Самодельная мини-ГЭС и ее промышленные аналоги
Самодельная мини-ГЭС и ее промышленные аналоги
В данной статье приведены описания и опыт работы с различными самодельными и промышленными малыми гидроэлектростанциями.
В последнее время практически бесплатная возобновляемая энергия становится все более важной из-за роста цен на электроэнергию.
Из знаменитой классической триады: солнечные батареи, ветряные турбины, гидроэлектрогенераторы (ГЭС) последняя является самой сложной. Во-первых, они работают в тяжелых условиях, а во-вторых, у них самый длительный срок службы за то же время.
Делая гидрогенератор своими руками, нужно приложить больше усилий и выбрать более качественные материалы, чтобы обеспечить его долговечность. Но такой генератор (такой же мощности, как ветряная мельница и солнечная батарея) будет производить больше энергии за то же время.
Что и как?
Бесплотинную ГЭС построить проще всего, так как строительство плотин достаточно сложное и дорогостоящее и обычно требует согласования с местными властями или хотя бы соседями. Бесплотинные ГЭС называются проточными ГЭС. Существует четыре основных варианта устройства этого типа: Водяное колесо, Гидрогирлянда, Ротор Дариуса и Пропеллер.
Типы малых ГЭС
Водяное колесо – это колесо, лопасти которого установлены перпендикулярно поверхности воды. Менее половины колеса было погружено в воду. Вода давит на лопасти и заставляет колесо вращаться. Существуют также турбинные колеса со специальными лопатками, оптимизированными для потока жидкости. Но это достаточно сложные конструкции, скорее заводские, чем самодельные.
Гирлянда ГЭС представляет собой трос, к которому прочно прикреплен ротор. Кабели перебрасывали с одного берега реки на другой. Ротор нанизан как бусины на трос и полностью погружен в воду. Поток воды вращает ротор, который вращает трос. Один конец троса соединен с подшипником, а другой конец — с валом генератора.
Ротор Дарье представляет собой вертикальный ротор, который вращается за счет разницы давления на лопастях. Перепады давления вызваны обтеканием жидкости вокруг сложных поверхностей. Эффект аналогичен подъемной силе на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.
Пропеллер представляет собой подводную «ветряную мельницу» с вертикальным ротором. В отличие от воздушных гребных винтов, подводные гребные винты имеют наименьшую ширину лопастей. Для воды достаточно ширины лопасти всего 2 см. При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопасти выбрана с учетом скорости потока 0,8-2 метра в секунду. На более высоких скоростях оптимальными могут оказаться другие размеры.
Преимущества и недостатки различных систем создания самодельной ГЭС
Недостатки ГЭС «Гирлянда» очевидны: большая материалоёмкость, опасность для окружающих (длинные подводные кабели, скрытые в воде роторы, перегораживание рек), низкий КПД. Гарляндная ГЭС представляет собой небольшую плотину. Ротор «Дарья» сложен в изготовлении, его нужно развернуть, прежде чем приступить к работе. Но он привлекателен тем, что вал несущего винта расположен вертикально и мощность можно получить на воде без необходимости использования дополнительных шестерен. Этот ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.
Поэтому с точки зрения простоты изготовления и максимальной эффективности при минимальных затратах необходимо выбирать такие конструкции, как водяные колеса или гребные винты. В большинстве самоделок используются именно такие варианты.
С чего начать?
если вы решили построить собственную небольшую ГЭС, первое, что вам нужно сделать, это измерить скорость течения реки. Все просто: вооружитесь секундомером, отмерьте 10 метров вверх по течению, бросьте в воду деревяшку и замерьте, сколько времени вам понадобится, чтобы пройти эти 10 метров. Разделите метры на секунды, чтобы найти расход. Опыт показывает, что если скорость ниже 1 м/с, то эффективная гидроэлектростанция работать не будет.
в качестве примера можно привести экспериментально полученную зависимость между скоростью потока м/с и мощностью, кВт, снимаемой с гребного вала (диаметр винта 1 м). Следовательно: 0,5 м/с — 0,03 кВт, 0,7 м/с — 0,07 кВт, 1 — 0,14, 1,5 — 0,31, 2 — 0,55, 2,5 — 0,86, 3 — 1,24, 4 — 2,2 и т.д.прямо пропорциональны мощности. Куб скорости потока. Если скорость потока в пруду недостаточна, постарайтесь создать достаточные перепады высот, чтобы жидкость могла течь.
Читайте также статью: Как завязывать ремень с двумя
Это можно сделать, установив дренажные трубы из пруда или заключив ручей в трубы и организовав плавное изменение диаметра труб. Чем меньше диаметр на конце трубы, тем больше скорость потока. Если рядом с вами течет лишь небольшой ручей, то вы можете построить небольшую плотину и установить за ней свою гидроэлектростанцию.
Пример производства
Есть несколько примеров самодельных малых ГЭС. Начнем с самого простого, который не займет у вас много времени, но поможет понять, как это работает.
Возьмем в качестве примера обычный велосипед с велосипедной динамо-машиной (генератором) и велосипедным фонарем. Из кровельного железа или алюминиевого листа вырежем несколько лопастей (2-3). Длина лопастей должна составлять длину от обода до ступицы и ширину 2-4 см. Лопасти устанавливаются между спицами, для их фиксации загибают их края вокруг спиц плоскогубцами. Поскольку металл лезвия такой тонкий, сделать это нетрудно.
Если вы используете два лезвия, поместите их друг напротив друга. Если вы хотите добавить больше лопастей, разделите окружность колеса на количество лопастей и установите их через равные промежутки.
Эта микрогидроэлектростанция окажет большую помощь велосипедистам, если они живут на берегу реки с быстрым течением. Вода поможет осветить палатку и зарядить телефон. Вы можете поэкспериментировать с глубиной погружения колес. Обычно погружен на треть-половину.
Другим примером гидроэлектрогенератора является микро-ГЭС, используемая для снабжения электроэнергией небольшие фермерские хозяйства, мощностью 3-5 киловатт. Мощность потока воды вращающегося колеса составляет примерно 100 литров в секунду. В производстве используются только доступные материалы. Что можно найти на свалках.
Роторное колесо изготовлено из металлического тросового барабана. Диаметр барабана 2200 мм. Барабан нарезают болгаркой и варят. Расстояние между щеками 300мм. 18 лопастей приварены под углом 45 градусов к радиусу. Материал лезвия — остатки режущего барабана. Барабан вращается на подшипниках, опорой конструкции служит рама из труб или уголка.
На колесах установлен цепной редуктор с передаточным числом четыре. Далее вращение передается от Жигулей ВАЗ 2101 через карданный вал. Карданные валы снижают вибрацию и уменьшают требования к соосности привода и генератора. Генератор и другие связанные с ним электрические и механические узлы заключены в водонепроницаемый корпус (контейнер). Это сделано из соображений безопасности и долговечности.
В корпусе установлен повышающий редуктор с коэффициентом 40 и трехфазный генератор. Частота вращения генератора составляет около 3000 об/мин. Суммарное передаточное число двух редукторов (цепной и шестеренчатый) составляет 160. Поэтому водяное колесо вращается примерно со скоростью 18-20 оборотов в минуту.
в качестве генератора использован списанный асинхронный двигатель, блок управления взят от списанной кормовой дробилки 1953 года выпуска. От генератора до фермы будет проложен кабель 2х4 квадрата ВВГ НГ. Кабели крепятся к временным опорам.
Стоимость материала и изготовления 10 000 руб. Большую часть денег составляет заработная плата рабочих и сварщиков. Сумма может быть и меньше, так как в России много свалок, куда выбрасывают полностью исправную технику, а сэкономить вам поможет собственный ум и руки.
Что предлагает отрасль
В настоящее время мало отечественных компаний, которые могут поставить малые ГЭС по разумным ценам. Например, подобная малая ГЭС (3-5 кВт) будет стоить 300-400 тысяч рублей. Более подробную информацию об особенностях данного вопроса можно найти по следующей ссылке:
http://www.intersolar.ru/catalog/Hydro/renewable/ — Каталог материалов,
http://energyservice.sitecity.ru/stext_1101130058.phtml — Турбогенераторы и гидрогенерация ООО «Гидропоника»,
http://www.inversiya.com/alternativ/001.htm — Малая ГЭС НПО «Инверсия»,
Видео: МикроГЭС (МиниГЭС) мощность до 1000Вт. Испытание на ручье. DIY Hydroelectric power. Hydro Turbine.
http://www.inset.ru/r_offers/MHPP-10Pr.htm — микроГЭС10Пр» от «МНТО ИНСЕТ»,
http://www.avante.com.ua/rus/price/catalog/tmc_el01937.htm — МикроГЭС Аванте ПР-5-Г-20″,
http://iis97.narod.ru/pr12.htm — Интересные всесезонные рукавные ГЭС Луч-1 и Луч-2,
http://promcomplex.ru/rukavnaya_perenosnaya_gi — Рукавная переносная гидроэлектростанция РПГЭС-1,5,
http://www.powerpal.com/ — Гидрогенераторы в Канаде,
http://www.rusphysicals.ru/articles/221/ — Необычные бесплотинные ГЭС нового поколения,
http://www.ntpo.com/techno/techno2_2/10.shtml — Дополнительная информация о бесплотинных гидроэлектростанциях,
http://the-mostly.narod.ru/misc/garland_Hydro_electrical_plant.html — ГЭС Гирлянда,
http://www.sgp.uz/userfiles/MikroGES%20rus-new.pdf — Руководство по применению,
http://www.lpelectric.ro/ro/products/Hydro/turbine_ro.html — Микрогидротурбины,
http://www.made-in-china.com/products-search/hot-china-products/Hydro_Turbine.html — Гидрогенераторы китайского производства.
http://alt-energy.org.ua/2009/08/19/barzhi-generatory-gidrokineticheskoj-energii/ — Баржа, гидродинамический генератор.
в заключение
Чем дольше живешь, тем больше понимаешь, что кризис в головах наших лидеров. Россия — самодостаточная страна, потому что у нее есть все — и ресурсы, и таланты, и миллион направлений для тех, кто хочет стать лучше. У нас есть цели, к которым стоит стремиться – и самый длинный путь начинается с первого шага. Сделайте это и опишите свои достижения. Поделитесь своим опытом.
- Как правильно выбрать сварочный аппарат для дома
- Самодельные ветряки и их промышленные аналоги
- Видео о ремонте зарядки мобильного телефона
Надеюсь, эта статья была вам полезна. Смотрите также другие статьи в категориях Обмен опытом, Интересные инновации в электротехнике
Подписывайтесь на наш Telegram-канал: Бытовая техника
Здесь можно оставлять комментарии, задавать вопросы и общаться:
Обсудить электротехнические темы
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Видео: МИНИ ГЭС СВОИМИ РУКАМИ. Автономная мини гэс — халявное электричество в лесу.
Видео: Мини ГЭС для на малых реках
Читайте также статью: Не зажигается газовая колонка Нева: основные причины и способы их устранения неисправностей