Как сделать своими руками гидроэлектростанцию: Как самому сделать мини-ГЭС?

Как построить автономную мини-ГЭС своими руками

Гидроэлектростанции используют силу воды для получения электрической энергии. Самостоятельно изготовленные станции решают проблему удаленности от централизованных электросетей или помогают сэкономить на электричестве.

Преимущества и недостатки ГЭС

Гидроэлектростанции обладают следующими преимуществами перед другими видами альтернативных источников энергии:

  • Не зависят от погоды и времени суток (в отличие от солнечных электростанций). Это позволяет вырабатывать большее количество энергии с предсказуемой скоростью.
  • Мощность источника (реки или ручья) можно регулировать. Для этого достаточно заузить русло плотиной либо обеспечить перепад высот воды.
  • Гидроустановки не издают никакого шума (в отличие от ветряков).
  • Для многих типов станций небольшой мощности не требуется никаких разрешений на установку.

К минусам самодельных ГЭС относится невозможность работать в мороз.

Кроме того, водная среда является агрессивной, поэтому детали станции должны быть водостойкими и прочными.

Скорость течения и способы его усиления

При проектировании мини-ГЭС для использования в качестве альтернативного источника энергии для собственного дома решающими должны быть следующие факторы:

  • Близость реки к дому. Устанавливать самодельную станцию в удалении от дома не стоит. Чем дальше установка, тем ниже ее эффективность, потому что часть энергии будет потеряна при передаче. Кроме того, так сложнее уберечь вашу ГЭС от кражи или порчи.
  • Достаточная скорость течения или возможность его увеличения. Мощность станции увеличивается в геометрической прогрессии при увеличении скорости воды.

Узнать скорость несложно. Бросьте кусочек пенопласта или теннисный шарик в воду и засеките время, за которое он проплывет определенную дистанцию. Затем разделите метры на секунды и вы узнаете скорость. Минимально достаточная скорость воды для самодельной ГЭС — 1 м/с.

Если скорость течения вашей реки или ручья ниже этого значения, то ее усилит маленькая плотина либо сужающаяся труба. Но эти варианты могут вызвать дополнительные трудности. Строительство плотины требует разрешения от властей, а также согласия соседей.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Конструкция ГЭС достаточно сложная, поэтому самостоятельно удастся построить лишь небольшую станцию, которая позволит сэкономить на электричестве или обеспечит энергией скромное хозяйство. Ниже приведены два примера реализации самодельной ГЭС.

Как сделать мини-ГЭС из велосипеда

Этот вариант ГЭС идеален для велопоходов. Он компактный и легкий, но сможет обеспечить энергией небольшой лагерь, разбитый на берегу ручья или реки. Полученного электричества хватит на вечернее освещение и зарядку мобильных устройств.

Для монтажа станции понадобится:

  • Переднее колесо от велосипеда.
  • Велогенератор, который используется для питания велосипедных фонарей.
  • Самодельные лопасти. Их вырезают заранее из листового алюминия. Ширина лопастей должна быть от двух до четырех сантиметров, а длина — от втулки колеса до его обода. Лопастей может быть любое количество, располагать их нужно на одинаковом расстоянии друг от друга.

Чтобы запустить подобную станцию, достаточно погрузить колесо в воду. Глубина погружения определяется экспериментально, примерно от трети до половины колеса.

Как построить мини-ГЭС на основе водяного колеса

Для постройки более мощной станции для постоянного использования понадобятся более прочные материалы. Лучше всего подойдут металлические и пластиковые элементы, которые легче защитить от воздействия водной среды. Но годятся и деревянные детали, если пропитать их специальным раствором и покрасить водостойкой краской.

Для станции необходимы следующие элементы:

  • Стальной барабан от кабеля (2,2 метра в диаметре). Из него изготавливается ротор-колесо. Для этого барабан разрезается на части и сваривается заново на расстоянии в 30 сантиметров. Из остатков барабана делают лопасти (18 штук). Их приваривают к радиусу под углом в 45 градусов. Для поддержки всей конструкции из уголков или труб изготавливают раму. Колесо вращается на подшипниках.
  • На колесо устанавливается цепной редуктор (коэффициент передачи должен равняться четырем). Чтобы легче свести оси привода и генератора, а также снизить вибрацию, вращение передается через кардан от старого автомобиля.
  • Для генератора подходит асинхронный двигатель. К нему следует добавить еще один шестеренчатый редуктор с коэффициентом около 40. Тогда для трехфазного генератора с 3000 оборотами в секунду при общем коэффициенте редуцирования 160 количество оборотов снизится до 20 оборотов в минуту.
  • Поместите всю электрику в водонепроницаемую емкость.

Описанные исходные материалы легко найти на свалке или у знакомых. За резку стального барабана болгаркой и за сварку можно заплатить специалистам (или же сделать все самостоятельно). В итоге ГЭС мощностью до 5 кВт обойдется в незначительную сумму.

Получить электричество из воды не так и сложно. Труднее выстроить автономную систему электроснабжения на основе самодельной ГЭС, поддерживать станцию в рабочем состоянии и обеспечивать безопасность людей и животных вокруг нее.

Как соорудить мини-ГЭС своими руками

Экология потребления.Наука и техника:Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы по мощности сравнимы с солнечными батареями и ветряками, но производят гораздо больший объем электроэнергии.

Поскольку тарифы на электроэнергию в последнее время начали расти, все большую актуальность среди населения приобретают возобновляемые источники электроэнергии, позволяющие получать электричество практически бесплатно. Среди известных человечеству подобных источников стоит выделить солнечные батареи, ветрогенераторы, а также домашние гидроэлектростанции. Но последние являются достаточно сложными, ведь работать им приходится в очень агрессивных условиях. Хотя это вовсе не говорит, что мини-ГЭС своими руками соорудить невозможно.

Чтобы сделать все правильно и качественно, главное – подобрать правильные материалы. Они должны обеспечивать максимальную долговечность работы станции. Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы, мощность которых сравнима с аналогичной у солнечных батарей и ветряков, могут производить гораздо больший объем энергии. Но хотя от материалов и зависит многое, на них все не заканчивается.

РАЗНОВИДНОСТИ МИНИ-ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Существует большое количество разнообразных вариаций мини-ГЭС, каждая из которых имеет свои преимущества, особенности и недостатки. Выделяют следующие виды этих устройств:

  • гирляндную;
  • пропеллерную;
  • ротор Дарье;
  • водяное колесо с лопастями.

Гирляндная ГЭС состоит из троса, на котором закреплены роторы. Такой трос перетягивают через реку и погружают в воду. Поток воды в реке начинает вращать роторы, которые в свою очередь крутят трос, на одном конце которого расположен подшипник, а на втором – генератор.

Следующий вид – это водяное колесо с лопастями. Его устанавливают перпендикулярно водной глади, погружая меньше чем наполовину. Поскольку поток воды воздействует на колесо, оно вращается, и заставляет крутиться генератор для мини-ГЭС, на котором закреплено это колесо.

Что касается пропеллерной ГЭС, то представляет она собой ветряк, расположенный под водой с вертикальным ротором. Ширина лопастей у такого ветряка не превышает 2 сантиметров. Подобной ширины для воды хватает, ведь именно такой номинал позволяет производить максимальное количество электроэнергии при минимальном сопротивлении. Правда, эта ширина оптимальна только для скорости потока до 2 метров в секунду.

Что касается других условий, то параметры лопастей ротора рассчитывают отдельно. А ротор Дарье является вертикально расположенным ротором, действует который по принципу перепада давления. Все происходит аналогично с крылом самолета, на который воздействует подъемная сила.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Если рассматривать гирляндную ГЭС, то у нее имеется ряд очевидных недочетов. Во-первых, длинный трос, используемый в конструкции, представляет опасность для окружающих. Также большую опасность представляют скрытые под водой роторы. Ну а вдобавок, стоит отметить низкие показатели КПД и большую материалоемкость.

Что касается недостатков ротора Дарье, то чтобы устройство начало вырабатывать электроэнергию, его нужно предварительно раскрутить. Правда, при этом отбор мощности производится прямо над водой, так что как бы ни изменился поток воды, генератор будет вырабатывать электричество.

Все вышеперечисленное является факторами, которые делают более популярными гидротурбину для мини-ГЭС и водяные колеса. Если рассматривать ручное сооружение подобных устройств, то они не так уж и сложны. А в добавок, при минимальных затратах такие мини-ГЭС способны выдавать максимальные показатели КПД. Так что критерии популярности очевидны.

С ЧЕГО НАЧИНАТЬ СТРОИТЕЛЬСТВО

Возведение мини-ГЭС своими руками стоит начинать с измерения скоростных показателей течения рек. Это делается очень просто: достаточно отметить вверх по течению расстояние в 10 метров, взять в руки секундомер, бросить щепку в воду, и засечь время, за которое она пройдет отмеренную дистанцию.

В конечном итоге, если 10 метров разделить на количество затраченных секунд, получится скорость реки в метрах в секунду. Стоит учитывать, что нет толку сооружать мини-ГЭС в местах, в которых скорость потока не превышает 1 м/с.

Если нужно разобраться, как делают мини-ГЭС в местности, где небольшая скорость реки, то можно попытаться добиться увеличения потока путем организации перепада высот. Сделать это можно через установку сливной трубы в водоем. При этом диаметр трубы будет непосредственно влиять на скорость потока воды. Чем меньше будет диаметр, тем быстрее будет течение.

Подобный подход позволяет организовать мини-ГЭС даже в том случае, если возле дома будет проходить небольшой ручеек. То есть на нем организовывается разборная плотина, ниже которой производится монтаж непосредственно мини-гидроэлектростанции для питания дома и бытовых приборов. опубликовано econet.ru

Как сделать мини ГЭС своими руками | Энергия рек — ГЭС

Альтернативные энергетические технологии уверенно набирают обороты по всему миру. И причин тому несколько. Прежде всего, альтернативная энергетика направлена на использование возобновляемых источников энергии, таких как солнце, ветер, тепло недр, волновая энергия и других, для производства электрической энергии. Помимо неисчерпаемости, альтернативные виды энергии наиболее часто обладают вторым существенным плюсом – они не несут опасности для окружающей среды, что просто необходимо с учетом современной экологии на планете.

Несмотря на то, что ветряные генераторы и солнечные панели уже давно украшают ландшафты различных стран, для многих людей альтернативные энергетические технологии остаются чем-то фантастическим и футуристическим. Вместе с тем, в основе большинства альтернативных технологий лежит самая что ни есть обычная электротехника, с успехом используемая в промышленности и быту вот уже больше века. Это в свою очередь может говорить о том, что для повторения современных энергетических технологий не обязательно иметь профильное образование и специальное оборудование: достаточно только умелых рук, головы на плечах и смекалки. С успехом подтверждают данное предположение многие умельцы, которые собственноручно конструируют производительные энергетические установки. К сожалению, бум альтернативной энергетики еще не достиг просторов постсоветского пространства, поэтому воплощения «кулибинской» идеи в наших краях единичны. Однако в Америки дела обстоят несколько иначе – любительские энергетические сооружения пользуются там большой популярностью, ведь они позволяют экономить значительные финансовые средства, которые обычно забирают платежи за электрическую энергию.

Одной из таких непрофессиональных энергетических установок является проект миниатюрной гидроэлектростанции, автором которого является изобретательный американец. Подобную электростанцию могут без особенных сложностей построить все те, чей дом расположен неподалеку от реки, причем у самого автора проекта на все работы ушло всего три дня. Стоит, однако, отметить, что без дополнительных знаний и базового технического оснащения это была бы отнюдь не простая задача.

На начальном этапе было решено подготовить железные уголки и нарезать листы железа под нужные размеры. Далее из вышедшего из строя генератора от фирмы Cummins Onan были изготовлены диски, которые будут использованы для колеса турбины. Сам электрический генератор изготавливался из двух тормозных роторов по одиннадцать дюймов. Также была использована ступица колеса, которую позаимствовали со старого Доджа.

Следующий этап создания технической части миниатюрной гидроэлектростанции предусматривал создание лопастей турбины. Для этого были использованы четырехдюймовые трубы из стали, которые необходимо было разрезать на четыре части.

Далее конструктор занялся изготовлением точного шаблона двенадцатидюймовых колес, на который были нанесены метки необходимых отверстий, а также места для лопастей в количестве шестнадцати штук. Использование такого подхода позволит обеспечить высокую точность изготовления, в результате чего изготовленные колеса будут строго соответствовать размерам используемой ступицы. Шаблон был надежно прикреплен к диску турбины, после чего были аккуратно высверлены все необходимые для закрепления лопастей отверстия. Как видно из приведенных фотографий, сверление выполнялось на специализированном станке. Если же вы решите сверлить отверстия в более домашних условиях, рекомендуется проявить максимум концентрации, ведь от точности операций на данном этапе зависит эффективность всей установки. Самое время вспомнить дедовский метод: «семь раз отмерь, один раз отрежь».

После сверления необходимых отверстий, диски были соединены стальными прутами, размер которых составлял десять дюймов (приведенные размеры намеренно оставлены в неметрических единицах измерения, дабы статья максимально соответствовала оригиналу). Прутья были установлены таким образом, чтобы не создавать помех в последующих производственных процессах, в частности для приваривания лопастей.

Очень важно знать свойства используемых материалов. Так в данном конкретном случае, поверхность диска была очищена от слоя защиты на основе цинка, несмотря на то, что оный предохраняет деталь от коррозионного воздействия. Это связано с тем, что при использовании гальванизированной сварки, цинк начал бы выделять токсичный газ, создавая тем самым реальную опасность для здоровья конструктора.

В полученном изделии решено было сделать четырехдюймовое отверстие для того, чтобы облегчить монтаж электрического генератора, и для того, чтобы имелась возможность доступа до внутреннего наполнения турбины с неподключенной к генератору стороны.

Для усиления приливного водного потока к турбине, к подающей воду трубе была присоединена специальная насадка, выполненная из согнутого листа металла, размер которого составлял один дюймы в длину и десять дюймов в ширину.

После проделанных манипуляций можно было приступать непосредственно к соединению готовых частей миниатюрной гидроэлектростанции, что и было сделано. Когда все было готово, взору конструктора открылась будущая турбина. Труба с оригинальной насадкой была закреплена к турбине под строго выдержанным углом в сорок пять градусов, а саму турбину предварительно надели на втулку. Такой подход позволил конструктору заниматься необходимой регулировкой используемых деталей. Установленная труба может совершать движение во всех четырех направлениях, в то время как турбина, равно как и будущий генератор, могут быть отклонены лишь вперед-назад.

Собственно, турбина практически полностью готова к использованию. Настал черед изготовления самой важной, а для многих и самой сложной, детали миниатюрной гидроэлектростанции – электрического генератора. Электрические генераторы уже долгое время используются человечеством, поэтому они бывают различных видов, которые обеспечивают различную эффективность производства электрической энергии и могут применяться в тех или иных случаях. Американский конструктор применил следующий подход: из проволоки с номером семнадцать был изготовлен статор, представляющий собой девять одинаковых колец, на каждое из которых было плотно друг другу намотано сто двадцать пять витков. Далее от статора было отведено шесть жил, а сам статор был помещен в специальный кожух. В результате его толщина составила половину дюйма, а диаметр – четырнадцать дюймов. Следует отдельно отметить, что поддержания статора в чистоте и обеспечения его эффективной бесперебойной работы категорически необходимо использовать защитный кожух. В противном случае установленные магниты могут притягивать к себе песок.

Далее американский конструктор приступил к изготовлению роторов, которые на своих краях имели двенадцать магнитов одинакового размера (один дюйм на два дюйма и на полдюйма). Соединение ротора и статора было выполнено с использованием смеси полиэстера и стекловолокна. В результате, собственно, и получился сам генератор.

Созданный генератор был закреплен с одной стороны турбины. Со свободной стороны электрического генератора к нему был прикреплен преобразователь, помещенный в специальный кожух из алюминия. Его предназначение, как вы уже, наверное, сами догадались, преобразование полученного трехфазного переменного тока в постоянный электрический ток. Согласно проведенным измерениям, мощность установки составила двенадцать с половиной ватт при тридцати восьми оборотах в минуту.

Ближайший к турбине ротор оснащен тремя специальными отверстиями, которые позволяют осуществлять контроль расстояния между всеми роторами, что в свою очередь означает контроль скорости работы электрического генератора, сделанного своими руками.

Заключительный этап изготовления небольшой ГЭС своими руками подразумевал доводку устройства – конструктором была произведена очистка полученного генератора от загрязнений и удаление ржавчины. После этого все поверхности были грунтованы и тщательно окрашены, поскольку миниатюрная гидроэлектростанция будет использоваться в условиях экстремальной влажности. Проведенные операции в значительной мере способствовали качественному улучшению внешнего вида установки, практически подведя ее по данному показателю под уровень промышленных аналогов. Ну что же, установка полностью готова и можно произвести ее установку и испытания в реальных условиях.

В случае американского конструктора, неподалеку от его дома протекал ручей, откуда по трехфутовой трубе, диаметр которой составляет четыре дюйма, вода была направлена к изготовленному своими руками генератору.

Последним штрихом установки миниатюрной гидроэлектростанции была регуляция угла наклона подачи воды, после чего турбина была запущена. Проведенные измерения показали, что средняя скорость вращения турбины немного превышает сто десять оборотов в минуту. В результате такого вращения турбина обеспечивает ток в два ампера (очевидно по используемой в Соединенных Штатах Америки линии сто двадцать вольт).

И полученная эффективность не предел – увеличить объем производимой установкой энергии можно за счет более точной регулировки угла наклона питающей трубы, а также вариацией расположения роторов электрического генератора относительно друг друга.

Водяная турбина своими руками. Мини-гидроэлектростанции для частного дома, дачи. Установка и подключение

Экология потребления. Наука и техника:Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы по мощности сравнимы с солнечными батареями и ветряками, но производят гораздо больший объем электроэнергии.

Поскольку тарифы на электроэнергию в последнее время начали расти, все большую актуальность среди населения приобретают возобновляемые источники электроэнергии, позволяющие получать электричество практически бесплатно. Среди известных человечеству подобных источников стоит выделить солнечные батареи, ветрогенераторы, а также домашние гидроэлектростанции. Но последние являются достаточно сложными, ведь работать им приходится в очень агрессивных условиях. Хотя это вовсе не говорит, что мини-ГЭС своими руками соорудить невозможно.

Чтобы сделать все правильно и качественно, главное – подобрать правильные материалы. Они должны обеспечивать максимальную долговечность работы станции. Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы, мощность которых сравнима с аналогичной у солнечных батарей и ветряков, могут производить гораздо больший объем энергии. Но хотя от материалов и зависит многое, на них все не заканчивается.

РАЗНОВИДНОСТИ МИНИ-ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Существует большое количество разнообразных вариаций мини-ГЭС, каждая из которых имеет свои преимущества, особенности и недостатки. Выделяют следующие виды этих устройств:

  • гирляндную;
  • пропеллерную;
  • ротор Дарье;
  • водяное колесо с лопастями.

Гирляндная ГЭС состоит из троса, на котором закреплены роторы. Такой трос перетягивают через реку и погружают в воду. Поток воды в реке начинает вращать роторы, которые в свою очередь крутят трос, на одном конце которого расположен подшипник, а на втором – генератор.

Следующий вид – это водяное колесо с лопастями. Его устанавливают перпендикулярно водной глади, погружая меньше чем наполовину. Поскольку поток воды воздействует на колесо, оно вращается, и заставляет крутиться генератор для мини-ГЭС, на котором закреплено это колесо.


Что касается пропеллерной ГЭС, то представляет она собой ветряк, расположенный под водой с вертикальным ротором. Ширина лопастей у такого ветряка не превышает 2 сантиметров. Подобной ширины для воды хватает, ведь именно такой номинал позволяет производить максимальное количество электроэнергии при минимальном сопротивлении. Правда, эта ширина оптимальна только для скорости потока до 2 метров в секунду.

Что касается других условий, то параметры лопастей ротора рассчитывают отдельно. А ротор Дарье является вертикально расположенным ротором, действует который по принципу перепада давления. Все происходит аналогично с крылом самолета, на который воздействует подъемная сила.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ


Если рассматривать гирляндную ГЭС, то у нее имеется ряд очевидных недочетов. Во-первых, длинный трос, используемый в конструкции, представляет опасность для окружающих. Также большую опасность представляют скрытые под водой роторы. Ну а вдобавок, стоит отметить низкие показатели КПД и большую материалоемкость.

Что касается недостатков ротора Дарье, то чтобы устройство начало вырабатывать электроэнергию, его нужно предварительно раскрутить. Правда, при этом отбор мощности производится прямо над водой, так что как бы ни изменился поток воды, генератор будет вырабатывать электричество.

Все вышеперечисленное является факторами, которые делают более популярными гидротурбину для мини-ГЭС и водяные колеса. Если рассматривать ручное сооружение подобных устройств, то они не так уж и сложны. А в добавок, при минимальных затратах такие мини-ГЭС способны выдавать максимальные показатели КПД. Так что критерии популярности очевидны.

С ЧЕГО НАЧИНАТЬ СТРОИТЕЛЬСТВО

Возведение мини-ГЭС своими руками стоит начинать с измерения скоростных показателей течения рек. Это делается очень просто: достаточно отметить вверх по течению расстояние в 10 метров, взять в руки секундомер, бросить щепку в воду, и засечь время, за которое она пройдет отмеренную дистанцию.

В конечном итоге, если 10 метров разделить на количество затраченных секунд, получится скорость реки в метрах в секунду. Стоит учитывать, что нет толку сооружать мини-ГЭС в местах, в которых скорость потока не превышает 1 м/с.


Если нужно разобраться, как делают мини-ГЭС в местности, где небольшая скорость реки, то можно попытаться добиться увеличения потока путем организации перепада высот. Сделать это можно через установку сливной трубы в водоем. При этом диаметр трубы будет непосредственно влиять на скорость потока воды. Чем меньше будет диаметр, тем быстрее будет течение.

Подобный подход позволяет организовать мини-ГЭС даже в том случае, если возле дома будет проходить небольшой ручеек. То есть на нем организовывается разборная плотина, ниже которой производится монтаж непосредственно мини-гидроэлектростанции для питания дома и бытовых приборов. опубликовано

Гидроэлектростанции используют силу воды для получения электрической энергии. Самостоятельно изготовленные станции решают проблему удаленности от централизованных электросетей или помогают сэкономить на электричестве.

Преимущества и недостатки ГЭС

Гидроэлектростанции обладают следующими преимуществами перед другими видами альтернативных источников энергии:

  • Не зависят от погоды и времени суток (в отличие от ). Это позволяет вырабатывать большее количество энергии с предсказуемой скоростью.
  • Мощность источника (реки или ручья) можно регулировать. Для этого достаточно заузить русло плотиной либо обеспечить перепад высот воды.
  • Гидроустановки не издают никакого шума (в отличие от ).
  • Для многих типов станций небольшой мощности не требуется никаких разрешений на установку.

К минусам самодельных ГЭС относится невозможность работать в мороз. Кроме того, водная среда является агрессивной, поэтому детали станции должны быть водостойкими и прочными.

При проектировании мини-ГЭС для использования в качестве альтернативного источника энергии для собственного дома решающими должны быть следующие факторы:

  • Близость реки к дому. Устанавливать самодельную станцию в удалении от дома не стоит. Чем дальше установка, тем ниже ее эффективность, потому что часть энергии будет потеряна при передаче. Кроме того, так сложнее уберечь вашу ГЭС от кражи или порчи.
  • Достаточная скорость течения или возможность его увеличения. Мощность станции увеличивается в геометрической прогрессии при увеличении скорости воды.

Узнать скорость несложно. Бросьте кусочек пенопласта или теннисный шарик в воду и засеките время, за которое он проплывет определенную дистанцию. Затем разделите метры на секунды и вы узнаете скорость. Минимально достаточная скорость воды для самодельной ГЭС — 1 м/с.

Если скорость течения вашей реки или ручья ниже этого значения, то ее усилит маленькая плотина либо сужающаяся труба. Но эти варианты могут вызвать дополнительные трудности. Строительство плотины требует разрешения от властей, а также согласия соседей.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Конструкция ГЭС достаточно сложная, поэтому самостоятельно удастся построить лишь небольшую станцию, которая позволит сэкономить на электричестве или обеспечит энергией скромное хозяйство. Ниже приведены два примера реализации самодельной ГЭС.

Как сделать мини-ГЭС из велосипеда

Этот вариант ГЭС идеален для велопоходов. Он компактный и легкий, но сможет обеспечить энергией небольшой лагерь, разбитый на берегу ручья или реки. Полученного электричества хватит на вечернее освещение и зарядку мобильных устройств.

Для монтажа станции понадобится:

  • Переднее колесо от велосипеда.
  • Велогенератор, который используется для питания велосипедных фонарей.
  • Самодельные лопасти. Их вырезают заранее из листового алюминия. Ширина лопастей должна быть от двух до четырех сантиметров, а длина — от втулки колеса до его обода. Лопастей может быть любое количество, располагать их нужно на одинаковом расстоянии друг от друга.

Чтобы запустить подобную станцию, достаточно погрузить колесо в воду. Глубина погружения определяется экспериментально, примерно от трети до половины колеса.

Для постройки более мощной станции для постоянного использования понадобятся более прочные материалы. Лучше всего подойдут металлические и пластиковые элементы, которые легче защитить от воздействия водной среды. Но годятся и деревянные детали, если пропитать их специальным раствором и покрасить водостойкой краской.

Для станции необходимы следующие элементы:

  • Стальной барабан от кабеля (2,2 метра в диаметре). Из него изготавливается ротор-колесо. Для этого барабан разрезается на части и сваривается заново на расстоянии в 30 сантиметров. Из остатков барабана делают лопасти (18 штук). Их приваривают к радиусу под углом в 45 градусов. Для поддержки всей конструкции из уголков или труб изготавливают раму. Колесо вращается на подшипниках.
  • На колесо устанавливается цепной редуктор (коэффициент передачи должен равняться четырем). Чтобы легче свести оси привода и генератора, а также снизить вибрацию, вращение передается через кардан от старого автомобиля.
  • Для генератора подходит асинхронный двигатель. К нему следует добавить еще один шестеренчатый редуктор с коэффициентом около 40. Тогда для трехфазного генератора с 3000 оборотами в секунду при общем коэффициенте редуцирования 160 количество оборотов снизится до 20 оборотов в минуту.
  • Поместите всю электрику в водонепроницаемую емкость.

Описанные исходные материалы легко найти на свалке или у знакомых. За резку стального барабана болгаркой и за сварку можно заплатить специалистам (или же сделать все самостоятельно). В итоге ГЭС мощностью до 5 кВт обойдется в незначительную сумму.

Получить электричество из воды не так и сложно. Труднее выстроить автономную систему электроснабжения на основе самодельной ГЭС, поддерживать станцию в рабочем состоянии и обеспечивать безопасность людей и животных вокруг нее.

Регулярный рост цен на электроэнергию заставляет многих задумываться над вопросом альтернативных источников получения электричества. Одно из лучших решений в данном случае — гидроэлектростанция. Поиски решения данного вопроса касаются не только масштабов страны. Все чаще можно увидеть мини-гидроэлектростанции для дома (дачи). Затраты в таком случае будут только на строительство и техническое обслуживание. Минус подобного сооружения в том, что его возведение возможно только в определенных условиях. Необходимо наличие водяного потока. К тому же возведение данной конструкции у себя во дворе требует разрешения местных органов власти.

Схема мини-гидроэлектростанции

  • Русловые, характерные для равнин. Они устанавливаются на реках с несильным потоком.
  • Стационарные используют энергию водных рек с быстрым потоком воды.
  • ГЭС, устанавливающиеся в местах перепада водного потока. Встречаются чаще всего в промышленных организациях.
  • Мобильные, которые строятся с применением армированного рукава.

Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку. Владельцы домов с центральным водоснабжением не должны отчаиваться.

Одной из американских компаний разработана станция, которую можно встраивать в водоснабжающую систему дома. В водопровод встраивается турбина маленьких размеров, которая приходит в движение за счет потока воды, двигающегося самотеком. Это снижает скорость потока воды, но снижает себестоимость электроэнергии. К тому же данная установка полностью безопасна.

Устраиваются даже мини-гидроэлектростанции в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Вода по трубе должна стекать естественным образом за счет уклона. Второе требование — диаметр трубы должен быть подходящим для устройства оборудования. А это невозможно сделать в отдельно стоящем доме.

Классификация мини-ГЭС

Мини-гидроэлектростанции (дома, в которых они используются, в большинстве относятся к частному сектору) чаще всего относятся к одному из следующих типов, которые различаются принципом работы:

  • Водяное колесо — традиционный тип, который наиболее прост в исполнении.
  • Пропеллер. Используют в тех случаях, когда река имеет русло шириной более десяти метров.
  • Гирлянда устанавливается на реках с несильным потоком. Для усиления скорости течения воды используют дополнительные сооружения.
  • Ротор Дарье устанавливается обычно на промышленных предприятиях.

Распространенность этих вариантов обусловлена тем, что они не требуют строительства плотины.

Водяное колесо

Это классический вид ГЭС, который наиболее популярен для частного сектора. Мини-гидроэлектростанции данного типа представляют собой большое колесо, способное вращаться. Его лопасти опускаются в воду. Вся остальная часть конструкции находится над руслом, заставляя двигаться весь механизм. Мощность передается через гидропривод генератору, вырабатывающему ток.

Пропеллерная станция

На раме в вертикальном положении располагается ротор и подводный ветряк, опускаемый под воду. Ветряк имеет лопасти, которые вращаются под воздействием потока воды. Лучшее сопротивление оказывают лопасти шириной два сантиметра (при быстром потоке, скорость которого, тем не менее, не превышает двух метров в секунду).

В данном случае лопасти приводятся в движение за счет возникающей а не за счет давления воды. Причем направление движения лопастей перпендикулярно направлению течения потока. Этот процесс похож на работу ветровых электростанций, только работает под водой.

Гирляндная ГЭС

Данного типа мини-гидроэлектростанции представляют собой трос, натянутый над руслом и закрепленный в опорном подшипнике. На нем в виде гирлянды навешены и жестко закреплены турбины небольшого размера и веса (гидровингроторы). Они состоят из двух полуцилиндров. За счет совмещения осей при опускании в воду в них создается крутящий момент. Это приводит к тому, что трос изгибается, натягивается и начинает вращаться. В данной ситуации трос можно сравнивать с валом, который служит для передачи мощности. Один из концов троса соединен с редуктором. На него и передается мощность от вращения троса и гидровингроторов.

Повысить мощность станции поможет наличие нескольких «гирлянд». Их можно соединить между собой. Даже это не сильно повышает КПД данной ГЭС. Это один из минусов подобного сооружения.

Еще один недостаток данного вида — создаваемая им опасность для окружающих. Подобного рода станции допустимо использовать только в безлюдных местах. Наличие предупредительных знаков обязательно.

Ротор Дарье

Мини-гидроэлектростанция для частного дома данного вида названа так в честь ее разработчика — Жоржа Дарье. Запатентована данная конструкция была еще в 1931 году. Представляет собой ротор, на котором находятся лопасти. Для каждой из лопастей в индивидуальном порядке подбираются нужные параметры. Ротор опускается под воду в вертикальном положении. Лопасти вращаются за счет перепада давления, возникающего под действием протекания по их поверхности воды. Этот процесс подобен подъемной силе, заставляющей самолеты взлетать.

Данный вид ГЭС имеет хороший показатель КПД. Втрое преимущество — направление потока не имеет значение.

Из недостатков данного можно выделить сложную конструкцию и непростой монтаж.

Преимущества мини-ГЭС

Независимо от вида конструкции мини-гидроэлектростанции обладают рядом преимуществ:

  • Экологически безопасны, не вырабатывают вредных для атмосферы веществ.
  • Процесс получения электричества проходит без образования шума.
  • Вода остается чистой.
  • Электричество вырабатывается постоянно, вне зависимости от времени суток или погодных условий.
  • Для обустройства станции достаточно даже небольшого ручья.
  • Излишек электроэнергии можно продать соседям.
  • Не нужно много разрешающей документации.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Построить для получения электроэнергии можно самостоятельно. Для частного дома достаточно двадцати киловатт в сутки. С таким значением справится даже мини-ГЭС, собранная своими руками. Но при этом следует помнить, что данный процесс характеризуется рядом особенностей:

  • Точные расчеты провести достаточно трудно.
  • Размеры, толщина элементов выбирается «на глаз», только опытным путем.
  • Самодельные сооружения не имеют защитных элементов, что приводит к частым поломкам и связанным с этим затратам.

Поэтому если нет опыта и определенных знаний в данной сфере, лучше отказаться от идеи подобного рода. Дешевле может оказаться приобретение уже готовой станции.

Если все же решаетесь делать все своими руками, то начинать необходимо с измерения скорости потока воды в реке. Ведь от этого зависит мощность, которую можно получить. Если скорость будет меньше одного метра в секунду, то строительство мини-гидроэлектростанции в данном месте не оправдает себя.

Еще один этап, который нельзя опускать — это расчеты. Необходимо тщательно рассчитать размер затрат, которые уйдут на строительство станции. В результате может оказаться, что гидроэлектростанция — не лучший вариант. Тогда стоит обратить внимание на другие виды альтернативной электроэнергии.

Мини-гидроэлектростанция может стать оптимальным решением в вопросе экономии затрат на электроэнергию. Для ее строительства необходимо наличие реки недалеко от дома. В зависимости от желаемых характеристик можно подобрать подходящий вариант ГЭС. При правильном подходе выполнить подобное сооружение можно даже своими руками.

В связи с постоянным удорожанием углеводных энергоносителей, специалисты обращают все большее внимание на преимущества, которые дает использование электроэнергии, полученной более экономным способом. Одним из самых экономных и экологически чистых…

В связи с постоянным удорожанием углеводных энергоносителей, специалисты обращают все большее внимание на преимущества, которые дает использование электроэнергии, полученной более экономным способом. Одним из самых экономных и экологически чистых способов получения электроэнергии является гидроэлектростанция для дома, затраты на которую сводятся к первичному строительству и техническому обслуживанию оборудования. Но не каждая местность имеет природные возможности для строительства подобных сооружений, для которых необходим мощный водный поток и большой перепад высот, создаваемых плотиной, в этом случае на помощь энергетикам приходят мини ГЭС.

Принцип работы и мини ГЭС

Принцип работы этого оборудования достаточно прост, что добавляет ему надежности. Водный поток, попадая на лопасти турбины, вращает гидропривод, сопряженный с электрогенератором, который и обеспечивает выработку электроэнергии под управлением контролирующей системы.
Современные мини ГЭС оборудованы системой управления, дающей возможность осуществлять работу в автоматическом режиме с мгновенным переходом на ручное управление в случае возникновения аварийной ситуации. Многоуровневая система защиты позволяет избежать перегрузок оборудования при изменении внешних условий. Конструкция станций позволяет минимизировать проведение строительных работ во время установки необходимого оборудования.

Разновидности мини ГЭС

Мини гидроэлектростанция – это оборудование мощностью от 1 до 3000 кВт, которое включает в себя водозаборное устройство (турбину), генерирующий энергоблок и систему управления оборудованием.
В зависимости от используемых водных ресурсов мини ГЭС делятся на несколько категорий:

  • русловые станции, использующие энергию небольших рек с организованными водохранилищами. Применяются в основном на равнинной местности;
  • стационарные станции, использующие энергию быстрого течения при эксплуатации горных рек;
  • станции, использующие перепады водного потока на промышленных предприятиях;
  • мобильные станции, использующие для организации потока армированные рукава.

Согласно ожидаемому напору водного потока проектируется соответствие гидроагрегата и его турбины мощности электрогенерирующего блока для обеспечения необходимой частоты вращения генератора и облегчения создания необходимой частоты тока.

Для различных условий работы мини ГЭС разработаны соответствующие конструкции турбин:

  • при большом напоре водяного потока более 60 м применяют радиально-осевые и ковшовые турбины;
  • при средней интенсивности потока 25 — 60 м хорошо зарекомендовали себя турбины поворотно-лопастной и радиально-осевой конструкции;
  • на низконапорных потоках выгодней использовать поворотно-лопастные и пропеллерные конструкции, помещенные в железобетонные камеры.

Видео домашней гидроэлектростанции сделанной своими руками

Особенности подключения мини ГЭС

Устройство этого оборудования позволяет подключать станции непосредственно к сети электроснабжения, в этом случае используется синхронный генератор. Для создания локальной сети используют асинхронный агрегат, который комплектуется блоком балластной нагрузки, необходимой для рассеивания избыточной мощности во избежание выхода из строя систем подачи электроэнергии и скачкообразных изменений основных параметров сети.

Преимущества и недостатки мини ГЭС

К преимуществам работы подобных систем можно отнести:

  • экологическую безопасность оборудования и отсутствие необходимости затопления больших площадей;
  • низкую стоимость получаемой электроэнергии, которая в разы дешевле вырабатываемой на ТЭС;
  • простоту и надежность применяемого оборудования и возможность его работы в автономном режиме;
  • неисчерпаемость используемого природного ресурса

К недостаткам относятся:

  • перебои в электроснабжении определенных регионов при выходе оборудования из строя, с случае использования мини ГЭС, как локального источника. Это компенсируется наличием аварийного источника энергоснабжения, подключаемого автоматически;
  • слабая производственная и ремонтная база этой отрасли энергообеспечения в нашей стране.

Среди всех альтернативных источников энергии, наибольшей популярностью пользуются гидроэлектростанции. Этот факт объясняется достаточно просто — при тех же капиталовложениях, отдача значительно больше. Единственный недостаток в том, что для стабильной работы необходима река или ручей.

Классификация мини ГЭС

В зависимости от принципа работы выделяют четыре основных типа гидроэлектростанций:

  • ГЭС гирлянда, для усиления потока воды используются дополнительные гидросооружения;
  • классическое водяное колесо, наиболее простой вариант, для самодельной ГЭС;
  • пропеллер, подходит в том случае, если русло реки более 10 м в ширину;
  • ротор Даоье применяется для изготовления промышленных микро ГЭС.

Объединяет все эти разновидности гидростанций то, что для их работы не нужно строить плотину. Данная конструкция — это высокоточный и дорогостоящий инженерный объект, возведение которого стоит в разы больше, чем сама ГЭС.

Второй критерий, по которому следует разделить маленькие гидроэлектростанции — возможность применения в бытовых и промышленных целях. Речь идет о том, что один и тот же тип ГЭС может иметь несколько вариантов подачи и отвода воды. Это делает возможным, создание электростанций, которые могут работать в закрытой системе трубопроводов. Актуальны они для фабрик и предприятий, производственный процесс, которых связан с большими затратами воды. Кроме того, мощность установки должна соответствовать потребности в электричестве.

Бытовые установки намного проще и дешевле. Но их монтаж возможен только в том случае, если есть постоянный источник воды. При этом речь не идет о муниципальном водопроводе.

Преимущества мини ГЭС

  • работает практически бесшумно и не загрязняет атмосферу;
  • никак не влияет на качество воды, при желании, на водоотводе устанавливается фильтры, что делает воду пригодной для питья;
  • работа станции не зависит от погодных условий, электричество вырабатывается 24 часа в сутки;
  • для работы ГЭС достаточно даже небольшого ручья;
  • есть возможность продавать излишек электроэнергии соседям;
  • нет необходимости собирать справки и разрешения.

Сравнение самодельной и заводской мини ГЭС

Для бытового использования нужно не более 20 кВт в сутки. Это не так много, поэтому целесообразность покупки ГЭС, изготовленной промышленным способом, ставится под сомнение. Кажется, что нет никаких сложностей в том, чтобы изготовить гидростанцию колесного или пропеллерного типа. Но на практике возникает ряд проблем.

Во-первых, сложно произвести необходимые расчеты, во-вторых, толщина и размер деталей подбираются исключительно опытным путем, в-третьих, самодельные ГЭС изготавливаются без защитных элементов, что приводит к постоянным поломкам и, как следствие, дополнительным растратам.

Если нет опыта в гидроэнергетике, от идеи самодельной установки лучше отказаться. Намного проще и надежнее обговорить вопрос с соседями и совместными усилиями приобрести фабричную ГЭС с гарантией качества. Кроме того, компании, продающие данные установки, осуществляют их монтаж.

Обзор производителей мини ГЭС

На самом деле, производством мини ГЭС занимается не так много фирм. Компании-посредники стараются не разглашать эту информацию, поскольку потеряют львиную долю доходов. Среди тех фабрик, которым действительно стоит доверять, нужно выделить CINK Hydro-Energy. Это признанный мировой лидер в сфере разработок гидрооборудования.

Тем не менее, перед тем, как связываться с менеджером компании, необходимо подсчитать затраты на обработку информации, логистику и установку. В большинстве случаев сумма получится не на много меньше, чем у посредников.

В какой компании заказать мини ГЭС

Учитывая, что техника достаточно дорогая и для изготовления требуются точные математические расчеты, имеет смысл обратиться к компаниям, которые положительно зарекомендовали себя на рынке. Альтернативная энергетика — это новое направление для нашей страны, поэтому список достаточно небольшой.

1. AEnergy крупнейший поставщик качественных ГЭС, компания оказывает полный спектр услуг от сбора и обработки информации, до установки гидростанции.

2. ИНСЭТ — это компания из Петербурга. Она самостоятельно занимается изготовлением ГЭС, поэтому за качество отвечает лично. Преимущества сотрудничества в том, что есть возможность заказать микро ГЭС на 5-10 кВт.

3. Гидропоника — еще одна отечественная компания, которая самостоятельно изготавливает ГЭС. Гарантия на всю продукцию 10 лет. Наиболее интересная модель Шар-Булак с мощностью в 5 кВт.

4. НПО Инверсия — конструкторское бюро, специализирующиеся на разработке альтернативных и стандартных источников энергии. Отличительные черты — наличие нестандартных ГЭС с мощностью в 7,5 и 12,5 кВт.

5. Micro hydro power — китайская компания, продающая несколько относительно недорогих бытовых установок.

ГЭС своими руками

Наша цель – построить микро-ГЭС своими руками. В прошлом у нас стояла машинка, изготовленная из настоящего беличьего колеса, с ременной передачей на двигатель постоянного тока. Он генерировал около 1 Ампера (плюс-минус), работая непрерывно в течение 2-х лет. Этого хватало на пару лампочек и радио в нашей избушке по соседству. В этом г. мы решили сделать новое колесо и получить больше электрической энергии из этой плотины.
Мы начали с обрезков листового железа и уголков. Диски для колеса мы взяли от корпуса дохлого генератора фирмы Onan, а генератор сделали из двух дисков диаметром 11 дюймов от дисковых тормозов Доджа. Ведущий вал и подшипники – вроде бы тоже от Доджа, мы не помним точно, так как сняли их с какой-то другой самоделки.

Лопасти колеса сделали из разрезанной на 4 части 4-х дюймовой стальной трубы.

Боковые поверхности колеса – диски диаметром 12 дюймов. Мы сделали шаблон, с помощью которого разметили отверстия для ступиц (5 штук), а также позицию угол лопастей. Мы стремились сделать нечто вроде «турбины Banki» – водяного колеса.

В таком колесе, если посмотреть сбоку, вода бьет сверху, примерно в районе 10 часов, проходит через середину колеса и выходит внизу, на 5 часах, так что вода бьет по колесу дважды. Мы пересмотрели массу фотографий и попытались сымитировать ширину и угол лопастей. На фото сверху – разметка для краев лопастей и отверстия для крепления колеса к генератору. В колесе 16 лопастей? оба диска мы скрутили вместе.

Мы оставили зазор между дисками в 10 дюймов, используя шпильки со сплошной резьбой, и максимально аккуратно выровняли их перед установкой лопастей. Очень важно… лопасти сделаны из оцинкованной стальной трубы. Перед сваркой нам пришлось зачистить цинк с краев лопастей… при сварке гальванизированный металл выделяет токсичный газ, мы старались этого избежать.


На другой стороне колеса (противоположной генератору) в боковом диске мы оставили отверстие в 4 дюйма диаметром – для удобства прикручивания к генератору, а также чтобы засунуть руку и вынуть палки и прочий мусор, который может занести внутрь вода. Сопло имеет такую же ширину (10 дюймов), что и колесо, и около 1 дюйма высоты с того конца, где выходит вода. Площадь сопла чуть меньше, чем 4-х дюймовая труба, на которую сопло насажено.
Вся конструкция сделанна подвижной, чтобы  можно было двигать сопло вперед, назад, вверх, вниз. Тоесть колесо и генератор могут двигаться вперед и назад.

Затем мы сделали обмотку статора и он готов к заливке. Каждая катушка содержит 125 витков проволоки #17. Каждая фаза состоит из 3-х последовательно соединенных катушек, мы вывели наружу 6 концов, так что можем сделать соединение как звездой, так и треугольником. Диаметр получился 14 дюймов, толщина полдюйма. Магниты имеют размеры 1 х 2 дюйма. Для заливки как статора, так и магнитных роторов мы использовали эбоксидную смолу. Под алюминиевой крышкойразместили два мостовых выпрямителя из 3-х фазного переменного тока в постоянный. Шкала амперметра – до 6А. В этом состоянии, когда воздушный зазор между магнитными роторами уменьшен до предела, машина генерит 12,5 вольт при 38 об/мин.

В заднем магнитном роторе есть 3 настроечных винта для регулирования воздушного зазора, для того, чтобы в случае необходимости генератор мог вращаться быстрее, в надежде найти оптимум.

Наконец,  приходим к теоретически предсказанным параметрам: лучший результат получается, когда вода входит на 10 часов колесного диска, и выходит в районе 5 часов!

Выход около 2 Ампер (1,9 если быть точным). Увеличить ток не удается. Настройки производить нелегко – каждое передвижение колеса требует соответствующего передвижения сопла, и наоборот. Еще мы можем изменять воздушный зазор и менять соединение со звезды на треугольник. Результат явно лучше у звезды – мощность выше, чем у треугольника при тех же оборотах. В итоге мы остановились на звезде, с зазором 1,25 дюйма (довольно много).

Машинка  может выдавать и больше тока с теми же магнитами, меньшим зазором и катушками с большим количеством витков.  А пока – машинка выдает 160 об/мин на холостом ходу, 110 об/мин под потреблением, производя 1,9 А х 12В.

И все-таки нужен экран на генератор – в речке полно магнетитового песка! Каждые несколько часов приходится очищать магнитные роторы от песчаных нарастаний. Надо или ставить экран, или приделать пару мощных магнитов на входе в трубу.

Вот что в итоге получилось

Гидроэнергетика,Альтернативная энергия,ГЭС, миниГЭС своими руками

 

Как сделать генератор для домашней ГЭС

Сегодня мы будем изучать проект создания генератора для домашней гидроэлектростанции. Гидроэнергетика является одним из основных источников возобновляемой энергии в мире и составляет пятую часть электроэнергии по всему миру.


Читайте также:
Как сделать мини-ГЭС своими руками
Turbulent — новая вихревая мини-ГЭС которая не вредит рыбе и не сбивает силу течения
Blue Freedom — самая маленькая гидроэлектростанция

Есть два способа сделать электрический генератор дома, либо с помощью динамо или построить свой собственный генератор.
Генератор состоит из двух частей:


  • Статор, та часть, которая не двигается и оборудована катушками для сбора электроэнергии.

  • Ротор, движущаяся часть и имеющая магниты, которые индуцируют электричество в катушках.

Создание гидроагрегата.

Первое , что мы делаем , это печать дисков лопастей, которые вы можете найти здесь.

Этот вентиль будет придерживаться куском гофрированного картона, старайтесь избежать комков при вставке. С помощью резака вырезаем ротор и статор.
Мы сделаем небольшое отверстие в центре ротора, используя гвоздь.
Сложите кусок картона 3 х 16 см пополам и намотайте проволку как показано на рисунке. Эта коробка будет нашим проводником к катушкам.

Подготовьте 8 полосок 4 см ленты перед следующей стадией. Раскатайте эмаль медной проволоки через направляющую, чтобы сформировать первую катушку так чтобы было около 200 кругов.

Тщательно зафиксируйте катушки изолентой, чтобы сохранить их форму. Зачистите кончики каждого провода наждачной бумагой (около 1 см от каждого конца). Убедитесь, что часть кабеля полностью заизолированна. Повторите описанные выше шаги, чтобы сделать остальные три катушки.

Сборка бабины

Поместите катушки на диске статора, соблюдая направление, указанное в шаблоне (две катушки, намотанные по часовой стрелке и две против часовой стрелки). Подключите провода так, чтобы ток следовал по пути, указанному стрелками, начиная с катушки против часовой стрелки нижнюю левую сторону. Каждое соединение обязательно заизолируйте.
Проверьте правильно ли выполнены соединения измеряя сопротивление с помощью мультиметра. Если соединения хорошо сделаны, сопротивление должно быть небольшим (<10 Ом).
После того, как вы подтвердили хорошую производительность, закрепите катушки статора с помощью силикона. Дождитеть пока силикон высохнет перед размещением очередной катушки.
Возьмите 4 керамических магнита примерно 18 мм в диаметре. С помощью магнитного компаса определите полярность каждой стороны магнита и пометьте два магнита северных и два южных.
Закрепите силиконом магниты, чередуя полярность (NSNS) как показано на рисунке.
Сборка турбины

Для сборки турбины, мы должны проколоть центр пробки от 3 до 5 см сверлом 1/4 «. Поместите пробку на шаблоне с помощью карандаша и отметьте места, где будут расставлены ложки.

С помощью ножа, просверлите отверствия в отмеченных местах. Нарежьте 8 пластиковых ложек, оставляя сантиметр от ручки. Зафиксируйте ложки в пробке и отрегулируйте угол и глубину каждой ложке таким образом, чтобы они имели один и тот же угол наклона по отношению к пробке. Закрепите все ложки силиконом.
Возьмите пластиковую бутылку 4 л прямоугольной формы, вырежьте ее ножницами или острым ножом, как показано на фото.

С помощью линейки отмерьте центр на одной из боковых сторон. Отметьте эту точку несмываемым маркером. Повторите на противоположной стороне. Пробейте обе стороны сверлом 1/4 на отметке, которую вы сделали.
С помощью ножниц вырежьте 2 трубки ПВХ 1/4 «. Трубка должна проходить через центр пластикового контейнера, статор и вал, как показано на рис.

Дюбель вставляется через турбину и контейнер, как показано на рисунке выше. Турбина расположена внутри контейнера таким образом, чтобы ложки находились ниже узкого места. также регулируем положение винилового шланга так, чтобы они не касались внутренней части контейнера. Теперь поместите вторую трубку после того, как установите статор. Трубки помогают держать все части турбины на месте, когда он крутится. Включаем турбину, чтобы проверить, что турбина не падает внутрь контейнера.
Вставьте ротор на валу. Магниты должны быть около 2 или 3 мм от катушек. Поверните вал, чтобы проверить, что магниты не попали на катушки. Регулирутйе угол наклона диска, если это необходимо.
Если ротор вращается плавно, он фиксирует положение размещения горячего клея на дюбель.
Поместите контейнер рядом с трубой и вращайте турбину с водой. Измеряйте с помощью мультиметра энергию, которую они производят.
Вот некоторые видео-примеры по созданию домашней гидроэлектростанции:



По материалам: Re-Energy

Источник: http://rodovid.me/eco_friendly_product_design/kak-sdelat-generator-dlya-domashney-ges.html

Для расширения производства альтернативной энергии используют миниатюрные гидроэлектростанции, одну из которых разработал американский рационализатор. Подобную электростанцию могут построить все, кто имеет дом недалеко от реки. Сам автор реализовал свой проект за три дня.

Он использовал неработающий генератор от фирмы Cummins Onan, с которого взял диски для колеса турбины, а электрический генератор он изготовил из двух тормозных роторов размером 28 см. Также использовал ступицу колеса от старого Доджа. Лопасти турбины выполнены из 10-ти сантиметровых стальных труб, разрезанные на четыре части.

Далее конструктор изготовил шаблон двенадцатидюймовых колес, на которые были нанесены метки необходимых отверстий, а также места для лопастей в количестве 16 штук.

Сверление должно быть выполнено очень точно – от этого зависит эффективность всей установки.

После сверления отверстий, диски были соединены стальными прутьями, длиной 25 см.

В полученном изделии было сделано отверстие на 10 см для того чтобы облегчить монтаж электрического генератора и для того, чтобы была возможность лучшего доступа.

Для усиления приливного водяного потока к турбине была присоединена специальная насадка в трубу, выполнена из согнутого металлического листа.

В результате получена своя электростанция – труба с оригинальной насадкой была закреплена под углом 45 градусов, а саму турбину предварительно установили на втулку. Такой подход позволил конструктору производить регулировку. Установлена труба может осуществлять движение во всех четырех направлениях, а турбина и генератор могут отклоняться только взад-вперед.

Для генератора американский конструктор использовал следующий подход: из проволоки был изготовлен статор, который имеет 9 одинаковых колец, каждое из которых было плотно намотано 125 витков.

Также от статора было отведено 6 жил, а сам статор, залитый эпоксидным компаундом.

Ротор имеет 12 магнитов, размещенных на краях.

Соединение ротора и статора было выполнено с помощью смеси полиэстера и стекловолокна.

Создан генератор закрепили с одной стороны турбины.

Со свободной стороны электрического генератора прикрепили преобразователь, который помещен в специальный кожух из алюминия. Он преобразует трехфазный переменный ток в постоянный. Мощность мини-ГЭС составила 12,5 Вт при 38 оборотах в минуту.

Для работы установки использован ручей, который протекал возле дома конструктора.

Из этого ручья вода забирается и подается к турбине.

После выбора угла наклона средняя скорость вращения турбины 110 оборотов в минуту.

В результате этого мини-ГЭС обеспечивает ток в 2 ампера (при напряжении 12 В).

Читайте также: Носледние новости России и мира сегодня.

Объяснение гидроэнергетики — Управление энергетической информации США (EIA)

Гидроэнергетика – это энергия движущейся воды

Люди издавна используют силу воды, текущей в ручьях и реках, для производства механической энергии. Гидроэнергетика была одним из первых источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и до 2019 года гидроэнергетика была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.

В 2020 году на гидроэнергетику приходилось около 7.3% от общего объема производства электроэнергии в масштабах коммунальных предприятий США 1 и 37% от общего объема производства электроэнергии из возобновляемых источников в масштабах коммунальных предприятий. Доля гидроэлектроэнергии в общем производстве электроэнергии в США со временем уменьшилась, в основном из-за увеличения производства электроэнергии из других источников.

Гидроэнергетика зависит от круговорота воды

  • Солнечная энергия нагревает воду на поверхности рек, озер и океанов, что приводит к испарению воды.
  • Водяной пар конденсируется в облака и выпадает в виде осадков — дождя и снега.
  • Осадки собираются в ручьях и реках, которые впадают в океаны и озера, где испаряются и снова начинают свой цикл.

Количество осадков, стекающих в реки и ручьи в географической области, определяет количество воды, доступной для производства гидроэлектроэнергии. Сезонные колебания количества осадков и долгосрочные изменения в характере осадков, такие как засухи, могут иметь большое влияние на доступность производства гидроэлектроэнергии.

Источник: адаптировано из проекта развития национального энергетического образования (общественное достояние)

Источник: Управление долины Теннесси (общественное достояние)

Производство гидроэлектроэнергии с движущейся водой

Поскольку источником гидроэлектроэнергии является вода, гидроэлектростанции обычно располагаются на источнике воды или рядом с ним. Объем водного потока и изменение высоты — или падения, часто называемого напором — от одной точки к другой определяют количество доступной энергии в движущейся воде.В целом, чем больше расход воды и чем выше напор, тем больше электроэнергии может произвести гидроэлектростанция.

На гидроэлектростанциях вода течет по трубе или водоводу , затем толкает и вращает лопасти в турбине, чтобы вращать генератор для производства электроэнергии.

Обычные гидроэлектростанции включают

  • Русловые системы , в которых сила течения реки оказывает давление на турбину.Сооружения могут иметь водослив в водотоке для отвода потока воды к гидротурбинам.
  • Системы хранения , где вода скапливается в резервуарах, созданных плотинами на ручьях и реках, и сбрасывается через гидротурбины по мере необходимости для выработки электроэнергии. Большинство гидроэнергетических объектов США имеют плотины и водохранилища.

Гидроаккумулирующие сооружения представляют собой тип гидроаккумулирующей системы, в которой вода перекачивается из источника воды в водохранилище на большей высоте и выпускается из верхнего водохранилища для питания гидротурбин, расположенных ниже верхнего водохранилища.Электроэнергия для перекачки может поставляться гидротурбинами или другими типами электростанций, включая электростанции, работающие на ископаемом топливе, или атомные электростанции. Обычно они перекачивают воду в хранилище, когда спрос на электроэнергию и затраты на ее выработку и/или когда оптовые цены на электроэнергию относительно низки, и выпускают накопленную воду для выработки электроэнергии в периоды пикового спроса на электроэнергию, когда оптовые цены на электроэнергию относительно высоки. Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние водохранилища, чем они производят с запасенной водой.Таким образом, ГАЭС имеют чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии. Управление энергетической информации США публикует выработку электроэнергии на гидроаккумулирующих электростанциях как отрицательную выработку.

История гидроэнергетики

Гидроэнергетика является одним из старейших источников энергии для производства механической и электрической энергии, и до 2019 года она была крупнейшим источником общего годового производства возобновляемой электроэнергии в США.Тысячи лет назад люди использовали гидроэнергию, чтобы вращать гребные колеса на реках для измельчения зерна. До того, как в Соединенных Штатах появились паровая энергия и электричество, зерновые и лесопилки работали напрямую от гидроэнергии. Первое промышленное использование гидроэнергетики для выработки электроэнергии в Соединенных Штатах было в 1880 году для питания 16 дуговых ламп на фабрике стульев Росомахи в Гранд-Рапидс, штат Мичиган. Первая в США гидроэлектростанция по продаже электроэнергии открылась на реке Фокс недалеко от Эпплтона, штат Висконсин, 30 сентября 1882 года.

В США работает около 1450 обычных и 40 гидроаккумулирующих гидроэлектростанций. Старейшим действующим гидроэнергетическим объектом США является электростанция Уайтинга в Уайтинге, штат Висконсин, которая начала работу в 1891 году и имеет общую генерирующую мощность около 4 мегаватт (МВт). Большая часть гидроэлектроэнергии в США производится на крупных плотинах на крупных реках, и большинство этих гидроэлектростанций были построены до середины 1970-х годов федеральными государственными учреждениями. Самый большой У.Гидроэлектростанция Южной Америки и крупнейшая электростанция США по генерирующей мощности — это гидроплотина Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне с общей генерирующей мощностью 6765 МВт.

1 Коммунальные электростанции имеют общую мощность производства электроэнергии не менее 1 мегаватта. Генерирующая мощность – это чистая летняя мощность.

Последнее обновление: 8 апреля 2021 г.

Самодельная гидроэлектростанция питает усадьбу – Новости Матери-Земли

Узнайте, как поселенцы строят самодельную гидроэлектростанцию, которая питает их усадьбу.

С каким разочарованием мы столкнулись, когда сложили числа. Хотя мы, несомненно, могли бы вырабатывать несколько киловатт, используя самый крутой участок нашего большого ручья, для этого потребовалось бы не менее 1000 футов 8-дюймового трубопровода, а также специально изготовленное оборудование для выработки высоких потоков воды. Такая система была намного выше наших финансовых возможностей.

Но со временем мы заметили, что наш ежемесячный счет за электроэнергию редко превышает 750 киловатт-часов. Это означало, что нам нужна средняя генерирующая мощность всего в 1 киловатт (24 часа в сутки X 30 дней = 720 часов).даже с электрической плитой, холодильником, морозильной камерой. водяной насос, водонагреватель и сушилка для белья. Мы также упустили из виду ручей с низким течением, стекающий с нашей горы, который обрезает 360 футов после того, как пересекает нашу территорию. Мы определили, что он легко будет генерировать больше киловатта. Гидроэнергетика стала выглядеть более многообещающе.

Хитрость заключалась в том, чтобы придумать, как с помощью нашей самодельной гидроэлектростанции справиться с пиковыми нагрузками наших жадных до тока приборов. Мы решили установить небольшую гидроэлектрическую систему Harris мощностью 1 л / 2 кВт постоянного тока с батареями и инвертором, способную производить 120 вольт переменного тока, оставив при этом некоторые из наших приборов на 240 В — плиту, сушилку для белья и водопроводную сеть. насос — подключен к сети.В качестве резервного варианта на случай, если сеть выйдет из строя, у нас есть меньший водяной насос на 28 В постоянного тока, плита и тостер, и все они могут работать от гидросистемы. Сушилка для белья — это роскошь, без которой мы можем обойтись в крайнем случае.

Гидроэнергетика

Первым делом нужно было проложить трубу вниз с горы, чтобы проверить наши расчеты давления и расхода — трудная задача, поскольку падение с высоты 360 футов привело нас к довольно крутой и каменистой местности.

Мы знали, что потеряем некоторое давление из-за трения в результате того, что вода будет течь по внутренней части труб (как правило, чем меньше трубы, тем больше поток и тем больше потери).Мы решили, что сможем свести потери давления к минимуму, если будем использовать 2-дюймовую трубу из ПВХ, но ближе к вершине мы переключились на более легкую 1 1/2-дюймовую трубу из ПВХ, чтобы сэкономить на транспортировке. Мы также решили использовать стальную трубу для дополнительной прочности там, где система пересекает самый широкий участок основного ручья.

Вместо того, чтобы пытаться прорываться через скалистые выступы, чтобы закопать трубы из ПВХ, мы решили уложить их на землю и положиться на непрерывный поток воды, чтобы предотвратить замерзание. Мы планировали следить за температурой воды и, когда станет слишком холодно, перекрывать трубы до тех пор, пока не вернется тепло.В нашем мягком климате мы обычно можем рассчитывать на гидроэнергетику почти всегда, за исключением, может быть, нескольких недель в году.

Затем мы взвесили различные системы водозабора; что бы мы ни выбрали, оно должно быть способно отфильтровывать мусор, удалять пузырьки воздуха и удалять осадок. Это, вероятно, самый важный компонент установки и, безусловно, тот, который может вызвать больше всего проблем. Просто для проверки требуется сложный подъем.

Мы выбрали систему из двух частей, включающую ведро и отстойник.Мы разместили ведро под низким водопадом, накрыв его сеткой для фильтрации крупного мусора; сильный поток очищает сито и не дает мелким осадкам оседать на дно ведра, отправляя их вместе с водой по трубе в отстойник, расположенный дальше по линии.

(Правда, этот тип системы лучше всего работает с нетронутым ручьем, таким как наш. Тем не менее, для надежности мы установили вторую точку водозабора сразу под ведром.)

Для отстойника нам нужно что-то достаточно большое, чтобы ил мог опускаться на дно, а пузырьки подниматься наверх, оставляя на среднем уровне только чистую воду.Зная, что вертикальный резервуар является лучшим сепаратором, чем горизонтальный, мы выбрали большой пластиковый контейнер для мусора.

Выход из отстойника в гидрооборудование мы закрыли мелкоячеистым экраном, чтобы предотвратить прохождение крупных частиц, которые могут засорить патрубок на конце трубопровода. Пузырьки воздуха и турбулентность перемещают эти частицы на поверхность резервуара, откуда они уносятся вместе с избытком воды. (Отстойник выполняет функцию перелива, так как в него поступает гораздо больше воды, чем требуется для гидросистемы.Средний поток в ручье составляет 100 галлонов в минуту, а максимальный, который мы используем для гидросистемы, составляет 30 галлонов в минуту. Четыре переливные трубы ведут от верхней части резервуара обратно к ручью.)

Система на месте, мы оперативно провели опрессовку и опрессовку. Наши измерения показали статическое давление (давление на дне трубопровода, когда вода не течет) 155 фунтов на квадратный дюйм (psi). При скорости потока 30 галлонов в минуту мы измерили 140 фунтов на квадратный дюйм, что как раз подходит для турбины с одним соплом, что является самой дешевой компоновкой.В ожидании прибытия нашего турбогенератора/генератора переменного тока Harris — мощной версии с выходным напряжением от 24 В до 28 В — мы построили для него защитный деревянный навес рядом с основным ручьем, чтобы можно было легко удалять сточные воды.

Одним из преимуществ гидроэнергетики по сравнению с солнечной, помимо соотношения затрат 10:1, является то, что аккумуляторная батарея должна быть достаточно большой, чтобы обеспечивать пиковые нагрузки для пусковых двигателей, а также выдерживать рабочие нагрузки, превышающие мощность генератора переменного тока. (С солнечными батареями батареи должны накапливать энергию на ночь и в дождливые дни, а с гидроэлектростанциями вы можете рассчитывать на непрерывную выработку тока.) Мы начали с шести 12-вольтовых аккумуляторов RV последовательно/параллельно. Однако они требовали чрезмерного обслуживания, поэтому мы перешли на четыре 6-вольтовых аккумулятора для гольф-мобилей, что по-прежнему давало нам 6 киловатт-часов емкости. (Более подробно о батареях см. «Всемогущая батарея», MEN, февраль/март 1999 г.)

В гидросистеме нашего типа генератор переменного тока должен непрерывно вырабатывать полный ток (в нашем случае 50 ампер), даже когда он нам не нужен, чтобы избежать износа турбины. (Когда турбина не используется для выработки электроэнергии, ее скорость фактически удваивается.) Таким образом, чтобы избежать перезаряда аккумуляторов, мы установили регулятор, постоянно проверяющий их напряжение; когда батареи полностью заряжены, избыточный ток шунтируется на резисторные нагрузки. Для резисторов мы решили использовать группу водонагревательных элементов, разместив их вместе с батареями. Таким образом, в холодную погоду избыточная мощность нагревает батареи, увеличивая их эффективность и срок службы.

В ожидании поставки инвертора, который будет преобразовывать постоянный ток наших аккумуляторов в 120 В переменного тока, мы обратились к проблеме, как подключить гидроэлектростанцию ​​к нашему дому.Нам удалось установить распределительную коробку, содержащую восемь цепей, в стену, примыкающую к существующей коробке автоматических выключателей. Семь цепей, которые мы хотели запитать, независимо от источника энергии (сеть или гидросистема), были перемещены в распределительную коробку. Затем водонагреватель был подключен к восьмому контуру, хотя это означало модификацию его для работы на 120 В, а не на 240 В. Мы заменили существующие элементы водонагревателя на элементы меньшей мощности, чтобы установка потребляла не более 550 Вт.Несмотря на это, мы все еще можем запускать одну теплую стиральную машину и наслаждаться двумя неторопливыми горячими душами каждый день.

Для удобства мы проложили между домом и блоком аккумуляторов специальный провод, который позволяет удаленно контролировать напряжение аккумулятора. У нас также есть измеритель переменного тока, который мы можем закрепить на горячем проводе 120 В, где он входит в распределительную коробку, для контроля потребляемого тока.

Когда инвертор прибыл, мы приступили к установке всех элементов управления в углу соседней теплицы вместе с батареями.Поскольку мы хотели иметь возможность запускать двигатели и эксплуатировать торговое оборудование, нам требовался инвертор мощностью не менее 2,5 кВт с хорошей импульсной мощностью. Цена была важным фактором, поэтому мы купили недорогое модифицированное синусоидальное устройство.

Извлеченные уроки гидроэнергетики

Вскоре после установки гидросистемы мы поняли, что допустили несколько серьезных ошибок, которые необходимо исправить.

С опозданием мы обнаружили, что батареи выделяют водород и что простая крышка и вентиляционное отверстие не обязательно предотвратят взрыв близлежащего электрооборудования.Нам нужно было переместить батареи.

Во-вторых, мы обнаружили, что модифицированный синусоидальный инвертор производит мощность, заметно уступающую чистой синусоидальной мощности, к которой мы привыкли из сети. Многие из люминесцентных ламп, которые мы установили для снижения нагрузки, не включались. Компьютер начал часто давать сбои, а двигатель видеомагнитофона сгорел так, как ремонтник не мог объяснить.

Хуже того, портативный гауссметр показал очень высокий уровень излучения электромагнитного поля (ЭМП) в теплице, где мы установили контрольное оборудование — большая часть которого исходила от инвертора.Уровень был достаточно высок, чтобы сделать теплицу непригодной для проживания во время работы инвертора.

Мы вернули модифицированный синусоидальный инвертор дилеру и заменили его чисто синусоидальным устройством, которое стоило в два раза дороже, но оно того стоило. Теперь невозможно сказать, работаем ли мы в сети или на гидроэлектростанции, не проверив счетчики.

Еще до прибытия нового инвертора мы построили новый навес для всего контрольного оборудования с отдельным отсеком для аккумуляторов и нагревательных элементов.Мы разместили здание вдали от обычного пешеходного движения, чтобы защитить его от воздействия любого оставшегося загрязнения ЭМП. (Хотя новый синусоидальный инвертор работает чисто, регулятор батареи и кабели батареи излучают небольшое количество электромагнитного излучения.)

Мы уже больше года пользуемся нашей самодельной гидроэлектростанцией и очень довольны. Только один раз система выключилась из-за разряженных батарей. Мы нагревали горячую воду весь день, а также включали другие обычные нагрузки — холодильник, морозильник и тостер, — а также нагрузки от двух тепличных вытяжных вентиляторов, которые, управляемые термостатами, включались автоматически

С тех пор мы добавили выключатель на водонагреватель, чтобы мы могли отключить его, когда увидим, что батареи разряжаются.Мы также подключили этот переключатель так, чтобы тостер и водонагреватель не могли работать одновременно.

Если бы нам снова пришлось заниматься этим проектом, мы бы сделали еще одно изменение. Когда холодильник включается, свет на мгновение тускнеет из-за предельного размера провода, протянувшегося на 200-футовое расстояние между домом и инвертором. Этот провод должен быть тяжелее, но его замена сейчас потребует больших усилий.

В целом проект удался нам очень хорошо.Мы потратили в общей сложности 4000 долларов, но теперь экономим 50 долларов в месяц на силовых холмах. И с двумя электрическими системами — независимо от того, замедлится ли наш ручей до ручейка или выйдет из строя плитка, — наши огни останутся включенными.

Факты и информация о гидроэнергетике

Люди веками использовали энергию речных течений, используя водяные колеса, вращаемые реками, первоначально для обработки зерна и ткани. Сегодня гидроэнергетика обеспечивает около 16 процентов мировой электроэнергии, вырабатывая электроэнергию во всех странах, кроме двух.С. констатирует.

Гидроэнергетика стала источником электроэнергии в конце 19 века, через несколько десятилетий после того, как британо-американский инженер Джеймс Фрэнсис разработал первую современную водяную турбину. В 1882 году в США на реке Фокс в Эпплтоне, штат Висконсин, начала работать первая в мире гидроэлектростанция.

Как работает гидроэнергетика

Типичная гидроэлектростанция представляет собой систему, состоящую из трех частей: электростанции, на которой вырабатывается электроэнергия, плотины, которую можно открывать или закрывать для регулирования потока воды, и резервуара, в котором хранится вода.Вода за плотиной течет через водозабор и давит на лопасти турбины, заставляя их вращаться. Турбина вращает генератор для производства электроэнергии.

Количество электроэнергии, которое может быть произведено, зависит от того, насколько далеко падает вода и сколько воды проходит через систему. Электроэнергию можно транспортировать по междугородним линиям электропередач в дома, на фабрики и предприятия. Другие типы гидроэлектростанций используют поток через водный путь без плотины.

Крупнейшие гидроэлектростанции

Китай, Бразилия, Канада, США и Россия входят в пятерку крупнейших производителей гидроэлектроэнергии. Крупнейшая в мире гидроэлектростанция с точки зрения установленной мощности — «Три ущелья» (Санься) на реке Янцзы в Китае, ширина которой составляет 1,4 мили (2,3 км), а высота — 607 футов (185 метров). Объектом, который фактически вырабатывает больше всего электроэнергии в год, является электростанция Итайпу, расположенная на реке Парана между Бразилией и Парагваем.

Крупнейшая гидроэлектростанция в Соединенных Штатах находится на плотине Гранд-Кули на реке Колумбия в штате Вашингтон, который получает около двух третей электроэнергии от гидроэнергетики.

Плюсы и минусы гидроэнергетики

Гидроэнергетика имеет ряд преимуществ. После того, как плотина построена и оборудование установлено, источник энергии — проточная вода — становится бесплатным. Это чистый источник топлива, который обновляется за счет снега и осадков. Гидроэлектростанции могут поставлять большое количество электроэнергии, и их относительно легко приспособить к спросу, контролируя поток воды через турбины.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

1 / 10

1 / 10

Река Хила извивается через национальный лес Хила в Нью-Мексико. Эта свободно текущая река высыхает из-за чрезмерного использования и изменения климата, изменяющего снежный покров. Он сталкивается с потенциально масштабным проектом, который отведет воду от верхней части реки Нью-Мексико.

Река Хила извивается через национальный лес Хила в Нью-Мексико. Эта свободно текущая река высыхает из-за чрезмерного использования и изменения климата, изменяющего снежный покров. Он сталкивается с потенциально масштабным проектом, который отведет воду от верхней части реки Нью-Мексико.

Фотография Майкла Мелфорда, коллекция изображений Nat Geo

. Но проекты крупных плотин могут нарушить речные экосистемы и окружающие сообщества, нанеся вред дикой природе и вытеснив жителей. Плотина «Три ущелья», например, сместила примерно 1.2 миллиона человек и затопило сотни деревень.

Плотины также препятствуют тому, чтобы такие рыбы, как лосось, плыли вверх по течению для нереста. Хотя такое оборудование, как рыбоходы, предназначено для того, чтобы помочь лососю подниматься и преодолевать плотины и проникать в районы нереста выше по течению, такие меры не всегда эффективны. В некоторых случаях рыбу собирают и объезжают препятствия. Тем не менее, наличие плотин гидроэлектростанций часто может изменить характер миграции и нанести ущерб популяциям рыб. Например, в бассейне реки Колумбия на северо-западе Тихого океана лосось и стальная голова потеряли доступ примерно к 40 процентам своей исторической среды обитания из-за плотин.

Гидроэлектростанции также могут вызывать низкий уровень растворенного кислорода в воде, что вредно для речной среды обитания. Другие дикие животные также могут быть затронуты: в Индонезии проект гидроэлектростанции угрожает редким орангутангам Тапанули, потому что он может разрушить их среду обитания.

Изменение климата и повышенный риск засухи также влияют на гидроэлектростанции мира. Согласно исследованию 2018 года, на западе США выбросы углекислого газа за 15-летний период были на 100 мегатонн выше, чем обычно, поскольку коммунальные предприятия перешли на уголь и газ, чтобы заменить гидроэнергетику, потерянную из-за засухи.

Даже обещание безуглеродного электричества от гидроэнергетики было подорвано открытием того, что разлагающийся органический материал в резервуарах выделяет метан, мощный парниковый газ, который способствует глобальному потеплению.

Однако некоторые утверждают, что воздействие гидроэнергетики на окружающую среду можно смягчить, и оно останется низким по сравнению со сжиганием ископаемого топлива. В некоторых местах малые гидроэнергетические проекты могут использовать существующие водные потоки или инфраструктуру. Специальные водозаборы и турбины могут помочь обеспечить лучшую аэрацию воды, сбрасываемой из плотины, для решения проблемы низкого содержания растворенного кислорода.Плотины могут быть спланированы более стратегически, например, для обеспечения прохода рыбы, в то время как потоки воды на существующих плотинах могут быть откалиброваны, чтобы дать экосистемам больше времени для восстановления после циклов затопления. И продолжаются исследования способов сделать гидроэнергетические проекты более безопасными для окружающих их экосистем.

Растущее движение также работает над сносом дамб, которые больше не функционируют или не нужны по всему миру, с целью восстановления большего количества естественных рек и многих преимуществ, которые они приносят дикой природе и людям, включая отдых.

Как работает гидроэнергетика? | Хорошая энергия

К сожалению, это нельзя разместить на каждой реке, так как плотины ГЭС требуют больших объемов воды при большом перепаде высот. Чем больше высота и чем больше воды проходит через турбину, тем больше мощность для выработки электроэнергии.

Существует четыре основных типа гидроэлектростанций:       
  1. Плотины  – наиболее распространенный тип гидроэлектростанций, использующий плотины для направления воды и привода турбин
  2. Насосное водохранилище  – этот метод требует перемещения воды между водохранилищами на разных высотах и обеспечивает «по требованию» электричество.
  3. Русло реки  – обычно используется для небольших выработок, когда вода, текущая вниз по течению, используется по мере ее прохождения. Этот метод основан на постоянной подаче воды, чтобы быть эффективным.
  4. Энергия приливов  – используя предсказуемое движение приливов, два раза в день можно создавать большое количество энергии. Резервуары здесь также могут использоваться для выработки электроэнергии в периоды высокого спроса.
Сколько энергии может создать вода?

Это полностью зависит от размера генератора и количества потенциальной энергии, доступной на объекте.Гидроэлектростанция может быть абсолютно огромной — как дамба Гувера мощностью 2000 МВт — или всего 50 кВт, но чем больше генератор, тем дешевле его установка и эксплуатация. В 2011 году Великобритания произвела около 1,5% своей электроэнергии за счет гидроэлектростанций, и это число продолжает расти с каждым годом.

Каковы преимущества гидроэлектроэнергии?

Существует множество преимуществ использования гидроэнергии для производства электроэнергии — тот факт, что она возобновляема, является лишь одним из них!

Hydro может быть очень предсказуемой и стабильной формой электричества, которая хорошо сочетается с другими формами возобновляемой энергии для удовлетворения спроса.На самом деле это одна из самых гибких форм генерации, способная достичь максимальной мощности менее чем за 2 минуты и так же быстро останавливаемая.

Это означает, что гидроэлектростанция идеально подходит для удовлетворения любых пиковых потребностей и баланса выработки электроэнергии в течение дня. Использование гидроэлектростанций в сочетании с другими возобновляемыми источниками энергии, более зависящими от погодных условий, такими как ветровая и солнечная, идеально, поскольку их можно включить очень быстро, и они гораздо быстрее реагируют, чем газовые, угольные или атомные электростанции.

Гидрогенераторы также имеют долгий срок службы по сравнению с другими формами производства электроэнергии. Гидроэлектрогенератор может работать от 50 до 100 лет и требует очень мало труда с низкими затратами на техническое обслуживание, что имеет большой экономический смысл.

Влияет ли это на окружающую среду?

Да и нет. Воздействие, которое проект гидроэлектростанции окажет на окружающую среду, будет варьироваться в зависимости от масштаба и используемой технологии — например, вы можете ожидать гораздо меньшего воздействия от небольшой русловой гидросистемы, чем от той, которая требует затопления земли новое водохранилище, которое окажет значительное влияние на экосистему как вверх, так и вниз по течению.

После того, как работа будет завершена, эти места предоставят возможность для процветания биоразнообразной экосистемы. Кроме того, как только вода проходит через турбины для выработки электроэнергии, она продолжает свой естественный водный цикл, незагрязненный и не затронутый процессом выработки электроэнергии.

Каковы недостатки гидроэлектроэнергии?

У гидроэлектростанций есть некоторые недостатки, наиболее очевидным из которых является то, что вам нужны очень специфические условия и элементы, чтобы вырабатывать электроэнергию с использованием этого типа системы.

Кроме того, первоначальные затраты на разработку и создание проекта могут быть очень высокими. Крупномасштабные гидроэнергетические проекты требуют значительных инвестиций для их строительства, и даже в этом случае могут потребоваться другие разрешения, которые могут замедлить или даже остановить развитие.

Как и любая форма генерации, вы также зависите от топлива для производства. В то время как некоторые методы, такие как приливная энергия, чрезвычайно предсказуемы, речная гидроэнергетика зависит от постоянного потока воды, который зависит от осадков.

Сколько стоит построить гидросистемы?

Довольно сложно делать обобщения относительно стоимости строительства гидросистем из-за различных комбинаций напора (изменение уровня воды между всасыванием и нагнетанием) и максимального расхода, а также того, как это влияет на максимальную выходную мощность и выбор турбины. тип.

Кроме того, объем любых строительных работ сильно зависит от участка: на некоторых новых объектах требуется возводить все с нуля, в то время как в других проектах модернизации можно использовать и адаптировать существующие строительные конструкции.

Сказав это, мы все равно попытаемся ответить на вопрос, чтобы дать вам представление о «масштабе» связанных с этим затрат. В приведенной ниже таблице представлена ​​приблизительная оценка типичных проектных затрат для систем, требующих «среднего» объема строительных работ и модернизации подключения к сети, при условии, что доступ к площадке был разумным. Во всех случаях предполагается, что везде используется оборудование хорошего качества, которое мы все равно рекомендуем, если вам нужна надежная гидросистема в долгосрочной перспективе.

Возможна установка систем с меньшими затратами, особенно если существующая инфраструктура на объекте легко адаптируется к современной гидроэнергетической системе, поэтому потребуются лишь скромные строительные работы или они вообще не нужны. Однако даже при самых благоприятных обстоятельствах маловероятно, что стоимость снизится более чем на 50% от указанной в таблице.

Максимальная выходная мощность Ориентировочная стоимость проекта£/кВт установлено
25 кВт 169 тысяч фунтов стерлингов 6 фунтов стерлингов.8к
50 кВт 300 тысяч фунтов стерлингов 6,0 тыс. фунтов стерлингов
100 кВт 529 тысяч фунтов стерлингов 5,3 тыс. фунтов стерлингов
250 кВт 963 тыс. фунтов стерлингов 3,8 тыс. фунтов стерлингов
500 кВт 1,6 млн фунтов стерлингов 3,2 тыс. фунтов стерлингов

Чтобы оценить стоимость строительства гидросистемы для максимальной выходной мощности между показанными диапазонами, используйте приведенную ниже диаграмму и считайте соответствующую цифру £/кВт — например, гидросистема мощностью 130 кВт будет примерно
130 кВт x 4800 £/ кВт = 624 000 фунтов стерлингов.

Стоимость строительства гидроэнергетической системы

Вы заметите, что очень маленькие гидроэнергетические системы непропорционально дороги, и это связано с тем, что гидропроекты любого размера должны включать значительный элемент фиксированных затрат на этапах проектирования и согласования и, в несколько меньшей степени, на этапе монтажа. Вот почему мы обычно советуем людям, чтобы получить экономически жизнеспособную гидроэнергетическую систему, максимальная выходная мощность должна быть не менее 25 кВт, а предпочтительно не менее 50 кВт.Меньшие системы могут иметь смысл, особенно на объектах с более высоким напором или если другие нематериальные выгоды, такие как устойчивость, защита окружающей среды или известность, ценятся так же, как окупаемость инвестиций.

Срок окупаемости проекта может быть сокращен, если входное сито будет очищено от мусора, что позволит максимально увеличить выработку энергии. Этого можно добиться автоматически, используя наш инновационный экран GoFlo Traveling, изготовленный в Великобритании нашей родственной компанией. Узнайте о преимуществах установки подвижного грохота GoFlo на вашей гидроэнергетической системе в этом примере: максимальное использование преимуществ гидроэнергетической технологии с помощью инновационной технологии подвижного грохота GoFlo.

 

Вернуться в учебный центр Hydro

Вы рассматриваете гидроэнергетический проект?

Renewables First имеют значительный опыт работы в качестве консультанта по гидроэнергетике и обладают всеми возможностями проекта, от первоначального технико-экономического обоснования до проектирования и установки системы.

Первым шагом при разработке любой гидроэлектростанции является проведение полного технико-экономического обоснования.

Свяжитесь с нами по поводу технико-экономического обоснования сегодня!

После завершения вы поймете потенциал сайта и получите инструкции по следующим шагам по развитию вашего проекта.Вы можете узнать больше о гидроэнергетике в нашем Учебном центре гидроэнергетики.

Сведите к минимуму ручную очистку водозаборного экрана, максимально окупите свою гидроэнергетическую систему и защитите рыбу и угрей с помощью передвижных экранов GoFlo. Узнайте больше здесь.

Прогулка по гидроэлектростанции – FWEE – Фонд водного и энергетического образования

Нажмите здесь, чтобы увидеть график, показывающий этапы производства гидроэлектроэнергии.

Введение

HYDROPOWER — это чистый, недорогой и возобновляемый источник энергии, который использует непредсказуемый ресурс — дождь и снежный покров — и превращает его в надежный источник электроэнергии.Гидроэнергетические проекты могут поддерживать рекреационные, ирригационные, противопаводковые, транспортные и жилищные потребности.

1. Затвор

ВОДА ИЗ РЕКИ или водохранилища поступает в электростанцию. Обычно для направления потока воды используется затвор, большая труба, которая может быть над или под землей.

2. Лопасти турбины

ЛОПАСТИ ТУРБИНЫ  выталкиваются потоком воды из затвора, заставляя их вращаться.

ФОРМА И УГОЛ  лопаток турбины передает энергию падающей воды на вращение вала.

3. Вал турбины

ВАЛ  соединяет турбину с генератором, вращаясь с той же скоростью, что и турбина.

4. Генератор (ротор)

ВНУТРИ ГЕНЕРАТОРА  вращающийся вал вращает магниты внутри неподвижного медного кольца, перемещая электроны для производства электричества.

5. Повышающий трансформатор

ПОВЫШАЮЩИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ  повышают напряжение электроэнергии, вырабатываемой генератором.

6. Линии электропередачи

ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ передают электричество высокого напряжения на подстанции в наших сообществах.

7. Подстанции

НА ПОДСТАНЦИЯХ понижено напряжение и мощность распределена по домам и предприятиям.

8. Дома и предприятия

ПОДСТАНЦИИ Перед тем, как попасть к нам домой или на работу от подстанций, напряжение снова снижается на трансформаторах. Как показано на картинке, трансформаторы часто можно увидеть наверху опор ЛЭП.

9. Поток воды

ПОТОК ВОДЫ используется для поворота турбин в реку.

10. Водослив

ВОДОСБОРНИКИ выпускают воду вниз по течению, которая не направляется на электростанцию ​​для выработки электроэнергии.

Можете ли вы превратить свой дом в гидроэлектростанцию?

Автор New Scientist, партнер Energy Realities

Ни у кого нет всех ответов на мировые энергетические вопросы, поэтому New Scientist объединилась с Статойл искать решения у аудитории New Scientist.

Был задан вопрос: сколько электроэнергии можно было бы произвести, если бы вы подключили турбину к водопроводу под давлением, поступающему в ваш дом? Повлияет ли это на поставщика воды или на ваших соседей?

В то время, когда нам нужно больше низкоуглеродных источников электроэнергии, домашняя гидроэнергетика кажется отличной идеей.

И оказывается, что генерация электроэнергии из воды, протекающей по трубам, уже используется, хотя и не так, как это предусмотрено в вопросе. Эндрю Лохбихлер, основатель и технический директор XYZ Interactive из Торонто, указывает на LinkedIn, что некоторые счетчики воды уже включают в свою конструкцию небольшую турбину для выработки электроэнергии для питания радиоприемника, который отправляет данные о потреблении в домохозяйствах на ретрансляционную станцию. Они используют лишь небольшую часть энергии потока, так что вода по-прежнему достигает самых высоких частей домов, которые они обслуживают.

Турбины

также можно использовать в водопроводных трубах гораздо большего размера. Майкл Похлод, аналитик по рискам и нормативным требованиям TransCanada, указывает на их использование в трубах диаметром более 60 сантиметров. Его доказательства исходят от компании Lucid Energy из Портленда, штат Орегон, которая устанавливает турбины с вертикальной осью внутри труб и генераторы электроэнергии поверх них. Сняв избыточное давление в системах с гравитационным питанием, компания рассчитывает, что сможет вырабатывать 100 киловатт и более без нарушения потоков.Восхитительно, что эта система также может работать на сточных водах — новой форме энергии из отходов.

Если гидроэнергетика работает на больших трубах, будет ли она работать в масштабе отдельных домов? Даже если ответ утвердительный, Стив Орчард из Глостершира отмечает, что существует юридическое препятствие, которое необходимо преодолеть, по крайней мере, в Великобритании. Это связано с тем, что оставление крана открытым для выработки электроэнергии будет противоречить положениям Правил водоснабжения (водопроводной арматуры) 1999 года, которые предназначены для предотвращения потерь воды.

Но ответ положительный? Мы получили много ответов от людей, которые проводили эксперименты и сложные расчеты, чтобы проверить идею. Физика Всем привет. Скорость потока воды сильно различалась, но ответы – нет. Был достигнут полный консенсус в отношении ценности этой схемы, о чем свидетельствуют победившие в этом месяце заявки:

.

Я провел дома простой эксперимент, чтобы выяснить, сколько времени потребуется, чтобы наполнить ведро известного объема водой при полностью открытом кране. Я обнаружил, что мой внешний кран, питаемый непосредственно от стояка, идущего с улицы, подает 30 литров в минуту, или 0.5 литров в секунду. Это расход из одного крана, но на практике напорная магистраль может снабжать сразу несколько кранов, каждый из которых работает на полную мощность. Я мог запустить три крана одновременно, прежде чем скорость потока уменьшилась. Итак, похоже, что мой напорный трубопровод имеет грубую производительность 1,5 литра в секунду. Это массовый расход 1,5 кг в секунду. Я знаю, что диаметр магистрали составляет около 13 миллиметров – стандартный размер трубы здесь, в Великобритании, – поэтому я могу рассчитать, что вода движется со скоростью 11 метров в секунду (это объемный расход, деленный на площадь поперечного сечения трубы). ). 2, где м равно 1,5 кг/с, а v равно 11 м/с. Подсчет цифр дает энергию около 90 джоулей в секунду — или 90 ватт, если бы вы могли собрать ее со 100-процентной эффективностью.

Но такой хорошей турбины не сделаешь. Лучшая практическая турбина имеет КПД около 66 процентов, поэтому реально вы получите около 60 Вт на валу турбины в вашей водопроводной трубе. Но, опять же, маленькие электрические машины заведомо неэффективны, так что вам повезет, если вы получите половину этого в виде электричества.Я мог рассчитывать на получение около 30 ватт электроэнергии от турбины, пока я не брал из нее воду для каких-либо других целей.

Однако это было бы очень антисоциальным поступком. Вода, которая поступает в мой дом, течет из хозяйственного резервуара на вершине близлежащего холма. Он не добирается туда сам по себе, и моей компании по водоснабжению приходится тратить энергию, чтобы перекачивать его в гору. Воду тоже, конечно, дорого обрабатывают, чтобы сделать ее пригодной для питья, и поэтому сливают в канализацию из расчета 1.5 литров в секунду — это 130 тонн воды в день — для производства тривиального количества энергии было бы ужасной тратой.

«Я только что проверил, сколько моя местная компания по водоснабжению взимает плату за такое количество воды (около 47 500 тонн в год) по счетчику. Это около 57 600 фунтов стерлингов. Это смехотворно дорогой способ выработки 30 ватт электроэнергии. Дон’ Не попробуй это дома, народ!»

Ричард Эллам, Бристоль, Великобритания

«Поставщик воды, конечно, отнесется к этой деятельности с недоверием, посчитав ее нецелевым использованием воды, но ее влияние на общее водоснабжение будет незначительным.И ваш сосед не заметит никакой разницы, если только вы не разделяете очень длинную и маленькую водопроводную трубу. Причина разочаровывающего объема вырабатываемой электроэнергии – не в низком напоре – многие «русловые» электростанции работают на одинаковых напорах (высота накопительного резервуара над турбиной). Проблема в очень низкой скорости потока. Напротив, относительно небольшой гидрогенератор мощностью 10 мегаватт будет иметь пропускную способность около 60 кубических метров в секунду. Это много ведер.»

Алан Брукман, Сабден, Ланкашир, Великобритания

«Если электроэнергия, произведенная таким образом, считается «бесплатной» энергией, и если вам посчастливится не установить счетчики воды, возникнет большое искушение позволить большему количеству воды проходить через вашу турбину. Это повлияет на вашу соседям, если это поможет раньше ввести запрет на использование шлангов во время засухи, а также потому, что поставщикам воды нужно будет поставлять больше воды, а их расходы будут переложены на потребителей.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.