Elektrownia wodna zrób to sam: jak zbudować autonomiczną minielektrownię wodną © Geostart

Zrób to sam mini elektrownia wodna dla prywatnego domu

Elektrownie wodne wykorzystują moc wody do wytwarzania energii elektrycznej. Stacje własnej produkcji rozwiązują problem oddalenia od scentralizowanych sieci energetycznych lub pomagają zaoszczędzić na energii elektrycznej.

Zalety i wady elektrowni wodnych

Elektrownie wodne mają następujące zalety w porównaniu z innymi rodzajami alternatywnych źródeł energii:

  • Nie zależą od pogody i pory dnia (w przeciwieństwie do elektrowni słonecznych). Pozwala to na generowanie większej mocy w przewidywalnym tempie.
  • Moc źródła (rzeki lub strumienia) można regulować. Aby to zrobić, wystarczy zawęzić kanał zaporą lub zapewnić różnicę wysokości wody.
  • Instalacje wodne nie emitują hałasu (w przeciwieństwie do wiatraków).
  • Wiele typów elektrowni małej mocy nie wymaga pozwoleń na instalację.

Wady domowych elektrowni wodnych obejmują niezdolność do pracy w chłodne dni. Dodatkowo środowisko wodne jest agresywne, dlatego części stacji muszą być wodoodporne i trwałe.

Natężenie przepływu i sposoby na jego zwiększenie

Projektując mini elektrownię wodną jako alternatywne źródło energii dla własnego domu, decydujące powinny być następujące czynniki:

  • Bliskość rzeki do domu. Instalacja domowej stacji poza domem nie jest tego warta. Im dalej instalacja, tym niższa jej wydajność, ponieważ część energii zostanie utracona podczas przesyłu. Ponadto trudniej jest chronić HPP przed kradzieżą lub uszkodzeniem.
  • Wystarczający przepływ lub możliwość jego zwiększenia. Moc stacji rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem prędkości wody.

Natężenie przepływu i sposoby na jego zwiększenie

Znalezienie prędkości jest łatwe. Wrzuć do wody kawałek styropianu lub piłkę tenisową i zmierz czas na przepłynięcie określonej odległości. Następnie podziel metry przez sekundy, a znajdziesz swoją prędkość. Minimalna wystarczająca prędkość wody dla własnej elektrowni wodnej wynosi 1 m / s.

Jeśli natężenie przepływu Twojej rzeki lub strumienia jest poniżej tej wartości, zwiększy ją mała zapora lub zwężająca się rura. Ale te opcje mogą powodować dodatkowe trudności. Budowa zapory wymaga zgody władz, a także zgody sąsiadów.

Zrób to sam mini elektrownia wodna

Konstrukcja elektrowni wodnej jest dość skomplikowana, więc samodzielnie będzie można zbudować tylko małą stację, która zaoszczędzi energię elektryczną lub zapewni energię skromnemu gospodarstwu domowemu. Poniżej dwa przykłady realizacji domowej elektrowni wodnej.

Jak zrobić mini elektrownię wodną z roweru

Ta wersja elektrowni wodnej jest idealna na wycieczki rowerowe. Jest kompaktowy i lekki, ale będzie w stanie zapewnić energię dla małego obozu rozbijanego nad brzegiem strumienia lub rzeki. Powstała energia elektryczna wystarcza na wieczorne oświetlenie i ładowanie urządzeń mobilnych.

Aby zainstalować stację, potrzebujesz:

  • Przednie koło roweru.
  • Generator rowerowy, który służy do zasilania świateł rowerowych.
  • Ostrza domowej roboty. Są wstępnie wycięte z blachy aluminiowej. Szerokość łopatek powinna wynosić od dwóch do czterech centymetrów, a długość od piasty koła do jego obręczy. Może być dowolna liczba ostrzy, muszą być umieszczone w tej samej odległości od siebie.

Aby uruchomić taką stację wystarczy zanurzyć koło w wodzie. Głębokość zanurzenia jest określana eksperymentalnie, od około jednej trzeciej do połowy koła.

READ
Bateria słoneczna DIY: mistrzowska klasa krok po kroku

Jak zbudować mini elektrownię wodną opartą na kole wodnym

Aby zbudować mocniejszą stację do stałego użytku, potrzebne będą trwalsze materiały. Najlepiej nadają się elementy metalowe i plastikowe, które łatwiej chronić przed działaniem środowiska wodnego. Ale części drewniane są również odpowiednie, jeśli są zaimpregnowane specjalnym roztworem i pomalowane wodoodporną farbą.

Jak zbudować mini elektrownię wodną opartą na kole wodnym

Stacja wymaga następujących przedmiotów:

  • Bęben stalowy z liny (średnica 2,2 metra). Z niego wykonane jest koło wirnikowe. W tym celu bęben jest cięty na kawałki i ponownie spawany w odległości 30 centymetrów. Łopatki (18 sztuk) wykonane są z pozostałości bębna. Są przyspawane do promienia pod kątem 45 stopni. Aby wesprzeć całą konstrukcję, rama wykonana jest z narożników lub rur. Koło obraca się na łożyskach.
  • Na kole zainstalowany jest reduktor łańcucha (przełożenie powinno wynosić cztery). Aby ułatwić połączenie osi napędowej i generatora, a także zredukować wibracje, obrót przenoszony jest przez kardan ze starego samochodu.
  • Generator nadaje się do silnika asynchronicznego. Należy do niego dodać kolejny reduktor ze współczynnikiem około 40. Wtedy dla prądnicy trójfazowej o 3000 obrotach na sekundę, przy łącznym współczynniku redukcji 160, liczba obrotów zmniejszy się do 20 obrotów na minutę.
  • Umieść cały sprzęt elektryczny w wodoodpornym pojemniku.

Opisane materiały źródłowe można łatwo znaleźć na wysypisku lub u znajomych. Za cięcie stalowego bębna szlifierką i spawanie możesz zapłacić specjalistom (lub zrobić wszystko sam). W rezultacie elektrownia wodna o mocy do 5 kW będzie kosztować niewielką kwotę.

Jak zbudować mini elektrownię wodną opartą na kole wodnym

Uzyskanie prądu z wody nie jest takie trudne. Trudniej jest zbudować autonomiczny system zasilania oparty na domowej elektrowni wodnej, utrzymać stację w dobrym stanie i zapewnić bezpieczeństwo ludzi i zwierząt wokół niej.

Elektrownia wodna „zrób to sam”: jak zbudować autonomiczną mini-elektrownię wodną

Siła przepływu wody to odnawialny zasób naturalny, który pozwala uzyskać prawie darmową energię elektryczną. Energia przekazana przez naturę da możliwość zaoszczędzenia na mediach i rozwiązania problemu ładowania sprzętu.

Jeśli w pobliżu twojego domu płynie strumień lub rzeka, powinieneś z nich skorzystać. Będą w stanie dostarczyć prąd na działkę i do domu. A jeśli elektrownia wodna zostanie zbudowana własnymi rękami, efekt ekonomiczny znacznie wzrośnie.

Elektrownie wodne do celów nieprzemysłowych

Elektrownie wodne to konstrukcje, które mogą przekształcać energię ruchu wody w energię elektryczną. Alternatywni „zieloni” dostawcy energii elektrycznej są nadal aktywnie eksploatowani tylko na Zachodzie. Na terenie naszego kraju ta obiecująca branża stawia dopiero pierwsze nieśmiałe kroki.

Małe prywatne elektrownie wodne mogą być tamami na dużych rzekach, które produkują od kilkunastu do kilkuset megawatów lub minielektrowniami wodnymi o maksymalnej mocy 100 kW, co wystarcza na potrzeby prywatnego domu. Dowiedzmy się więcej o tym drugim.

Stacja Garland ze śmigłami hydraulicznymi

Konstrukcja składa się z łańcucha wirników przymocowanych do elastycznej stalowej linki przeciągniętej przez rzekę. Sam kabel pełni rolę obrotowego wału, którego jeden koniec jest zamocowany na łożysku nośnym, a drugi uruchamia wał generatora.

READ
Energia alternatywna | majsterkowanie

Każdy hydrorotor „girlandy” jest w stanie wytworzyć około 2 kW energii, jednak prędkość przepływu wody do tego musi wynosić co najmniej 2,5 metra na sekundę, a głębokość zbiornika nie powinna przekraczać 1,5 m.

Zasada działania kaskadowej elektrowni wodnej jest prosta: ciśnienie wody wprawia w ruch śruby hydrauliczne, które obracają kabel i zmuszają generator do wytwarzania energii.

Stacje Garland były z powodzeniem stosowane już w połowie ubiegłego wieku, ale wówczas rolę śmigieł pełniły domowe śmigła, a nawet puszki. Obecnie producenci oferują kilka rodzajów wirników do różnych warunków pracy.

Wyposażone są w noże o różnej wielkości, wykonane z blachy i pozwalają uzyskać maksymalną wydajność pracy stacji.

Ale chociaż ten hydrogenerator jest dość prosty w produkcji, jego działanie wiąże się z szeregiem specjalnych warunków, które nie zawsze są możliwe do zrealizowania w prawdziwym życiu. Takie konstrukcje blokują koryto rzeki i jest mało prawdopodobne, aby sąsiedzi wzdłuż wybrzeża, nie mówiąc już o przedstawicielach służb ochrony środowiska, pozwolili wykorzystać energię strumienia do swoich celów.

Ponadto w okresie zimowym instalacja może być użytkowana tylko na niezamarzających akwenach, aw trudnych warunkach klimatycznych można ją zatkać lub zdemontować. Dlatego stacje wiankowe budowane są tymczasowo i głównie na terenach pustynnych (na przykład w pobliżu letnich pastwisk).

Stacje obrotowe o wydajności od 1 do 15 kW/h generują do 9,3 MW miesięcznie i pozwalają samodzielnie rozwiązać problem elektryfikacji w regionach oddalonych od scentralizowanych autostrad

Nowoczesnym odpowiednikiem instalacji girlandowej są zatapialne lub nadmuchiwane stacje ramowe z poprzecznymi wirnikami. W przeciwieństwie do swojego poprzednika wianka, konstrukcje te nie blokują całej rzeki, a jedynie wykorzystują część koryta i mogą być instalowane na pontonie/tratwie lub nawet opuszczane na dno zbiornika.

Pionowy wirnik Dariaer

Wirnik Darrieusa to urządzenie turbinowe, które zostało nazwane na cześć jego wynalazcy w 1931 roku. System składa się z kilku łopat aerodynamicznych zamocowanych na belkach promieniowych i działa na zasadzie spadku ciśnienia zgodnie z zasadą „skrzydła podnoszącego”, która jest szeroko stosowana w przemyśle stoczniowym i lotnictwa.

Chociaż takie instalacje są częściej wykorzystywane do tworzenia turbin wiatrowych, mogą również pracować z wodą. Ale w tym przypadku potrzebne są dokładne obliczenia, aby dobrać grubość i szerokość ostrzy zgodnie z siłą przepływu wody.

Wirnik Darii przypomina „wiatrak”, zainstalowany tylko pod wodą i może pracować niezależnie od sezonowych wahań natężenia przepływu

Wirniki pionowe są rzadko używane do tworzenia lokalnych elektrowni wodnych. Pomimo dobrej wydajności i pozornej prostoty konstrukcji sprzęt jest dość trudny w obsłudze.

Przed rozpoczęciem pracy system należy „rozkręcić”, ale tylko zamarznięcie zbiornika może zatrzymać działającą stację. Dlatego wirnik Darrieus jest stosowany głównie w przedsiębiorstwach przemysłowych.

Ciekawe rozwiązanie w zakresie projektowania małych elektrowni wodnych z pionowo pracującą turbiną zaproponował austriacki wynalazca Franz Zotlöterer:

Istotną zaletą stacji do hydromasażu jest dość rozsądnie uważana za ochronę zasobów rybnych. Praca turbiny pionowej nie szkodzi żywym organizmom rzeki. Ponadto błoto nie zalega na ścianach konstrukcji ze względu na specyficzny ruch przepływu wody.

READ
Generator wiatrowy z generatora samochodowego: jak zrobić „wiatrak” własnymi rękami bez zmian? Schemat domowego generatora wiatrowego

Podwodne śmigło śrubowe

W rzeczywistości jest to najprostszy wiatrak powietrzny, tylko że jest zainstalowany pod wodą. Wymiary łopatek, w celu zapewnienia maksymalnej prędkości obrotowej i minimalnego oporu, obliczane są w zależności od natężenia przepływu. Na przykład, jeśli prędkość przepływu nie przekracza 2 m/s, to szerokość łopatki powinna mieścić się w granicach 2-3 cm.

Podwodne śmigło jest łatwe do wykonania własnymi rękami, ale nadaje się tylko do głębokich i szybkich rzek – w płytkim akwenie obracające się łopatki mogą zranić rybaków, kąpiących się, ptactwo wodne i zwierzęta

Wiatrak taki montowany jest „w kierunku” przepływu, ale jego łopaty nie działają z powodu naporu naporu wody, ale z powodu pojawienia się siły nośnej (podobnie jak w przypadku skrzydła samolotu lub śruby okrętowej).

Koło wodne z łopatkami

Koło wodne to jeden z najprostszych wariantów silnika hydraulicznego, znany od czasów Cesarstwa Rzymskiego. Wydajność jego pracy w dużej mierze zależy od rodzaju źródła, na którym jest zainstalowany.

Koło wylewające może się obracać tylko dzięki prędkości przepływu, a koło napełniające – za pomocą nacisku i ciężaru wody spadającej z góry na łopatki

W zależności od głębokości i koryta cieku można zamontować różne rodzaje kół:

  • Sos (lub spód) – nadaje się na płytkie rzeki o szybkim nurcie.
  • Średni ubój – są umieszczone w kanałach z naturalnymi kaskadami tak, że przepływ spada mniej więcej pośrodku obracającego się bębna.
  • Masowe (lub górne przebijanie) – są instalowane pod tamą, rurą lub na dole naturalnego progu, aby spływająca woda spływała dalej po górnej części koła.

Ale zasada działania dla wszystkich opcji jest taka sama: woda dostaje się do ostrzy i napędza koło, co powoduje obrót generatora mini-elektrowni.

Producenci urządzeń hydraulicznych oferują gotowe turbiny, których łopatki są specjalnie przystosowane do określonej prędkości przepływu wody. Ale rzemieślnicy domowi tworzą konstrukcje bębnowe w staromodny sposób – z improwizowanych materiałów.

Poniższy wybór zdjęć pomoże Ci zapoznać się z etapami budowy najprostszej wersji mini elektrowni wodnej:

Być może brak optymalizacji wpłynie na wskaźniki wydajności, ale koszt sprzętu domowej roboty będzie kosztował kilka razy taniej niż zakupiony odpowiednik. Dlatego koło wodne jest najpopularniejszą opcją organizacji własnej mini-elektrowni wodnej.

Warunki instalacji elektrowni wodnej

Pomimo kuszącej taniości energii generowanej przez generator hydroelektryczny, ważne jest, aby wziąć pod uwagę charakterystykę źródła wody, którego zasoby planujesz wykorzystać na własne potrzeby.

Rzeczywiście, nie każdy ciek wodny nadaje się do pracy mini-elektrowni wodnej, zwłaszcza całorocznej, więc nie zaszkodzi mieć możliwość podłączenia do scentralizowanej sieci w rezerwie.

Kilka plusów i minusów

Główne zalety indywidualnej elektrowni wodnej są oczywiste: niedrogi sprzęt, który generuje tanią energię elektryczną, a nawet nie szkodzi przyrodzie (w przeciwieństwie do tam blokujących przepływ rzeki). Chociaż systemu nie można nazwać całkowicie bezpiecznym, obracające się elementy turbin wciąż mogą zranić mieszkańców podwodnego świata, a nawet ludzi.

Aby zapobiec wypadkom, elektrownia wodna musi być ogrodzona, a jeśli system jest całkowicie zasłonięty przez wodę, na brzegu należy umieścić znak ostrzegawczy.

READ
Ogrzewanie domu panelami słonecznymi: fantazja czy rzeczywistość?

Jeżeli energia potencjalna pobliskiej rzeki, przy przybliżonym wyliczeniu, nie wystarcza do wytworzenia energii elektrycznej w ilości wystarczającej do praktycznego wykorzystania, należy zwrócić uwagę na sposób budowy turbin wiatrowych. Wiatrak posłuży jako efektowny dodatek.

Pomiar siły przepływu wody

Pierwszą rzeczą, którą należy zrobić, aby pomyśleć o rodzaju i sposobie instalacji stacji, jest zmierzenie prędkości przepływu wody w wybranym źródle.

Najprostszym sposobem jest opuszczenie dowolnego lekkiego przedmiotu (na przykład piłki tenisowej, kawałka pianki lub spławika) na bystrza i zanotowanie czasu potrzebnego do przepłynięcia odległości do jakiegoś punktu orientacyjnego za pomocą stopera. Standardowa odległość pływania to 10 metrów.

Jeśli zbiornik jest daleko od domu, możesz zbudować kanał objazdowy lub rurociąg, jednocześnie dbając o różnice wysokości

Teraz musisz podzielić przebytą odległość w metrach przez liczbę sekund – będzie to prędkość prądu. Ale jeśli uzyskana wartość jest mniejsza niż 1 m / s, konieczne będzie wzniesienie sztucznych konstrukcji w celu przyspieszenia przepływu przez różnice wysokości.

Można to zrobić za pomocą składanej zapory lub wąskiej rury spustowej. Ale bez dobrego prądu trzeba będzie porzucić ideę elektrowni wodnej.

Produkcja elektrowni wodnej opartej na kole wodnym

Oczywiście zmontować „na kolanie” i zbudować kolosa przeznaczonego do obsługi przedsiębiorstwa lub osiedla nawet z kilkunastu domów to pomysł z krainy fantazji. Ale budowanie mini-elektrowni wodnej własnymi rękami w celu oszczędzania energii elektrycznej jest dość realistyczne. Co więcej, możesz użyć zarówno gotowych komponentów, jak i improwizowanych materiałów.

Dlatego rozważymy krok po kroku wykonanie najprostszej konstrukcji – koła wodnego.

Niezbędne materiały i narzędzia

Aby zrobić mini elektrownię wodną własnymi rękami, musisz przygotować spawarkę, szlifierkę, wiertarkę i zestaw narzędzi pomocniczych – młotek, śrubokręt, linijkę.

Z materiałów, których będziesz potrzebować:

  • Narożniki i blacha o grubości co najmniej 5 mm.
  • Rury z PVC lub stali ocynkowanej do produkcji ostrzy.
  • Generator (możesz użyć gotowego zakupionego lub zrobić go samodzielnie, jak w tym przykładzie).
  • Tarcze hamulcowe.
  • Wał i łożyska.
  • Sklejka.
  • Żywica polistyrenowa do odlewania wirnika i stojana.
  • Drut miedziany 15 mm do generatora domowej roboty.
  • Magnesy neodymowe.

Montaż kół i produkcja dysz

Ale jeśli w dostępnych materiałach nie było metalu, można wyciąć koła z wodoodpornej sklejki, chociaż wytrzymałości i żywotności nawet przetworzonego drewna nie można porównać ze stalą. Następnie na jednym z dysków musisz wyciąć okrągły otwór do zamontowania generatora.

Następnie wykonuje się ostrza i będą potrzebować co najmniej 16 sztuk. W tym celu rury ocynkowane są cięte wzdłużnie na dwie lub cztery części (w zależności od średnicy). Następnie punkty cięcia i samą powierzchnię ostrzy należy wypolerować, aby zmniejszyć straty energii podczas tarcia.

Łopatki ustawione są pod kątem około 40-45 stopni – pomoże to zwiększyć powierzchnię, na którą będzie oddziaływać siła przepływu

Odległość między dwoma tarczami bocznymi powinna być jak najbardziej zbliżona do długości ostrzy. Aby zaznaczyć miejsce na lokalizację przyszłych piast, zaleca się wykonanie szablonu ze sklejki, który wskaże miejsce dla każdej części i otwory do mocowania koła do generatora. Gotowe znaczniki można dołączyć na zewnątrz jednego z dysków.

READ
Elastyczne panele słoneczne: baterie produkcji rosyjskiej i zagranicznej, urządzenia o mocy 100 i 25 W

Koła są następnie ustawiane równolegle do siebie za pomocą solidnych prętów gwintowanych, a ostrza są przyspawane lub przykręcone na miejscu. Bęben będzie się obracał na łożyskach, a jako podpora służy rama wykonana z narożników lub rur o małej średnicy.

Na tym etapie montaż bębna można uznać za kompletny, pozostaje wyposażenie go w domowy generator i dyszę kierującą przepływem wody

Dysza przeznaczona jest do źródeł wody typu kaskadowego – taka instalacja pozwoli maksymalnie wykorzystać energię przepływu. Ten element pomocniczy wykonywany jest poprzez gięcie blachy, a następnie spawanie, a następnie montowanie na rurze.

Jeśli jednak w twoim rejonie płynie płaska rzeka bez bystrzy i innych przeszkód na dużej wysokości, ten szczegół nie jest konieczny.

Ważne jest, aby szerokość wylotu dyszy odpowiadała szerokości samego koła, w przeciwnym razie część przepływu pójdzie „bezczynnie”, nie spadając na łopatki

Teraz koło musi być zamontowane na osi i zamontowane na wsporniku z przyspawanych lub skręconych narożników. Pozostaje zrobić generator (lub zainstalować gotowy) i możesz iść nad rzekę.

Generator DIY

Aby zrobić domowy generator, musisz nawinąć i napełnić stojan, do którego potrzebujesz cewek z 125 zwojami drutu miedzianego na każdej. Po ich połączeniu cała konstrukcja wypełniana jest żywicą poliestrową.

Każda faza składa się z trzech cewek połączonych szeregowo, dzięki czemu połączenie może być wykonane w formie gwiazdy lub trójkąta z kilkoma zewnętrznymi wyprowadzeniami.

Teraz musisz przygotować szablon ze sklejki pasujący do rozmiaru tarczy hamulcowej.

Znakowanie odbywa się na drewnianym pierścieniu, a szczeliny do montażu magnesów (w tym przypadku zastosowano magnesy neodymowe o grubości 1,3 cm, szerokości 2,5 cm i długości 5 cm). Następnie powstały wirnik jest również wypełniony żywicą, a po wysuszeniu jest mocowany do bębna koła.

Koło wodne z wirnikiem tarczy hamulcowej i generatorem drutu miedzianego – pomalowane, reprezentacyjne i gotowe do użycia

Ostatnią do zamontowania jest aluminiowa obudowa z amperomierzem, który zakrywa prostowniki. Zadaniem tych elementów jest zamiana prądu trójfazowego na prąd stały.

Po zamontowaniu koła w nurcie rzeczki z kaskadą lub rurą obejściową można liczyć na wydajność mini-elektrowni wodnej 1,9A*12V przy 110 obr/min

Aby zapobiec przedostawaniu się do koła liści, piasku i innych zanieczyszczeń wnoszonych przez strumień, zaleca się umieszczenie przed urządzeniem siatki ochronnej.

Możesz także poeksperymentować ze szczelinami między magnesami i cewkami o zwiększonej liczbie zwojów, aby zwiększyć wydajność hydrostacji.

Jak widać, budowa mini-elektrowni wodnej własnymi rękami nie jest taka trudna. Ale ponieważ większość obliczeń i parametrów jego elementów jest określana „na oko”, należy być przygotowanym na możliwe awarie i związane z nimi koszty.

Jeśli odczuwasz brak wiedzy i doświadczenia w tym zakresie, powinieneś zaufać specjalistom, którzy wykonają wszystkie niezbędne obliczenia, doradzą optymalny dla Twojego przypadku sprzęt i zamontują go w sposób jakościowy.

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: