Минигидроэлектростанции — пример возобновляемых источников энергии

В одном из сел на Алтае местные жители, однажды, в выходной день, встали как вкопанные у привычной дороге от дома до реки. Что-то невиданное доселе поразило их воображение: еще вчера река была себе «ничего особенного». Бежит водичка себе и бежит, никого не трогает. А тут… То ли ночью, то ли с первыми лучами солнца, пока в деревне спали, некие пришельцы установили колесо с лопастями поперек водного потока и теперь вот длиннющий провод тянется в сторону деревни.

Когда бабушка Софья Аркадьевна предположила, что ночью прилетали «пришельцы в тарелках», умный мужик, работающий на лесопилке, сразу отсек данную экзотическую версию. Если то были пришельцы, то почему у них такое ржавое и кривоватое оборудование? Действительно, в потоки реки уходили лопасти кривые, сам корпус сооружения из металла выглядел пошарпанным, кое-где ржавым, и все это имело явное земное происхождение. «Не летают пришельцы на таких ржавых консервных банках! У них звездолеты, сделанные своими щупальцами имеются!» – логично заключил мужик.

Провод от сооружения вел в дом местного изобретателя Николая Петровича. Этот человек слыл по деревне странным, но ученым, ибо всегда что-то мастерил в мини-мастерской. Что-то «варил», стучал молотками, пилил, то есть работал руками. Двое сыновей ему всегда помогали. «Опять наш Петрович чего-то надумал!» — заключил умный сотрудник лесопилки.

Выяснилось, что по первой зорьке изобретатель установил в реку поперек потока колесо с лопастями. На изготовление чудо-колеса ушло немного времени, гидропривод, старый электрический мини-генератор, пару подшипников и неказистое б\у колесо. Что же за чудо-юдо аппарат встал на пути привычного речного потока? Ответ: простейшая гидроэлектростанция, придуманная и собранная своими руками. Да еще сыновья помогли, как обычно. Но даже мини размер колеса несколько пугал жителей: что-то тут нечисто!

Мини гидроэлектростанция. Причины роста популярности

Небольшая гидроэлектростанция не является таким уж сложнейшим сооружением. Напротив, состав необходимого оборудования, принцип работы ее незамысловаты. Чем проще механизм, тем дольше он, как правило, служит, и наоборот, сложные приборы ломаются куда чаще, а починить их своими руками непросто. В нашем случае изобретатель использует силу водного потока обычной быстрой алтайской реки, энергия воды передается на лопасти мини-турбины, затем на гидропривод и на генератор. Вот уже мы и получаем электроэнергию.

С каждым годом заветные киловатты стоят для конечного потребителя все дороже и дороже. Вот поэтому некоторые рачительные хозяева домов стали присматриваться к альтернативным способам получения электрического тока. Кто-то ставит генераторы на дизеле, если имеет выход на дешевую солярку. Кто- то использует энергию ветра, а кто-то, кто живет на быстрой воде, догадался пустить в дело небольшую гидроэлектростанцию.

С чего начать?

Мы уже упомянули о необходимости быстрой воды рядом с домом для того, чтобы использовать небольшую гидроэлектростанцию. Своими лопастями она будет захватывать речной поток, давать людям свет. Сейчас в России не проблема купить подобную продукцию, из Китая например. Есть в ограниченной продаже и отечественные мини-образцы. Но с чего следует начать? Нужно знать скорость потока. Рек в России великое множество, но далеко не везде можно будет установить гидроэлектростанцию для своего дома.

Существуют специальные приборчики для измерения скорости потока, но чаще всего у обычного человека, не специалиста, этой машинки нет. Не беда! На помощь придет обычная смекалка и математика со своими точными вычислениями.

Отмеряем десять метров по течению реки вверх. Ставим метки. Дальше нам потребуется секундомер (есть сейчас почти в каждом телефоне), помощник (подойдёт даже «сопливый» пацан\девчонка), да кусочек деревяшки. Просим помощника взять в руки кусочек деревяшки (отломать заранее от доски щепку) и пройти вверх по реке до отметки. Сами становитесь где-то посередине, говорите помощнику опустить деревяшку в воду ровно на уровне верхней метки в 10 метров. По вашей команде «Отпускай!» помощник выпускает щепку, а вы тут же включаете секундомер.

Деревяшка плывет по течению реки вниз, вы ее сопровождаете. Руками крепко держите секундомер и когда деревяшка достигает нижней отметки пути в 10 метров, нажимаете «отбой» отсчета. Щепка плывет себе дальше, она своим примером оказала нам содействие в научном эксперименте, а у вас теперь есть нужные данные для математических расчетов: 10 метров делим на то количество секунд, которое показал секундомер. В итоге и получаем искомую СКОРОСТЬ потока.

Тут уж как повезет. Но если скорость потока менее 1 метра\сек., то игра не стоит свеч. Конечно, есть пути, как увеличить скорость и использовать энергию падающей воды, но для этого придется создавать своими руками мини-плотину, перекрывать поток, а это уже большие затраты и, мягко скажем, недовольство соседей, да и живности в самой реке. Надо помнить, что вода – среда агрессивная, и подвергает коррозии и разрушению любой металл. Так что чем больше оборудования используется, тем дороже выйдет гидроэлектростанция. А значит, придется чаще ремонт делать собственными руками или звать специалистов со стороны, да и сама энергия выйдет дорогой.

Варианты миниГЭС

Как же тогда быть? Как использовать течение реки без масштабных вложений? Тогда нам нужен обычный проточный аппарат. В настоящее время разработано четыре типа компактных гидроэлектростанций, не требующих перекрывания рек.

Пропеллер

У Карлосона мини-пропеллер был на спине, и он прекрасно справлялся со своими обязанностями. Поправит толстячок своими небольшими руками свой костюмчик, и летит на крышу. Пропеллер – как разновидность гидроэлектростанции — тоже хорошо работает и представляет собой вертикальный ротор, с лопастями в два сантиметра примерно. Если увеличить ширину лопастей, то сопротивление возрастет, и нужная скорость вращения не будет достигнута.

Ротор помещают под воду. Пропеллер рассчитан на скорость воды в реке до 2 метра/секунду. Гидроэлектростанция на основе пропеллера – одна из доступнейших разновидностей альтернативной гидроэнергетики в условиях личного домохозяйства. Однако, нужно помнить, что своими пусть и небольшими «руками – лопастями» пропеллер может нанести вред животному миру реки.

Дардье — ротор

Этот ротор также помещается под воду, но на сей раз используется сила разности давлений на различных его лопастях. Рельеф ротора Дардье сложен, вода его обтекает по-особому, за счет этого и происходит его вращение. Жорж Дардье — французский изобретатель, он и изобрел этот аппарат. Изготовить ротор Дардье сложнее, чем пропеллер, но зато он выдает довольно высокую мощность.

Гирлянда

Небольшая гидроэлектростанция с гирляндой – это не новогодняя шутка, хотя скоро Новый Год. Гирлянда в нашем случае — длинный трос, с нанизанными на него роторами. Вся конструкция опускается в поток воды полностью, и роторы начинают крутиться. При этом они же вращают сам трос, который с одного конца закреплен в подшипнике, а с другого подсоединен к генератору. Вот вам и электричество.
Но есть и минус: гирлянда перекрывает всю реку, с одного ее берега до другого, а значит, может покалечить ребенка, к примеру, если тот полезет руками в воду в поисках красивого камешка. Гирляндная гидроэлектростанция весьма опасна! Место ее размещения желательно как то обозначить, огородить.

Водяное колесо

Здесь мы говорим о мини — варианте электростанции, использующей энергию проточной воды. Именно такое колесо и установил Николай Петрович из Алтая в начале нашего повествования. Колесо не утопают под воду полностью, оно возвышается над ней, а лопасти погружены частично, до половины. Сооружение ставится поперёк течения и за счет энергии потока колесо вращается, оно соединено с мини – генератором и… Вот вам и электричество! Сделать такое водное колесо своими руками не столь сложно.

В целом у данного типа гидроэлектростанций небольшого размера для бытовых нужд имеется хорошее будущее. Небольшие габариты и относительная легкость развертывания позволят использовать их почти везде, где есть река и достаточный по силе водный поток. Эти аппараты способны давать чуть ли не бесплатное электричество для конечного потребителя. Однако, пока массового производства таких гидроэлектростанций в РФ не налажено, хотя интерес к ним все возрастает и возрастает.

М. Берсенев

Сорокалетний житель одного из районов северного Таджикистана изобрел Мини-ГЭС. Теперь 20 дворов получают электричество бесплатно:

Трекеры — системы ориентации солнечных батарей

Вода это неиссякаемый источник энергии наиболее подходящий для получения электрической энергии.

В настоящее время компания «Стройимпекс Плюс» осуществляет поставки электрических мини гидроэлектростанций (Микро ГРЭС) специально разработанных для людей, живущих в отдаленных районах с отсутствием качественного электроснабжения или вовсе его отсутствие. 

 

Такого рода Мини-Генераторы состоят из наклонной турбины и альтернатора переменного тока (однофазного или трехфазного электрогенератора). Такие устройства характеризуются малым весом, и небольшими размерами.

Термин «Микро ГРЭС» обычно используется для гидроагрегатов мощностью до 100 КВт. Такой мощности бывает достаточно, чтобы дать свет в личное хозяйство или небольшой посёлок, а так же для электроснабжения небольших предприятий. Микро-ГРЭС использует энергию воды, и не требует строительства дорогостоящих плотинных сооружений.  

 

Электрогенератор, приводимый в движение силой воды, позволяет получить абсолютно бесплатную энергию. Затраты на обслуживание такого гидрогенератора минимальны, как правило все они заключаются в периодической (один раз за несколько месяцев) смазке подшипников на валу турбины.
Миниатюрные гидроэлектростанции оказались настолько популярны, что теперь их используют тысячи семей и небольших предприятий по всему миру.

Основное развитие Микро-ГРЭС получили в горных районах развивающихся стран, таких как Непал (где эксплуатируется около 2000 систем), в Гималаях, в Южной Америке, в странах вдоль Анд, таких как Перу и Боливии. Мелкие программы использования Микро ГРЭС внедрялись в холмистых районах Шри-Ланки, на Филиппинах, в Китае и в других странах мира.
В глобальном масштабе, гидроэнергетика во всем мире является самым крупным источником электроэнергии из возобновляемых источников, обеспечивающей около 16% мировой электроэнергии (3,040 ТВт*ч в 2006 году). В 1995 году, общая мощность Микро-ГРЭС в мире оценивается в 28 ГВТ, поставляя около 115 млрд. КВт электроэнергии, из которых 40% приходится на развивающиеся страны.
Большое число Малых ГРЭС систем имеют гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем одна большая гидроэлектростанция.

Микро ГРЭС не нарушают экологию, так как не требуют строительства крупных платин и затопления водой значительных площадей, что неизбежно связано с возведением крупных ГРЭС. В большинстве случаев установка такой генераторной установки вообще не требует создания плотины. Миниатюрные гидроэлектростанции выпускаются в однофазном исполнении 110В-220В., и трехфазном 380В.
Для эффективной работы такой турбины необходим очень малый поток воды (от 6 до 12 литров в секунду) при этом на выходе можно получать мощность для питаний небольшого предприятия. Мощность однофазных гидрогенераторов включает модели от 500 Вт до 10 кВт, трехфазных от 6 до 50 кВт. Устанавливаются такие генераторы, как правило, в районах, где протекают небольшие реки, или имеются водопады или плотины.

 Для обеспечения привода генератора на горной реке необходимо обеспечить забор воды выше по течению с помощью трубопровода. Диаметр водопровода зависит от мощности гидротурбины, как правило, от 50 до 300 мм. Сама турбина устанавливается ниже водозабора. При таком варианте установки гидроэлектростанции вода собирается по течению, и, направляясь по трубе, вниз служит приводом для водяной турбины.

 

В турбину вода попадает через специальное сопло, где попадает на лопасти турбины связанной с генератором переменного тока. Конструкция турбины имеет спиральный корпус, который направляет поток воды через лопасти на ротор.
Вес таких гидрогенератов в снаряженном состоянии составляет от 28 до 500 кг.
Установка подобных электростанций необычайно проста. Единственно важным критерием при установке является соблюдение перепада высот водяного гидропровода. После установки нет эксплуатационных затрат и затрат на техническое обслуживание.
Гидротурбина выполнена в одном корпусе с безщеточным генератором и блоком автоматической регулировки выходного напряжения.
Эксплуатация гидрогенератора вырабатывающего электричество не предусматривает необходимость использования в составе такой электростанции источников бесперебойного питания или аккумуляторных батарей.

elsip.ru