Мини гидроэлектростанция для частного дома: Мини-ГЭС для частного дома — ALTENEX.RU

Содержание

Мини-ГЭС для частного дома — ALTENEX.RU

Мини-ГЭС — это маленькие гидроэлектростанции, которые снабжают электричеством не города, а отдельно взятые дома. Сегодня такие технологии активно используются во многих странах мира. Портативные ГЭС могут быть отличной альтернативной централизованному электроснабжению или стать заменой традиционного источника электричества в случае перебоев в сети.

Статья:

Использование энергии небольших водотоков с помощью малых гидроэлектростанций (микро-ГЭС) – одно из наиболее эффективных направлений развития альтернативной энергетики. Малая гидроэнергетика является прекрасной альтернативой централизованному энергоснабжению для удаленных и труднодоступных районов и районов с ограниченной передаточной мощностью ЛЭП. Использование мини-ГЭС позволяет зафиксировать стоимость энергоресурсов на приемлемом для потребителя уровне, решает проблему перебоев электроэнергии.

Мини-гидротурбины вырабатывают энергию за счет быстрого потока воды. И чем быстрее течет вода, тем больше электричества вырабатывает турбина.

Преимущества микро- и мини-ГЭС:

— отсутствует нарушение природного ландшафта и окружающей среды в процессе строительства и на этапе эксплуатации;

— отсутствует отрицательное влияние на качество воды: она не теряет первоначальных природных свойств и может использоваться для водоснабжения населения;

— практически отсутствует зависимость от погодных условий;

— обеспечивается подача потребителю дешевой электроэнергии в любое время года;

Источники энергии для малой гидроэнергетики:

— небольшие реки, ручьи,

— естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем,

— технологические водотоки (промышленные и канализационные сбросы),

— перепады высот питьевых трубопроводов, систем водоподготовки и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов.

Мини гидроэлектростанция (ГЭС) для дома

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

Оглавление:

  1. Классификация мини ГЭС
  2. Преимущества мини ГЭС
  3. Сравнение самодельной и заводской мини ГЭС
  4. Обзор производителей мини ГЭС
  5. В какой компании заказать мини ГЭС

Классификация мини ГЭС

В зависимости от принципа работы выделяют четыре основных типа гидроэлектростанций:

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

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

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

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

Преимущества мини ГЭС

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

Сравнение самодельной и заводской мини ГЭС

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

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

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

Обзор производителей мини ГЭС

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

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

В какой компании заказать мини ГЭС

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

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

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

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

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

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

Мини-гидроэлектростанции для частного дома, дачи

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

Схема мини-гидроэлектростанции

Принцип работы гидроэлектростанции для дома достаточно прост. Схема сооружения выглядит следующим образом. На турбину падает вода, заставляя вращаться лопасти. Они, в свою очередь, за счет крутящего момента или перепада давления приводят в движение гидропривод. От него передается полученная мощность на электрогенератор, который и вырабатывает электричество.

В настоящее время схема ГЭС чаще всего укомплектовывается системой управления. Это позволяет конструкции работать в автоматическом режиме. В случае необходимости (к примеру, аварии) имеется возможность перехода на ручное управление.

Разновидности мини-ГЭС

Стоит понимать, что мини-гидроэлектростанции позволяют получать не более трех тысяч киловатт. Это максимальная мощность подобного сооружения. Точное значение будет зависеть от типа ГЭС и конструкции используемого оборудования.

В зависимости от вида водяного потока выделяют следующие типы станций:

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

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

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

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

Классификация мини-ГЭС

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

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

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

Водяное колесо

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

Пропеллерная станция

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

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

Гирляндная ГЭС

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

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

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

Ротор Дарье

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

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

Из недостатков данного вида электростанций можно выделить сложную конструкцию и непростой монтаж.

Преимущества мини-ГЭС

Независимо от вида конструкции мини-гидроэлектростанции обладают рядом преимуществ:

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

Мини-гидроэлектростанция своими руками

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

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

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

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

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

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

Гидроэлектростанция в системе городского водопровода - Энергетика и промышленность России - № 20 (328) октябрь 2017 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 20 (328) октябрь 2017 года

Однако мысль таким образом получить энергию лишь несколько лет назад пришла южнокорейскому дизайнеру Райану Джон Ву Чою. Ее он представил на выставке промышленных проектов «International Design Excellence Awards». Его система «ES Pipe Waterwheel» – миниатюрная гидроэлектростанция, которая может быть установлена в любой квартире. Чой оснастил водопроводные трубы системой мини-турбин, очень простых в установке. Они могут быть вмонтированы по всей длине водопровода, существенно сокращая счета за электроэнергию.

По типу деривационных ГЭС

Но не только Чою пришла эта идея. Американские инженеры из компании Lucid Energy предложили установить в системе водопровода города Портленда штата Орегон мини-турбины, которые вращались бы за счет течения по трубам питьевой воды в местах естественного склона.

За основу был взят принцип работы деривационных гидроэлектростанций безнапорного типа, где поток воды за счет естественного уклона реки приводит в движение лопасти турбины и заставляет вращаться ее вал, соединенный с вырабатывающим электроэнергию генератором. Такие турбины и предложили установить в системе городского водопровода инженеры из Lucid Energy.

Главным достоинством технологии является полное отсутствие негативного воздействия на окружающую среду, а также невысокая себестоимость полученной электроэнергии. Разумеется, мощность одной установки невелика, учитывая диаметр трубы, однако несколько мини-ГЭС способны полностью взять на себя снабжение небольшого учреждения, а также снизить расходы на электроэнергию местных жителей.

Кроме того, размещение в водопроводе связки мини-агрегатов поспособствует снижению тарифной стоимости питьевой воды за счет уменьшения затрат на электроснабжение устройств по ее очистке. Вдобавок разработки оснащаются специальными датчиками для определения основных параметров воды на обозначенном участке, что должно упростить работу коммунальным службам. При этом вставки из специальных секций труб с размещенной в них турбиной лишь незначительно повлияют на скорость течения воды и не потребуют внесения корректировок в штатный режим функционирования всей системы городского водоснабжения.

Количество генерируемой установками Lucid Energy электроэнергии за счет монтажа секций с турбинами и генераторами полностью обеспечит электроэнергией порядка 250 домов.

Поскольку в трубах вода практически не прекращает движение, вырабатываться электроэнергия может круглосуточно, невзирая на неблагоприятные внешние погодные условия, которые влияют на работу солнечных батарей и ветроагрегатов. Размещать мини-ГЭС предлагается лишь на тех участках трубопровода, где для этого имеется подходящий наклон и вода движется под действием силы тяжести, а не прокачивается насосом. В противном случае эффективность установки окажется не столь высокой и финансово неоправданной.

Авторы идеи уверены, что перспективность внедрения их детища в таких штатах, как, например, Калифорния, где 20 % от общего количества потребленной электроэнергии приходится на работу системы центрального водоснабжения, бесспорно высока.

Простая альтернатива

Мини-гидроэлектростанции – вообще одно из лучших решений по вопросу альтернативных источников получения электричества. Их можно установить в загородном доме, на даче. Минус подобных сооружений в том, что их возведение возможно только в определенных условиях – необходимо наличие водяного потока. К тому же возведение данной конструкции у себя во дворе требует разрешения местных органов власти.

Принцип работы мини-гидроэлектростанции для дома достаточно прост. На турбину падает вода, заставляя вращаться лопасти. Они, в свою очередь, за счет крутящего момента или перепада давления приводят в движение гидропривод. От него передается полученная мощность на электрогенератор, который и вырабатывает электричество.

В настоящее время схема ГЭС чаще всего укомплектовывается системой управления. Это позволяет конструкции работать в автоматическом режиме. В случае необходимости (к примеру, аварии) имеется возможность перехода на ручное управление.

Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку.

Но, как видим, инженеры придумали электростанцию и в бытовом водоводе.

Кстати, мини-гидроэлектростанции можно установить даже в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Помимо естественного уклона необходим подходящий диаметр трубы.

Виды мини-ГЭС

Мини-гидроэлектростанции чаще всего относятся к одному из следующих типов, которые различаются принципом работы: водяное колесо (традиционный тип, наиболее простой в исполнении), пропеллер (для потока шириной более десяти метров), гирлянда (для рек с несильным потоком; усиление скорости течения воды дают дополнительные сооружения, ротор Дарье (чаще – для промышленных предприятий). Преимущество этих вариантов в том, что они не требуют строительства плотины.

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

Пропеллерная станция – на раме в вертикальном положении располагается ротор и подводный ветроагрегат, опускаемый под воду. Ветряк имеет лопасти, которые вращаются под воздействием потока воды. Лопасти приводятся в движение за счет возникающей подъемной силы, а не за счет давления воды. Направление движения лопастей перпендикулярно направлению течения потока. Этот процесс похож на работу ветровых электростанций, только работает под водой.

Гирляндная ГЭС – представляют собой трос, натянутый над руслом и закрепленный в опорном подшипнике. На нем в виде гирлянды навешены и жестко закреплены турбины небольшого размера и веса (гидровингроторы). Они состоят из двух полуцилиндров. За счет совмещения осей при опускании в воду в них создается крутящий момент. Это приводит к тому, что трос изгибается, натягивается и начинает вращаться. В данной ситуации трос можно сравнивать с валом, который служит для передачи мощности. Один из концов троса соединен с редуктором. На него и передается мощность от вращения троса и гидровингроторов. Недостаток данного вида – создаваемая им опасность для окружающих. Подобного рода станции допустимо использовать только в безлюдных местах.

Ротор Дарье – мини-гидроэлектростанция, названная в честь ее разработчика Жоржа Дарье, – представляет собой ротор, на котором находятся лопасти. Для каждой из лопастей в индивидуальном порядке подбираются нужные параметры. Ротор опускается под воду в вертикальном положении. Лопасти вращаются за счет перепада давления, возникающего под действием протекания по их поверхности воды. Этот процесс подобен подъемной силе, заставляющей самолеты взлетать. Здесь направление потока не имеет значения, но конструкция достаточно сложна для монтажа.
Построить водяную станцию для получения электроэнергии можно даже самостоятельно. Тем более что для частного дома количество необходимой энергии невелико.

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.

Похожие темы:

Малые ГЭС в контейнерном исполнении под «ключ»

Концерн «Русэлпром» осуществляет разработку, производство и поставку полностью готовых малых ГЭС в контейнерном исполнении.

Компактная система МГЭС установлена в специальном высококачественном контейнере, что позволяет провести поставку и подключение в кратчайшие сроки, без строительных работ и монтажа оборудования. Все компоненты установлены, подключены. Система готова к пусконаладочным работам и вводу в эксплуатацию.

В случае готового подводящего трубопровода и фундаментной плиты, пуско-наладка МГЭС возможна немедленно после доставки контейнера на площадку.

Указанная система может подавать электрическую энергию в общую сеть или в местную сеть в островном режиме, даже в комбинации с другими источниками энергии (дизельная электростанция, солнечные модули, и т.д.). Решение является идеальным для микро и мини ГЭС, именно в отдалённых районах.

Мощность контейнерных МГЭС от 5 до 300 кВт

Описание:

  1. Внешние стены из профлистов (1,5мм) с теплоизоляцией (минеральная вата, 10мм).
  2. Автоматическая вентиляция для удерживания стабильной температуры.
  3. Внутренние стены из перфорированных металлических листов для оптимальной звуковой изоляции.
  4. Фланец для подключения подводящего трубопровода.
  5. Прочная стальная рама контейнера.
  6. Впускной клапан со стальной опорой.
  7. Противоскользящий пол из рифленых металлических листов (4мм) и стальных балок для переноса нагрузки гидротурбины.
  8. Стальная рама турбины и генератора.
  9. Турбина с гидравлической регуляцией.
  10. Генератор.
  11. Главная дверь с теплоизоляцией и замок с функцией Антипаника.
  12. Всасывающее отверстие с противодождевыми жалюзи.
  13. Шкаф управления.
  14. Распределительный щит питания и освещения.
  15. Внутреннее освещение.

Портал об энергетике в России и в мире

Миниатюрная альтернатива

Сегодня мини-ГЭС могут стать хорошей альтернативой тепловым и атомным электростанциям, поскольку ресурсы малых водных потоков практически безграничны и при этом почти не используются. Построить такую станцию намного проще и быстрее, обслуживать ее – тоже несложно, а в итоге получается экологически чистая и низкая по себестоимости электроэнергия. Эти факторы и привлекают внимание ученых к малой гидроэнергетике.

«Применение мини-ГЭС актуально как в условиях высокой стоимости электроэнергии, полученной от традиционных источников, либо в условиях необходимости автономных источников электроэнергии, – отмечает директор информационно-аналитического управления ИГ «Энергокапитал» Александр Игнатюк. – Мини-ГЭС менее затратный, нежели большинство альтернативных источников электроэнергии, но столь же экологичный, как и прочие. Типичные потребители мини-станций – частные дома либо бизнес сферы HoReCa».

Миниатюрные гидроэлектростанции не нарушают природного ландшафта и не вредят окружающей среде ни на этапе строительства ГЭС, ни в процессе эксплуатации. При этом качество отработанной воды не ухудшается и она может быть использована для любых нужд, в том числе как питьевая.

«В настоящее время разработано достаточно много типов мини-ГЭС – это и русловые станции, использующие энергию небольших рек с мини-водохранилищами, и стационарные станции, работающие от быстрого течения, станции, использующие перепады водного потока на промышленных предприятиях и мобильные станции», – отмечает аналитик.

ГЭС в контейнере

Недавно венгерские изобретатели из компании GANZ EEM (входит в машиностроительный дивизион Росатома – Атомэнергомаш) представили уникальный продукт – инновационную переносную мини-ГЭС в контейнере, предназначенную для производства электроэнергии в отдаленных районах, где отсутствует центральное энергоснабжение. Эта инновационная разработка осуществляется при финансовой поддержке Венгерского государства. Общая стоимость проекта – 738 млн форинтов (2,46 млн евро).

Венгерская мини-ГЭС состоит из генератора, радиально-осевой гидротурбины («Френсис») средней мощности с горизонтальным валом и системы управления. Генератор обеспечивает напряжение 400 В, 50 Гц. Для работы мини-ГЭС напор потока воды должен составлять 60–65 м, при подаче 1 куб.м /сек. При таких исходных данных номинальная мощность системы равняется 500 Квт. В случае напора потока воды 120 м и подачи 1 куб.м /сек. номинальная электрическая мощность системы составляет 1 Мвт.

Ввод в эксплуатацию разработанно­го венгерскими инженерами обору­дования, встроенного в стандартный контейнер, после транспортировки и установки на месте не требует значи­тельного времени. Управление и кон­троль оборудования осуществляется дистанционно через спутниковую связь.

Основное преимущество венгерской разработки в том, что все необходимое оборудование вмонтировано в стандартный контейнер и система готова к подключению в сеть сразу же после установки. Для этого необходимы фундамент, водозабор, клапан, нагнетательная труба и подключение к местной сети, что позволяет запустить производство электроэнергии в течение короткого срока. Управление и контроль можно вести через спутниковую связь. Мини-ГЭС мощностью 0,5 МВт может обслужить отдаленные населенные пункты в режиме «остров», а также промышленные предприятия по добыче нефти, лесозаготовки, шахты и т. д.

Данный проект пока не имеет аналога в мире. Прототип мини-ГЭС будет готов к лету 2014 года. Интерес к данной продукции уже проявили Россия, страны Средней Азии, Турция, Индонезия и др.

Российские просторы для мини-ГЭС

Существенную долю в энергобалансе мини-ГЭС занимают в странах, богатых водными ресурсами, таких как Норвегия или Германия.

В России тоже появляются примеры строительства и эффективного использования мини- и микро-ГЭС. По различным оценкам в стране действуют от нескольких десятков (60–70) до нескольких сотен (200–300) МГЭС. Малые потоки воды имеются даже в самых труднодоступных и удаленных районах нашей страны, а потому, устроив на них мини-ГЭС, не нужно протягивать туда электропровода, что бывает очень затруднительно, а порой просто невозможно. Но даже в обычных районах, где подача электроэнергии налажена неплохо, мини- и микро-ГЭС способны снизить стоимость энергоресурсов и устранить перебои с подачей электричества.

По своему потенциалу гидроресурсы России сопоставимы с существующими объемами выработки электроэнергии всеми электростанциями страны. При этом малые реки преобладают в гидрографической сети по числу и общей длине: 94% длины речной сети России – малые водотоки. Характерно, что на водосборах малых рек и в их прибрежных зонах сосредоточена большая часть населения: 90% сельского и до 44% городского. По современным оценкам, опубликованным специалистами НИИ энергетических сооружений (Москва), технически достижимый потенциал МГЭС России позволяет производить 357 млрд кВт•ч в год (34% потребления электроэнергии в ЕЭС России в 2013 году!).

В России малая гидрогенерация особенно актуальна для республик Северного Кавказа, где при относительно высокой плотности сельского населения водные артерии позволяют строить подобные станции при минимальных вложениях, а также для отдаленных уголков Сибири и Дальнего Востока.


Автор: Ирина Веселина

Можете ли вы превратить свой дом в гидроэлектростанцию?

Автор New Scientist, партнер Energy Realities

Ни у кого нет ответов на все вопросы мировой энергетики, поэтому New Scientist объединилась с Статойл для поиска решений в аудитории New Scientist.

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

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

И оказывается, что выработка электроэнергии из воды, протекающей по трубам, уже используется, хотя и не так, как предусмотрено в вопросе. Эндрю Лобихлер, основатель и технический директор XYZ Interactive из Торонто, отмечает в LinkedIn, что некоторые водомеры уже включают в себя небольшую турбину для выработки электроэнергии для питания радио, которое отправляет данные о потреблении домашних хозяйств на ретрансляционную станцию. Они используют лишь небольшую часть энергии потока, поэтому вода по-прежнему достигает самых высоких частей домов, которые они обслуживают.

Турбины также могут использоваться в гораздо больших водяных трубах. Майкл Полод, аналитик по рискам и нормативным требованиям TransCanada, указывает на их использование в трубах диаметром более 60 сантиметров. Его свидетельство исходит от компании Lucid Energy из Портленда, штат Орегон, которая устанавливает турбины с вертикальной осью внутри труб и генераторы электроэнергии на них. Компания считает, что, удаляя избыточное давление в системах с гравитационным питанием, она может генерировать 100 киловатт и более без нарушения потоков.Замечательно, что эта система также может работать со сточными водами - новой формой энергии из отходов.

Если гидроэнергетика работает на больших трубах, будет ли она работать в масштабе отдельных домов? Даже если ответ положительный, Стив Орчард из Глостершира указывает, что существует юридическое препятствие, которое необходимо преодолеть, по крайней мере, в Великобритании. Это связано с тем, что использование водопроводного крана для выработки электроэнергии противоречит частям Положения о водоснабжении (водопроводной арматуре) 1999 года, которые призваны избежать потерь воды.

Но есть ли ответ "да"? Мы получили много ответов от людей, которые проводили эксперименты и сложные математические вычисления, чтобы проверить идею. Физика Престижность всем вам. Скорость потока воды сильно различалась, но ответов не было. Был достигнут полный консенсус в отношении ценности этой схемы, о чем свидетельствуют заявки-победители в этом месяце:

Дома я провел простой эксперимент, чтобы разобраться в этом, подсчитав, сколько времени нужно, чтобы наполнить ведро известного объема водой при полностью открытом кране. Я обнаружил, что мой внешний кран, питаемый непосредственно из восходящей магистрали, идущей с улицы, будет подавать 30 литров в минуту, или 0.5 литров в секунду. Это поток из одного крана, но на практике восходящая магистраль может питать сразу несколько кранов, каждый из которых работает на полный проход. Я мог запустить сразу три крана, прежде чем расход уменьшился. Так что, похоже, моя восходящая магистраль имеет приблизительную производительность 1,5 литра в секунду. Это массовый расход 1,5 килограмма в секунду. Я знаю, что диаметр магистрали составляет около 13 миллиметров - стандартный размер трубы здесь, в Великобритании, - поэтому я могу подсчитать, что вода движется со скоростью 11 метров в секунду (это объемный расход, деленный на площадь поперечного сечения трубы. ). 2, где м - 1,5 кг / с, а v - 11 м / с. Обработка чисел дает энергию около 90 джоулей в секунду - или 90 ватт, если вы можете собрать ее со 100-процентной эффективностью.

Но вы не можете сделать турбину такой хорошей. Самая лучшая из практичных турбин имеет КПД около 66 процентов, так что реально вы получите около 60 Вт на валу турбины в вашей магистральной трубе. Но, опять же, небольшие электрические машины заведомо неэффективны, так что вам повезет, если вы получите половину этой суммы в виде электричества.Я мог рассчитывать получить около 30 ватт электроэнергии от турбины, если бы я был доволен тем, что не использовал воду из нее для каких-либо других целей.

Однако это было бы серьезно антиобщественным поступком. Вода, которая поступает в мой дом, течет из хозяйственного резервуара на вершине близлежащего холма. Сама по себе она не дойдет, и моей водопроводной компании приходится тратить энергию, чтобы перекачивать ее в гору. Вода, конечно же, подвергается дорогостоящей обработке, чтобы сделать ее пригодной для питья, поэтому ее сливают в канализацию со скоростью 1.5 литров в секунду - это 130 тонн воды в день - для выработки незначительного количества энергии было бы ужасной тратой.

«Я только что проверил, сколько моя местная водопроводная компания будет взимать за такое количество воды (около 47 500 тонн в год) при поставке по счетчику. Это около 57 600 фунтов стерлингов. Это смехотворно дорогой способ выработать 30 ватт электроэнергии. Дон ' Попробуй это дома, ребята! "

Ричард Эллам, Бристоль, Великобритания

«Поставщик воды, безусловно, будет смутно относиться к этой деятельности, считая ее неправильным использованием воды, но ее влияние на общее водоснабжение будет незначительным.Ваш сосед тоже не заметит никакой разницы, если вы не используете очень длинную подающую трубу с малым диаметром. Причина неутешительного количества вырабатываемой электроэнергии не в низком давлении - многие электростанции «русла» работают на одинаковых напорах (высота водохранилища над турбиной). Проблема в очень низком расходе. Напротив, относительно небольшой гидроэлектрический генератор мощностью 10 мегаватт будет иметь производительность около 60 кубических метров в секунду. Это много ведер."

Алан Брукман, Сабден, Ланкашир, Великобритания

«Если электричество, произведенное таким образом, будет рассматриваться как« бесплатная »энергия, и если вам повезет, что вы не будете измерять воду, возникнет великое искушение позволить большему количеству воды проходить через вашу турбину. Это повлияет на ваш соседей, если это поможет ввести запреты на использование шлангов раньше во время засухи, и потому, что поставщикам воды необходимо будет поставлять больше воды, и их расходы будут переложены на потребителей."

Пенни Джонсон, Уоттон-андер-Эдж, Глостершир, Великобритания

Этот контент редактируется независимо New Scientist по заказу Statoil. Номер ранее появлялся в блоге Energy Realities.

Узнайте больше об энергетических реалиях.

Использование гидроэлектроэнергии - GOV.UK

Обзор

В настоящее время (2011 г.) Великобритания вырабатывает около 1,5% электроэнергии за счет гидроэлектростанций.Хотя потенциал дальнейшего крупномасштабного развития ограничен, есть возможности для устойчивой эксплуатации оставшихся у нас малых гидроресурсов.

Понимание гидроэнергетики

Гидроэлектроэнергия - это энергия, получаемая из проточной воды. Это может быть река или искусственные сооружения, где вода течет из резервуара высокого уровня вниз по туннелю и от плотины.

Турбины, помещенные в поток воды, извлекают ее кинетическую энергию и преобразуют ее в механическую энергию.Это заставляет турбины вращаться с высокой скоростью, приводя в действие генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую.

Количество вырабатываемой гидроэлектроэнергии зависит от расхода воды и вертикального расстояния (известного как «напор»), через которое падает вода.

Виды гидроэлектрических схем

В Великобритании используются 3 основных типа гидроэлектростанций:

Схемы хранения

В схемах хранения плотина заполняет водой резервуар, питающий турбину и генератор, которые обычно расположены внутри самой плотины.

Русловые схемы

В схемах с руслом реки используется естественный поток реки, где плотина может улучшить непрерывность потока. Схемы хранения и русла могут быть схемами отвода, когда вода направляется из реки, озера или плотинного водохранилища в удаленную электростанцию, содержащую турбину и генератор.

ГАЗ

ГАЗ включает два резервуара. В периоды низкой потребности, как правило, ночью, электричество используется для перекачки воды из нижнего бассейна в верхний.Эта вода затем высвобождается для создания энергии в то время, когда спрос и, следовательно, цена высоки. Хотя гидроаккумулятор не считается возобновляемым источником энергии (из-за его зависимости от электричества), он очень хорош для повышения общей энергоэффективности.

Использование гидроэлектроэнергии в Великобритании

Для определения выработки гидроэлектроэнергии используются 3 основные категории:

  • большая мощность: гидроэлектростанция мощностью более 5 мегаватт (МВт)

  • малая мощность: гидроэлектростанция мощностью менее 5 мегаватт

  • Микромасштабная мощность: гидроэлектростанция мощностью менее 50 киловатт

Общая установленная мощность гидроэлектростанций в Великобритании на конец 2011 года составляла приблизительно 1676 мегаватт, что составляет около 1.9% текущих общих генерирующих мощностей Великобритании и 14% генерирующих мощностей возобновляемых источников энергии.

Вклад гидроэнергетики в наши цели по возобновляемым источникам энергии

В настоящее время (2011 г.) Великобритания вырабатывает около 1,5% (5700 ГВт / ч) электроэнергии за счет гидроэлектростанций, большинство из которых являются крупномасштабными схемами в Шотландском нагорье.

Гидроэнергетика использует проверенные и эффективные технологии; самые современные установки имеют КПД преобразования энергии 90% и выше.Hydro имеет типичный коэффициент нагрузки от 35 до 40%.

Дальнейшее развитие

Маловероятно, что мы снова увидим масштабы развития, наблюдавшиеся в Великобритании в 1950-х и 1960-х годах. Возможности использования этой технологии в больших масштабах сейчас ограничены не только из-за экологических проблем, но и из-за того, что многие из наиболее экономически привлекательных участков для схем уже использовались. Однако важно, чтобы мы устойчиво эксплуатировали наши оставшиеся малые гидроресурсы.

Некоторые старые водяные мельницы также ремонтируются и возвращаются в сеть электроснабжения.

По оценкам последних исследований, остающийся жизнеспособный гидроэнергетический потенциал в Великобритании составляет от 850 до 1550 мегаватт. Это составляет примерно 1-2% от текущих генерирующих мощностей Великобритании и, таким образом, внесет скромный, но полезный вклад в достижение целей Великобритании в области возобновляемых источников энергии и сокращения выбросов. Есть ряд шагов, которые необходимо рассмотреть перед построением схемы, например, экономика схемы, экологические разрешения, согласие на планирование и подключение к местной электросети.

Установка микрогидросхемы на вашем участке

Ряд людей уже установили микрогидро-схемы. В общем, даже небольшие схемы обеспечивают достаточную мощность для нескольких домов или небольшого поселения.

Хотя первоначальные затраты на гидроэнергетику высоки, установки должны прослужить десятилетия. Установки с низким напором могут вырабатывать возобновляемую энергию 24 часа в сутки.

Льготные тарифы

( FIT ), доступные с апреля 2010 года для поощрения производства электроэнергии из возобновляемых источников, обеспечивают дополнительный стимул, но установщики должны учитывать такие вопросы, как защита дикой природы и рыбы, что может означать включение дополнительных функций в схему.

Обратитесь в Фонд энергосбережения по телефону 0800 512 012 для получения дополнительной информации. Вы также можете найти более подробную информацию о микрогидроустановках на веб-сайте Energy Saving Trust и в руководстве Агентства по охране окружающей среды для русловой гидроэнергетики.

Разрешение на проектирование гидросхем

Разработчики гидроэнергетики должны связаться с соответствующими местными органами власти для консультации со специалистами на самой ранней стадии, прежде чем проводить технико-экономическое обоснование.

Разработчикам также потребуются экологические разрешения от Агентства по окружающей среде (Англия), Управления природных ресурсов Уэльса, Шотландского агентства по охране окружающей среды или Агентства по окружающей среде Северной Ирландии.

Поиск утвержденного установщика

Полные стандарты микрогидравлических микрогидравлических систем Схемы сертификации микрогенерации ( MCS ) все еще находятся в стадии разработки. Тем временем доступны переходные списки MCS для установщиков и продуктов. MCS связан с правом на FITs менее 50 кВт. FITs также награждают производство гидроэлектроэнергии менее 5 МВт.

Развитие гидросхемы в вашем районе

Британская ассоциация гидроэнергетики может рассказать вам больше о событиях в вашем районе.

Где вырабатывается гидроэлектроэнергия - Управление энергетической информации США (EIA)

Большая часть гидроэнергетических мощностей США находится на Западе

Традиционные гидроэлектростанции есть почти в каждом штате. Большая часть гидроэлектроэнергии вырабатывается на крупных плотинах, построенных федеральным правительством, и многие из крупнейших плотин гидроэлектростанций находятся на западе Соединенных Штатов.

Около половины всего U.Мощность обычных гидроэлектростанций в масштабе коммунальных предприятий сосредоточена в Вашингтоне, Калифорнии и Орегоне. 1 Вашингтон имеет самые обычные гидроэлектростанции среди всех штатов и является местом расположения плотины Гранд-Кули, крупнейшего гидроэнергетического объекта США и крупнейшей электростанции США по генерирующей мощности. В Нью-Йорке самая большая мощность по выработке традиционной гидроэлектроэнергии среди всех штатов к востоку от реки Миссисипи, за ним следует Алабама.

В 2020 году всего U.Чистая летняя генерирующая мощность обычной гидроэлектроэнергии составляла 79 946 мегаватт (МВт), или около 80 миллионов киловатт.

  • Вашингтон27%
  • Калифорния 13%
  • Орегон 10%
  • Нью-Йорк6%
  • Алабама 4%

Производство электроэнергии на гидроэлектростанциях зависит от уровня осадков

Поскольку производство гидроэлектроэнергии в конечном итоге зависит от осадков, а уровни осадков меняются сезонно и ежегодно, рейтинг каждого штата в годовом производстве гидроэлектроэнергии может отличаться от его рейтинга по генерирующей мощности.

В 2020 году общая выработка традиционной гидроэлектроэнергии в США составила около 291 миллиарда киловатт-часов (кВтч), что составляет около 7,3% от общего объема выработки электроэнергии коммунальными предприятиями США.

  • Вашингтон26%
  • Орегон 12%
  • Нью-Йорк11%
  • Калифорния 7%
  • Алабама 4%

ГАЭС

В 2020 году общая мощность гидроаккумулирующих электростанций составляла около 22 894 МВт в 18 штатах, а на 5 штатов, вместе взятых, приходился 61% от общей мощности по стране.

  • Калифорния 17%
  • Вирджиния14%
  • Южная Каролина12%
  • Мичиган 10%
  • Грузия8%

Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние водохранилища, чем они производят с накопленной водой. Таким образом, гидроаккумулирующие сооружения имеют чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии. Управление энергетической информации США классифицирует выработку электроэнергии на гидроаккумулирующих гидроэлектростанциях как отрицательную.

Большинство плотин не было построено для выработки электроэнергии

Лишь небольшой процент плотин в Соединенных Штатах вырабатывает электроэнергию. Большинство плотин были построены для орошения и борьбы с наводнениями и не имеют генераторов гидроэлектроэнергии. По оценкам Министерства энергетики США, в 2012 году потенциальная мощность гидроэнергетических объектов в США на несамоэнергетических плотинах составляла 12 000 МВт.

Последнее обновление: 8 апреля 2021 г.

Гидроэнергетика | Умные дома

Гидравлические системы всех размеров

Большинство бытовых систем вырабатывают менее 5 кВт электроэнергии - этого достаточно для питания одного объекта в зависимости от модели использования.Это так называемые схемы «микрогидро».

Если вы находитесь в сельской местности и на вашем участке есть ручей с надежным потоком, микрогидроэнергетика может быть рентабельной и экологически чистой альтернативой дизельному генератору или местным линиям связи.

Схемы мини-гидроэлектростанций больше, чем микрогидравлические, и обычно имеют пиковую мощность от 5 до 20 кВт, но могут быть и больше. Некоторые схемы мини-гидроэлектростанций достаточно велики, чтобы обеспечивать электричеством небольшие общины или деревни. Например, Haast получает электроэнергию от мини-гидрогенератора мощностью 900 кВт.

Как работает микрогидравлическая система

В типичной микрогидро системе вода течет вниз по трубам в небольшую турбину, которая приводит в действие электрогенератор.

Некоторое количество электроэнергии можно использовать немедленно, а остальное можно хранить в банке батарей или даже отправить обратно в сеть.

Точная установка зависит от обстоятельств вашей собственности.

Сколько он может произвести?

Количество электричества, которое вы можете произвести, зависит от того, сколько воды течет в ручье, и перепада высоты от точки, где вода течет в трубу до турбины (это называется «напор»).

Практическое правило: расход (литры в секунду) x напор (метры) x 10 = максимальная выходная электрическая мощность (ватты). Таким образом, поток, падающий со скоростью 10 литров в секунду на высоту 5 метров, даст максимальную мощность 500 Вт.

Имейте в виду, что это максимальная мощность. В действительности трение и неэффективность генератора могут снизить выходную мощность - иногда даже наполовину.

Среднее домашнее хозяйство в Новой Зеландии потребляет около 10 000 кВт / ч электроэнергии в год (чуть менее 27.5 кВт / ч каждый день).

Подходит для всех домов?

Micro-hydro действительно подходит только для сельской собственности с ручьем - с достаточным потоком. Лучше всего работает, если:

  • ручей летом не пересыхает (иначе вам понадобится альтернативный источник питания)
  • ручей не затопляет (это может привести к повреждению оборудования, если не спроектирован тщательно)
  • уклон достаточно крутой (для преодоления трения в трубах)
  • есть разумная голова (см. Выше).

Один из способов увеличить напор - использовать дамбу. Однако создание плотины даже на малых реках может быть трудным мероприятием для получения разрешения на использование ресурсов, если только не существует существующей плотины, которую можно модернизировать для выработки электроэнергии.

Микрогидравлические системы не нуждаются в перекрытии ручьев или рек. Многие микрогидравлические схемы работают за счет отвода меньших объемов воды по трубам и каналам перед возвратом воды в русло ручья.

Вам нужно будет уточнить в вашем местном совете, что права на воду вверх по течению не были переданы кому-либо еще, и в большинстве случаев вам потребуется согласие совета на использование ручья для производства электроэнергии.

Типы систем

Каждая микрогидравлическая система должна быть спроектирована специально для соответствия конкретному потоку и требованиям пользователя. Лучше оставить дизайн своему поставщику, так как есть о чем подумать, в том числе:

  • эффективный и практичный дизайн
  • конструкция впуска
  • тип турбины
  • воздействие на окружающую среду
  • надежность электроснабжения
  • безопасность.

Юридические требования

Для установки микрогидросистемы вам может потребоваться:

  • разрешение на строительство любых построек, которые вы строите
  • разрешение ресурса на водопользование (как для забора воды, так и для ее возврата).

Если вы планируете подключиться к локальной сети, вам также потребуется поговорить с сетевым оператором и продавцом электроэнергии.

Все электромонтажные работы должны выполняться квалифицированным электриком, за исключением необычных ситуаций, когда напряжение ниже 32 В переменного тока или 50 В постоянного тока.

Почему выбирают микрогидро?

На правильном типе собственности микрогидроэнергетика - это рентабельный и экологически чистый способ производства электроэнергии. Для некоторых сельских домов это может быть гораздо более рентабельным, чем покупка и использование дизельного генератора или подключение к сети.

Микрогидрогенерация имеет значительные экологические преимущества. Он не производит парниковых газов и сохраняет потери при передаче, которые возникают, когда электричество генерируется на электростанции и отправляется в вашу собственность по национальной сети.

Рентабельность

Стоимость установки микрогидросистемы находится в диапазоне от 10 000 до 15 000 долларов для внутренней системы с базовой компоновкой. Есть несколько комплектов микрогидротурбин, сделанных своими руками, доступных по цене менее 3000 долларов, подходящих для небольших ручьев, но с ними могут быть связаны дополнительные затраты на установку.

Типичные затраты включают:

  • впускные трубы - более длинные или широкие трубы будут стоить дороже
  • турбогенераторное оборудование
  • земляные работы, работы по защите плотин или наводнений
  • аккумуляторная батарея
  • электрическая система управления
  • трудозатраты, в том числе электрик и сантехник
  • электрические кабели - чем дальше генератор от места подачи электроэнергии, тем дороже он будет стоить
  • затраты на строительство и согласование ресурсов.

Затраты на техническое обслуживание обычно очень низкие. Вам нужно будет учитывать затраты на процесс согласования ресурсов, поскольку в некоторых регионах они могут превышать 1000 долларов США.

Вы можете возместить некоторые затраты, продавая электроэнергию обратно вашей местной сетевой компании, если ваша собственность подключена к сети и ваша линейная компания готова заключить с вами договор.

Особенно стоит рассмотреть схему микрогидравлики, если альтернатива:

  • покупка нового дизельного генератора или
  • платит за дорогое подключение к местным линиям.

Воздействие на пресноводных рыб

В Новой Зеландии есть несколько видов местных пресноводных рыб и беспозвоночных, обитающих в небольших ручьях и водотоках. В основном они очень маленькие и прячутся под камнями, поэтому вы их не замечаете.

Раньше они были гораздо более обычными, но их среда обитания сокращается по мере осушения водно-болотных угодий, перекрытия ручьев и вырубки деревьев и кустарников.

Многие находятся под угрозой исчезновения - узнайте больше на веб-сайте Департамента охраны природы.

Некоторые из этих рыб могут уйти очень далеко вверх по течению.Они могут даже взбираться на водопады, если держатся близко к скале. Но они не могут подпрыгнуть даже на небольшой вертикальный перепад.

Рыбы не могут пробиться против течения через турбину и трубу, и любая рыба, которая упадет через турбину, вероятно, не выживет.

Если вы отведете только часть потока вашего ручья через водозаборный экран и позаботитесь о защите среды обитания, у рыбы будет шанс выжить.

Для установки микрогидравлической системы вам потребуется согласие ресурса, и в ходе этого процесса будет учитываться влияние на экологию ручья.

Техническое обслуживание

Микрогидравлические системы не требуют значительного технического обслуживания и при правильной конструкции служат хорошо. Требования к обслуживанию несложные, и большую часть работы вы можете выполнить самостоятельно.

Однако вам потребуются полные и четкие письменные инструкции от вашего поставщика - большинство специалистов не знакомы с этими системами. Всегда следуйте инструкциям производителя.

Электромонтажные работы с сетевым напряжением (230 В) должны выполняться квалифицированным электриком.

Некоторое оборудование может быть опасным.Убедитесь, что посторонние люди не имеют к нему доступа.

Прямо над генератором должен быть клапан, позволяющий перекрывать воду. Всегда включайте и выключайте этот клапан медленно, чтобы избежать сильного повышения давления.

Сколько стоит строительство гидросистем?

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

Кроме того, объем любых строительных работ в значительной степени зависит от строительной площадки, при этом для некоторых новостройок требуется, чтобы все было построено с нуля, в то время как другие проекты модернизации могут использовать и адаптировать существующие строительные конструкции.

Сказав это, мы постараемся ответить на этот вопрос в любом случае, чтобы дать вам представление о «масштабе» связанных с этим затрат. Приведенная ниже таблица представляет собой приблизительную приблизительную оценку типичных проектных затрат для систем, требующих «среднего» объема строительных работ и модернизации подключения к сети и при условии, что доступ к объекту был разумным.Во всех случаях предполагается, что везде используется оборудование хорошего качества, что мы в любом случае рекомендуем, если вам нужна надежная гидросистема в долгосрочной перспективе.

Можно установить системы с меньшими затратами, особенно если существующая инфраструктура на участке поддается легкой адаптации для современной гидроэнергетической системы, поэтому требуются лишь скромные строительные работы или их отсутствие. Однако даже при самых благоприятных обстоятельствах маловероятно, что стоимость снизится более чем на 50% от указанной в таблице.

Максимальная выходная мощность Сметная стоимость проекта £ / кВт установлен
25 кВт Тыс € £ 6,8 Тыс
50 кВт 300 Тыс € 6,0 Тыс €
100 кВт £ 529 Тыс £ 5,3 Тыс
250 кВт Тыс € £ 3.8 Тыс
500 кВт £ 1.6М 3,2 Тыс €

Чтобы оценить стоимость строительства гидросистем для максимальной выходной мощности между показанными диапазонами, используйте приведенную ниже диаграмму и определите соответствующее число фунтов стерлингов / кВт - например, гидросистема мощностью 130 кВт будет примерно
130 кВт x 4800 фунтов стерлингов / кВт = 624 000 фунтов стерлингов.

Стоимость строительства ГЭС

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

Срок окупаемости проекта может быть сокращен, если на входном экране не будет мусора, что максимизирует выработку энергии.Этого можно добиться автоматически, используя наш инновационный экран GoFlo Traveling, произведенный в Великобритании нашей дочерней компанией. Откройте для себя преимущества установки путевого экрана GoFlo на вашу гидроэнергетическую систему в этом тематическом исследовании: Максимальное использование преимуществ гидроэнергетических технологий с помощью инновационной путевой технологии GoFlo.

Вернуться в Учебный центр Hydro

Вы рассматриваете гидроэнергетический проект?

Компания

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

Первым шагом к развитию любого участка гидроэлектростанции является проведение полного технико-экономического обоснования.

Свяжитесь с нами по поводу технико-экономического обоснования сегодня!

По завершении вы поймете потенциал сайта и получите инструкции по дальнейшим шагам по развитию вашего проекта. Вы можете узнать больше о гидроэнергетике в нашем Учебном центре по гидроэнергетике.

Сведите к минимуму ручную очистку вашего водозаборного экрана, максимизируйте финансовую отдачу вашей гидроэнергетической системы и защитите рыбу и угрей с помощью дорожных экранов GoFlo.Узнайте больше здесь.

Количество плотин малых гидроэлектростанций увеличивается во всем мире при незначительных исследованиях, правила

Окружающая среда | Пресс-релизы | Исследования | Наука

22 января 2018

Небольшая плотина гидроэлектростанции на Ручье Резерфорд в Британской Колумбии, Канада. Эта плотина производит 49 мегаватт энергии. Rylee Murray

Плотины гидроэлектростанций могут вызывать в воображении изображения огромной плотины Гранд-Кули в штате Вашингтон или плотины «Три ущелья» в провинции Хубэй, Китай - крупнейшего в мире объекта по производству электроэнергии.

Но не обо всех плотинах снимают документальные фильмы. По всему миру существуют десятки тысяч небольших плотин гидроэлектростанций, и все признаки указывают на то, что их число может значительно увеличиться в будущем. Эти структуры достаточно малы, чтобы избежать многих правил, с которыми сталкиваются большие плотины, и строятся быстрее и с гораздо большей плотностью. Однако, поскольку ручьи, реки и водосборы поглощают все больше небольших плотин, на удивление мало научных исследований рассматривало их воздействие на окружающую среду, а политика или правила отсутствуют или в значительной степени непоследовательны.

Исследователи Вашингтонского университета опубликовали первую крупную оценку плотин малых гидроэлектростанций во всем мире, включая их потенциал для роста, и подчеркнули невероятную вариативность того, как плотины разных размеров классифицируются, регулируются и изучаются. Их статья, первая, в которой представлен глобальный синтез науки и политики в области малой гидроэнергетики, публикуется в этом месяце в журнале Frontiers in Ecology and the Environment.

«Когда мы начали изучать эту тему развития малой гидроэнергетики, мы поняли, что сталкиваемся с распространением такого рода объектов, но мы не знаем точно, как их воздействие на окружающую среду увеличивается в водоразделе», - сказал ведущий автор Тиаго Коуту. , докторант Школы водных и рыбохозяйственных наук UW.

Проект небольшой гидроэлектростанции мощностью 22 мегаватта на Стокке-Крик в Британской Колумбии, Канада. Рили Мюррей

«Мы определили некоторые важные пробелы в политике и науке, которые следует заполнить, чтобы лучше управлять плотинами малых гидроэлектростанций и иметь научные данные, которые действительно будут информировать политику».

Плотины, большие или малые, могут изменить речной сток, температуру, состояние наносов и, в конечном итоге, структуру разнообразия растений и животных. Эти факторы давно изучаются для больших плотин, но в значительной степени игнорируются для небольших плотин - особенно с учетом потенциального кумулятивного воздействия множества небольших плотин в единой речной системе.

Согласно их исследованиям, около 83 000 малых гидроэлектростанций работают или строятся в 150 странах. На каждую крупную плотину гидроэлектростанции приходится 10 небольших плотин. Если бы все гидроэнергетические мощности были развиты, по оценкам исследования, это число могло бы увеличиться более чем в три раза.

Малая гидроэнергетика может принимать разные формы. Некоторые небольшие плотины построены для хранения воды в резервуарах и последующего сброса воды вниз по течению, в то время как другие отводят воду из рек в электростанции; во всех случаях вода используется для вращения турбин и производства электроэнергии.

Одна из проблем, с которыми столкнулись исследователи при составлении этих цифр, заключается в том, что страны по-разному определяют «малые» гидроэлектростанции. Таким образом, не существует международного стандарта, по которому можно было бы классифицировать и сравнивать плотины. Более того, хотя предполагается, что модификатор «малый» означает небольшое воздействие на окружающую среду, это в значительной степени непроверенное понятие.

Гидроэлектростанция Cangpinghe в Китае вырабатывает 9,1 мегаватт электроэнергии. Naicheng Wu

Кроме того, страны, которые классифицируют плотины малых гидроэлектростанций, делают это только на основе их энергетической мощности и, следовательно, игнорируют другие факторы при принятии решения о лицензировании, которые могут способствовать воздействию на окружающую среду.В Бразилии, например, есть случаи, когда плотины малых гидроэлектростанций производят такое же количество энергии, но сильно различаются по размерам водохранилищ за ними. Такое несоответствие происходит из-за того, что большинство классификаций игнорируют измерения физического следа плотины, ее высоты или наличия за ней резервуара.

«Было на удивление трудно найти научные статьи, в которых строго количественно оценивались индивидуальные и совокупные воздействия малой гидроэнергетики. Это важный рубеж исследований в будущем », - сказал Джулиан Олден, старший автор и профессор водных и рыбных наук Университета штата Вашингтон.

«По отдельности крупные плотины гидроэлектростанций всегда будут вызывать более сильное воздействие на окружающую среду, но с быстрым ростом сектора малой гидроэнергетики наши реки могут просто пострадать от множества небольших сокращений».

Не так давно мир обратился к развитию малых гидроэлектростанций. Тенденция к созданию небольших плотин началась в Европе в середине 1980-х годов и в последние десятилетия быстро выросла. Небольшие плотины идеально подходят для сельской местности, потому что их не нужно подключать к электросети, чтобы питать дома и предприятия.В результате многие частные землевладельцы и корпорации могут использовать более простые природоохранные разрешения для строительства небольших плотин гидроэлектростанций за небольшую часть времени и затрат, чем большие плотины.

Исследователи говорят, что необходимы дополнительные исследования, чтобы понять совокупное воздействие множества небольших плотин на ландшафт, особенно с учетом быстрых темпов развития. Но в то же время они выступают за стандартное определение «малых» плотин, которое включает больше, чем просто генерирующую мощность, чтобы правила и политики могли применяться более строго.

«Я думаю, что одним из наиболее важных результатов этой статьи является демонстрация того, что развитие сектора малой гидроэнергетики действительно происходит во многих регионах мира», - сказал Коуту. «Существует множество небольших плотин, и мало что известно о том, как несколько плотин влияют на водосборные бассейны в целом, так что здесь наука играет ключевую роль».

Исследователи внесут свой вклад в эту работу этой весной, когда они начнут изучать экологические последствия строительства множества плотин малых гидроэлектростанций на юге Бразилии.

Это исследование финансировалось Фондом профессора Х. Мэйсона Киллера и CNPq (Наука без границ).

###

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Couto по [email protected] и Олденом по [email protected]

Теги: Колледж окружающей среды • Джулиан Олден • Школа водных и рыбных наук

Гидроэнергетика для дома - Uswitch.com Газ и электричество

Использование проточной воды для выработки электроэнергии вряд ли является новой концепцией; у гидроэлектроэнергии долгая история, но возможно ли это для внутреннего производства энергии?

Сравните и переключите энергию сегодня

Хотите перейти на более дешевую сделку? Для начала проведите сравнение энергии.

Малая гидроэлектростанция или гидроэнергетика, может быть использована в бытовых масштабах для обогрева вашего дома или работы ваших приборов. Узнайте, как работает гидроэнергетика, сколько она стоит и какую пользу может принести вам пользу.

Как работает гидроэнергетика?

Гидроэлектроэнергия основана на силе гравитации. Вода в реках и ручьях стекает вниз к морю; когда вода проходит через гидроэнергетическую систему, энергия воды приводит в действие турбину, которая вращает генератор, и вырабатывается энергия.

Мощность системы будет зависеть от силы проходящей воды, а также от эффективности системы.

Есть три стандартных типа гидроэнергетических систем. Первая - это стандартная система «русла реки», в которой используется существующий сток реки. Вода обычно перенаправляется для прохождения через турбину, и вода возвращается в реку или ручей.

Хотя эта система является наиболее простой, она также имеет тот недостаток, что полностью зависит от силы реки.Если ваша река высохнет из-за засухи, ваша система не будет работать.

Однако из-за своей простоты он также наиболее типичен для использования в домашних или общественных системах.

Второй тип - это система хранения или дамба, которая является наиболее распространенной формой. Плотины используются для крупномасштабных гидроэнергетических проектов по всему миру, но могут также использоваться для небольших систем.

Резервуар накапливает речную воду и пропускает ее постепенно. Это обеспечивает большую степень контроля, поскольку система все еще может работать, если река высыхает.

Последний тип - это насосная система, которая использует более дешевую внепиковую энергию для перекачки накопленной воды на более высокую точку для выработки энергии в часы пик.

Практична ли отечественная гидроэнергетика?

Практичность

Hydropower полностью зависит от вашего доступа к проточной воде. Но даже если рядом есть река или ручей, это не значит, что вы можете автоматически рассматривать гидроэнергетику.

Если вы считаете, что имеете право на участие в программе, вам следует обратиться к сертифицированному установщику гидроэнергетики, который сможет осмотреть ваш объект.Подходит он или нет, будет зависеть не только от вашего местоположения и доступа, но и от того, насколько круто течет река и сколько воды проходит через нее.

Вы также должны учитывать времена года. Самый низкий уровень вашей реки будет определять, насколько осуществимо ваше местоположение, чем самый высокий уровень вашей реки. Это, в свою очередь, будет меняться от года к году в зависимости от уровня осадков.

The Energy Saving Trust рекомендует гидроэнергетику как отличный проект развития сообщества. Это снизит затраты на установку и даст вам большую гибкость при установке.

Сколько это стоит?

Стоимость гидроэнергетической системы почти полностью зависит от ее размера и места, где вы ее устанавливаете.

В любом случае затраты будут значительными. Типичная система мощностью 5 кВт для питания одного дома будет стоить около 25000 фунтов стерлингов, но может быть более или менее. Хорошая новость заключается в том, что после установки система требует очень небольшого обслуживания.

Сколько энергии будет генерировать система и, следовательно, какова будет ваша экономия, оценить еще труднее, поскольку это будет зависеть не только от системы, но и от того, как долго она сможет работать с полной эффективностью, что, в свою очередь, зависит от уровень воды в вашем районе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *