- Nieprzemysłowe elektrownie wodne
- Warunki instalacji elektrowni wodnej
- Produkcja elektrowni wodnej opartej na kole wodnym
- Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Siła przepływu wody jest odnawialnym zasobem naturalnym, który pozwala uzyskać prawie darmową energię elektryczną. Energia prezentowana przez naturę będzie okazją do zaoszczędzenia na narzędziach i rozwiązania problemu z urządzeniami ładującymi.
Jeśli strumień lub rzeka płynie w pobliżu twojego domu, powinny być używane. Będą w stanie dostarczyć energię elektryczną do miejsca i domu. A jeśli elektrownia wodna jest budowana ręcznie, efekt ekonomiczny znacznie wzrasta.
Ten artykuł szczegółowo opisuje techniki produkcji prywatnych struktur hydraulicznych. Rozmawialiśmy o tym, co jest wymagane dla systemu urządzenia i podłączyć go do konsumentów. Z nami dowiesz się o wszystkich możliwościach miniaturowych dostawców energii, zebranych ze złomu.
Nieprzemysłowe elektrownie wodne
Elektrownie wodne są strukturami, które mogą przekształcać energię ruchu wody w energię elektryczną. Alternatywne „zielone” dostawcy energii elektrycznej są nadal aktywnie wykorzystywane tylko na Zachodzie. Na terytorium naszego kraju ta obiecująca branża podejmuje tylko pierwsze kroki.
Małe prywatne elektrownie wodne mogą być zaporami na dużych rzekach, wytwarzając od kilkunastu do kilkuset magawatów lub mini elektrowni wodnych o maksymalnej mocy 100 kW, które są wystarczające na potrzeby prywatnego domu. Oto najnowsze i dowiedz się więcej.
Hydrauliczna stacja śrub
Konstrukcja składa się z łańcucha wirników zamontowanych na elastycznym stalowym kablu, połączonych w poprzek rzeki. Sam kabel pełni rolę wału obrotowego, którego jeden koniec jest przymocowany do łożyska nośnego, a drugi aktywuje wał generatora.
Każdy hydrorotor „wianek” jest w stanie wygenerować około 2 kW energii, jednak prędkość przepływu wody w tym celu powinna wynosić co najmniej 2, 5 metra na sekundę, a głębokość zbiornika nie powinna przekraczać 1, 5 m.
Zasada działania stacji hydroelektrycznej girlandy jest prosta: ciśnienie wody obraca śruby hydrauliczne, a one obracają kabel i powodują wytwarzanie energii przez generator
Stacje Garland były z powodzeniem używane w połowie ubiegłego stulecia, ale domowe śruby, a nawet puszki pełniły rolę śrub. Obecnie producenci oferują kilka rodzajów wirników do różnych warunków pracy.
Wyposażone są w łopatki o różnych rozmiarach, wykonane z blachy, i pozwalają uzyskać maksymalną wydajność ze stacji.
Ale chociaż w produkcji tego hydrogeneratora jest całkiem prosta, jego działanie wiąże się z wieloma szczególnymi warunkami, które nie zawsze są wykonalne w prawdziwym życiu. Takie konstrukcje blokują koryto rzeki i jest mało prawdopodobne, aby sąsiedzi wzdłuż wybrzeża, nie wspominając o przedstawicielach służb środowiskowych, mogli korzystać z energii strumienia do swoich celów.
Ponadto, w zimie, instalacja może być stosowana tylko na niezamarzających zbiornikach wodnych, w surowym klimacie - puszkowanym lub zdemontowanym. Dlatego stacje girlandowe są budowane tymczasowo i przeważnie na opuszczonym terenie (na przykład w pobliżu letnich pastwisk).
Stacje obrotowe o wydajności od 1 do 15 kW / godzinę wytwarzają do 9, 3 MW miesięcznie i umożliwiają samodzielne rozwiązanie problemu elektryfikacji w regionach oddalonych od centralnych autostrad
Nowoczesny analogowy montaż girlandy - podwodne lub ramowe stacje ramowe z poprzecznymi wirnikami. W przeciwieństwie do poprzednika wianek, konstrukcje te nie blokują całej rzeki, ale obejmują tylko część kanału i można je zainstalować na pontonie / tratwie lub całkowicie opuścić na dno zbiornika.
Wirnik pionowy Daria
Wirnik Dariera to urządzenie turbinowe, nazwane na cześć jego wynalazcy w 1931 roku. System składa się z kilku łopatek aerodynamicznych przymocowanych do promieniowych belek i działa ze względu na spadek ciśnienia zgodnie z zasadą „skrzydła podnoszącego”, która jest szeroko stosowana w przemyśle stoczniowym i lotniczym.
Chociaż takie rośliny są bardziej wykorzystywane do tworzenia turbin wiatrowych, mogą pracować z wodą. Ale w tym przypadku potrzebne są dokładne obliczenia, aby dopasować grubość i szerokość łopatek zgodnie z siłą przepływu wody.
Wirnik Dariera przypomina „wiatrak”, zainstalowany tylko pod wodą, i może pracować niezależnie od sezonowych wahań prędkości przepływu.
Wirniki pionowe rzadko są wykorzystywane do tworzenia lokalnych elektrowni hydraulicznych. Pomimo dobrych wskaźników wydajności i pozornej prostoty projektu, sprzęt jest dość skomplikowany w obsłudze.
Przed rozpoczęciem pracy system musi zostać „rozwinięty”, ale tylko zamrożenie zbiornika może zatrzymać pracującą stację. Dlatego wirnik Dariera jest używany głównie w zakładach przemysłowych.
Podwodne śmigło „turbina wiatrowa”
W rzeczywistości jest to najprostsza powietrzna turbina wiatrowa, tylko zainstalowana jest pod wodą. Wymiary łopatek, w celu zapewnienia maksymalnej prędkości obrotowej i minimalnego oporu, są obliczane w zależności od siły przepływu. Na przykład, jeśli prędkość przepływu nie przekracza 2 m / s, szerokość ostrza powinna wynosić 2-3 cm.
Podwodne śmigło jest łatwe do wykonania własnymi rękami, ale nadaje się tylko do głębokich i szybkich rzek - na płytkim stawie obracające się łopatki mogą spowodować obrażenia u rybaków, kąpiących się, ptaków wodnych i zwierząt
Taka turbina wiatrowa jest instalowana „w kierunku” przepływu, ale jej łopaty działają nie z powodu ciśnienia ciśnienia wody, ale z powodu pojawienia się siły nośnej (zgodnie z zasadą skrzydła samolotu lub śmigła statku).
Koło wodne z ostrzami
Koło wodne jest jedną z najprostszych wersji silnika hydraulicznego, znanego od czasów Imperium Rzymskiego. Skuteczność jego pracy zależy w dużej mierze od rodzaju źródła, na którym został zainstalowany.
Koło wylewowe może obracać się tylko z powodu prędkości przepływu i koła napełniającego - za pomocą ciśnienia i ciężaru wody spadającej na szczyt ostrza
W zależności od głębokości i kanału cieku wodnego można zainstalować różne rodzaje kół:
- Koryta cukrowe (lub niższe) - odpowiednie dla płytkich rzek o szybkim płynięciu.
- Sredneboynye - znajdują się w łóżkach z naturalnymi kaskadami, tak że przepływ spada w przybliżeniu w środku obracającego się bębna.
- Masowy (lub górny) - zainstalowany pod zaporą, rurą lub na dole naturalnego progu, tak aby spadająca woda przechodziła przez górną część koła.
Ale zasada działania dla wszystkich opcji jest taka sama: woda dostaje się do łopatek i napędza koło, które powoduje, że generator obraca się w elektrowni mini.
Producenci urządzeń hydraulicznych oferują gotowe turbiny, których łopatki są specjalnie przystosowane do określonej prędkości przepływu wody. Ale rzemieślnicy domowej roboty projektują bębny w staroświecki sposób - ze złomu.
Rozmieszczenie własnej elektrowni wodnej jest jednym z najbardziej budżetowych i przyjaznych dla środowiska sposobów zapewnienia domów letniskowych, gospodarstwa rolnego lub bazy turystycznej z zasobami energetycznymi.
Być może brak optymalizacji wpłynie na wskaźniki wydajności, ale koszt wyposażenia domowego będzie kosztował kilka razy taniej niż zakupiony odpowiednik. Dlatego koło wodne jest najbardziej popularną opcją do organizowania własnych mini-hydro.
Warunki instalacji elektrowni wodnej
Pomimo kuszącej taniej energii produkowanej przez hydrogenerator, ważne jest, aby wziąć pod uwagę specyfikę źródła wody, którego zasoby planujesz wykorzystać na własne potrzeby.
Przecież nie każdy ciek wodny nadaje się do eksploatacji mini-elektrowni wodnej, zwłaszcza przez cały rok, więc nie zaszkodzi mieć w rezerwie możliwość podłączenia się do scentralizowanej autostrady.
Kilka zalet i wad
Główne zalety pojedynczej elektrowni wodnej są oczywiste: niedrogi sprzęt, który wytwarza tanią energię elektryczną, a nawet nie szkodzi przyrodzie (w przeciwieństwie do zapór blokujących przepływ rzeki). Chociaż nie można nazwać całkowicie bezpiecznego systemu, obracające się elementy turbin mogą spowodować obrażenia mieszkańców podwodnego świata, a nawet ludzi.
Aby zapobiec wypadkom, stacja hydroelektryczna powinna być chroniona, a jeśli system jest całkowicie ukryty przez wodę - zainstaluj znak ostrzegawczy na brzegu.
Zalety mini-hydro:
- W przeciwieństwie do innych „darmowych” źródeł energii (panele słoneczne, turbiny wiatrowe), układy hydrauliczne mogą działać niezależnie od pory dnia i pogody. Jedyną rzeczą, która może im zapobiec - zamarzanie zbiornika.
- Aby zainstalować hydrogenerator, duża rzeka nie jest konieczna - te same koła wodne można z powodzeniem stosować nawet w płytkich (ale szybkich!) Strumieniach.
- Instalacje nie emitują szkodliwych substancji, nie zanieczyszczają wody i pracują prawie bezgłośnie.
- W przypadku instalacji mini-elektrowni wodnych o mocy do 100 kW nie jest konieczne wydawanie zezwoleń (choć wszystko zależy od władz lokalnych i rodzaju instalacji).
- Nadmiar energii elektrycznej może być sprzedawany do sąsiednich domów.
Jeśli chodzi o braki, niewystarczająca siła przepływu może być poważną przeszkodą w wydajnej pracy urządzeń. W takim przypadku konieczne będzie wybudowanie urządzeń pomocniczych, co wiąże się z dodatkowymi kosztami.
Jeśli energia potencjalna pobliskiej rzeki przy przybliżonym obliczeniu nie jest wystarczająca do wytworzenia energii elektrycznej w ilości wystarczającej do praktycznego wykorzystania, należy zwrócić uwagę na metody budowy turbin wiatrowych. Wiatrak będzie skutecznym dodatkiem.
Pomiar przepływu wody
Pierwszą rzeczą do zrobienia, aby pomyśleć o rodzaju i metodzie montażu stacji, jest pomiar prędkości przepływu wody w wybranym źródle.
Najłatwiej jest upuścić lekki przedmiot (np. Piłkę tenisową, kawałek piany lub spławik) na bystrza i oznaczyć czas stopera, podczas którego będzie on podróżował do dowolnego punktu odniesienia. Standardowa odległość do pływania wynosi 10 metrów.
Jeśli zbiornik znajduje się daleko od domu, możesz zbudować kanał lub rurociąg, a jednocześnie zadbać o różnice wysokości
Teraz musisz podzielić odległość w metrach przez liczbę sekund - będzie to prędkość prądu. Ale jeśli uzyskana wartość jest mniejsza niż 1 m / s, konieczne będzie zbudowanie sztucznych struktur w celu przyspieszenia przepływu zmian wysokości.
Osiąga się to za pomocą składanej zapory lub wąskiej rury spustowej. Ale bez dobrego przepływu trzeba zrezygnować z idei elektrowni wodnej.
Produkcja elektrowni wodnej opartej na kole wodnym
Oczywiście jest to pomysł z dziedziny fantazji, aby złożyć „na kolana” i wznieść kolos przeznaczony do obsługi przedsiębiorstwa lub osiedla nawet z kilkunastu domów. Ale budowa mini-elektrowni wodnej własnymi rękami, aby zaoszczędzić energię elektryczną, jest całkiem realistyczna. Możesz używać zarówno gotowych komponentów, jak i improwizowanych materiałów.
Dlatego rozważamy krok po kroku wytwarzanie najprostszej konstrukcji - koła wodnego.
Wymagane materiały i narzędzia
Aby samodzielnie wykonać mini-elektrownie wodne, należy przygotować spawarkę, młyn, wiertarkę i zestaw narzędzi pomocniczych - młotek, śrubokręt, linijkę.
Z potrzebnych materiałów:
- Narożniki i blachy o grubości nie mniejszej niż 5 mm.
- Rury PVC lub ze stali ocynkowanej do produkcji łopatek.
- Generator (możesz użyć gotowego zakupu lub zrób to sam, jak w tym przykładzie).
- Tarcze hamulcowe.
- Wał i łożyska.
- Sklejka
- Żywica polistyrenowa do zalewania wirnika i stojana.
- Drut miedziany na 15 mm dla domowego generatora.
- Magnesy neodymowe.
Należy wziąć pod uwagę, że konstrukcja koła będzie stale stykać się z wodą, dlatego elementy metalowe i drewniane muszą być wybrane z ochroną przed wilgocią (lub zadbać o ich impregnację i malowanie niezależnie). Idealnie, sklejka może być zastąpiona plastikiem, ale łatwiej jest uzyskać drewniane elementy i nadać im pożądany kształt.
Montaż kół i produkcja dysz
Podstawą samego koła mogą być dwie stalowe tarcze o tej samej średnicy (jeśli można uzyskać stalowy bęben z kabla - to świetnie przyspieszy proces montażu).
Ale jeśli w materiałach nie było metalu, możliwe jest wycinanie okręgów ze sklejki wodoodpornej, chociaż wytrzymałości i trwałości nawet obrobionego drewna nie można porównać ze stalą. Następnie na jednym z dysków musisz wyciąć okrągły otwór do instalacji generatora.
Po tym, ostrza są wykonane i będą potrzebować co najmniej 16 sztuk. W tym celu ocynkowane rury są cięte wzdłuż na dwie lub cztery części (w zależności od średnicy). Następnie miejsca cięcia i powierzchnia samych łopatek powinny być szlifowane, aby zmniejszyć straty energii tarcia.
Łopatki są instalowane przy nachyleniu około 40-45 stopni - pomoże to zwiększyć powierzchnię, na którą wpłynie siła przepływu
Odległość między dwoma bocznymi tarczami powinna być jak najbliżej długości ostrzy. Aby zmapować lokalizację przyszłych hubów, zaleca się zrobienie szablonu ze sklejki, co oznaczy miejsce dla każdej części i otwory do przymocowania koła do generatora. Gotowy znacznik można przymocować na zewnątrz jednego z dysków.
Następnie koła są ustawiane równolegle do siebie za pomocą prętów z pełnymi gwintami, a ostrza są spawane lub skręcane w żądanych pozycjach. Bęben obraca się na łożyskach, a rama narożników lub rur o małej średnicy służy jako podpora.
Na tym etapie zespół bębna można uznać za kompletny, pozostaje jednak wyposażenie go w domowy generator i dyszę kierującą przepływ wody
Dysza przeznaczona jest do źródeł wody typu kaskadowego - taka instalacja pozwoli na maksymalne wykorzystanie energii przepływu. Ten element pomocniczy jest wykonywany przez zginanie blachy, a następnie zgrzewanie szwów, a następnie jest montowany na rurze.
Jeśli jednak w twojej okolicy płynie płaska rzeka bez gwałtów i innych przeszkód wysokościowych, ten szczegół nie jest konieczny.
Ważne jest, aby szerokość wylotu dyszy odpowiadała szerokości samego koła, w przeciwnym razie część przepływu będzie „pusta” bez dostania się na łopatki.
Teraz koło musi być zamontowane na osi i zainstalowane na wsporniku z części spawanych lub przykręcanych. Pozostaje zrobić generator (lub zainstalować gotowy) i możesz iść do rzeki.
Generator DIY
Aby stworzyć samonapędzający się generator, musisz nawinąć i napełnić stojan, dla którego będziesz potrzebować cewek z 125 zwojami miedzianego drutu na każdym. Po ich połączeniu cała struktura jest wypełniona żywicą poliestrową.
Każda faza składa się z trzech kolejno dołączanych motków, więc połączenie można wykonać w postaci gwiazdy lub trójkąta z kilkoma zewnętrznymi odprowadzeniami
Teraz musisz przygotować wzór sklejki, który pasuje do rozmiaru tarczy hamulcowej.
Drewniany pierścień jest oznaczony i wykonane są nacięcia do montażu magnesów (w tym przypadku zastosowano magnesy neodymowe o grubości 1, 3 cm, szerokości 2, 5 cm i długości 5 cm). Następnie powstały wirnik jest również zalewany żywicą, a po wysuszeniu jest mocowany do bębna koła.
Koło wodne z wirnikiem tarczy hamulcowej i generatorem motków z drutu miedzianego - malowane, prezentowalne i gotowe do pracy
Ostatnia to zamontowana aluminiowa obudowa z amperomierzem, zakrywającym prostowniki. Zadaniem tych elementów jest przekształcenie prądu trójfazowego w prąd stały.
Po zainstalowaniu koła w strumieniu małej rzeki z rurą kaskadową lub odgałęzioną, możesz liczyć na wydajność mini-hydro w 1, 9 * 12V przy 110 obrotach na minutę
Aby utrzymać koło przed spadającymi liśćmi, piaskiem i innymi zanieczyszczeniami przynoszonymi wraz z przepływem, zaleca się umieszczenie siatki ochronnej przed urządzeniem.
Można również eksperymentować z przerwami między magnesami a cewkami ze zwiększoną liczbą zwojów, aby zwiększyć wydajność stacji hydraulicznej.
Dowiesz się o wszystkich rodzajach alternatywnych źródeł energii, czytając artykuł poświęcony wprowadzeniu do życia „zielonych technologii”.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Wideo # 1. Przykład działającego układu hydraulicznego z własnym generatorem opartym na silniku trójfazowym:
Wideo # 2. Mini-hydroelektrownia, zaprojektowana zgodnie z zasadą koła wodnego:
Wideo # 3. Stacja na podstawie koła rowerowego to ciekawe rozwiązanie problemu dostaw energii na wakacje z dala od cywilizacji:
Jak widać, zbudowanie małej elektrowni wodnej własnymi rękami nie jest takie trudne. Ale ponieważ większość obliczeń i parametrów jego komponentów jest określana „na oko”, należy być przygotowanym na ewentualne awarie i powiązane koszty.
Jeśli odczuwasz brak wiedzy i doświadczenia w tej dziedzinie, powinieneś zaufać ekspertom, którzy wykonają wszystkie niezbędne obliczenia, doradzą sprzęt, który jest optymalny dla danego przypadku i wykonają instalację wysokiej jakości.
Napisz komentarze w polu poniżej. Dziel się ciekawymi informacjami i przydatnymi rekomendacjami, zostawiaj zdjęcia tematyczne. Возможно, вы хотите рассказать, как соорудили собственными руками действующую гидроэлектростанцию на загородном участке? Будем рады прочитать ваш рассказ о процессе устройства и эксплуатации.