Микро гэс своими руками: Как самому сделать мини-ГЭС?

Содержание

Житель Северной Осетии построил ГЭС и попал под проверки — Российская газета

В Северной Осетии местный житель Эльбрус Налдикаев, который построил рядом со своим домом небольшую частную гидроэлектростанцию (ГЭС) и обеспечивает бесплатной энергией и себя, и весь поселок, не может ее узаконить.

Рядом с его жилищем протекает река Фиагдон — на нее он и установил мини-турбину собственного производства, а к ней подключил генератор. Однако гениальное в своей простоте новшество тут же оказалось вне закона: юридических документов, регламентирующих использование таких ГЭС, нет ни в стране, ни в республике.

Как только частная ГЭС начала работать, в гости к Эльбрусу пришли налоговые инспекторы

Эльбрус Налдикаев по специальности инженер-электрик и работает на одном из промышленных предприятий Владикавказа. До этого он несколько лет прожил в Китае, куда его пригласили работать в качестве специалиста с высокой квалификацией. Но когда контракт закончился, вернулся обратно в Осетию. Тогда у талантливого инженера и появилась идея использовать природные мощности реки Фиагдон для обеспечения бесплатной энергией себя и соседей.

— На реку я поставил обычную пропеллерную турбину, которую изготовил сам, — рассказывает Эльбрус Налдикаев. — Турбина соединена с редуктором, который вращает генератор и уже вырабатывает электричество. Мощность зависит от объема воды, которая проходит через турбину. В том месте, где у меня дом — место относительно равнинное и поэтому перепады высот небольшие, — не более трех метров. Соответственно, через турбину проходит около 1 кубометра воды в секунду, что дает мощность всего в 12 кВт, но этого достаточно, чтобы обеспечивать электроэнергией дом, а излишки я отдаю в общую сеть и питаю поселок. Летом получается, что на свои нужды я трачу примерно 30 процентов сгенерированной энергии, а 70 отдаю в сеть. Зимой — наоборот.

По словам Эльбруса, на строительство этой мини-электростанции потребовалось полгода. Главные финансовые расходы составили вовсе не создание турбины или генератора, а гидротехнические сооружения — надо было провести от реки канал длинной 90 метров и шириной 2,5 метра, забетонировать его. Сама же электростанция занимает площадь всего в 10 квадратных метров. Как только частная ГЭС начала действовать, в гости к Налдикаеву пришли налоговые инспекторы. По их мнению, инженер-изобретатель должен был платить налоги, раз он использует природные ресурсы и вырабатывает электричество. Однако спор быстро удалось уладить: нашелся федеральный закон, который гласит, что частные электростанции мощностью до 100 кВт не облагаются налогами. К тому же электроэнергию, которую генерирует ГЭС, Эльбрус Налдикаев использует только в личных целях для обеспечения дома, а излишки бесплатно отдает в сети поселка.

Заинтересовались изобретением Эльбруса и в МРСК Северного Кавказа. Специалисты электросетевой компании установили счетчики на частной ГЭС, чтобы регистрировать количество вырабатываемой энергии. По мнению инженера, подобные простейшие вещи, как частная ГЭС, в России не приживаются. Одна из главных причин — почти полное отсутствие каких-либо документов, регламентирующих статус человека, у которого есть свои генерирующие мощности, и его взаимоотношения с государственными электросетевыми компаниями.

Кстати

В начале февраля 2019 года Госдума приняла в первом чтении законопроект, разработанный Минэнерго России, «Об электроэнергетике» в части развития микрогенерации. Принятие законопроекта упростит процедуру размещения объектов микрогенерации, предоставит их владельцам возможность продавать излишки вырабатываемой электроэнергии на розничных рынках. К объектам микрогенерации относятся солнечная, ветровая, водная энергия с максимальной мощностью до 15 кВт.

Речь в документе идет в том числе и о небольшой гидроэлектростанции. Как, например, в австрийских Альпах, где практически на каждом водотоке стоит мини-ГЭС. «Актуальной становится формула «сам себе производитель и сам себе потребитель», — пояснил «РГ» профессор кафедры возобновляемых источников энергии РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина Константин Ильковский. — Но для обеспечения безопасного функционирования внутридомовых инженерных систем законопроект не предполагает возможности установки систем микрогенерации в многоквартирных жилых домах.

Директор Фонда энергетического развития Сергей Пикин считает, что этот законопроект про повышение эффективности, чтобы у владельцев частных домохозяйств возникло желание развивать новые источники микрогенерации. Документ необходим, чтобы узаконить деятельность домохозяйств, увлекающихся ВИЭ. По мнению эксперта, инвестиция в покупку ветряка окупится никогда.

При реализации законопроекта может возникнуть ряд сложностей. Например, выдача в сети, которые не готовы к приему электроэнергии от потребителя/производителя электроэнергии. Ведь по сути они должны работать в реверсном режиме. Конфигурация распределительной электросети должна быть изменена очень серьезно.

Кроме того, не решена проблема хранения электроэнергии. Для этого необходимы большие помещения, где были бы установлены накопители.

Подготовила Ольга Бухарова

Как сделать мини-ГЭС своими руками / GEF Small Grants Programme, Программа малых грантов в Узбекистане

Главная > Новости > Как сделать мини-ГЭС своими руками

Если недалеко от вашего дома есть небольшая речка, вы можете использовать такой генератор для получения чистой энергии. Это схему разработал один американский рационализатор и собрал мини-ГЭС всего за три дня.

Как сделать генератор для домашней ГЭС | by Maxim Zalevski

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

Мини ГЭС. Виды и работа. Применение и устройство.Особенности

Мини ГЭС представляет собой небольшую гидроэлектростанцию, которая вырабатывает относительно малое количество электрической энергии. Данное оборудование не имеет четко обозначенного понятия, единственной его характеристикой выступает мощность. По своему принципу работы малые гидроэлектростанции практически ничем не отличаются от станций, которые вырабатывают большую мощность. Вода здесь также выступает в качестве источника силы, которая и вращает лопасти турбины.

Необходимость использования подобного оборудования часто вызвана отсутствием полноценного снабжения электричеством, а также ростом тарифов на электрическую энергию. При наличии реки или даже речки и грамотном подходе к установке данного оборудования вполне можно обеспечить электроэнергией целый дом или даже небольшого поселения. В некоторых случаях даже при небольшой скорости речки можно создать необходимый поток воды с помощью создания перепадов высот.

Виды

Мини ГЭС может выдавать разную мощность электрической энергии, это зависит от ее типа и разновидности применяемого оборудования.

Исходя из типа водяных потоков, могут применяться следующие виды гидроэлектростанций:

Русловые. В большинстве случаев их можно наблюдать на равнинах. Их ставят на реках, где вода имеет небольшой поток.

Стационарные. Их применение свойственно местам, где реки имеют быстрый поток воды. Это позволяет рассчитывать на получение большей энергии воды.

Гидроэлектростанции, которые ставятся в точках перепада водяного потока. В большинстве случаев их можно наблюдать поблизости от промышленных предприятий и организаций.

Мобильные установки. В большей части случаев они сооружаются с использованием рукава из армированных материалов. Для мобильных гидроэлектростанций часто достаточно лишь небольшого ручейка.

По принципу функционирования Мини ГЭС бывают:

«Водяное колесо». Это значит, что колесо с лопатками располагается параллельно текущей поверхности воды, но в то же время в воде находится только часть колеса. Водная масса оказывает давление, в результате чего колесо начинает вращаться. Указанное вращение заставляется вращаться генератор.

Мини ГЭС в виде гирляндной конструкции предполагает укладку троса или оси между двумя берегами. На нем жестко устанавливаются роторы. Под действием перемещения водных масс роторы начинают вращаться. Их вращение также передается тросу, оно же в итоге передается генераторной установке. Она стоит на поверхности берега.
Установка с ротором Дарье. Принцип данного устройства базируется на использовании разности давлений, возникающих на лопастях ротора. Вызывается такая разность вследствие обтекания водой сложно устроенных плоскостей ротора.

Установка с пропеллером. Данное устройство напоминает ветрогенератор, однако в данном случае лопасти установки находятся в воде.

По разновидности конструкций устройства турбины могут быть:

Осевыми. В них вода направляется по оси турбины и идет на лопасти, что и приводит во вращение турбину.
Радиально-осевыми. Здесь вода первоначально направляется радиально к оси, а впоследствии по оси ее вращения.
Ковшовыми. В данном случае вода направляется на лопатки (ковш) посредством сопел, где происходит увеличение скорости воды. Ударяясь о лопатки, турбина приводится во вращение.
Поворотно-лопастными. В данном случае лопасти вращаются вокруг оси вместе с турбиной.

В зависимости от условий монтажа данное оборудование может быть:

Низконапорными, они предполагают перепад высот до 25 м.
Средненапорными, они предполагают перепад высот в пределах 25-60 м.
Высоконапорными, они предполагают перепад высот выше 60 м.

Устройство

Гирляндная гидроэлектростанция выполнена из турбин, которые имеют небольшой вес. Они нанизываются на трос в виде гирлянды. Данный трос перебрасывается через реку и крепится в опорных подшипниках. Эти подшипники обеспечивают свободное вращение и возможность раскручивания вала генератора.

Турбины, которые также называют гидровингроторами, выполнены в виде двух полуцилиндров со смещенными осями. Когда они погружаются в воду, то течение воды обеспечивает создание крутящего момента. В результате течения потока воды трос выгибается и натягивается, что обеспечивает его свободное вращение. Концами трос соединяется с редуктором, именно ему передается мощность крутящегося троса. В результате трос выполняет функцию вала, который передает мощность генератору.

В обычной промышленной или бытовой сети постоянство частоты тока поддерживается сетью и специальным оборудованием. Однако для потребителя генератор может выдавать большую мощность, в зависимости от скорости течения воды. Поэтому в генераторе предусматриваются дополнительные регулировочные механизмы. К примеру, в схему может быть введена регулируемая балластная нагрузка, она может использоваться для подогрева воды в случае выработки излишней мощности. В промышленных установках мини ГЭС для этого специально предусматривается дополнительное оборудование.

Схема электрогенерирующей установки в целом предполагает наличие следующих элементов:

Гидротурбина с лопатками, которая соединяется с валом генератора.
Генератор. Используется для создания переменного тока. Он подсоединяется к валу турбины. Так как параметры создаваемого тока являются сравнительно нестабильными, то применяется дополнительное оборудование.
При помощи блока управления турбиной можно запускать и останавливать агрегат, синхронизировать работы, контролировать режимы работы и аварийно останавливать установку.
Блок балластной нагрузки, который используется для рассеивания неприменяемой мощности, то есть энергии, которую потребитель в данный момент не использует. Это дает возможность избежать выхода из строя генератора, а также системы контроля и управления.
Контроллер заряда или стабилизатор. Данные устройства необходимы, чтобы управлять зарядом аккумуляторов, преобразования напряжения.
Аккумуляторные батареи, которые накапливают заряд и обеспечивают автономность работы устройства.
Инверторная система, используемая для преобразования напряжения.

Принцип действия мини ГЭС

Принцип действия аналогичен функционированию крупных электрических станций. Отличие кроется только в мощности установок и объема создаваемого электричества.

Напор воды может создаваться обычным течением водоема или образовываться путем возведения плотины или другого сооружения. К примеру, может быть создан искусственный перепад высот, что позволяет за счет силы тяжести усилить поток воды. В свою очередь, благодаря силе тяжести гидравлическая турбина будет вращаться быстрее, а значит, будет вращаться быстрее и генератор. В ряде случаев могут применяться одновременно два способа создания напора.

Под действием напора вода направляется в необходимом направлении, где и устанавливается турбина. На ее лопасти попадают водные массы, которые передают им свою энергию. Источником водной энергии могут являться реки и речки, перепады высот, расположенные на всевозможных водяных сбросах, трубопроводов разного назначения и так далее. Указанная водная энергия преобразовывается при помощи гидротурбины в движение вращения. Далее, проходя через редуктор или другую механическую передачу, эта энергия направляется на вал генератора.

Применение

Мини ГЭС могут применяться повсеместно. Ограничением их применения может быть только отсутствие рек и речек. Если возле дома течет маленькая река, в том числе имеются плотины, высотные перепады на водяных сбросах, то это значит, что в данной местности созданы все условия для монтирования мини гидроэлектростанции. Естественно, что на ее покупку, монтаж или создание своими руками потребуется вложение денег. Однако, необходимо отметить, что такая установка сможет довольно быстро окупиться. В любой момент времени Вы будете иметь дешевую электроэнергию, за которую не нужно будет платить. Вы не будете зависеть от всевозможных внешних факторов.

Мини ГЭС могут использоваться в следующих целях:

Для промышленно применения. Это установки мощностью 200 кВт и выше. Данное оборудование производится специализированными предприятиями, однако их не так много. Данные гидроэлектростанции применяются для электрического снабжения промышленных предприятий и организаций, а также реализации электрической энергии потребителям.
Для коммерческого применения. Это установки мощностью до 200 кВт. Данные гидроэлектростанции применяются для электрического снабжения мало энергоемких предприятий, поселений, а также небольших групп домов.
Для бытового применения. Это установки мощностью до 20 кВт. Данные гидроэлектростанции применяются для электрического снабжения небольших всевозможных объектов, а также загородных домов.

Мини ГЭС для личного потребления вполне можно соорудить собственными руками. Для этого можно использовать как готовые комплектующие, так и подручные материалы.

расчет и успешная реализация проекта в фермерском хозяйстве.

Как была успешно реализована идея получать энергию от сливной трубы. Однажды фермеру из Карачаево-Черкесской республики пришла в голову такая замечательная идея. Из искусственного пруда, расположенного на склоне горы (предназначенного для разведения рыбы), через две трубы вытекает вода. Трубы длиной 50 м имеют диаметр 50 см, закопаны в склоне горы таким образом, что перепад высоты от уровня пруда до этих труб составляет 14 м. Расход воды доходит до 100 л/с.

Чтобы минимизировать затраты, были найдены: редуктор от косилки, металлическая катушка от кабеля, трехфазный генератор, отслужившие свой век и выброшенные, но еще вполне пригодные.

Потребности фермера в электрической энергии были преимущественно промышленными: электроинструмент, сварочное оборудование, инкубатор, промышленный сепаратор. Бытовые нужды, такие как телевизор или освещение, существенно меньше по мощности и востребованы в совсем другое время.

Рассчитав мощность потока падающего мини-водопада, получили следующее:

N= QH = 9,8м/с2*100л/с*14м = 13,7 кВт

Естественно, что вода, которая движется по трубе, уменьшает скорость из-за трения, кроме того уменьшение мощности обусловлено потерями в гидроколесе, генераторе, редукторе. В итоге, реальная мощность составила 4,6 кВт.

Водоналивное колесо было сделано из металлического барабана с диаметром 2,2 м (от кабеля). Барабан был разрезан, переварен, сделано расстояние между щечками в 300 мм. Вварены 18 перегородок под углом 45 градусов, заменены подшипники.

На гидроколесе смонтировали цепной редуктор, имеющий коэффициент передачи 4. С помощью карданного вала от Жигулей вращение от гидроколеса передается в помещение микро ГЭС. Здание станции сделали из пятитонного контейнера, внутри которого был установлен на станине редуктор, имеющий коэффициент 40 и трехфазный генератор, имеющий скорость вращения до 3000 об/мин.

Сбоку от генератора установлено компаундирующее устройство для регулировки тока возбуждения. В качестве блоков управления взяты блоки от старой кормодробилки. От микрогэс к фермерскому хозяйству была протянута линия эдектропередач длиной 150 м.

Таким образом, идея создания установки, работоспособной и несложно по конструкции, была реализована. Надеемся, что она окажется полезна читателям этой статьи.

Мини- и микро-гэс — популярные конструкции и применение

04.12.2017 2689

Мы побеседовали с Зульфией Мамадалиевой — исследователем Наманганского инженерно-технологического института, которая сегодня устанавливает первую экспериментальную микрогидроэлектростанцию на малом водотоке в городе Касансае Наманганской области. Именно она, маленькая и хрупкая женщина, первой заинтересовалась, как получить бесплатную энергию для жителей родного города.

— Как вы решили заняться такой еще малоизученной в Узбекистане темой ?

— В ходе научных исследований и работы с предпринимателями и фермерами Наманганской области я часто сталкивалась с недостаточной информированностью жителей нашего города об альтернативных источниках энергии.

Все связывали их только лишь с солнечными установками, но ведь существует много других интересных способов. Так и началось мое исследование микрогидроэлектростанций.

Сначала я сделала заметки, потом начала исследовать наш район с целью найти наиболее перспективные места для постройки микро-ГЭС, которые смогли бы компенсировать нужды фермерских хозяйств и частично заменять энергоснабжение.

— В чем преимущества микрогидроэлектростанций?

— Во-первых, они обладают главным плюсом для всех предпринимателей – привлекательной ценой. Конструкция, которую мы установили в качестве экспериментальной, не такая дорогая.

Возможно, она выглядит немного громоздкой, но на самом деле ее очень легко установить, снять, перенести – она мобильна. Если изменится поток воды, вы можете спокойно переместить ее в другое место и настроить там самостоятельно.

Таким образом, вы не затрачиваете ни огромных средств, ни трудовых ресурсов.

Второе преимущество нашей установки — она рассчитана именно на малые потоки воды, которые как раз протекают в нашем районе и многих других областях Узбекистана. Это арыки, саи, которые текут со скоростью от 3 до 5 метров в секунду.

То есть если предпринимателю, к примеру, на постройку крупной ГЭС требуется достаточно много финансов и сил, то наши установки можно прикрепить на обычном арыке.

Мы надеемся, что благодаря этому наши гидроэлектростанции будут популярны среди жителей областей и районов.

Схема микро-ГЭС
В комплект поставки входят:
водозаборное устройство (1), водовод (2), энергоблок (турбина — 3, генератор — 5), выпускной коллектор (4) и устройство автоматического регулирования.
— Какую пользу несут микрогидроэлектростанции для экологии?

– Прежде всего, это — чистая энергия. При работе микро-ГЭС не наносится никакого вреда экологии и воде. К примеру, чтобы выработать 1 кВт энергии, требуется много ископаемого топлива, а в случае с микро-ГЭС мы имеем возобновляемый источник энергии, который не кончается. Самое главное в этом деле – наладить работу с оборудованием и вовремя обслуживать его.

– По какому принципу работает ваша установка?

– Наша микрогидроэлектростанция – легкого типа. В чем это выражается? По сути, микро-ГЭС – это модернизированный чигирь (чархпалак) — водоподъемное устройство, широко используемое в странах Центральной Азии для полива садов, виноградников и бахчей, который был изобретен еще в III веке предками хорезмийцев.

Еще в древности дешевизна, практичность и безотказность в работе этого древнего механизма сделало его популярным не только среди фермеров, но и ученых, которые предлагают различные усовершенствованные конструкции для использования энергии потока в современных условиях.

Мы решили немного усложнить тот же чигирь, сделать его мобильнее и попробовать использовать для выработки энергии.

Как установить микро-ГЭС? Для начала нужно найти место с небольшим спуском, либо соорудить этот спуск самим. При этом повторюсь, что никаких трудоемких и затратных работ не потребуется, конструкцию спокойно можно установить на любом арыке.

Конструкция с лопастями, установленная перпендикулярно поверхности воды, погружена в нее наполовину. В процессе работы вода давит на лопасти и заставляет вращаться колесо.

Всё очень просто: с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами эта конструкция хорошо работает. Поэтому часто применяется и на практике.

Преимущества микро-ГЭС

— Какова польза, к примеру, от одной такой установки?

— Наша установка рассчитана на 10-15 кВт, то есть она может спокойно обеспечить электроэнергией два или три фермерских хозяйства. Обходится в целом эта конструкция от 20 до 25 млн сумов ($2500-$3125), вместе с установкой.

Если, к примеру, ее приобретают три семьи, то в течение 2—2,5 лет ее можно окупить. Обычно данной конструкцией пользуется не один человек, ведь производящую энергию можно использовать не только для своих нужд, но и для целого хозяйства.

В основном это цеха, фермерские хозяйства.

Кроме того, я хотела бы отметить, что в областях нашей страны очень много старых микрогидроэлектростанций, действующих ранее, старых потоков. Наши конструкции можно спокойно устанавливать и на этих сооружениях, в этом случае установка обойдется еще дешевле.

— А сколько таких установок, на ваш взгляд, потребуется, чтобы обеспечить энергией население нашей страны?

— Это зависит от нужд населения, численности и многих других факторов. Наманганская область считается густонаселенной, поэтому, чтобы обеспечить жителей энергией, понадобится, конечно, не одна конструкция. Плюс микро-ГЭС в том, что можно поставить несколько таких установок в одном кишлаке – они не будут мешать работе друг друга.

— Наверняка, среди всех плюсов данной установки, есть и недостатки?

— Первый и самый главный недостаток — отсутствие комплектующих. В Узбекистане нет действующих генераторов – все они закупаются за рубежом. А самое дорогое в этой конструкции и есть этот генератор.

Если бы их делали отечественные производители, установка обходилась бы в два раза дешевле.

Мы надеемся, что такие производители у нас обязательно появятся, более того – было бы практичнее организовать целое производство, которое занималось бы разработкой микрогидроэлектростанций исходя из потребностей заказчиков.

Гидроэнергетика Узбекистана в цифрах

Большое будущее малых ГЭС

Анна Марченко

Одно из наиболее перспективных направлений в развитии нетрадиционной энергетики в России — освоение энергии небольших водотоков с помощью микро- и мини-ГЭС. Это связано, прежде всего, со сравнительной простотой их строительства и эксплуатации, а также с большим энергетическим потенциалом малых рек.

Свободный ресурс

К малой гидроэнергетике принято относить гидроэнергетические объекты разного типа с установленной мощностью менее 25 МВт, в том числе совсем небольшие — микроГЭС мощностью от 3 до 100 кВт.

Использование гидроэлектростанций таких мощностей для нашей страны — далеко не новое явление: в 1950-1960-х гг. в СССР действовало более шести тысяч подобных станции.

Сегодня же в России их насчитывается всего несколько сотен, что явно меньше наших возможностей и потребностей.

Принципиально важно отметить, что в малой гидроэнергетике нет необходимости строить крупные гидротехнические сооружения и затапливать большие территории водохранилищами.

Маленькая станция может быть установлена практически на любой реке или даже ручье, что особенно актуально для России, где зоны децентрализованного энергоснабжения охватывают более 70% территории страны, на которой проживают около 20 млн человек.

Мини-ГЭС может применяться для энергоснабжения дачных посёлков, фермерских хозяйств, хуторов, а также небольших производств в труднодоступных районах — там, где строить и содержать электрические сети невыгодно.

Серийная ковшовая микротурбина на основе колеса Пелтона

Основные ресурсы малой гидроэнергетики России сосредоточены в горных районах республик Северного Кавказа, в Ставропольском и Краснодарском краях, на Среднем Урале, в Южной Сибири, Прибайкалье и на Дальнем Востоке.

Виды станций

Конструкция типовой малой ГЭС базируется на гидроагрегате, который включает в себя турбину, водозаборное устройство и элементы управления. В зависимости от того, какие гидроресурсы задействованы малыми гидростанциями, их делят на несколько категорий:

русловые или приплотинные с небольшими искусственными водохранилищами;
основанные на существующих перепадах уровней воды;
использующие энергию свободного течения рек.

По величине напора выделяют низконапорные (Н 75 м) малые гидроэлектростанции.

Спецтурбины

Как и на крупных станциях, на малых ГЭС, используются пропеллерные, радиально-осевые и ковшовые турбины (более подробно о них см. «Энерговектор» № 5/2014 г.) соответствующих размеров и модификаций. Чаще применяются пропеллерные турбины и турбины Френсиса.

Мини-ГЭС устраивают непосредственно в потоке воды или на небольших водохранилищах, которые не могут обеспечить достаточного регулирования стока. Отсюда одна из основных проблем эксплуатации малых ГЭС — непостоянный расход воды.

В период зимней и летней межени сток реки минимален, тогда как во время весеннего половодья объём воды может быть достаточно большим.

По этой причине турбины, используемые на мини-ГЭС, должны быть способны работать как при минимальном, так и при максимальном стоке с наибольшей производительностью.

Такая микроГЭС способна полностью обеспечивать электричеством небольшой частный дом

Таким свойством обладают, например, радиальные двухкамерные проточные турбины системы Ossberger производства одноимённой немецкой компании. Стандартное соотношение размеров камер — 1:2.

Малая камера предназначена для низких расходов, большая камера открывается при средних расходах (при этом малая камера закрывается). Обе камеры работают при полном расходе.

В результате поток воды величиной 12-100% от расчётного максимума используется с наибольшей эффективностью (КПД более 80%), причём турбина запускается при расходе всего 6%.

Существует множество типов конструкций малых ГЭС, проектируемых с учётом различных условий применения. Конечно, охватить их все в этой статье не удастся, поэтому остановимся на некоторых оригинальных разработках.

Гирлянды и рукава

Советский инженер Б. С. Блинов изобрёл и в 1950-1960-х годах впервые применил гирляндные ГЭС для малых рек и рукавные ГЭС для малых рек и ручьёв с дебитом воды более 50 л/с. Гирляндная мини-ГЭС состоит из лёгких турбин — гидровингроторов, нанизанных в виде гирлянды на трос, который переброшен через реку.

Один конец троса закреплён за ось в опорном подшипнике, второй — за ротор генератора. Трос в этом случае играет роль своеобразного вала, вращение которого передаётся к генератору. Одна гирлянда турбин (энергоблок) обеспечивает мощность от нескольких десятков ватт до 5-15 кВт.

Такие энергоблоки можно объединять, заставляя их работать на общую нагрузку и повышая тем самым мощность гидростанции.

Труба рукавной микроГЭС укладывается по склону вдоль водотока

Для устройства рукавной микроГЭС на реке или ручье строится небольшая плотина, к отверстию в которой прикрепляется труба-шланг, уложенная вниз по склону вдоль водотока до электрогенератора. Перепад высот от плотины до генератора должен быть не менее 4-5 м.

Вход в «рукав» располагают так, чтобы захватить среднюю, самую быструю, часть течения реки, и воду по сужающемуся каналу подводят к турбинам. Установленная мощность такой станции может варьироваться от 1 до 100 кВт.

В 70-х годах прошлого века гидроагрегаты для рукавных микроГЭС выпускались серийно на предприятиях сельхозмашиностроения.

Водоворот энергии

Интересную конструкцию для малых ГЭС в 2003 г. запатентовал изобретатель из Австрии Франц Цотлётерер. Он назвал свой проект «Технический водоворот», а мини-ГЭС — «Водоворотно-гравитационной станцией».

Водоворотно-гравитационная мини-ГЭС не повредит рыбе

При строительстве станции Цотлётерера часть воды из водотока отводится в бетонный канал, проложенный вдоль береговой линии. Канал завершается бетонным цилиндром, внизу которого выполнено выпускное отверстие с жёлобом-отводом.

Вода поступает в цилиндр по касательной и, подчиняясь силе гравитации, стремится вниз, закручиваясь по спирали. В центре находится турбина, её то и раскручивает водоворот (средняя скорость вращения турбины — 30 об./мин.).

На водоворотной мини-ГЭС, построенной на ручье с перепадом высоты в 1,3 м и работающей при расходе воды 0,9 м3/с, мощность достигает 9,5 кВт, выработка за год — порядка 35000 кВт/ч. В такой мини-ГЭС КПД доходит до 74%.

Водоворотно-гравитационная ГЭС отличается от станций других видов особенно бережным отношением к биоресурсам реки: скорость вращения турбины всегда остаётся достаточно низкой, и для рыбы лопасти рабочего колеса турбины не представляют опасности.

К тому же лопасти воду не рассекают, а поворачиваются вместе с потоком. Ещё один экологический плюс этого проекта — хорошая аэрация воды и перемешивание в водовороте разного рода загрязнителей.

Всё это способствует более интенсивной жизнедеятельности микроорганизмов, которые естественным образом очищают воду.

Речные звёзды

В 2008 г. компания Bourne Energy (Калифорния) разработала генераторные установки RiverStar («Речная звезда») для устройства мини-ГЭС на небольших реках. RiverStar представляет собой капсулу с поплавком для фиксации ротора на требуемой глубине, ориентируемым глубинным стабилизатором, крыльчаткой, генератором с блоком преобразователя напряжения.

Модули RiverStar удерживаются на месте стальными тросами

Модули RiverStar удерживаются на месте стальными тросами, натянутыми под водой поперёк течения реки, поэтому они не нуждаются в установке плотин, якорей и проведении каких-либо дополнительных работ на речном дне.

Параллельно тросам на берег выходят кабели, по которым, собственно, и идёт электроэнергия. Мощность одного модуля при скорости течения реки 7,4 км/ч составляет 50 кВт.

Генераторные установки RiverStar можно устанавливать блоками по несколько штук для увеличения мощности.

Мини-ГАЭС

В середине прошлого века британский изобретатель Элвин Смит предложил оригинальную конструкцию волновой малой гидроаккумулирующей электростанции. В основе установки — два поплавка, способных двигаться друг относительно друга.

Верхний раскачивается волнами, нижний соединён с морским дном с помощью цепи и якоря.

Предусмотрена автоматическая подстройка высоты положения верхнего поплавка в зависимости от уровня моря, который постоянно меняется из-за приливов и отливов, с помощью телескопической трубы, раздвигающейся и складывающейся под действием сил Архимеда и тяжести.

Между поплавками находится «насосная станция» (цилиндр с поршнем двойного действия, который качает воду при движении вниз и вверх). Она подаёт воду на сушу, в горы. В горах устраивают бассейн, в котором вода накапливается и в часы пиковых нагрузок выпускается обратно в море, по пути вращая водяную турбину.

Установка способна поднимать морскую воду на высоту до 200 м и вырабатывать мощность 0,25 МВт.

* * *

Природные условия в России весьма благоприятны для развития малой гидроэнергетики, а при современном уровне доступности информации и всевозможных материалов умельцы могут сделать мини-ГЭС даже своими руками, была бы подходящая река или ручей. Поэтому у малых ГЭС как альтернативных источников энергии, есть все шансы вновь широко распространиться в нашей стране.

Источник: Энерговектор

Мини- и микро-ГЭС — популярные конструкции и применение

Если взглянуть на промышленную энергетику сегодняшнего дня, если обратить внимание на динамику разработок в сфере альтернативной энергетики, то можно легко заметить, что здесь давно сформировался такой стереотип: равнинная река в принципе не пригодна для получения мощности на гидроэлектростанции.
Крупные ГЭС возводятся с применением оборудования, изначально разработанного для получения больших электрических мощностей на крутых перепадах или на горных реках, там где скорость потока воды доходит хотя бы до 2 м/с.
Генераторные установки для таких ГЭС не приспособлены для работы на относительно слабом течении равнинной реки. Для этих целей (для любых рек) продаются разве что походные игрушки для зарядки сотовых телефонов на пару ватт…

Конечно, возводить плотину для последующего строительства на ней промышленной ГЭС — мероприятие дорогое, окупаться будет долго, и вообще нет смысла налаживать традиционную ГЭС на равнинной реке. Если даже на равнинную реку установить обычный движитель, то его эффективность не позволит на малых оборотах получить нормальной мощности, тем более с учетом потерь на редукторе.

Наконец, те формулы, которые говорят что скорость воды менее 2 м/с не подходит для гидроэнергетики, просто не предназначены для применения к малым течениям. Здесь нужны иные формулы и иные подходы к генерации, чем на крупных промышленных ГЭС.

Представьте себе, как гидроустановки малой мощности могли бы обеспечивать электричеством труднодоступные районы нашей страны, и небольшие затраты на их возведение довольно быстро бы окупались. На небольших водотоках можно уже сейчас возводить мини- и микро-ГЭС. Как бы это повлияло на развитие альтернативной энергетики, потенциал которой в России реализован всего на долю процента?

Мини-ГЭС хватит для электроснабжения дачного поселка, усадьбы, хутора, фермерского хозяйства, расположенного недалеко от любой реки, куда однако невозможно проложить нормальную электрическую сеть.

Даже на объектах водоснабжения и водоотведения можно в принципе устраивать микро-ГЭС. Мало того, конструкции небольших ГЭС уже давно зреют и созревают в умах неравнодушных, творчески настроенных людей.

Давайте рассмотрим наиболее популярные конструкции самодельных мини-ГЭС. Итак, небольшие малогабаритные ГЭС — это всегда проточные ГЭС мощностью от нескольких сотен Вт до нескольких десятков кВт, использующие энергию свободного течения реки, роторы которых могут быть устроены по разному. Есть три основных типа роторов для мини ГЭС: водяное колесо, гирлянда и пропеллер.

Водяное колесо устанавливают перпендикулярно реке, погружая его менее чем на половину лопатками в воду. Течение вращает колесо, врезаясь в лопатки, а колесо вращает ротор генератора (через карданную, зубчатую или иную передачу). Это наиболее простой и универсальный вид турбины для мини-ГЭС: они наименее громоздки, занимают наименьшую площадь, и обладают наибольшим КПД.

Такие колеса могут быть установлены на реке или даже на небольшом горном ручье. В самодельных моделях часто можно встретить в качестве генератора переделанный на постоянные магниты автомобильный генератор. Мощность колесных моделей достигает единиц киловатт.

Гирляндная ГЭС — это набор длинных тросов с закрепленными на них, один за другим, цилиндрическими роторами, которые переброшены с одного берега реки — на другой. Погруженные в воду роторы вращаются течением реки, приводя во вращение тросы, а тросы вращают ротор генератора через зубчатые передачи.

Такая конструкция достаточно материалоемка и в некотором роде опасна, поскольку перегораживает собой русло реки подобно плотине.

Разновидность данной идеи — роторы с лопатками на вращающейся оси, которая через кардан передает вращение на синхронный генератор. Генераторы такого рода изготавливают на единицы киловатт.

Пропеллер — похож на опрокинутый под воду, установленный в трубу, ветряк с тоненькими лопастями. Толщина лопастей и диаметр трубы зависят от скорости течения в месте монтажа ротора. Вращение здесь передается через редуктор на ротор генератора.

Этот тип турбины оказывается наиболее специализированным, поскольку турбина изготавливается строго под условия течения в месте монтажа, чтобы скорость воды в трубе увеличивалась.

Генераторы данного типа не только изготавливают самостоятельно любители, выпускаются они и промышленностью: одна японская фирма производит такие генераторы мощностью по 250 ватт.

Немаловажно энергетическое оборудование, устанавливаемое на мини-ГЭС. Оно должно работать согласованно с напором и скоростью течения, иметь стабилизацию и электронику с возможностью перехода на ручное управление, оснащенную всеми типами защит, в том числе от аварийных ситуаций.

Мини ГЭС

Мини ГЭС – это малая гидроэлектростанция, которая вырабатывает не большое количество электрической энергии.

Принцип работы мини ГЭС

Принцип работы малых гидроэлектростанций ничем не отличается от принципа работы станций большой мощности.

Вода водного образования, реки, озера, водохранилища, под действием напора, создаваемого своей массой, перемещается в заданном направлении и поступает на лопасти гидравлической турбины.

Турбина передает свое вращательное движение на вращательное движение генератора, который вырабатывает электрический ток.

Напор воды создается путем строительства плотины или естественным течением воды, либо обоими способами одновременно.

Классификация устройств

Малыми считаются гидроэлектростанции вырабатывающие мощность до 5,0 МВт.
Существующие малые гидроэлектростанции классифицируются по:

1. Принципу действия

Использование «водяного колеса» – в этом случае приемное колесо помещается в водную среду параллельно поверхности воды, при этом погружается лишь частично. Водные массы осуществляя давление на лопасти колеса, приводят его во вращательное движение, которое передается на вращательное движение генератора.
Гирляндная конструкция – в данной варианте устройства с противоположных берегов прокладывается трос, на который жестко крепятся роторы. Массы воды поступательно перемещаясь вращают роторы. Вращательное движение роторов передается на трос, который, в свою очередь, вращаясь передает свое вращательное движение на вращательное движение генератора. Генератор устанавливается на берегу.
С ротором Дарье – основой работы устройств данного типа является разность давлений на лопастях ротора. Разность давлений создается путем обтекания водой сложных поверхностей ротора.
С пропеллером – принцип действия аналогичен работе ветрового генератора, с разницей в том, что в случае мини ГЭС лопасти помещены в водную среду.

2. Возможности применения

Промышленное использование (180 кВт и выше) — используются для электроснабжения предприятий или реализации потребителям.
Коммерческое использование (до 180 кВт) — используют для электроснабжения мало энергоемких предприятий и группы домов.
Бытовое использование (до 15 кВт) — используются для электроснабжения индивидуальных домов и малых объектов.

3. По конструкции турбины

Осевые – в агрегатах этой конструкции вода движется вдоль оси турбины и попадет на лопасти, которые приходят во вращение.
Радиально-осевые – в этой конструкции вода изначально движется радиально по отношению оси турбины, а затем в соответствии с осью ее вращения.
Ковшовые — вода поступает на поверхность ковша (лопатки) через сопла, благодаря которым скорость воды увеличивается, она ударяется о лопатку турбины, турбина вращается, в работу вступает следующая лопатка и процесс продолжается
Поворотно-лопастные — лопасти поворачиваются вокруг своей оси одновременно с вращением турбины.

4. По условиям монтажа

Высоконапорные, при перепаде более 60 метров;
Средненапорные, с перепадом от 25 до 60 метров;
Низконапорные, с перепадом до 25 метров.

Плюсы и минусы устройства

К преимуществам использования можно отнести:

Экологическую безопасность установок для окружающей среды;
Неисчерпаемый источник энергии;
Низкая стоимость вырабатываемой энергии;
Автономность работы установок;
Надежность установок;
Продолжительный срок эксплуатации.

К минусам использования относятся:

Потенциальная опасность для обитателей водных объектов;
Ограниченная возможность условий монтажа установки.

Производители установок и оборудования

Производством оборудования для мини ГЭС занимается ограниченное количество предприятий как в нашей стране, так и за рубежом. Объясняется это ограниченностью применения малых гидроэлектростанций обусловленную малым наличием необходимых водных объектов, а также тенденциями развития энергетики в разных странах.

Из зарубежных фирм успешно работающих в этой области бизнеса это

«CINK Hydro-Energy» Республика Чехия – выполняет весь комплекс работ от проектирования и поставки оборудования, до монтажа и запуска установок в работу.
«Micro hydro power» Китай – производит и реализует комплекты оборудования для небольших установок бытового применения.
Инженерно-техническая фирма ОсОО «Гидропоника» г. Бишкек, Кыргызстан. Компания производит и реализует гидрогенераторы для малых ГЭС.

В России на этом рынке работают

ООО «АЭнерджи» г. Москва. Компания занимается поддержкой развития альтернативных источников энергии. В области малой гидроэнергетики компания предлагает весь спектр услуг от проектирования до сервисного обслуживания сданных установок.
Межотраслевое научно-техническое объединение «МНТО ИНСЭТ» г. Санкт-Петербург. Фирма занимается проектированием и разработкой оборудования для мини ГЭС, изготовлением и монтажом своей продукции. В линейке выпускаемой продукции имеется:
- Мини ГЭС с пропеллерным рабочим колесом мощность от 5,0 до 100 кВт;
- Мини ГЭС с диагональным рабочим колесом, мощностью 20,0 кВт;
- Мини ГЭС с ковшовым рабочим колесом мощностью до 180 кВт;
- Гидроагрегаты для малых ГЭС.
Компания «НПО Инверсия» г. Екатеринбург. Фирма производит оборудование и комплекты мини ГЭС мощностью до 10 кВт.

Мини ГЭС своими руками

Для того чтобы изготовить своими руками необходима смекалка, умение работать руками и водный объект,да кое-что по мелочам, как то автомобильный генератор, колесо от любого средства передвижения и передаточный механизм (шкивы, шестерни, зубчатая передача).

В начале необходимо изготовить водяное колесо. Для этого берется колесо от велосипеда, мотоцикла или автомобиля.

По диаметру колеса крепятся лопасти, для это можно использовать любой материал, лишь бы он был прочным и не гнулся – железо, фанера, твердый пластик, эбонит и т.д.

Крепить лучше всего болтовым соединением, чтобы была возможность заменить поврежденные в процесс работы лопасти. Лопасти располагаются на равном расстоянии друг от друга.

Изготавливается каркас, на котором закрепляется колесо. В местах крепления к каркасу необходимо предусмотреть установку подшипников в которые вставляется ось вращения колеса. На один конец оси монтируется большой шкив или большая по размеру звездочка. На ось генератора насаживается малый шкив или меньшая звездочка.

Вариант самодельной мини ГЭС с вертикальной установкой колеса

Колесо помещается в воду, это может быть вертикальная установка в плоскости перпендикулярной поверхности воды, либо горизонтальная – когда колесо погружается в воду целиком. Во втором случае необходимо учесть, что колесо должно быть погружено в воду не более чем на 2/3 толщины диска.
Шкивы между собой соединяются посредством ремня, а звездочки посредством цепи.

Система готова к работе.

Мини-ГЭС. Малые гидроэлектростанции (МГЭС). Классификация, типы, достоинства и недостатки мини ГЭС

Классификация, типы, достоинства и недостатки мини ГЭС

В последнее время, из-за роста тарифов на электроэнергию, все более актуальными становятся возобновляемые источники практически бесплатной энергии.

Малая гидроэлектростанция или малая ГЭС (МГЭС) — гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии и основано на гидроэнергетических установках мощностью от 1 до 3000 кВт. Общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции нет, в качестве основной характеристики таких ГЭС принята их установленная мощность.

Установки для малой гидроэнергетики классифицируют по мощности на:

оборудование для мини гидроэлектростанции мощностью до 100 кВт;
оборудование для микро гидроэлектростанций мощностью до 1000 кВт.

Из известной классической триады: солнечные батареи, ветрогенераторы, гидрогенераторы (ГЭС), последние наиболее сложные. Они, во-первых, работают в агрессивных условиях, а во-вторых, имеют максимальную наработку за равный промежуток времени.

Наиболее просто делать бесплотинные ГЭС, т.к. сооружение плотины достаточно сложное и дорогое дело и часто требует согласования с местными властями или, по крайней мере, с соседями. Бесплотинные мини ГЭС называют проточными. Существует четыре основных варианта таких устройств.

Типы мини ГЭС

Водяное колесо — это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.

Гирляндная мини-ГЭС — представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.

Ротор Дарье — это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.

Пропеллер — это подводный «ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см.

При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду.

При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.

Достоинства и недостатки различных систем миниГЭС

Недостатки гирляндной МГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих (длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это небольшая плотина.

Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач.

Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.

Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер.

Конструкция малой гидростанции

Конструкция малой ГЭС базируется на гидроагрегате, который включает в себя энергоблок, водозаборное устройство и элементы управления. В зависимости от того, какие гидроресурсы используются малыми гидростанциями, их делят на несколько категорий:
— русловые или приплотинные станции с небольшими водохранилищами;
— стационарные мини ГЭС, использующие энергию свободного течения рек;
— МГЭС, использующие существующие перепады уровней воды на различных объектах водного хозяйства;
— мобильные мини ГЭС в контейнерах, с применением в качестве напорной деривации пластиковых труб или гибких армированных рукавов.

Разновидности гидроагрегатов для малых гидроэлектростанций

Основой для малой гидростанции является гидроагрегат, который, в свою очередь, базируется на турбине того или иного вида. Существуют гидроагрегаты с:
— Осевыми турбинами;
— Радиально-осевыми турбинами;
— Ковшовыми турбинами;
— Поворотно-лопастными турбинами.
МГЭС классифицируются и в зависимости максимального использования напора воды на:
— высоконапорные — более 60 м;
— средненапорные — от 25 м;
— низконапорные — от 3 до 25 м.

От того, какой напор воды использует микрогидроэлектростанция, различаются и виды применяемых в оборудовании турбин. Ковшовые и радиально-осевые турбины разработаны для высоконапорных ГЭС. Поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины применяются на средненапорных станциях.

На низконапорных малых гидростанциях(МГЭС) устанавливают в основном поворотно-лопастные турбины в железобетонных камерах.

Что касается принципа работы турбины мини ГЭС, то он во всех конструкциях практически идентичен: вода под напором поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться.

Энергия вращения передается на гидрогенератор, который отвечает за выработку электроэнергии. Турбины для объектов подбираются в соответствии с некоторыми техническими характеристиками, среди которых главной остается напор воды.

Кроме того, турбины выбираются в зависимости от вида камеры которая идет в комплекте — стальной или железобетонной.

Мощность миниГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы.

При выборе мини ГЭС стоит ориентироваться на такое энергетическое оборудование, которое было бы адаптировано под конкретные нужды объекта и отвечало таким критериям, как:
— наличие надежных и удобных в эксплуатации средств управления и контроля над работой оборудования;
— управление оборудованием в автоматическом режиме с возможностью перехода при необходимости на ручное управление;
— генератор и турбина гидроагрегата должны иметь надежную защиту от вероятных аварийных ситуаций;
— площади и объемы строительных работ для установки малых ГЭС должны быть минимальными.

Выгоды использования мини-ГЭС:

Гидроэлектростанции малой мощности обладают целым рядом преимуществ, которые делают это оборудование все более популярным. Прежде всего, стоит отметить экологическую безопасность мини ГЭС – критерий, который становится все более важным в свете проблем защиты окружающей среды.

Малые гидроэлектростанции не возникает вредного влияния ни на свойства, ни на качество воды. Акватории, где устанавливается гидроэлектростанция малой мощности, можно использовать как для рыбохозяйственной деятельности, так и в качестве источника водоснабжения населенных пунктов. Кроме того, для работы малых ГЭС нет необходимости в наличии больших водоемов.

Они могут функционировать, используя энергию течения небольших рек и даже ручьев.

Что касается экономической эффективности, то и здесь у микро и мини гидроэлектростанций есть немало преимуществ. Станции, разработанные с учетом современных технологий, отличаются простой в управлении, они полностью автоматизированы.

Таким образом, оборудование не требуют присутствия человека. Специалисты отмечают, что и качество тока, вырабатываемого малыми ГЭС, соответствует требованиям ГОСТа как по напряжению, так и по частоте.

При этом, мини ГЭС могут действовать как автономно, так и в составе электросети.

Говоря о малых гидроэлектростанциях, стоит отметить и такое их преимущество, как полный ресурс их работы, который составляет не менее 40 лет. Ну а главное — объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

Одним из важнейших экономических факторов является вечная возобновляемость гидротехнических ресурсов.

Если подсчитать буквальную выгоду от применения малых ГЭС, то выяснится, что электроэнергия вырабатываемая ими практически в 4 раза дешевле электроэнергии, которую потребитель получает от теплоэлектростанций.

Именно по этой причине сегодня ГЭС все чаще находят применение для электроснабжения электроёмких производств.

Не забудем и о том, что малые ГЭС не требуют приобретения какого-либо топлива. К тому же они отличаются сравнительно простой технологией выработки электроэнергии, в результате чего затраты труда на единицу мощности на ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на ТЭЦ.

Мини/микро ГЭС

Мини/микро ГЭС – это один из перспективных путей развития альтернативной энергетики. В основу его заложено использование небольших природных водных потоков.

Это отличная альтернатива централизованному водо- и энергоснабжению в тех районах, где оно отсутствует совсем или испытывает постоянную нехватку.

Определение понятия мини/микро ГЭС зависит от показателя мощности:
— оборудование мощностью до 100 кВт;
— оборудование мощностью до 1000 кВт.

Гидрогенераторы имеют более технически сложную конструкции по сравнению с ветрогенераторами и гелиогенераторами. Работа их проходит в довольно агрессивной среде и наработка значительно больше за одинаковый временной интервал.

Существует четыре вида проточных Мини/микро ГЭС:
1. Водяное колесо – представляет собой конструкцию, наполовину погруженную в воду и имеющую строение колеса с лопастями. Приводится оно в движение, когда вода попадает на лопасти и начинает его вращать. Есть более дорогие устройства этого вида, оснащенные турбиной.
2.

Гирляндная мини/микро ГЭС – это конструкция, которая состоит из троса, который крепится на разных берегах водоема. Один конец троса соединен с подшипником, а второй – с валом генератора. На самом тросе установлены роторы. Вся конструкция напоминает гирлянду.

Роторы на тросе погружены в воду, а потоки воды вращают их, а те потом вращают трос, передавая вращение валу генератора. Вся эта конструкция является небольшой плотиной. Однако имеет не очень высокое КПД и скрывает некую опасность для окружающих наличием скрытых под водой составных частей конструкции.
3.

Ротор Дарье – это сложное вертикальное устройство, использование его также трудоемко, как и в ветроэнергетике. В принцип его работы заложена разность давления, которая создается на лопастях. С этой целью лопасти ротора в выполнены сложной форме.

Одним из главных недостатков его есть то, что он довольно сложной конструкции и для начало его работы, ротор нужно принудительно запустить. Но использование привлекательно тем, что благодаря вертикальной оси сбор мощности не требует дополнительных передач и можно проводить напрямую. Также работа этой конструкции не зависит от направления потока воды.
4.

Пропеллер – это своеобразный подводный вертикальный ротор с маленькими лопастями. Маленький размер лопастей оптимальный вариант чтобы значительно снизить сопротивление, и на порядок возросла скорость вращения.
У всех видов мини ГЭС электроэнергия производится по одному и тому же принципу.

Генератор начинает вырабатывать электроэнергию после того как приводится в действие передачей энергии вращения от турбины. А она приходит в движение когда лопасти начинают активизироваться под действием напора воды. Сама же мощность мини электростанции зависит от напора воды, которая воздействует на лопасти и расхода все той же воды, а также зависит напрямую от производительности непосредственно самих турбин и генераторов.

Мини/микро электростанции имеют много достоинств:
— они не безопасны для экологии;
— мини электростанции экономично выгодные, потому что просты в исполнении и практически полностью автоматизированы;
— для установки и эффективной работы электростанции не требуется наличие больших водоемов;
— их работа не нуждается в каком-либо топливе;

— и это самовозобновляемый источник энергии.

Попередня статтяПленка EVA

Архитектурная мастерская «Квадарт» — Index

Нетрадиционной энергетике последнее время уделяется пристальное внимание во всем мире.

Заинтересованность в использовании возобновляемых источников энергии — ветра, солнца, морского прилива и речной воды, — легко объяснима: нет нужды закупать дорогостоящее топливо, имеется возможность использовать небольшие станции для обеспечения электроэнергией труднодоступных районов. Последнее обстоятельство особенно важно для стран, в которых имеются малонаселенные районы или горные массивы, где прокладка электросетей экономически нецелесообразна.

Две трети территории России не подключено к энергосистеме. В России зоны децентрализованного энергоснабжения составляют более 70% территории страны.

До сих пор у нас можно встретить населенные пункты, в которых электричества не было никогда. Электрификация отдаленных и труднодоступных населенных селений — дело не такое уж и сложное.

Так, в любом уголке России найдется речка или ручей, где можно установить микроГЭС.

Малые и микроГЭС — объекты малой гидроэнергетики. Эта часть энергопроизводства занимается использованием энергии водных ресурсов и гидравлических систем с помощью гидроэнергетических установок малой мощности (от 1 до 3000 кВт).

Малая энергетика получила развитие в мире в последние десятилетия, в основном из-за стремления избежать экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС, из-за возможности обеспечить энергоснабжение в труднодоступных и изолированных районах, а также, из-за небольших капитальных затрат при строительстве станций и быстрого возврата вложенных средств (в пределах 5 лет).

Конструкция малой ГЭС базируется на гидроагрегате, который включает в себя энергоблок, водозаборное устройство и элементы управления. В зависимости от того, какие гидроресурсы используются малыми гидростанциями, их делят на несколько категорий:

русловые или приплотинные станции с небольшими водохранилищами;
стационарные мини ГЭС, использующие энергию свободного течения рек;
ГЭС, использующие существующие перепады уровней воды на различных объектах водного хозяйства;
мобильные мини ГЭС в контейнерах, с применением в качестве напорной деривации пластиковых труб или гибких армированных рукавов.

При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.

Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.

Разновидности гидроагрегатов для малых гидроэлектростанций

Основой для малой гидростанции является гидроагрегат, который, в свою очередь, базируется на турбине того или иного вида. Существуют гидроагрегаты с:

Осевыми турбинами;
Радиально-осевыми турбинами;
Ковшовыми турбинами;
Поворотно-лопастными турбинами.

ГЭС классифицируются и в зависимости максимального использования напора воды на:

высоконапорные — более 60 м;
средненапорные — от 25 м;
низконапорные — от 3 до 25 м.

Что касается принципа работы турбины, то он во всех конструкциях практически идентичен: вода под напором поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться.

Кроме того, турбины выбираются в зависимости от вида камеры которая идет в комплекте — стальной или железобетонной.

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов.

Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность.

К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы. При выборе мини ГЭС стоит ориентироваться на такое энергетическое оборудование, которое было бы адаптировано под конкретные нужды объекта и отвечало таким критериям, как:

наличие надежных и удобных в эксплуатации средств управления и контроля над работой оборудования;
управление оборудованием в автоматическом режиме с возможностью перехода при необходимости на ручное управление;
генератор и турбина гидроагрегата должны иметь надежную защиту от вероятных аварийных ситуаций;
площади и объемы строительных работ для установки малых ГЭС должны быть минимальными.

Описание работы гидроэлектростанций

Источником гидроэнергии является преобразованная энергия Солнца в виде запасенной потенциальной энергии воды, которая затем преобразуется в механическую работу и электроэнергию.

Действительно под воздействием солнечного излучения вода испаряется с поверхности озер, рек, морей и океанов. Пар поднимается в верхние слои атмосферы, образуя облака; затем он, конденсируясь, выпадает в виде дождя, пополняя запасы воды в водоемах.

Преобразование потенциальной энергии воды в электрическую происходит на гидроэлектростанции. Поддержание постоянного напора осуществляется с помощью платины, которая образует водохранилище, Служащее аккумулятором гидроэнергии.

В связи с этим при строительстве ГЭС предъявляются определенные требования к рельефу местности, который должен позволить организовать водохранилище и создать требуемый напор за счет плотины. Все это связано со значительными затратами, и стоимость строительных работ может превышать стоимость оборудования ГЭС.

Вместе с тем удельная стоимость электроэнергии, генерируемой ГЭС, является самой низкой по сравнению с себестоимостью энергии, производимой другими источниками. Как правило, срок окупаемости малых ГЭС не превышает 10 лет.

Рис. 1. Машинная станция с гидротурбиной

Для преобразования энергии воды в механическую работу используются гидротурбины (рис.1). Различают активные и реактивные турбины.

В активной турбине кинетическая энергия потока преобразуется в механическую. Дополнительные устройства, обеспечивающие работу турбины, — водовод и сопло.

Из сопла выходит струя, обладающая кинетической энергией, которая направляется на лопасти турбины, находящейся в воздухе.

Сила, действующая со стороны струи на лопасти, приводит во вращение колесо турбины, с валом которого непосредственно или через привод сопряжен электрогенератор. КПД реальных турбин колеблется от 50 до 90 %. В гидротурбинах малой мощности КПД ниже.

Максимальное значение КПД, равно 100% . Оно может быть достигнуто, если струя после взаимодействия с лопатками будет двигаться вертикально вниз только под действием силы тяжести.

КПД активной гидротурбины может быть повышен за счет ограниченного увеличения числа сопел, так как при большом их количестве будет сказываться взаимное влияние струй.

В реактивной гидротурбине рабочее колесо полностью погружено в поток, который постоянно воздействует на лопасти турбины.

В наиболее распространенной турбине Френсиса вращение колеса осуществляется за счет разности давления потока на входе и на выходе вода поступает в рабочее колесо радиально. Зазор между рабочим колесом и камерой – переменный.

После взаимодействия потока с колесом он разворачивается на 90°. Переменный зазор и поворот потока повышает эффективность турбины.

Выгоды использования мини-ГЭС

Они могут функционировать, используя энергию течения небольших рек и даже ручьев.

При этом, мини ГЭС могут действовать как автономно, так и в составе электросети.

Говоря о малых гидроэлектростанциях, стоит отметить и такое их преимущество, как полный ресурс их работы, который составляет не менее 40 лет. Ну а главное — объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

Одним из важнейших экономических факторов является вечная возобновляемость гидротехнических ресурсов.

Именно по этой причине сегодня ГЭС все чаще находят применение для электроснабжения электроёмких производств.

Выводы о целесообразности применения малых ГЭС

Развитие малой гидроэнергетики в регионах может обеспечить:

создание собственных региональных генерирующих мощностей и снижение дефицита электроэнергии в регионе;
надежное электроснабжение качественной электроэнергией населенных пунктов в удаленных районах и на концевых участках магистральных линий электропередачи;
достижение экономической и социальной стабильности в населенных пунктах, которые до настоящего времени не подключены к единой энергетической системе;
снижение дотационности регионов, связанной с закупкой и завозом топлива в труднодоступные районы.

Природа дает нам самый неприхотливый способ добычи энергии, но мы им почти не пользуемся. Несмотря на все преимущества развития в России малой гидроэнергетики в настоящее время нет. Главной проблемой для развития малых ГЭС являются бюрократические и юридические преграды.

Так как для надежного обеспечения какого-либо населенного пункта электроэнергией необходимо подключение ГЭС в общую электрическую систему, т.е.

в ночное время когда разбор электрической энергии минимален малая ГЭС должна отдавать электроэнергию в сеть, а в дневное время, когда нагрузка возрастает многократно недостаток электроэнергии должен компенсироваться из общей сети. Если построить ГЭС на полную максимальную нагрузку, то большую часть суток она будет работать с минимальной загрузкой, т.е.

вложения в постройку ГЭС будут не эффективны и окупаться они будут в разы дольше. Решить вопрос подключения малой ГЭС в общую сеть практически не реально, т.к. имея свою ГЭС вы становитесь поставщиком электроэнергии в сбытовую компанию со всеми вытекающими из этого техническими и юридическими проблемами.

Второй основной проблемой при строительстве малой ГЭС является использование водоемов, т.е. необходимо получить согласования в различных инстанциях связанные с природоохранной, что для частных лиц или небольших организаций не обладающих административным ресурсом задача длительная и крайне сложная.

Самодельная мини гидроэлектростанция на речке в лесу: фото, видео и описание

Отец с сыном, построили своими руками мини гидроэлектростанцию на небольшой речке в лесу, и полностью обеспечивают свой дом электроэнергией.

Отец, автора, живёт в Архангельской области, в небольшом доме на окраине леса, рядом с домом протекает речушка. Чтобы обеспечить себя электричеством, умельцы сделали плотину и построили мини ГЭС.

Плотина сделана таким образом, чтобы полностью не перекрывать реку, вся рыба и прочая живность может беспрепятственно плыть по ответвлению русла реки.

В плотине проложена труба, с одной стороны сделана задвижка, чтобы можно было перекрыть поток воды для ремонта турбины. На выходе из трубы, установлена турбина, которая вращает вал.

Вал передаёт крутящий момент на шкив и генератор. Сам вал имеет несколько изгибов, сделанных из гранат от переднеприводного ВАЗа.

На фото показана самодельная ступица и крыльчатка турбины мини ГЭС. Подшипники здесь деревянные.

Направленный поток воды, попадает на крыльчатку и вращает турбину. Далее, турбина крутит вал, крутящий момент передаётся на шкив от комбайна.

От большого шкива идёт ременная передача на маленький шкив генератора.

Сам генератор, это переделанный асинхронный двигатель. Статор перемотан более толстой проволокой, а ротор переделан, установлены неодимовые магниты.

Генератор заряжает автомобильные аккумуляторы, подключённые к самодельному преобразователю. На выходе система выдаёт 220 вольт. Мощность мини ГЭС составляет 600 ватт в час.

0,6 кВт, что выдаёт электростанция, вполне достаточно для постоянно работающего холодильника, освещения в доме и на пасеке и прочих бытовых приборов.

Таким образом, отец и сын, построили собственную мини гидроэлектростанцию и обеспечили себя электричеством. Самоделка постоянно модернизируется и усовершенствуется, уже использовано несколько вариантов генераторов, в планах у умельцев, поставить более мощный генератор на 2 кВт.

Небольшой видео обзор мини ГЭС:

Автор самоделки: Илья Петрович.

Гидроэлектрический генератор: как построить маленький

Гидроэлектрический генератор — лучшее, что можно построить для производства электроэнергии, если поблизости протекает ручей.

Все мы знаем, что ученые находятся в постоянном поиске альтернативных источников энергии, и это происходит потому, что в последние годы количество традиционных источников энергии начало значительно сокращаться.

Они разработали различные системы, которые преобразуют энергию природы в электричество, и многие из этих систем могут быть построены дома в меньшем масштабе, чтобы снизить потребление электроэнергии.После того, как мы увидели, как производить электричество с помощью магнитов или энергии ветра, пора поговорить о людях, которые живут рядом с рекой.

Часто называют гидро-, микрогидро- или ручным гидрогенератором . , эта система не очень сложна в сборке.

Чтобы построить гидроэлектрический генератор, вы должны выполнить следующие шаги:

1. Подготовка дисков

Наш гидроэлектрический генератор будет состоять из двух основных частей:
— Статор (эта часть не движется и снабжена витками провода для сбора электроэнергии)
— Ротор (ротор — это часть, которая движется и имеет несколько мощных магнитов. что вызовет электричество в катушках)
Сначала вам понадобятся шаблоны и картон.Два шаблона, которые содержат схему ротора и статора, необходимо вырезать и прикрепить к передней и задней части картона. После того, как эти шаблоны хорошо приклеены к картону, сделайте отверстие (1 см) в центре диска статора.

2. Присоединение статора

Теперь вам нужно сделать 4 катушки, которые будут прикреплены к картону. Для этого необходимо использовать картон с овальным сечением. Затем начните наматывать провода на этот картон, чтобы получилась плотная катушка (200 витков). Осторожно снимите катушку с овальной части, а затем повторите эту процедуру, чтобы сделать еще три катушки.

Расположите катушки на картоне по шаблонной схеме (их обмотки должны чередоваться по часовой стрелке и против часовой стрелки). Вы должны быть уверены, что электрон будет следовать по пути, указанному стрелками на шаблоне, начиная с левой катушки против часовой стрелки.

Соедините концы катушек и используйте изоляционную ленту, чтобы избежать ошибок. Используйте мультиметр, чтобы проверить электрическое сопротивление (Ом). Если провода подключены правильно, счетчик должен показывать около 10 Ом.

3. Установка ротора

На этом этапе вам нужно прикрепить 4 сильных магнита к шаблону статора. Проверьте магниты, отметьте южный полюс на двух из них и северный полюс на двух оставшихся. Магниты должны быть расположены на шаблоне так, чтобы их полярность чередовалась (Н-С-Н-С).

Тогда вам понадобится пробка и 8 пластиковых ложек. Вы должны укоротить ложки так, чтобы длина ручки не превышала 1 см. Посмотрите на шаблон ротора и вставьте ложки в пробку (глубиной 1 см).

4. Турбина

Проделайте в пробке отверстие диаметром 6 мм (убедитесь, что отверстие находится по центру), снова зафиксируйте геометрическое положение ложек и добавьте немного горячего клея в каждую ложку, чтобы закрепить ее.

5. Корпус генератора и окончательная сборка

Найдите пластиковый резервуар или бутылку, чтобы прикрепить ротор, статор и небольшую турбину. После того, как вы найдете центр бака, проделайте в этом месте отверстие (6 мм) и закрепите статор с его катушками чуть выше отверстия.Затем прикрепите к одному валу турбину и ротор (ложки должны быть обращены к горлышку бутылки, а магниты должны быть близко к катушкам (3 мм между катушками и магнитами)).

Похоже, наш небольшой гидроэлектрический генератор почти готов к работе. Все, что нам сейчас нужно, это поток воды, чтобы турбина вращалась непрерывно, пока есть вода для ее вращения. Если турбина правильно подключена к генератору, этот поток должен вырабатывать достаточно гидроэлектроэнергии, чтобы обеспечивать энергией наши коммунальные предприятия или заряжать аккумуляторы.

Рабочий электрогенератор

Пользователь Youtube TheDamHeroes, вдохновленный разработкой, представленной в этой статье, разместил рабочий гидроэлектрический генератор. Посмотрите это в действии ниже:

(Посещали 114900 раз, сегодня 4 раза)

Гидроэлектростанция питает усадьбу

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 потребуется не менее 1000 футов 8-дюймового трубопровода, а также изготовленное на заказ генераторное оборудование для больших потоков воды. Такая система была далеко за пределами наших финансовых возможностей.

Но со временем мы заметили, что наш ежемесячный счет за электроэнергию редко превышал 750 киловатт-часов. Это означало, что нам требовалась средняя генерирующая мощность всего 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 небольшой ручей, изгибающийся с нашей горы, который засевает 360 футов после того, как пересекает нашу территорию. Мы определили, что он легко может генерировать более киловатта. Гидроэнергетика стала выглядеть более многообещающей.

Уловка заключалась в том, чтобы выяснить, как с помощью нашей самодельной гидроэлектростанции выдерживать пиковые нагрузки наших жадных по току устройств. Мы остановились на плане установить небольшую гидроэлектрическую систему Harris постоянного тока мощностью 1 л / 2 кВт с батареями и инвертором, способную производить 120 вольт переменного тока, оставив при этом некоторые из наших устройств на 240 В — кухонную плиту, сушилку для одежды и водопровод. помпа — подключена к сети.В качестве резерва на случай, если сеть выйдет из строя, у нас есть меньший водяной насос 28 В постоянного тока, плита и тостер, все из которых могут работать от гидросистемы. Сушилка для белья — это роскошь, без которой мы можем обойтись в крайнем случае.

Первым шагом было проложить трубу с горы, чтобы проверить наши расчеты давления и потока — трудная задача, поскольку падение на 360 футов привело нас к довольно крутой и каменистой местности.

Мы знали, что потеряем некоторое давление из-за трения из-за того, что вода будет течь по внутренним сторонам 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 1,5-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 прорвать каменистые обнажения, чтобы засыпать трубы из ПВХ, мы решили положить их на землю и полагаться на постоянный поток воды во избежание замерзания. Мы планировали следить за температурой воды и, когда становится слишком холодно, перекрывать трубы, пока не вернется теплая погода.В нашем мягком климате мы обычно можем рассчитывать на гидроэнергетику практически все, кроме нескольких недель в году.

Затем мы взвесили различные системы водозабора; все, что мы выберем, должно быть способно отфильтровывать мусор, удалять пузырьки воздуха и удалять осадок. Это, вероятно, самый важный компонент установки и, безусловно, тот, который потенциально может вызвать наибольшие проблемы. Чтобы проверить это, требуется сложный подъем.

Мы остановились на системе, состоящей из двух частей: ведро и отстойник.Мы поместили ведро под низкий водопад, накрыв его сеткой для фильтрации крупного мусора; сильный поток очищает сетку и препятствует осаждению более мелкого осадка на дне ведра, отправляя его вместе с водой по трубе в отстойник, расположенный дальше по линии.

(Следует признать, что этот тип системы лучше всего работает с таким чистым потоком, как наша. Тем не менее, для надежности мы установили вторую точку забора воды чуть ниже ведра.)

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

Мы закрыли выход из отстойника к гидрооборудованию сеткой с мелкими ячейками, чтобы предотвратить прохождение крупных частиц, которые могут забить форсунку на конце трубопровода. Пузырьки воздуха и турбулентность перемещают эти частицы к поверхности резервуара, откуда они уносятся вместе с излишками воды. (Отстойник выполняет функцию перелива, поскольку в него поступает гораздо больше воды, чем требуется для гидросистемы.Средний расход в ручье составляет 100 галлонов в минуту, в то время как максимальный, который мы используем для гидросистемы, составляет 30 галлонов в минуту. Четыре переливные трубы ведут от верхней части резервуара обратно к ручью.)

Система установлена, оперативно проведены испытания на давление и расход. Наши измерения показали статическое давление (давление на дне трубопровода, когда вода не течет) в 155 фунтов на квадратный дюйм (psi). При скорости потока 30 галлонов в минуту мы измерили 140 фунтов на квадратный дюйм, как раз для турбины с одним соплом, самой дешевой конструкции.В ожидании прибытия нашего турбо / генератора переменного тока Harris — мощной версии, рассчитанной на выходное напряжение от 24 до 28 В — мы построили для него защитный деревянный навес рядом с основным ручьем, чтобы упростить удаление сточных вод.

Одно из преимуществ гидроэнергетики над солнечной — помимо соотношения затрат 10: 1 — состоит в том, что аккумуляторная батарея должна быть достаточно большой, чтобы обеспечивать пиковые нагрузки для пусковых двигателей, а также выдерживать рабочие нагрузки, превышающие мощность генератора. (С солнечными батареями аккумуляторы должны накапливать энергию в течение ночи и дождливые дни, а с гидроэнергетикой вы можете рассчитывать на непрерывное производство электроэнергии.) Мы начали с шести батарей для дома на 12 В, включенных последовательно / параллельно. Однако они требовали чрезмерного обслуживания, поэтому мы перешли на четыре 6-вольтовых батареи для тележек для гольфа, что по-прежнему дало нам 6 киловатт-часов емкости. (Подробнее о батареях см. «The Almighty Battery», MEN, февраль / март 1999 г.)

В гидросистеме нашего типа генератор переменного тока должен постоянно вырабатывать полный ток (в нашем случае 50 ампер), даже когда он нам не нужен, чтобы избежать износа турбины. (Когда турбина не используется для выработки энергии, скорость ее вращения увеличивается вдвое.) Таким образом, чтобы избежать перезарядки аккумуляторов, мы установили регулятор, который постоянно проверяет их напряжение; когда батареи полностью заряжены, избыточный ток передается на резисторную нагрузку. В качестве резисторов мы решили использовать группу элементов водонагревателя, поместив их вместе с батареями. Таким образом, в холодную погоду избыточная мощность нагревает батареи, увеличивая как их эффективность, так и ожидаемый срок службы.

В ожидании доставки инвертора, который преобразует постоянный ток наших батарей в 120 В переменного тока, мы обратились к проблеме подключения гидроэлектроэнергии к нашему дому.Мы смогли установить распределительную коробку с восемью цепями в стене рядом с нашей существующей коробкой выключателя. Семь цепей, которые мы хотели включить, независимо от источника энергии (сеть или гидроэнергетика), были перемещены в распределительную коробку. Затем водонагреватель был подключен к восьмому контуру, хотя это означало его модификацию, чтобы он работал на 120 В, а не на 240 В. Мы заменили существующие водонагревательные элементы на элементы меньшей мощности, чтобы установка потребляла не более 550 Вт.Даже в этом случае мы все равно можем запустить одну загрузку горячей стиральной машины и наслаждаться двумя неторопливыми горячими душами каждый день.

Для удобства мы проложили специальный провод между домом и аккумуляторной батареей, который позволяет нам удаленно контролировать напряжение аккумуляторной батареи. У нас также есть измеритель переменного тока, который мы можем закрепить на проводе под напряжением 120 В, где он входит в коробку передаточного переключателя, для контроля потребляемого тока.

Как только инвертор прибыл, мы приступили к установке всех элементов управления в углу нашей соседней теплицы вместе с батареями.Поскольку мы хотели иметь возможность запускать двигатели и управлять торговым оборудованием, нам требовался инвертор мощностью не менее 2,5 кВт с хорошей импульсной способностью. Учитывая стоимость, мы купили недорогое модифицированное синусоидальное устройство.

Извлеченные уроки гидроэнергетики

Вскоре после перехода на гидросистему мы поняли, что сделали несколько важных ошибок, которые необходимо исправить.

С опозданием мы обнаружили, что батареи выделяют водород, и что простая крышка и вентиляционное отверстие не обязательно предотвратят взрыв расположенного рядом электрического оборудования.Нам нужно было переместить батареи.

Во-вторых, мы обнаружили, что модифицированный синусоидальный инвертор выдает мощность, заметно уступающую чистой синусоидальной мощности, к которой мы привыкли от сети. Многие люминесцентные лампы, которые мы установили, чтобы снизить нагрузку, не запускались. Компьютер начал сильно ломаться, а мотор видеомагнитофона перегорел так, как ремонтник не мог объяснить.

Что еще хуже, портативный гаусс-метр показал очень высокий уровень излучения электромагнитного поля (ЭМП) в теплице, где мы установили контрольное оборудование, большая часть которого исходит от инвертора.Уровень был достаточно высоким, чтобы сделать теплицу непригодной для проживания во время работы инвертора.

Мы вернули дилеру модифицированный синусоидальный инвертор и заменили его синусоидальным устройством, которое было в два раза дороже, но того стоило. Сейчас невозможно определить, работаем ли мы в сети или на гидроэнергетике, не проверив счетчики.

Еще до того, как появился новый инвертор, мы построили новый навес для всего управляющего оборудования с отдельным отсеком для батарей и водяных нагревательных элементов.Мы расположили здание в стороне от обычного пешеходного движения, чтобы обезопасить его от любых оставшихся электромагнитных помех. (Хотя новый синусоидальный инвертор работает чисто, регулятор батареи и кабели батареи излучают небольшое количество электромагнитного излучения.)

Мы используем нашу самодельную гидроэлектростанцию уже больше года и очень счастливы. Только в одном случае система отключилась из-за разряженных батарей. Мы нагревали горячую воду весь день, плюс работали другие обычные нагрузки — холодильник, морозильная камера и тостер, а также нагрузки от двух вытяжных вентиляторов теплицы, которые, управляемые термостатами, включались автоматически

С тех пор мы добавили переключатель на нагреватель горячей воды, чтобы мы могли отключить его, когда увидим, что батареи разряжены.Мы также подключили этот переключатель таким образом, чтобы тостер и нагреватель горячей воды не могли работать одновременно.

Если бы мы повторили этот проект еще раз, мы бы сделали еще одно изменение. Когда включается холодильник, свет на мгновение тускнеет из-за предельного размера провода, охватывающего 200-футовое расстояние между домом и инвертором. Этот провод должен быть тяжелее, но для его замены сейчас потребуется много копать.

Но в целом проект для нас очень удачный.Мы потратили в общей сложности 4000 долларов, но теперь экономим 50 долларов в месяц на Power Hill. И с двумя электрическими системами — независимо от того, замедляется ли наш ручей до тонкой струйки или выходит из строя сетка из плиток, — наши огни будут гореть.

Первоначально опубликовано: июнь / июль 2000 г.

DIY Micro-Hydro: «альтернативный» альтернативный источник энергии

DIY Micro-Hydro, гидроэлектроэнергия: Электроэнергия в жилых домах Коста-Рики стоит дорого. Ставки одни из самых высоких в Латинской Америке и намного выше, чем в Северной Америке.Даже в доме без кондиционера и отопления наше ежемесячное потребление в среднем составляло от 400 до 500 кВт / ч, при этом счета составляли от 150 до 200 долларов.

Желая сэкономить деньги и быть более экологичными, мы начали искать варианты выработки собственной энергии. Судя по нашим недавним платежным данным, нам требовалось решение, которое могло бы дать нам от 10 до 14 кВтч в день.

Солнечная энергия — наиболее очевидный альтернативный источник энергии, который приходит на ум потребителям Коста-Рики. Это хороший вариант для многих, помимо того, что он полезен для всей планеты.

Но солнечная энергия — не единственный вариант, и нам было интересно изучить другие возможности. Фактически, более 94 процентов электроэнергии Коста-Рики производится из возобновляемых источников. Но относительно немного из этого — солнечная или ветровая энергия; остальное поступает из воды. Гидроэлектроэнергия вырабатывает около 80 процентов электроэнергии страны. В таком мега-масштабе это немалое производство: огромные плотины используют воду, протекающую через огромные водяные турбины, для производства и хранения электроэнергии.Вот почему было создано озеро Ареналь.

Мы построили мост над готовой водозаборной плотиной (передний залив) и скрыли большую часть питающей трубы под землей, чтобы сохранить естественную красоту ручья.

Удивительно, но гидроэнергетика не обязательно должна быть такой уж большой проблемой, даже для «обычного» бытового потребителя. При правильных условиях вы тоже можете генерировать электроэнергию с помощью собственной микрогидравлической системы.

Я не говорю, что микрогидро — простое решение.И определенно не для всех — буквально — с точки зрения доступности. Это потому, что в первую очередь вам нужна вода. Любой может использовать энергию солнца, но не гидроресурсы. Это не может быть просто вода; это должна быть вода, которую можно использовать… не так просто, как кажется. Природные водные ресурсы, такие как ручьи и реки, считаются общедоступными. Таким образом, вы не можете построить свою собственную микрогидравлическую систему в ручье, которым вы не владеете.

Однако вы могли бы создать поток в потоке, который течет через вашу собственность с обеих сторон, при этом вход и выход также находятся внутри вашей собственности.

Во-вторых, у вас должно быть достаточно воды. Небольшая сезонная струйка не принесет пользы; поток должен течь круглый год со скоростью, достаточной для выработки электроэнергии. Если вы не можете наполнить 5-галлонное ведро менее чем за 5 секунд, значит, у вас недостаточно воды.

В-третьих, и это, вероятно, самое важное, вам требуется достаточная «голова» для управления системой. Напор означает перепад высоты от водозабора до турбины генератора. Для выработки достаточной мощности вам необходим перепад высоты не менее 50 футов.

После того, как мы определили, что все эти требования могут быть выполнены на нашем участке для выработки около 12 кВт / ч электроэнергии в день, мы взяли на себя обязательство построить микрогидравлическую систему в 2015 году.Мы работали с Osa Waterworks (osawaterworks.com) над дизайном и установкой.

Основное внимание уделялось тому, где будет находиться воздухозаборник и корпус турбины. Чтобы максимально увеличить падение напора на 50 футов, наш воздухозаборник и корпус турбины расположены на расстоянии чуть более 150 метров друг от друга, а 4-дюймовая ПВХ-труба, идущая от впуска к корпусу, встроена в землю в основном по эстетическим соображениям.

Наша турбина построена в США и имеет максимальную мощность 2,5 кВт. Он компактен и работает как автомобильный генератор. Вращающиеся магниты внутри производят электричество.В нем используется так называемое колесо Пелтона, которое приводится в движение силой и скоростью ударяющей по нему воды. Вот почему так важно опускание головы. Вес водяного столба создает давление, увеличивающееся по мере прохождения воды через 4-дюймовую трубу в полудюймовые форсунки. Чем быстрее вращается колесо, тем больше мощность.

Также по эстетическим соображениям наш электростанции спроектирован так, чтобы быть скрытым под землей. Здесь вы видите турбину в центре, прикрепленную к четырем соплам. Увеличение давления для привода турбины происходит, когда вода, протекающая через трубу диаметром 4 дюйма, отводится через четыре штуцера диаметром два дюйма, каждый из которых соединен с одним из сопел диаметром в полдюйма.

Мы также пожертвовали расстоянием до нашего силового инвертора, проложив более 200 метров кабеля по подземному каналу от турбины до нашего гаража, где находятся инвертор и хранилище. Поскольку в дом уже подведено электричество, мы используем систему умных сетей. Любая энергия, которая нам нужна в дополнение к гидроэнергии, которую мы используем, поступает из сети. Причины неиспользования системы привязки к энергосистеме с национальной энергокомпанией — тема для отдельной статьи.

Установка не обошлась без осложнений, включая засорение осадком первоначального водозаборного отверстия на дне реки, чтобы обеспечить беспрепятственный поток воды.Некоторые модификации, выполненные методом проб и ошибок, с использованием небольшой плотины, работают хорошо.

Стоило ли? Наша микрогидросистема работает почти три года. Это стоило более 12000 долларов, что дороже, чем солнечная система сопоставимого размера. Но за период окупаемости 10 или 12 лет это не было проблемой. Наши ежемесячные счета за электроэнергию сейчас составляют от 20 до 25 долларов, поскольку мы не обеспечиваем 100 процентов наших потребностей в энергии. Но мы экономим 120 долларов или больше в месяц по сравнению с тем, что мы раньше платили, почти 1500 долларов в год.Учитывая, что правительство рассматривает возможность введения нового НДС на электроэнергию, наша окупаемость может наступить раньше.

Мы довольны нашей микрогидравлической системой и ее экологичностью. К тому же в нем есть «крутой» фактор! В стране мало таких жилых комплексов, поэтому многим интересно приехать и проверить.

Как построить небольшую гидроэлектростанцию?

Когда дело доходит до природных ресурсов Земли, мы можем положиться практически на все, что дает нам энергию, если мы знаем, как ее использовать.

Есть солнечная энергия от солнца, энергия ветра от турбин и гидроэнергетика, использующая природную силу воды для выработки электроэнергии, каждая из которых имеет свои преимущества для обычного домовладельца.

Что же такое гидроэлектростанция и можно ли построить ее для себя?

Эти небольшие системы работают в миниатюрных масштабах крупных гидроэлектростанций, которые используют силу проточной или падающей воды для производства энергии, и при наличии необходимых материалов и технических знаний можно построить такую для себя.

Однако с уже собранными мини-заводами, доступными для покупки, может оказаться дешевле и эффективнее купить уже изготовленный .

Установив у себя дома мини-гидроэлектростанцию, вы сможете значительно сэкономить на текущих расходах на электроэнергию и быть уверены, что вносите свой вклад на благо планеты.

Мы собираемся изучить, что такое гидроэнергетика и как вы могли бы построить свой собственный мини-завод с правильным ноу-хау.

Что такое гидроэлектростанция?

Гидроэлектростанция — это особый тип электростанции, производящий электричество, просто используя энергию воды.

Давление падающей или текущей воды используется для вращения пропеллеров турбины, которая затем вращает металлический вал, расположенный внутри генератора.

Этот генератор имеет двигатель, который вырабатывает электричество , которое затем может быть отправлено в блок питания или сеть, и к нему могут получить доступ дома и предприятия.

Гидроэлектростанции бывают всех размеров: от микростанций, обеспечивающих до 100 киловатт энергии для домов и ферм, до крупных гидроэлектростанций, которые могут производить более 30 мегаватт энергии.

В зависимости от потребностей дома или предприятия в электроснабжении вы можете установить один, который будет обеспечивать вас всей или частью электроэнергии, поэтому вам не придется полагаться на альтернативы, производящие углерод.

Каковы преимущества мини-гидроэлектростанции?

Каждый раз, когда мы меняем свое обычное потребление электроэнергии на природную энергию, получаемую из земли, мы приносим столько пользы себе и планете.

Вот некоторые из преимуществ наличия собственной мини-гидроэлектростанции или строительства ее для себя.

Экономия денег на счетах за электричество и снижение зависимости от источников электроэнергии с выбросами углерода.
Использование чистого источника топлива, такого как вода, снижает количество загрязнений, которые оно создает, чтобы приносить вам энергию.
Гидроэлектроэнергия считается внутренним источником энергии, что означает, что каждое государство может управлять своими собственными электростанциями, не нуждаясь в других международных источниках топлива, таких как уголь.
Гидроэнергетика — это возобновляемый и надежный источник энергии, который никогда не истощится, если вода будет продолжать течь.
В зависимости от настройки, некоторые гидроэлектростанции могут вырабатывать полную мощность за минимальное время и быть ценными для обеспечения широкого резервного питания во время перебоев в подаче электроэнергии.
Зная, что у вас есть собственный источник чистой, естественной энергии, на который можно положиться, и самодостаточный дом, для работы которого не требуются какие-либо источники топлива.

Можно ли построить гидроэлектростанцию?

Можно построить любые типы возобновляемых источников энергии, такие как солнечные батареи, ветряные турбины и даже гидроэлектростанции.

Хотя для того, чтобы все заработало, необходимы некоторые базовые знания в области гидроэнергетики и правильного водоснабжения дома. Для завершения таких проектов могут потребоваться годы, поэтому, если вы ищете быстрое решение, оно, вероятно, не будет идеальным.

Создание собственной гидроэлектростанции требует различных этапов, включая земляные работы для поиска подземных вод, установку трубопроводов и турбин, а также строительство двигателей для выработки электроэнергии.

На создание всего процесса может уйти лет, и для этого требуются юридические разрешения и другие нормативные требования, поэтому рассчитывайте потратить некоторое время и усилия на проект.

В большинстве случаев строительство собственной гидроэлектростанции — это подробный проект, который нужно выполнить, если у вас есть необходимые навыки, но этого может быть недостаточно для обеспечения энергией вашего дома в то время, которое вам нужно.

Существуют готовые мини-электростанции, доступные для покупки, которые могут быть более эффективными, чем создание собственных, поэтому вам придется взвесить, какой из них лучше.

Законность строительства собственного завода

Каждый раз, когда вы решаете вырабатывать собственное электричество дома, вам придется учесть юридические последствия.

Независимо от того, хотите ли вы установить солнечную батарею или генератор, существуют правила, которых необходимо придерживаться, и это особенно верно даже для самой маленькой гидроэлектростанции.

Право на производство собственной энергии разрешено общим правом, поскольку это способ продуктивного использования их собственности и дома.

Тем не менее, необходимо учитывать такие вещи, как выбросы в атмосферу, шум и проблемы с землей, поэтому, прежде чем вы попытаетесь построить гидроэлектростанцию на собственном заднем дворе, вам нужно будет провести юридическое обследование.

Помня об этих более мелких деталях, рекомендуется поговорить со специалистом о гидроэнергетике и о том, что разрешено в вашем штате и регионе.

Они смогут посоветовать вам такие вещи, как мандаты, экономические стимулы и меры защиты, которые могут помешать вам использовать гидроэлектростанцию, поэтому все это следует учесть перед тем, как вы приступите к работе.

Стоимость и трудозатраты малых гидроэлектростанций

По рентабельности гидроэлектростанции считаются лучшими из всех возобновляемых источников энергии.

Этот чистый вид электричества надежен и единообразен, что делает его отличным выбором для дома, а поскольку его можно структурировать для удовлетворения различных нагрузок и пиковых нагрузок, он может удовлетворить потребности любого человека.

Чтобы установить мини-гидроэлектростанцию, различных затрат зависят от источника воды и выбранной вами конфигурации .

Стандартная 10-киловаттная микрогидроэнергетическая система обеспечивает достаточно энергии для стандартного дома и может стоить от нескольких тысяч долларов до 10 000 долларов.

Лучший способ оценить, подойдет ли это для вашего дома, — это посмотреть на потребление и затраты на электроэнергию и сравнить счета за последние несколько лет.

Если покупка и установка гидроэнергетической системы дома в конечном итоге сэкономит вам деньги и поможет внести свой вклад в защиту окружающей среды, рекомендуется использовать ее как лучший природный источник энергии.

Природная сила воды

Сегодня существует так много вариантов природных источников энергии, из которых гидроэнергетика является одной из самых популярных.

Учитывая, что 20 процентов электроэнергии в мире вырабатывается за счет гидроэнергетики, почему бы не использовать ее для своего дома с одной из этих микросистем.

Как и другие природные источники энергии, вы можете выбрать тот, который подходит конкретно для вашего дома, и убедиться, что это наиболее энергоэффективный выбор.

Хотя это может быть забавный проект, чтобы заняться его созданием для себя, часто лучше приобрести готовую систему и установить ее правильно, чтобы быть уверенным, что она работает наилучшим образом.

Какой бы вариант вы ни выбрали, вы сделаете удивительные вещи для своего дома и планеты, переключившись на гидроэнергетику.

Этот природный источник энергии является мощным, стабильным и экономичным, поэтому он отвечает всем критериям того, что мы должны искать в устойчивом и возобновляемом источнике энергии.

Связанные вопросы

Гидроэлектростанции могут показаться сложными системами, но в основном они используют энергию воды для выработки энергии.

Если у вас есть дополнительные вопросы о гидроэнергетике и этих станциях, мы ответили на некоторые из наиболее распространенных, которые могли бы дать вам более полное представление о том, как они работают.

В чем преимущество гидроэнергетики?

Наличие гидроэлектростанции означает, что вы полагаетесь на возобновляемый и безуглеродный источник энергии.

Вода — это бесплатный ресурс, доступ к которому есть у большинства людей, и помимо стоимости земли и системы, он будет работать годами, обеспечивая вас бесплатным электричеством.

Как долго прослужит гидроэлектростанция?

В зависимости от качества и производителя силовой установки можно ожидать, что это оборудование прослужит до 25 лет.

Некоторые даже создают турбины, которые работают в течение 50 лет без необходимости замены, но это полностью зависит от качества их конструкции и материалов, из которых она изготовлена.

У нас когда-нибудь закончится гидроэнергетика?

Одно из преимуществ гидроэлектростанций и гидроэлектростанций заключается в том, что у них никогда не закончится энергия, пока с неба идет дождь.

Это возобновляемый источник энергии, который не требует каких-либо других ресурсов или материалов для его производства и будет существовать при условии, что будет использоваться вода.

Micro-Hydro Power — Центр альтернативных технологий

Микрогидротурбины могут быть очень эффективной и удобной формой маломасштабной возобновляемой электроэнергии. Подходящие места будут не так распространены, потому что лучшие места будут на крутых холмах с быстрым течением воды. Собственность сообщества — отличный способ создания и использования гидроэнергетики.

Первоначальная стоимость гидроэнергии может быть довольно высокой, но на подходящем участке она может стать хорошей долгосрочной инвестицией. На объектах вне сети гидротурбина должна быть намного лучше в долгосрочной перспективе, чем дизельный генератор, работающий на электричестве.

Micro Hydro, CAT

Когда CAT начала свою деятельность в середине 1970-х годов, нам очень помогло то, что у нас была отличная площадка для использования энергии воды. Мы установили подержанную микрогидротурбину, чтобы обеспечить большую часть необходимой нам электроэнергии. CAT недавно обновился до новой турбины, которую вы можете увидеть, если посетите. Мы также построили новый укрытие и испытательный стенд для проведения обучающих семинаров по гидроэнергетике.

Сколько электроэнергии я могу произвести?

Хорошая гидросистема зависит от «напора» воды (перепада высот) и расхода.Чтобы оценить энергию в источнике воды, умножьте расход (в литрах в секунду) на напор (в метрах) на 10 (ускорение свободного падения). Уменьшите этот результат вдвое, чтобы учесть потери и неэффективность, чтобы получить представление о потенциальной выработке электроэнергии в ваттах.

Сколько электроэнергии вы можете производить в год, будет зависеть от сезонных потоков воды на вашем участке. Например, турбина мощностью 3 кВт, работающая в течение 4400 часов (около полугода), будет производить: 3 кВт x 4400 часов = 13 200 киловатт-часов (кВтч).

Какую турбину мне следует использовать?

Чтобы выбрать подходящую турбину, необходимо оценить имеющийся напор и расход на вашем участке. Как видно из приведенного выше уравнения, более высокая голова дает больше возможностей для обвязки. Кроме того, поскольку турбина с высоким напором вращается очень быстро, могут не потребоваться сложные редукторы или ремни.

Обычно для жизнеспособности турбины с более высоким напором требуется падение с высоты более 10 метров. Эти типы, такие как турбины Пелтона или Турго, сравнительно дешевы, просты в установке и хорошо работают в колеблющемся потоке воды.

Для участков с низким напором используются турбины Crossflow или Archimedes Screw, которые, как правило, намного больше при той же выходной мощности, потому что им необходимо иметь дело с большим расходом.

Большинство схем являются «русловыми» — это означает, что в них нет водохранилища, а воду из ручья берут только тогда, когда она доступна.

Сколько это будет стоить?

Микро-гидроустановки чрезвычайно зависят от конкретной площадки. Цены сильно различаются в зависимости от типа и размера системы, а также от того, сколько работы вы можете вложить в себя.Базовое оборудование для автономной системы зарядки аккумуляторов мощностью 1 кВт может стоить от 5000 до 6000 фунтов стерлингов, плюс затраты на установку.

Возможно, можно сделать самодельную небольшую схему менее чем за 10 000 фунтов стерлингов, и в некоторых ситуациях это может быть дешевле, чем оплата затрат на подключение к сети. См., Например, линейку турбин Powerspout для мест с низким или высоким напором. Другое возможное дешевое решение — адаптировать водяной насос так, чтобы он работал как турбина.

Общая стоимость турбины Пелтона, производящей 5 кВт на 25-метровом напоре, может составлять 25 000 фунтов стерлингов при профессионально установленной установке, если сделать это самостоятельно.Часто наблюдается экономия на масштабе: система мощностью 5 кВт может стоить всего на 50% больше, чем система мощностью 2 кВт.

Схема микрогидравлики вполне может стоить намного больше, чем солнечная фотоэлектрическая батарея с аналогичной мощностью в киловатт. Однако, если большую часть года наблюдается хороший водный поток, то годовая выработка каждого киловатта гидроэнергии будет в несколько раз больше, чем каждый киловатт солнечной фотоэлектрической энергии.

Сколько будет окупаемости?

Независимо от того, что вы можете использовать напрямую, вы сэкономите около 16 пенсов за киловатт-час, исходя из текущих цен на электроэнергию.

Теперь вы можете получить обратно платежи по схеме Smart Export Guarantee (SEG). Это относится к любой генерируемой на месте электроэнергии, которую вы экспортируете в сеть, а не используете напрямую. Следовательно, чтобы требовать платежи SEG, вам понадобится тип интеллектуального счетчика, способного измерять экспортируемую электроэнергию (чего не могут сделать многие интеллектуальные счетчики первого поколения).

Вам следует присмотреться к магазинам и сравнить цены, предлагаемые на экспортируемую электроэнергию. Некоторые компании могут предложить приличную цену SEG, превышающую 5 пенсов за кВтч, но некоторые могут платить 1 пенсов за кВтч или меньше.Ассоциация солнечной торговли (STA) составила таблицу тарифов. STA утверждает, что справедливая цена составляет от 5 до 6 пенсов за кВтч. Такая цена сопоставима со ставками оптового рынка, которые получают крупные производители за продажу электроэнергии.

Дополнительные рекомендации

Для получения дополнительной информации о том, подойдет ли микрогидроэнергетика для вашего объекта, ознакомьтесь с вопросами ниже или с некоторыми курсами и семинарами, которые предлагает CAT.

Вы можете посетить CAT, чтобы увидеть наши собственные гидроэнергетические системы.Мы также предлагаем семинары по гидроэнергетике для образовательных групп и короткие курсы по возобновляемым источникам энергии.

Эту страницу написал специалист по информационным технологиям CAT Джоэл Роусон. Вы можете связаться со мной, если у вас возникнут дополнительные вопросы (выберите «Бесплатная информационная служба» в форме).

Связанные вопросы

Как мне измерить расход для микрогидравлической схемы?

Существует несколько методов измерения расхода для потенциальной микрогидравлической схемы.Методы различаются по сложности и точности.

Для небольшого ручья проще всего перенаправить весь поток в емкость известного размера и времени, необходимого для заполнения. Разделение объема на время дает приблизительную оценку расхода.

Для более крупного потока первоначальную оценку можно сделать, умножив скорость воды на площадь поперечного сечения. Скорость измеряется путем измерения времени движения поплавка на измеренном расстоянии потока (желательно прямо и без препятствий) и умножения на коэффициент от 0.8 (прямой ровный канал) и 0,6 (каменистый ручей). Площадь можно рассчитать, измерив глубину в нескольких точках по всему ручью, взяв среднее значение и умножив на ширину в этой точке.

Более точный метод измерения расхода включает строительство деревянного водослива поперек ручья с V-образным или прямоугольным вырезом в нем. Если измерить высоту воды, протекающей через водослив, можно рассчитать расход (подробнее см. Ниже). Хотя этот метод изначально требует много работы, затем легко снять показания с водослива в течение определенного периода времени и установить изменение расхода.

Совершенно другой подход состоит в том, чтобы рассчитать площадь водосбора потока по крупномасштабной карте, а затем рассчитать ожидаемый сток, используя статистику осадков, например, доступную в Метеорологическом бюро. Вам понадобятся данные о геологии, осадках, транспирации и испарении. Результаты этого метода могут быть чрезвычайно точными, а также предсказывать, как поток будет меняться в течение года.

Другой вариант — «солевой глоток» — добавить солевой раствор и измерить проводимость на выходе с помощью кондуктометра.Это стоит покупать только в том случае, если вы проводите много оценок сайта, так как это стоит несколько сотен фунтов.

Плотины с насечками для оценки расхода воды

Обратите внимание: для вычисления этих уравнений вам понадобится компьютерная таблица или научный калькулятор из-за экспоненциальных функций.

Плотины с насечками для гидросъемки

Q — расход в кубических метрах в секунду
ч (в метрах) — высота воды над основанием выемки
L — ширина прямоугольной выемки и должна составлять не менее 3 x h

Расстояние от внешнего края выемки до края или берега ручья должно быть не менее 2 x h для обоих типов водослива.1,5

Водосливы должны быть водонепроницаемыми, иметь точные углы и острые края, а также устанавливаться вертикально и перпендикулярно потоку воды. Водослив должен вентилироваться воздухом под гребнем падающей воды. «Успокоительный пруд» прямо вверх по течению поможет поддерживать скорость воды перед плотиной на уровне не более 0,2 метра в секунду.

Более подробная информация об этих методах и других способах измерения потоков, водосборных площадей и т. Д. Содержится в книге «Идти вместе с потоком» (автора Langley & Curtis).К сожалению, эта книга в настоящее время не издается, но вы можете найти ее в библиотеке или из вторых рук.

На сайте Appropedia также есть некоторая информация об измерении скорости потока.

Какие разрешения мне нужны для установки микрогидросистемы?

Если вы планируете отводить из водотока более 20 кубометров (20000 литров или около 4400 галлонов) воды в день, вам потребуется лицензия на водозабор, даже если вода возвращается в водоток после прохождения турбины. .

Практически все малые гидроэнергетические проекты потребуют такой лицензии, поскольку даже расход 1 литр в секунду составляет 86 кубометров в сутки.

Лицензию на забор воды следует запрашивать в Агентстве по окружающей среде (в Англии и Уэльсе или SEPA в Шотландии), которое будет оценивать воздействие на экологию реки. Стоит связаться с ними заблаговременно, так как процесс может занять несколько месяцев.

Определенные меры по охране окружающей среды обычно связаны с полученным разрешением.К ним относятся оставление определенного потока в реке (т. Е. Абстрагирование только части) и установка экранирования и, возможно, прохода для рыбы или лестницы.

Для получения информации о лицензиях на забор воды и органах, участвующих в выдаче разрешений в различных частях Великобритании, посетите веб-страницу правительства Великобритании, посвященную экологическому управлению водными ресурсами.

Более крупные схемы могут включать дополнительные разрешения, например, если включен резервуар.

Вам также необходимо связаться с местным отделом планирования, поскольку обычно требуется разрешение на строительство (если, возможно, не ремонтируется старая гидроэнергетическая система) для установки соответствующих конструкций и трубопроводов.

На веб-сайте Британской гидроэнергетической ассоциации есть руководство по микрогидроэнергетике, включая более подробную информацию об этих аспектах планирования.

Могу ли я вырабатывать электричество с помощью водяной мельницы или водяного колеса?

Старые водные мельницы сложно приспособить для выработки электроэнергии, хотя это возможно. Водяная мельница — это эффективный способ выработки механической (скорее, электрической) энергии для непосредственного управления механизмами.

Большой, медленно движущийся водоем дает высокий крутящий момент (вращающее усилие).Поэтому водяные колеса работают на низких оборотах (менее 15 об / мин) и создают очень высокий крутящий момент. Это затрудняет выработку электроэнергии.

Очень сложно подключить водяное колесо с частотой вращения около 15 об / мин к генератору, которому требуется около 15000 об / мин. Двигатели или генераторы, работающие на очень низких оборотах, очень большие и дорогие; даже двигатель на 1000 об / мин намного больше, чем двигатель на 1500 об / мин.

Легче производить электричество там, где есть быстрый поток воды, который может быть направлен на турбину под высоким давлением.Большой размер водяных колес также делает их строительство более дорогостоящим по сравнению с водяными турбинами, и они требуют значительного обслуживания.

Можно приспособить водяное колесо. но может быть лучше вместо этого взглянуть на специальную турбину с низким напором, такую как поперечный поток или винт Архимеда. Или для небольшого предприятия — турбина с низким напором от Powerspout.

Что делать, если нет головы для микрогидросхемы?

Там, где практически нет капель, эффективное использование энергии воды будет очень трудным и может оказаться бесполезным.3) x 0,5 x p x A

V — скорость потока воды в метрах в секунду, это необходимо в кубе
p — плотность, которая для воды составляет около 1000 кг на кубический метр.
A — площадь поперечного сечения, охватываемого ротором

Эффективность турбины будет тогда важным фактором в том, какая часть этой мощности может быть фактически преобразована в электричество (или в механическую энергию для водяного колеса с недокусом).

Для стационарных или буксируемых турбин КПД обычно довольно низкий.3) x 0,5 x 1000 x 0,07 = чуть более 2000 Вт. Таким образом, эффективность составляет чуть менее 5% (100/2000).

Стандартная микрогидросистема (где вода направляется по трубе) должна иметь общий КПД не менее 50% после всех потерь. Небольшая турбина с низким напором могла генерировать около 1 киловатта (1000 Вт) из потока 100 литров в секунду, падающего через 2 метра. Намного больше энергии от меньшего потока, если небольшой напор может быть создан путем направления потока воды на небольшое расстояние.

Другие проблемы с турбиной с нулевым напором

Это будет не просто установка винтовой турбины в поток. Для обеспечения длительного срока службы необходимо будет решить различные проблемы:

Обломки, стекающие по течению во время разлива и повреждающие турбину или ее крепления.
Некоторые земляные работы могут потребоваться в небольших ручьях, чтобы убедиться, что там есть достаточная глубина для погружения турбины при малых расходах.
При выходном напряжении 12 или 24 В постоянного тока потребуется тяжелый кабель для прокладки кабеля от генератора до дома, что может быть дорогостоящим (например, если длина кабеля превышает 20 метров).
Турбина должна быть легко доступна для удаления скопившихся сорняков.
Скорость потока будет очень сезонной, поэтому вам могут потребоваться другие источники энергии для удовлетворения потребностей в электроэнергии в более засушливые месяцы.

Что такое гидроцилиндровый насос?

Гидравлический цилиндр — это водяной насос, который использует энергию большого потока воды, падающего через небольшую высоту, для подъема небольшого процента (около 10%) на гораздо более высокий уровень.

«Составной» поршневой насос использует эту мощность для перекачивания отдельного водоема. Они очень привязаны к конкретному объекту, но всего с двумя движущимися частями могут быть надежным и экономичным решением на подходящем участке стоимостью около 1000 фунтов стерлингов.

Здесь, в CAT, выставлен напорный насос. Он использует поток воды, покидающий нашу гидротурбину, и перекачивает около 10% этой воды вверх примерно на 3 метра в воздух над озером.

Гидравлический насос — не новая технология. Впервые он был разработан около 1800 года одним из братьев Монгольфье, известных как изобретатели воздушных шаров с горячим воздухом.С тех пор насосы Ram производятся в Великобритании и стали очень распространены в сельских районах Великобритании в начале 20 века.

Увеличение доступности водопроводной воды и дешевой энергии (для насосов) в течение последнего столетия привело к сокращению их использования в Великобритании, но они остаются надежным, экономичным и экологически чистым вариантом в правильной ситуации. В отдаленных и холмистых районах они предлагают надежный вариант откачки воды.

Для получения более подробной информации в интернет-магазине CAT есть книги по гидравлическим поршневым насосам.См., В частности, Руководство по гидроцилиндрам и гидроцилиндрам: руководство.

Могу ли я использовать насос в качестве гидроагрегата?

Некоторые типы водяных насосов можно адаптировать так, чтобы они эффективно работали в обратном направлении, и их можно было использовать для выработки электроэнергии. Это потенциально может быть намного дешевле — при мощности в несколько киловатт это может сэкономить несколько тысяч фунтов.

В нашем интернет-магазине есть книга «Насосы как турбины: руководство пользователя». Это дает практическую техническую информацию об использовании стандартных насосных агрегатов в качестве недорогой альтернативы обычным турбинам.Основное внимание уделяется обеспечению автономной выработки электроэнергии в удаленных местах.

Есть недавний пример «насоса как турбины» (PAT) в Tŷ Mawr Wybrnant. Ожидается, что турбина мощностью 4 кВт будет ежегодно подавать в сеть около 19 000 кВтч электроэнергии. Это сайт Национального фонда, и установка была осуществлена Dŵr Uisce — совместным исследовательским проектом Тринити-колледжа в Дублине и Бангорского университета.

Национальный центр соответствующих технологий

Микрогидроэнергетика

(источник: энергия.gov)

Если у вас есть вода, протекающая через вашу собственность, вы можете подумать о строительстве небольшой гидроэнергетической системы для выработки электроэнергии. Системы микрогидроэнергетики обычно вырабатывают до 100 киловатт электроэнергии. Большинство гидроэнергетических систем, используемых домовладельцами и владельцами малого бизнеса, в том числе фермерами и владельцами ранчо, можно квалифицировать как микрогидроэнергетические системы. Но 10-киловаттная микрогидроэнергетическая система обычно может обеспечить достаточно энергии для большого дома, небольшого курорта или фермы для любителей.

Микрогидроэнергетическая система нуждается в турбине, насосе или водяном колесе для преобразования энергии текущей воды в энергию вращения, которая преобразуется в электричество.

На странице Министерства энергетики по планированию системы микрогидроэнергетики есть дополнительная информация.

Как работает микрогидроэнергетическая система

Гидроэнергетические системы используют энергию проточной воды для производства электричества или механической энергии. Хотя есть несколько способов использовать движущуюся воду для производства энергии, для систем микрогидроэнергетики часто используются русловые системы, для которых не требуются большие водохранилища.

В русловых микрогидроэнергетических системах часть речной воды отводится в водопровод — канал, трубопровод или напорный трубопровод (напорный водовод), — который доставляет ее к турбине или водяному колесу. Движущаяся вода вращает колесо или турбину, которая вращает вал. Движение вала можно использовать для механических процессов, таких как перекачивание воды, или его можно использовать для питания генератора переменного тока или генератора для выработки электроэнергии.

Микрогидроэнергетическая система может быть подключена к системе распределения электроэнергии (подключена к сети) или может быть автономной (вне сети).

Компоненты системы микрогидроэнергетики

Русловые микрогидроэнергетические системы состоят из следующих основных компонентов:

Водопровод — канал, трубопровод или напорный трубопровод (напорный трубопровод), по которому вода доставляется
Турбина, насос или водяное колесо — преобразует энергию текущей воды в энергию вращения
Генератор или генератор — преобразует энергию вращения в электричество
— управляет генератором
Электромонтаж — подает электричество.

Имеющиеся в продаже турбины и генераторы обычно продаются в комплекте. Системы, сделанные своими руками, требуют тщательного согласования генератора с турбиной, мощностью и скоростью.

Многие системы также используют инвертор для преобразования электроэнергии постоянного тока низкого напряжения, вырабатываемой системой, в электричество переменного тока на 120 или 240 вольт. (В качестве альтернативы вы можете купить бытовую технику, работающую от постоянного тока.)

Будет ли микрогидроэнергетическая система подключенной к сети или автономной, во многом будет зависеть баланс ее системных компонентов.

Например, некоторые автономные системы используют батареи для хранения электроэнергии, вырабатываемой системой. Однако, поскольку гидроэнергетические ресурсы имеют тенденцию быть более сезонными по своей природе, чем ресурсы ветра или солнца, батареи не всегда могут быть практичными для систем микрогидроэнергетики. Если вы все же используете батареи, их следует размещать как можно ближе к турбине, потому что трудно передавать низковольтную энергию на большие расстояния.

Турбины для систем микрогидроэнергетики

Турбины сегодня широко используются в системах микрогидроэнергетики.Движущаяся вода ударяется о лопасти турбины, как водяное колесо, и вращает вал. Но турбины более компактны с точки зрения выходной энергии, чем водяные колеса. У них также меньше шестерен и требуется меньше материалов для строительства.

Лишь несколько компаний производят турбины для микрогидроэнергетики, и большинство из них — турбины с высоким напором. Может быть трудно найти турбины с низким напором и низким расходом, и, возможно, их придется изготавливать по индивидуальному заказу.

Есть два основных типа турбин: импульсные и реактивные.

Импульсные турбины

Импульсные турбины, которые имеют наименее сложную конструкцию, чаще всего используются для высоконапорных микрогидро-систем. Они полагаются на скорость воды для перемещения турбинного колеса, которое называется бегунком. Наиболее распространенные типы импульсных турбин включают колесо Пелтона и колесо Турго.

Колесо Пелтона — использует концепцию реактивной силы для создания энергии. Вода подается в напорный трубопровод с узким соплом на одном конце.Вода разбрызгивается из сопла струей, попадая в ведра с двойными чашками, прикрепленные к колесу. Воздействие струи на изогнутые ковши создает силу, которая вращает колесо с высокой эффективностью 70–90%. Колесные турбины Pelton доступны в различных размерах и лучше всего работают в условиях низкого расхода и высокого напора.
Turgo — модернизированная версия Pelton. В нем используется та же концепция струйного распыления, но струя Turgo, которая составляет половину размера Pelton, расположена под углом, так что струя попадает в три ведра одновременно.В результате колесо Turgo движется вдвое быстрее. Кроме того, он менее громоздкий, требует небольшого количества шестерен или вовсе без них и имеет хорошую репутацию в плане бесперебойной работы. Turgo может работать в условиях низкого расхода, но требует среднего или высокого напора.
Турбина Джека Кролика — турбина типа «капля в ручье», которая может вырабатывать энергию из ручья, имеющего всего 13 дюймов воды и без напора. Максимальная мощность Jack Rabbit составляет 100 Вт, поэтому в среднем дневная мощность составляет 1,5–2,4 киловатт-часа, в зависимости от вашего сайта.Иногда его называют погружным гидрогенератором Aquair UW.

Реакционные турбины

Реакционные турбины, которые являются высокоэффективными, для производства энергии зависят от давления, а не от скорости. Все лопасти реакционной турбины поддерживают постоянный контакт с водой. Эти турбины часто используются на крупных гидроэнергетических объектах.

Из-за своей сложности и высокой стоимости реактивные турбины обычно не используются для проектов микрогидроэнергетики.Исключением является гребная турбина, которая бывает разных конструкций и работает так же, как гребной винт лодки.

Пропеллерные турбины

имеют от трех до шести обычно фиксированных лопастей, установленных под разными углами на рабочем колесе. Колба, трубка и трубка Каплана являются вариациями пропеллерной турбины. Турбина Каплана, которая представляет собой легко адаптируемую систему пропеллера, может использоваться на микрогидроустановках.

Насосы и водяные колеса

Обычные насосы могут использоваться в качестве замены гидравлических турбин.Когда действие насоса меняется на противоположное, он работает как турбина. Поскольку насосы производятся серийно, их легче найти, чем турбин. Насосы также дешевле. Однако для обеспечения адекватной производительности насоса ваша микрогидроэлектростанция должна иметь довольно постоянный напор и расход. Насосы также менее эффективны и более подвержены повреждениям.

Водяное колесо — самый старый компонент гидроэнергетической системы. Водяные колеса все еще доступны, но они не очень практичны для выработки электроэнергии из-за их низкой скорости и громоздкой конструкции.

Доступ к земле

Хотя большинство разработчиков проекта владеют землей, на которой будет расположен проект, другие должны получить эти права от землевладельцев. Забор системы может быть расположен на земле, принадлежащей государственному или федеральному агентству или другой частной стороне. В других случаях и водозабор, и электростанция могут располагаться на земле застройщика проекта, но водопровод, соединяющий их, может пересекать собственность другого человека.

Осуществимость всего проекта должна быть определена до заключения каких-либо договоров купли-продажи или аренды.Кроме того, если известно, что рассматриваемая недвижимость недоступна ни при каких обстоятельствах, следует рассмотреть альтернативные планы.

Определение потенциала площадки

Для определения гидропотенциала участка необходима информация о количестве и изменении стока. Вы должны в любое время узнать, сохранялись ли записи потока для потока. Хорошее место для начала расследования — это служба обнаружения водных данных Геологической службы США (USGS), где вы найдете данные о речном стоке в реальном времени и исторические данные о речном стоке, включая списки действующих и прекращенных станций.

Если исторические записи расхода недоступны, вы должны немедленно начать мониторинг стока на участке: возможность строительства небольшой электростанции зависит от того, сколько именно мощности будет выдавать ваш поток. Два наиболее важных фактора, которые следует учитывать, — это поток и напор.

Расход — это количество воды, протекающей через точку в любой момент времени. Эта сумма меняется как сезонно, так и ежегодно, поэтому важно собирать точные данные для каждого сезона полного года.Затем эти данные следует сравнить с информацией USGS из вашего района, чтобы решить, был ли это засушливый год или влажный год. Информацию о снежном покрове в вашем районе можно получить в Службе охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США.

Минимальный расход необходим для точной оценки минимальной продолжительной выходной мощности, которую вы можете ожидать от гидроагрегата. Кроме того, оценка максимального расхода необходима, чтобы гарантировать, что ваша конструкция выдержит пиковое затопление.

Напор — это вертикальное расстояние в футах от поверхности питающей воды до места выхода воды из турбины.Головка оказывает давление, которое можно превратить в полезную энергию, поэтому чем дальше падает вода, тем больше энергии доступно.

Считается, что низкий напор составляет менее 60 футов; высота головы 60 футов и более. Хотя есть исключения, 10 футов напора обычно является минимумом, необходимым для выработки энергии.

После того, как вы определили чистый напор и средний расход для вашего объекта, вы можете рассчитать выходную мощность вашего потока.

Определение потребности в энергии

Главный вопрос при проектировании осуществимости заключается в том, будет ли площадка вырабатывать достаточно энергии для удовлетворения ваших потребностей в энергии.Следует оценивать два типа оценок энергии — пиковое потребление и общее потребление. Пиковое потребление — это максимальная мощность, необходимая в любой момент времени. При использовании в домашних условиях пиковый спрос возникает, когда все электрические нагрузки включены одновременно. Общее потребление — это количество киловатт-часов, использованных за определенный период. Коммунальные предприятия обычно используют меру киловатт-часов в месяц.

Система, способная обеспечить полное потребление, не обязательно покроет потребности в пиковой мощности; потребление или мощность, возможно, придется отрегулировать.Если ваши потребности в электроэнергии больше, чем ваш потенциальный источник энергии, вы можете рассмотреть возможность хранения электроэнергии в батареях или покупки дополнительной электроэнергии у коммунального предприятия для удовлетворения пиковых потребностей. Обратитесь в ближайшее коммунальное предприятие, чтобы обратиться за помощью на раннем этапе процесса.

Гидравлические колеса и водяные турбины — два основных типа гидроэнергетических машин. Водяные колеса — это традиционные устройства, используемые для преобразования энергии текущей и падающей воды в механическую энергию. Они используются для измельчения зерна, а также для работы на пилах, токарных станках, сверлильных станках и насосах.Обычно водяные колеса большого диаметра и медленно вращаются, они хорошо работают в ручьях с большими колебаниями потока. Решетки и решетки для мусора обычно не нужны, потому что палки, камни и грязь будут стекать по колесу в потоке воды. Водяные колеса можно использовать для производства электроэнергии, хотя большой диаметр и медленное вращение требуют, чтобы вращающийся вал приводил в движение гораздо более высокие обороты.

Поскольку водяные колеса работают на малых скоростях, они значительно менее эффективны, чем водяные турбины в производстве электроэнергии.Гидравлические колеса также громоздки, и в более суровых климатических условиях их приходится размещать в больших конструкциях, чтобы избежать образования льда зимой.

Водяные турбины вращаются на высоких скоростях, используются для выработки электроэнергии и могут достигать 70-80 процентов эффективности при производстве механической или электрической энергии. В то время как водяные колеса используют воду, переносимую в открытый желоб или канал, турбины получают энергию от воды, переносимой по напорным трубопроводам. Гидравлические турбины — сложное оборудование, и их необходимо тщательно устанавливать.

Кроме того, обломки, такие как камни, палки и песок, могут мешать работе лопастей, поэтому требуется решетка для мусора или сетка, чтобы предотвратить прохождение этого материала через турбину.

Компоненты системы

Типичная микрогидравлическая система состоит из нескольких компонентов. Водозаборная конструкция контролирует расход воды, которая будет использоваться. Напорный водовод или лоток переносит воду от водозаборного сооружения к турбине. Электростанция содержит водяную турбину, генератор и средства управления.

Расчет затрат

После того, как известны напор, расход и производительность системы, вы можете связаться с поставщиками оборудования, чтобы получить точные данные о затратах. Нет смысла связываться с этими людьми до того, как станут известны подробности сайта, поскольку стоимость оборудования будет значительно варьироваться в зависимости от сайта.

Стоимость сильно различается в зависимости от сайта и размера системы.

Соображения по охране окружающей среды

Гидравлические колеса и гидротурбины сами по себе оказывают незначительное воздействие на окружающую среду.Однако для большинства гидросистем требуется плотина для обеспечения непрерывного источника воды. Строительство плотины на реке или ручье может оказать долгосрочное воздействие на окружающую среду. Водоток изменяется, и уровень грунтовых вод обычно поднимается за плотиной и опускается вниз по течению от сооружения. Вы создаете пруд или озеро там, где раньше существовала речная экосистема, поэтому может накапливаться ил, и вы, возможно, создали идеальную среду для размножения комаров.

Движение рыбы может быть заблокировано, если лестница не используется.Подъездные дороги могут способствовать эрозии и нарушать ландшафт. В целом, чем больше плотина, тем сильнее воздействие на окружающую среду. Если вы предвидите экологические последствия установки гидростанции, вы можете свести нарушение водотока к абсолютному минимуму. Имейте в виду, что вам, возможно, придется радикально изменить свой дизайн для работы с вашей местной экосистемой или, в некоторых случаях, полностью отказаться от гидроэнергетического проекта.

Разрешение и лицензирование

Прежде чем вы начнете строить свой поток, вы должны знать о нормативных конфликтах, с которыми вы можете столкнуться.Существует множество институциональных и юридических барьеров, и ваш проект будет идти гораздо легче, если эти потенциальные проблемы будут выявлены в начале графика, чтобы вы могли предпринять необходимые действия.

Несмотря на то, что многие агентства обладают потенциальными полномочиями по выдаче разрешений или проверок, для проектов малой гидроэнергетики, вероятно, потребуется лишь несколько разрешений. Тем не менее время, необходимое для получения всех разрешений и лицензий, может составлять основную часть продолжительности проекта, поэтому для вас важно начать процесс получения разрешений на ранних этапах разработки вашего участка.

Требования к местным разрешениям

Прежде всего, вам следует связаться с местными органами власти, чтобы определить требования к местным разрешениям. Местные городские и окружные отделы планирования и общественных работ могут сообщить вам, какие разрешения необходимы. Все местные разрешения или требования должны быть удовлетворены до выдачи федеральных лицензий на гидроэнергетику. При создании объектов, влияющих только на собственность застройщика, проблем не возникает.

Государственные разрешительные требования

Застройщику гидроэнергетики необходимо получить ряд разрешений.Лучшим источником информации об этих разрешениях является Департамент экологических разрешений и информация о качестве воды Департамента качества окружающей среды вашего штата.

Микрогидроустановка

В моем маленьком раю есть ручей, обеспечивающий достаточный поток воды, и запустить небольшую турбину, чтобы обеспечить электричеством мой дом. При написании этого внедряется микрогидроустановка, и вот несколько фотографий процесс.

Так как я обычно люблю начинать с конца, первое, что я построил, — это контроллер:

Это реализация «Колибри» Яна Портегиса, с некоторые изменения и приспособления.

Самая большая стоимость установки, безусловно, связана с трубопроводами для довольно длинный затвор. Когда покупка была сделана и грузовик прибыл, мы разгрузил трубы в разных местах, чтобы максимально приблизить их к установке площадь по возможности. Вот основные стеки:

Меньшее количество труб хранилось ближе к турбинной площадке. Все это трубы ПВХ белого цвета, класс 2,5. Самый низкий из них будет использован довольно намного выше их безопасного предела, очень близкого к давлению 2 бара.

Только для последней части пробега, где давление превышает 2 бар, я буду использовать ПВХ трубу синего класса 4.

Для перехода от пологого участка белой трубы к большому более крутой ход синего, требуется смена направления. Я попытался купить трубу, изогнутую под углом 135 градусов, но она не была доступна, несмотря на то, что каталог. Лучшее, что я мог купить, — это угловой элемент на 135 градусов, что далеко от оптимального, но, пожалуй, лучше, чем гнуть трубу самостоятельно, в этом область относительно высокого давления.

Мой сосед Габриэль и его сын взяли на себя тяжелую работу по раскопкам канал. Здесь вы можете увидеть начало открытого канала, который принесет вода из ручья в залив. Очень маленькая плотина из деревянных досок. и некоторые камни, предполагается, что уровень воды немного поднимется, чтобы заполнить канал.

Открытый канал имеет округлое поперечное сечение. и проходит с очень небольшим уклоном. Я еще не знаю, насколько высоко он наполнится и таким образом, насколько быстро будет течь вода.Я тоже еще не решил, стоит ли строить канал с бетоном (хорошо, но дорого) или с полиэтиленовой пленкой (дешевле, но не так прочно). В любом случае потребуется какая-то подкладка, либо вода смоет почву. Предложения по этому поводу приветствуются.

Ровный участок там, где будет вестибюль построен. Намерение состоит в том, чтобы выровнять канал там, углубить его, создать ил. таз со сливным клапаном, затем мусорный фильтр, чтобы закончиться баком с водой уровень не менее 50 см над трубкой.Опять же, предложения по этой части Добро пожаловать.

Труба ПВХ 250мм с передней стороны побежит под землю через эту траншею.

Труба должна пересечь небольшой участок илистая местность. Как и ожидалось, при рытье траншеи через нее просачивалась вода. Надеюсь, мне удастся просто закопать трубу в грязи, которая стабилизируется. на низовом уровне. Здесь давление в трубе еще очень низкое (около 0,3 бар). и бег довольно прямой, так что это кажется возможным.Предложения приветствуются, в любом случае …

После илистой местности траншея проходит через лес в устойчивой почве, почти горизонтально.

Затем он достигает места, где его нужно согнуть. вниз, чтобы начать длинный спуск, где мы, наконец, начнем глава. На данный момент планируется выпускной клапан, но меня все еще немного беспокоит нужно так сильно гнуть трубу. Габриэль и его сын очень глубоко копали в этом месте, чтобы смягчить изгиб, но все же он значительный.Мы принесли один отрезок трубы вверх, и сгибать его выглядит довольно сложно. У этого трубопровода класса 2,5 такие тонкие стенки что я боюсь расплавить его, прожечь или сжать и сломать трубу, вместо того, чтобы сгибать его. Любые идеи?

Это все, что у нас есть до сих пор. Работа продолжается. Траншея теперь должна пересечь дорогу, а затем пройти длинный участок. пастбища с постоянным уклоном и легким рельефом, то он должен пересечь ручей по деревянному мосту, который мы должны построить, и тогда начинается настоящее веселье: Бежать по лесу, настолько густому, что в него трудно перелезть!

Предусмотрено китайское бесщеточное синхронный генератор с внутренним регулятором напряжения, установленный вертикально сверху оболочки пирамиды, содержащей бегун Турго, построенный из 16 ложек размер «апельсин», с www.h-hydro.com. В генератор ждет меня заберу, ложки уже под рукой, остальное нужно строить. Турбина будет использовать четыре жиклера. Для насадок намерен для использования этих концентрических сокращений:

Они будут приварены к фланцам в положении показано здесь. На большой стороне будут шланговые соединения для 4-дюймового шланга, а на маленькой сбоку достанутся самодельные насадки. Первые форсунки будут иметь выход 27 мм. диаметра, и я собираюсь вывернуть их из нейлона и придать им простой конический форма.Позже я, вероятно, сделаю ряд насадок разных размеров. В идея состоит в том, чтобы иметь возможность просто и быстро менять форсунки, удалив весь инжекторный блок из корпуса турбины.

Четыре 4-дюймовых клапана и различные фитинги имеют был заказан, но еще не прибыл. Пока не знаю как сделать раздачу коробка, которая должна соединяться с 250-миллиметровой трубой из ПВХ с одной стороны и с четырьмя 4-дюймовыми латунными клапаны с другой стороны, с манометром сверху. Еще раз предложения добро пожаловать!

Новости! Генераторов прибыло:

Это китайские бесщеточные синхронные однофазные генераторы с электронными регуляторами напряжения.Производитель Mindong Wanlong Electric. Их низкая цена позволила купить два из них, так что там запасной, на случай выхода из строя.

Здесь вы можете увидеть, как одного из них подняли в воздух на распаковка. Его спутник сидит сзади.

Параллельно заканчиваю рабочий проект турбина. Вот быстрый взгляд на своего рода схематический рисунок, увиденный с сторона, на которой также изображена одна из четырех водяных струй. Это традиционный вертикальная ось Turgo.Комментарии и предложения приветствуются.

А пока работаем на напорном водовороте установка продолжается. Габриэль временно поместил трубки в траншею, чтобы посмотреть, как они подходят. Вот первая труба, начинающаяся прямо там, где форбай будет. Я попросил его сделать траншею немного глубже здесь, потому что, как показано, воды не хватит трубка.

Отсюда напорный водовод проходит через лес, болото и прочее лес,

, а затем через луга.

Отсюда труба пересекает ручей и продолжается по другой стороне, через лес, последние 120 метров.

Копать траншею в лесу — тяжелая работа! Все было сделано моим соседом Габриэлем и его сыном.

Последние 24 метра водопровода резко падает, развивая 30% от общего давления в системе. Для Только в этом последнем прогоне использовалась синяя труба класса 4. Все остальное гораздо более дешевый белый класс 2.5 обвязка.

И вот затвор виден с точки зрения турбины!

Теперь можно приступать к окончательной установке трубы! Он должен быть соединен резиновыми кольцами и должен быть согнут во многих местах. места. Чтобы гнуть такую трубу, многие люди используют паяльные лампы. Это быстро метод, но опасный! Дырку в трубе легко прожечь, ну или хотя бы сильно деформировать его. Также возможно возгорание. Итак, я изобрел ПВХ. трубогиб.Он состоит из двух электрических кварцевых нагревательных элементов по 500 Вт. каждый, установленный в проволочной клетке, которая вставляется в трубку. Отражатель из алюминиевой фольги обеспечивает охлаждение 1/4 окружности трубы, действовать как жесткий шарнир, в то время как остальная часть трубы размягчается, длиной около метра.

Используется трубогиб питается от переносного генератора. Здесь вы можете увидеть работу при самом резком изгибе, которого требует мой затвор.

Это была типичная установка для гибки.Габриэль выступая в качестве центральной точки, его сын в качестве конечной нагрузки, а я в качестве управляющего фактора на передней части секции трубы. согнуты в трех местах, чтобы получить достаточно изгиба без слишком сильного ослабления. Мы работали в ночь, как видите!

Здесь можно увидеть красное свечение трубогиба. В обогрев осуществляется почти исключительно инфракрасным излучением.

И вот результат.

Для сборки труб зачистили концы, установили резиновый уплотнитель, промаркировали длина вставки, скошенный конец трубы, матовый на какой-то смазке на мыльной основе, соединил концы трубок вместе, а затем с помощью рычажного подъемника и несколько веревок, чтобы полностью затянуть его.

Собранная труба уже выходит из леса!

И вскоре мы оказались в точке, где труба должна была переходить дорогу. Мои доблестные помощники вырыли траншею через дорогу, мы там трубу установили, и затем они закрыли траншею, все в течение двух часов, так что что мы не создавали чрезмерных перебоев в движении грузовиков, идущих к дому строительная площадка! Здесь все работает одновременно!

В нескольких местах мы установили сброс воздуха клапаны.Вот такое место. В трубку, устанавливается хомут, и ввинчивается удлинительная трубка, в которую будет позже перенесите клапан наверху.

Перед установкой верхних частей трубы я хотел узнать наверняка, смогу ли я набрать достаточно воды трубку, чтобы избежать образования вихрей. Для этого в канал, ведущий в будущее.

Вода красиво текла по каналу, но было ясно, что наклон не постоянный, поэтому я попросил Габриэля углубить и вторая половина канала, и траншея для первых двух секций трубы.Как вы можете видеть здесь, вода быстро стекает к скале в середине картины, и с тех пор почти не меняется.

Здесь вы можете увидеть скопление воды, где преддверие будет. Статически уровня воды хватило, но когда вода течет, уровень будет ниже. Так что нам нужно больше глубины для трубка. Почва настолько сухая после более чем месяца без дождя, что всасывалась. всю воду, в которую мы могли попасть! Ручей был очень низким, всего около 10 литров в секунду.Мы накормили около 2/3 ручей в канал, и это заняло три часа заполнить до этого уровня! После прекращения подачи воды она высохла в 20 минут. Очевидно, необходима подкладка!

И вот всегда работоспособный Габриэль углубил траншею под трубку!

Когда я купил пластиковые трубки, я купил несколько лишних, просто чтобы убедиться, что с меня хватит. я измерял расстояние только по GPS, потому что в то время, когда я покупал трубки, он еще не было возможности пройти через джунгли по той же дороге, по которой должен был идти водопровод.По мере того, как мы продвигались в работе, временами казалось, что даже этого избытка было бы недостаточно! С другой стороны, это выглядело как одна длина трубки. (из 84) останется. Наконец, мы закончили в самый раз, со всеми использованными трубками, и только полтора метра последний кусок остался! Здесь Габриэль отрезает единственный оставшийся кусочек! Мерфи проиграл игру, хотя бы один раз!

После того, как трубки были установлены, я спросил Габриэля для быстрого закрытия траншеи, во избежание разрушения трубы ультрафиолетом радиация от солнца, а также позволить природе начать устранять ущерб, который мы нанесли.Если каких-либо утечек в стыках будет достаточно, чтобы стать проблемой, я думаю, мы заметим даже это и сможем выкопать это. снова вверх. Как бы то ни было, мы не можем хорошо провести испытание трубки под давлением, не накрыв ее, потому он пристегнется и отключится!

Почва полна корней и семечки, поэтому, как только снова пойдет дождь, этот шрам должен стать зеленым и сливаются с остальным пейзажем.

В лесу мы проложили трубу в тропу, которая теперь просто выглядит немного более открытым, чем раньше.

Мой напорный водопровод должен пересечь ручей. За это нам пришлось построить мост. Я использовал лежавшие вокруг старые бревна и занялся своим рабочая сила сестры для этой задачи. Через месяц она должна сыграть в стиле барокко. флейта в концерте Музыкального приношения Баха и пошутил, что это был отличный способ репетировать к концерту!

Готовые куски были доставлены на строительную площадку.

И вот мост на месте! Мы установили это на четырех бетонных блоках, чтобы дерево не соприкасалось с землей, из-за чего он гниет слишком быстро.

Позже мой верный сосед накрыл трубку с землей, до конца моста. Я построю крышу для моста, чтобы защитить трубку от солнца, даже если здесь, в в лесу мало солнца.

Наконец, канал углубили, чтобы сохранить достаточной скорости потока и избегания в нем осаждения. Я предпочитаю, чтобы любые отложения оседали в переднем заливе. Моя сестра служит мера глубины канала.

Габриэль взял заслуженный отпуск и в А пока я занимаюсь сталелитейной работой.Здесь каркас для мусорника Соблюдайте особую таблицу моделей! Его верх — остатки от построения транспортной конструкции для моего летательного аппарата две стороны остатки от создания большой коробки, которую я использую в машине, а две другие стороны — остатки от постройки моей байдарки. А бамбуковые ножки выращивают здесь же!

Мусорная корзина готова! Его высота 1 м на 65 см. широкий и будет установлен под водой под углом 45 градусов. Расстояние между бары 16мм.Монтажная рама поверх него имеет только три стороны, потому что у меня закончился угловой шток из-за изменение дизайна в последнюю минуту. Это первое, что я сваривал, поэтому я рад, что разрешение фото такое слишком низко, чтобы показать все брызги и грубую отделку! Следующий пункт я Придется сварить корпус турбины.

Я сразу приступил к работе, и вот он, основная часть корпуса турбины, еще горячая от сварки!

А вот это видно сверху.В сварка не идеальна, потому что я питаю дугосварочный аппарат 5.5kVA от 2kVA генератор, что не очень хорошо … Но я сделал свою работу в любом случае!

Этот корпус турбины устанавливается на раму на слева, который, в свою очередь, будет зацементирован. Болты привариваются к состав.

Я построил эту деревянную форму для слива воды воздуховод электростанции. Он будет иметь большее отверстие для турбины и меньшего размера, который можно использовать как общую раковину, или как вторую, меньшую «летняя» турбина.

На раме крепления турбины появились шипы. приварен, чтобы закрепить его в бетоне.

Габриэль копает платформу для власти жилой дом.

И тут для него началась самая тяжелая работа: Вытащить на тачке около трех тонн гравия, песка и цемента!

Весь этот материал нужно было перемешать вручную.Пока он смешивал и заливал бетон, я закончил стальную конструкцию. В этом фото выходной канал уже сделан. Обратите внимание, что этот канал также действует как основной якорь для толкающей силы, оказываемой водой в напорном трубопроводе. В Кроме того, в углах бетонной плиты есть два анкера меньшего размера.

Пока Габриэль продолжал делать и разливать бетон, я разрезал затвор по длине, установил заглушку, и установили сталь и форму для трубных анкеров.

Бетонные работы готовы!

После того, как бетон застыл, я построил электростанция на нем. Здесь вы можете увидеть готовую конструкцию. Все деревянные детали были обрезаны по размеру в моей маленькой хижине, затем вытащили на место и собрали там. Невероятно, но они действительно подходят! 🙂

Металлическое покрытие использовалось как для крыши, так и для стены.Я, наверное, распишу позже, когда будет больше времени. Так же настенное покрытие еще нуждается в нескольких гвоздях. Это первый дом, в котором я когда-либо построен своими руками, так что смотрите его с должным уважением!

Вы, возможно, помните, что у моего затвора есть 135 степень локтя. Мы залили его бетоном, чтобы получился хороший анкерный блок. Мы наполнили в бетоне примерно на 10 см выше пластика.

Электростанция готовится, работа на Другой конец системы должен был быть сделан: преддверие.Вот форма и стальная конструкция для него, с уже установленной рамой для корзины для мусора.

Форма выглядит довольно сложной. Этот угол имеет переливную камеру.

Мы спустили все, сталь и все такое, в яму, вырытую Габриэлем. Попались под бегемот (2.44 * 100 * 122 см) и снова не смогли освободиться! Затем мы залили бетон для пол.

Когда пол достаточно затвердел, мы медленно заполнили стены.

Больше всего я боялся, как тащить все гравия, песка и цемента. Здесь нам потребовалось немного больше материала, чем для электростанции, и тропа к этому месту крутая. Даже Габриэль не мог толкни тачку, полную камней, по этой тропе! Всегда находчивый, он пошел на свою землю (соседнюю шахту) и вернулся с идеальным инструментом для этого Задача: его лошадь и несколько мешков.

После затвердевания бетона за неделю сняли плесень. Это было действительно сложно! Формы внутри переливную камеру пришлось прожечь паяльной лампой, совсем непросто с деревом, полностью пропитанным мокрым бетоном и дождем!

К сожалению то, что вылезло из-под дерева выглядело действительно ужасно. Несмотря на все наши попытки как следует уплотнить бетон, все пошло не так, и бетон выглядит примерно как швейцарский сыр.Во многих местах мелкий песок в нашей смеси не смог пройти мимо многих камни, оставляя много воздушных пространств. Вы можете не поверить, как трудно получить песок здесь! Материал, который я купил для форбуса, был натуральной смесью песка с камни разных размеров, но явно было слишком много камней и недостаточно песок. Чтобы в дальнейшем не откладывать дела, я решил попробовать использовать так, как есть, вместо того, чтобы пытаться выровнять его другим слоем бетон, или снести и отстроить заново, что было бы единственной хорошей вещью делать.По крайней мере, стальная рама, на которой будет держаться корзина для мусора, получила хороший покрытие антикоррозионной краской …

В электростанции монтажная рама для турбина тоже покрасилась антикор.

Вы можете представить, что кто-то навещает меня здесь должно работать! Когда капитан Козерога пришел на три дня (смотрите в разделе Nauticus этого веб-сайта рассказы о моих поездках с ним на борту его парусника!), пора заканчивать канал подачи.Вот ты могу видеть, как он изнурительно работает лопатой посреди осеннего тумана.

Я выложил канал пластиковой тканью и попытался соединить его с флигелем каким-то бетоном. Но в ночь после того, как я попробовал это, неожиданно пошел дождь. Вода попала под ткань, подняла ее, смыл большую часть неотвержденного бетона и разрушил мою работу.

Чтобы этого больше не случилось, я прикрепил полотно к переднему отсеку с помощью стального каркаса, закрепленного винтами.Он не на 100% водонепроницаем, но, если повезет, может быть достаточно. На это время, зима приближается, ручей поднимается, и я хочу, чтобы моя система работала как можно скорее!

Теперь мне нужно установить техническую оборудование. Это трубчатый хомут с клапаном и заусеницей шланга, которых я буду иметь четыре в электростанции.

К сожалению, воротники и соски из ужасное качество.Хомуты литые из алюминия, ужасно пористые, почти такие же плохие как бетон моего предвкушения … Кажется, что нити отлиты в литье. И ниппели изготовлены из чугуна, пропитанного цинком. Этот материал хрупкий, и многие куски нити просто отсутствуют. Вдобавок резьба сосков намного меньше, чем требуется в спецификациях, поэтому они полностью ввинчиваются в хомуты перед их конусы даже начинают приспосабливаться. Клапаны имеют лучшую резьбу, но очень намного короче минимума, требуемого спецификациями резьбы BPST.Они подходят соски так неплотно, что почти отваливаются! Я попытался намотать почти гротескное количество тефлоновой ленты и все собрано, но я полностью ожидаю эти сборки течи везде. Если утечки не так уж и плохи, я просто построить плотины и каналы в моей электростанции, чтобы отвести вытекающую воду … но если они будут распыляться повсюду, мне придется искать другое решение. Предложения приветствуются.

Здесь вы можете увидеть детали того, как соска выступает глубоко в воротник, где в дальнейшем будет пластиковый затвор.я решил эту проблему путем стачивания выступающих частей, после снятия этого картина.

Хомуты поставляются с резиновыми уплотнениями. ой хорошо. Два из них можно было использовать. Другой выглядел так, с большим перерывом. И четвертый просто отсутствовал. Мне пришлось заменить этих двоих, но я не могу их двумя выступами, которые, возможно, потребуется для уплотнения самого грубый литой алюминий. Это действительно позор, когда приходится иметь дело с таким низким качественная продукция, но, к сожалению, это единственное, что мне удалось достать.

Хотя в ясную погоду вне работы, в дождливые дни я работал в помещении, например, обрабатывал форсунки. Один раз Опять же, мой любимый токарный станок обеспечивает хорошее обслуживание! Я могу даже сделать конус темы на нем!

Вот одна готовая насадка, установленная на редуктор. Внутри он конический, а снаружи — простой цилиндр, позволяющий легкий захват в токарном станке. Изготовлен из полиамида 6.Точный бренд название материала — Ertalon 6SA.

Просмотр редуктора и форсунки! В на этой фотографии крупным планом перспектива немного вводит в заблуждение. По правде говоря, дыра примерно четверть диаметра резьбы.

А здесь можно полюбоваться всеми четырьмя насадками, чтобы использоваться изначально. Три из них имеют условный проход 27 мм, на 12 литров на каждый. второй. Четвертое — «половинное сопло» с отверстием 19 мм, обеспечивающее поток 6 литров в секунду.

Далее был закончен корпус турбины. Вершина пластина имеет несколько вырезов, позволяющих упростить установку узлов форсунок, и был приварен к боковым стенкам в несколько скрученном положении. Пока Что необычно, это положение обеспечивает самый легкий доступ ко всем винтам. Ни у кого нет никогда не высекали из камня, что все должно быть перпендикулярно друг другу!

Проверить установку корпуса турбины на генератор. Чемодан может поднять один человек, но приблизить его к генератор, не ударяя по нему, а затем установив болты, я предпочел воспользуйтесь моей лебедкой.В любом случае мне понадобился подъемник, чтобы переместить генератор к краю дверь контейнера, потому что , что нельзя поднять одним человек!

Теперь стояла задача сварка концентрические переходники к их монтажным фланцам. Фланцы позволяют точную настройку положение всей сборки, но необходимо выполнить грубое выравнивание накаткой переходников во фланцы перед их сваркой. Для этого я установил несколько турбинных ложек с задней частью бегунка, чтобы я мог наведите редукторы и приварите их прихваточным швом.

Очень грубое прицеливание можно сделать визуально, но это, конечно, недостаточно точно! Хотя для фото это приятно!

Я сделал простой инструмент для центровки форсунок. Это незавершенное сопло с прямым отверстием диаметром 12 мм, в которое латунный стержень диаметром 12 мм плотно прилегает. Шток может быть вставлен в псевдосопло.

С помощью этого инструмента легко увидеть куда попадет струя воды. Единственная проблема заключалась в том, чтобы решить, где именно на ложках струя должна приземлиться! Трудно получить хорошую информацию приходи.Я наконец добился того, чтобы центральная линия жиклера попала в ложки примерно на 8 мм. ниже верхней поверхности, в точке, где проходит центральная линия ложки. перпендикулярно струе. Также я разместил форсунки на немного меньшем радиусе чем центр ложек, потому что это будет держать внешние части моей довольно толстые форсунки из-за отсутствия ложек. В любом случае положение жиклеров может быть точно настроен позже примерно на 8 мм в любую сторону.

Вы видите, что удерживая все вместе для прихваточная сварка не так уж и проста! Помощник был бы рад, но у меня никто.

И еще одно фото, где видно одна форсунка и инструмент для выравнивания на месте. Прихваточная сварка нижней стороны Насадка была особенно забавной, лежа на спине в муравейнике в лесу в перед контейнером, а сварка над головой на небольшом расстоянии!

После завершения прихватывания я полностью приварил агрегаты форсунок, а затем эти агрегаты и корпус наконец получили заслуженный слой антикоррозийной краски, которую тогда спрятали под мандарин. красная краска, дань китайскому генератору эта турбина переедет!

Готовый корпус турбины в комплекте с резиновые уплотнители, готовы к установке!

Обработанные детали для рабочего колеса турбины являются лучшими частями всей системы.Они были сделаны из нержавеющей стали. в мастерской Оскара Кихона в Сантьяго по моему дизайну. Здесь вы можете увидеть основная деталь, установленная на оси генератора.

Бегунок был собран в сборе, чтобы проверьте посадку ложек, которые необходимо немного обработать, чтобы использовать Бегунок на 16 ложек.

Это показывает, как ложки сидят на полозке задняя часть.

Когда я остался доволен посадкой, я собранный бегунок с диском для разбрызгивания воды и резьбой Loctite герметик во всех резьбах и сопрягаемых поверхностях.Уродливая царапина на воде метательная пластина была моей ошибкой, когда мой инструмент Dremel соскользнул при изготовлении ключа вырез в диске, который изначально не был предусмотрен и, следовательно, не был сделан цех. В любом случае царапина очень мелкая.

И вот то же самое снизу. Я затянул болты с оптимальной силой, рассчитанной моим другом Майклом, который является экспертом в этом вопросе.

Проблема только в том, что китайского производства Шестигранный ключ не выдерживал этого крутящего момента!

Позвольте мне немного художественного выражения в этом ряд… например Гидромеханика и природа !

Наконец, бегунок был сохранен на кончике ось генератора, ждем действий!

Глядя «снизу». После сборки Болт с большой шайбой будет удерживать каретку на оси. Эта же дыра продетый с большей резьбой (которая забавно забыта машинистом в Сантьяго, а потом пришлось изготавливать в Темуко!). Используя эту резьбу, длинный болт может быть вставлен и использован в качестве экстрактора, когда бегунок должен быть снят с генератор для обслуживания подшипников.

Мой контейнер для хранения начинает выглядеть интересно!

Финальная установка началась! Здесь вы можете увидеть всю сантехнику в моей машине по дороге к электростанции.

Эй, вырезав все эти дырочки, я мог теперь начать фабрику флейт!

Четыре клапана и манометр были установлены. Следующим шагом будет подача воды в напорный водовод и наблюдение за тем, где он лопнет или протечет! Нет никаких сомнений в том, что это будет утечка — вопросы только в том, сколько и в каком количестве мест!

Я также установил клапаны выпуска воздуха вдоль погребенный напорный водовод.

ЛЭП от электростанции до моя маленькая хижина тоже была построена. Сначала я сделал два десятка таких сборок, который будет использоваться для соединения секций трубопровода.

Линия состоит из двух труб диаметром 16 мм, каждый с одним проводом 1,5 мм2 обычного бытового типа с ПВХ изоляция рассчитана на 600 В. Я проложу эту линию при 2кВ между проводами, с центральное соединение с потенциалом земли, так что каждый провод видит только 1 кВ над своим изоляция плюс кабелепровод.Это должно быть безопасно, даже если вода попадет в трубопроводы! Линия предварительно проложена над лесной подстилкой, но будет похоронен для безопасности Габриэлем. В любом случае я буду использовать его только на 220В, с малой мощностью, пока трансформаторы не будут готовы.

Вот точка стыка. Трубопроводы и провода бывают длиной 100 метров. Спаял концы проводов, заизолировал их скотчем Супер 33+ (единственная изолента могу реально рекомендую!), а затем натянул соединительные детали на концы трубопровода, и затянул их.Эти стыки должны быть хорошо заделаны.

Следующим шагом было тестирование напорного водовода и сантехника. Для этого мне потребовалось немного воды в преддверии. Работа началась убрав часть мертвой кисти, которая полностью покрывала ручей в том месте, где необходимо построить плотину.

Простая деревянная плотина, обшитая пластиковой тканью. Вскоре в мой передний отсек потекла струйка воды, которой было недостаточно, чтобы запустить турбина, но достаточно, чтобы потихоньку заливать затвор.

Чтобы грязь как можно больше не попадала, я предварительно установили сито для спагетти на входе напорного водовода!

Кусок проволочной сетки поверх основного фильтра также помогает, и затвор заполняется!

Тем временем в электростанции показывали несколько новых источников. Резиновые кольца в комплекте эти ошейники были безнадежно бесполезны. Никакое затягивание болтов с буртиком не поможет. сделайте их герметичными, т. к. труба деформируется под ними.

И тефлоновая лента в резьбовых соединениях справилась не лучше. Эти резьбы, к сожалению, такого низкого качества, что тефлоновая лента просто не может их запечатать.

Всюду капала вода! И это было с затвором просто начало заполнения с давлением, составлявшим лишь 1/4 конечного рабочего давления. давление!

Итак, снова все разобрал, тефлон почистил остатки, и повторно собрал нити, используя тиксотропную анаэробную нить сложный.Согласно этикетке, он затвердеет через 12 часов. Я позволил этому затвердеть на два дня. Но он совсем не затвердел, ни капли! Когда я сделал очередной тест на воду, ситуация была намного хуже, чем с тефлоновой лентой! Теперь просочились абсолютно все темы!

Я также заменил оригинальные кольца из твердой резины, которые поставлялись с воротники на гораздо более мягкие, надеясь, что они лучше закроют воротники, чтобы затвор. Некоторые действительно работали, а другие нет. Труба была уже тоже деформируется от давления жестких резиновых колец.

Ситуация действительно была между смешной и нелепой. Обратите внимание манометр. У меня давление в напорном трубопроводе 0,1 бар, но все соединения капает!

Решением этой проблемы стал силиконовый герметик. Я снова все разобрал, счистил черный бесполезный герметик, выбросил резиновые кольца и снова собрал все, используя силиконовый герметик. Теперь все водонепроницаемость при полном рабочем давлении! Было только одно тефлоновое соединение слева, в центре зазубрины шланга.Я оставил это, чтобы посмотреть, хорошо обработанный пластик с латунью выдержит воду. Когда я подключил шланг и попробовал, обнаружил, что он тоже протек, так что пришлось тоже герметизировать силиконом! Извлеченный урок: тефлоновая лента бесполезна для больших резьб, а клей для резьбы газового монтажа еще более бесполезно. На мелких резьбовых соединениях манометра вместо этого хорошо работает тефлоновая лента.

Металлический водоканал на фото нужен для ухода через клапаны капает вода.На заводе новые металлические уплотнения необходимо сначала установить, а затем герметично запечатать. Но это не проблема.

И тут пошел дождь, внезапно положивший конец длительному засуха. Через несколько дней прошел дождь 400 мм, и пока я пишу это, он все еще дождь, с перерывом всего один день. Мой маленький почти пересохший ручей быстро разлился в большой поток. Грядка забита мертвыми растениями, почти полный ручей вошел в мой канал и залив, что привело к повреждению канала.

Я попытался открыть плотину, но не смог. Все, что я пробовал только что ухудшили ситуацию, так что я теперь довольно беспомощен и смотрю, как природа свой путь. Особенно плохо то, что под облицовку уходит много воды, вызывая большой урон.

Ткань постоянно перемещается между двумя движущимися слоями. воды, и это движение заставляет ее натирать камни, корни, ветки и т. д., и все такие места становятся поврежденными. Здесь вы можете увидеть крошечную веточку, которая сработала. путь через облицовку канала.Итак, подкладка, вложение 200 долларов, имеет по сути было потеряно еще до установки турбины!

Канал переполнился и размыл почву в трех местах. Но на в то же время я получаю около 180 литров воды в секунду в свой передний отсек, больше чем в три раза больше, чем может проглотить моя турбина! К счастью, разливные ворота передний отсек работает хорошо, повреждений пока нет.

Имея достаточно воды, пора запускать систему! После сплошная неделя непрерывного дождя, был один-единственный день с хорошей погодой.Мои друзья Мануэль и Ариэла подошла, чтобы помочь мне с тяжелой работой по доставке генератора в машинный дом. Для этого мы использовали двухколесную тележку.

На крутых склонах привязывали веревки к деревьям и использовали альпинистскую методы, чтобы медленно спустить генератор с тележкой вниз по склону.

И вот он, в машинном отделении, свисает с подъемника, с турбина уже прикреплена!

Последний взгляд на турбину перед установкой машины на выходной канал.

Затем машина была наклонена в вертикальное положение и опущена. на его площадку.

Последний раз просмотрите одно из крепежных отверстий форсунки перед установка форсунок насовсем.

Установив форсунки и подключив две из них, открыл водяные клапаны. Но у меня не было напряжения, и генератор работал очень медленно. А Мгновение спустя он начал пахнуть горячим пластиком, а еще мгновение спустя дым вышел из коробки АВР генератора!

Оказывается, на заводе коробку неправильно разводили, так что AVR был отключен, и выход был замкнут.Это короткое замыкание провод был тоненький, и он тот дымился, когда генератор ставил кто знает сколько в нем ампер! Здесь вы можете увидеть коробку с неправильным подключением. Примечание два провода питания АРН, идущие от ОДНОГО столба вольтметра! А также затем проследуйте по тонким проводам между левым выходным штырем и автоматическим выключателем, и вы увидите короткое замыкание.

Я не знаю, сделано ли это неправильное подключение специально в целях безопасности. причины. Но если это так, они должны упомянуть об этом в руководстве!

После переворота двух проводов все завелось Бег! Настроил напряжение 230В.Частота поддерживается на уровне 50 Гц +/- 1 Гц с помощью ELC. Я предварительно настроил его в лаборатории, прежде чем переместить, и никаких дополнительных настроек к ELC был нужен.

Я сделал несколько нагрузочных пошаговых тестов, и все кажется отлично. Кажется, что каждая полноразмерная форсунка производит чуть более 2 кВт, в то время как сопло небольшого размера производит около 1 кВт. Генератору требуется несколько сотен ватт для своей базы. потеря (возбуждение, трение, вентиляция). При активном одном большом и малом соплах я имел выходную мощность около 2,3 кВт.Это обещает около 8 кВт, когда используя четыре больших сопла, и это будет на верхней стороне мой ожидаемый диапазон! Это хорошие новости. Падение давления в напорном затворе было очень маленьким. эти две насадки используются, поэтому кажется, что математика в этом тоже считаю.

Итак, я закрыл машинное отделение и пошел домой пользоваться гидроэлектричеством. Но это длилось недолго! Свет погас еще до того, как я приехал. An Впускной экран забил внушительное количество органического мусора.Вот небольшой образец: несколько листьев, много веток и много более крупных кусочков гнилое дерево. У меня есть сетка из тонкой проволоки, которая сдерживает все это, но это не может работать без засорения. Оставив только грубый экран параллельного решеток, большая часть этого мусора могла пройти сквозь них, поэтому он забивался медленнее, но тогда я опасаюсь, что у меня форсунки забьются быстрее экрана! И им труднее чистый.

К счастью, проблема по большей части разрешилась сама собой.Это огромное количество обломков образовалось из-за проливного дождя. после долгой засухи и впервые запустил систему, которая промыла все свободный мусор в канале. После очистки происходит самоочистка фильтр теперь работает отлично. Достаточный поток в загрузочную камеру чтобы вызвать турбулентность, которая сохраняет чистоту даже мелкоячеистого фильтра. Часто веточка или лист на мгновение оседает на фильтре, чтобы их сместить и промыть через несколько секунд спустя.Пока я пишу это, турбина работала ровно на три недели без необходимости ручной очистки.

Когда турбина работала без сбоев, пришло время сделать трансформаторы, чтобы иметь возможность передавать полную мощность в дом. 600 метровая линия была спроектирована так, чтобы иметь низкие потери при работе от 2000 вольт. При напряжении 230 В потери чрезвычайно высоки — всего несколько сотен ватт. Так, вот и я …

Вот материал. Вы можете увидеть красивые стопки листы E-I из кремнистой стали, две катушки эмалированной медной проволоки, две катушки изоляционный материал, банка пропиточного лака и немного спагетти.Нет на картинке показаны болты, стальной уголок, клемма. полоски и хлопковые ремешки.

Размеры ламината E-I 30×25 см, а полный стек (для двух трансформаторов) чуть больше 30 см в высоту. Не позволяй этим низким цифры вводят вас в заблуждение: сталь весит не менее 140 кг! И есть 55кг медной проволоки, но использовалась не вся проволока. Всего около 80%.

У меня есть машина для намотки трансформатора, подарок моего друга Энрике много лет назад, но для этого большого трансформатора (10кВА) машина была маловата.Итак, я создал эту установку, чтобы намотать трансформаторы: простая деревянная форма с кривошипом на ней, установленная на стальной трубе. прижат к моему столу. Ниже находится подставка для катушки с проволокой. Деревянная форма разработан таким образом, что части могут быть удалены по отдельности после того, как обмотка завершена. Каждое деревянное изделие было индивидуально завернуто в несколько слои кухонной полиэтиленовой пленки, чтобы действовать как демолдант и сохранять пропитка лаком от прилипания к древесине.

Изготовлена шпулька для трансформатора. просто из двух U-образных частей 1.Pressspan толщиной 5 мм. Для тех из вас, кто не знаю, это просто очень твердый и жесткий картон. Это антиквариат, и рассчитан только на класс B (это говорит о том, сколько тепла он выдерживает), но я не мог получить что-нибудь получше для этой цели. Поскольку он будет обслуживать в основном конструктивное назначение, это нормально, несмотря на то, что остальная часть трансформатора построен из материалов класса F.

Две U-образные части заделаны эпоксидной смолой, и сжаты, чтобы они не коробились.

На шпульку были намотаны два слоя изоляционного материала класса F.я использовал Ламинат Номекс-Майлар-Номекс толщиной 0,19 мм. Затем была изготовлена обмотка высокого напряжения, в восемь хороших слоев, с одним листом ламината NMN между каждым слоем и следующий. Чтобы провод не деформировался во время намотки, он должен быть предварительно отформован. в противоположном смысле при намотке, как показано здесь. Я использовала шерстяные перчатки, чтобы не ношу через мой бедный палец!

Первый слой обмотки высокого напряжения готов. Хлопковая веревка используется на с каждой стороны, чтобы проволока не приближалась к краям.Эта веревка позже удаленный. Вместо этого плоские хлопковые ремешки, которые связывают витки проволоки и не допускайте разрушения всего этого, как только форма будет удалена, оставайтесь в место.

Работа простая, но немного утомительная по низкому напряжению. обмотка, в которой используется довольно толстая проволока, которую нелегко согнуть в надлежащую форма. В любом случае, здесь вы можете увидеть законченную намотку с последним слоем Обмотка низкого напряжения, показывающая перед установкой защитного кожуха, изготовлен из нескольких слоев ламината NMN.

Обратите внимание на множество проводов, выходящих из формы. Есть восемь проводов от со стороны низкого напряжения и четыре со стороны высокого напряжения. Это потому, что каждый обмотка сделана из двух половин, чтобы обеспечить центральный отвод, и потому что там фактически представляют собой две обмотки низкого напряжения, которые позволяют конфигурировать трансформатор для разных режимов работы.

Момент истины: Когда открываешь форму, будет ли обмотка держаться вместе, или расстаться?

К счастью, он держится.На этой картинке он готов к пропитка. Снята только верхняя крышка формы, а нижняя сторона была запечатана еще несколькими кухонными пленками. Затем я применил лак для пропитки, просто налив около двух литров его в обмотка. Он впитается в Номекс, намочит и покроет каждый кусок проволоки, склеивая все прочно, в какой-то степени защищая от влаги, улучшая изоляцию и способствуя теплопередаче.

Лак, который я использовал, предназначен для сушки в духовке при температуре 140-150 ° С. градусов Цельсия.У меня нет достаточно большой духовки, чтобы вместить эту катушку, поэтому я нагрел это путем подачи примерно 20 А постоянного тока на обмотку высокого напряжения. я контролировали температуру, измеряя изменение сопротивления провода.

После высыхания лака и снятия деревянной формы катушка сборка кажется прочной, как скала. Есть остатки жареной кухни обертка, которая выглядит уродливо черной, но в остальном единственный темный цвет исходит от лак.

На последнем этапе пустоты, оставленные хлопковой веревкой, заполняются силиконовый герметик нейтрального отверждения, который является отличным изолятором и выдерживают высокие температуры, которых может достичь этот трансформатор.Я не делал здесь особенно красиво работает конопатка, но технически она достаточно хороша.

Ядро собрано.

Вставляем самый последний E!

Затем были установлены стальные уголки и болты, соблюдая осторожность. все правильно утеплить, избежать лишних потерь и нагрева. я даже заизолировал отверстия, через которые идут болты!

На данный момент можно сказать, что трансформатор готов и полностью функциональный.Единственное, что осталось сделать, — это наладить соединение. провода.

И вот уже действительно готово! И тогда мне пришлось сделать другой …

После завершения второго трансформатора оставалась большая работа по перемещению один из трансформаторов спускается в машинный зал. Мои друзья из Темуко были планировал прийти и помочь мне, как вдруг, совершенно неожиданно, мой долгий объявился пропавший сосед Габриэль. Он слышал, как работает турбина (это верно через забор от его собственности), и видел отток, так что он знал это наконец-то обкатал, и захотелось его детально посмотреть, чтобы хоть немного насладиться немного удовлетворения от его тяжелой работы.Я рассказал ему о трансформаторах, и он предложил немедленно сбить одного из них. Почему нет? Поэтому я пошел для моей монтировки, чтобы использовать ее для переноски трансформатора, который при весе 92 кг Вес может нести два человека без особых проблем. Но Габриэль будет когда-либо быть Габриэлем. «92 килограмма? Я могу нести это одна! бар ». Так он и сделал!

Эта поездка заставила Габриэля вспомнить многих других спускавшихся по этому склону, с тачка полная гравия и песка.

Предварительно трансформатор был установлен на деревянных кусках, чтобы он очистить от возможных незначительных затоплений. Трубопроводы с высоковольтными проводами были фиксируется в таком положении, чтобы в случае скопления конденсата и капает, на трансформатор не капает. Также на проводах есть капельные петли. и находятся на свободном воздухе, поэтому нет проблем с изоляцией. Но в любом случае только По 1000 В относительно земли, изоляция не проблема. Центральный кран обмотка высокого напряжения заземлена.

Другой трансформатор был установлен на небольшой деревянной подставке на бетонных блоках, рядом с моей хижиной. Позже он будет установлен в помещении в окончательной круглый дом.

Для защиты от непогоды этот трансформатор получил красивую собачью будку. структура над ним. Он покрыт тонким полиэтиленом, который должен долго держаться Достаточно (несколько месяцев), пока трансформатор можно будет перенести в круглый дом. Крыша собачьей будки кажется слишком большой, но я сделал это, потому что в вершинах по бокам есть вентиляционные отверстия, и я не хочу, чтобы дул ветер дождь в них.Эти отверстия, а также большое отверстие под трансформатором, покрыты проволочной сеткой от крыс, насекомых и птиц.

Установив трансформаторы на место, я мог включить дополнительную форсунку на моем турбина, так что теперь она работает на двух больших и одном маленьком сопле, генерируя немного более 4000 Вт в этой конфигурации при потреблении 30 литров в секунду. Экстраполируя и учитывая потери, с четырьмя большими соплами (его максимальная конфигурация) она должна достигать очень близкой к 7000 Вт при 48 литрах в секунду.Неплохо для микрогидроустановки, задуманной как базовая. мощность 5кВт, приветствуются любые доплаты. И еще есть возможность установки форсунок еще большего размера и увеличения мощности. Напорный водопровод был рассчитана на 70 л / с, турбина рассчитана на сопла до 34 мм. диаметр, а мои «большие» сейчас 27мм. При большем расходе напорный водовод потеря станет заметной (сейчас ее практически невозможно измерить), поэтому мощность увеличение не было бы таким большим, но можно было бы уговорить систему до 9 кВт, что было бы в значительной степени на пределе рейтинга 10 кВА генератор и трансформаторы.

На данный момент, однако, я не буду этого делать, потому что в это время генерируется 4 кВт обеспечить достаточную мощность моей маленькой кабины, в том числе очень комфортное отопление во время снаружи ниже нуля. Так что я останусь на 4 кВт еще какое-то время, может быть, до следующей зимы, когда я буду жить в большом круглом доме, и нужно больше мощности.

Частота остается очень стабильной на уровне 49,5 Гц. Когда я в следующий раз вспомню, как принес маленькая изолированная отвертка, поправлю на 50 Гц.Напряжение немного менее стабильный, так как AVR имеет некоторую температурную зависимость. На этом фото это особенно низкий, потому что я тестировал систему, отключенную от любых внешняя нагрузка, при этом 4 кВт рассеиваются внутри машинного отделения, поэтому там очень тепло. Но обычно напряжение остается между 224 и 228V. Это означает, что после падения ЛЭП и трансформаторы, в моей каюте оказывается 220-224 В, что намного стабильнее, чем что может предоставить общественная электросеть!

Это истечение моей турбины, 30 л / с.Бедная утомленная вода, истощенная большая часть его энергии! 🙂

Переключение TRIAC в ELC вместе с индуктивность генератора, вызывает значительные искажения форма волны:

Чтобы избавиться хотя бы от самых твердых флангов, я установил 20 мкФ конденсатор параллельно с генератором. Это результат:

Не идеально, но работоспособно. В любом случае, позже я построю более сложный ELC, использующий высокочастотную широтно-импульсную модуляцию, с полной фильтрация.А пока я могу жить с этой слегка искаженной формой волны.

После всей этой работы я отпраздновал яблочным пирогом в стиле турбины! После того, как я сделал это фото, он был запечен в моей электрической духовке с использованием микрогидро. мощности, и ели вместе с чаем, сваренным с помощью электрического чайника, работающего от микрогидро, в доме, отапливаемом микрогидро и освещенном микрогидро, в то время как какая-то красивая музыка Schtz играла в музыке с микрогидроэнергетикой оборудование. Ах, это жизнь!

Примерно через год использования системы в конфигурация, показанная здесь, я добавил новый ELC, установленный дома, который оптимально распределяет мощность между несколькими полезными нагрузками.