Moč vodnega toka je obnovljiv naravni vir, ki vam omogoča, da prejmete skoraj brezplačno električno energijo. Energija, ki jo je darovala narava, bo zagotovila priložnost za varčevanje z komunalnimi storitvami in reševanje problema polnjenja opreme.
Če v bližini vašega doma teče potok ali reka, jih je vredno uporabiti. Na parceli in hiši bodo lahko zagotovili elektriko. In četudi je zgrajena hidroelektrarna sama, se ekonomski učinek znatno poveča.
Predstavljeni članek podrobno opisuje tehnologijo izdelave zasebnih hidravličnih konstrukcij. Pogovarjali smo se o tem, kaj je potrebno za vzpostavitev sistema in njegovo povezavo s potrošniki. Tu boste spoznali vse možnosti za miniaturne dobavitelje energije, sestavljene iz improviziranih materialov.
Hidroelektrarne
Hidroelektrarne so strukture, ki lahko pretvorijo energijo gibanja vode v električno energijo. Nadomestni „zeleni“ dobavitelji električne energije še vedno aktivno izkoriščajo le na zahodu. Na ozemlju naše države ta obetavna panoga šele stopa prve plašne korake.
Galerija slik
Fotografija s
Pridobivanje električne energije z izkoriščanjem potenciala vode je eno od perspektivnih področij zelene energije. Njegove prednosti so uporaba neizčrpnih prostih virov planeta z najmanj škode naravnemu okolju.
Med objekti na področju malih hidroelektrarn spadajo mini hidroelektrarne, ki proizvajajo od 3-100 kW do 25 MW
Za pridobivanje električne energije pri uporabi energije vode ni potrebno imeti nevihtne gorske reke ali zgraditi velik jez. Dovolj je zožiti dno majhne reke ali potoka
Turbina majhne hidroelektrarne lahko prisili vrtenje celo relativno majhnega volumenskega kanala, v katerega voda prihaja iz bližnjega rezervoarja ali reke
Majhne hidroelektrarne, ki se nahajajo neposredno v vodnem toku, so preproste, vendar ne omogočajo uravnavanja jakosti in obsega odtoka. Možnost nastavitve bo zagotovila miniaturni rezervoar
Najbolj obetavne za organizacijo mini hidroelektrarn so gorski potoki z značilno višinsko razliko v kanalu. Podobni pogoji pa se lahko ustvarijo tudi za reko, ki teče po ravnem terenu.
Vse vrste obratov in vrtinčenja vode, ki jih je mogoče umetno zgraditi z vlivanjem betonskih konstrukcij, bodo pripomogle k večji učinkovitosti miniaturne hidroelektrarne.
Za povečanje učinkovitosti mali razvijalci hidroelektrarn izboljšujejo turbine. Na primer, običajno kolo z rezili se zamenja z vijakom z več vrtljaji
Uporaba vode za proizvodnjo električne energije
Ena izmed tradicionalnih možnosti za majhno hidroelektrarno
Zoženje kanalov za obnovitev energije
Naprava, usmerjena z rezilom
Možnost blizu jeze z majhnim rezervoarjem
Razlika v višini v toku potoka ali reke
Umetno zgrajena zasuk
Visoko učinkovita turbina tipa vijaka
Majhne zasebne hidroelektrarne so lahko jezovi na velikih rekah, ki proizvajajo od ducata do nekaj sto megavatov ali mini hidroelektrarn z največjo močjo 100 kW, kar je dovolj za potrebe zasebne hiše. Tukaj o slednjem in izveste več.
Hidravlična vijačna postaja
Zasnova je sestavljena iz verige rotorjev, nameščenih na fleksibilnem jeklenem kablu, vlečenem čez reko. Kabel sam igra vlogo vrtljive gredi, en konec je pritrjen na podpornem ležaju, drugi pa aktivira gred generatorja.
Vsak hidravlični rotor "garland" lahko proizvede približno 2 kW energije, vendar mora biti za to pretok vode najmanj 2,5 metra na sekundo, globina rezervoarja pa ne sme presegati 1,5 m.
Načelo delovanja hidroelektrarne s garlandom je preprosto: tlak vode vrti hidravlične vijake, ti pa vrtijo kabel in prisilijo generator k proizvodnji energije
Postaje Garland so uspešno uporabljali že sredi prejšnjega stoletja, toda takrat so vlogo vijakov igrali domači propelerji in celo pločevinke za pločevinke. Danes proizvajalci ponujajo več vrst rotorjev za različne pogoje delovanja.
Opremljeni so z rezili različnih velikosti iz pločevine in omogočajo največjo učinkovitost pri delovanju postaje.
A čeprav je ta hidrogenerator povsem enostaven za izdelavo, njegovo delovanje vključuje številne posebne pogoje, ki v resničnem življenju niso vedno izvedljivi. Takšne strukture blokirajo strugo in malo je verjetno, da bodo sosedje ob obali, da ne omenjam predstavnikov okoljskih služb, omogočili uporabo pretočne energije za vaše namene.
Poleg tega se pozimi enota lahko uporablja le na vodnih telesih brez zmrzovanja, v ostrih podnebjih pa jo je mogoče ohraniti ali razstaviti. Zato postaje garlandov gradijo začasno in večinoma na zapuščenem območju (na primer v bližini poletnih pašnikov).
Rotorske postaje z zmogljivostjo od 1 do 15 kW / h ustvarijo do 9,3 MW mesečno in vam omogočajo, da samostojno rešite problem elektrifikacije v regijah, oddaljenih od centraliziranih avtocest.
Sodoben analog naprave z marjeticami je veriga podvodnih ali plimovalnih okvirjev s prečnimi rotorji. Za razliko od predhodnika garlandov te konstrukcije ne blokirajo celotne reke, temveč uporabljajo le del kanala in jih je mogoče namestiti na ponton / splav ali popolnoma spustiti na dno rezervoarja.
Navpični rotor Daria
Rotor Darier je turbinska naprava, ki je dobila ime v čast svojega izumitelja leta 1931. Sistem je sestavljen iz več aerodinamičnih lopatic, pritrjenih na radialne nosilce, in deluje zaradi diferenčnega tlaka po načelu "dvižnega krila", ki se široko uporablja v ladjedelništvu in letalstvu.
Čeprav se te rastline bolj uporabljajo za ustvarjanje vetrnih generatorjev, lahko delajo z vodo. Toda v tem primeru so potrebni natančni izračuni za izbiro debeline in širine nožev v skladu z močjo pretoka vode.
Darierjev rotor spominja na "vetrnico", nameščeno samo pod vodo in lahko deluje ne glede na sezonska nihanja hitrosti pretoka
Vertikalni rotorji se redko uporabljajo za ustvarjanje lokalnih hidroelektrarn. Kljub dobrim kazalnikom zmogljivosti in navidezni preprostosti zasnove je oprema precej težko upravljati.
Pred začetkom dela je treba sistem "odviti", toda samo zmrzovanje rezervoarja lahko ustavi tekočo postajo. Zato se rotor Darier uporablja predvsem v industrijskih podjetjih.
Zanimivo rešitev na področju projektiranja malih hidroelektrarn z navpično delujočo turbino je predlagal avstrijski izumitelj Franz Zotloterer:
Galerija slik
Fotografija s
Mini postaja za gravitacijsko delovanje
Izgradnja ločenega kanala s whirlpoolom
Turbina v središču vrtenja
Generirani kolektorji energije
Težka prednost whirlpool se upravičeno šteje za ohranjanje ribolovnih virov. Delovanje navpične turbine ne škoduje živim organizmom reke. Poleg tega se blato ne zadržuje na stenah struktur zaradi specifičnega gibanja vodnega toka.
Podvodni propeler
Pravzaprav je to najpreprostejša vetrnica, vgrajena je le pod vodo. Dimenzije rezil, da se zagotovi največja hitrost vrtenja in najmanjši upor, se izračunajo glede na moč pretoka. Na primer, če hitrost pretoka ne presega 2 m / s, potem mora biti širina rezila v območju 2-3 cm.
Podvodni propeler je enostavno izdelati z lastnimi rokami, primeren pa je le za globoke in hitre reke - v plitvem ribniku lahko vrteči se regali poškodujejo ribiče, plavalce, vodne ptice in živali
Takšna vetrnica je nameščena "proti" toku, vendar njeni lopatici ne delujejo zaradi pritiska vodnega tlaka, temveč zaradi pojava dvižne sile (po načelu krila letala ali ladijskega propelerja).
Vodno kolo z rezili
Vodno kolo je ena najpreprostejših različic hidravličnega motorja, poznanega že iz časa rimskega imperija. Učinkovitost njenega dela je v veliki meri odvisna od vrste vira, na katerega je bil nameščen.
Livno kolo se lahko vrti samo zaradi pretoka, vlivno kolo pa se lahko zasuka s pomočjo tlaka in teže vode, ki teče od zgoraj na lopatice
Glede na globino in kanal vodotoka je mogoče namestiti različne vrste koles:
- Podmornica (ali nižja) - Primerno za plitke reke s hitrim tokom.
- Midbottom - se nahajajo v kanalih z naravnimi kaskadami, tako da tok teče približno na sredini vrtečega se bobna.
- Razsuti tovor (ali zelo nakopičen) - so nameščene pod jezom, cevjo ali na dnu naravnega praga, tako da padajoča voda nadaljuje skozi vrh kolesa.
Toda načelo delovanja za vse možnosti je eno in isto: voda vstopi v lopatice in poganja kolo, zaradi česar se generator za mini elektrarno vrti.
Proizvajalci hidravlične opreme ponujajo navadne turbine, katerih lopatice so posebej prilagojene za določen pretok vode. Toda domači obrtniki izdelujejo bobenske konstrukcije na starinski način - iz improviziranih materialov.
Naslednji izbor fotografij vam bo pomagal, da se seznanite s koraki gradnje najpreprostejše različice mini hidroelektrarne:
Galerija slik
Fotografija s
1. korak: zoženje kanala in oblikovanje delte
2. korak: rezanje delov za sestavljanje turbin
3. korak: Pritrditev lopatic v improvizirano turbino
5. korak: Namestitev podpore v kanalu toka
5. korak: Namestitev turbine na podporno konstrukcijo
6. korak: Priključitev generatorja in baterij
7. korak: jermenski pogon
8. korak: Testiranje naprave po montaži
Morda bo pomanjkanje optimizacije vplivalo na kazalnike učinkovitosti, toda stroški opreme, izdelane na domu, bodo stali nekajkrat ceneje od kupljenega. Zato je vodno kolo najbolj priljubljena možnost za organiziranje lastne mini hidroelektrarne.
Pogoji za postavitev hidroelektrarne
Kljub mamljivi poceni energije, ki jo ustvarja hidrogenerator, je pomembno upoštevati značilnosti vodnega vira, katerega vire nameravate uporabiti za svoje potrebe.
Dejansko ni vsak vodotok primeren za obratovanje mini hidroelektrarne, še posebej skozi celo leto, zato ne bo škoda, če bi se v rezervi znala povezati s centralizirano avtocesto.
Nekaj prednosti in slabosti
Glavne prednosti posamezne hidroelektrarne so očitne: poceni oprema, ki proizvaja poceni elektriko, ne škoduje naravi (za razliko od jezov, ki blokirajo rečni tok). Čeprav sistema ni mogoče imenovati popolnoma varnega, lahko še vedno vrteči se elementi turbin poškodujejo prebivalce podvodnega sveta in celo ljudi.
Da bi preprečili nesreče, je treba hidroelektrarno zaščititi, če pa je sistem popolnoma skrit z vodo - namestiti opozorilni znak na obalo
Prednosti mini hidro:
- Za razliko od drugih "brezplačnih" virov energije (sončne plošče, vetrni generatorji) lahko hidravlični sistemi delujejo ne glede na čas dneva ali vreme. Edino, kar jim lahko prepreči, je zmrzovanje rezervoarja.
- Za namestitev hidrogeneratorja ni treba imeti velike reke - enaka vodna kolesa se lahko uspešno uporabljajo tudi v majhnih (a hitrih!) Potokih.
- Naprave ne oddajajo škodljivih snovi, ne onesnažujejo vode in delujejo skoraj tiho.
- Za postavitev mini hidroelektrarn z zmogljivostjo do 100 kW ni treba pripraviti dovoljenj (čeprav je vse odvisno od lokalnih oblasti in vrste napeljave).
- Odvečno elektriko lahko prodate sosednjim hišam.
Kar zadeva pomanjkljivosti, lahko pomanjkanje pretoka postane resna ovira za produktivno delovanje opreme. V tem primeru bo treba postaviti pomožne konstrukcije, kar pomeni dodatne stroške.
Če potencialna energija bližnje reke ni dovolj za proizvodnjo električne energije v količini, ki je dovolj za praktično uporabo, je vredno posvetiti načinom gradnje vetrnih generatorjev. Vetrna mlinica bo služila kot učinkovito dopolnilo.
Merjenje pretoka vode
Prva stvar, ki jo morate storiti, da razmislite o obliki in načinu namestitve postaje, je izmeriti hitrost pretoka vode na izbranem viru.
Najlažji način je spustiti kateri koli lahek predmet (na primer teniško žogo, kos polistirenske pene ali ribiški plovec) na brzice in ustaviti čas, s katerim bo plavalec prevesil razdaljo do neke pomembne točke. Standardna razdalja za "plavanje" je 10 metrov.
Če ribnik ni daleč od doma, lahko zgradite vejevni kanal ali cevovod in hkrati poskrbite za višinske razlike
Zdaj morate razdeljeno razdaljo v metrih razdeliti na število sekund - to bo hitrost toka. Če pa je dobljena vrednost manjša od 1 m / s, bo treba postaviti umetne konstrukcije, da bi pospešil pretok z višinskimi razlikami.
To je mogoče storiti z zložljivim jezom ali ozko odtočno cevjo. A brez dobrega pretoka bo treba opustiti hidroelektrarno.
Proizvodnja hidroelektrarn na vodnem kolesu
Seveda je sestavljanje "na enem kolenu" in postavitev kolobarja, ki je namenjen podjetju ali naselju tudi iz ducata hiš, ideja s področja fantazije. Toda zgraditi mini hidroelektrarno z lastnimi rokami za varčevanje z električno energijo je povsem resnično. Poleg tega lahko uporabite tako dokončane komponente kot improvizirane materiale.
Zato menimo, da je korak za korakom izdelava najpreprostejše strukture - vodnega kolesa.
Potrebni materiali in orodja
Če želite narediti mini hidroelektrarno z lastnimi rokami, morate pripraviti varilni stroj, mlinček, vrtalnik in niz pomožnih orodij - kladivo, izvijač, ravnilo.
Od materialov, ki jih potrebujete:
- Vogali in pločevina z debelino najmanj 5 mm.
- Cevi iz PVC ali pocinkanega jekla za izdelavo rezil.
- Generator (lahko uporabite že pripravljen ali pa ga naredite sami, kot v tem primeru).
- Zavorni diski.
- Gred in ležaji.
- Vezan les.
- Polistirenska smola za polnjenje rotorja in statorja.
- 15 mm bakrena žica za hiter generator.
- Neodim magneti.
Upoštevajte, da bo zasnova koles stalno prišla v stik z vodo, zato je treba kovinske in lesene elemente izbrati z zaščito pred vlago (ali pa sami poskrbite za njihovo impregnacijo in barvanje). V idealnem primeru je vezane plošče mogoče zamenjati s plastičnimi, lesene dele pa je lažje dobiti in oblikovati.
Sestavljanje koles in izdelava šob
Osnova za samo kolo sta lahko dva jeklena diska istega premera (če je mogoče iz kabla dobiti jekleni boben - odlično, to bo močno pospešilo postopek montaže).
Ampak, če kovine v ročnih materialih ni bilo mogoče, je mogoče rezati kroge iz nepremočljive vezane plošče, čeprav trdnosti in trajnosti celo obdelanega lesa ni mogoče primerjati z jeklom. Nato na enem od diskov morate izrezati okroglo luknjo za namestitev generatorja.
Po tem se izdelajo rezila, ki jih bodo potrebovali vsaj 16 kosov. Za to so pocinkane cevi razrezane po dolžini na dva ali štiri dele (odvisno od premera).Nato je treba mesta rezanja in površino rezil brusiti, da se zmanjšajo izgube energije med trenjem.
Lopatice so nameščene pod kotom približno 40-45 stopinj - to bo pripomoglo k povečanju površine, na kar bo vplivala sila pretoka
Razdalja med obema stranskima ploščama mora biti čim bližja dolžini nožev. Da bi začrtali mesto za lokacijo bodočih vozlišč, je priporočljivo narediti predlogo iz vezanega lesa, na kateri bosta navedena mesto za vsak del in luknja za pritrditev kolesa na generator. Pripravljena oznaka se lahko pritrdi na zunanji strani enega od pogonov.
Nato so krogi nameščeni vzporedno med seboj s pomočjo palic s trdnim navojem, rezila pa so varjena ali pritrjena s sorniki v želenih položajih. Boben se bo vrtel na ležajih, kot vožnja pa se uporablja okvir vogalov ali cevi majhnega premera.
Na tej stopnji se lahko šteje, da je sestav bobna končan, še vedno ga je treba opremiti z domačim generatorjem in šobo, ki usmerja pretok vode
Šoba je zasnovana za vodne vire kaskadne vrste - takšna nastavitev bo omogočila največjo porabo pretočne energije. Ta pomožni element je izdelan z upogibanjem pločevine z naknadnim varjenjem šivov, nato pa je nameščen na cevi.
Če pa na vašem območju teče ravna reka brez brzic in drugih višinskih ovir, ta podrobnost ni potrebna.
Pomembno je, da širina izhodne luknje šobe ustreza širini samega kolesa, sicer bo del toka v prostem teku, ne da bi padel na lopatice
Zdaj je treba kolo namestiti na os in ga namestiti na oporo iz vogalov, varjenih ali pritrjenih skupaj. Ostane nam narediti generator (ali ga vgraditi pripravljen) in lahko greš do reke.
Naredite generator
Za izdelavo domačega generatorja morate narediti navijanje in polnjenje statorja, za kar potrebujete tuljave s 125 obratov bakrene žice na vsakem. Po združitvi z njimi se celotna struktura vlije s poliestrsko smolo.
Vsaka faza je sestavljena iz treh zaporedno pritrjenih tuljav, zato je povezava lahko izvedena v obliki zvezde ali trikotnika z več zunanjimi vodniki
Zdaj morate pripraviti predlogo iz vezanega lesa, ki ustreza velikosti zavornega diska.
Oznake so narejene na lesenem obroču in narejene so reže za namestitev magnetov (v tem primeru so bili uporabljeni neodimi magneti debeline 1,3 cm, širine 2,5 cm in dolžine 5 cm). Nato se dobljeni rotor napolni tudi s smolo, po sušenju pa je pritrjen na kolesni boben.
Vodno kolo z rotorjem zavornega diska in generatorjem tuljave iz bakrene žice - pobarvano, predstavljivo in pripravljeno za uporabo
Zadnje nameščeno aluminijasto ohišje z ampermetrom, ki pokriva usmernike. Naloga teh elementov je pretvoriti trifazni tok v enosmerni tok.
Po namestitvi kolesa v potok majhne reke s kaskadno ali obvodno cevjo lahko računate na zmogljivost mini hidroelektrarne pri 1.9A * 12V pri 110 vrtljajih na minuto
Da preprečite, da bi listje, pesek in drugi odpadki, prineseni s tokom, padli v kolo, je priporočljivo, da pred napravo postavite zaščitno mrežo.
Prav tako lahko eksperimentirate z vrzeli med magneti in tuljavami s povečanim številom obratov, da povečate učinkovitost hidroelektrarne.
Spoznali boste vse vrste alternativnih virov energije, ko boste prebrali članek o uvedbi "zelenih tehnologij" v vsakdanje življenje.
Video št. 1. Primer delujoče hidravlične instalacije z lastno izdelanim generatorjem, ki temelji na trifaznem motorju:
Video №2. Mini hidroelektrarna na vodo:
Video №3. Postaja na kolesnem kolesu je zanimiva rešitev problema oskrbe z energijo na dopustu daleč od civilizacije:
Kot vidite, gradnja vodne mini elektrarne z lastnimi rokami ni tako težka. Ker pa je večina izračunov in parametrov za njegove sestavne dele določena "na oko", je treba biti pripravljen na morebitne razčlenitve in s tem povezane stroške.
Če čutite pomanjkanje znanja in izkušenj na tem področju, zaupajte strokovnjakom, ki bodo opravili vse potrebne izračune, svetovali opremo, ki je optimalna za vaš primer, in jo kakovostno vgradite.
V spodnji blok napišite komentarje. Delite zanimive informacije in koristna priporočila, pustite tematske fotografije. Mogoče želite povedati, kako ste zgradili svojo hidroelektrarno na primestnem mestu? Z veseljem bomo prebrali vašo zgodbo o postopku naprave in delovanju.