Kituo kidogo cha umeme wa maji na mikono yako mwenyewe. Jenereta ya maji ya DIY au kituo cha umeme cha maji cha kutengeneza nyumbani

KATIKA Hivi majuzi, kutokana na kupanda kwa ushuru wa umeme, vyanzo vya nishati mbadala vya karibu vya bure vinazidi kuwa muhimu.

Kituo kidogo cha umeme wa maji au kituo kidogo cha umeme wa maji (SHPP) - kituo cha umeme wa maji ambacho huzalisha kiasi kidogo cha umeme na inategemea mitambo ya maji yenye uwezo wa 1 hadi 3000 kW. Hakuna dhana ya kituo kidogo cha umeme wa maji kinachokubaliwa kwa ujumla kwa nchi zote; uwezo wao uliowekwa unachukuliwa kama sifa kuu ya vituo hivyo vya nguvu za maji.

Ufungaji wa umeme mdogo wa maji umeainishwa kwa nguvu katika:

vifaa vya vituo vya umeme vya umeme vya mini na uwezo wa hadi 100 kW;
vifaa vya mitambo midogo ya umeme wa maji yenye nguvu ya hadi 1000 kW.

Kutoka kwa triad ya classical inayojulikana: paneli za jua, jenereta za upepo, jenereta za umeme wa maji (mimea ya umeme wa maji), mwisho ni ngumu zaidi. Kwanza, wanafanya kazi katika hali ya fujo, na pili, wana muda wa juu wa kufanya kazi katika kipindi sawa cha muda.

Ni rahisi zaidi kutengeneza vituo vya umeme visivyo na maji, kwa sababu Ujenzi wa bwawa ni ngumu sana na ni ghali na mara nyingi unahitaji uratibu na serikali za mitaa au angalau na majirani. Vituo vya umeme visivyo na umeme visivyo na maji vinaitwa mtiririko-kupitia. Kuna chaguzi nne kuu za vifaa vile.

Aina za vituo vya umeme vya umeme vya mini

Gurudumu la maji ni gurudumu lenye vilele vilivyowekwa kwenye uso wa maji. Gurudumu ni chini ya nusu ya kuzama katika mtiririko. Maji hushinikiza kwenye vile na huzunguka gurudumu. Pia kuna magurudumu ya turbine na vile maalum vilivyoboreshwa kwa mtiririko wa kioevu. Lakini hizi ni miundo ngumu kabisa, zaidi ya kiwanda-iliyofanywa nyumbani.

Kituo cha umeme cha Garland mini-hydroelectric- ni cable iliyo na rotors iliyounganishwa kwa ukali. Cable inatupwa kutoka ukingo mmoja wa mto hadi mwingine. Rotors hupigwa kama shanga kwenye kebo na huingizwa kabisa ndani ya maji. Mtiririko wa maji huzunguka rotors, rotors huzunguka cable. Mwisho mmoja wa cable umeunganishwa na kuzaa, nyingine kwa shimoni la jenereta.

Rotor Daria ni rotor ya wima inayozunguka kutokana na tofauti ya shinikizo kwenye vile vyake. Tofauti ya shinikizo huundwa kutokana na mtiririko wa kioevu karibu na nyuso ngumu. Athari ni sawa na kuinua hydrofoil au kuinua bawa la ndege.

Propela ni "windmill" chini ya maji na rotor wima. Tofauti na propela ya hewa, propeller ya chini ya maji ina blade za upana mdogo. Kwa maji, upana wa blade wa cm 2 tu ni wa kutosha. Kwa upana huo, kutakuwa na upinzani mdogo na kasi ya juu ya mzunguko. Upana huu wa vile ulichaguliwa kwa kasi ya mtiririko wa mita 0.8-2 kwa pili. Kwa kasi ya juu, saizi zingine zinaweza kuwa bora.

Manufaa na hasara za mifumo mbalimbali ya mitambo ya kuzalisha umeme wa mini-hydroelectric

Mapungufu SHPP ya maua dhahiri: matumizi makubwa ya nyenzo, hatari kwa wengine (cable ndefu chini ya maji, rotors iliyofichwa ndani ya maji, kuzuia mto), ufanisi mdogo. Kituo cha kuzalisha umeme cha Garlyandnaya ni bwawa dogo. Rotor Daria Vigumu kutengeneza, inahitaji kuwa untwisted mwanzoni mwa kazi. Lakini inavutia kwa sababu mhimili wa rotor iko kwa wima na nguvu inaweza kuchukuliwa juu ya maji, bila gia za ziada. Rotor kama hiyo itazunguka na mabadiliko yoyote katika mwelekeo wa mtiririko.

Kwa hivyo, kutoka kwa mtazamo wa urahisi wa utengenezaji na kupata ufanisi wa juu na gharama ndogo, ni muhimu kuchagua muundo kama huo. gurudumu la maji au kipanga.

Ubunifu wa kituo kidogo cha umeme cha majimaji

Usanifu wa kituo kidogo cha umeme wa maji inategemea kitengo cha majimaji, ambacho kinajumuisha kitengo cha nguvu, kifaa cha ulaji wa maji na vipengele vya udhibiti. Kulingana na rasilimali gani ya maji inayotumiwa na mitambo midogo ya umeme wa maji, imegawanywa katika vikundi kadhaa:

Mfereji au vituo vya mabwawa na hifadhi ndogo;

Vituo vya umeme vya umeme vya mini vilivyosimama kwa kutumia nishati ya mtiririko wa bure wa mito;

SHPP zinazotumia tofauti zilizopo katika viwango vya maji katika vituo mbalimbali vya usimamizi wa maji;

Mitambo midogo ya umeme ya rununu kwenye vyombo, inayotumika kama ubadilishaji wa shinikizo mabomba ya plastiki au hoses zilizoimarishwa zinazobadilika.

Aina za vitengo vya majimaji kwa mimea ndogo ya umeme wa maji

Msingi wa kituo kidogo cha majimaji ni kitengo cha majimaji, ambayo, kwa upande wake, inategemea turbine ya aina moja au nyingine. Kuna vitengo vya majimaji na:

Mitambo ya axial;

Mitambo ya radial-axial;

Mitambo ya ndoo;

Mitambo ya blade ya Rotary.

SHPP pia zimeainishwa kulingana na matumizi ya juu ya shinikizo la maji kwa:

Shinikizo la juu - zaidi ya m 60;

Shinikizo la kati - kutoka 25 m;

Shinikizo la chini - kutoka 3 hadi 25 m.

Aina za turbine zinazotumika kwenye kifaa pia hutofautiana kulingana na shinikizo la maji linalotumiwa na mtambo wa umeme wa maji. Ndoo na turbine za radial-axial zimeundwa kwa ajili ya mitambo ya nguvu ya maji yenye shinikizo la juu. Mitambo ya rotary-blade na radial-axial hutumiwa kwenye vituo vya shinikizo la kati. Katika vituo vya chini vya shinikizo la chini la umeme wa maji (SHPPs), mitambo ya rotary-blade imewekwa hasa katika vyumba vya saruji vilivyoimarishwa.

Kuhusu kanuni ya uendeshaji wa turbine ndogo ya kituo cha umeme wa maji, inakaribia kufanana katika miundo yote: maji chini ya shinikizo hutiririka kwenye vile vile vya turbine, ambavyo huanza kuzunguka. Nishati ya mzunguko huhamishiwa kwa hidrojeni, ambayo inawajibika kwa kuzalisha umeme. Turbines kwa vitu huchaguliwa kwa mujibu wa fulani sifa za kiufundi, kati ya ambayo moja kuu ni shinikizo la maji. Kwa kuongeza, turbines huchaguliwa kulingana na aina ya chumba ambacho huja na kit - chuma au saruji iliyoimarishwa.

Nguvu ya mitambo ya umeme ya mini-hydroelectric inategemea shinikizo na mtiririko wa maji, na pia juu ya ufanisi wa turbines na jenereta zinazotumiwa. Kwa sababu ya ukweli kwamba, kulingana na sheria za asili, kiwango cha maji kinabadilika kila wakati, kulingana na msimu, na kwa sababu zingine kadhaa, ni kawaida kuchukua nguvu ya mzunguko kama ishara ya nguvu ya kituo cha umeme. . Kwa mfano, kuna mizunguko ya kazi ya kila mwaka, ya mwezi, ya kila wiki au ya kila siku.

Wakati wa kuchagua kituo kidogo cha umeme wa maji, unapaswa kuzingatia vifaa vya nguvu ambavyo vinaweza kubadilishwa kulingana na mahitaji maalum ya kituo na kufikia vigezo kama vile:

Uwepo wa vifaa vya kuaminika na rahisi kutumia vya kudhibiti na ufuatiliaji;

Udhibiti wa vifaa katika hali ya moja kwa moja na uwezo wa kubadili udhibiti wa mwongozo ikiwa ni lazima;

Jenereta na turbine ya kitengo cha majimaji lazima iwe nayo ulinzi wa kuaminika kutoka kwa hali zinazowezekana za dharura;

Maeneo na kiasi kazi ya ujenzi kwa ajili ya ufungaji wa vituo vidogo vya umeme wa maji lazima iwe ndogo.

Manufaa ya kutumia vituo vidogo vya umeme wa maji:

Mitambo ya nguvu ya chini ya nguvu ya maji ina faida kadhaa ambazo hufanya vifaa hivi kuzidi kuwa maarufu. Kwanza kabisa, inafaa kuzingatia usalama wa mazingira mitambo midogo ya kuzalisha umeme kwa kutumia maji ni kigezo ambacho kinazidi kuwa muhimu kwa kuzingatia masuala ya ulinzi mazingira. Mitambo midogo ya umeme wa maji haina athari mbaya kwa mali au ubora wa maji. Maeneo ya maji ambapo kituo cha kuzalisha umeme kwa nguvu ya chini kimewekwa yanaweza kutumika kwa shughuli za uvuvi na kama chanzo cha maji. makazi. Aidha, kwa ajili ya uendeshaji wa vituo vidogo vya umeme wa maji hakuna haja ya hifadhi kubwa. Wanaweza kufanya kazi kwa kutumia nishati ya mtiririko wa mito ndogo na hata mito.

Kuhusu ufanisi wa kiuchumi, basi hapa pia mitambo ya umeme mdogo na mini ina faida nyingi. Vituo vilivyoundwa na teknolojia za kisasa, ni rahisi kufanya kazi na ni automatiska kikamilifu. Kwa hivyo, vifaa havihitaji uwepo wa mwanadamu. Wataalamu wanaona kuwa ubora wa sasa unaozalishwa na mimea ndogo ya umeme wa maji hukutana na mahitaji ya GOST kwa voltage na mzunguko. Wakati huo huo, vituo vya umeme vya mini vinaweza kufanya kazi kwa uhuru na kama sehemu ya gridi ya nguvu.

Kuzungumza juu ya mimea ndogo ya umeme wa maji, inafaa kuzingatia faida zao, kama vile maisha yao kamili ya huduma, ambayo ni angalau miaka 40. Kweli, na muhimu zaidi, vifaa vya nishati ndogo havihitaji shirika la hifadhi kubwa na mafuriko yanayolingana ya eneo hilo na uharibifu mkubwa wa nyenzo.

Moja ya muhimu zaidi mambo ya kiuchumi ni uwezeshaji wa milele wa rasilimali za majimaji. Ikiwa tunahesabu faida halisi kutokana na matumizi ya mimea ndogo ya umeme wa maji, inageuka kuwa umeme unaozalishwa nao ni karibu mara 4 nafuu kuliko umeme ambao walaji hupokea kutoka kwa mimea ya nguvu ya joto. Ni kwa sababu hii kwamba leo mitambo ya umeme wa maji inazidi kutumiwa kusambaza nguvu kwa viwanda vinavyotumia umeme mwingi.

Tusisahau kwamba mitambo midogo ya umeme wa maji haihitaji ununuzi wa mafuta yoyote. Kwa kuongezea, wanatofautishwa na teknolojia rahisi ya kutengeneza umeme, kama matokeo ambayo gharama za kazi kwa kila kitengo cha nguvu kwenye mitambo ya umeme wa maji ni karibu mara 10 chini ya mitambo ya nguvu ya mafuta.

Kituo cha umeme cha mini-hydroelectric - kitengo cha maji cha Leneva bila bwawa - na kasi ya mtiririko wa mto wa 1 m / s, ufungaji wa kituo cha umeme cha mini-hydroelectric na vipimo vya 1.5 * 0.7 * 0.6 m hutoa 11 kW.

Kituo kidogo cha umeme wa maji - kitengo cha umeme cha Leneva:

Kituo cha umeme cha mini-hydroelectric - kitengo cha umeme cha Leneva N.I. hutumia asili, ambayo haikutumika hapo awali katika yoyote ya miundo iliyopo, njia ya kupata nishati kutoka kwa mtiririko wa maji wa aina yoyote (mito, vijito, mawimbi, mawimbi ya bahari, n.k.) na kutoka kwa harakati. raia wa hewa. Katika kesi hiyo, mtiririko wa asili hutumiwa, bila mabadiliko ya awali (ujenzi wa mabwawa, mifereji, mabomba ya shinikizo).

Njia hii ya kutoa nguvu ya mtiririko wa maji ni ya faida zaidi kutoka kwa mtazamo wa mazingira, kwani haisumbui kabisa kitanda cha asili cha mto, inachukua kutoka 1% hadi 10% ya eneo hilo, na hivyo haingilii. harakati za bure za wanyama na mimea ya mto, tofauti na vituo vya nguvu vya umeme vilivyopo .

Kwa kasi ya mtiririko wa mto wa 1 m / s kitengo cha umeme wa maji Leneva N.I. vipimo 1.5 * 0.7 * 0.6 m hutoa 11 kW.

Ubunifu wa kitengo cha umeme cha Leneva:

Kituo cha umeme cha mini-hydroelectric - kitengo cha umeme cha Leneva ni mfumo (safu mbili) za vile umbo la mstatili(sahani ya gorofa) ambayo shoka huwagawanya katika sehemu mbili (1/2) zisizo sawa, ambayo kubwa zaidi ni daima (kutokana na hatua ya mtiririko) iko nyuma ya mhimili zaidi chini ya mtiririko. Hii inahakikisha mzunguko mdogo kuzunguka mhimili wake, na hivyo basi, misukosuko ndogo.

Axes ya vile, na sehemu zao za juu na chini, kwa upande wake, zimewekwa juu na chini, zimefungwa kwa pete - minyororo ya PRL (au kwenye kipengele kingine chochote kinachoweza kubadilika). Minyororo husambaza nguvu kwa njia ya sprockets (impellers) kwa shafts mbili za wima, ambayo nishati ya mitambo ya kati ya kusonga (maji, hewa, nk, nk) kwa njia ya kuunganisha rahisi na shimoni ya kati hupitishwa kwenye shafts. jenereta za umeme. Shafts za ufungaji kupitia fani za kuteleza (zilizosonga) zimewekwa kwa uthabiti kwa sura ya kitengo cha nguvu ya majimaji, ambayo ina kuta za upande 2/3 zilizofungwa na ukuta tupu wa chini, ambao hauzuii mtiririko wa maji ya ziada kutoka kwa mtiririko unaozunguka kupitia juu na 1/3 ya kuta za upande wa kitengo cha nguvu cha majimaji.

Ni busara kuweka angalau tatu katika fremu moja kuzuia ufungaji wa vituo vya umeme vya mini-hydroelectric.

Msimamo wa blade kuhusiana na mtiririko mkuu umewekwa na miongozo iliyowekwa kwa mnyororo na zile zinazoweza kusongeshwa kwa upande mkubwa wa blade, na kwa kubadilisha umbali kati ya mwongozo unaohamishika wa blade na ule uliowekwa kwa mnyororo, tunaweka pembe inayohitajika mzunguko kati ya blade na mwelekeo wa mtiririko kuu kutoka 0 0 hadi 45 0, na hivyo kufikia hali ya uendeshaji bora ya kitengo cha nguvu ya majimaji au kuacha kabisa. Kwa hivyo, mtiririko hufanya kazi kwenye blade karibu perpendicularly, saa 90 0. Moja ya shafts ya kitengo cha umeme wa maji ina kifaa cha kunyoosha kudhibiti mvutano wa mnyororo. Visu lazima ziwe na uhuru wa kuzunguka kwenye shoka zao, na shoka lazima zizunguke kwa uhuru wakati zimefungwa kwenye minyororo. Kati ya blade na mahali pa kushikamana na mnyororo, rollers lazima zimewekwa kwenye axles, ambayo itazunguka pamoja na miongozo iliyowekwa, na hivyo kuweka mnyororo daima katika nafasi ya perpendicular kuhusiana na mwelekeo wa mtiririko kuu.

Ukubwa wa vituo vya umeme vya mini-hydroelectric sio mdogo. Imedhamiriwa na nguvu zinazohitajika na ukubwa wa mto. Kwa mfano, hebu tuchukue: upana - 1200 mm, kina - 700 mm, urefu - 1250 mm, i.e. kiasi - 1 m3. Inakuwezesha kuweka mitambo 3 na vile 17 katika kila mmoja, ambayo, kwa upande wake, ina upana wa 150 mm na kina cha 500 mm, i.e. kila eneo ni 0.075 m2. Kwa kuwa blade mbili zitakuwa kwenye zamu kila wakati, basi jumla ya eneo la kazi la ufungaji wa kitengo cha umeme wa maji ni 1.125 m2, jumla ya mitambo 3 ya mitambo ya umeme wa maji kwenye sura moja (1 m3 ya mtiririko) itakuwa 3.375 m2! !!

Kasi ya mzunguko wa shimoni ni 30-60 rpm tu.

Ni muundo huu wa kitengo cha nguvu ya maji ambayo inaruhusu matumizi kamili ya kila moja mita za ujazo mtiririko wa kati ya kusonga, kusababisha kuongeza kasi ya centrifugal na centripetal, kwa kiasi kikubwa kuongeza kasi ya mtiririko na athari ya mvuto wa mtiririko wa kati ya kusonga, kwa upande wetu mto, umegawanywa katika sehemu.

Matumizi ya nyenzo ya kilowati moja ya kituo cha umeme cha mini-hydroelectric, kulingana na vifaa vinavyotumiwa kwa uzalishaji, yatatofautiana kutoka kwa gramu mia kadhaa (plastiki, polyethilini yenye uzito wa juu wa Masi) hadi kilo 2-3 (chuma) kwa 1 kW ya nguvu iliyowekwa.

Maelezo ya kanuni ya uendeshaji wa vituo vya umeme vya mini-hydroelectric:

Kitengo cha umeme wa maji Leneva N.I. huunda mbele yake maji madogo ya nyuma ya sentimita 10 kwa kasi ya mtiririko wa 1 m / sec, na nyuma yake - utupu, na kwa hiyo maji yanayoanguka kutokana na kurudi nyuma huathiri blade kwa kasi tofauti kuliko katika mtiririko unaozunguka. Ikiwa pia kuna utupu kwenye kituo cha mtambo wa umeme wa mini-hydroelectric, mtiririko huongeza kasi yake chini ya ushawishi wa nguvu ya centrifugal na mara kwa mara ya mvuto! Hii sio ngumu kuona kwenye picha zinazowasilishwa na mtiririko unaotoka na vivunjaji ambavyo huunda. Kitengo cha nguvu ya majimaji hufanya kazi kama pampu.

Manufaa ya kitengo cha umeme cha Leneva:

- kuongezeka kwa eneo la kazi la kitengo cha umeme wa maji. Katika ufungaji wa kituo cha umeme cha mini-hydroelectric hakuna blade moja ambayo haiwezi kufanya kazi wakati wowote au inaweza kuingilia kati kazi ya wengine. Visu hupangwa kwa safu mbili, ambayo kila moja ni ya kufanya kazi. Wakati wa kugeuka, vile vile pia hufanya kazi,

– fomu ya ufungaji huunda muundo wa kawaida wa kitengo cha nguvu ya maji, ambayo inafanya uwezekano wa kujenga kubwa zaidi vituo vya kuzalisha umeme kwa maji kutoka kwa vizuizi vidogo kwa watumiaji wadogo, wa kati na wakubwa,

- vile vya kufanya kazi vya kitengo cha nguvu za majimaji ziko kuhusiana na mtiririko wa kusonga chini angle mojawapo kwa digrii 45. Kwa hivyo, kituo cha umeme cha mini-hydroelectric haizuii tu harakati ya maji, ikichukua nishati yake yote, lakini pia inakera kuibuka kwa nguvu za ziada ambazo huongeza sana nguvu ya mtiririko wa maji, na, ipasavyo, yetu wenyewe.

Kwa kuwa ushuru wa umeme umeanza kuongezeka hivi karibuni, vyanzo vya umeme vinavyoweza kurejeshwa vinazidi kuwa muhimu kati ya idadi ya watu, na kuwaruhusu kupokea umeme karibu bila malipo. Miongoni mwa inayojulikana kwa wanadamu Vyanzo hivyo ni pamoja na paneli za jua, jenereta za upepo, na vituo vya kuzalisha umeme vya nyumbani. Lakini mwisho ni ngumu sana, kwa sababu wanapaswa kufanya kazi katika hali ya fujo sana. Ingawa hii haimaanishi kuwa haiwezekani kujenga kituo cha umeme cha mini-hydroelectric na mikono yako mwenyewe.

Ili kufanya kila kitu kwa usahihi na kwa ufanisi, jambo kuu ni kuchagua nyenzo sahihi. Lazima wahakikishe uimara wa juu wa kituo. Jifanyie mwenyewe jenereta za hydro za nyumbani, ambazo nguvu yake inalinganishwa na ile ya paneli za jua na mitambo ya upepo inaweza kutoa nishati zaidi. Lakini ingawa mengi inategemea vifaa, kila kitu haishii hapo.

Aina za mitambo midogo ya umeme wa maji

Ipo idadi kubwa ya tofauti mbalimbali za vituo vya umeme vya mini-hydroelectric, ambayo kila mmoja ina faida zake, vipengele na hasara. Kuonyesha aina zifuatazo vifaa hivi:

maua ya maua;
propeller;
Daria rotor;
gurudumu la maji na vile.

Kituo cha nguvu cha umeme wa maji cha garland kina kebo ambayo rota zimeunganishwa. Kebo kama hiyo huvutwa kuvuka mto na kuzamishwa ndani ya maji. Mtiririko wa maji katika mto huanza kuzunguka rotors, ambayo kwa upande wake huzunguka cable, kwa mwisho mmoja ambao kuna kuzaa, na kwa upande mwingine - jenereta.

Aina inayofuata ni gurudumu la maji na vile. Imewekwa perpendicular kwa uso wa maji, kuzama chini ya nusu. Mtiririko wa maji unapofanya kazi kwenye gurudumu, huzunguka na kusababisha jenereta kwa kituo cha umeme cha mini-hydroelectric ambayo gurudumu hili limeunganishwa kuzunguka.

Gurudumu la maji la kawaida - mzee aliyesahaulika vizuri

Kuhusu kituo cha nguvu cha umeme wa maji cha propeller, ni turbine ya upepo iliyo chini ya maji yenye rota ya wima. Upana hauzidi sentimita 2. Upana huu ni wa kutosha kwa maji, kwa sababu hii ni thamani ya majina ambayo inakuwezesha kuzalisha kiasi cha juu umeme na upinzani mdogo. Kweli, upana huu ni bora tu kwa kasi ya mtiririko hadi mita 2 kwa pili.

Kwa hali nyingine, vigezo vya vile vya rotor vinahesabiwa tofauti. Na rotor ya Darrieus ni rotor iliyowekwa kwa wima ambayo inafanya kazi kwa kanuni ya shinikizo tofauti. Kila kitu hutokea sawa na mrengo wa ndege, ambayo huathiriwa na kuinua.

Faida na hasara

Ikiwa tunazingatia kituo cha umeme wa maji ya garland, basi ina idadi ya mapungufu ya wazi. Kwanza, cable ndefu iliyotumiwa katika kubuni inaleta hatari kwa wengine. Rotors zilizofichwa chini ya maji pia husababisha hatari kubwa. Naam, kwa kuongeza, ni muhimu kuzingatia viashiria vya chini vya ufanisi na matumizi ya juu ya nyenzo.

Kuhusu ubaya wa rotor ya Darrieus, ili kifaa kianze kutoa umeme, lazima kwanza kizungushwe. Kweli, katika kesi hii, nguvu inachukuliwa moja kwa moja juu ya maji, hivyo bila kujali jinsi mtiririko wa maji unavyobadilika, jenereta itazalisha umeme.

Yote hapo juu ni mambo ambayo hufanya turbine za majimaji kwa mitambo ya umeme ya mini-hydroelectric na magurudumu ya maji kuwa maarufu zaidi. Ikiwa tunazingatia ujenzi wa mwongozo vifaa sawa, basi sio ngumu sana. Na kwa kuongeza, wakati gharama za chini mitambo hiyo ya umeme mdogo wa maji ina uwezo wa kutoa viashiria vya ufanisi wa hali ya juu. Kwa hivyo vigezo vya umaarufu ni dhahiri.

Wapi kuanza ujenzi

Ujenzi wa kituo cha umeme cha mini-hydroelectric kwa mikono yako mwenyewe inapaswa kuanza na kupima viashiria vya kasi ya mtiririko wa mto. Hii inafanywa kwa urahisi sana: tu alama umbali wa mita 10 juu ya mto, chukua saa ya kusimamishwa, tupa chip ndani ya maji, na kumbuka wakati inachukua ili kufidia umbali uliopimwa.

Hatimaye, ikiwa unagawanya mita 10 kwa idadi ya sekunde zilizochukuliwa, unapata kasi ya mto kwa mita kwa pili. Inafaa kuzingatia kwamba hakuna maana katika kujenga vituo vya umeme vya mini-hydroelectric mahali ambapo kasi ya mtiririko hauzidi 1 m / s.

Ikiwa hifadhi iko mbali, unaweza kujenga kituo cha bypass

Ikiwa unahitaji kujua jinsi vituo vya umeme vya mini-hydroelectric vinafanywa katika maeneo ambayo kasi ya mto ni ya chini, basi unaweza kujaribu kuongeza mtiririko kwa kuandaa tofauti ya urefu. Hii inaweza kufanyika kwa njia ya ufungaji bomba la kukimbia ndani ya bwawa. Katika kesi hiyo, kipenyo cha bomba kitaathiri moja kwa moja kasi ya mtiririko wa maji. Kipenyo kidogo, kasi ya mtiririko.

Njia hii inafanya uwezekano wa kuandaa kituo cha umeme cha mini-hydroelectric hata ikiwa kuna mkondo mdogo unaopita karibu na nyumba. Hiyo ni, bwawa linaloweza kuanguka limepangwa juu yake, chini ambayo kituo cha umeme cha mini-hydroelectric imewekwa moja kwa moja ili kuimarisha nyumba na vifaa vya nyumbani.

Kupanda kwa bei ya umeme mara kwa mara kunawafanya watu wengi kufikiria juu ya suala la vyanzo mbadala vya umeme. Moja ya ufumbuzi bora V kwa kesi hii- kituo cha umeme wa maji. Utafutaji wa suluhu la suala hili hauhusu ukubwa wa nchi pekee. Mara nyingi zaidi na zaidi unaweza kuona mitambo ya umeme ya mini-hydroelectric kwa nyumba (dacha). Gharama katika kesi hii itakuwa tu kwa ajili ya ujenzi na Matengenezo. Hasara ya muundo huo ni kwamba ujenzi wake unawezekana tu chini ya hali fulani. Mtiririko wa maji unahitajika. Kwa kuongeza, ujenzi wa muundo huu katika yadi yako unahitaji ruhusa kutoka kwa mamlaka za mitaa.

Mchoro wa kituo cha umeme cha mini-hydroelectric

Channel, tabia ya tambarare. Wamewekwa kwenye mito yenye mtiririko wa chini.
Vile vya stationary hutumia nishati ya mito ya maji yenye mtiririko wa haraka wa maji.
Vituo vya umeme wa maji vilivyowekwa mahali ambapo mtiririko wa maji hupungua. Mara nyingi hupatikana katika mashirika ya viwanda.
Simu ya rununu, ambayo hujengwa kwa kutumia hoses zilizoimarishwa.

Kwa ajili ya ujenzi wa kituo cha umeme wa maji, hata mkondo mdogo unaopita kwenye tovuti unatosha. Wamiliki wa nyumba na usambazaji wa maji kati haipaswi kukata tamaa.

Moja ya Makampuni ya Marekani Kituo kimetengenezwa ambacho kinaweza kujengwa katika mfumo wa usambazaji maji wa nyumba. Turbine ndogo imejengwa katika mfumo wa usambazaji wa maji, ambayo inaendeshwa na mtiririko wa maji unaotembea na mvuto. Hii inapunguza kiwango cha mtiririko wa maji, lakini inapunguza gharama ya umeme. Kwa kuongeza, ufungaji huu ni salama kabisa.

Hata vituo vidogo vya kuzalisha umeme kwa maji vinajengwa ndani bomba la maji taka. Lakini ujenzi wao unahitaji uumbaji masharti fulani. Maji kupitia bomba inapaswa kutiririka kwa asili kutokana na mteremko. Mahitaji ya pili ni kwamba kipenyo cha bomba lazima kinafaa kwa ajili ya ufungaji wa vifaa. Na hii haiwezi kufanywa katika nyumba tofauti.

Uainishaji wa mitambo ya umeme ya mini-hydroelectric

Mitambo ya kuzalisha umeme wa mini-hydroelectric (nyumba ambazo hutumiwa zaidi ni katika sekta ya kibinafsi) mara nyingi ni ya moja ya aina zifuatazo, ambayo hutofautiana katika kanuni ya uendeshaji wao:

Gurudumu la maji ni aina ya jadi, ambayo ni rahisi kutekeleza.
Propela. Wao hutumiwa katika matukio ambapo mto una kitanda zaidi ya mita kumi kwa upana.
Garland imewekwa kwenye mito na mtiririko mpole. Ili kuongeza kasi ya mtiririko wa maji, miundo ya ziada hutumiwa.
Rotor ya Darrieus kawaida imewekwa katika makampuni ya viwanda.

Kuenea kwa chaguzi hizi ni kutokana na ukweli kwamba hazihitaji ujenzi wa bwawa.

Gurudumu la maji

Hii kuangalia classic Kituo cha umeme wa maji, ambacho ni maarufu zaidi kwa sekta binafsi. Mitambo ndogo ya umeme wa maji wa aina hii Wao ni gurudumu kubwa ambalo linaweza kuzunguka. Majani yake yanashuka ndani ya maji. Sehemu iliyobaki ya muundo iko juu ya mto, na kusababisha utaratibu mzima kusonga. Nguvu hupitishwa kwa njia ya gari la majimaji kwa jenereta inayozalisha sasa.

Kituo cha propeller

Juu ya sura katika nafasi ya wima kuna rotor na windmill chini ya maji, dari chini ya maji. Windmill ina vile vile vinavyozunguka chini ya ushawishi wa mtiririko wa maji. Upinzani bora hutolewa na vile sentimita mbili kwa upana (pamoja na mtiririko wa haraka, kasi ambayo, hata hivyo, hauzidi mita mbili kwa pili).

Katika kesi hii, vile vile vinaendeshwa na shinikizo la maji linalosababishwa badala ya hilo. Aidha, mwelekeo wa harakati za vile ni perpendicular kwa mwelekeo wa mtiririko. Utaratibu huu ni sawa na mimea ya nguvu ya upepo, inafanya kazi tu chini ya maji.

Kituo cha umeme cha Garlyandnaya

Aina hii ya kituo cha umeme cha mini-hydroelectric ina kebo iliyonyoshwa juu ya mto na kuimarishwa katika fani ya usaidizi. Mitambo ya saizi ndogo na uzani (rota za majimaji) hupachikwa na kuwekwa kwa ukali juu yake kwa namna ya kamba. Wao hujumuisha silinda mbili za nusu. Kwa sababu ya usawa wa shoka wakati wa kuteremshwa ndani ya maji, torque huundwa ndani yao. Hii inasababisha cable kuinama, kunyoosha na kuanza kuzunguka. Katika hali hii, cable inaweza kulinganishwa na shimoni ambayo hutumikia kusambaza nguvu. Moja ya mwisho wa cable ni kushikamana na gearbox. Nguvu kutoka kwa mzunguko wa cable na propellers hydraulic hupitishwa kwa hiyo.

Uwepo wa "taji za maua" kadhaa utasaidia kuongeza nguvu ya kituo. Wanaweza kuunganishwa kwa kila mmoja. Hata hii haiongezi sana ufanisi wa kituo hiki cha umeme wa maji. Hii ni moja ya hasara za muundo kama huo.

Hasara nyingine ya aina hii ni hatari ambayo inajenga kwa wengine. Aina hii ya kituo inaweza kutumika tu katika maeneo yasiyo na watu. Ishara za onyo zinahitajika.

Rotor Daria

Kituo cha umeme cha mini-hydroelectric kwa nyumba ya kibinafsi ya aina hii inaitwa jina la msanidi wake, Georges Darrieus. Hati miliki muundo huu ilikuwa nyuma mnamo 1931. Ni rotor ambayo blades ziko. Vigezo vinavyohitajika vinachaguliwa kila mmoja kwa kila blade. Rotor hupunguzwa chini ya maji katika nafasi ya wima. Vipande vinazunguka kwa sababu ya tofauti ya shinikizo inayotokana na maji yanayotiririka juu ya uso wao. Utaratibu huu ni sawa na lifti ambayo hufanya ndege kupaa.

Aina hii ya kituo cha umeme wa maji ina kiashiria kizuri Ufanisi Faida mara tatu - mwelekeo wa mtiririko haujalishi.

Miongoni mwa hasara za hii tunaweza kuonyesha muundo tata na ufungaji mgumu.

Faida za mitambo ya umeme ya mini-hydroelectric

Bila kujali aina ya muundo, mitambo ya umeme ya mini-hydroelectric ina faida kadhaa:

Wao ni rafiki wa mazingira na hawazalishi vitu vyenye madhara kwa anga.
Mchakato wa kuzalisha umeme unafanyika bila kuunda kelele.
Maji yanabaki safi.
Umeme huzalishwa mara kwa mara, bila kujali wakati wa siku au hali ya hewa.
Hata mkondo mdogo unatosha kuweka kituo.
Umeme wa ziada unaweza kuuzwa kwa majirani.
Huhitaji nyaraka nyingi za kuruhusu.

Jifanyie mwenyewe kituo kidogo cha umeme wa maji

Unaweza kuijenga mwenyewe ili kuzalisha umeme. Kwa nyumba ya kibinafsi, kilowatts ishirini kwa siku ni ya kutosha. Hata kituo cha umeme cha mini-hydroelectric kilichokusanyika kwa mikono yako mwenyewe kinaweza kukabiliana na thamani hii. Lakini ikumbukwe kwamba mchakato huu una sifa ya idadi ya vipengele:

Ni ngumu sana kufanya mahesabu sahihi.
Vipimo na unene wa vipengele huchaguliwa "kwa jicho", tu kwa majaribio.
Miundo ya kujitegemea haina vipengele vya kinga, ambayo inaongoza kwa kuvunjika mara kwa mara na gharama zinazohusiana.

Kwa hiyo, ikiwa huna uzoefu na ujuzi fulani katika eneo hili, ni bora kuachana na aina hii ya wazo. Inaweza kuwa nafuu kununua kituo kilichopangwa tayari.

Ikiwa bado unaamua kufanya kila kitu mwenyewe, basi unahitaji kuanza kwa kupima kasi ya mtiririko wa maji katika mto. Baada ya yote, nguvu ambayo inaweza kupatikana inategemea hii. Ikiwa kasi ni chini ya mita moja kwa pili, basi ujenzi wa kituo cha umeme cha mini-hydroelectric katika eneo hili hautahesabiwa haki.

Hatua nyingine ambayo haiwezi kuachwa ni mahesabu. Inahitajika kuhesabu kwa uangalifu kiasi cha gharama ambazo zitaenda katika ujenzi wa kituo. Matokeo yake, inaweza kugeuka kuwa mmea wa umeme wa maji sio chaguo bora. Kisha unapaswa kuzingatia aina nyingine za umeme mbadala.

Kituo cha umeme cha mini-hydroelectric kinaweza kuwa suluhisho mojawapo kwa upande wa kuokoa gharama za nishati. Kwa ajili ya ujenzi wake, kuna lazima iwe na mto karibu na nyumba. Kulingana na sifa zinazohitajika, unaweza kuchagua chaguo linalofaa Kituo cha umeme wa maji. Katika njia sahihi Unaweza hata kufanya ujenzi sawa na mikono yako mwenyewe.

Mitambo ya kuzalisha umeme wa maji hutumia nguvu ya maji kuzalisha nishati ya umeme. Vituo vya kujitegemea kutatua tatizo la umbali kutoka kwa gridi za umeme za kati au kusaidia kuokoa kwenye umeme.

Faida na hasara za vituo vya umeme wa maji

Mitambo ya umeme wa maji ina faida zifuatazo juu ya aina zingine za vyanzo vya nishati mbadala:

Hazitegemei hali ya hewa na wakati wa siku (tofauti). Hii inaruhusu nishati zaidi kuzalishwa kwa kasi inayotabirika.
Nguvu ya chanzo (mto au mkondo) inaweza kubadilishwa. Ili kufanya hivyo, inatosha kupunguza mfereji na bwawa au kutoa tofauti katika urefu wa maji.
Ufungaji wa majimaji haifanyi kelele yoyote (tofauti).
Aina nyingi za vituo vya chini vya nguvu hazihitaji vibali vyovyote vya ufungaji.

Hasara za mitambo ya umeme ya maji ya nyumbani ni pamoja na kutokuwa na uwezo wa kufanya kazi katika hali ya hewa ya baridi. Kwa kuongeza, mazingira ya majini ni ya fujo, hivyo sehemu za kituo lazima ziwe na maji na za kudumu.

Wakati wa kubuni mitambo ya kuzalisha umeme kwa kutumia maji kama chanzo mbadala cha nishati nyumba yako mwenyewe Mambo yafuatayo yanapaswa kuwa maamuzi:

Ukaribu wa mto kwa nyumba. Sakinisha kituo cha nyumbani Haifai kuwa mbali na nyumbani. Ufungaji wa mbali zaidi, chini ya ufanisi wake, kwa sababu baadhi ya nishati itapotea wakati wa maambukizi. Kwa kuongeza, ni vigumu zaidi kulinda kituo chako cha umeme kutokana na wizi au uharibifu.
Kasi ya mtiririko wa kutosha au uwezekano wa kuiongeza. Nguvu ya kituo huongezeka kwa maendeleo ya kijiometri kwa kuongeza kasi ya maji.

Ni rahisi kujua kasi. Tupa kipande cha povu au mpira wa tenisi ndani ya maji na weka wakati inachukua ili kuogelea umbali fulani. Kisha ugawanye mita kwa sekunde na utajua kasi. Kiwango cha chini cha kasi ya maji ya kutosha kwa kituo cha umeme cha umeme cha nyumbani ni 1 m/s.

Ikiwa kiwango cha mtiririko wa mto wako au mkondo ni chini ya thamani hii, basi itaongezwa na bwawa ndogo au bomba nyembamba. Lakini chaguzi hizi zinaweza kusababisha shida zaidi. Ujenzi wa bwawa unahitaji ruhusa kutoka kwa mamlaka, pamoja na idhini ya majirani.

Jifanyie mwenyewe kituo kidogo cha umeme wa maji

Ubunifu wa kituo cha umeme wa maji ni ngumu sana, kwa hivyo itawezekana kujenga kituo kidogo peke yako, ambacho kitaokoa umeme au kutoa nishati kwa kaya ya kawaida. Ifuatayo ni mifano miwili ya utekelezaji wa kituo cha umeme cha maji kilichotengenezwa nyumbani.

Jinsi ya kutengeneza kituo cha umeme cha umeme kutoka kwa baiskeli

Toleo hili la kituo cha umeme wa maji ni bora kwa safari za baiskeli. Ni kompakt na nyepesi, lakini inaweza kutoa nishati kwa kambi ndogo iliyowekwa kwenye ukingo wa mkondo au mto. Umeme unaotokana utakuwa wa kutosha kwa taa za jioni na malipo ya vifaa vya simu.

Ili kufunga kituo utahitaji:

Gurudumu la mbele kutoka kwa baiskeli.
Jenereta ya baiskeli ambayo hutumiwa kuwasha taa za baiskeli.
Vipuli vilivyotengenezwa nyumbani. Wao hukatwa mapema kutoka karatasi ya alumini. Upana wa vile unapaswa kuwa kutoka sentimita mbili hadi nne, na urefu unapaswa kuwa kutoka kwa kitovu cha gurudumu hadi ukingo wake. Kunaweza kuwa na idadi yoyote ya vile; zinahitaji kuwekwa kwa umbali sawa kutoka kwa kila mmoja.

Ili kuzindua kituo kama hicho, inatosha kuzamisha gurudumu ndani ya maji. Kina cha kuzamishwa kinatambuliwa kwa majaribio, takriban kutoka theluthi hadi nusu ya gurudumu.

Ili kujenga kituo chenye nguvu zaidi kwa matumizi ya kudumu, zaidi vifaa vya kudumu. Mambo ya chuma na plastiki, ambayo ni rahisi kulinda kutoka kwa mfiduo, yanafaa zaidi mazingira ya majini. Lakini pia zinafaa sehemu za mbao, ikiwa unawaingiza katika suluhisho maalum na uwachora kwa rangi ya kuzuia maji.

Kituo kinahitaji vitu vifuatavyo:

Ngoma ya kebo ya chuma (mita 2.2 kwa kipenyo). Gurudumu la rotor hufanywa kutoka kwake. Ili kufanya hivyo, ngoma hukatwa vipande vipande na kuunganishwa tena kwa umbali wa sentimita 30. Blades (vipande 18) hufanywa kutoka kwa mabaki ya ngoma. Wao ni svetsade kwa radius kwa pembe ya digrii 45. Ili kuunga mkono muundo mzima, sura inafanywa kutoka kwa pembe au mabomba. Gurudumu huzunguka kwenye fani.
Imewekwa kwenye gurudumu kipunguza mnyororo(uwiano wa gia unapaswa kuwa nne). Ili iwe rahisi kuleta axes ya gari na jenereta pamoja, na pia kupunguza vibration, mzunguko hupitishwa kupitia kadiani kutoka kwa gari la zamani.
Inafaa kwa jenereta motor asynchronous. Kwa hiyo inapaswa kuongezwa kipunguza gia kingine na mgawo wa karibu 40. Kisha kwa jenereta ya awamu tatu na 3000 rpm na uwiano wa jumla wa kupunguza 160, idadi ya mapinduzi itashuka hadi 20 rpm.
Weka vitu vyote vya umeme kwenye chombo kisicho na maji.

Imefafanuliwa vifaa vya kuanzia rahisi kupata kwenye jalala au kutoka kwa marafiki. Unaweza kulipa wataalamu kwa kukata ngoma ya chuma na grinder na kwa kulehemu (au kufanya kila kitu mwenyewe). Kama matokeo, kituo cha nguvu cha umeme cha maji na uwezo wa hadi 5 kW kitagharimu kiasi kidogo.

Kuzalisha umeme kutoka kwa maji sio ngumu sana. Ni ngumu zaidi kupanga safu mfumo wa uhuru usambazaji wa umeme kwa msingi wa kituo cha umeme cha umeme cha nyumbani, kudumisha kituo katika utaratibu wa kufanya kazi na kuhakikisha usalama wa watu na wanyama wanaoizunguka.