Uvek sam bio zainteresovan da dobijem besplatnu energiju od... prirodni resursi. I nekako sam došao na ideju da napravim jednostavnu mini elektranu koja bi proizvodila struju iz vodenog toka koji prolazi.
Sve je počelo s idejom korištenja starog bubnja mašina za pranje veša kao vodeni kotač - minijaturna domaća hidroelektrana.
Za bubanj koristeći metalni uglovi pričvršćene su ravne oštrice od šperploče otporne na vlagu.
Obrtni moment sa vodenog točka se prenosi remenom na dinamo bicikla (generator DC). Proizvedena električna energija ide na LED. Samo lagano okrenite točak rukom i LED će početi da treperi.
Osnova cijele konstrukcije je okvir bicikla.
Dva ležaja omogućavaju vodenom točku da se slobodno okreće.
To su pokazala prva ispitivanja na maloj rijeci vodeni točak Postavljen je previsoko na ram, što ne dozvoljava protoku vode da ga normalno okreće.
Nakon manjih promjena u dizajnu okvira, kotač je počeo da se postavlja niže, a brzina rotacije se naglo povećala. Kao rezultat toga, dinamo je počeo da se okreće i LED dioda od 4,5 V se upalila.
Ovako je izašao iz starog smeća domaća hidroelektrana.
Zatim je na malom potoku postavljen sklop mini hidroelektrane.
Proizvodi samo nekoliko volti, ali je dovoljno da upali LED.
Bio je to dobar eksperiment za početak.
Dalja poboljšanja u projektu
Dalja poboljšanja vodenog točka bi trebala uticati na:- Izgradite mini branu da povećate pritisak vode. Istovremeno, ne planira se potpuna blokada rijeke kako bi riba mogla pobjeći u drugi tok.
- Ugradite cijev ispod brane kroz koju će voda teći u domaću turbinu. Postavite kućište u cijev pomoću gumene transportne trake. Blokiranjem protoka vode kroz cijev možete izvršiti održavanje mehanizama.
- Prema proračunima, turbina će proizvesti otprilike dvostruko veću snagu vodenog točka. Osim toga, zamjena vodenog točka turbinom trebala bi eliminirati problem smrzavanja zimsko vrijeme.
- Protok vode će okretati turbinu, prenoseći obrtni moment na generator. Turbina će biti oslonjena na dva ležaja od punog drveta. Uz redovno podmazivanje dugo će trajati. Potisna podloška će spriječiti pomicanje mehanizma bočno.
- Napravite metalne oštrice, računajući ugao pod kojim ih treba savijati (snaga hidroelektrane ovisi o ovom parametru). Oštrice će se morati zašrafiti pomoću gumenih zaptivki kako bi se izbjeglo njihovo odlijetanje.
- Za prijenos obrtnog momenta koristite osovinu sastavljenu od cijevi.
- Instalirajte generator. Postavite remenicu na generator koja je manja od one instalirane na osovini. Ovo će povećati brzinu koja je neophodna za efikasan rad generator
Od svih alternativnih izvora energije, hidroelektrane su najpopularnije. Ova činjenica se može jednostavno objasniti – uz isto ulaganje, povrat je mnogo veći. Jedina mana je to za stabilan rad potrebna je rijeka ili potok.
Klasifikacija mini hidroelektrana
Ovisno o principu rada, postoje četiri glavne vrste hidroelektrana:
- Vjenac hidroelektrane, dodatne hidraulične konstrukcije se koriste za poboljšanje protoka vode;
- klasični vodeni kotač, najjednostavnija opcija za domaću hidroelektranu;
- propeler, pogodan ako je korito rijeke više od 10 m široko;
- Daoye rotor se koristi za proizvodnju industrijskih mikro hidroelektrana.
Zajedničko svim ovim tipovima hidroelektrana je to što za rad nije potrebna izgradnja brane. Ovaj dizajn je visokoprecizan i skup inženjerski objekat, čija izgradnja košta višestruko više od same hidroelektrane.
Drugi kriterij po kojem treba podijeliti male hidroelektrane je mogućnost primjene u domaćim i industrijske svrhe. Stvar je u tome da isti tip hidroelektrane može imati nekoliko opcija za dovod i ispuštanje vode. To omogućava stvaranje elektrana koje mogu raditi zatvoreni sistem cjevovodi. Oni su relevantni za fabrike i preduzeća, proizvodni proces, koji je povezan sa uz veliki trošak vode. Osim toga, snaga instalacije mora odgovarati potražnji za električnom energijom.
Instalacije u domaćinstvu su mnogo jednostavnije i jeftinije. Ali njihova ugradnja je moguća samo ako postoji stalan izvor vode. U ovom slučaju ne govorimo o komunalnom vodosnabdijevanju.
Prednosti mini hidroelektrana
- radi gotovo nečujno i ne zagađuje atmosferu;
- ni na koji način ne utiče na kvalitet vode, po želji se ugrađuju filteri na drenažni sistem, što vodu čini pogodnom za piće;
- rad stanice ne zavisi od vremenskim uslovima, struja se proizvodi 24 sata dnevno;
- čak i mali tok dovoljan je za rad hidroelektrane;
- postoji mogućnost prodaje viška električne energije susjedima;
- nema potrebe za prikupljanjem potvrda i dozvola.
Poređenje kućnih i fabričkih mini hidroelektrana
Za kućnu upotrebu ne trebate više od 20 kW dnevno. Ovo nije toliko, pa je izvodljivost kupovine hidroelektrane proizvedena industrijski, doveden je u pitanje. Čini se da nema poteškoća u izradi hidrauličke stanice tipa kotača ili propelera. Ali u praksi se javlja niz problema.
Prvo, teško ga je proizvesti potrebne kalkulacije, drugo, debljina i veličina dijelova odabrani su isključivo eksperimentalno, treće, domaće hidroelektrane se proizvode bez zaštitnih elemenata, što dovodi do stalnih kvarova i, kao rezultat, dodatnog otpada.
Ako nema iskustva u hidroenergetici, od ideje domaća instalacija Bolje je odbiti. Mnogo je lakše i pouzdanije razgovarati o problemu sa susjedima i zajedno kupiti tvornički proizvedenu hidroelektranu uz garanciju kvaliteta. Osim toga, kompanije koje prodaju ove instalacije vrše njihovu montažu.
Pregled proizvođača mini hidroelektrana
Zapravo, malo kompanija se bavi proizvodnjom mini hidroelektrana. Posredničke kompanije pokušavaju da ne otkrivaju ove informacije, jer će izgubiti lavovski dio prihoda. Među onim fabrikama u koje zaista vrijedi vjerovati, potrebno je istaknuti CINK Hydro-Energy. Priznati je svjetski lider u razvoju hidraulične opreme.
Međutim, prije kontaktiranja menadžera kompanije potrebno je izračunati troškove obrade informacija, logistike i instalacije. U većini slučajeva iznos neće biti mnogo manji od iznosa posrednika.
Od koje kompanije naručiti mini hidroelektranu?
S obzirom da je oprema prilično skupa, a proizvodnja zahtijeva precizne matematičke proračune, logično je obratiti se kompanijama koje su se pozitivno dokazale na tržištu. Alternativna energija- ovo je novi pravac za našu zemlju, tako da je lista prilično mala.
1. AEnergy je najveći dobavljač visokokvalitetnih hidroelektrana. Kompanija pruža čitav niz usluga od prikupljanja i obrade informacija do instaliranja hidroelektrane.
2. INSET je kompanija iz Sankt Peterburga. Samostalno proizvodi hidroelektrane, tako da je lično odgovorna za kvalitet. Prednosti saradnje su što je moguće naručiti mikro hidroelektranu za 5-10 kW.
3. Hidroponika je još jedna domaća kompanija koja samostalno proizvodi hidroelektrane. Garancija na sve proizvode je 10 godina. Većina zanimljiv modelŠar-Bulak snage 5 kW.
4. NPO Inverzija - projektantski biro specijalizovan za razvoj alternativnih i standardnih izvora energije. Distinctive Features- prisutnost nestandardnih hidroelektrana snage 7,5 i 12,5 kW.
5. Mikro hidroelektrana je kineska kompanija koja prodaje nekoliko relativno jeftinih kućanskih jedinica.
Zbog stalnog poskupljenja energetskih resursa ugljikohidrata, stručnjaci sve više obraćaju pažnju na prednosti koje pruža korištenje električne energije dobivene više na ekonomičan način. Jedan od najekonomičnijih i ekološki prihvatljivih čistim načinima za proizvodnju električne energije je hidroelektrana za dom, čiji se troškovi svode na primarnu izgradnju i održavanje opreme. Ali nema svaki lokalitet prirodne mogućnosti za izgradnju ovakvih objekata, koji zahtijevaju snažan protok vode i veliku visinsku razliku koju stvara brana, u ovom slučaju u pomoć energetskim inženjerima priskaču mini hidroelektrane.
Princip rada i mini hidroelektrana
Princip rada ove opreme je prilično jednostavan, što doprinosi njegovoj pouzdanosti. Protok vode, koji pada na lopatice turbine, rotira hidraulički pogon povezan sa električnim generatorom, koji osigurava proizvodnju električne energije pod kontrolom upravljačkog sistema.
Moderne mini hidroelektrane opremljene su upravljačkim sistemom koji omogućava rad u automatskom režimu sa trenutnim prelaskom na ručno upravljanje u slučaju nužde. vanredna situacija. Sistem na više nivoa zaštita vam omogućava da izbjegnete preopterećenje opreme kada se vanjski uvjeti promijene. Dizajn stanica omogućava minimiziranje građevinski radovi prilikom ugradnje potrebne opreme.
Vrste mini hidroelektrana
Mini hidroelektrana je oprema kapaciteta od 1 do 3000 kW, koja uključuje uređaj za unos vode (turbinu), agregat za proizvodnju i sistem upravljanja opremom.
Ovisno o korištenju vodni resursi mini hidroelektrane su podijeljene u nekoliko kategorija:
- protočne stanice koje koriste energiju malih rijeka sa uređenim akumulacijama. Uglavnom se koristi na ravnom terenu;
- stacionarne elektrane brza struja prilikom eksploatacije planinskih rijeka;
- stanice koje koriste razlike u protoku vode industrijska preduzeća;
- mobilne stanice koje koriste ojačana crijeva za organiziranje protoka.
Prema očekivanom pritisku protoka vode, hidraulička jedinica i njena turbina su dizajnirani tako da odgovaraju snazi električne agregata kako bi se osigurala potrebna brzina rotacije generatora i olakšalo stvaranje potrebne frekvencije struje.
Za raznim uslovima rada mini hidroelektrana, razvijeni su odgovarajući projekti turbina:
- sa visokim pritiskom protoka vode većim od 60 m koriste se radijalno-aksijalne i bucket turbine;
- sa prosječnim intenzitetom protoka od 25 - 60 m, dobro su se pokazale turbine rotacijskog i radijalno-aksijalnog dizajna;
- na niskotlačnim tokovima isplativije je koristiti konstrukcije s rotirajućim lopaticama i propelerima smještene u armiranobetonskim komorama.
Video doma napravljene hidroelektrane
Karakteristike priključenja mini hidroelektrana
Dizajn ove opreme omogućava povezivanje stanica direktno na mrežu napajanja, u ovom slučaju se koristi sinhroni generator. Za stvaranje lokalne mreže koristi se asinhrona jedinica koja je opremljena balastnom jedinicom koja je potrebna za rasipanje viška snage kako bi se izbjegao kvar sistema napajanja i nagle promjene u glavnim parametrima mreže.
Prednosti i mane mini hidroelektrana
Prednosti ovakvih sistema uključuju:
- ekološka sigurnost oprema i nema potrebe za plavljenjem velikih površina;
- niska cijena proizvedene električne energije, koja je nekoliko puta jeftinija od one proizvedene u termoelektranama;
- jednostavnost i pouzdanost opreme koja se koristi i mogućnost njenog rada u autonomnom režimu;
- neiscrpnost korišćenih prirodnih resursa
Nedostaci uključuju:
- prekidi u opskrbi električnom energijom pojedinih regija u slučaju kvara opreme, u slučaju korištenja mini hidroelektrane kao lokalnog izvora. Ovo se kompenzira prisustvom napajanja u nuždi koje se automatski povezuje;
- slaba proizvodna i remontna baza ovog sektora snabdijevanja energijom u našoj zemlji.
Zbog stalnog rasta cijene energetskih resursa ugljikohidrata, stručnjaci sve više obraćaju pažnju na prednosti koje pruža korištenje električne energije dobivene na ekonomičniji način. Jedan od najekonomičnijih i ekološki prihvatljivih...
Zbog stalnog rasta cijene energetskih resursa ugljikohidrata, stručnjaci sve više obraćaju pažnju na prednosti koje pruža korištenje električne energije dobivene na ekonomičniji način. Jedan od najekonomičnijih i ekološki najprihvatljivijih načina proizvodnje električne energije je hidroelektrana za dom, čiji se troškovi svode na primarnu izgradnju i održavanje opreme. Ali nema svako područje prirodnih mogućnosti za izgradnju takvih građevina, koje zahtijevaju snažan protok vode i veliku razliku u visini koju stvara brana, u ovom slučaju u pomoć energetskim inženjerima dolaze mini hidroelektrane.
Princip rada i mini hidroelektrana
Princip rada ove opreme je prilično jednostavan, što doprinosi njegovoj pouzdanosti. Protok vode, koji pada na lopatice turbine, rotira hidraulički pogon povezan sa električnim generatorom, koji osigurava proizvodnju električne energije pod kontrolom upravljačkog sistema.
Moderne mini hidroelektrane opremljene su upravljačkim sistemom koji omogućava rad u automatskom režimu sa trenutnim prelaskom na ručno upravljanje u slučaju nužde. Sistem zaštite na više nivoa omogućava vam da izbegnete preopterećenje opreme kada se spoljni uslovi promene. Dizajn stanica omogućava minimiziranje građevinskih radova prilikom ugradnje potrebne opreme.
Vrste mini hidroelektrana
Mini hidroelektrana je oprema kapaciteta od 1 do 3000 kW, koja uključuje uređaj za unos vode (turbinu), agregat za proizvodnju i sistem upravljanja opremom.
Ovisno o korištenim vodnim resursima, mini hidroelektrane se dijele u nekoliko kategorija:
- protočne stanice koje koriste energiju malih rijeka sa uređenim akumulacijama. Uglavnom se koristi na ravnom terenu;
- stacionarne stanice koje koriste energiju brzih tokova prilikom eksploatacije planinskih rijeka;
- stanice koje koriste razlike u protoku vode u industrijskim preduzećima;
- mobilne stanice koje koriste ojačana crijeva za organiziranje protoka.
Prema očekivanom pritisku protoka vode, hidraulička jedinica i njena turbina su dizajnirani tako da odgovaraju snazi električne agregata kako bi se osigurala potrebna brzina rotacije generatora i olakšalo stvaranje potrebne frekvencije struje.
Za različite uslove rada mini hidroelektrana razvijeni su odgovarajući projekti turbina:
- sa visokim pritiskom protoka vode većim od 60 m koriste se radijalno-aksijalne i bucket turbine;
- sa prosječnim intenzitetom protoka od 25 - 60 m, dobro su se pokazale turbine rotacijskog i radijalno-aksijalnog dizajna;
- na niskotlačnim tokovima isplativije je koristiti konstrukcije s rotirajućim lopaticama i propelerima smještene u armiranobetonskim komorama.
Video doma napravljene hidroelektrane
Karakteristike priključenja mini hidroelektrana
Dizajn ove opreme omogućava direktno povezivanje stanica na mrežu napajanja, u ovom slučaju se koristi sinhroni generator. Za stvaranje lokalne mreže koristi se asinhrona jedinica koja je opremljena balastnom jedinicom koja je potrebna za rasipanje viška snage kako bi se izbjegao kvar sistema napajanja i nagle promjene u glavnim parametrima mreže.
Prednosti i mane mini hidroelektrana
Prednosti ovakvih sistema uključuju:
- ekološka sigurnost opreme i odsustvo potrebe za poplavom velikih površina;
- niska cijena proizvedene električne energije, koja je nekoliko puta jeftinija od one proizvedene u termoelektranama;
- jednostavnost i pouzdanost opreme koja se koristi i mogućnost njenog rada u autonomnom režimu;
- neiscrpnost korišćenih prirodnih resursa
Nedostaci uključuju:
- prekidi u opskrbi električnom energijom pojedinih regija u slučaju kvara opreme, u slučaju korištenja mini hidroelektrane kao lokalnog izvora. Ovo se kompenzira prisustvom napajanja u nuždi koje se automatski povezuje;
- slaba proizvodna i remontna baza ovog sektora snabdijevanja energijom u našoj zemlji.
Opcija #1
Mini hidroelektrana domaćeg kablovskog vijenca - odlično rješenje da dobijete pristupačnu i jeftinu struju ako postoji mala rijeka u blizini vašeg mjesta stanovanja.
Projekt mini-hidroelektrane vijenac kabla zasnovan je na rotaciji kabla u koritu rijeke.
Prve projekte autonomne jednostavne hidroelektrane davno su realizovali individualni majstori prije pola stoljeća. Još 50-ih godina, Radio magazin je objavio informaciju o hidroelektrani garland, koju je napravio limene kante i sa agregatom iz auta!
Fig.1. Izgled DIY vijenac od užeta mini hidroelektrane.
Kako napraviti kablovski vijenac hidroelektrane vlastitim rukama?
Na slici ispod prikazan je dijagram dizajna jednostavne mini-hidroelektrane s kabelskim vijencem s turbinsko-kabelskim hidrauličnim pogonom, koji rotira iz toka rijeke.
Slika 2 Šema i princip rada mini hidroelektrane Garlyandnaya
1. Ležaj, 2. Nosač, 3. Metalni kabl, 4. Hidrotočak (turbina),
5. Električni generator, 6. Gornji nivo rijeke, 7. Korito.
Kao hidraulički točkovi (rotori), u kablovskom hidrauličnom pogonu mini hidroelektrane, nekoliko „propelera“ napravljenih od tankih metalni lim, prečnika oko pola metra, nalik na dječju igračku - propeler od kvadratnog lista papira. Preporučljivo je koristiti običnu osovinu kao fleksibilnu osovinu. čelični kabl sa prečnikom od 10...15 mm.
Približni proračuni pokazuju da se iz takve kablovske hidroelektrane može dobiti do 1,5...2,0 kW sa jednog hidrotočka, uz protok rijeke od oko 2,5 metara/sek!
Ako se na dno reke ugrade nosači 2 sa ležajevima 1 i elektrogenerator 5, a ležajevi sa generatorom izdignu iznad nivoa reke, a cela ova konstrukcija se postavi duž ose toka, onda će rezultat biti praktično isto. Ova shema se prikladno koristi za vrlo "uske rijeke", ali sa dubinom većom od 0,5 metara. Toplotna energija u takvoj hidroelektrani može se dobiti spajanjem električnih grijača na električni generator.
Rotori vijenca hidroelektrane se po pravilu nalaze u jezgru toka (na 0,2 dubine od površine ljeti i 0,5 dubine od površine leda zimi). Dubina rijeke na mjestu postavljanja hidroelektrane ne prelazi 1,5 m. Ako je dubina rijeke veća od 1,5 m, sasvim je moguće koristiti rotore raspoređene u dva reda.
Izgled dacha i čak farme na otpadnim zemljištima daleko od elektroenergetske mreže, galopirajući rast cijena goriva i struje doveo je u život stare ideje autonomno napajanje uz ekstenzivnu upotrebu prirodne energije sunca, vjetra i vode. Posebno se povećao interes za mini- i mikro-hidroelektrane.
Dvije od ovih hidroelektrana prihvatljive su za samostalnu izgradnju: mikro hidroelektrana vlastitim rukama i plutajuća mini hidroelektrana bez brana. Sljedeći na redu su projekti čiji je prototip bila protočna (model 1964.) vijenac hidroelektrane V. Blinova.
Dudyshev V.D.
Opcija br. 2
Hidroelektrane o kojima će biti riječi su protočne, s prilično originalnom turbinom napravljenom od takozvanih Savonius rotora, nanizanih na zajedničku (možda fleksibilnu, kompozitnu) radnu osovinu. Za njihovu ugradnju nisu potrebne brane ili druge hidraulične konstrukcije velikih razmjera. U stanju su da rade sa punom efikasnošću čak i u plitkoj vodi, što u kombinaciji sa jednostavnošću, kompaktnošću i pouzdanošću dizajna čini ove hidroelektrane veoma perspektivnim za one poljoprivrednike i baštovane čije se parcele nalaze u blizini malih vodotokova (reka , potoci i jarci).
Za razliku od brana, protočne hidroelektrane, kao što je poznato, koriste samo kinetička energija tekuća voda. Za određivanje snage postoji formula:
N=0,5*p*V3*F*n (1),
N - snaga na radnom vratilu (W),
- p - gustina vode (1000 kt/m3),
- V - brzina toka rijeke (m/s),
- F - površina poprečnog presjeka aktivnog (potopljenog) dijela radnog tijela hidraulične mašine (m2),
- n - efikasnost konverzije energije.
Kao što se može vidjeti iz formule 1, pri brzini rijeke od 1 m/s po jednom kvadratni metar Poprečni presjek aktivnog dijela hidrauličke mašine idealno (kada je n=1) ima snagu jednaku samo 500 W. Ova vrijednost je očito mala za industrijsku upotrebu, ali sasvim dovoljna za pomoćna poljoprivreda farmer ili ljetni stanovnik. Štaviše, može se povećati kroz paralelni rad nekoliko "hidroenergetskih vijenaca".
I još jedna suptilnost. Brzina rijeke na različitim dijelovima je različita. Stoga je prije početka izgradnje mini hidroelektrane potrebno jednostavnom metodom odrediti energetski potencijal vaše rijeke. Podsjetimo samo da će udaljenost koju mjerni plovak pređe i podijeljena vremenom koje prođe odgovarati prosječnoj brzini strujanja u ovoj oblasti. Također treba napomenuti: ovaj parametar će se mijenjati u zavisnosti od doba godine.
Stoga, projektne proračune treba izvršiti na osnovu prosječne (za planirani period rada mini hidroelektrane) brzine riječnog toka.
Sl.1 Savonius rotori za kućne vijenac mini hidroelektrane:
a, b - oštrice; 1 - poprečno, 2 - kraj.
Zatim morate odrediti veličinu aktivnog dijela hidrauličke mašine i njen tip. Kako bi cijela mini hidroelektrana trebala biti što jednostavnija i lakša za proizvodnju, najpogodniji tip pretvarača je Savonius rotor krajnjeg dizajna. Pri radu sa potpunim potapanjem u vodu, vrijednost F se može uzeti jednakom umnošku prečnika rotora D i njegove dužine L, a n=0,5. Frekvencija rotacije f određuje se sa tačnošću prihvatljivom za praksu koristeći formulu:
f=48V/3.14D (rpm) (2).
Da bi hidroelektrana bila što kompaktnija, snaga navedena u proračunu treba da bude u korelaciji sa stvarnim opterećenjem, čije napajanje treba da obezbedi mini hidroelektrana (pošto, za razliku od vetroturbine, struja će se kontinuirano isporučivati potrošačkoj mreži). Ova električna energija se po pravilu koristi za rasvjetu, napajanje TV-a, radija i frižidera. Štaviše, samo potonji se stalno pušta u rad tokom dana. Ostali električni aparati rade uglavnom u večernjim satima. Na osnovu toga, preporučljivo je da se fokusirate na maksimalna snaga od jednog “hidroenergetskog vijenca” od oko 250-300 W, pokrivajući vršno opterećenje pomoću baterije napunjene iz mini hidroelektrane.
Prijenos okretnog momenta s radnog vratila hidraulične elektrane na remenicu električnog generatora obično se provodi pomoću međuprijenosnika. Međutim, ovaj element, striktno govoreći, može biti isključen ako generator koji se koristi u projektu mikro-hidroelektrane ima radnu brzinu rotacije manju od 750 o/min. Međutim, često morate odbiti direktnu komunikaciju. Zaista, za veliku većinu generatora domaća proizvodnja radna brzina rotacije na početku isporuke snage je u rasponu od 1500-3000 o/min. To znači da je potrebna dodatna koordinacija između okna hidroelektrane i elektrogeneratora.
Pa, sada kada je preliminarni teoretski dio iza nas, pogledajmo konkretne dizajne. Svaki od njih ima svoje prednosti.
Ovdje je, na primjer, polustacionarna protočna mini hidroelektrana s horizontalnim rasporedom dva koaksijalna, rotirana za 90° jedan u odnosu na drugi (da bi se olakšalo samopokretanje) i kruto povezanih poprečnih Savonius rotora. Štaviše, glavni dijelovi i komponente ove domaće hidroelektrane izrađeni su od drveta kao najpovoljnijeg i „poslušnijeg“ građevinskog materijala.
Predložena mini hidroelektrana je podvodna. Odnosno, njegov noseći okvir se nalazi preko vodotoka na dnu i ojačan je užadima ili motkama (ako se, na primjer, u blizini nalaze šetnice, pristanište za čamce i sl.). To se radi kako bi se izbjeglo odnošenje konstrukcije samim vodotokom.
Slika 2 Potopljena mini hidroelektrana sa horizontalnim poprečnim rotorima:
1 - osnovna greda (greda 150x100, 2 kom.), 2 - donja poprečna greda (daska 150x45, 2 kom.), 3 - srednja poprečna greda (greda 150x120, 2 kom.), 4 - uspon (okruglo drvo prečnika od 100, 4 kom.), 5 gornjih nosača (daska 150x45, 2 kom.), 6 - gornje poprečne grede (daska 100x40, 4 kom.), 7 - međuosovina (nerđajući čelik, šipka prečnika 30) , 8 - blok remenice, 9 - konstantna struja generatora, 10 - "gander" sa porculanskim valjkom i dvožilnom izolovanom žicom, 11 - osnovna ploča (ploča 200x40), 12 - pogonska remenica, 13 - drveni sklop ležaja (2 kom), 14 - rotor „hidroenergetski vijenac“ (D600, L1000, 2 kom.), 15 disk (od dasaka debljine 20-40 mm zabijenih u štit, 3 kom.); metalni elementi pričvršćivanja (uključujući nastavke, glavčine vanjskih diskova) nisu prikazana.
Naravno, dubina rijeke na mjestu postavljanja mini hidroelektrane bi trebala biti manje visine potporni okvir. Inače, vrlo je teško (ako ne i nemoguće) izbjeći ulazak vode u električni generator. Pa, ako mjesto na kojem bi se trebala nalaziti mini-hidroelektrana ima dubinu veću od 1,5 m ili postoji velika količina vode i brzina protoka koja jako varira tokom godine (što je, inače, prilično tipično za vodotoke sa snijegom). ovaj dizajn Preporučuje se opremanje plovcima. Ovo će takođe omogućiti da se lako pomera kada se instalira na reci.
Noseći okvir mini hidroelektrane je pravougaoni okvir od drveta, dasaka i sitnih trupaca, pričvršćenih ekserima i žicom (kablovi). Metalne dijelove konstrukcije (ekseri, vijci, obujmice, uglovi itd.) treba, ako je moguće, napraviti od nerđajući čelik ili druge legure otporne na koroziju.
Pa, budući da je rad takve mini hidroelektrane u ruskim uvjetima često moguć samo sezonski (zbog smrzavanja većine rijeka), onda nakon isteka perioda rada, cijela konstrukcija izvučena na obalu podliježe temeljitoj inspekciji . Trule se blagovremeno zamenjuju drvenih elemenata, zarđao, uprkos preduzete mere mjere opreza, metalni dijelovi.
Jedna od glavnih komponenti naše mini hidroelektrane je „hidroenergetski vijenac“ od dva kruto fiksirana (i čine jednu cjelinu na radnom vratilu) rotora. Njihovi diskovi se lako mogu napraviti od ploča debljine 20-30 mm. Da biste to učinili, praveći od njih štit, upotrijebite kompas za izgradnju kruga promjera 600 mm. Nakon toga, svaka od ploča se reže prema krivulji dobijenoj na njoj. Nakon što su obradne komade spojili na dvije trake (da daju potrebnu krutost), sve ponavljaju tri puta - prema broju potrebnih diskova.
Što se tiče oštrica, preporučljivo je napraviti ih od krovno gvožđe. I bolje - od cilindričnih koji su prikladni po veličini i prerezani na pola (duž osi) kontejneri od nerđajućeg čelika(bačve) u kojima se obično skladište i transportuju poljoprivredna đubriva i drugi agresivni materijali. U ekstremnim slučajevima, oštrice mogu biti izrađene od drveta. Ali njihova težina (posebno nakon dugog boravka u vodi) će se značajno povećati. I to treba imati na umu prilikom stvaranja mini hidroelektrana na plovcima.
Šiljasti nosači pričvršćeni su na krajeve „hidroenergetskog vijenca“. U suštini, ovo su kratki cilindri sa širokom prirubnicom i krajnjim utorom za ključ. Prirubnica je pričvršćena na odgovarajući disk rotora sa četiri vijka.
Da bi se smanjilo trenje, na srednjim poprečnim šipkama nalaze se ležajevi. A kako obični kuglični ili valjkasti ležajevi nisu pogodni za rad u vodi, koriste se... domaće drvene. Dizajn svakog od njih sastoji se od dvije stezaljke i umetnutih dasaka s rupom za prolaz klipnog nosača. Štaviše, ljuske srednjeg ležaja su postavljene tako da drvena vlakna idu paralelno sa osovinom. Osim toga, prihvataju posebne mjere tako da su umetne ploče čvrsto pričvršćene protiv bočnog pomaka. To se radi pomoću vijaka za pritezanje.
Slika 3 Sklop kliznog ležaja:
1 - držač za presovanje (St3, traka 50x8, 4 kom.), 2 - poprečni nosač srednjeg okvira, 3 - umetak za presovanje (od tvrdog drveta, 2 kom.), 4 izmenljivi umetak (od tvrdog drveta, 2 kom.) , 5 - M10 vijak sa Grover maticom i podloškom (4 kompleta), 6 - M8 klin sa dvije matice i podloške (2 kom.).
Bilo koji automobilski generator se koristi kao električni generator u mikro-hidroelektrani koja se razmatra. Proizvode 12-14 V DC i mogu se lako povezati na oba baterija i električnih uređaja. Snaga ovih mašina je oko 300 W.
Sasvim prihvatljivo za self-made i dizajn prijenosne mini-hidroelektrane sa vertikalnim rasporedom "vijenca" i generatora. Takva hidroelektrana, prema autoru razvoja, najmanje je materijalno intenzivna. Potporna struktura Instalacija koja fiksira svoju poziciju u koritu rijeke je šuplja čelična šipka (na primjer, od dijelova cijevi). Njegova dužina se bira na osnovu prirode dna vodotoka i brzine toka. Štaviše, takav da bi oštar kraj šipke, zabijen u dno, garantovao stabilnost mini hidroelektrane i njenu neslomljivost strujom. Moguće dodatnu upotrebu strije.
Odredivši aktivnu površinu rotora pomoću formule (1) i izmjerivši dubinu rijeke na mjestu postavljanja mini hidroelektrane, lako je izračunati promjer Savonius rotora koji se ovdje koriste. Da bi dizajn bio jednostavan i samopokretan, preporučljivo je napraviti "hidroenergetski vijenac" od dva rotora povezana tako da su lopatice prvog pomaknute za 90° u odnosu na drugi (duž osi rotacije). Štoviše, kako bi se povećala efikasnost rada, struktura na strani nadolazećeg toka opremljena je štitom koji igra ulogu vodeće lopatice. Pa, radna osovina je montirana u kliznim ležajevima gornjeg i donjeg nosača. U principu, uz kratko vrijeme rada mini hidroelektrana (na primjer, u turističko putovanje) možete koristiti i kuglične ležajeve veliki prečnik. Međutim, ako u vodi ima pijeska ili mulja, ove jedinice će se nakon svake upotrebe morati oprati u čistoj vodi.
Rice. 4 Mini-hidroelektrane sa okomito postavljenim krajnjim rotorima:
1 - noseća šipka, 2 - donji sklop ležaja, 3 - disk "hidroenergetski vijenac" (3 kom.), 4 - rotor (D600, 2 kom.), 5 - gornji sklop ležaja, 6 - radna osovina, 7 - prijenos, 8 - električni generator, 9 - "gander" sa porculanskim valjkom i dvožilnom izolovanom žicom, 10 - stezaljka za montažu generatora, 11 - pokretna vodilica; a, b - oštrice: podupirači na gornjem kraju potporne šipke nisu prikazani.
Nosači su pričvršćeni vijcima i zavareni na šipku, ovisno o težini "hidroenergetskog vijenca" i potrebi da se rastavlja na dijelove. Gornji kraj radnog vratila hidrauličke mašine je ujedno i ulazno vratilo multiplikatora, za koji se (kao najjednostavniji i tehnološki najnapredniji) može koristiti kaiš.
Električni generator je ponovo uzet iz automobila. Lako ga je pričvrstiti na potpornu šipku pomoću stezaljke. I same žice koje dolaze iz generatora moraju imati pouzdana hidroizolacija. Na ilustracijama, točne geometrijske proporcije međutransmisije nisu prikazane, jer zavise od parametara konkretnog generatora koji imate. Pa, transmisioni remeni se mogu napraviti od unutrašnje gume starog automobila, izrezati je na trake širine 20 mm i zatim uvijati u snopove.
Za napajanje malih sela prikladna je mini-hidroelektrana vijenca koju je dizajnirao V. Blinov, koja nije ništa drugo do lanac bačvastih rotora Savonius prečnika 300-400 mm, postavljenih na fleksibilni kabl, protezao se preko rijeke. Jedan kraj kabla je pričvršćen za zglobni nosač, a drugi preko jednostavnog množitelja na osovinu generatora. Pri brzini protoka od 1,5-2,0 m/s, lanac rotora ostvaruje do 90 o/min. A mala veličina elemenata "hidroenergetskog vijenca" omogućava rad ove mikro-hidroelektrane na rijekama dubine manje od jednog metra.
Mora se reći da je prije 1964. V. Blinov uspio stvoriti nekoliko prijenosnih i stacionarnih mini-hidroelektrana vlastitog dizajna, od kojih je najveća hidroelektrana izgrađena u blizini sela Porozhki (regija Tver). Par vijenaca ovdje je pokretao dva standardna automobilska i traktorska generatora ukupne snage 3,5 kW.
MK 10 1997 I. Dokunin
Opcija br. 3
Domaća hidroelektrana (HE) na rijeci bez brane.
Poznato je da električnu energiju proizvodi generator čija osovina rotira motor. HES motor je dizajniran jednostavno: nosači sa dvije radilice A i B postavljeni su na okvir od trupaca (vidi sliku 3).
Svaka osovina ima tri koljena, uglovi između kojih su 120°. Radilice su povezane šipkama na koje su pričvršćene lopatice. Na slici 1 vidite da su u trenutku kada su sve oštrice štapa B na dnu, uronjene u vodu i pod njenim pritiskom se pomiču nazad (udesno). Oštrice pomiču šipku, a šipka zauzvrat okreće radilicu. Čim koljena povezana ovim štapom počnu da se podižu, oštrice štapa G su uronjene u vodu. Tada će oštrice štapa D početi raditi do tog vremena, oštrice prvog štapa B će proći iznad površine vode i ponovo potonuti u vodu. Ovako će raditi motor elektrane Login.
Ako pričvrstite remenicu na kraj jedne od radilice i spojite je remenom na remenicu DC generatora, generator će početi proizvoditi električnu energiju. A ako spojite klipnjaču na pogonsku remenicu i spojite je na pumpu, motor će pumpati vodu do školskog placa, do vaše bašte.
Snaga motora ne zavisi samo od brzine protoka vode, već i od broja i površine lopatica, odnosno od geometrijskih dimenzija samog motora. I može se napraviti bilo koje veličine, proporcionalno povećavajući ili smanjujući veličinu njegovih dijelova.
Rice. 1 Osnovne dimenzije dijelova mini hidroelektrane bez brane.
Dajemo crteže motora koji će pri brzini protoka vode od 0,8-1 metar u sekundi rotirati generator od putnički automobil. Napon koji generiše generator je 12 V, a snaga do 150 W.
Sl.2 Glavne komponente domaće hidroelektrane bez brane.
Prije nego što počnete graditi hidroelektranu, pokupite generator u radionici ili trgovini koja prodaje autodijelove. Pripremite materijale: daske, trupce malog promjera, čeličnu žicu, pričvršćivače. Odaberite lokaciju na kojoj će se nalaziti elektrana. Preporučljivo je da ovo bude ravan dio rijeke. Ovdje morate odrediti brzinu protoka. To se radi ovako. Na odabranom području dužine 15-20 metara označite dva poprečna presjeka. Nakon toga, pomoću malog plovka, kao što je komad drveta, odredite brzinu protoka vode. Plovak treba baciti u vodu malo iznad gornje mete i posmatrajući ga, štopericom izbrojati vrijeme prelaska plovka od gornje do donje mete. Morate napraviti 10-15 takvih mjerenja, bacajući plovak dalje, ponekad bliže obali, i na osnovu rezultata mjerenja izračunati prosječna brzina reka teče. Ako se nalazi unutar 0,8-1 m/s, slobodno počnite sa gradnjom.
Fig.3. Radilice mini hidroelektrana bez brane.
Kako napraviti najsloženije dijelove mini hidroelektrane bez brane. Mini Gas radilica bez brane.
Može se napraviti od čvrste čelične šipke prečnika 16-20 mm. Ali lakše ga je napraviti montažnim (slika 3). Prvo izrežite dijelove 1, 2, 3 i 4 od šipke od čelične trake debljine 5 mm. Pila kvadrate na krajevima šipki, i na obrazima - kvadratne rupe. Nakon spajanja dijelova, kvadrati se zakovuju. Prvo sastavite dijelove radilice „a” i „b” (vidi sliku 3). Zatim morate označiti i izrezati kvadrate na slobodnim krajevima šipki 2 i 3 tako da se srednji zavoj (nakon montaže) nalazi pod kutom od 120 ° u odnosu na vanjske.
Štapovi sa mini-hidroelektričnim noževima bez brane.
Prijenosni uređaj za mini hidroelektranu bez brane.
Radilica, a time i pogonska remenica, rotirati će se brzinom od otprilike jednog okretaja svake dvije sekunde. Generator može proizvoditi električna struja na 1000-1500 o/min. Da biste dobili toliki broj okretaja na generatoru, potreban vam je prijenos remenica različitih promjera (vidi sliku).
Remenice sa žljebovima su izrađene od šperploče debljine 5 mm. Za svaku koloturu izrežite pet krugova. Obaraju se čavlima ili pričvršćuju vijcima. Pogonska remenica, koja je čvrsto pričvršćena na kraj radilice, mora imati prečnik od najmanje 700 mm. Dva srednja su prikovana jedno za drugo i labavo postavljena na osovinu. Oni bi se trebali lako rotirati na ovoj osi. Ako je brzina rotacije pogonske remenice 30 okretaja u minuti, tada se promjer male srednje remenice može uzeti jednak 140 mm, a velikog - 600 mm. Tada će se remenica generatora (promjera 60 mm) okretati brzinom od 1500 o/min. Pri drugim brzinama pogonske remenice, promjeri međuremenica bit će različiti. Učitelj rada će vam pomoći da izračunate njihove veličine.
Pogonski remeni za mini hidroelektrane bez brane.
Remenice prijenosa su povezane pogonskim remenima. Kako biste osigurali da su pojasevi uvijek dobro zategnuti, napravite ih od gumene trake. star auto kamera iseći na duge trake. Svaku vrpcu uvijte u uže, krajeve zalijepite gumenim ljepilom i čvrsto zavežite kanapom.
Uređenje mini hidroelektrane bez brane.
Nakon sastavljanja mehanizma provjerite da li se šipke slobodno okreću. Dok okrećete pogonsku remenicu rukom, primijetite koja šipka sprječava rotaciju radilice. Nakon toga skinite uteg i proširite jednu od rupa za vrat koljena tako da postane blago duguljast.
V. Kivonosov, V. Slashilina
Opcija br. 4
Male, jeftine hidroelektrane (HE) bez brana mogu se graditi na većini rijeka. Snaga takvih elektrana je mala, ali dovoljna za elektrifikaciju doma ili čak malog sela.
Na rijekama sa brzinom protoka od 0,8 metara u sekundi ili više, može se instalirati novi tip hidrauličnog motora bez brane. Princip rada ovog motora je jasan iz priloženih crteža i dijagrama.
Pod pritiskom vode, lopatice pokreću šipke, čije kretanje uzrokuje rotaciju poluge. Remenica se nalazi na njegovoj osovini.
Rotacija remenice se prenosi na generator. Snaga motora ovisi o brzini protoka vode.
Na mjestima gdje je mala brzina toka potrebno je suziti korito rijeke. Dizajn hidrauličnog motora, na primjer 3,5 kilovata, toliko je jednostavan da se može napraviti u bilo kojem školskom klubu ili radionici.
M. Prijava