Саморобна гідроелектростанція. Мікро ГЕС своїми руками з Металу та Дерева Гідрогенератор своїми руками від струмка
Сила водного потоку – це відновлюваний природний ресурс, що дозволяє отримувати практично безплатну електрику. Подарована природою енергія надасть можливість заощадити на комунальних послугах та вирішити проблему із підзарядкою техніки.
Якщо поруч із вашим будинком протікає струмок чи річка, ними варто користуватися. Вони зможуть забезпечити електроенергією ділянку та будинок. А якщо побудована гідроелектростанція своїми руками, економічний ефект зростає в рази.
У поданій статті детально описано технології виготовлення приватних гідротехнічних споруд. Ми розповіли про те, що потрібно для влаштування системи та підключення її до споживачів. У нас ви дізнаєтеся про всі варіанти мініатюрних постачальників енергії, зібраних із підручних матеріалів.
Гідроелектростанції – це споруди, здатні перетворити енергію руху води на електрику. поки що активно експлуатуються тільки на Заході. На території нашої країни ця перспективна галузь лише робить перші боязкі кроки.
Галерея зображень
Безплатна всесезонна гідроелектростанція
Пропонується безщільна всесезонна гідроелектростанція (БВГЕС), яка призначена для вироблення електроенергії без спорудження греблі за рахунок використання енергії самопливного потоку.
За рахунок виготовлення різних типорозмірів під різні швидкості течії, а також каскадного монтажу установки БВГЕС можуть використовуватися як у малих господарствах, так і для промислового виробництваелектроенергії, особливо у місцях, віддалених від ЛЕП.
Конструктивно ротор ГЕС встановлюється вертикально, висота ротора від 0,25 до 2,5 м ... Фіксація конструкції на річках з льодоставом проводиться на дні русла, а у відкритому (незамерзаючому руслі) __ на закріпленому катамарані.
Потужність установки пропорційна площі лопаті та швидкості течії в кубі. Залежність потужності, що отримується на валу БВГЕС від її розмірів та швидкості течії, а також оцінна вартість гідроагрегату представлена в наступній таблиці:
Потужність БВГЕС, кВт в залежності від швидкості потоку та розмірів установки
Термін окупності установки не перевищує 1 рік. Досвідчений зразок БВГЕС пройшов випробування на водному натурному полігоні.
В даний час є технічна документація для виробництва промислових зразків. технічним умовамзамовника.
Напірні мікро- та малі ГЕС
Гідроагрегати для малих ГЕС призначені для експлуатації у широкому діапазоні напорів та витрат з високими енергетичними характеристиками.
МікроГЕС — надійні, екологічно чисті, компактні джерела електроенергії, що швидко окупаються, для сіл, хуторів, дачних селищ, фермерських господарств, а також млинів, хлібопекарень, невеликих виробництв у віддалених гірських і важкодоступних районах, де немає поблизу ліній електропередач, а будувати такі лінії зараз і довше і дорожче, ніж придбати та встановити мікроГЕС.
У комплект поставки входять: енергоблок, водозабірний пристрій та пристрій автоматичного регулювання.
Є успішний досвід експлуатації обладнання на перепадах вже існуючих гребель, каналів, систем водопостачання та водовідведення промислових підприємств та об'єктів міського господарства, очисних споруд, зрошувальних систем та питних водоводів. Понад 150 комплектів обладнання поставлено замовникам різні регіониРосії, країн СНД, а також до Японії, Бразилії, Гватемали, Швеції та Латвії.
Основні технічне рішення, використані при створенні обладнання, виконані на рівні винаходів та захищені патентами.
1. МІКРОГІДРОЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ
з пропелерним робочим колесом
- Потужністю до 10 кВт (МГЕС-10ПР) на напір 2,0-4,5 м і витрата 0,07 - 0,14 м3 / с;
- Потужністю до 10 кВт (МГЕС-10ПР) на натиск 4,5-8,0 м і витрата 0,10 - 0,21 м3 / с;
- Потужністю до 15 кВт (МГЕС-15ПР) на напір 1,75-3,5 м і витрата 0,10 - 0,20 м3 / с;
- Потужністю до 15 кВт (МГЕС-15ПР) на натиск 3,5-7,0 м і витрата 0,15 - 0,130м3 / с;
- Потужністю до 50 кВт (МГЕС-50ПР) на натиск 4,0-10,0 м і витрата 0,36 - 0,80 м3 / с;
з діагональним робочим колесом
- Потужністю 10 - 50 кВт (МГЕС-50Д) на натиск 10,0-25,0 м і витрата 0,05 - 0,28 м3 / с;
- Потужністю до 100кВт (МГЕС-100Д) на натиск 25,0-55,0 м і витрата 0,19 - 0,25 м3 / с;
2. ГІДРОАГРЕГАТИ ДЛЯ МАЛИХ ГЕС
Гідроагрегати з осьовими турбінамипотужністю до 1000 квт;
-гідроагрегати з радіально-осьовими турбінами потужністю до 5000 кВт;
-гідроагрегати з ковшовими турбінами потужністю до 5000 кВт;
ТЕРМІН ПОСТАЧАННЯ
МікроГЕС10кВт; 15кВт поставляється терміном до 3 місяців після підписання контракту.
МікроГЕС 50кВт; поставляється терміном до 6 місяців після підписання контракту.
МікроГЕС 100кВт; поставляється терміном до 8 місяців після підписання контракту.
Гідроагрегати постачаються у термін від 6 до 12 місяців після підписання контракту.
Фахівці фірми готові допомогти Вам визначити оптимальний варіант установки мікро- та малих ГЕС, вибрати обладнання для них, надати допомогу в монтажі та пуску гідроагрегатів, а також забезпечити сервісне обслуговування обладнання
процесі його експлуатації.
ВАРТІСТЬ ОБЛАДНАННЯ
Мікро-ГЕС російського виробництва
 |
Мікро-ГЕС 10 кВт
Мікро-ГЕС 50 кВт
ІнжІнвестБуд
Міні ГЕС. Мікрогідроелектростанції
Мала гідроелектростанція або мала ГЕС (МГЕС) – гідроелектростанція, що виробляє порівняно мала кількість електроенергії та складається з гідроенергетичних установок із встановленою потужністю від 1 до 3000 кВт.
Мікро-гідроелектростанціяпризначена для перетворення гідравлічної енергії потоку рідини на електричну для подальшої передачі згенерованої електроенергії в енергосистему.
Під терміном мікро мається на увазі, що ця гідроелектростанція встановлюється на малих водних об'єктах - невеликих річках або навіть струмках, технологічних протоках або перепадах висот систем водопідготовки, а потужність гідроагрегату не перевищує 10 кВт.
МГЕС поділяють на два класи: це мікро-гідроелектростанції (до 200 кВт) та міні-гідроелектростанції (до 3000 кВт). Перші застосовуються в основному в домогосподарствах і на невеликих підприємствах, другі – на більших об'єктах.
Для власника заміського будинкуабо невеликого бізнесу, очевидно, більший інтерес представляють перші.
Виходячи з принципу дії, мікро-гідроелектростанції поділяють на такі типи:
Водяне колесо. Це колесо з лопатями, встановлене перпендикулярно до поверхні води і наполовину в неї занурене. У процесі роботи вода тисне на лопаті та змушує обертатися колесо.
З погляду простоти виготовлення та отримання максимального ККД з мінімальними витратами, ця конструкція добре працює.
Тому часто застосовується і практично.
Гірляндна міні-ГЕС. Є перекинутим з одного берега річки на інший трос з жорстко закріпленими на ньому роторами. Потік води обертає ротори, а їх обертання передається на трос, один кінець якого з'єднаний з підшипником, а другий – з валом генератора.
Недоліки гірляндної ГЕС: велика матеріаломісткість, небезпека для оточуючих (довгий підводний трос, приховані у воді ротори, перегородження річки), низький ККД.
Ротор Дар'ї.
Це вертикальний ротор, що обертається за рахунок різниці тисків на його лопатях. Різниця тисків створюється за рахунок обтікання рідиною складних поверхонь. Ефект подібний до підйомної сили суден на підводних крилах або підйомній силі крила літака. Фактично, МГЕС даної конструкції ідентичні однойменним вітрогенераторам, але розташовуються в рідинному середовищі.
Ротор Дар'ї складний у виготовленні, на початку його потрібно розкрутити.
Але він привабливий тим, що вісь ротора розташована вертикально і відбір потужності можна проводити над водою без додаткових передач. Такий ротор обертатиметься за будь-якої зміни напряму потоку. Як і в його повітряного побратима, ККД ротора Дар'ї поступається ККД МГЕС пропелерного типу.
Пропелер.
Це має вертикальний ротор підводний «вітряк», який на відміну від повітряного, має лопаті мінімальної ширини всього в 2 см. Така ширина забезпечує мінімальний опір і максимальну швидкість обертання і вибиралася для швидкості потоку, що найчастіше зустрічається, - 0.8-2 метри в секунду.
Пропелерні МГЕС, Так само як і колісні, прості у виготовленні і мають порівняно високий ККД, їх часте застосування цим і обумовлено.
Класифікація Міні ГЕС
Класифікація з вироблюваної потужності (області застосування).
Вироблена мікро ГЕС потужність визначається поєднанням двох факторів, перший це напір води, що надходить на лопаті гідротурбіни, яка приводить в дію генератор, що виробляє електроенергію, і другий фактор - витратою, тобто.
об'ємом води, що проходить через турбіну за 1 секунду. Витрата є визначальним фактором при віднесенні ГЕС до певного типу.
По вироблюваної потужності МГЕС поділяються на:
- Побутові потужністю до 15 кВт: використовуються для забезпечення електроенергією приватних домоволодінь та ферм.
- Комерційні потужністю до 180 кВт: живлять електроенергією невеликі підприємства.
- Промислові потужністю понад 180 кВт: генерують електроенергію на продаж або енергія передається на виробництво.
Класифікація за конструкцією
Класифікація за місцем встановлення
- Високонапірні - понад 60 м;
- Середньонапірні - від 25 м;
- Низьконапірні - від 3 до 25 м.
Ця класифікація передбачає, що електростанція дбає про різних частотах обертання, й у її механічної стабілізації вживається низку заходів, т.к.
швидкість потоку залежить від напору.
Складові частини Міні ГЕС
Електрогенеруюча установка малої ГЕС складається з турбіни, генератора та системи автоматичного управління. Частина елементів системи аналогічні для систем сонячної генерації чи вітряної генерації. Основні елементи системи:
- Гідротурбіниз лопатками, з'єднана валом із генератором
- Генератор.
Міні гідроелектростанція (ГЕС) для дому
Призначений для вироблення змінного струму. Приєднується до валу турбіни. Параметри струму, що генерується, бути відносно нестабільні, проте нічого схожого на стрибки потужності при вітряній генерації не відбувається;
- Блок керування гідротурбіноюзабезпечує пуск та зупинку гідроагрегату, автоматичну синхронізацію генератора при підключенні до енергосистеми, контроль режимів роботи гідроагрегату, аварійну зупинку.
- Блок баластного навантаження, призначений для розсіювання не використовується споживачем на Наразіпотужність, дозволяє уникнути виходу з ладу електрогенератора та системи контролю та управління.
- Контролер заряду/стабілізатор: призначений для керування зарядом акумуляторних батарей, контролю повороту лопатей та перетворення напруги.
- Банк АКБ: накопичувальна ємність, від розміру якої залежить тривалість функціонування в автономному режимі об'єкта, що живиться нею.
- ІнверторУ багатьох гідрогенеруючих системах застосовуються інверторні системи. За наявності банку АКБ та контролера заряду, гідросистеми мало чим відрізняються від інших систем, що застосовують ВІЕ.
Міні ГЕС для приватного будинку
Зростання тарифів на електроенергію та відсутність достатніх потужностей роблять актуальними питання про застосування безкоштовної енергії відновлюваних джерел у домашніх господарствах.
Порівняно з іншими джерелами ВІЕ, міні ГЕС становлять інтерес, оскільки за рівної потужності з вітряком і сонячною батареєю вони здатні видати за рівний проміжок часу набагато більше енергії.
Природне обмеження їх застосування є відсутність річки
Якщо біля вашого будинку протікає невелика річка, струмок або мають місце перепади висот на озерних водоскидах, то у вас є умови для встановлення міні ГЕС. Витрачені на її придбання гроші швидко окупляться - ви будь-якої пори року забезпечені дешевою електроенергією, незалежно від погодних умов та інших зовнішніх факторів.
Основним показником, який вказує на ефективність використання МГЕС, є швидкість потоку водойми.
Якщо швидкість менше 1 м/с, то необхідно вжити додаткових заходів щодо його розгону, наприклад, зробити обвідний канал змінного перерізу або організувати штучний перепад висот.
Переваги та недоліки мікрогідроенергетики
До переваг міні ґес для дому можна віднести:
- Екологічна безпека (з застереженнями для риб-мальків) обладнання та відсутність необхідності затоплення великих площз колосальним матеріальним збитком;
- Екологічна чистота одержуваної енергії.
Відсутній вплив на властивості та якість води. Водойми можна використовувати і для рибогосподарської діяльності, як джерела водопостачання населення;
- Низьку вартість одержуваної електроенергії, яка в рази дешевша за вироблену на ТЕС;
- Простоту і надійність устаткування, що застосовується, і можливість його роботи в автономному режимі (як у складі, так і поза мережею електропостачання).
Вироблений ними електричний струмвідповідає вимогам ГОСТу по частоті та напрузі;
- Повний ресурс роботи станції – не менше 40 років (не менше 5 років до капітального ремонту);
- невичерпність ресурсів, що використовуються для вироблення енергії.
Основний недолік мікро-ГЕС це відносна небезпека для мешканців водної фауни, т.к. лопатки турбін, що обертаються, особливо в швидкісних потоках, можуть становити загрозу для риб або мальків.
Загальна інформація
Мікрогідроелектростанція (Micro HPP) призначена для забезпечення електропостачання споживача ізольованого від енергосистеми.
Повноту постачання мікро-ГЕС наведено в таблиці 1
Умови експлуатації:
- Температура повітря, 0 ° C
- У точці живлення від -10 до +40;
- у місці розташування електричних шаф від 0 до +40;
- Висота над рівнем моря, м до 1000; (При установці мікро-ГЕС на висоті понад 1000 м максимальна потужність має бути обмежена)
- Відносна вологість повітря в місці розташування електричних шаф не перевищує 98% при t = +250 °C.
Гарантійний термін для мікроГЕС 1 рік з дати його запуску, але не більше 1,5 років з дати відправлення, зведення контролю та введення в експлуатацію роботи за участю компанії та дотримання правил транспорту, зберігання та експлуатації експертів.
Повне постачання мікро-ГЕС
Таблиця 1
технічні дані
Специфікації MicroHP наведено у таблиці 2
Таблиця 2
|
параметр |
||
|
Голова (нетто), м |
||
|
Витрата води, м3/с |
||
|
Вихідна потужність, кВт |
||
|
Швидкість обертання, об/хв |
||
|
Напруга, В |
||
|
Поточна частота, Гц |
||
|
Діаметр диска, мм |
||
|
Діаметр подачі, мм |
Вимоги до мережі та навантаження споживача (навантаження визначається як відсоток від фактичного надходження на мікро-ГЕС):
- Характеристика місцевого, чотирифазного, трифазного;
- Потужність кожного двигуна,% не більше 10;
Загальна потужність двигуна, якщо встановлено додаткові компенсаційні конденсатори,% не більше 30.
ДИЗАЙН
Блок живлення призначений для вироблення електроенергії та складається з гідравлічної турбіни та асинхронного двигуна, який використовується як генератор.
Він призначений для поглинання надмірної активної потужності мікро-ГЕС. BNN - це шафа, всередині якої розташовані термоелектричні нагрівачі.
Пристрій автоматичного керування призначений для керування та захисту приводу. Він забезпечує збудження асинхронного генератора і автоматичне управління напругою і частотою.
UAR забезпечує захист від перевантаження, перенапруги та коротких замикань
Пристрій подачі води виконано у вигляді мережного ящика, всередині якого є шланг подачі води з корпусом, що закриває.
Пристрій подачі води сконструйовано таким чином, що залишки, що плавають, не входять у привід.
Повні, монтажні та приєднувальні розміри показані на малюнку 1.
вимоги до встановлення
Для роботи мікроелектростанції наявність тиску (різниця в рівнях води) є попередньою умовою (див. рис. 2).
Повноекранна гідроелектрична гребель
Голова може бути отримана через різницю у водяних знаках між:
- Дві річки;
- озеро та річка;
— на тій річці, через вирівнювання кривої.
Тиск також можливий при будівництві греблі.
На малюнку 2 показано встановлення мікро HP відповідно до схеми конструкції бар'єру. Для створення тиску на турбіну вздовж річки, що має безліч схилів та порогів, встановлено вихідний трубопровід.
Невелика кам'яна гребля розсіюється, щоб збільшити тиск.
Трубопровід повинен забезпечувати воду для встановлення з мінімальною втратою головки.
Довжина трубопроводу визначається місцевими умовами.
Перед блоком живлення вхідний та основний клапани, необхідні для запуску та зупинки мікро HPW, повинні бути встановлені на трубопроводі.
Мал. 1
Загалом, розміри монтажу та підключення Micro HPP 10Pr.
1 - привід,
2 - блочне баластне навантаження BBN,
3 — Автоматичний пристрійуправління UAR
Когенераційні установки малої потужності (огляд)
Когенераційні установки для індивідуальних будинків. мікро-ТЕЦ,« Мікро-CHP (microCHP)» – абревіатура від “ heat and power combined” (комбінування тепла та електрики) – це установка, призначена для опалення індивідуального житла) – один із найцікавіших напрямків розвитку опалювальної техніки.
Мікро-ТЕЦ(microCHP) вже знайшли тисячі користувачів і увійдуть до каталогів виробників у найближчі роки.
У конструкціях, що випускаються і проектуються, реалізуються різні технічні рішення - від традиційного двигуна внутрішнього згоряння (двигун Отто), до парових турбін і поршневих двигунів, а також двигуна зовнішнього згоряння Стірлінга. Просуваючи дане обладнання, виробники наводять аргументи як економічного, так і екологічного характеру: високий (більше 90%) сукупний ККДмікро-ТЕЦзабезпечує зниження витрат на енергопостачання та обсяг шкідливих викидів, зокрема вуглекислого газу, в атмосферу.
Компанія Senertec GmbH, що входить до Вахi Group, що реалізувала на сьогодні близько півтора десятка тисяч установок Dachs(Барсук) із двигуном внутрішнього згоряння.
Електрична потужність – від 5 кВт, теплова – від 12,5 до 20,5. Senertecпропонує енергоцентр для індивідуального будинку, а при використанні кількох модулів та великого комерційного об'єкту. Крім компактного когенераційного модуля він включає у стандартному виконанні буферний накопичувач ємністю до 1000 л зі змонтованим на ньому тепловим пунктом, що поєднує всі елементи обв'язки, необхідні для опалення та ГВП.
Додатково є зовнішній конденсаційний теплообмінник. Різні моделіУстановок Dachs працюють на природному, зрідженому газі, дизельному паливі.
Є модель Dachs RS, призначена для роботи на біодизельному паливі з ріпакової олії. Орієнтовна вартість газової моделі – 25 тис. євро. 
МікроТЕЦ (Mini-BHKW) ecopoverнімецької компанії PoverPlus Technologies(входить в Vaillant Group) вже продається на європейському ринку.
Її електрична потужність модулюється в діапазоні від 1,3 до 4,7, теплова - в діапазоні від 4,0 до 12,5 кВт. Сумарний ККД установки перевищує 90%, паливом для неї є природний або зріджений газ.
Орієнтовна вартість моделі – 20 тис. євро.
Наприкінці минулого року компанією Otag Vertribesвипущено пілотну партію підлогової газової мікроТЕЦ lion
®- Powerblockелектричної потужністю 0.2-2,2, теплової - 2,5-16,0 кВт.
У ній застосовано паровий двоциліндровий двигунзі здвоєним вільно рухомим поршнем: пара по черзі надходить то лівий, то правий циліндр, рухаючи робочий поршень.
Парогенератор апарату складається з наддувного пальника та сталевого змійовика; температура пари - 350 ° С, тиск - 25-30 бар. Його конденсація здійснюється у апараті.
Як очікується, lion ® на пелетах буде доступна квітень 2010 року.
Компанія Microgen(Великобританія), один із лідерів у виробництві міні-ТЕЦ, вперше розробила двигун Стірлінганастільки маленького розміру, що можна вбудувати в котел автономної системи опалення.
Компанією Вахi Heating UK було оголошено про намір вивести у 2008 р. на ринок Великобританії компактну (у настінному виконанні) мікроТЕЦ електричною потужністю 1, тепловою – до 36 кВт. Установка розроблялася спільно з компанією Microgen Energy і є поєднанням створеного нею компактного однопоршневого двигуна Стірлінга з конденсаційним котлом Вахi.
Модель оснащена двома пальниками: перша - наддувна модуляційна -забезпечує роботу електрогенератора та отримання 15 кВт теплової потужності, друга -задовольняє додаткову потребу об'єкта в теплі. Прототип установки було представлено на виставці ISН-2007.
Microgen, у співпраці з голландською компанією-постачальником природного газу Gausine та De Dietrich Remeha Group, що виробляють котли Remeha, Розробляє комплексне рішення для опалення та виробництва електрики.
Група De Dietrich-Remehaпланує виробляти та продавати настінний конденсаційний котел із вбудованим двигуном Стірлінга. Він вже експонувався на виставках ISН-2007, 2009. Котел випускатиметься в одно- та двоконтурному виконанні. Деякі технічні характеристики котла: Його теплова потужність складе 23 кВт, у другому випадку - 28 кВт; електрична потужність - 1 кВт; теплова потужність Stirling – 4.8 кВт, ККД при 40/30°C – понад 107%, низькі викиди CO2 та NOx, рівень шуму – менше 43 дБ(A) на 1 м.
Габарити: 900x420x450мм.
Найголовнішою перевагою котла HRE є те, що частина його високої продуктивності до 107% (завдяки технології конденсації) використовується для вироблення електрики. Вартість електрики, а також викиди шкідливих речовинзнижено на 65% порівняно з тепловими електростанціями на традиційному паливі.
Для середнього житла котел "Remeha-HRE" виробляє 2500 - 3000 кВт на рік, що становить 75% від середнього споживання, тим самим заощаджується приблизно 400 євро на рік. При опаленні та виробництві електроенергії на 20% скорочуються викиди шкідливих речовин. У Голландії тестуються 8 казанів. На даний момент для більш масштабного тестування запускаються ще 120 казанів. Комерційне виробництво передбачено розпочати у 2010 році.
У Японії понад 30.000 домовласників встановили мікро-ТЕЦ Hondaз тихими, ефективними двигунами внутрішнього згоряння, розміщеними у гладкому металевому корпусі.
Автоматизовані газогенераторні установки KOHLER®виробництва США потужністю 13 кВА, призначені для використання у житлових будинках.
Вони мають оптимальну компактність і відмінну шумоізоляцію.
Газові генератори призначені для зовнішньої установки та не вимагають особливого приміщення. Для їхньої роботи придатний як природний магістральний газ, так і скраплений газ у балонах або газгольдерах.
Система протиаварійної автоматики робить їх використання безпечним та комфортним.
Дане обладнання дозволяє найбільш ефективно вирішувати такі, на жаль, нерідкі проблеми з електропостачанням, що постають перед власниками заміських будинків:
- Мережа хороша, потужності вистачає, але іноді трапляються перебої електропостачання
- Мережа слабка, перевантажена, сильні «просідання» напруги, часті відключення
- Недостатньо виділеної електропостачальної організацією потужності
- Мережі немає взагалі
У Вас ніколи не бракує енергії!
Вашому будинку потрібна енергія.
Генераторні установки KOHLER® зроблені з професійною якістю, але спроектовані для домашнього використаннящоб Ви могли продовжувати свої заняття та насолоджуватися комфортом навіть під час відключення електроенергії. Генераторні установки KOHLER® компактні, мають шумову ізоляцію і включаються автоматично, якщо сталося відключення електрики, забезпечуючи продовження нормального життя в будинку та абсолютний душевний спокій.
Будьте впевнені у Вашій генераторній установці KOHLER®.
Вона почне роботу, якщо відбудеться відключення електрики, неважливо, вдома Ви чи ні, і забезпечить Ваш будинок електроенергією, наприклад, для того, щоб:
- Продовжили працювати холодильники та морозильні камери.
- Функціонували кондиціонери, системи опалення та сигналізації.
- Функціонували дренажні насоси, морозозахисні системи та ін.
- Забезпечити енергією Вашу комп'ютерну систему.
- Повсякденне життя тривало без втрат.
Генераторні установки KOHLER® встановлюються стаціонарно поза стінами будинку та включаються автоматично для вироблення енергії, якщо енергопостачання від мережі припиняється.
- Надійне електропостачання.
Збої в електропостачанні можуть призвести до поломки електричного обладнання (плазмові дисплеї, холодильники з електронним керуванням температурою, комп'ютери тощо).
Гідроелектростанції в Росії
Генераторні установки KOHLER® забезпечують резервну електроенергію, яка відповідає європейським стандартам для житлових приміщень. Генераторна установка KOHLER® не зіпсує дороге електронне обладнання!
- Найкраща звукова ізоляція. Генераторні установки KOHLER® працюють практично безшумно, зберігаючи комфортні умови для Вас та Ваших сусідів. Рівень шуму при роботі не вище 65 децибелів на відстані 7 м, що відповідає шуму звичайного побутового кондиціонера.
- Швидкий запуск.
Генераторні установки KOHLER® за кілька секунд відновлюють електропостачання. Вони мають автоматичну систему щотижневого тестування для підтримки установки в робочому стані при рідкому використанні.
- Паливо. Генераторні установки KOHLER® придатні для роботи на рідкому газі пропан або природному газі, а також на дизельному паливі.
Газові генераторні установки мають низький рівеньемісії, що робить їх безпечнішими з екологічної точки зору, працюють безшумно і потребують менш частого технічного обслуговування.
Вибір за вами.
- Якість KOHLER®. KOHLER® є визнаною міжнародною групою компаній із майже 90-річним досвідом виробництва генераторних установок для забезпечення резервної енергії. Перша установка була зібрана у 1920 році.
Характеристики газогенератора SDMO RES 13
Електростанції та генератори
На головну
Малі гідроелектростанції зазвичай поділяються на два типи: "міні" - забезпечують одиницю потужності до 5000 кВт, а "мікро" - в діапазоні від 3 до 100 кВт. Використання гідроелектростанцій таких потужностей для Росії не нове, але добре забуте старе: у 50-ті та 60-ті роки діяли тисячі малих гідроелектростанцій.
Нині їх кількість майже досягає сотень штук. Тим часом постійне зростання цін на органічне паливо призводить до значного збільшення вартості електроенергії, частка якої у виробничих витратах становить 20% і більше. У зв'язку з цим невелика гідроелектростанція набула нового життя.
Сучасна гідроенергетика в порівнянні з іншими традиційними видами електроенергії є найбільш ефективним та екологічно безпечним способомвиробництва електроенергії
Мала гідроелектростанція продовжується в цьому напрямку. Малі електростанції дозволяють зберігати природний ландшафт, довкілля як під час фази експлуатації, а й у процесі будівництва.
Міні-гідроелектростанція 10-15-30-50 кВт
В майбутньому негативний впливна якість води не виявляє: повністю зберігає початкові природні властивості.
У річках рибних консервіввода може використовуватись для водних видів рослин. На відміну від інших екологічно чистих відновлюваних джерел енергії, як-от сонце, вітер, невеликі гідроелектростанції практично не залежать від погодних умов і можуть забезпечити стабільне постачання економічних споживачів електроенергією. Ще однією перевагою невеликої енергії є економія.
У той час, коли природні джерела енергії – нафта, вугілля та газ – виснажуються, постійний приріст дорожчий, використання дешевих, доступних відновлюваних джерел енергії, особливо малих, дозволяє виробляти дешеву електроенергію. Крім того, будівництво об'єктів малих ГЕС дешево і швидко окупається. Так, будівництво невеликої ГЕС із встановленою потужністю близько 500 кВт, вартість будівельних робітскладає близько 14,5-15,0 млн. рублів.
У комбінованому столівводяться в експлуатацію проектна документація, будівництво обладнання, будівництво та монтаж малих ГЕС на 15-18 місяців. Висока частотаЕлектроенергії від ГЕС становить не більше 0,45-0,5 рубля за 1 кВтг, в 1, це в п'ять разів нижче, ніж витрати на електроенергію, що фактично продані енергосистемою.
До речі, наступного року або двох років електроенергетичні системи мають намір збільшити у 2-2,2 рази, тож витрати на будівництво будуть погашені через 3,5-5 років. Реалізація такого проекту з погляду довкілляне зашкодить довкіллю.
Крім того, слід зазначити, що реконструкція, яка раніше віднімається з експлуатації невеликої гідроелектростанції, обійдеться в 1,5-2 рази дешевше.
Багато російські наукові та виробничі організації та компанії займаються проектуванням та розробкою обладнання для таких ГЕС.
Одним із найбільших є міжгалузеве науково-технічне об'єднання «ІНСЕТ» (Санкт-Петербург). Фахівці INSET розробили та запатентували оригінальні технічні рішення для автоматизованих систем управління для малих та мікро-ГЕС. Використання таких систем не вимагає постійної присутності обслуговуючого персоналу на об'єкті — гідравлічний блок надійно працює в автоматичному режимі. Система управління може бути реалізована на основі програмованого контролера, що дозволяє візуально контролювати параметри гідравлічного блоку на екрані комп'ютера.
Гідравлічні установки для малих та мікрогідроелектростанцій виробляють MNTO «вбудований», призначений для роботи в широкому діапазоні потоків і тисків з високими енергетичними властивостями та виготовлених за допомогою пропелерної, радіальної та осьової лопатей турбіни.
Обсяг поставки включає, як правило, турбіну, генератор та автоматичне керування гідравлічним блоком. Швидкість потоку всіх турбін заснована на методі математичного моделювання.
Мала енергія є найефективнішим вирішенням енергетичних проблем районів, які стосуються районів децентралізованого електропостачання, що становить понад 70% території Росії. Забезпечення енергії для віддалених регіонів та нестача енергії потребують значних витрат.
І тут далеко не корисно використати можливості існуючої федеральної енергетичної системи. Економічний потенціал в Росії значно вищий, ніж потенціал відновлюваних джерел енергії, таких як вітер, сонячна енергія і біомаса, разом узяті. якої цього року буде введено в експлуатацію невелику гідроелектростанцію у селі Кизил-Хая.
В даний час гідроелектростанції INSET працюють у Росії (Кабардино-Балкарія, Башкортостан), Співдружності Незалежних Держав (Білорусь, Грузія), а також у Латвії та інших країнах.
Екологічно чиста та економічна міні-енергія давно привертає увагу іноземців.
Micro INESET працює у Японії, Південній Кореї, Бразилії, Гватемалі, Швеції, Польщі.
Безкоштовна електрика - міні ГЕС своїми руками
Якщо у Вашої оселі протікає річка або навіть невеликий струмок, то за допомогою саморобної міні ГЕС Ви можете отримати безкоштовну електроенергію. Можливо, це буде не дуже велике поповнення бюджету, але усвідомлення того, що у Вас є своя власна електроенергія - коштує набагато дорожче.
Ну а якщо, наприклад, на дачі, немає центрального електропостачання - то навіть невеликі потужності електроенергії будуть просто необхідні. І так, для створення саморобної гідроелектростанції необхідно як мінімум дві умови – наявність водяного ресурсу та бажання.
Якщо і те, й інше є, то перше, що потрібно зробити – це виміряти швидкість потоку річки.
Зробити це дуже просто - кидаєте в річку гілочку і заміряйте час, протягом якого вона пропливе 10 метрів. Розділивши метри на секунди, ви отримаєте швидкість течії в м/с. Якщо швидкість менша за 1 м/с, то продуктивної міні ГЕС не вийде.
У цьому випадку можна спробувати збільшити швидкість потоку штучно завузивши русло або зробивши невелику греблю, якщо маєте справу з невеликим струмком.
Для орієнтира, можна використовувати співвідношення між швидкістю потоку в м/с і потужністю електроенергії, що знімається з валу гвинта в кВт (діаметр гвинта 1 метр).
Дані експериментальні, насправді отримана потужність залежить від багатьох факторів, але для оцінки підійде. 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 і т.д.
Потужність саморобної міні ГЕС пропорційна кубу швидкості потоку.
Як вже вказувалося, якщо швидкість течії недостатня, спробуйте її штучно збільшити, якщо це, звичайно, можливо.
Типи міні-ГЕС
Існує кілька основних варіантів саморобних міні гідроелектростанцій. 
Це колесо з лопатями, встановлене перпендикулярно поверхні води.
Колесо занурене в потік менше ніж наполовину. Вода тисне на лопаті та обертає колесо. Існують також колеса-турбіни зі спеціальними лопатками, оптимізованими під струмінь рідини. Але це досить складні конструкції швидше за заводське, ніж саморобне виготовлення.
Це ротор з вертикальною віссю обертання, що використовується для створення електричної енергії.
Вертикальний ротор, що обертається за рахунок різниці тисків на його лопатях. Різниця тисків створюється за рахунок обтікання рідиною складних поверхонь. Ефект подібний до підйомної сили суден на підводних крилах або підйомній силі крила літака. Ця конструкція була запатентована Жорж Жан-Марі Дар'є, французьким авіаційним інженером у 1931 році. Також часто використовується у конструкціях вітрогенераторів.
Гірлянднагідроелектростанція складається з легких турбін - гідровінгроторів, нанизаних та жорстко закріпленими у вигляді гірлянди на тросі, перекинутому через річку.
Один кінець троса закріплюється в опорному підшипнику, другий обертає ротор генератора.
Міні-ГЕС - гідроенергоблок Лєньова
Трос у разі грає роль своєрідного валу, обертальний рухякого передається до генератора. Потік води обертає ротори, ротори крутять трос.
Також запозичений з конструкцій вітрових електростанцій, такий собі «підводний вітряк» із вертикальним ротором. На відміну від повітряного, підводний пропелер має лопаті мінімальної ширини. Для води достатньо ширини лопаті всього 2 см. При такій ширині буде мінімальний опір і максимальна швидкість обертання.
Така ширина лопат вибиралася для швидкості потоку 0.8-2 метри в секунду. При більших швидкостях, можливо, оптимальні інші розміри. Пропелер рухається не за рахунок тиску води, а за рахунок підйомної сили. Так само, як крило літака. Лопаті пропелера рухаються впоперек потоку, а не захоплюються потоком у напрямку течії.
Переваги та недоліки різних систем саморобної міні ГЕС
Недоліки гірляндної ГЕС очевидні: велика матеріаломісткість, небезпека для оточуючих (довгий підводний трос, приховані у воді ротори, перегородження річки), низький ККД.
Гірляндна ГЕС – це свого роду невелика гребля. Доцільно використовувати у безлюдних, віддалених місцях із відповідними попереджувальними знаками.
Можливо буде потрібно дозвіл влади та екологів. Другий варіант – невеликий струмок у Вас на городі.
Ротор Дар'ї - складний у розрахунку та виготовленні.
На початку роботи його треба розкрутити. Але він привабливий тим, що вісь ротора розташована вертикально і відбір потужності можна проводити над водою без додаткових передач. Такий ротор обертатиметься за будь-якої зміни напряму потоку - це плюс.
Найбільшого поширення при побудові саморобних гідроелектростанцій набули схеми пропелера та водяного колеса.
Так як ці варіанти порівняно прості у виготовленні, вимагають мінімальних розрахунків і реалізуються за мінімальних витрат, мають високий ККД, прості в налаштуванні та експлуатації.
Приклад найпростішої міні-ГЕС
Найпростішу гідроелектростанцію можна швидко збудувати зі звичайного велосипеда з динамікою для велофари.
З оцинкованого заліза чи товстого листового алюмінію треба заготовити кілька лопатей (2-3). Лопаті повинні бути довжиною від обода колеса до втулки, а завширшки 2-4 см.
Ці лопаті встановлюються між спицями будь-яким підручним способом або заздалегідь заготовленими кріпленнями.
Якщо ви використовуєте дві лопаті, то встановіть їх навпроти один одного.
Якщо захочете додати більше лопатей, то розділіть коло колеса на число лопатей і встановіть їх через рівні проміжки. З глибиною занурення колеса із лопатями у воду можете поекспериментувати. Зазвичай його занурюють від третини до половини.
Варіант похідної вітроелектростанції розглядався раніше.
Така мікро ГЕС не займає багато місця і чудово послужить велотуристам – головна наявність струмка чи річечки – що зазвичай і є у місці розбивки табору.
Міні ГЕС з велосипеда зможе висвітлювати намет та заряджати стільникові телефони чи інші гаджети.
Джерело
саморобний вільнопотоковий
Регулярне зростання цін на електроенергію змушує багатьох замислюватися над питанням альтернативних джерелодержання електрики. Одне з найкращих рішеньу разі - гідроелектростанція. Пошуки вирішення цього питання стосуються не лише масштабів країни. Все частіше можна побачити міні-гідроелектростанції для дому (дачі). Витрати у такому разі будуть лише на будівництво та технічне обслуговування. Мінус подібної споруди в тому, що її зведення можливе лише за певних умов. Необхідна наявність водяного потоку. До того ж зведення даної конструкції у дворі вимагає дозволу місцевих органів влади.
Схема міні-гідроелектростанції
- Руслові, характерні для рівнин. Вони встановлюються на річках із несильним потоком.
- Стаціонарні використовують енергію водних річок із швидким потоком води.
- ГЕС, що встановлюються у місцях перепаду водного потоку. Зустрічаються найчастіше у промислових організаціях.
- Мобільні, які будуються із застосуванням армованого рукава.
Для будівництва ГЕС достатньо навіть невеликого струмка, що протікає дільницею. Власники будинків із центральним водопостачанням не повинні зневірятися.
Однією з американських компаній розроблено станцію, яку можна вбудовувати у водопостачальну систему будинку. У водопровід вбудовується турбіна невеликих розмірів, яка починає рухатися за рахунок потоку води, що рухається самопливом. Це знижує швидкість потоку води, але знижує собівартість електроенергії. До того ж ця установка повністю безпечна.
Влаштовуються навіть міні-гідроелектростанції в каналізаційної труби. Але їхнє будівництво потребує створення певних умов. Вода трубою повинна стікати природним чином за рахунок ухилу. Друга вимога - діаметр труби має бути придатним для влаштування обладнання. А це неможливо зробити в окремому будинку.
Класифікація міні-ГЕС
Міні-гідроелектростанції (будинки, в яких вони використовуються, здебільшого відносяться до приватного сектору) найчастіше відносяться до одного з таких типів, які відрізняються принципом роботи:
- Водяне колесо – традиційний тип, який найбільш простий у виконанні.
- Пропелер. Використовують у випадках, коли річка має русло шириною понад десять метрів.
- Гірлянда встановлюється на річках із несильним потоком. Для посилення швидкості течії води використовують додаткові споруди.
- Ротор Дар'ї встановлюється зазвичай, на промислових підприємствах.
Поширеність цих варіантів обумовлена тим, що де вони вимагають будівництва греблі.
Водяне колесо
Це класичний вид ГЕС, який є найбільш популярним для приватного сектору. Міні-гідроелектростанції даного типу є велике колесоздатне обертатися. Його лопаті опускаються у воду. Решта конструкції знаходиться над руслом, змушуючи рухатися весь механізм. Потужність передається через гідропривід генератору, що виробляє струм.
Пропелерна станція
На рамі у вертикальному положенні розташовується ротор і підводний вітряк, що опускається під воду. Вітряк має лопаті, що обертаються під впливом потоку води. Кращий опір чинять лопаті шириною два сантиметри (при швидкому потоці, швидкість якого, тим не менш, не перевищує двох метрів на секунду).
В даному випадку лопаті наводяться в рух за рахунок води, що виникає а не за рахунок тиску. Причому напрямок руху лопат перпендикулярно напрямку течії потоку. Цей процес схожий на роботу вітрових електростанцій, що тільки працює під водою.
Гірляндна ГЕС
Даного типу міні-гідроелектростанції є тросом, натягнутим над руслом і закріпленим в опорному підшипнику. На ньому у вигляді гірлянди навішені та жорстко закріплені турбіни невеликого розміру та ваги (гідровінгротори). Вони складаються із двох напівциліндрів. За рахунок суміщення осей при опусканні у воду в них створюється момент, що крутить. Це призводить до того, що трос згинається, натягується та починає обертатися. У цій ситуації трос можна порівнювати з валом, який служить передачі потужності. Один із кінців троса з'єднаний з редуктором. На нього і передається потужність від обертання троса та гідровінгроторів.
Підвищити потужність станції допоможе наявність кількох "гірлянд". Їх можна поєднати між собою. Навіть це не сильно підвищує ККД цієї ГЕС. Це один із мінусів подібної споруди.
Ще один недолік даного виду - створювана ним небезпека для оточуючих. Подібного роду станції можна використовувати тільки в безлюдних місцях. Наявність попереджувальних знаків є обов'язковою.
Ротор Дар'ї
Міні-гідроелектростанцію для приватного будинку цього виду названо так на честь її розробника - Жоржа Дар'ї. Запатентована дана конструкція була ще 1931 року. Є ротором, на якому знаходяться лопаті. Для кожної лопаті в індивідуальному порядку підбираються потрібні параметри. Ротор опускається під воду у вертикальному положенні. Лопаті обертаються за рахунок перепаду тиску, що виникає під дією протікання по поверхні води. Цей процес подібний до підйомної сили, що змушує літаки злітати.
Даний вид ГЕС має добрий показник ККД. Втричі перевага – напрямок потоку не має значення.
З недоліків цього можна виділити складну конструкціюта непростий монтаж.
Переваги міні-ГЕС
Незалежно від виду конструкції міні-гідроелектростанції мають ряд переваг:
- Екологічно безпечні, не виробляють шкідливих речовин для атмосфери.
- Процес отримання електрики відбувається без утворення шуму.
- Вода залишається чистою.
- Електрика виробляється постійно, незалежно від часу та погодних умов.
- Для облаштування станції достатньо навіть невеликого струмка.
- Надлишок електроенергії можна продати сусідам.
- Не потрібно багато роздільної документації.
Міні-гідроелектростанція своїми руками
Побудувати для отримання електроенергії можна самостійно. Для приватного будинку достатньо двадцяти кіловат на добу. З таким значенням упорається навіть міні-ГЕС, зібрана своїми руками. Але при цьому слід пам'ятати, що цей процес характеризується рядом особливостей:
- Точні розрахунки провести досить важко.
- Розміри, товщина елементів вибирається «на око» лише досвідченим шляхом.
- Саморобні споруди не мають захисних елементів, що призводить до частих поломок та пов'язаних із цим витрат.
Тому якщо немає досвіду та певних знань у даній сфері, краще відмовитись від ідеї такого роду. Дешевше може бути придбання вже готової станції.
Якщо все ж таки наважуєтеся робити все своїми руками, то починати необхідно з вимірювання швидкості потоку води в річці. Адже від цього залежить потужність, яку можна одержати. Якщо швидкість буде менше одного метра за секунду, то будівництво міні-гідроелектростанції в цьому місці не виправдає себе.
Ще один етап, який не можна опускати – це розрахунки. Необхідно ретельно розрахувати розмір витрат, що підуть на будівництво станції. В результаті може виявитися, що гідроелектростанція - не кращий варіант. Тоді слід звернути увагу на інші види альтернативної електроенергії.
Міні-гідроелектростанція може стати оптимальним рішенням щодо економії витрат на електроенергію. Для її будівництва потрібна наявність річки недалеко від будинку. Залежно від бажаних характеристик можна підібрати потрібний варіант ГЕС. За правильного підходу виконати подібну споруду можна навіть своїми руками.
Варіант №1
Саморобна Тросова Гірляндна міні-ГЕС - відмінне рішеннядля отримання доступної та недорогої електроенергії, якщо з місцем вашого проживання є невелика річка.
Конструкція гірляндою тросової міні-ГЕС заснована на обертанні троса в руслі річки.
Перші конструкції автономної найпростішої ГЕС давно були втілені окремими умільцями ще півстоліття тому. Ще в журналі «Радіо» за 50-ті роки друкували інформацію про гірляндну ГЕС, виконану в консервних банках та з генератором від авто!
Рис.1. Зовнішній вигляд тросовою гірляндою міні-ГЕС, зробленою своїми руками.
Як зробити тросову гірляндну ГЕС своїми руками?
На малюнку знизу показано схему конструкції простої тросової гірляндної міні-ГЕС з турбінно-тросовим гідроприводом, який обертається від потоку течії річки.
Рис.2 Схема та принцип роботи Гірляндної міні-ГЕС
1. Підшипник, 2. Опора, 3. Металевий трос, 4. Гідроколесо (турбіна),
5. Електрогенератор, 6. Рівень верхньої течії річки, 7. Русло річки.
Як гідроколеса (роторів), в тросовому гідроприводі міні-ГЕС можна використовувати кілька «крильчаток», виготовлених з тонкого металевого листа, діаметром близько півметра, за типом дитячої іграшки - пропелера з квадратного аркуша паперу. Як гнучкий вал доцільно використовувати звичайний сталевий трос діаметром 10...15 мм.
Орієнтовні розрахунки показують, що від такої тросової ГЕС можна отримати з одного гідроколеса до 1,5…2,0 кВт, при річці близько 2,5 метра/сек!
Якщо опори 2 з підшипниками 1 і електрогенератором 5 встановити на дно річки, і підшипники з генератором підняти вище рівня річки, а вся ця споруда розмістити по осі течії, то результат практично буде той же. Ця схема доцільно застосовується для дуже «вузьких річок», але з глибиною більше 0,5 метра. Теплову енергію у такій ГЕС можна отримати шляхом підключення електронагрівачів до електрогенератора.
Ротори гірляндою ГЕС, як правило, розташовуються в ядрі потоку (на 0,2 глибини від поверхні влітку та 0,5 глибини від поверхні льоду взимку). Глибина річки в місці встановлення гірляндою ГЕС не перевищує 1,5 м. При глибині річки понад 1,5 м. цілком можливо використовувати ротори, розташовані в два ряди.
Поява дач і навіть фермерських господарств на непридатних, віддалених від електромережі землях, галопуюче зростання цін на паливо та електрику викликали до життя старі ідеї автономного електропостачання з широким використанням природної енергії сонця, вітру та води. У тому числі зріс інтерес до міні- та мікро-ГЕС.
Дві з таких, прийнятних для будівництва самотужки гідроелектростанції: Мікро-ГЕС своїми руками і плавуча безплотинна міні-ГЕС. На черзі – конструкції, прообразом яких послужила вільнопотокова (зразка 1964 року) гірляндна ГЕС В. Блінова.
Дудишев В.Д.
Варіант №2
Гідроелектростанції, про які йтиметься, вільнопотокові, з досить-таки оригінальною турбіною з так званих роторів Савоніуса, нанизаних на загальний (можливо і гнучким, складовим) робочий вал. Гребель та інших великомасштабних гідротехнічних споруд для своєї установки вони не вимагають. Здатні працювати з повною віддачею навіть на мілководді, що в поєднанні з простотою, компактністю і надійністю конструкції роблять ці ГЕС дуже перспективними для тих фермерів і садівників, ділянки землі розташовані поблизу невеликих водотоків (річок, струмків і канавок).
На відміну від гребельних вільнопоточних гідроенергетичних установок, як відомо, використовують тільки кінетичну енергію поточної води. Для визначення потужності тут існує формула:
N=0,5*p*V3*F*n (1),
N - потужність на робочому валу (Вт),
- р - густина води (1000 кт/м3),
- V - швидкість течії річки (м/с),
- F - площа перерізу активної (занурюваної) частини робочого органу гідромашини (м2),
- n - ККД перетворення енергії.
Як видно з формули 1 при швидкості річки 1 м/с на один квадратний метрперерізу активної частини гідромашини припадає в ідеалі (коли n=1) потужність, що дорівнює всього 500 Вт. Ця величина явно мала для промислового використання, але достатня для підсобного господарства фермера чи дачника. Тим більше, що її можна наростити шляхом паралельної роботи кількох «гідроенергогірлянд».
І ще одна тонкість. Швидкість річки різних її ділянках різна. А тому, перш ніж розпочати будівництво міні-ГЕС, необхідно визначити енергетичний потенціал вашої річки за простою методикою. Нагадаємо лише, що дистанція, пройдена вимірювальним поплавком і поділена на час його проходження, буде відповідати середній швидкості потоку на цій ділянці. Слід також зазначити: цей параметр залежно від пори року буде змінюватися.
Тому розрахунок конструкції слід проводити, керуючись середньою (за планований період експлуатації міні-ГЕС) швидкістю течії річки.
Рис.1 Ротори Савоніуса для саморобних гірляндних міні-ГЕС:
а, б - лопаті; 1 – поперечний, 2 – торцевий.
Далі необхідно визначити розмір активної частини гідромашини та її тип. Так як вся міні-ГЕС повинна бути максимально простою і нескладною у виготовленні, найбільш відповідним типом перетворювача є ротор Савоніуса торцевої конструкції. Працюючи з повним зануренням у воду величину F можна прийняти рівної добутку діаметра ротора D з його довжину L, а n=0,5. Частоту обертання f з прийнятною для практики точністю визначають за такою формулою:
f=48V/3,14D (об/хв) (2).
Щоб зробити гідроенергоустановку найбільш компактною, потужність, що задається при розрахунку, слід співвіднести з реальним навантаженням, електроживлення якому має забезпечити міні-ГЕС (оскільки на відміну від вітродвигуна струм у мережу споживача тут видаватиметься безперервно). Як правило, ця електроенергія йде на освітлення, живлення телевізора, радіо, холодильник. Причому лише останній входить у роботу протягом доби постійно. Інші електроприлади працюють головним чином увечері. Виходячи з цього, доцільно орієнтуватися на максимальну потужність від однієї гідроенергогірлянди порядку 250-300 Вт, покриваючи пікове навантаження за допомогою акумуляторної батареї, що заряджається від міні-ГЕС.
Передача крутного моменту від робочого валу гідроенергоустановки на шків електрогенератора здійснюється зазвичай за допомогою проміжної трансмісії. Втім, цей елемент, строго кажучи, може бути виключений, якщо генератор, що використовується в конструкції мікро-ГЕС, має робочу швидкість обертання менше 750 об/хв. Однак від зв'язку доводиться часто відмовлятися. Адже для переважної більшості генераторів вітчизняного виробництва робоча швидкість обертання на початку «видачі» потужності лежить у межах 1500-3000 об/хв. Значить, потрібне додаткове узгодження валів гідроенергоустановки та електричного генератора.
Ну а тепер, коли попередня теоретична частинапозаду, розглянемо конкретні конструкції, У кожної їх свої переваги.
Ось, наприклад, напівстаціонарна вільнопоточна міні-ГЕС з горизонтальним розташуванням двох співвісних, розгорнутих відносно один одного на 90° (для полегшення самозапуску) і жорстко зв'язаних роторів Савоніуса поперечного типу. Причому основні деталі та вузли цієї саморобної гідроенергетичної установки – з дерева як найбільш доступного та «слухняного» будівельного матеріалу.
Пропонована міні-ГЕС – занурювальна. Тобто опорна рама її розташовується поперек водотоку на дні і зміцнюється тросами-розтяжками або жердинами (якщо поряд, наприклад, є містки, човновий причал тощо). Робиться це для того, щоб уникнути винесення конструкції водотоком.
Рис.2 Занурювальна міні-ГЕС з горизонтальним розташуванням роторів поперечного типу:
1 - лонжерон-основа (брус 150x100, 2 шт.); 2 - поперечка нижня (дошка 150x45, 2 шт.); .), 5 лонжерон верхній (дошка 150x45, 2 шт.), 6 - поперечка верхня (дошка 100x40, 4 шт.), 7 - вал проміжний (нержавіюча сталь, пруток діаметром 30), 8 - блок шківів, 9 - генератор постійно струму, 10 - «гусак» з порцеляновим роликом та двожильним ізольованим проводом, 11 - плита-основа (дошка 200x40), 12 - шків ведучий, 13 - вузол дерев'яного підшипника (2 шт), 14 - ротор «гідроенергогірлянди» (D1 , 2 шт.), 15 диск (зі збитих у щит дощок товщиною 20-40 мм, 3 шт); металеві елементи кріплення (включаючи розтяжки, маточини крайніх дисків) умовно не показані.
Зрозуміло, що глибина річки в місці встановлення міні-ГЕС має бути менше висотиопорної рами. В іншому випадку дуже важко (а то й неможливо) уникнути попадання води в електричний генератор. Ну а якщо місце, де передбачається розмістити міні-ГЕС, має глибину більше 1,5 м або там повноводність і швидкість течії, що сильно змінюються протягом року (що, до речі, досить типово для водотоків зі сніговим харчуванням), то цю конструкцію рекомендується оснастити поплавцями. . Це дозволить також легко переміщати її під час встановлення на річці.
Опорна рама міні-ГЕС є прямокутним каркасом з бруса, дощок і невеликих колод, скріплених цвяхами і дротом (тросами). Металеві частини конструкції (цвяхи, болти, хомути, куточки тощо) повинні бути по можливості з нержавіючої сталі або інших корозійностійких сплавів.
Ну а оскільки експлуатація подібної міні-ГЕС часто можлива в умовах Росії тільки сезонна (через замерзання більшості річок), то після закінчення терміну роботи вся конструкція, що витягнена на берег, підлягає ретельному огляду. Вчасно змінюють підгнилий дерев'яні елементи, іржаві, незважаючи на вжиті запобіжні заходи, металеві деталі.
Одним із головних вузлів нашої міні-ГЕС є «гідроенергетична гірлянда» із двох жорстко закріплених (і складових єдине ціле на робочому валу) роторів. Їхні диски легко виконати з дощок товщиною 20-30 мм. Для цього, склавши з них щит, за допомогою циркуля будують коло діаметром 600 мм. Після чого кожну з дощок обрізають згідно кривої, що вийшла на ній. Збивши заготовки воєдино на двох планках (щоб додати необхідну жорсткість), повторюють всі тричі - за кількістю необхідних дисків.
Щодо лопатей, то їх доцільно зробити з покрівельного заліза. А краще - з відповідних за розміром та розрізаних навпіл (вздовж осі) циліндричних нержавіючих ємностей (бочок), у яких зазвичай зберігають та перевозять сільгоспдобрива, інші агресивні матеріали. У крайньому випадку лопаті можна зробити дерев'яними. Але їхня вага (особливо після тривалого перебування у воді) сильно зросте. І про це слід пам'ятати під час створення міні-ГЕС на поплавцях.
На торцях "гідроенергогірлянди" кріпляться шипові опори. По суті це короткі циліндри з широким фланцем і торцевим пазом для шпонки. Фланець кріпиться до відповідного диска ротора на чотирьох болтах.
Для зниження тертя передбачені підшипники, що розташовані на середніх поперечках. Оскільки звичайні кулькові або роликові підшипники для роботи у воді непридатні, використовуються... саморобні дерев'яні. Конструкція кожного з них складається з двох хомутів та дощечок-вкладишів з отвором для проходу опори шипової. Причому середні вкладиші підшипника мають у своєму розпорядженні так, щоб волокна деревини тут йшли паралельно валу. Крім того, вживають особливих заходів, щоб дощечки-вкладиші були жорстко зафіксовані від бічних зсувів. Роблять це за допомогою болтів, що стягують.
Рис.3 Підшипник ковзання у зборі:
1 - скоба обтискна (Ст3, смуга 50x8, 4 шт.); 2 - поперечка рами середня; 3 - вкладиш-обтискання (з твердих порід дерева, 2 шт.); , 5 - болт М10 з гайкою та шайбою Гровера (4 компл.), 6 - шпилька М8 з двома гайками та шайбами (2 шт.).
Як електрогенератор в аналізованої мікро-ГЕС використовується будь-який з автомобільних. Видають вони 12-14 В постійного струму і легко стикуються як з акумуляторною батареєю, так і електроприладами. Потужність цих машин близько 300 Вт.
Цілком прийнятна для самостійного виготовленнята конструкція переносної міні-ГЕС з вертикальним компонуванням «гірлянди» та генератора. Така гідростанція, на думку автора розробки, найменш матеріаломістка. Опорною конструкцією установки, що фіксує її положення в руслі річки, є сталевий стрижень пустотілий (наприклад, з відрізків труби). Довжину його вибирають, виходячи з характеру дна водотоку та швидкості течії. Причому такий, щоб гострий кінець стрижня, вбитий у дно, гарантував би стійкість міні-ГЕС та незривання її течією. Можливе додаткове використання розтяжок.
Визначивши за формулою (1) активну поверхню ротора і заміривши глибину річки в місці установки міні-ГЕС, легко розрахувати діаметр роторів Савоніуса, що використовуються тут. Щоб зробити конструкцію простою та самозапускною, доцільно виконати «гідроенергогірлянду» з двох роторів, з'єднаних так, щоб лопатки першого були на 90° зміщені щодо другого (по осі обертання). Причому для підвищення ефективності роботи конструкція з боку потоку, що набігає, обладнана щитком, що грає роль направляючого апарату. Ну а робочий вал кріпиться у підшипниках ковзання верхньої та нижньої опор. У принципі, при короткому часі експлуатації міні-ГЕС (наприклад, у туристичному поході) можна використовувати і шарикопідшипники великого діаметру. Однак за наявності у воді піску або мулу після кожного використання ці вузли доведеться промивати в чистій воді.
Мал. 4 Міні-ГЕС з вертикальним розташуванням роторів торцевого типу:
1 - штанга-опора, 2 - вузол нижнього підшипника, 3 - диск «гідроенергогірлянди» (3 шт.), 4 - ротор (D600, 2 шт.), 5 - вузол верхнього підшипника, 6 - вал робочий, 7 - трансмісія, 8 - електрогенератор, 9 - «гусак» з фарфоровим роликом і двожильним ізольованим проводом, 10 - хомут кріплення генератора, 11 - рухомий щиток-напрямна; а б - лопаті: розтяжки на верхньому кінці штанги-опори умовно не показані.
Кріплення опор до стрижня болтове та зварене, залежно від ваги «гідроенергогірлянди» та необхідності її розбирання на частини. Верхній кінець робочого валу гідромашини одночасно є і вхідним валом мультиплікатора, як якого (як найбільш простий і технологічний) може бути застосований ремінний.
Електрогенератор береться знов-таки автомобільний. До стрижня опори його легко прикріпити хомутом. А самі дроти, що йдуть від генератора, повинні мати надійну гідроізоляцію. На ілюстраціях точні геометричні пропорції проміжної трансмісії умовно не показані, оскільки залежать від параметрів конкретного генератора, що є у вас. Ну а ремені для трансмісії можна виготовити зі старої автомобільної камери, розрізавши її на стрічки шириною 20 мм з наступним скручуванням в джгути.
Для електропостачання малих сіл підійде гірляндна міні-ГЕС конструкції В.Блінова, що представляє не що інше, як ланцюжок бочкоподібних роторів Савоніуса діаметром 300-400 мм, закріплених на гнучкому тросі, протягнутому поперек річки. Один кінець троса кріпиться до шарнірної опори, а інший через найпростіший мультиплікатор до валу генератора. При швидкості перебігу 1,5-2,0 м/с ланцюжок роторів робить до 90 об/хв. А малі розміри елементів гідроенергогірлянди дозволяють експлуатувати цю мікро-ГЕС на річках з глибиною менше одного метра.
Треба сказати, що В.Блінову до 1964 року вдалося створити кілька переносних та стаціонарних міні-ГЕС своєї конструкції, найбільшою з яких була ГЕС, споруджена біля села Порожки (Тверська область). Пара гірлянд тут приводила у обертання два стандартні автотракторні генератори загальною потужністю 3,5 кВт.
МК 10 1997 І. Докунін
Варіант №3
Саморобна гідроелектростанція (ГЕС) маленькій річці без греблі.
Відомо, що електрику виробляє генератор, вал якого обертає двигун. Двигун ГЕС влаштований просто: на рамі з колод укріплені стійки з двома колінчастими валами А та Б (див. рис. 3).
Кожен вал має три коліна, кути між якими дорівнюють 120°. Колінчасті вали з'єднані штангами, до яких прикріплені лопатки. На малюнку 1 ви бачите, що в даний момент всі лопатки штанги знаходяться внизу, вони занурені у воду і під її натиском переміщаються назад (вправо). Лопатки рухають штангу, а штанга, своєю чергою, повертає колінчасті вали. Як тільки коліна, з'єднані цією штангою, почнуть підніматися вгору, у воду занурюються лопатки штанги Г. Тепер вони вже вступають у роботу. Потім почнуть працювати лопатки штанги Д. До цього часу лопатки першої штанги пройдуть над поверхнею води і знову опустяться у воду. Отак і працюватиме двигун електростанції Логіна.
Якщо насадити на кінець одного з колінчастих валів шків і з'єднати його ремінною передачею зі шківом генератор постійного струму, генератор почне виробляти електрику. А якщо до ведучого шківа приробити шатун і з'єднати його з насосом, двигун качатиме воду на пришкільну ділянку, на ваш город.
Потужність двигуна залежить не тільки від швидкості течії води, а й від числа та площі лопаток, тобто від геометричних розмірів самого двигуна. А його можна зробити будь-яких розмірів відповідно пропорційно збільшуючи або зменшуючи розміри його деталей.
Мал. 1 Основні розміри частин міні ґес без греблі.
Ми даємо креслення двигуна, який при швидкості течії води 0,8—1 метр на секунду обертатиме генератор від легкового автомобіля. Напруга, що виробляється генератором, 12 В, а потужність - до 150 Вт.
Рис.2 Основні вузли саморобної ГЕСбез греблі.
Перш ніж приступати до будівництва гідростанції, в майстерні або магазині, де продаються запчастини для автомобілів, підберіть генератор. Заготовте матеріали: дошки, колоди невеликого діаметру, сталевий дріт, кріплення. Підберіть місце, де буде перебувати електростанція. Бажано, щоб це була пряма ділянка річки. Тут треба визначити швидкість течії. Робиться це так. На вибраній ділянці довжиною 15-20 метрів намітте два поперечні створи. Після цього за допомогою невеликого поплавця, наприклад тріски, визначте швидкість течії води. Поплавець слід кидати у воду трохи вище верхнього стула і, стежачи за ним, по секундоміру відрахувати час проходження поплавця від верхнього стула до нижнього. Потрібно зробити 10—15 таких вимірів, кидаючи поплавець то далі, то ближче до берега, і за результатами вимірів підрахуйте середню швидкість течії річки. Якщо вона лежить в межах 0,8-1 м/с, сміливо приступайте до будівництва.
Рис.3. Колінчасті вали міні ГЕС без греблі.
Як зробити найскладніші деталі міні ГЕС без греблі. Колінчастий вал міні Гес без греблі.
Його можна виготовити із цільного сталевого прута діаметром 16-20 мм. Але легше зробити його збірним (рис. 3). Спочатку наріжте із прута заготівлі деталей 1, 2, 3 і 4. Щечки колін зробіть із сталевої смуги товщиною 5 мм. На кінцях стрижнів запиляйте квадрати, а в щічках квадратні отвори. Після з'єднання деталей квадрати розклепуються. Спочатку слід зібрати частини колінчастого валу "а" і "б" (див. рис. 3). Потім треба розмітити і випиляти квадрати на вільних кінцях стрижнів 2 і 3 так, щоб середнє коліно (після збирання) було розташоване під кутом 120 по відношенню до крайніх.
Штанги із лопатками міні-ГЕС без греблі.
Пристрій передачі міні-ГЕС без греблі.
Колінчастий вал, а отже, і ведучий шків будуть обертатися зі швидкістю приблизно один оберт за дві секунди. Генератор може виробляти електричний струм при 1000-1500 оборотах в хвилину. Щоб отримати таку кількість оборотів на генераторі, потрібна передача зі шківів різного діаметра (рис.).
Жолобчасті шківи виготовляються із фанери завтовшки 5 мм. Для кожного шківа слід випиляти по п'ять кіл. Вони збиваються цвяхами або стягуються саморізами. Ведучий шків, який міцно зміцнюється на кінці колінчастого валу, повинен мати діаметр не менше 700 мм. Два проміжні прибиваються один до одного і вільно надягають на вісь. Вони повинні легко обертатися на цій осі. Якщо швидкість обертання ведучого шківа буде 30 оборотів за хвилину, то діаметр малого проміжного шківа можна прийняти рівним 140 мм, а великого - 600 мм. Тоді шків генератора (діаметром 60 мм) обертатиметься зі швидкістю 1500 оборотів на хвилину. За інших числах оборотів ведучого шківа діаметри проміжних шківів будуть інші. Підрахувати їх розміри вам допоможе учитель праці.
Привідні ремені міні-ГЕС без греблі.
Шківи передачі з'єднуються приводними ременями. Щоб ремені завжди були добре натягнуті, зробіть їх із гумового джгута. Стару автомобільну камеру розріжте на довгі стрічки. Кожну стрічку скрутіть у джгут, а кінці склейте гумовим клеєм і туго перев'яжіть шпагатом.
Регулювання міні-ГЕС без греблі.
Після збирання механізму перевірте, чи вільно обертаються штанги. Повертаючи ведучий шків рукою, зауважте, яка зі штанг перешкоджає обертанню колінчастих валів. Після цього зніміть штангу і збільшіть один з отворів для шийки коліна так, щоб воно стало трохи довгастим.
В. Ківоносов, В. Слащіліна
Варіант №4
На більшості річок можна збудувати невеликі недорогі безплотні гідроелектростанції (ГЕС). Потужність таких електростанцій невелика, але достатньо для електрифікації будинку і навіть невеликого селища.
На річках зі швидкістю перебігу 0,8 метра в секунду і більше можна встановити бездротовий гідродвигун нового типу. Принцип дії цього двигуна зрозумілий з прикладених малюнків та схем.
Під натиском води лопатки переміщують штанги, рух яких обертає кривошип. На його валу сидить шків.
Обертання шківа і передається генератору. Потужність двигуна залежить від швидкості перебігу води.
У місцях, де швидкість течії невелика, потрібно звузити русло річки. Конструкція гідродвигуна, наприклад на 3,5 кіловата, настільки проста, що його можна зробити в будь-якому шкільному гуртку чи майстерні.
М. Логін
Мене завжди приваблювало отримання безкоштовної енергії із природних ресурсів. І якось у мене зародилася ідея зробити просту міні електростанцію, яка б виробляла електрику з водяного струмка, що проходить повз.
Все почалося з ідеї використовувати барабан старий пральної машинияк водяне колесо – мініатюрна саморобна гідроелектростанція.
До барабана за допомогою металевих куточків було прикріплено прямі лопаті з вологостійкої фанери.
Крутний момент із водяного колеса передається за рахунок ременя на велосипедну динамо-машину (генератор постійного струму). Вироблена електроенергія надходить на світлодіод. Достатньо рукою злегка прокрутити колесо, і світлодіод почне блимати.
Основа всієї конструкції – велосипедна рама.
Два підшипники дозволяють водяному колесу вільно крутиться.
Перші випробування на маленькій річці показали, що водяне колесо на рамі встановлено надто високо, що не дає потоку води нормально розкручувати його.
Після невеликих змін у конструкції рами колесо почало розташовуватися нижче і швидкість обертання різко зросла. Як результат, почала обертатися динамо-машина та світлодіод на 4,5 В спалахнув.
Ось так зі старого мотлоху вийшла саморобна гідроелектростанція.
Далі міні ГЕС у зборі було встановлено на невеликий струмок.
Виробляє вона лише кілька вольт, але їх достатньо для свічення світлодіода.
Це був непоганий експеримент для початку.
Подальше удосконалення у проекті
Подальше вдосконалення водяного колеса повинні торкнутися:- Побудувати міні-дамбу для збільшення тиску води. При цьому повністю річку не планується перегороджувати, щоб риба могла йти у другому потоці.
- Під дамбою встановити трубу, якою вода надходитиме на саморобну турбіну. У трубі влаштувати кожух із транспортерної гумової стрічки. Перекривши потік води через трубу, можна провести обслуговування механізмів.
- За розрахунками, турбіна видаватиме потужність приблизно вдвічі більше, ніж водяне колесо. Крім того, заміна водяного колеса на турбіну повинна зняти проблему замерзання в зимовий час.
- Потік води розкручуватиме турбіну, передаючи момент, що крутить, генератору. Триматися турбіна буде на двох підшипниках, виготовлених із масиву дерева. При регулярному змащуванні вони прослужать довго. Упорна шайба утримуватиме механізм від бічного зміщення.
- Виготовити металеві лопатки, розрахувавши кут, під яким їх потрібно загнути (від цього параметра залежить потужність гідроелектростанції). Лопатки прикрутити потрібно буде з використанням гумових прокладок, щоб уникнути їхнього відриву.
- Для передачі крутного моменту використовувати зібраний із труб вал.
- Встановити генератор. На генератор поставити шків меншого розміру, ніж встановлений на валу. Це дозволить підвищити обороти, що необхідне ефективної роботи генератора.
