- Самодельная мини-ГЭС и ее промышленные аналоги
- Мини-ГЭС из автомобильного генератора: особенности, типы конструкции и преимущества изобретения
- Что такое мини ГЭС
- Виды мини гидроэлектростанций
- Электронезависимость — самодельные мини ГЭС
- Как работает мини ГЭС
- Мини-Гидроэлектростанция 10-15-30-50-100-500 кВт
- Как оценить потенциальную мощность мини ГЭС
- Как увеличить эффективность ГЭС
- Как сделать мини ГЭС в домашних условиях
- Мини-ГЭС: сложная техника в простых деталях
Самодельная мини-ГЭС и ее промышленные аналоги
В статье приведено описание и опыт применения различных самодельных и промышленных мини-ГЭС.
В последнее время, из-за роста тарифов на электроэнергию, все более актуальными становятся возобновляемые источники практически бесплатной энергии.
Из известной классической триады: солнечные батареи, ветрогенераторы, гидрогенераторы (ГЭС), последние наиболее сложные. Они, во-первых, работают в агрессивных условиях, а во-вторых, имеют максимальную наработку за равный промежуток времени.
При изготовлении самодельного гидрогенератора нужно больше потрудиться и выбрать более качественные материалы, чтобы обеспечить его долговечность. Зато такой генератор (при равной мощности с ветряком и солнечной батареей) выдаст, за равный промежуток времени, гораздо больше энергии.
Что и как делать?
Наиболее просто делать бесплотинные ГЭС, т.к. сооружение плотины достаточно сложное и дорогое дело и часто требует согласования с местными властями или, по крайней мере, с соседями. Бесплотинные ГЭС называют проточными. Существует четыре основных варианта таких устройств: водяное колесо, гирляндная ГЭС, ротор Дарье и пропеллер.
Типы мини-ГЭС
Водяное колесо, это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.
Гирляндная ГЭС представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.
Ротор Дарье, это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.
Пропеллер – это подводный «ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см. При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду. При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.
Достоинства и недостатки различных систем для создания самодельной ГЭС
Недостатки гирляндной ГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих ( длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это небольшая плотина. Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.
Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер. Большинство самоделок используют именно эти варианты.
С чего начать?
Если вы решились построить свою мини-ГЭС, то первое, что нужно сделать – это измерить скорость течения реки. Осуществить это довольно просто: вооружитесь секундомером, отмерьте шагами 10 метров вверх по течению, бросьте в воду щепку и замерьте время прохождения этих 10 метров. Поделив метры на секунды, вы получите скорость потока. Опыт показал, что если скорость меньше 1 м/с, то эффективной ГЭС не получится.
Для примера, можно привести соотношение, полученное экспериментальным путем, между скоростью потока м/с и мощностью снимаемой с вала винта кВт (диаметр винта 1 метр). Итак: 0.5 м/с – 0.03 кВт, 0.7 м/с – 0.07 кВт, 1 – 0.14, 1.5 – 0.31, 2 – 0.55, 2.5 – 0.86, 3 -1.24, 4 – 2.2 и т.д. Мощность пропорциональна кубу скорости потока. Если скорость потока в вашем водоеме недостаточная, попробуйте организовать достаточный перепад высот для потока жидкости.
Это можно сделать, установив сливную трубу из пруда или заключив ручеек в трубу и организовав плавное изменение диаметра трубы. Чем меньше будет диаметр в конце трубы, тем больше будет скорость потока. Если рядом с вами протекает только небольшой ручей, то можно сделать маленькую разборную плотину, а за плотиной поставить вашу ГЭС.
Примеры изготовления
Можно привести несколько примеров самодельных мини-ГЭС. Начнем с простейшего, который не отнимет у вас много времени, но поможет создать представление, как это работает.
Возьмем обычный велосипед с велогенератором (динамо машиной) и велофарой. Из кровельного железа или из листового алюминия вырежем несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Лопасти устанавливаются между спицами, для крепления их края загибают плоскогубцами вокруг спиц. Так как металл лопастей тонкий, это не сложно сделать.
Если вы используете две лопасти, то установите их напротив друг друга. Если захотите добавить большее количество лопастей, то разделите окружность колеса на число лопастей и установите их через равные промежутки.
Такая микро ГЭС, зто большое подспорье велотуристам, если они остановились на берегу реки с быстрым течением. Вода поможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны. С глубиной погружения колеса можно поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.
Другой пример гидрогенератора – это микро-ГЭС для электроснабжения небольшого фермерского хозяйства, мощностью 3-5 кВт. Мощность потока, вращающего колесо, составляет примерно 100 литров в секунду. Для изготовления использовались только подручные материалы, из тех. Что можно найти на свалке.
Ротор-колесо был сделан из металлического барабана от кабеля. Диаметр барабана 2200 мм. Барабан разрезали болгаркой и переварили. Расстояние между щечками составило 300 мм. Под углом 45 градусов к радиусу вварили 18 лопастей. Материал лопастей – это остатки от разрезанного барабана. Барабан вращается на подшипниках, в качестве опоры для конструкции применена рама из труб или уголков.
На колесе смонтирован цепной редуктор, с коэффициентом передачи равным четырем. Далее вращение передается через карданный вал от «Жигулей» ВАЗ 2101. Кардан позволяет уменьшить вибрацию и снизить требования к соосности привода и генератора. Генератор и прочая электрика и механика, связанная с ним, закрыты водонепроницаемым кожухом (контейнером). Это сделано из соображений безопасности и долговечности.
Внутри кожуха установлен повышающий редуктор с коэффициентом 40 и трехфазный генератор. Скорость вращения генератора примерно 3000 оборотов в минуту. Общий коэффициент редуцирования двух редукторов (цепного и шестеренчатого) 160. Таким образом, водяное колесо вращается со скоростью около 18-20 оборотов в минуту.
В качестве генератора был использован списанный асинхронный двигатель, блок управления взят от старой списанной кормодробилки 1953 года выпуска. От генератора до фермы протянут кабель ВВГ НГ 2х4 квадрата. Кабель закреплен на самодельных столбах.
Материалы и изготовление обошлись в 10000 рублей. Большая часть денег это зарплата рабочих и сварщика. Сумма может быть и меньше, ведь в России так много свалок, куда выбрасывают вполне работоспособное оборудование и собственные голова и руки помогут вам экономить деньги.
Что предлагает промышленность
В настоящий момент мало отечественных предприятий предлагают мини ГЭС по приемлемым ценам. Наприрмер, аналогичная миниГЭС (3-5кВт) обошлась бы в 300-400 тысяч рублей. Более подробно с конкретикой вопроса можно ознакомиться по ссылкам:
http://www.intersolar.ru/catalog/hydro/renewable/ — каталог материалов,
http://energyservice.sitecity.ru/stext_1101130058.phtml — гидророгенераторы и гидроэнергетика от ОсОО «Гидропоника»,
http://www.inversiya.com/alternativ/001.htm — мини-гидроэлектростанции от «НПО Инверсия»,
http://www.inset.ru/r_offers/MHPP-10Pr.htm — микроГЭС10Пр от «МНТО ИНСЭТ»,
http://www.avante.com.ua/rus/price/catalog/tmc_el01937.htm — микрогидроэлектростанция ПР-5-Г-20 от фирмы «Аванте»,
http://iis97.narod.ru/pr12.htm — интересные рукавные всесезонные гидроэлектростанции Луч-1 и Луч-2,
http://promcomplex.ru/rukavnaya_perenosnaya_gi — рукавная переносная гидроэлектростанция РПГЭС-1,5,
http://www.powerpal.com/ — гидрогенераторы в Канаде,
http://www.rusphysics.ru/articles/221/ — необычные бесплотинные ГЭС нового поколения,
http://www.ntpo.com/techno/techno2_2/10.shtml — ещё о бесплотинных ГЭС,
http://the-mostly.narod.ru/misc/garland_hydro_electrical_plant.html — гирляндная гэс,
http://www.sgp.uz/userfiles/MikroGES%20rus-new.pdf — пособие по применению,
http://www.lpelectric.ro/ro/products/hydro/turbine_ro.html — микро гидротурбина,
http://www.made-in-china.com/products-search/hot-china-products/Hydro_Turbine.html — гидрогенераторы, произведенные в Китае.
http://alt-energy.org.ua/2009/08/19/barzhi-generatory-gidrokineticheskoj-energii/ — баржи, генераторы гидрокинетической энергии.
Выводы
Чем дольше живешь, тем больше понимаешь, что кризис гнездится в головах наших руководителей. Россия самодостаточная страна, т.к. в ней есть все – ресурсы, талантливые люди и миллион направлений для желающих что-то изменить к лучшему. Нам есть, к чему стремится – самый длинный путь начинается с первого шага. Сделайте его и опишите свои достижения. Поделитесь своим опытом.
Источник
Мини-ГЭС из автомобильного генератора: особенности, типы конструкции и преимущества изобретения
Что такое мини ГЭС
Для начала определимся с принципом работы и типами небольших ГЭС. Течение реки или падающий водный поток вращает лопасти турбины и гидропровод, который соединен с электрогенератором ‑ последний и вырабатывает электроэнергию. Современные компактные ГЭС имеют автоматическое управление с возможностью мгновенного перехода на ручной режим в случае аварийной ситуации. Конструкции современных заводских ГЭС позволяют свести к минимуму производство строительных работ при монтаже оборудования.
Виды мини гидроэлектростанций
К мини электростанциям относятся генерирующие устройства мощностью от 1 до 3000 кВт. Принципиально ТЭС состоит из:
- турбины (водозаборного устройства);
- генерирующего блока;
- системы управления.
По типу водных ресурсов, используемых для генерации, мини ГЭС бывают:
- Русловые. Такие станции строятся на небольших равнинных реках с водохранилищами.
- Горные. Стационарные станции, которые используют энергию быстрого горного течения.
- Промышленные. Станции, использующие перепады потока воды на промпредприятиях.
- Мобильные. Станции, использующие для водного потока армированные рукава.
Плотинные типы станций отличаются высокой мощностью, но строительство плотины обходится дорого, да и без разрешений в этом случае не обойтись. Связываться с чиновниками в нашей стране – не просто усложнить себе жизнь, а ставить под сомнение реализацию самых благих намерений, поэтому откажемся от этой затеи сразу.
Электронезависимость — самодельные мини ГЭС
Кто из вас, уважаемые читатели не мечтал о халяве? Чтобы в доме было электричество, им можно было пользоваться, а квитанции не приходили. Для этого некоторые наши товарищи, идут в ногу со временем, применяют солнечные панели и ветрогенераторы. Но вот беда, то пасмурная погода, то полный штиль. И тем неимение, все эти прибамбасы устанавливаются и используются. Особенно это популярно в тех местах, где отродясь не было электричества: — охотничий домик или пасека.
Кроме, выше перечисленных вариантов, есть еще, один ГЭС. Реки, речушки, ручьи, запруды, в общем все, что несет энергию и можно преобразовать в электричество. Вырабатываемый ток, в отличии от солнца и ветра, стабильный и круглосуточный. Конструкции могут быть самые разные, вода давит на лопасти, они раскручивают генераторы, у вас идет зарядка аккумуляторов. Если давление воды приличное, снимается сразу 380В.
Популярные сейчас мини электростанции, способные полностью, или частично обеспечить энергией небольшие фермы, места отдыха и рыбалки, или частные подворья. Изготавливать самодельные генераторы можно, но в сравнении с промышленными, они проигрывают. А еще можно применить электродвигатель как генератор. Первый вариант, рассмотрения, это мобильная ГЭС которую можно использовать на запрудах. Это когда ручей перегородили и возможно зарыбили. Лучше места не придумать. Платина подняла воду на насколько метров и создала перепад.
Автор для такого варианта взял сантехнические трубы 110 диаметра ,два поворота, заглушку и тройник. В качестве генератора было взято колесо от электро скутера. Его можно заменить другим электромотором, генератором от мотоцикла, короче чем угодно, что валяется под ногами. Чтобы энергию воды передать на генератор, из старого сгоревшего пылесоса, изъял лопасть и установил на вал.
Для запуска ГЭС, надо просто заполнить выходной стояк водой. Ассистент в этот момент выполняет, роль запорного клапана.
Как только вода заполнила трубу, ее быстро закрывают заглушкой, а ассистент открывает сброс. Вода, под своим весом устремляясь вниз, засасывает воду с основного бассейна. Созданное течение раскручивает генератор, который выдает электрический ток. Замеры показали, напряжение 55В, сила тока 10А. Примерно 500Вт в час, за сутки 12000Вт.
Другой автор реализовал свой проект при помощи ручья. Он собрал мини ГЭС роторного типа. Это когда вода через форсунку под давлением подается на лопасти ротора с двух, или трех сторон. Он взялся за этот проект потому, что перепад высоты составил более 10м. Главное было найти на этом маленьком ручейке место естественного сужения. Здесь автор немного углубился и на дно положил трубу на 200, привалив ее камнями, получилась небольшая запруда. Перед входом в трубу установил металлическую решетку. Труба проходит по дну ручья, а чтобы набрать перепад в десять метров, длинна ее, составляет 220м.
Автор два года присматривался к этому ручью и когда приступил к проекту, знал, что он не замерзает зимой. Вода пройдя расстояние от начала до турбины за счет трения и поворотам потеряла одну пятую части своей мощности.
Сборка роторного генератора происходила так. На вал одевается диск на котором закреплены специальные чашки. Генератор выдает 49В 15А.
А вот еще один автор, который из мусора собрал роторную ГЭС, из сгоревшего вентилятора. Разобрав изделие, мастер нашел сгоревшие обмотки и удалил их. Из металлического листа вырезал полосу и сделал кольцо по имеющемуся корпусу. Внутрь кольца вставил якорь и разметил полюса, согласно которых, вклеил магниты. Вот и все, генератор готов. Осталось собрать и проверить на сколько он хорош. Испытания рукой показали генерацию тока, вот только про силу тока автор промолчал. Из того же металла, что сделал кольцо автор изготовил лопасти турбины, вырезал полоски, загнул и приварил к диску металла. Затем диск приварил к вращающейся части бывшего вентилятора и покрасил. Осталось дело за станиной, на ней будут укреплены форсунки для подачи воды.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Как работает мини ГЭС
Принципиальную схему работы ГЭС можно выбрать из нескольких вариантов:
- Гирляндная ГЭС. С одного берега реки на другой под водой проложен трос с нанизанными на него роторами. Течение вращает роторы и, соответственно, сам трос. Один конец троса в подшипнике, другой соединен с генератором.
- Пропеллер. Подводная конструкция, напоминающая ветряк с узкими лопастями и вертикальным ротором. Лопасть шириной всего 20 мм при большой скорости вращения обеспечит минимальное сопротивление. Лопасть такой ширины выбирается при скорости потока 0,8–2, 0 м в сек.
- Водяное колесо. Колесо с лопастями, частично погруженное в поток, и расположенное под прямым углом к поверхности воды. Поток воды давит на лопасти, вращая колесо.
- Ротор Дарье. Вертикальный ротор со сложными поверхностями лопастей. Жидкость, обтекая лопасти, создает разное давление, за счет чего происходит вращение.
На фото мини ГЭС на основе водяного колеса
Мини-Гидроэлектростанция 10-15-30-50-100-500 кВт
Главная Мини-Гидроэлектростанция 10-15-30-50-100-500кВт
Мини-гидроэлектростанция мощностью 10 кВт
(Мини-ГЭС10кВт)
| общие сведения Мини-гидроэлектростанция (МиниГЭС) предназначена для обеспечения электрической энергией изолированного от энергетической системы потребителя, а именно: индивидуаль-ного дома, коттеджа и т.д. Комплектность поставки МиниГЭС указана в таблице 1 — температура воздуха, 0С — в месте расположения энергоблока -10 ¸ +40; | — в месте расположения электрических шкафов 0 ¸ +40; — высота над уровнем моря, м до 1000; — относительная влажность воздуха в месте расположения электрических шкафов не более 98% при t=+ 250С. Гарантийный срок эксплуатации Мини-ГЭС 1 год со дня ее начала, но не более 1,5 лет со дня отгрузки при условии проведения шеф-монтажных и пуско-наладочных работ с участием специалистов фирмы и соблюдения правил транспортировки, хранения и эксплуатации. Комплектность и стоимость поставки Мини-ГЭС в таблице 1.
Технические данные Мини-ГЭС приведены в таблице 2.
требования к установке Для работы Мини-ГЭС обязательным условием является наличие напора (разницы уровней) воды Напор может быть получен за счет разницы отметок уровней воды между: — на одной реке, за счет спрямления излучины. Получение напора возможно также при сооружении плотины. Трубопровод должен обеспечивать подвод воды к энергоблоку с минимальными потерями напора. Длина трубопровода определяется местными условиями. Мини-гидроэлектростанция мощностью 50 кВт (Мини-ГЭС50 кВт) Мини-ГЭС предназначена для преобразования водной энергии малых рек и ручьев в электрическую энергию для нужд потребителя. Мини-ГЭС является экологически чистым источником электроэнергии, не требующим при эксплуатации постоянного присутствия обслуживающего персонала. Мини-ГЭС предназначена для работы на автономного — изолированного от энергетической системы потребителя. Основные технические характеристики и стоимость
* Масса зависит от компоновки энергоблока (горизонтальная или вертикальная) ** В зависимости от типа охлаждения (водяное/воздушное). Требования к сети потребителя (нагрузка дана в процентах от фактически получаемой на мини-ГЭС мощности): — характеристика сети потребителя локальная, трех/четырех проводная, 3-х фазная; — мощность каждого двигателя, % не более 10; — суммарная мощность двигателей с дополнительными компенсирующими конденсаторами, % не более 30. Конструкция и назначение составных частей Мини-ГЭС включает следующие основные части: — блок балластной нагрузки; — устройство автоматического регулирования; Энергоблок предназначен для выработки электроэнергии. Энергоблок состоит из гидравлической турбины, используемого в качестве генератора, Возможна горизонтальная или вертикальная компоновка энергоблока. Блок балластной нагрузки предназначен для поглощения избыточной активной мощности при работе Мини-ГЭС на изолированную нагрузку. Возможна поставка блока балластной нагрузки с водяным или воздушным охлаждением. Установка и эксплуатация Для работы Мини-ГЭС обязательным условием является наличие напора (разницы уровней) воды. Напор может быть получен за счет разницы отметок уровней воды между: — на одной реке, за счет спрямления излучины. Энергоблок и электрическое оборудование необходимо защитить от неблагоприятного атмосферного воздействия и обеспечить поддержание рабочей температуры для электрооборудования 0¸+40 0С и влажности до 98% при температуре 250С.
Как оценить потенциальную мощность мини ГЭСДо строительства мини гидроэлектростанции своими руками нужно определить мощность, на которую можно рассчитывать. Существует справочное соотношение между скоростью потока воды и мощностью, которая может сниматься с вала в кВт при диаметре винта 1 м. Скорость потока определяется замером времени, за которое щепка, брошенная в воду, пройдет определенное расстояние. Сделав несложные расчеты, получим скорость потока в метрах в секунду. Если в данном случае скорость менее 1 м/сек, то строительство ГЭС будет экономически нецелесообразно.
Как увеличить эффективность ГЭСЕсли вам нужно немного увеличить количество генерируемой электроэнергии, можно организовать увеличение потока путём формирования перепада высот. Самое простое решение данной проблемы – установить в водоём сливную трубу. При этом необходимо учитывать диаметр самой трубы, ведь он напрямую будет сказываться на скорости потока. Чем он меньше – тем больше скорость. Данный способ позволяет установить минигидроэлектростанцию даже в том случае, если возле дома протекает небольшой ручей. Используя качественные материалы при создании генератора, мини-ГЭС можно успешно эксплуатировать это оборудование для домашних потребностей. Как сделать мини ГЭС в домашних условияхПринцип работы небольшой самодельной ГЭС можно понять на примере велосипеда с фарой и динамо-машиной (генератором).
Примером может служить небольшая ГЭС для фермерского хозяйства мощностью 3-5 кВт из подручных материалов:
Мини-ГЭС: сложная техника в простых деталяхПонятие «мини-ГЭС» объединяет устройства малой мощности, которая не превышает 100 кВт. Благодаря продуманной схеме такая модель легко превращает кинетическую энергию воды в электричество. Наблюдать этот процесс можно на примере крупных ГЭС, расположенных возле полноводных рек. Принцип работы промышленных и бытовых установок полностью идентичен, различия наблюдаются только в разрезе мощности оборудования и в выходных рабочих показателях. Общая схема действия мини-ГЭС из автомобильного генератора проста как все гениальное. Естественный напор воды поступает на лопасти установки, запуская их постоянное движение в одном направлении. Оно передается на ротор генератора, в котором и происходит выработка электрической энергии. Для небольших гидроустановок вполне достаточно массы текущей воды, заставляющей лопасти уверенно вращаться в режиме 24/7. Для более мощных устройств, рассчитанных на питание крупных энергозависимых потребителей, монтируются плотины или прочие сдерживающие технические сооружения. По мере пребывания воды и ее накопления кинетическая энергия потока возрастает, что позволяет привести в движение крупные и тяжелые лопасти массивного оборудования. Их вращение передается через редуктор на вал генератора, запуская процесс трансформации кинетической энергии в электрическую. Источник | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||