- Neprůmyslové vodní elektrárny
- Podmínky pro instalaci vodní stanice
- Výroba vodní elektrárny na vodní kolo
- Závěry a užitečné video na toto téma
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Síla proudu vody je obnovitelný přírodní zdroj, který vám umožní získat téměř bezplatnou elektřinu. Energie předložená přírodou poskytne příležitost k úsporám energií a řešení problému s dobíjecím zařízením.
Pokud v blízkosti vašeho domu protéká proud nebo řeka, měly by být použity. Budou schopni dodávat elektřinu na staveniště i do domu. A pokud je vodní elektrárna postavena ručně, ekonomický efekt se výrazně zvyšuje.
Tento článek podrobně popisuje výrobní postupy soukromých hydraulických konstrukcí. Mluvili jsme o tom, co je nutné pro systém zařízení a připojit jej ke spotřebitelům. S námi se dozvíte o všech možnostech dodavatelů miniaturní energie, shromážděných ze šrotu.
Neprůmyslové vodní elektrárny
Vodní elektrárny jsou struktury, které mohou přeměnit energii pohybu vody na elektřinu. Alternativní „zelení“ dodavatelé elektřiny se stále aktivně využívají pouze na Západě. Tento slibný průmysl na území naší země činí pouze první předběžná opatření.
Malé soukromé vodní elektrárny mohou být přehradami na velkých řekách, které vytvářejí tucet až několik stovek magawattů nebo mini-vodních elektráren s maximální kapacitou 100 kW, což je dostačující pro potřeby soukromého domu. Zde najdete nejnovější a další informace.
Hydraulická šroubová stanice
Konstrukce sestává z řetězu rotorů namontovaných na ohebném ocelovém laně, přivázaném přes řeku. Kabel sám hraje roli otočného hřídele, jehož jeden konec je upevněn k nosnému ložisku a druhý aktivuje hřídel generátoru.
Každý "věnec" hydrorotor je schopen generovat asi 2 kW energie, avšak rychlost průtoku vody by měla být nejméně 2, 5 metru za sekundu a hloubka nádrže by neměla překročit 1, 5 m.
Princip činnosti hydroelektrárny je jednoduchý: tlak vody otáčí hydraulické šrouby a otáčí kabelem a generátor vyrábí energii.
Garland stanice byly úspěšně použité v polovině minulého století, ale domácí vrtule a dokonce i plechovky hrály roli šroubů. Dnes výrobci nabízejí několik typů rotorů pro různé provozní podmínky.
Jsou doplněny lopatkami různých velikostí, vyrobenými z plechu a umožňují dosáhnout maximální efektivity ze stanice.
Ale i když je výroba tohoto hydrogenerátoru poměrně jednoduchá, jeho provoz zahrnuje řadu speciálních podmínek, které nejsou v reálném životě vždy proveditelné. Takové stavby blokují koryto řeky a je nepravděpodobné, že by sousedé podél pobřeží, nemluvě o zástupcích environmentálních služeb, měli možnost využívat energii proudu pro vaše účely.
Kromě toho v zimě může být instalace používána pouze na nemrznoucích vodních plochách a v drsném klimatu - konzervované nebo demontované. Garlandové stanice jsou proto budovány dočasně a většinou v opuštěné oblasti (například v blízkosti letních pastvin).
Rotační stanice s kapacitou od 1 do 15 kW / hod. Produkují až 9, 3 MW za měsíc a umožňují nezávisle řešit problém elektrifikace v oblastech vzdálených od centralizovaných dálnic
Moderní analogová instalace girlandy - ponorné nebo rámové rámové stanice s příčnými rotory. Na rozdíl od svého předchůdce girlandy tyto konstrukce neblokují celou řeku, ale zahrnují pouze část kanálu, a můžete je instalovat na pontonu / voru nebo zcela spouštět na dno nádrže.
Vertikální rotor Daria
Rotor Darier je turbínové zařízení, pojmenované podle svého vynálezce v roce 1931. Systém se skládá z několika aerodynamických lopatek upevněných na radiálních nosnících a funguje díky poklesu tlaku podle principu „zvedacího křídla“, který je široce zapojen do stavby lodí a letectví.
I když jsou tyto elektrárny více využívány k vytváření větrných turbín, mohou pracovat s vodou. V tomto případě jsou však nutné přesné výpočty, aby odpovídaly tloušťce a šířce lopatek v souladu s pevností průtoku vody.
Rotierův rotor připomíná „větrný mlýn“, instalovaný pouze pod vodou, a může pracovat bez ohledu na sezónní výkyvy rychlosti proudění.
Vertikální rotory se zřídka používají k vytvoření místních vodních elektráren. Navzdory dobrým výkonnostním ukazatelům a zdánlivé jednoduchosti konstrukce je provoz zařízení poměrně složitý.
Před zahájením práce musí být systém „odvíjen“, ale pouze zmrazení nádrže může zastavit běžící stanici. Rotor Darier se proto používá především v průmyslových závodech.
Podvodní vrtule „větrná turbína“
Ve skutečnosti se jedná o nejjednodušší vzduchovou větrnou turbínu, pouze je instalována pod vodou. Rozměry lopatek, aby se zajistila maximální rychlost otáčení a minimální odpor, se vypočítají v závislosti na síle průtoku. Pokud například rychlost průtoku nepřekročí 2 m / s, pak by měla být šířka ostří v rozmezí 2-3 cm.
Podvodní vrtule se snadno ovládá vlastníma rukama, ale je vhodná pouze pro hluboké a rychlé řeky - na mělkém rybníce, rotující lopatky mohou způsobit zranění rybářů, koupajících, vodních ptáků a zvířat.
Taková větrná turbína je instalována „směrem k“ průtoku, ale její lopatky nepůsobí kvůli tlaku vodního tlaku, ale vzhledem ke vztlakové síle (podle principu křídla letadla nebo vrtule lodi).
Vodní kolo s lopatkami
Vodní kolo je jednou z nejjednodušších verzí hydraulického motoru, známého od dob římské říše. Účinnost jeho práce do značné míry závisí na typu zdroje, na kterém byla instalována.
Vylévací kolo se může otáčet pouze v důsledku rychlosti proudění a plnicího kola - pomocí tlaku a hmotnosti vody dopadající na horní část čepele.
V závislosti na hloubce a kanálu vodního toku můžete instalovat různé typy kol:
- Cukrové žlaby (nebo nižší fells) - vhodné pro mělké řeky s rychlým tokem.
- Sredneboynye - jsou umístěny v lůžkách s přirozenými kaskádami tak, aby tok klesal přibližně uprostřed rotujícího bubnu.
- Hromadné (nebo nahoře) - instalované pod přehradou, trubkou nebo na dně přirozeného prahu, takže padající voda pokračuje svou cestou přes horní část kola.
Princip činnosti pro všechny varianty je však stejný: voda se dostane na lopatky a pohání kolo, které způsobí, že se generátor otáčí pro malou elektrárnu.
Výrobci hydraulických zařízení nabízejí hotové turbíny, jejichž lopatky jsou speciálně přizpůsobeny určité rychlosti průtoku vody. Ale domácí řemeslníci dělají buben návrhy staromódní způsob - ze šrotu materiálů.
Uspořádání vlastní vodní elektrárny je jedním z nejvíce rozpočtových a ekologicky šetrných způsobů poskytování letních domů, farmy nebo turistické základny s energetickými zdroji.
Možná, že nedostatek optimalizace ovlivní výkonnostní ukazatele, ale náklady na domácí zařízení budou stát několikanásobně levnější než nakoupené protějšky. Proto je vodní kolo nejoblíbenější možností pro pořádání vlastních mini-hydro.
Podmínky pro instalaci vodní stanice
I přes lákavou levnost energie vyrobené hydrogenerátorem je důležité vzít v úvahu zvláštnosti vodního zdroje, jehož zdroje hodláte využít pro své vlastní potřeby.
Konec konců, ne každý vodní tok je vhodný pro provoz mini-vodní elektrárny, zejména celoročně, takže by nebylo na škodu mít možnost připojení k centralizované dálnici.
Několik výhod a nevýhod
Hlavní výhody individuální vodní elektrárny jsou zřejmé: levné zařízení, které produkuje levnou elektřinu, a dokonce ani nepoškozuje přírodu (na rozdíl od přehrad, které blokují tok řeky). Ačkoli není možné pojmenovat naprosto bezpečný systém, rotující prvky turbín mohou způsobit zranění obyvatelům podmořského světa a dokonce i lidem.
Aby se předešlo nehodám, měla by být vodní elektrárna chráněna a pokud je systém zcela skrytý vodou, umístěte na břeh varovný signál.
Výhody mini-hydro:
- Na rozdíl od jiných „volných“ zdrojů energie (solární panely, větrné turbíny) mohou hydraulické systémy pracovat bez ohledu na denní dobu nebo počasí. Jediná věc, která jim může zabránit - zamrznutí nádrže.
- Pro instalaci hydrogenerátoru není nutná velká řeka - stejná vodní kola mohou být úspěšně použita i v mělkých (ale rychlých!) Proudech.
- Zařízení nevypouštějí škodlivé látky, neznečišťují vodu a pracují téměř tiše.
- Pro instalaci mini-vodních elektráren s kapacitou do 100 kW není nutné vydávat povolení (i když vše závisí na místních úřadech a typu instalace).
- Přebytečnou elektřinu lze prodat sousedním domům.
Pokud jde o nedostatky, nedostatečná síla proudění může být vážnou překážkou produktivního provozu zařízení. V tomto případě bude nutné postavit pomocná zařízení, což je spojeno s dodatečnými náklady.
Pokud potenciální energie blízké řeky při přibližném výpočtu nestačí k výrobě elektřiny v množství dostatečném pro praktické využití, měli byste věnovat pozornost metodám budování větrných turbín. Účinným doplňkem bude větrný mlýn.
Měření průtoku vody
První věc, kterou je třeba přemýšlet o typu a způsobu montáže stanice, je měření rychlosti průtoku vody ve zvoleném zdroji.
Nejjednodušší způsob je, když na peřeje sesunete jakýkoliv lehký předmět (např. Tenisový míček, kus pěny nebo rybářský plovák) a označíte čas stopky, během kterého bude cestovat do jakéhokoli referenčního bodu. Standardní vzdálenost pro plavání je 10 metrů.
Pokud je nádrž umístěna daleko od domova, můžete vybudovat odkloněný kanál nebo potrubí a zároveň se postarat o výškové rozdíly
Nyní musíte rozdělit vzdálenost v metrech o počet vteřin - to bude rychlost proudu. Pokud je však získaná hodnota menší než 1 m / s, bude nutné vybudovat umělé struktury, aby se urychlily změny výškových změn.
Toho je ve skutečnosti dosaženo pomocí skládací přehrady nebo úzkého odvodňovacího potrubí. Bez dobrého toku však bude třeba upustit od myšlenky vodní elektrárny.
Výroba vodní elektrárny na vodní kolo
Samozřejmě, je to myšlenka z říše fantazie sestavit „na koleno“ a postavit kolos, který by sloužil podniku nebo osadě i z tuctu domů. Ale výstavba mini-vodní elektrárny s vlastními rukama k úspoře elektřiny je poměrně realistická. A můžete použít jak hotové komponenty, tak improvizované materiály.
Proto postupně zvažujeme výrobu nejjednodušší konstrukce - vodního kola.
Požadované materiály a nástroje
Chcete-li si mini-vodní elektrárny sami, je třeba připravit svařovací stroj, brusku, vrták a sadu pomocných nástrojů - kladivo, šroubovák, pravítko.
Z materiálů, které budete potřebovat:
- Rohy a plechy o tloušťce nejméně 5 mm.
- PVC nebo pozinkované ocelové trubky pro výrobu lopatek.
- Generátor (můžete použít ready-made nákup nebo to udělat sami, jako v tomto příkladu).
- Brzdové kotouče.
- Hřídel a ložiska.
- Překližka
- Polystyrenová pryskyřice pro lití rotoru a statoru.
- Měděný drát na 15 mm pro domácí generátor.
- Neodymové magnety.
Uvědomte si, že konstrukce kol bude neustále v kontaktu s vodou, proto musí být kovové a dřevěné prvky vybrány s ochranou před vlhkostí (nebo se postarat o jejich impregnaci a nátěry nezávisle). V ideálním případě může být překližka nahrazena plastem, ale je snazší získat dřevěné díly a dát jim požadovaný tvar.
Sestava kola a výroba trysek
Základem samotného kola mohou být dva ocelové kotouče stejného průměru (pokud můžete získat ocelový buben z kabelu - skvělý, urychlí proces montáže).
Pokud však v materiálech není žádný kov, je možné řezat kruhy z vodotěsné překližky, i když pevnost a trvanlivost i ošetřeného dřeva nelze přirovnat k oceli. Pak na jednom z disků je třeba odříznout kulatý otvor pro instalaci generátoru.
Poté se čepele vyrobí a budou potřebovat minimálně 16 kusů. Z tohoto důvodu jsou pozinkované trubky řezány podélně do dvou nebo čtyř částí (v závislosti na průměru). Poté by se měly řezné plochy a povrch lopatek obrousit, aby se snížily ztráty energie při tření.
Čepele jsou instalovány ve sklonu cca 40-45 stupňů - to pomůže zvětšit povrch, který bude ovlivněn průtokovou silou
Vzdálenost mezi oběma bočními kotouči by měla být co nejblíže délce lopatek. Pro zmapování polohy budoucích rozbočovačů se doporučuje vytvořit šablonu z překližky, která označí místo pro každou část a otvory pro upevnění kola k generátoru. Hotové značení může být připojeno na vnější stranu jednoho z disků.
Kruhy jsou pak umístěny paralelně s tyčemi s pevnými nitěmi a čepele jsou svařeny nebo přišroubovány v požadovaných polohách. Buben se bude otáčet na ložiskách a jako podpěra se použije rám rohů nebo trubek o malém průměru.
V této fázi lze sestavu bubnu považovat za kompletní, zbývá ji vybavit domácím generátorem a tryskou, která řídí tok vody
Tryska je určena pro vodní zdroje kaskádového typu - takovéto zařízení umožní maximální využití energie proudu. Tento pomocný prvek je vyroben ohýbáním plechu, následovaným svařováním švů, a pak je upevněn na potrubí.
Pokud však ve vaší oblasti protéká rovná řeka bez peřejí a jiných výškových překážek, není tento detail nutný.
Je důležité, aby šířka výstupu trysky odpovídala šířce samotného kola, jinak bude část průtoku „prázdná“, aniž by se dostala na lopatky.
Nyní musí být kolo namontováno na nápravu a namontováno na podpěře ze svařovaných nebo šroubovaných dílů. Zůstane, aby se generátor (nebo nainstalovat připraven) a můžete jít do řeky.
Generátor DIY
Chcete-li vytvořit vlastní generátor, musíte vítr a naplnit stator, pro který budete potřebovat cívky s 125 otočení měděného drátu na každém. Po jejich spojení je celá konstrukce naplněna polyesterovou pryskyřicí.
Každá fáze se skládá ze tří postupně připojených přaden, takže spojení může být provedeno ve tvaru hvězdy nebo trojúhelníku s několika vnějšími vodiči
Nyní je třeba připravit překližkový vzor, který odpovídá velikosti brzdového kotouče.
Dřevěný kroužek je označen a řezy jsou určeny pro montáž magnetů (v tomto případě byly použity neodymové magnety tl. 1, 3 cm, šířky 2, 5 cm a délky 5 cm). Výsledný rotor se také nalije pryskyřicí a po vysušení se připevní k bubnu kola.
Vodní kolo s rotorem brzdového kotouče a generátorem měděných drátěných přaden - malované, reprezentativní a připravené k provozu
Posledním je hliníkový kryt s ampérmetrem, který zakrývá usměrňovače. Úkolem těchto prvků je převést třífázový proud na stejnosměrný proud.
Po instalaci kola v proudu malé řeky s kaskádou nebo odbočkou, můžete počítat s výkonem mini-hydra v 1, 9 * 12V při 110 otáčkách za minutu
Pro udržení kola před padajícím listem, písku a jiných nečistot, které jsou přivedeny s proudem, je vhodné umístit ochrannou síť před přístroj.
Můžete také experimentovat s mezerami mezi magnety a cívkami se zvýšeným počtem otáček pro zvýšení účinnosti hydraulické stanice.
O všech typech alternativních zdrojů energie se dozvíte v článku věnovaném zavádění „zelených technologií“ do života.
Závěry a užitečné video na toto téma
Video č. 1. Příklad pracovního hydraulického systému s vlastním generátorem založeným na třífázovém motoru:
Video č. 2. Mini-vodní elektrárna, navržená podle principu vodního kola:
Video č. 3. Stanice na základě jízdního kola je zajímavým řešením problému dodávky energie na dovolenou mimo civilizaci:
Jak můžete vidět, vybudovat vodní mini elektrárnu s vlastními rukama není tak těžké. Ale protože většina výpočtů a parametrů pro jeho komponenty jsou určeny "okem", měli byste být připraveni na možné poruchy a související náklady.
Pokud cítíte nedostatek znalostí a zkušeností v této oblasti, měli byste věřit odborníkům, kteří provedou všechny nezbytné výpočty, poradí zařízení, které je optimální pro váš případ, a provést kvalitní instalaci.
Napište komentář do rámečku níže. Sdílejte zajímavé informace a užitečná doporučení, zanechte tematické fotografie. Возможно, вы хотите рассказать, как соорудили собственными руками действующую гидроэлектростанцию на загородном участке? Будем рады прочитать ваш рассказ о процессе устройства и эксплуатации.