше).

Один из способов увеличить напор — использовать дамбу. Однако создание плотины даже на малых реках может быть трудным мероприятием для получения разрешения на использование ресурсов, если нет существующей плотины, которую можно модернизировать для выработки электроэнергии.

Микрогидравлическим системам не нужно возводить плотины или разрушать ручьи или реки. Многие микрогидравлические схемы работают за счет отвода меньших объемов воды по трубам и каналам перед возвратом воды в русло ручья.

Вам нужно будет уточнить в своем местном совете, что права на воду вверх по течению не были переданы кому-либо еще, и в большинстве случаев вам потребуется согласие совета на использование ручья для производства электроэнергии.

Типы систем

Каждая микрогидравлическая система должна быть спроектирована специально для соответствия конкретному потоку и требованиям пользователя. Лучше оставить дизайн вашему поставщику, так как есть о чем подумать, в том числе:

  • эффективный и практичный дизайн
  • конструкция впуска
  • тип турбины
  • воздействие на окружающую среду
  • надежность электроснабжения
  • безопасность.

Юридические требования

Для установки микрогидросистемы вам может потребоваться:

  • разрешение на строительство любых построек, которые вы строите
  • — согласие ресурса на водопользование (как для забора воды, так и для возврата).

Вам также необходимо поговорить с сетевой компанией и продавцом электроэнергии, если вы планируете подключиться к локальной сети.

Все электромонтажные работы должны выполняться квалифицированным электриком, за исключением необычных ситуаций, когда напряжение ниже 32 В переменного тока или 50 В постоянного тока.

Почему выбирают микрогидро?

На подходящем типе собственности микрогидроэнергетика — это рентабельный и экологически чистый способ производства электроэнергии. Для некоторых сельских объектов это может быть гораздо более рентабельным, чем покупка и использование дизельного генератора или подключение к сети.

Микрогидрогенерация имеет значительные экологические преимущества. Он не производит парниковых газов и сохраняет потери при передаче, которые возникают, когда электричество генерируется на электростанции и отправляется в вашу собственность по национальной сети.

Рентабельность

Стоимость установки микрогидравлической системы находится в диапазоне от 10 000 до 15 000 долларов для домашней системы с базовой компоновкой. Есть некоторые наборы для самостоятельной сборки микрогидротурбин стоимостью менее 3000 долларов, подходящие для небольших водотоков, но с ними могут потребоваться дополнительные затраты на установку.

Типичные затраты включают:

  • впускных труб — более длинные или широкие трубы будут стоить дороже
  • турбогенераторное оборудование
  • земляные работы, работы по защите плотин или наводнений
  • аккумуляторная батарея
  • электрическая система управления
  • трудозатрат, в т.ч. электрика и сантехника
  • электрических кабелей — чем дальше генератор от места подачи электроэнергии, тем дороже он будет стоить
  • затрат на строительство и согласование ресурсов.

Затраты на техническое обслуживание обычно очень низкие. Вам нужно будет учитывать затраты на процесс согласования ресурсов, поскольку в некоторых регионах они могут превышать 1000 долларов США.

Вы можете возместить некоторые затраты, продавая электроэнергию обратно вашей местной сетевой компании, если ваша собственность подключена к сети и ваша линейная компания готова заключить с вами договор.

Особенно стоит рассмотреть схему микрогидравлики, если альтернатива:

  • покупка нового дизельного генератора или
  • платит за дорогое подключение к местным линиям.

Воздействие на пресноводных рыб

В Новой Зеландии есть несколько видов местных пресноводных рыб и беспозвоночных, обитающих в небольших ручьях и водотоках. В основном они очень маленькие и прячутся под камнями, поэтому вы их не замечаете.

Раньше они были гораздо более обычными, но их среда обитания сокращается по мере осушения водно-болотных угодий, перекрытия ручьев и вырубки деревьев и кустарников.

Многие находятся под угрозой исчезновения — узнайте больше на веб-сайте Департамента охраны природы.

Некоторые из этих рыб могут уходить очень далеко вверх по течению.Они могут даже взбираться на водопады, если держатся близко к скале. Но они не могут подпрыгнуть даже на небольшой вертикальный перепад.

Рыбы не могут пробиться против течения через турбину и трубу, и все, что упадет через турбину, вероятно, не выживет.

Если вы отведете лишь часть потока вашего ручья через водозаборный экран и позаботитесь о защите среды обитания, у рыбы появится шанс выжить.

Для установки микрогидравлической системы вам потребуется согласие ресурса, и в ходе этого процесса будет учитываться влияние на экологию ручья.

Техническое обслуживание

Микрогидравлические системы не требуют особого обслуживания и служат хорошо при правильной конструкции. Требования к обслуживанию несложные, и большую часть работы вы можете выполнить самостоятельно.

Однако вам потребуются полные и четкие письменные инструкции от вашего поставщика — большинство специалистов не знакомы с этими системами. Всегда следуйте инструкциям производителя.

Электромонтажные работы с сетевым напряжением (230 В) должны выполняться квалифицированным электриком.

Некоторое оборудование может быть опасным.Убедитесь, что посторонние люди не имеют к нему доступа.

Прямо над генератором должен быть клапан, позволяющий перекрывать воду. Всегда включайте и выключайте этот клапан медленно, чтобы избежать сильного повышения давления.

Micro Hydro Turbine Generator Производитель

Как выбрать лучшего поставщика микрогидротурбинных генераторов

1. Ваши поставщики микрогидротурбинных генераторов должны иметь возможность поставлять высококачественные микрогидротурбинные генераторы.2. Ваш поставщик микрогидротурбинных генераторов должен предоставить ценовое предложение на комплекты домашней гидроэлектростанции, включая все детали. 3. Ваш поставщик микрогидроэнергетических комплектов должен предоставить лучшие гидроэнергетические решения для ваших проектов. 4. Ваш поставщик микрогидрогенераторов должен обеспечивать конкурентоспособные цены и очень хорошее обслуживание. 5. Поставщики комплекта микрогидрогенераторов должны предоставлять другие услуги, такие как техническая поддержка установки и услуги по проектированию электростанций микрогидрогенераторов.Даже подготовка к загрузке контейнера, запрос и организация фрахта и т. Д.

Как мы контролируем качество микрогидрогенераторов на нашем заводе

1. У нас есть более 5 процедур тестирования, включая тестирование эффективности, для всех пикогенераторов, микро- и мини-гидротурбинных генераторов. 2. Проверяем 100% поступающих комплектующих и материалов. Все наши детали и материалы закупаются у нашей дочерней компании, что позволяет нам незамедлительно давать отзывы по любым вопросам качества.

Как спроектировать свой собственный комплект Micro Hydro Power

1. Оцените свое ежедневное потребление энергии. 2. Измерьте напор и расход воды на водном участке. Если вы не знаете, как измерить расход воды и как измерить расход воды, вы можете найти правильный ответ на нашей странице поддержки сайта по гидроэнергетике. Для начала нужно знать, что такое водяной напор? А что такое поток воды? 3. После того, как вы получите правильные данные о расходе воды и напоре, попросите технического инженера Suneco рассчитать напор и расход воды, чтобы получить некоторые решения по гидроэнергетике и цену для вас.4. Решите, какие микрогидрогенераторы вам нужны? 5. Определите размер вашей полной гидроэнергетической системы в соответствии с потребностями в потребляемой энергии. 6. Позвольте нам спроектировать и изготовить комплекты гидроагрегатов для вашего дома. 7. Если вы хотите узнать расчетную стоимость гидротурбины 100 кВт и стоимость гидротурбины 50 кВт, свяжитесь с нами, чтобы получить подробную информацию.

Какая микрогидроэнергетическая система лучше всего подходит для вашего дома

1. Гидротурбина Pico и небольшой гидроэлектрический генератор мощностью 100 Вт, 200 Вт, 300 Вт, 500 Вт, 750 Вт, 1 кВт, 2 кВт, 2.5кВт, 3кВт, 5кВт, 6кВт. 2. Микрогидрогенераторы варьируются от 1 кВт, 1,5 кВт, 2 кВт, 3 кВт, 4 кВт до 5 кВт. 3. Малый микрогидроэлектрический генератор мощностью от 1,1 кВт до 3 кВт. 4. У нас есть водяной турбогенератор для дома мощностью от 300 Вт, 500 Вт, 750 Вт, 1 кВт, 2 кВт, 3 кВт, 5 кВт, 6 кВт, 8 кВт, 10 кВт, 15 кВт, 20 кВт, 30 кВт, 50 кВт, 100 кВт, 200 кВт. 5. Турбина Пелтона, комплекты микрогидроэнергетических систем, включая все части гидротурбины и гидрогенераторы, дом малых гидроэлектрических генераторов. 6. С нашим маленьким гидроэлектрическим генератором и частями гидросистемы вы можете сделать самодельный микрогидрогенератор для своего дома.7. Мини-гидро и небольшой гидрогенератор 100 Вт, 200 Вт, 300 Вт, вы также можете запросить нас с вашим напором воды и расходом воды. Мы производим малонапорные микро-гидроэлектростанции и домашние гидроэлектрические генераторы, комплекты бытовых гидроэлектростанций. 8. Гидротурбина Suneo 100 кВт — это самая низкая и дешевая турбина высокого качества в Китае. 9. Малые гидроэлектрические генераторы Suneco для продажи на зарубежных рынках, таких как США, Канада, Австралия, Новая Зеландия, а также наши гидротурбины для продажи в Великобритании и Ирландии. Наши турбины также продаются на рынке микрогидротурбин в Южной Африке.10. Продажа микрогидрогенераторов в Чили, Аргентине, Таиланде, Вьетнаме, PNG гидроэнергетика, png hydro development ltd, Австралия, Германия, Румыния, Россия, Украина.

Как выбрать лучший комплект гидроэлектрического генератора в Китае

1. Поставщики комплектов гидроэлектрических генераторов должны поддерживать с вами хорошие отношения. Спросите и получите свои требования, узнайте свои идеи о том, какой процент энергии вашего дома / дома вы хотите вырабатывать с помощью гидрогенератора. И предоставить вам подходящие решения для гидроэнергетики.2. Поставщики / производители микрогидрогенераторов должны уметь спроектировать и направить вас по выбору наиболее подходящего размера для вашего дома или водного объекта. Выберите подходящих производителей гидроэнергетических турбин, и они рассчитают, сколько ватт микрогидрогенератора вам нужно, и сколько ватт микрогидрогенератора вы должны установить в соответствии с вашим текущим расчетом напора и расхода воды. Если у вас низкий напор воды, мы выберем правильный микрогидрогенератор с низким напором для вашей водяной турбины.Если у вас высокий напор воды, мы выберем правильный микрогидрогенератор с высоким напором для вашей водяной турбины. 3. Ваш поставщик микрогидрогенераторов должен предлагать конкурентоспособные цены и хорошее решение. Они должны контролировать закупку и производство гидротурбинных генераторов и своевременно производить поставку всех гидротурбинных генераторов. 4. Поставщики микрогидрогенераторов должны предоставить наилучшее возможное решение для транспортировки. 5. Поставщики ваших микрогидрогенераторов должны предоставить техническую поддержку по установке с документами и послепродажное обслуживание их малых гидрогенераторов.6. Продажа малых гидроэлектростанций в большинстве стран мира. Иногда вы ищете производителей гидротурбин в Великобритании, но трудно найти подходящих производителей гидротурбин в Великобритании. Таким образом, вы можете выбрать водяную турбину мощностью 100 кВт, произведенную в Китае, гидротурбинный генератор также очень хорошего качества, даже если вам нужен небольшой гидрогенератор, такой как мини-турбогенератор мощностью 500 Вт, 1 кВт или 300 Вт, даже мини-гидротурбина мощностью 200 Вт, 1 кВт или 2 кВт. , Малая гидроэлектрическая система мощностью 5квт. Если вы хотите узнать и выбрать микрогидроэлектростанцию ​​мощностью 10 или 20 кВт с турго-генератором, вы находитесь в нужном месте и в нужном месте, где продаются гидротурбинные генераторы Suneco в разных странах, и у вас есть клиенты на большинстве водных объектов.

Можно ли превратить свой дом в гидроэлектростанцию?

Автор New Scientist, партнер Energy Realities

Ни у кого нет ответов на все вопросы мировой энергетики, поэтому New Scientist объединилась с Статойл для поиска решений в аудитории New Scientist.

Был задан вопрос: сколько электроэнергии можно было бы произвести, если бы вы подключили турбину к системе подачи воды под давлением в ваш дом? Повлияет ли это на поставщика воды или ваших соседей?

В то время, когда нам нужно больше низкоуглеродных источников электроэнергии, домашняя гидроэнергетика кажется отличной идеей.

И оказывается, что выработка электроэнергии из воды, протекающей по трубам, уже используется, хотя и не так, как предусмотрено в вопросе. Эндрю Лобихлер, основатель и технический директор XYZ Interactive из Торонто, отмечает в LinkedIn, что некоторые водомеры уже включают в себя небольшую турбину для выработки электроэнергии для питания радио, которое отправляет данные о потреблении домашних хозяйств на ретрансляционную станцию. Они используют лишь небольшую часть энергии потока, поэтому вода по-прежнему достигает самых высоких частей домов, которые они обслуживают.

Турбины также могут использоваться в гораздо больших водяных трубах. Майкл Полод, аналитик по рискам и нормативным требованиям TransCanada, указывает на их использование в трубах диаметром более 60 сантиметров. Его доказательства получены от компании Lucid Energy из Портленда, штат Орегон, которая устанавливает турбины с вертикальной осью внутри труб и генераторы электроэнергии на них. Компания считает, что удаляя избыточное давление в системах с гравитационным питанием, она может генерировать 100 киловатт и более без нарушения потоков.Замечательно, что эта система также может работать со сточными водами — новой формой энергии из отходов.

Если гидроэнергетика работает на больших трубах, будет ли она работать в масштабе отдельных домов? Даже если ответ положительный, Стив Орчард из Глостершира указывает, что существует юридическое препятствие, которое необходимо преодолеть, по крайней мере, в Великобритании. Это связано с тем, что использование водопроводного крана для выработки электроэнергии противоречит частям Положения о водоснабжении (водопроводной арматуре) 1999 года, которые призваны избежать потерь воды.

Но есть ли ответ «да»? Мы получили много ответов от людей, которые проводили эксперименты и сложные математические вычисления, чтобы проверить идею. Физика Престижность всем вам. Скорость потока воды сильно различалась, но ответов не было. Был достигнут полный консенсус в отношении ценности этой схемы, о чем свидетельствуют заявки-победители в этом месяце:

Дома я провел простой эксперимент, чтобы разобраться в этом, рассчитав, сколько времени нужно, чтобы наполнить ведро известного объема водой при полностью открытом кране. Я обнаружил, что мой внешний кран, питаемый непосредственно из восходящей магистрали, идущей с улицы, будет подавать 30 литров в минуту, или 0.5 литров в секунду. Это поток из одного крана, но на практике восходящая магистраль может питать сразу несколько кранов, каждый из которых работает на полный проход. Я мог запустить сразу три крана, прежде чем расход уменьшился. Так что, похоже, моя восходящая магистраль имеет приблизительную производительность 1,5 литра в секунду. Это массовый расход 1,5 килограмма в секунду. Я знаю, что диаметр магистрали составляет около 13 миллиметров — стандартный размер трубы здесь, в Великобритании, — поэтому я могу подсчитать, что вода движется со скоростью 11 метров в секунду (это объемный расход, деленный на площадь поперечного сечения трубы. ). 2, где м — 1,5 кг / с, а v — 11 м / с. Обработка чисел дает энергию около 90 джоулей в секунду — или 90 ватт, если вы можете собрать ее со 100-процентной эффективностью.

Но вы не можете сделать турбину такой хорошей. Самая лучшая из практичных турбин имеет КПД около 66 процентов, так что реально вы получите около 60 Вт на валу турбины в вашей магистральной трубе. Но, опять же, небольшие электрические машины заведомо неэффективны, так что вам повезет, если вы получите половину этой суммы в виде электричества.Я мог рассчитывать получить около 30 ватт электроэнергии от турбины, если бы я был доволен тем, что не использовал воду из нее для каких-либо других целей.

Однако это было бы серьезно антиобщественным поступком. Вода, которая поступает в мой дом, течет из хозяйственного резервуара на вершине близлежащего холма. Сама по себе она не справится, и моей водопроводной компании приходится тратить энергию, чтобы перекачивать ее в гору. Воду, конечно же, подвергают дорогостоящей обработке, чтобы сделать ее пригодной для питья, поэтому ее сливают в канализацию со скоростью 1.5 литров в секунду — это 130 тонн воды в день — для выработки незначительного количества энергии было бы ужасной тратой.

«Я только что проверил, сколько моя местная компания водоснабжения будет взимать за такое количество воды (около 47 500 тонн в год) при поставке по счетчику. Это около 57 600 фунтов стерлингов. Это смехотворно дорогой способ выработать 30 ватт электроэнергии. Дон ‘ Попробуй это дома, ребята! »

Ричард Эллам, Бристоль, Великобритания

«Поставщик воды, конечно, будет смутно относиться к этой деятельности, считая ее неправильным использованием воды, но ее влияние на общее водоснабжение будет незначительным.Ваш сосед тоже не заметит никакой разницы, если вы не используете очень длинную подающую трубу с малым диаметром. Причина неутешительного количества вырабатываемой электроэнергии не в низком давлении — многие электростанции «русла» работают на аналогичных напорах (высота водохранилища над турбиной). Проблема в очень низкой скорости потока. Напротив, относительно небольшой гидроэлектрический генератор мощностью 10 мегаватт будет иметь производительность около 60 кубических метров в секунду. Это много ведер.»

Алан Брукман, Сабден, Ланкашир, Великобритания

«Если электричество, произведенное таким образом, будет рассматриваться как« бесплатная »энергия, и если вам повезет, что вы не будете измерять воду, возникнет великое искушение позволить большему количеству воды проходить через вашу турбину. Это повлияет на ваш соседей, если это поможет ввести запреты на использование шлангов раньше, во время засух, и потому, что поставщикам воды необходимо будет поставлять больше воды, и их расходы будут переложены на потребителей.»

Пенни Джонсон, Уоттон-андер-Эдж, Глостершир, Великобритания

Этот контент редактируется независимо New Scientist по заказу Statoil. Он ранее появлялся в блоге Energy Realities.

Узнайте больше об энергетических реалиях.

Гидроэлектрический генератор: как построить маленький

Гидроэлектрический генератор — лучшее, что можно построить для производства электроэнергии, если поблизости протекает ручей.

Все мы знаем, что ученые находятся в постоянном поиске альтернативных источников энергии, и это происходит потому, что в последние годы количество обычных источников энергии начало значительно сокращаться.

Они разработали различные системы, которые преобразуют энергию природы в электричество, и многие из этих систем могут быть построены дома в меньшем масштабе, чтобы снизить потребление электроэнергии. После того, как мы увидели, как производить электричество с помощью магнитов или энергии ветра, пора поговорить о людях, которые живут рядом с рекой.

Часто называют гидро-, микрогидро- или ручным гидро-, микрогидравлическим генератором , эту систему нетрудно построить.

Чтобы построить гидроэлектрический генератор, вы должны выполнить следующие шаги:

1. Подготовка дисков

Наш гидроэлектрический генератор будет состоять из двух основных частей:
— Статор (эта часть не движется и снабжена витками провода для сбора электроэнергии)
— Ротор (ротор — это часть, которая движется и имеет несколько мощных магнитов. что вызовет электричество в катушках)
Сначала вам понадобятся шаблоны и картон.Два шаблона, которые содержат схему ротора и статора, необходимо вырезать и прикрепить к передней и задней части картона. После того, как эти шаблоны хорошо приклеены к картону, сделайте отверстие (1 см) в центре диска статора.

2. Присоединение статора

Теперь вам нужно сделать 4 катушки, которые будут прикреплены к картону. Для этого необходимо использовать картон с овальным сечением. Затем начните наматывать провода на этот картон, чтобы получилась плотная катушка (200 витков). Осторожно снимите катушку с овальной части, а затем повторите эту процедуру, чтобы сделать еще три катушки.

Расположите катушки на картоне по шаблонной схеме (их обмотки должны чередоваться по часовой стрелке и против часовой стрелки). Вы должны быть уверены, что электрон будет следовать по пути, указанному стрелками на шаблоне, начиная с левой катушки против часовой стрелки.

Соедините концы катушек и используйте изоляционную ленту, чтобы избежать ошибок. Используйте мультиметр, чтобы проверить электрическое сопротивление (Ом). Если провода подключены правильно, измеритель должен давать показания около 10 Ом.

3. Установка ротора

На этом этапе вам нужно прикрепить 4 сильных магнита к шаблону статора. Проверьте магниты, отметьте южный полюс на двух из них и северный полюс на двух оставшихся. Магниты должны быть расположены на шаблоне так, чтобы их полярность чередовалась (Н-С-Н-С).

Тогда вам понадобится пробка и 8 пластиковых ложек. Вы должны укоротить ложки так, чтобы длина ручки не превышала 1 см. Посмотрите на шаблон ротора и вставьте ложки в пробку (глубиной 1 см).

4. Турбина

Проделайте в пробке отверстие диаметром 6 мм (убедитесь, что отверстие находится по центру), снова зафиксируйте геометрическое положение ложек и добавьте немного горячего клея в каждую ложку, чтобы закрепить ее.

5. Корпус генератора и окончательная сборка

Найдите пластиковый резервуар или бутылку, чтобы прикрепить ротор, статор и небольшую турбину. После того, как вы найдете центр бака, проделайте в этом месте отверстие (6 мм) и закрепите статор с его катушками чуть выше отверстия.Затем прикрепите к одному валу турбину и ротор (ложки должны быть обращены к горлышку бутылки, а магниты должны быть близко к катушкам (3 мм между катушками и магнитами)).

Кажется, наш небольшой гидроэлектрический генератор почти готов к работе. Все, что нам сейчас нужно, это поток воды, чтобы турбина вращалась непрерывно, пока есть вода для ее вращения. Если турбина правильно подключена к генератору, этот поток должен вырабатывать достаточно гидроэлектроэнергии для обеспечения энергией наших коммунальных служб или зарядки аккумуляторов.

Рабочий электрогенератор

Пользователь

Youtube TheDamHeroes, вдохновленный разработкой, представленной в этой статье, разместил рабочий гидроэлектрический генератор. Посмотрите это в действии ниже:

(Посещали 125435 раз, сегодня 4 раза)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *