Domaća hidroelektrana na vodenom kotaču. Mini hidroelektrane za privatnu kuću, vikendicu Uradi sam generator vode

Hidroelektrane koriste snagu vode za proizvodnju električne energije. Samostalne stanice rješavaju problem udaljenosti od centraliziranih energetskih mreža ili pomažu u uštedi električne energije.

Prednosti i nedostaci hidroelektrana

Hidroelektrane imaju sljedeće prednosti u odnosu na druge vrste alternativnih izvora energije:

Ne ovise o vremenu i dobu dana (za razliku od). To omogućuje generiranje veće snage po predvidljivoj brzini.
Snaga izvora (rijeke ili potoka) može se podesiti. Da biste to učinili, dovoljno je suziti kanal branom ili osigurati razliku u visini vode.
Hidraulične instalacije ne stvaraju nikakvu buku (za razliku od).
Mnoge vrste niskoenergetskih stanica ne zahtijevaju nikakve dozvole za ugradnju.

Nedostaci domaćih hidroelektrana uključuju nemogućnost rada po hladnom vremenu. Osim toga, vodeni okoliš je agresivan, pa dijelovi stanice moraju biti vodootporni i izdržljivi.

Prilikom projektiranja mini hidroelektrane za korištenje kao alternativnog izvora energije za vlastiti dom, sljedeći čimbenici trebali bi biti odlučujući:

Blizina rijeke do kuće. Instaliranje domaće stanice daleko od kuće ne isplati se. Što je instalacija dalje, to je njezina učinkovitost niža, jer će dio energije biti izgubljen tijekom prijenosa. Osim toga, teže je zaštititi svoju HE od krađe ili oštećenja.
Dovoljan protok ili mogućnost njegovog povećanja. Snaga stanice eksponencijalno raste kako se brzina vode povećava.

Pronalaženje brzine je jednostavno. Bacite komad stiropora ili tenisku lopticu u vodu i odmjerite je da prepliva određenu udaljenost. Zatim podijelite metre po sekunde i pronaći ćete svoju brzinu. Minimalna dovoljna brzina vode za domaću hidroelektranu je 1 m / s.

Ako je protok vaše rijeke ili potoka ispod ove vrijednosti, mala brana ili cijev za sužavanje će ga povećati. Ali ove opcije mogu uzrokovati dodatne poteškoće. Za izgradnju brane potrebna je dozvola nadležnih, kao i suglasnost susjeda.

Mini hidroelektrana uradi sam

Projekt hidroelektrane je prilično kompliciran, pa će biti moguće samostalno izgraditi samo malu stanicu koja će uštedjeti na struji ili osigurati energiju skromnom kućanstvu. U nastavku su dva primjera implementacije domaće hidroelektrane.

Kako napraviti mini hidroelektranu od bicikla

Ova verzija hidroelektrane idealna je za biciklističke izlete. Kompaktan je i lagan, ali će moći osigurati energiju za mali kamp postavljen na obalama potoka ili rijeke. Dobivena struja dovoljna je za večernju rasvjetu i punjenje mobilnih uređaja.

Za instaliranje stanice trebat će vam:

Prednji kotač bicikla.
Generator za bicikle koji se koristi za napajanje svjetala za bicikle.
Domaće oštrice. Prethodno su izrezani od aluminijskog lima. Širina oštrica treba biti od dva do četiri centimetra, a duljina od glavčine kotača do njegovog ruba. Može biti bilo koji broj oštrica, potrebno ih je postaviti na istoj udaljenosti jedna od druge.

Za pokretanje takve stanice dovoljno je uroniti kotač u vodu. Dubina uranjanja određuje se eksperimentalno, od otprilike trećine do polovice kotača.

Za izgradnju snažnije stanice za trajnu uporabu bit će potrebni trajniji materijali. Najprikladniji su metalni i plastični elementi, koje je lakše zaštititi od utjecaja vodenog okoliša. No, drveni dijelovi su također prikladni ako su impregnirani posebnom otopinom i obojeni vodootpornom bojom.

Stanica zahtijeva sljedeće stavke:

Čelični bubanj od kabela (2,2 metra u promjeru). Od njega se izrađuje rotor-točak. Da biste to učinili, bubanj je izrezan na komade i ponovno zavaren na udaljenosti od 30 centimetara. Oštrice (18 komada) izrađene su od ostataka bubnja. Zavareni su na radijus pod kutom od 45 stupnjeva. Za podupiranje cijele strukture, okvir je izrađen od uglova ili cijevi. Kotač se okreće na ležajevima.
Na kotaču je ugrađen reduktor lanca (omjer prijenosa trebao bi biti četiri). Radi lakšeg spajanja pogonske i generatorske osovine, kao i smanjenja vibracija, rotacija se prenosi preko kardana iz starog automobila.
Generator je prikladan za asinkroni motor. Treba mu dodati još jedan reduktor zupčanika s omjerom oko 40. Tada će se za trofazni generator s 3000 okretaja u sekundi, s ukupnim omjerom redukcije od 160, broj okretaja smanjiti na 20 okretaja u minuti.
Stavite svu električnu opremu u vodootpornu posudu.

Opisani izvorni materijal lako je pronaći na odlagalištu otpada ili kod prijatelja. Za rezanje čeličnog bubnja brusilicom i za zavarivanje možete platiti stručnjake (ili sve učiniti sami). Kao rezultat toga, hidroelektrana kapaciteta do 5 kW koštat će mali iznos.

Dobivanje struje iz vode nije tako teško. Teže je izgraditi autonomni sustav napajanja na temelju domaće hidroelektrane, održavati stanicu u radnom stanju i osigurati sigurnost ljudi i životinja oko nje.

Detaljno opišite što bi vam moglo zatrebati mikro-hidro, nema smisla - odgovori na ovo pitanje su očiti. Ukratko, reći ćemo samo da su od poznatih alternativnih izvora energije – solarnih generatora, vjetroelektrana i hidroelektrana – ove potonje potencijalno najmoćnije uz nižu cijenu. Osim toga, ne ovisite o vremenskim čimbenicima – vjetru ili suncu.

Značajna prednost mikro-hidroelektrane domaće izrade također je relativna jeftinost i dostupnost materijala. Kupnja tvorničke hidroelektrane može vas koštati 1000-10000 dolara,

No, upravo je mini-hidroelektrane najteže projektirati i izraditi, pogotovo za nespremnu osobu. Na primjer, entuzijastu Lukmonu Akhmedovu (Tadžikistan) trebalo je oko 2 godine da napravi vlastitu verziju elektrane. Prilikom pisanja ovog članka pokušali smo dovoljno detaljno i jasno izložiti cijeli proces, korak po korak. Nadamo se da će vam uz našu pomoć oduzeti mnogo manje vremena.

Vrste mikro hidroelektrana

Odmah napominjemo da ćemo u ovom članku govoriti o proizvodnji mikrohidroelektrana bez brana vlastitim rukama. Izgradnja brane je složen i skup zadatak, a također ćete morati potrošiti puno vremena na dobivanje odobrenja od nadležnih tijela. S hidroelektranama bez brana sve je puno jednostavnije: one su ekološki prihvatljivije, a njihov glavni nedostatak - manja snaga - nije kritičan, jer nam je potrebna energija za privatne, relativno male, potrebe.

Zasebno, napominjemo da pod "mikro-hidro" podrazumijevamo jedinicu kapaciteta do 100 kW.

Dakle, hidroelektrane bez brana su 4 tipa: hidroelektrana "garland", "vodeni kotač", Darier rotor i "elisa". Također, hidroelektrane bez brana često se nazivaju "protočnim" ili "slobodnim protokom".

Hidroelektranu Garland razvio je sovjetski inženjer Blinov sredinom 20. stoljeća. Sastoji se od malih turbina - hidro vingrotora, nanizanih u obliku perli na sajlu koja se baca preko rijeke. Jedan kraj kabela pričvršćen je na nosivi ležaj, a drugi kraj rotira osovinu generatora. Kabel u ovoj jedinici obavlja zadatak osovine, čija se rotacija prenosi na osovinu generatora. Nedostaci hidroelektrane na struju uključuju relativno visoku cijenu, opasnost za druge (vjerojatno će se takav projekt morati koordinirati s vlastima, susjedima) i nisku izlaznu snagu.
Vodeni kotač je postavljen okomito na površinu vode i manje je od pola uronjen u vodu. Može se pokretati na dva načina: ili tok vode pritišće lopatice na dnu kotača, uzrokujući njegovo rotiranje, ili tok vode pada na kotač odozgo (vidi sliku ispod). Učinkovitost potonje opcije je mnogo veća. U proizvodnji ove vrste turbine, glavno pitanje je kompetentan izbor oblika lopatica, koji će omogućiti najučinkovitije korištenje vodene energije.
Darrieus rotor je vertikalni rotor sa posebno dizajniranim lopaticama. Zahvaljujući njoj, protok vode pritišće lopatice različitim silama, zbog čega dolazi do rotacije. Taj se učinak može usporediti sa silom uzgona krila zrakoplova, koja nastaje zbog razlike u tlaku iznad i ispod krila.
Propeler je po svom dizajnu sličan propeleru vjetroturbine (otuda, zapravo, naziv) ili propeleru broda. Međutim, lopatice podvodnog propelera obično su puno uže, što omogućuje učinkovitije korištenje energije strujanja. Na primjer, za rijeku s protokom od 1-2 m / s dovoljna je širina od 2 centimetra. Ovaj dizajn je prikladan za brze i duboke rijeke. Važna točka: za sigurnost kupača i turista obavezno postavite ogradu i bovu upozorenja. Jedinica se vrti dovoljno brzo da izazove ozbiljne ozljede.

Po našem mišljenju, za proizvodnju mikro hidroelektrana uradi sam optimalno je koristiti dizajn propelera ili vodenog kotača. Valja napomenuti da obje vrste turbina u tvornički proizvedenim jedinicama imaju prilično složen oblik (tzv. „Kaplanova turbina“, „Peltonova turbina“ itd.), što omogućuje postizanje maksimalne učinkovitosti za različite vrste teći. Međutim, takve turbine je teško proizvesti u "kućnoj" proizvodnji.

Malo teorije o mikro hidroelektranama i osnovni proračuni.

Sljedeći korak je izračunavanje i mjerenje brzine protoka. Vrlo je riskantno odrediti na oko - vrlo je lako pogriješiti, stoga izmjerite 10-20 metara uz obalu, bacite plovak (čip, kuglicu) u vodu i izmjerite vrijeme koje je potrebno za čip za preplivavanje udaljenosti. Podijelite udaljenost s vremenom da dobijete brzinu struje. Kao što pokazuje praksa, ako je manji od 1 m / s, instalacija mikro-hidroelektrane u ovom toku može biti neopravdana. Ako planiramo primati energiju zbog visinske razlike, tada se snaga može grubo izračunati pomoću sljedeće formule:

Snaga N=k*9,81*1000*Q*H,

gdje je k učinkovitost sustava (obično 20%-50%); 9,81 (m/sec2) je ubrzanje slobodnog pada; H - visinska razlika;

Q je potrošnja vode (m3/sec); 1000 je gustoća vode (kg/m3).

Kao što se može vidjeti iz formule, snaga je izravno proporcionalna brzini. Ako rijeka ima nekoliko rukavaca, vrijedi izmjeriti brzinu u svim i odabrati potok koji ima najveću brzinu i dubinu. Napominjemo da se mjerenja moraju obaviti po mirnom vremenu.

Pronađite širinu i dubinu rijeke u metrima. Pojednostavljeno, pretpostavimo da strujanje u poprečnom presjeku ima oblik pravokutnika, a zatim pomnožimo površinu poprečnog presjeka s njegovom brzinom, dobijemo brzinu protoka:

Q = a*b*v. Jer zapravo, poprečni presjek protoka vode ima manju površinu, tada se dobivena vrijednost treba pomnožiti sa 70% -80%.

Ako već imamo gotov generator, tada možemo procijeniti mogući radni polumjer kotača i potrebni faktor množenja.

Polumjer kotača (m) = brzina protoka (m/s) / brzina kotača (Hz). Brzinu kotača možemo procijeniti poznavajući radnu frekvenciju generatora (obično u "rpm") i očekivani omjer redukcije.

Praksa: sami gradimo mikro-hidroelektrane

Sada je red za projektiranje i proizvodnju turbine. U nastavku opisujemo značajke izgradnje mikro-hidroelektrane tipa "vodeni kotač". Povoljno je koristiti ovaj dizajn ako imamo priliku organizirati visinsku razliku za protok (ili takva razlika već postoji, na primjer, ovo je kanalizacija iz ribnjaka). Kao što je gore spomenuto, posebnu pozornost treba obratiti na oblik oštrica. Ako koristite kotač s oštricama u obliku kalupa (vidi sliku ispod, u ovom slučaju oštrice su postavljene pod kutom od 45 stupnjeva), tada će učinkovitost takve instalacije biti vrlo mala.

Bolje je koristiti konkavne lopatice, koje se mogu dobiti, na primjer, od PVC-a ili metalne cijevi tako što ćete je prerezati po dužini na 2 ili 4 dijela. Kao što pokazuje praksa, oštrica bi trebalo biti najmanje 16. Da biste cijev izrezali što je moguće ravnije, povucite linije označavanja duž površine. Također možete pričvrstiti 2 paralelna drvena bloka i koristiti ih kao vodilice. Površina lopatica treba biti polirana, inače će se dio energije vode potrošiti na trenje.

Kao sam kotač možete koristiti prazan kotur za kabel ili jednostavno napraviti diskove odgovarajućeg promjera. Udaljenost između diskova odgovara duljini oštrica. Spojimo diskove zajedno i izrežemo polukružne utore za ugradnju oštrica. Alternativno, oštrice se mogu zavariti. Ako je dizajn mali, tada se mreža pričvršćena ispred kotača može koristiti za zaštitu od krhotina. U slučaju kada voda pada na lopatice odozgo, ali je protok dovoljno širok, ima smisla napraviti mlaznicu (vidi sliku ispod), zahvaljujući kojoj će se koristiti sva energija protoka. Na gornjoj fotografiji možete vidjeti da je kanalizacija sama po sebi uska, pa nema potrebe za korištenjem mlaznice. U svakom slučaju, tok bi trebao pasti na vodeni kotač odozgo, oko 10 sati, ako mislite o kotaču kao na satu.

Zavareni metalni okvir može se koristiti kao noseća konstrukcija. Da biste povećali učinkovitost, pokušajte, ako je moguće, promijeniti mjesto kotača: bliže ili dalje, više ili niže u odnosu na dolazni protok.

Sada trebamo montirati pojačani mjenjač (multiplikator). Pogodan i za zupčanik i za lanac. Koji množitelj primijeniti i koji je faktor redukcije potreban ovisi o brzini protoka, performansama kotača i generatora. Izračunavanje koeficijenta je vrlo jednostavno - radni broj okretaja generatora podijelimo s brojem okretaja kotača u minuti. Ponekad morate koristiti 2 mjenjača različitih vrsta. Za prijenos rotacije s kotača na mjenjač ili generator koristi se cijev, kardansko vratilo ili drugi sličan element.

Za generator se bira bilo koji odgovarajući motor, a poželjno je da bude sinkroni. Za asinkroni, morat ćete dodati kondenzatore koji rade prema shemi "zvijezda" ili "trokut". Karakteristike kondenzatora ovise o naponu mreže i parametrima motora. Glavni problem pri korištenju indukcijskog motora bit će održavanje konstantnog broja okretaja. Ako se promijeni, morat ćete promijeniti kondenzatore, što može biti vrlo problematično.

Redovito povećanje cijena električne energije mnoge tjera na razmišljanje o pitanju alternativnih izvora električne energije. Jedno od najboljih rješenja u ovom slučaju je hidroelektrana. Potraga za rješenjem ovog pitanja ne tiče se samo razmjera zemlje. Sve češće možete vidjeti mini-hidroelektrane za dom (kućicu). Troškovi u ovom slučaju bit će samo za izgradnju i održavanje. Nedostatak takve strukture je što je njena izgradnja moguća samo pod određenim uvjetima. Potreban je protok vode. Osim toga, za izgradnju ove građevine u vašem dvorištu potrebna je dozvola lokalnih vlasti.

Shema mini hidroelektrane

Kanal, karakterističan za ravnice. Postavljaju se na rijekama s blagim protokom.
Stacionarno koriste energiju vodenih rijeka s brzim protokom vode.
Hidroelektrane postavljene na mjestima gdje opada protok vode. Najčešće se nalaze u industrijskim organizacijama.
Mobilni, koji su izgrađeni pomoću ojačane čahure.

Za izgradnju hidroelektrane dovoljan je čak i mali potok koji teče kroz mjesto. Vlasnici kuća s centralnim vodoopskrbom ne bi trebali očajavati.

Jedna od američkih tvrtki razvila je stanicu koja se može ugraditi u vodoopskrbni sustav kod kuće. U vodoopskrbni sustav ugrađena je mala turbina koja se pokreće strujanjem vode koja se kreće gravitacijom. To smanjuje brzinu protoka vode, ali smanjuje troškove električne energije. Osim toga, ova instalacija je potpuno sigurna.

Čak se i mini-hidroelektrane grade u kanalizacijskoj cijevi. Ali njihova izgradnja zahtijeva stvaranje određenih uvjeta. Voda kroz cijev bi trebala teći prirodno zbog nagiba. Drugi zahtjev je da promjer cijevi mora biti prikladan za opremu. A to se ne može učiniti u samostojećoj kući.

Klasifikacija mini hidroelektrana

Mini hidroelektrane (kuće u kojima se koriste uglavnom su privatni sektor) najčešće su jedne od sljedećih vrsta koje se razlikuju po principu rada:

Vodeni kotač je tradicionalni tip i najjednostavniji je za napraviti.
Propeler. Koristi se u slučajevima kada rijeka ima kanal širine više od deset metara.
Vijenac se postavlja na rijekama s blagim protokom. Za povećanje brzine protoka vode koriste se dodatne strukture.
Darrieus rotor se obično ugrađuje u industrijska postrojenja.

Prevalencija ovih opcija je zbog činjenice da ne zahtijevaju izgradnju brane.

Vodenično kolo

Ovo je klasična vrsta hidroelektrane, koja je najpopularnija za privatni sektor. Mini hidroelektrane ovog tipa su veliki kotač koji se može okretati. Njegove oštrice su spuštene u vodu. Ostatak strukture je iznad kanala, tjerajući cijeli mehanizam da se kreće. Snaga se preko hidrauličkog pogona prenosi na generator koji stvara struju.

propelerska stanica

Na okviru u okomitom položaju nalazi se rotor i podvodna vjetrenjača, koja se spušta pod vodu. Vjetrenjača ima lopatice koje se rotiraju pod utjecajem toka vode. Najbolji otpor pružaju oštrice širine dva centimetra (s brzim protokom, čija brzina, međutim, ne prelazi dva metra u sekundi).

U ovom slučaju, lopatice se pokreću zbog izbijanja, a ne zbog pritiska vode. Štoviše, smjer kretanja lopatica je okomit na smjer strujanja. Ovaj proces je sličan načinu rada vjetroelektrana, samo što radi pod vodom.

Hidroelektrana Garland

Ova vrsta mini-hidroelektrane je kabel koji se rasteže preko kanala i učvršćuje u potporni ležaj. Turbine male veličine i težine (hidraulički rotori) su obješene i čvrsto pričvršćene na nju u obliku vijenca. Sastoje se od dva polucilindra. Zbog poravnanja osi, kada se spuste u vodu, u njima se stvara zakretni moment. To dovodi do činjenice da se kabel savija, rasteže i počinje se okretati. U ovoj situaciji kabel se može usporediti s osovinom koja služi za prijenos snage. Jedan kraj užeta spojen je na mjenjač. Snaga se na njega prenosi rotacijom kabela i hidrauličnih baklji.

Prisutnost nekoliko "vijenaca" pomoći će povećati snagu stanice. Mogu se međusobno povezati. Ni to ne povećava uvelike učinkovitost ove HE. Ovo je jedan od nedostataka takve strukture.

Još jedan nedostatak ove vrste je opasnost koju stvara za druge. Ovakva stanica može se koristiti samo na pustim mjestima. Znakovi upozorenja su obavezni.

Rotor Daria

Mini-hidroelektrana za privatnu kuću ovog tipa nazvana je po svom programeru, Georgesu Darieru. Ovaj dizajn je patentiran 1931. godine. To je rotor s lopaticama na sebi. Za svaku od oštrica, potrebni se parametri odabiru pojedinačno. Rotor se spušta pod vodu u okomitom položaju. Lopatice se rotiraju zbog pada tlaka koji nastaje pod djelovanjem vode koja struji njihovom površinom. Ovaj proces je sličan sili dizanja koja tjera avione da polijeću.

Ova vrsta HE ima dobar indeks učinkovitosti. Druga prednost je što smjer toka nije bitan.

Među nedostacima toga može se izdvojiti složen dizajn i teška instalacija.

Prednosti mini hidroelektrane

Bez obzira na vrstu gradnje, mini hidroelektrane imaju niz prednosti:

Ekološki prihvatljiv, ne proizvodi tvari štetne za atmosferu.
Proces dobivanja električne energije odvija se bez stvaranja buke.
Voda ostaje čista.
Električna energija se proizvodi konstantno, bez obzira na doba dana ili vremenske uvjete.
Čak i mali potok dovoljan je za opremanje stanice.
Višak struje može se prodati susjedima.
Ne treba vam puno dopuštene dokumentacije.

Mini hidroelektrana uradi sam

Možete sami graditi za proizvodnju električne energije. Za privatnu kuću dovoljno je dvadeset kilovata dnevno. Čak i mini hidroelektrana "uradi sam" može podnijeti ovu vrijednost. Ali treba imati na umu da ovaj proces karakterizira niz značajki:

Precizne izračune je teško napraviti.
Dimenzije, debljina elemenata odabiru se "na oko", samo empirijski.
Domaće konstrukcije nemaju zaštitne elemente, što dovodi do čestih kvarova i povezanih troškova.

Stoga, ako nema iskustva i određenog znanja u ovom području, bolje je napustiti ovu vrstu ideje. Možda će biti jeftinije kupiti gotovu stanicu.

Ako i dalje odlučite sve učiniti vlastitim rukama, tada morate započeti mjerenjem brzine protoka vode u rijeci. Uostalom, to ovisi o snazi koja se može dobiti. Ako je brzina manja od jednog metra u sekundi, onda se izgradnja mini hidroelektrane na ovom mjestu neće opravdati.

Još jedan korak koji se ne smije izostaviti su izračuni. Potrebno je pažljivo izračunati iznos troškova koji će se potrošiti na izgradnju stanice. Kao rezultat toga, može se pokazati da hidroelektrana nije najbolja opcija. Tada biste trebali obratiti pozornost na druge vrste alternativne struje.

Mini hidroelektrana može biti najbolje rješenje za uštedu energije. Za njegovu izgradnju potrebno je imati rijeku u blizini kuće. Ovisno o željenim karakteristikama, možete odabrati odgovarajuću verziju hidroelektrane. Uz pravi pristup, takvu strukturu možete napraviti čak i vlastitim rukama.

U slučaju da u blizini vaše seoske kuće postoji rijeka ili potok, možete samostalno izgraditi hidroelektrični generator male snage za kuću. Hidroelektrana vlastite izrade osigurat će besplatnu struju.

Možda vam neće uštedjeti puno novca, ali spoznaja da imate vlastiti izvor struje košta puno više. Postoje slučajevi kada nema centralnog napajanja u kući. Tada čak i vrlo mali kapaciteti snage mogu biti vrlo korisni.

Izvori električne energije za malu hidroelektranu mogu biti:

Rijeke ili potoci.
Visinske razlike na jezerskim preljevima.
Odvodi za tehničke svrhe.

U usporedbi s drugim uređajima za proizvodnju električne energije koji rade iz obnovljivih izvora, hidroelektrični generatori su najsloženiji. U slučaju da se odlučite za izgradnju mini hidroelektrane, prvi korak je mjerenje brzine toka rijeke. Najlakši način za to je odrediti koliko će sekundi neki objekt preplivati 10 metara. Ako se ispostavi da je brzina manja od 1 metar u sekundi, produktivna hidroelektrana neće raditi. Ali ako umjetno suzite kanal ili napravite malu branu, tada se brzina protoka može malo povećati.

Mikrohidroelektrana zahtijeva određenu silu pritiska vode - mlaz, koji pada na lopatice hidroturbine, pokreće generator. Djelujući po ovom principu, instalacija proizvodi električnu energiju. Snaga protoka vode ovisi ili o prirodnoj razlici vodostaja (derivacija), ili o umjetnom sužavanju kanala uz pomoć brane.

Da bi se proizvela električna energija, visinska razlika mora biti otprilike 1-2 metra, a protok vode mora biti 90 litara u sekundi. U uvjetima brdovitog terena, minihidroelektrane su jednostavno nezamjenjive. Proces instalacije je prilično jednostavan i ne zahtijeva posebna znanja i vještine.

Ovisno o dizajnu i principu rada, može se razlikovati nekoliko glavnih tipova hidroelektrana domaće izrade.

Vijenac. Sastoji se od kabela koji je razvučen s jedne strane rijeke na drugu. Ima fiksne rotore koji se rotiraju zbog protoka vode. Zauzvrat, rotori zakreću kabel, čiji je jedan kraj spojen na ležaj, a drugi na osovinu generatora.
Vodenično kolo. Važan detalj za domaću hidroelektranu. Kotač ima lopatice koje su okomite na površinu vode. Voda vrši pritisak na lopatice, zbog čega se sam kotač rotira.
Propeler. Izvrsna opcija za mini hidroelektranu ako je korito široko više od 10 m. Rotor propelera postavljen je u okomitom položaju. Propeler ima male lopatice, otprilike 2 cm.Ako je protok rijeke veći od 2 metra u sekundi, preporuča se odabrati druge veličine lopatica.
Rotor Daria. To je okomito postavljen rotor koji se rotira zbog razlike tlaka na svojim lopaticama.

Ove vrste mini-hidroelektrana ujedinjene su činjenicom da njihove strukture ne zahtijevaju izgradnju brane. Brana je vrlo precizan i skup objekt čija je cijena nekoliko puta veća od cijene domaće izrade. Treba napomenuti da kapacitet mini hidroelektrane mora zadovoljiti potrebe za električnom energijom.

Hibridne hidroelektrane

U slučaju da vaše potrebe zahtijevaju više električne energije nego što proizvodi kućna hidroelektrana, najbolja opcija je ugradnja hibridne elektrane i diesel generatora. Ali ovaj dizajn ima nekoliko nedostataka, uključujući:

Velika razina buke i bez opasnosti od onečišćenja.
Njihov rad zahtijeva značajne materijalne troškove. Cijena električne energije, koja se proizvodi pomoću takve opreme, bit će oko 20 rubalja. po kWh.
Redovitim gašenjem dizel generatora, njihov radni vijek se značajno smanjuje, a učinkovitost generatora značajno pada.

Optimalno rješenje pri ugradnji hibridne elektrane je korištenje diesel generatora kao rezerve. One će biti onemogućene ako se potrošaču opskrbi potrebna snaga. Čim hidroelektrana vlastite izrade prestane proizvoditi energiju potrebne snage, dizel generator se uključuje i nadoknađuje nedostatak električne energije.

Prednosti mini hidroelektrane

Tijekom izgradnje mini hidroelektrane i tijekom njenog korištenja, nema narušavanja prirodnog krajolika.
Instalacija mini hidroelektrane ne pogoršava kvalitetu vode: ona zadržava prirodna svojstva.
Vremenski uvjeti ne utječu na rad elektrane.
Ne postoje apsolutno nikakvi problemi koji se uočavaju u energiji velikih razmjera: izgradnja skupih građevina ili poplava područja.

Kako povećati učinkovitost hidroelektrana

Ako trebate malo povećati količinu proizvedene električne energije, možete organizirati povećanje protoka formiranjem visinske razlike. Najjednostavnije rješenje ovog problema je ugradnja odvodne cijevi u rezervoar. U ovom slučaju potrebno je uzeti u obzir promjer same cijevi, jer će to izravno utjecati na brzinu protoka. Što je manji, to je veća brzina. Ova metoda vam omogućuje da instalirate mini hidroelektranu čak i ako u blizini kuće teče mali potok. Koristeći visokokvalitetne materijale pri izradi generatora, mini hidroelektrana može uspješno upravljati ovom opremom za kućne potrebe.

Zbog stalnog rasta cijene ugljikohidratnih energenata, stručnjaci sve više pažnje posvećuju prednostima korištenja električne energije proizvedene 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. No, nema svaki lokalitet prirodne mogućnosti za izgradnju takvih građevina, koje 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, zajedno s električnim generatorom, koji osigurava proizvodnju električne energije pod kontrolom upravljačkog sustava.
Moderne mini hidroelektrane opremljene su upravljačkim sustavom koji omogućuje rad u automatskom načinu rada s trenutnim prijelazom na ručno upravljanje u slučaju nužde. Sustav zaštite na više razina omogućuje izbjegavanje preopterećenja opreme kada se vanjski uvjeti promijene. Dizajn stanica omogućuje minimiziranje građevinskih radova tijekom ugradnje potrebne opreme.

Vrste mini hidroelektrana

Mini hidroelektrana je oprema snage od 1 do 3000 kW, koja uključuje uređaj za unos vode (turbinu), proizvodnu jedinicu i sustav upravljanja opremom.
Ovisno o korištenim vodnim resursima, mini hidroelektrane se dijele u nekoliko kategorija:

protočne stanice koje koriste energiju malih rijeka s organiziranim akumulacijama. Uglavnom se koriste na ravnom terenu;
stacionarne stanice koje koriste energiju brze struje u radu planinskih rijeka;
stanice koje koriste razlike protoka vode u industrijskim poduzećima;
mobilne stanice koje koriste ojačana crijeva za organizaciju protoka.

U skladu s očekivanim tlakom protoka vode, hidroelektrana i njezina turbina su projektirane tako da odgovaraju snazi agregata za proizvodnju energije kako bi se osigurala potrebna brzina generatora i olakšalo stvaranje potrebne frekvencije struje.

Za različite uvjete rada mini hidroelektrana razvijene su odgovarajuće izvedbe turbina:

s velikim tlakom protoka vode većim od 60 m koriste se radijalno-aksijalne turbine i turbine s kantom;
s prosječnim intenzitetom protoka od 25 - 60 m, dobro su se pokazale turbine rotacijskog i radijalno-aksijalnog dizajna;
na niskotlačnim tokovima isplativije je koristiti rotacijske i propelerne konstrukcije smještene u armiranobetonskim komorama.

Video domaća hidroelektrana

Značajke spajanja mini hidroelektrane

Uređaj ove opreme omogućuje vam povezivanje stanica izravno na mrežu napajanja, u ovom slučaju se koristi sinkroni generator. Za stvaranje lokalne mreže koristi se asinkrona jedinica koja je opremljena balastnom jedinicom koja je potrebna za rasipanje viška snage kako bi se izbjegao kvar sustava napajanja i nagle promjene u glavnim mrežnim parametrima.

Prednosti i nedostaci mini hidroelektrana

Prednosti takvih sustava uključuju:

ekološka sigurnost opreme i nema potrebe za poplavom velikih površina;
niska cijena proizvedene električne energije, koja je nekoliko puta jeftinija od one proizvedene u termoelektranama;
jednostavnost i pouzdanost korištene opreme i mogućnost njezina izvanmrežnog rada;
neiscrpnost korištenog prirodnog resursa

Nedostaci uključuju:

prekidi u opskrbi električnom energijom pojedinih regija u slučaju kvara opreme, u slučaju korištenja mini hidroelektrane kao lokalnog izvora. To se kompenzira prisutnošću napajanja u nuždi, automatski spojenog;
slaba proizvodna i popravna baza ove grane opskrbe energijom u našoj zemlji.