Мини хидро от автогенератор. Домашна водноелектрическа централа

Винаги съм искал да получавам електричество от потока, който тече по периметъра на къщата ми. Преди около три години монтирах временна турбина, за да видя дали ще работи по-голямо турбинно колело.

Демо версия на това колело беше направена от стари шлифовъчни подложки и дървени палети за остриета.

Използвах DC лента от стар двигател на Ametec като генератор. За да приготвя всичко напълно, използвах мини мотоциклетна верига и зъбни колела със 70 и 9 зъба (за въртене на колелата и на двигателя). Цената на всички артикули доведе до около 30 паунда.

Той достигна максимална мощност от 25 вата и издържа около година, главно поради ограниченията на двигателя на Ametec и размера на колелата, и ме подтикна да създам по-голямо турбо.

Преди всичко трябваше да преградя водата на потока, така че нивото на водата да е около гърдите ми. Без да чакам края на лятото, отклоних водата с помощта на трюмна помпа и направих язовир от цимент.

Турбинните колела за мен са направени от местни строителни фирми от издръжлив многослоен материал, използван за обшивка и палуба на корабостроенето, с дебелина 13 мм. От същия материал направих и остриетата. Накрая покрих дисковете и остриетата със специален водоотблъскващ агент, за да удължа живота им.

Изградих основата за турбината от дъбови трупи. Оказа се, че дъбът е много твърд и трябваше да цъкам, докато закрепвах трупите към каменната рамка. Трябваше да пробия дупки и за това трябваше да завържа турбината, за да я балансирам и да пасне на всички размери и да затегна болтовете.

Следващата стъпка след инсталирането на колелото беше да разрешим проблема със задвижването и генератора.

Първоначално използвах задвижване Minimoto, но след това малката верига започна да се плъзга поради разстояние между зъбите и реших да закупя вериги и зъбни колела с 3/8 стъпка от доставчик на лагери. Генераторът доставя Windblue Power Permanent Magnet Generator (PMG). Той е в състояние да произвежда 12 V при 150 оборота в минута. Често се използва като преработен автомобилен алтернатор. Типичният алтернатор извежда само 12 волта при 3000 оборота в минута. Поръчах този мотор в САЩ за £135, включително пощенските разходи.

Колелото се завъртя твърде бавно и трябваше да направя стъпаловидна тава под язовира, върху която водата се събираше в тясно устие и се излива с по-голяма сила върху лопатките.

Освен това закрепих релсите на основната рамка с 1 см стоманен кабел и, където е възможно, укрепих основата с анкерни болтове с дължина 1 фут, за да предпазя устройството от счупване, ако язовирът внезапно се счупи или има силен порив на вятъра.

Турбината е снабдена с чисто нови батерии 4x55AH. С тяхна помощ непрекъснато презареждам лаптопа си. Купих и две военни тягови оловни батерии 2x110Ah Hawker за осветление на гаража и къщата. Напрежението за два различни вида батерии идва от различни проводници.

Използвам тази система от около година. Изходна мощност - 50 вата, на върха произвежда до 500 вата. Няколко пъти турбината спира поради рецесия на водата, както и поради блокиране на основния поток по време на наводнения. И работи целогодишно.

Превод: Ярослав Николаевич

В случай, че близо до вашата селска къща има малка река или поток, можете самостоятелно да изградите хидроелектрически генератор с ниска мощност за къщата. Собствено направена водноелектрическа централа ще осигури безплатно електричество.

Може да не ви спести много пари, но осъзнаването, че имате собствен източник на електроенергия струва много повече. Има случаи, когато няма централно захранване на къщата. Тогава дори много малки мощности могат да бъдат много полезни.

Източниците на електроенергия за малка водноелектрическа централа могат да бъдат:

1. Реки или потоци.
2. Разлики във височините на езерните преливници.
3. Дренажи за технически цели.

В сравнение с други устройства за производство на електроенергия, които работят от възобновяем източник, водноелектрическите генератори са най-сложни. В случай, че решите да построите мини-ВЕЦ, първата стъпка е да измерите скоростта на речния поток. Най-лесният начин да направите това е да определите за колко секунди даден обект ще плува 10 метра. Ако скоростта се окаже по-малка от 1 метър в секунда, продуктивна водноелектрическа станция няма да работи. Но ако изкуствено стесните канала или направите малък язовир, тогава скоростта на потока може леко да се увеличи.

Микрохидроелектрическата централа изисква определена сила на водно налягане - струя, падаща върху лопатките на хидротурбина, стартира генератора. Действайки на този принцип, инсталацията генерира електричество. Мощността на водния поток зависи или от естествената разлика в нивата на водата (деривация), или от изкуственото стесняване на канала с помощта на язовир.

За да се генерира малко електричество, разликата във височината трябва да бъде приблизително 1-2 метра, а водният поток трябва да е 90 литра в секунда. В условията на хълмист терен минихидроелектрическите централи са просто незаменими. Процесът на инсталиране е доста прост и не изисква специални знания и умения.

В зависимост от конструкцията и принципа на работа могат да се разграничат няколко основни типа домашни водноелектрически централи.

1. гирлянд. Състои се от кабел, който е опънат от едната до другата страна на реката. Има фиксирани ротори, които се въртят поради потока на водата. На свой ред роторите въртят кабела, единият край на който е свързан към лагера, а другият към вала на генератора.
2. Водно колело. Важен детайл за самоделна водноелектрическа централа. Колелото има остриета, които са перпендикулярни на повърхността на водата. Водата оказва натиск върху лопатките, в резултат на което самото колело се върти.
3. витло. Отличен вариант за мини-ВЕЦ, ако речното корито е с ширина повече от 10 м. Роторът на витлото е монтиран във вертикално положение. Пропелерът има малки лопатки, приблизително 2 см. Ако потокът на реката е повече от 2 метра в секунда, се препоръчва да изберете други размери на перките.
4. Ротор Дария. Това е вертикално монтиран ротор, който се върти поради разликата в налягането върху лопатките му.

Тези разновидности на мини-ВЕЦ са обединени от факта, че техните конструкции не изискват изграждането на язовир. Язовирът е високоточен и скъп обект, чиято стойност на строителството е няколко пъти по-висока от цената на домашно изработката. Трябва да се отбележи, че капацитетът на мини-ВЕЦ трябва да отговаря на нуждите от електрическа енергия.

Хибридни водноелектрически централи

В случай, че вашите нужди изискват повече електрическа енергия, отколкото генерира домашна водноелектрическа централа, най-добрият вариант е да инсталирате хибридна електроцентрала и дизел генератор. Но този дизайн има няколко недостатъка, включително:

1. Високо ниво на шум и никакъв риск от замърсяване.
2. Тяхната експлоатация изисква значителни материални разходи. Цената на електричеството, което се генерира с помощта на такова оборудване, ще бъде приблизително 20 рубли. на kWh.
3. При редовно спиране на дизелови генератори експлоатационният им живот е значително намален, а ефективността на генератора пада значително.

Оптималното решение при инсталиране на хибридна електроцентрала е използването на дизел генератори като резервно. Те ще бъдат деактивирани, ако на потребителя се подаде необходимата мощност. Веднага след като самонаправената водноелектрическа централа спре да генерира енергия с необходимата мощност, дизеловият генератор се включва и компенсира липсата на електричество.

Предимства на мини водноелектрическа централа

1. При изграждането на мини водноелектрическата централа и по време на нейното ползване няма нарушаване на природния ландшафт.
2. Инсталирането на мини водноелектрическа централа не влошава качеството на водата: тя запазва естествените си свойства.
   Метеорологичните условия не влияят на работата на електроцентралата.
3. Няма абсолютно никакви проблеми, които се наблюдават в мащабна енергетика: изграждане на скъпи конструкции или наводняване на района.

Как да повишим ефективността на водноелектрическите централи

Ако трябва леко да увеличите количеството генерирана електроенергия, можете да организирате увеличаване на потока, като образувате разлика във височината. Най-простото решение на този проблем е да инсталирате дренажна тръба в резервоара. В този случай е необходимо да се вземе предвид диаметърът на самата тръба, тъй като той пряко ще повлияе на скоростта на потока. Колкото по-малък е, толкова по-голяма е скоростта. Този метод ви позволява да инсталирате мини водноелектрическа централа, дори ако в близост до къщата тече малък поток. Използвайки висококачествени материали при създаването на генератор, мини-хидроелектрическа централа може успешно да работи с това оборудване за домашни нужди.

Ако близо до дома ви тече река или дори малък поток, тогава с помощта на домашна мини водноелектрическа централа можете да получите безплатно електричество. Може да не е много голямо попълване на бюджета, но осъзнаването, че имате собствен ток е много по-скъпо. Е, ако например в страната няма централно захранване, тогава дори малки мощности ще бъдат просто необходими. И така, за да създадете домашна водноелектрическа централа, са необходими поне две условия - наличието на воден ресурс и желание.

Ако и двете присъстват, тогава първото нещо, което трябва да направите, е да измерите дебита на реката. Много е лесно да направите това - хвърлете клонка в реката и измерете времето, през което тя плува 10 метра. Като разделите метри на секунди, получавате скоростта на течението в m/s. Ако скоростта е по-малка от 1 m / s, тогава продуктивна мини водноелектрическа централа няма да работи. В този случай можете да опитате да увеличите скоростта на потока чрез изкуствено стесняване на канала или като направите малък язовир, ако имате работа с малък поток.

Като ориентир можете да използвате съотношението между скоростта на потока в m/s и мощността на електричеството, отведено от витлото на витлото в kW (диаметър на витлото 1 метър). Това са експериментални данни, реално получената мощност зависи от много фактори, но е подходяща за оценка. Така:

• 0,5 m/s - 0,03 kW,
• 0,7 m/s - 0,07 kW,
• 1 m/s - 0,14 kW,
• 1,5 m/s - 0,31 kW,
• 2 m/s - 0,55 kW,
• 2,5 m/s - 0,86 kW,
• 3 m/s -1,24 kW,
• 4 m/s - 2,2 kW и др.

Мощността на самоделна мини водноелектрическа централа е пропорционална на куба на дебита. Както вече споменахме, ако дебитът е недостатъчен, опитайте се да го увеличите изкуствено, ако това, разбира се, е възможно.

Видове мини водноелектрически централи

Има няколко основни варианта за домашни мини водноелектрически централи.


Това е колело с остриета, монтирани перпендикулярно на повърхността на водата. Колелото е по-малко от половината потопено в потока. Водата притиска лопатките и върти колелото. Има и турбинни колела със специални лопатки, оптимизирани за течната струя. Но това са доста сложни дизайни, по-скоро фабрични, отколкото домашни.

Това е ротор с вертикална ос, използван за генериране на електрическа енергия. Вертикален ротор, който се върти поради разликата в налягането върху лопатките му. Разликата в налягането се създава поради потока на течността около сложни повърхности. Ефектът е подобен на повдигането на подводно криле или повдигането на крилото на самолета. Този дизайн е патентован от Жорж Жан-Мари Дарие, френски авиационен инженер, през 1931 г. Често се използва и при изграждането на вятърни турбини.

гирляндводноелектрическата централа се състои от леки турбини - gidrovingrotori, нанизани и неподвижно закрепени под формата на венец върху кабел, хвърлен през реката. Единият край на кабела е фиксиран в опорния лагер, другият край върти ротора на генератора. Кабелът в този случай играе ролята на един вид вал, чието въртеливо движение се предава на генератора. Потокът от вода върти роторите, роторите въртят кабела.

Също така заимстван от проектите на вятърни паркове, като "подводна вятърна мелница" с вертикален ротор. За разлика от въздушното витло, подводното витло има лопатки с минимална ширина. За вода е достатъчна ширина на острието от само 2 см. С тази ширина ще има минимално съпротивление и максимална скорост на въртене. Тази ширина на лопатките е избрана за скорост на потока от 0,8-2 метра в секунда. При високи скорости други размери може да са оптимални. Витлото не се движи поради налягането на водата, а поради възникването на повдигане. Точно като крило на самолет. Перките на витлото се движат напречно на потока, вместо да бъдат пренасяни от потока в посоката на потока.

Предимства и недостатъци на различни домашни мини водноелектрически системи

Недостатъците на струнната водноелектрическа централа са очевидни: висока консумация на материали, опасност за другите (дълъг подводен кабел, ротори, скрити във водата, блокиращи реката), ниска ефективност. ВЕЦ Гарланд е вид малък язовир. Препоръчително е да се използва в безлюдни, отдалечени места с подходящи предупредителни знаци. Може да се нуждаете от разрешение от властите и природозащитниците. Вторият вариант е малък поток във вашата градина.

Ротор Дария - труден за изчисляване и производство. В началото на работата трябва да се развърти. Но е привлекателен с това, че оста на ротора е разположена вертикално и задвижването може да се направи над водата, без допълнителни предавки. Такъв ротор ще се върти при всяка промяна в посоката на потока - това е плюс.

Най-разпространени в строителството на домашни водноелектрически централи бяха схемите с витло и водно колело. Тъй като тези опции са относително лесни за производство, изискват минимални изчисления и се изпълняват с минимални разходи, имат висока ефективност, лесни са за настройка и експлоатация.

Пример за най-простата мини-ВЕЦ

Най-простата водноелектрическа централа може бързо да бъде построена от обикновен велосипед с динамометър за фар за велосипед. Няколко остриета (2-3) трябва да бъдат подготвени от поцинковано желязо или недебел алуминий. Остриетата трябва да са дълги 2-4 см от джантата на колелото до главината и широки 2-4 см. Тези остриета се монтират между спиците по някакъв импровизиран начин или предварително подготвени опори.

Ако използвате две остриета, поставете ги едно срещу друго. Ако искате да добавите още остриета, разделете обиколката на колелото на броя на остриетата и ги инсталирайте на редовни интервали. Можете да експериментирате с дълбочината на потапяне на колело с остриета във вода. Обикновено се потапя от една трета до половината.

Вариантът за къмпинг вятърен парк беше разгледан по-рано.

Такава микро водноелектрическа централа не заема много място и ще служи перфектно на велосипедистите - основното е наличието на поток или река - което обикновено се случва в къмпинга. Мини ВЕЦ от велосипед ще може да пали палатка и да зарежда мобилни телефони или други джаджи.

Историята на хидроенергетиката води началото си от обикновено водно колело, което нашите предци са имали идеята да монтират на бързеите на реката. Първоначално се използва за мелница, като по този начин се улеснява работата на воденичните камъни. По-късно хората се научили да използват силата на водата за различни цели – производство на хартия, рязане на трупи, ковачество и дори пивоварство. Короната на творението беше електрически генератор, който беше свързан към турбина. Така се появиха водноелектрическите централи, чийто принцип се използва днес за домашни изобретения, включително днешните домашни продукти.
Авторът му успя да го сглоби буквално от стара шайба, леко модернизирайки и компетентно използвайки ресурсите на най-близката река в крайградската си зона. Твърди, че живее от няколко години без да е включен в електрическата мрежа, и не плаща нито стотинка за ток. Мощността от хидрогенератора е достатъчна за захранване с електричество не само за всички електрически уреди в къщата, но и за издърпване на работата на работилницата с електрически инструменти. Как е възможно? Нека да разгледаме заедно.

Принципът на работа на водноелектрически генератор

В тази домашна разработка се използва собственото тяло на пералната машина. Двигателят се монтира отново в режим на генератор и се поставя обратно на мястото си. Колелото на Pelton се използва като задвижваща турбина, която акумулира водни потоци и предава кинетична енергия към генератор. Променлив 3-фазен ток, получен на изхода на генератора, преминава през изправител от три диодни моста. Постоянният ток се подава за зареждане на батериите през контролера и от тях към инвертора 12V / 220V, отново получавайки променлива честота.

Материали, инструменти

материали:

• Стара пералня с инверторен двигател;
• Колело на Пелтън;
• Малко парче тента;
• Шперплат;
• плексиглас или плексиглас;
• Силикон;
• Хидроизолация за пластмаса - боя или мастика;
• Самонарезни винтове, гайки, шайби, болтове и шкурка.

инструмент:

• Бормашина с фреза за корона, бормашини и дюза за самонарезни винтове;
• Бутален трион или електрически прободен трион;
• Ръчни инструменти: гаечни ключове, клещи, нож за боя и силиконов пистолет.

Сглобяваме водноелектрически генератор

Подготвителни демонтажни работи
Първо трябва да разглобите пералната машина, оставяйки само частите, от които се нуждаем.

Машината е от вертикален тип, така че премахваме крайния капак от предната страна и демонтираме електронния контролен панел за режимите на пране.

Изваждаме външния барабан и демонтираме помпата и излишните маркучи за подаване на вода.

Не ни трябва маховик за пране, както и вътрешен стоманен контейнер за пране.

Всичко, което трябва да остане, е външният пластмасов барабан и двигателят на вала.

Както можем да видим, пренасоченият инверторен двигател вече произвежда електричество, когато валът се върти.

Сега трябва да разглобите двигателя, оставяйки само вала с лагери на корпуса.

Производство на хидротурбини

Гумено уплътнение, изрязано от стара камера, ще помогне за запечатването на нашия вал. Правим дупка в него в средата и го поставяме плътно върху вала на вала.

Малко колело на Пелтън ще поеме водата. Това изобретение е на почти сто и половина години, но все още не губи своята актуалност и се използва дори в някои водноелектрически централи. Той трябва да бъде фиксиран върху вала, така че да може да се движи свободно и да не докосва корпуса.

Маркираме дупка под него в тялото за водоснабдяване и я пробиваме с фреза за корона.

С прободен трион или бутален трион правим дренажен отвор под формата на правоъгълник и го затваряме със самонарезни винтове с сегмент от водоустойчива тента. Трябва да изглежда така (снимка).

След това трябва да направите тапа за резервоара на нашата хидравлична турбина. Правим го от парче устойчив на влага шперплат, като изрязваме кръг с прободен трион, равен на вътрешния диаметър на барабана. Правим ревизионен отвор в самия щепсел, за да контролираме работата на уреда. Което след това ще бъде покрито с плексиглас.

Покриваме края на шперплата със силикон и го поставяме вътре. Фиксираме го със самонарезни винтове през корпуса на турбината.

Изрязваме уплътнение за плексиглас от гумиран материал и го залепваме върху силикон към шперплат.

Пробиваме четири отвора отстрани на правоъгълника на прозореца и отвътре поставяме затягащи болтове в тях. Върху тях ще фиксираме плексиглас, за да може да се сваля при непредвидени повреди.

Запечатваме фугата на нашата тапа с тялото със силикон.

За да защити електрическата част на блока, авторът монтира допълнителен пластмасов корпус на ръба на турбината с помощта на самонарезни винтове. Самият пластмасов корпус беше боядисан с боя, за да предпази пластмасата от напукване.

Беше ред да сглобим двигателя, да го монтираме на уреда. Закрепваме статора към болтовете за кацане.

За да получим постоянен ток за зареждане на батерии, ние фиксираме лента от три диодни моста, всеки на фаза.

Покриваме двигателя с капак на ротора и запушваме допълнителните дренажни отвори за маркучите, останали в корпуса.

Монтаж и свързване

Нашият хидрогенератор е почти готов. Остава да го фиксирате върху рамка от заварени ъгли и да регулирате водоснабдяването с помощта на хидранти. Изходната мощност на генератора може да се регулира чрез силата на налягането или диаметъра на отвора на дюзата на клапана, която доставя вода директно към самата турбина. Насоченият дренаж също ще гарантира, че водата се връща, без да навреди на реката.

Екология на потреблението Наука и технологии: домашните хидрогенератори „Направи си сам“ са сравними по мощност със слънчевите панели и вятърните мелници, но произвеждат много повече електроенергия.

Тъй като наскоро тарифите за електроенергия започнаха да се повишават, възобновяемите източници на електроенергия стават все по-важни сред населението, което им позволява да получават електричество почти безплатно. Сред такива източници, известни на човечеството, си струва да се подчертаят слънчеви панели, вятърни турбини, както и домашни водноелектрически централи. Но последните са доста сложни, защото трябва да работят в много агресивни условия. Въпреки че това изобщо не означава, че е невъзможно да се изгради мини-ВЕЦ със собствените си ръце.

За да направите всичко правилно и ефективно, основното е да изберете правилните материали. Те трябва да осигурят максимална издръжливост на станцията. Домашните хидрогенератори, които са сравними по мощност с тези на слънчевите панели и вятърните мелници, могат да произвеждат много повече енергия. Но въпреки че много зависи от материалите, всичко не свършва дотук.

РАЗНООБРАЗИ МИНИ ХИДРО ЕЛЕКТРОННИ

Има голям брой различни варианти на мини-водноелектрически централи, всяка от които има своите предимства, характеристики и недостатъци. Има следните видове такива устройства:

• гирлянд;
• витло;
• ротор Дария;
• водно колело с остриета.

Гирляндната водноелектрическа централа се състои от кабел, върху който са фиксирани роторите. Такъв кабел се изтегля през реката и се потапя във вода. Потокът на водата в реката започва да върти роторите, които от своя страна завъртат кабела, в единия край на който има лагер, а в другия - генератор.

Следващият тип е водно колело с остриета. Монтира се перпендикулярно на водната повърхност, потапяйки по-малко от половината. Тъй като водният поток действа върху колелото, той се върти и кара генератора за мини-водноелектрическата централа да се върти, върху който е фиксирано това колело.

Що се отнася до пропелерната водноелектрическа централа, това е вятърна мелница, разположена под вода с вертикален ротор. Ширината на лопатките на такава вятърна мелница не надвишава 2 сантиметра. Тази ширина е достатъчна за вода, тъй като именно тази стойност ви позволява да произвеждате максимално количество електричество с минимално съпротивление. Вярно е, че тази ширина е оптимална само за скорости на потока до 2 метра в секунда.

Що се отнася до други условия, параметрите на лопатките на ротора се изчисляват отделно. А роторът Darrieus е вертикално разположен ротор, който работи на принципа на диференциалното налягане. Всичко се случва по подобен начин и с крилото на самолета, което се влияе от повдигащата сила.

ПРЕДИМСТВА И НЕДОСТАТЪЦИ

Ако вземем предвид водноелектрическата централа на гирлянда, тогава тя има редица очевидни недостатъци. Първо, дългият кабел, използван в конструкцията, представлява опасност за другите. Роторите, скрити под вода, също представляват голяма опасност. Е, в допълнение, заслужава да се отбележи ниската ефективност и високата консумация на материали.

Що се отнася до недостатъците на ротора Darier, за да може устройството да започне да генерира електричество, първо трябва да се развърти. Вярно е, че в този случай мощността се взема директно над водата, така че без значение как се променя потокът на водата, генераторът ще генерира електричество.

Всичко по-горе са фактори, които правят хидротурбината за мини-хидро електроцентрали и водните колела по-популярни. Ако разгледаме ръчното изграждане на такива устройства, тогава те не са толкова сложни. И в допълнение, с минимални разходи, такива мини-водноелектрически централи са в състояние да произвеждат максимални показатели за ефективност. Така че критериите за популярност са очевидни.

КЪДЕ ДА ЗАПОЧНЕМ СТРОИТЕЛСТВО

Изграждането на мини-ВЕЦ със собствените си ръце трябва да започне с измерване на скоростните показатели на потока на реките. Това се прави много просто: просто маркирайте разстояние от 10 метра нагоре по течението, вземете хронометър, хвърлете чип във водата и отбележете времето, необходимо за покриване на измереното разстояние.

В крайна сметка, ако 10 метра се разделят на броя на изминалите секунди, получавате скоростта на реката в метри в секунда. Трябва да се има предвид, че няма смисъл да се строят мини-водноелектрически централи на места, където скоростта на потока не надвишава 1 m / s.

Ако трябва да разберете как се правят мини-водноелектрически централи в район, където скоростта на реката е ниска, тогава можете да опитате да увеличите потока, като организирате разлика във височината. Това може да стане чрез инсталиране на дренажна тръба в резервоара. В този случай диаметърът на тръбата ще повлияе пряко на скоростта на водния поток. Колкото по-малък е диаметърът, толкова по-бърз е потокът.

Този подход ви позволява да организирате мини-хидроелектрическа централа, дори ако малък поток минава близо до къщата. Тоест върху него е организиран сгъваем язовир, под който директно е инсталирана мини-ВЕЦ за захранване на къщата и домакинските уреди. публикувани