Centrale idroelettrica fatta in casa su una ruota idraulica. Mini centrali idroelettriche per una casa privata, generatore d'acqua fai-da-te cottage

Le centrali idroelettriche utilizzano l'energia dell'acqua per generare energia elettrica. Le stazioni self-made risolvono il problema della lontananza dalle reti elettriche centralizzate o aiutano a risparmiare energia elettrica.

Vantaggi e svantaggi delle centrali idroelettriche

Le centrali idroelettriche presentano i seguenti vantaggi rispetto ad altri tipi di fonti di energia alternativa:

Non dipendono dal tempo e dall'ora del giorno (a differenza). Ciò consente di generare più potenza a una velocità prevedibile.
La potenza della sorgente (fiume o ruscello) può essere regolata. Per fare ciò, è sufficiente restringere il canale con una diga o fornire una differenza di altezza dell'acqua.
Le installazioni idrauliche non fanno alcun rumore (a differenza).
Molti tipi di centrali a bassa potenza non richiedono alcun permesso di installazione.

Gli svantaggi delle centrali idroelettriche fatte in casa includono l'impossibilità di lavorare con tempo freddo. Inoltre, l'ambiente acquatico è aggressivo, quindi le parti della stazione devono essere impermeabili e durevoli.

Quando si progetta una mini centrale idroelettrica da utilizzare come fonte di energia alternativa per la propria casa, i seguenti fattori dovrebbero essere decisivi:

La vicinanza del fiume alla casa. Installare una stazione fatta in casa lontano da casa non vale la pena. Più l'installazione è lontana, minore sarà la sua efficienza, perché parte dell'energia andrà persa durante la trasmissione. Inoltre, è più difficile proteggere il tuo HPP da furti o danni.
Portata sufficiente o possibilità del suo aumento. La potenza della stazione aumenta esponenzialmente all'aumentare della velocità dell'acqua.

Trovare la velocità è facile. Getta un pezzo di polistirolo o una pallina da tennis nell'acqua e calcola il tempo per nuotare per una certa distanza. Quindi dividi metri per secondi e troverai la tua velocità. La velocità dell'acqua minima sufficiente per una centrale idroelettrica fatta in casa è di 1 m / s.

Se la portata del tuo fiume o ruscello è inferiore a questo valore, una piccola diga o un tubo che si restringe la aumenterà. Ma queste opzioni possono causare ulteriori difficoltà. La costruzione della diga richiede il permesso delle autorità, nonché il consenso dei vicini.

Mini centrale idroelettrica fai-da-te

Il design della centrale idroelettrica è piuttosto complicato, quindi sarà possibile costruire da soli solo una piccola stazione, che farà risparmiare elettricità o fornirà energia a una famiglia modesta. Di seguito sono riportati due esempi di realizzazione di una centrale idroelettrica fatta in casa.

Come realizzare una mini centrale idroelettrica da una bicicletta

Questa versione della centrale idroelettrica è ideale per le gite in bicicletta. È compatto e leggero, ma sarà in grado di fornire energia per un piccolo campo allestito sulle rive di un ruscello o di un fiume. L'elettricità risultante è sufficiente per l'illuminazione serale e la ricarica dei dispositivi mobili.

Per installare la stazione avrai bisogno di:

La ruota anteriore di una bicicletta.
Un generatore di biciclette che viene utilizzato per alimentare le luci delle biciclette.
Lame fatte in casa. Sono pretagliati da lamiera di alluminio. La larghezza delle lame dovrebbe essere compresa tra due e quattro centimetri e la lunghezza dovrebbe essere dal mozzo della ruota al suo bordo. Può esserci un numero qualsiasi di lame, devono essere posizionate alla stessa distanza l'una dall'altra.

Per avviare una tale stazione, è sufficiente immergere la ruota nell'acqua. La profondità di immersione è determinata sperimentalmente, da circa un terzo a metà della ruota.

Per costruire una stazione più potente per un uso permanente, saranno necessari materiali più durevoli. Gli elementi in metallo e plastica sono i più adatti, che sono più facili da proteggere dagli effetti dell'ambiente acquatico. Ma le parti in legno sono adatte anche se impregnate con una soluzione speciale e verniciate con vernice impermeabile.

La stazione richiede i seguenti elementi:

Tamburo in acciaio dal cavo (2,2 metri di diametro). Ne viene ricavata una ruota del rotore. Per fare ciò, il tamburo viene tagliato a pezzi e saldato nuovamente a una distanza di 30 centimetri. Le lame (18 pezzi) sono realizzate con i resti del tamburo. Sono saldati al raggio con un angolo di 45 gradi. Per sostenere l'intera struttura, un telaio è costituito da angoli o tubi. La ruota gira su cuscinetti.
Sulla ruota è installato un riduttore a catena (il rapporto di trasmissione dovrebbe essere quattro). Per facilitare l'unione degli assi motore e generatore, nonché per ridurre le vibrazioni, la rotazione viene trasmessa attraverso il cardano della vecchia vettura.
Il generatore è adatto per un motore asincrono. Ad esso dovrebbe essere aggiunto un altro riduttore con un rapporto di circa 40. Quindi per un generatore trifase con 3000 giri al secondo, con un rapporto di riduzione totale di 160, il numero di giri diminuirà a 20 giri al minuto.
Mettere tutte le apparecchiature elettriche in un contenitore impermeabile.

I materiali di partenza descritti sono facili da trovare in una discarica o da amici. Per tagliare un tamburo d'acciaio con una smerigliatrice e per saldare, puoi pagare specialisti (o fare tutto da solo). Di conseguenza, una centrale idroelettrica con una capacità fino a 5 kW costerà una piccola somma.

Ottenere elettricità dall'acqua non è così difficile. È più difficile costruire un sistema di alimentazione autonomo basato su una centrale idroelettrica fatta in casa, mantenere la stazione in funzione e garantire la sicurezza delle persone e degli animali che la circondano.

Descrivi in dettaglio di cosa potresti aver bisogno micro-idro, non ha senso: le risposte a questa domanda sono ovvie. In breve, diremo solo che delle note fonti di energia alternativa - generatori solari, centrali eoliche e idroelettriche - queste ultime sono potenzialmente le più potenti a un costo inferiore. Inoltre, non dipendi da fattori meteorologici: vento o sole.

Un vantaggio significativo di una centrale micro-idroelettrica fatta in casa è anche la relativa economicità e disponibilità di materiali. L'acquisto di una centrale idroelettrica di fabbrica può costare $ 1000-10000,

Tuttavia, sono le centrali mini-idroelettriche le più difficili da progettare e realizzare, soprattutto per una persona impreparata. Ad esempio, l'appassionato Lukmon Akhmedov (Tagikistan) ha impiegato circa 2 anni per realizzare la sua versione della centrale elettrica. Durante la stesura di questo articolo, abbiamo cercato di esporre in modo sufficientemente dettagliato e chiaro l'intero processo, passo dopo passo. Speriamo che con il nostro aiuto ci vorrà molto meno tempo.

Tipi di micro centrali idroelettriche

Notiamo subito che in questo articolo parleremo della produzione di centrali micro-idroelettriche senza diga con le nostre mani. La costruzione di una diga è un compito complesso e costoso e dovrai anche dedicare molto tempo a ottenere l'approvazione delle autorità. Con le centrali idroelettriche senza dighe, tutto è molto più semplice: sono più rispettose dell'ambiente e il loro principale inconveniente - la minore potenza - non è critico, perché abbiamo bisogno di energia per i bisogni privati, relativamente piccoli.

Separatamente, notiamo che per "micro-idro" si intende un'unità con una potenza fino a 100 kW.

Quindi, le centrali idroelettriche senza diga sono di 4 tipi: centrale idroelettrica "ghirlanda", "ruota idraulica", rotore Darier ed "elica". Inoltre, le centrali idroelettriche senza dighe sono spesso chiamate "flusso" o "flusso libero".

La centrale idroelettrica di Garland è stata sviluppata dall'ingegnere sovietico Blinov a metà del XX secolo. È costituito da piccole turbine - idro virgolatori, infilate sotto forma di perline su un cavo che viene lanciato attraverso il fiume. Un'estremità del cavo è fissata al cuscinetto di supporto e l'altra estremità ruota l'albero del generatore. Il cavo in questa unità svolge il compito di un albero, la cui rotazione viene trasmessa all'albero del generatore. Gli svantaggi di una centrale idroelettrica a corde includono il costo relativamente elevato, il pericolo per gli altri (è probabile che un tale progetto dovrà essere coordinato con le autorità, i vicini) e la bassa potenza di uscita.
La ruota idraulica è installata perpendicolarmente alla superficie dell'acqua ed è immersa nell'acqua per meno della metà. Può essere alimentato in due modi: o il flusso d'acqua preme sulle lame nella parte inferiore della ruota, facendola ruotare, oppure il flusso d'acqua cade sulla ruota dall'alto (vedi foto sotto). L'efficienza di quest'ultima opzione è molto più alta. Nella produzione di questo tipo di turbina, il problema principale è la scelta competente della forma delle pale, che consentirà l'uso più efficiente dell'energia dell'acqua.
Il rotore Darrieus è un rotore verticale con pale appositamente progettate. Grazie a lei, il flusso d'acqua preme sulle lame con forze diverse, a causa delle quali avviene la rotazione. Questo effetto può essere paragonato alla forza di portanza dell'ala di un aeromobile, che si verifica a causa della differenza di pressione sopra e sotto l'ala.
L'elica nel suo design è simile all'elica di una turbina eolica (da cui, appunto, il nome) o all'elica di una nave. Tuttavia, le pale di un'elica subacquea sono generalmente molto più strette, il che consente di utilizzare l'energia del flusso in modo più efficiente. Ad esempio, per un fiume con una portata di 1-2 m / s, è sufficiente una larghezza di 2 centimetri. Questo design è adatto per fiumi veloci e profondi. Un punto importante: per la sicurezza di bagnanti e turisti, assicurati di installare una recinzione e una boa di segnalazione. L'unità gira abbastanza velocemente da causare lesioni gravi.

A nostro avviso, per la manifattura microcentrale idroelettrica fai-da-teè ottimale utilizzare un'elica o un design a ruota idraulica. Si precisa che entrambi i tipi di turbine nelle unità prodotte in fabbrica hanno una forma piuttosto complessa (la cosiddetta “turbina Kaplan”, “turbina Pelton”, ecc.), che consente di ottenere la massima efficienza per vari tipi di fluire. Tuttavia, è difficile produrre tali turbine nella produzione "casalinga".

Un po' di teoria sulle micro centrali idroelettriche e calcoli di base.

Il prossimo passo è calcolare e misurare la portata. È molto rischioso determinarlo a occhio: è molto facile commettere un errore, quindi misura 10-20 metri lungo la costa, lancia un galleggiante (un chip, una pallina) in acqua e misura il tempo impiegato dal chip per nuotare la distanza. Dividi la distanza per il tempo per ottenere la velocità della corrente. Come dimostra la pratica, se è inferiore a 1 m / s, l'installazione di una microcentrale idroelettrica in questo torrente potrebbe essere ingiustificata. Se prevediamo di ricevere energia a causa del dislivello, la potenza può essere calcolata approssimativamente utilizzando la seguente formula:

Potenza N=k*9.81*1000*Q*H,

dove k è l'efficienza del sistema (normalmente 20%-50%); 9,81 (m/sec2) è l'accelerazione di caduta libera; H - dislivello;

Q è il consumo di acqua (m3/sec); 1000 è la densità dell'acqua (kg/m3).

Come si può vedere dalla formula, la potenza è direttamente proporzionale alla velocità. Se il fiume ha diversi rami, vale la pena misurare la velocità in tutto e scegliere il torrente con la velocità e la profondità più elevate. Si prega di notare che le misurazioni devono essere effettuate con tempo calmo.

Trova la larghezza e la profondità del fiume in metri. Semplicisticamente, assumiamo che il flusso nella sezione trasversale abbia la forma di un rettangolo, quindi moltiplicando l'area della sezione trasversale per la sua velocità, otteniamo la portata:

Q = a*b*v. Perché infatti la sezione del flusso d'acqua ha un'area minore, quindi il valore risultante va moltiplicato per 70% -80%.

Se abbiamo già un generatore già pronto, possiamo stimare il possibile raggio di lavoro della ruota e il fattore di moltiplicazione richiesto.

Raggio della ruota (m) = Velocità del flusso (m/s) / Velocità della ruota (Hz). Possiamo stimare la velocità della ruota conoscendo la frequenza di funzionamento del generatore (solitamente in "rpm") e il rapporto di riduzione atteso.

Pratica: costruiamo noi stessi microcentrali idroelettriche

Ora è il turno di progettare e realizzare la turbina. Di seguito si descrivono le caratteristiche della realizzazione di una microcentrale idroelettrica del tipo "ruota idraulica". È vantaggioso utilizzare questo design se abbiamo l'opportunità di organizzare un dislivello per il flusso (o tale differenza esiste già, ad esempio è una fogna da uno stagno). Come accennato in precedenza, occorre prestare particolare attenzione alla forma delle lame. Se si utilizza una ruota con lame sotto forma di matrici (vedi foto sotto, in questo caso le lame sono impostate con un angolo di 45 gradi), l'efficienza di tale installazione sarà molto ridotta.

Meglio utilizzare lame concave, che si possono ricavare, ad esempio, dal PVC o da un tubo metallico tagliandolo longitudinalmente in 2 o 4 parti. Come mostra la pratica, dovrebbero esserci almeno 16 lame Per tagliare il tubo il più dritto possibile, traccia delle linee di marcatura lungo la superficie. Puoi anche attaccare 2 blocchi di legno paralleli e usarli come guide. La superficie delle lame deve essere lucidata, altrimenti parte dell'energia dell'acqua verrà spesa per l'attrito.

Come la ruota stessa, puoi utilizzare un avvolgicavo vuoto o semplicemente realizzare dei dischi del diametro appropriato. La distanza tra i dischi corrisponde alla lunghezza delle lame. Colleghiamo i dischi insieme e ritagliamo scanalature semicircolari per l'installazione delle lame. In alternativa, le lame possono essere saldate. Se il design è piccolo, è possibile utilizzare una rete fissata davanti alla ruota per proteggere dai detriti. Nel caso in cui l'acqua cada sulle lame dall'alto, ma il flusso è sufficientemente ampio, ha senso realizzare un ugello (vedi foto sotto), grazie al quale verrà utilizzata tutta l'energia del flusso. Nella foto sopra, puoi vedere che la fogna è stretta di per sé, quindi non è necessario utilizzare un ugello. In ogni caso, il flusso dovrebbe cadere sulla ruota idraulica dall'alto, verso le 10, se si pensa alla ruota come a un quadrante di orologio.

Un telaio metallico saldato può essere utilizzato come struttura portante. Per aumentare l'efficienza, prova, se possibile, a variare la posizione della ruota: più vicino o più lontano, più alto o più basso rispetto al flusso in entrata.

Ora dobbiamo montare il cambio step-up (moltiplicatore). Adatto sia per ingranaggio che per catena. Quale moltiplicatore applicare e quale fattore di riduzione è necessario dipende dalla portata, dalle prestazioni della ruota e del generatore. Calcolare il coefficiente è molto semplice: dividiamo il numero di giri di lavoro del generatore per il numero di giri della ruota al minuto. A volte è necessario utilizzare 2 cambi di tipo diverso. Per trasferire la rotazione dalla ruota al cambio o al generatore, viene utilizzato un tubo, un albero cardanico o altro elemento simile.

Qualsiasi motore adatto viene selezionato come generatore ed è auspicabile che sia sincrono. Per l'asincrono, dovrai aggiungere condensatori che funzionano secondo lo schema "stella" o "triangolo". Le caratteristiche dei condensatori dipendono dalla tensione di rete e dai parametri del motore. Il problema principale quando si utilizza un motore a induzione sarà quello di mantenere un numero di giri costante. Se cambia, dovrai cambiare i condensatori, il che può essere molto problematico.

Il regolare aumento dei prezzi dell'elettricità fa riflettere molte persone sulla questione delle fonti alternative di elettricità. Una delle migliori soluzioni in questo caso è una centrale idroelettrica. La ricerca di una soluzione a questo problema non riguarda solo le dimensioni del Paese. Sempre più spesso si possono vedere mini-centrali idroelettriche per la casa (cottage). I costi in questo caso saranno solo per la costruzione e la manutenzione. Lo svantaggio di una tale struttura è che la sua costruzione è possibile solo in determinate condizioni. È richiesto il flusso d'acqua. Inoltre, la costruzione di questa struttura nel tuo cortile richiede l'autorizzazione delle autorità locali.

Schema di una mini centrale idroelettrica

Canale, caratteristico della pianura. Sono installati su fiumi con una leggera portata.
Stazionario utilizza l'energia dei fiumi d'acqua con un flusso d'acqua veloce.
Centrali idroelettriche installate in luoghi in cui il flusso d'acqua diminuisce. Si trovano più spesso nelle organizzazioni industriali.
Mobile, che sono costruiti utilizzando una manica rinforzata.

Per la realizzazione di una centrale idroelettrica è sufficiente anche un piccolo corso d'acqua che attraversa il sito. I proprietari di case con approvvigionamento idrico centralizzato non dovrebbero disperare.

Una delle società americane ha sviluppato una stazione che può essere integrata nel sistema di approvvigionamento idrico di casa. Una piccola turbina è incorporata nel sistema di approvvigionamento idrico, che viene messo in moto dal flusso d'acqua che si muove per gravità. Ciò riduce la portata dell'acqua, ma riduce il costo dell'elettricità. Inoltre, questa installazione è completamente sicura.

Nella condotta fognaria sono in costruzione anche minicentrali idroelettriche. Ma la loro costruzione richiede la creazione di determinate condizioni. L'acqua attraverso il tubo dovrebbe fluire naturalmente a causa della pendenza. Il secondo requisito è che il diametro del tubo sia adatto all'apparecchiatura. E questo non si può fare in una casa unifamiliare.

Classificazione delle mini centrali idroelettriche

Le mini centrali idroelettriche (le case in cui vengono utilizzate sono per lo più del settore privato) sono molto spesso uno dei seguenti tipi, che differiscono per il principio di funzionamento:

La ruota idraulica è di tipo tradizionale ed è la più facile da realizzare.
Elica. Utilizzato nei casi in cui il fiume ha un canale con una larghezza superiore ai dieci metri.
La ghirlanda è installata sui fiumi con un leggero flusso. Per aumentare la velocità del flusso d'acqua, vengono utilizzate strutture aggiuntive.
Il rotore Darrieus viene solitamente installato negli impianti industriali.

La prevalenza di queste opzioni è dovuta al fatto che non richiedono la costruzione di una diga.

Ruota d'acqua

Questo è un tipo classico di centrale idroelettrica, che è più popolare per il settore privato. Le mini centrali idroelettriche di questo tipo sono una grande ruota che può ruotare. Le sue lame sono calate nell'acqua. Il resto della struttura è sopra il canale, costringendo l'intero meccanismo a muoversi. La potenza viene trasmessa attraverso un azionamento idraulico a un generatore che genera corrente.

stazione dell'elica

Sul telaio in posizione verticale c'è un rotore e un mulino a vento subacqueo, che viene abbassato sott'acqua. Il mulino a vento ha pale che ruotano sotto l'influenza del flusso d'acqua. La migliore resistenza è data dalle lame larghe due centimetri (con un flusso veloce, la cui velocità però non supera i due metri al secondo).

In questo caso le lame vengono messe in moto per l'emersione e non per la pressione dell'acqua. Inoltre, la direzione di movimento delle lame è perpendicolare alla direzione del flusso. Questo processo è simile a come funzionano i parchi eolici, solo che funziona sott'acqua.

Centrale idroelettrica di Garland

Questo tipo di minicentrale idroelettrica è un cavo teso sul canale e fissato in un cuscinetto di supporto. Turbine di piccole dimensioni e peso (rotori idraulici) sono appese e fissate rigidamente su di esso a forma di ghirlanda. Sono costituiti da due semicilindri. A causa dell'allineamento degli assi, quando vengono abbassati nell'acqua, viene creata una coppia in essi. Ciò porta al fatto che il cavo si piega, si allunga e inizia a ruotare. In questa situazione, il cavo può essere paragonato a un albero che serve a trasmettere potenza. Un'estremità della fune è collegata al cambio. La potenza gli viene trasferita dalla rotazione del cavo e delle torce idrauliche.

La presenza di diverse "ghirlande" aiuterà ad aumentare la potenza della stazione. Possono essere collegati tra loro. Anche questo non aumenta di molto l'efficienza di questo HPP. Questo è uno degli svantaggi di una tale struttura.

Un altro svantaggio di questa specie è il pericolo che crea per gli altri. Questo tipo di stazione può essere utilizzato solo in luoghi deserti. I segnali di pericolo sono obbligatori.

Rotore Daria

Una mini centrale idroelettrica per una casa privata di questo tipo prende il nome dal suo costruttore, Georges Darier. Questo design è stato brevettato nel 1931. È un rotore con lame su di esso. Per ciascuna delle lame, i parametri necessari vengono selezionati individualmente. Il rotore viene abbassato sott'acqua in posizione verticale. Le lame ruotano a causa della caduta di pressione che si verifica sotto l'azione dell'acqua che scorre sulla loro superficie. Questo processo è simile alla forza di sollevamento che fa decollare gli aeroplani.

Questo tipo di HPP ha un buon indice di efficienza. Il secondo vantaggio è che la direzione del flusso non ha importanza.

Tra le carenze di questo, si può individuare un design complesso e un'installazione difficile.

Vantaggi di una mini centrale idroelettrica

Indipendentemente dal tipo di costruzione, le mini centrali idroelettriche presentano una serie di vantaggi:

Ecologico, non produce sostanze nocive per l'atmosfera.
Il processo di ottenimento dell'elettricità avviene senza la formazione di rumore.
L'acqua rimane pulita.
L'elettricità viene generata costantemente, indipendentemente dall'ora del giorno o dalle condizioni meteorologiche.
Anche un piccolo ruscello è sufficiente per attrezzare la stazione.
L'elettricità in eccesso può essere venduta ai vicini.
Non hai bisogno di molta documentazione permissiva.

Mini centrale idroelettrica fai-da-te

Puoi costruire per generare elettricità da solo. Per una casa privata bastano venti kilowatt al giorno. Anche una mini centrale idroelettrica fai-da-te può gestire questo valore. Ma va ricordato che questo processo è caratterizzato da una serie di caratteristiche:

Calcoli precisi sono difficili da fare.
Le dimensioni, lo spessore degli elementi sono selezionati "ad occhio", solo empiricamente.
Le strutture fatte in casa non hanno elementi protettivi, il che porta a frequenti guasti e costi associati.

Pertanto, se non c'è esperienza e conoscenza certa in questo settore, è meglio abbandonare questo tipo di idea. Potrebbe essere più economico acquistare una stazione già pronta.

Se decidi ancora di fare tutto con le tue mani, devi iniziare misurando la velocità del flusso d'acqua nel fiume. Dopotutto, dipende dalla potenza che si può ottenere. Se la velocità è inferiore a un metro al secondo, la costruzione di una mini centrale idroelettrica in questo luogo non si giustificherà.

Un altro passaggio che non dovrebbe essere omesso sono i calcoli. È necessario calcolare attentamente l'importo dei costi che verranno spesi per la costruzione della stazione. Di conseguenza, potrebbe risultare che l'energia idroelettrica non è l'opzione migliore. Quindi dovresti prestare attenzione ad altri tipi di elettricità alternativa.

Una mini centrale idroelettrica può essere la soluzione migliore per risparmiare sui costi energetici. Per la sua costruzione è necessario avere un fiume vicino alla casa. A seconda delle caratteristiche desiderate, è possibile scegliere la versione appropriata della centrale idroelettrica. Con il giusto approccio, puoi persino creare una struttura del genere con le tue mani.

Nel caso in cui ci sia un piccolo fiume o ruscello vicino alla tua casa di campagna, puoi costruire autonomamente un generatore idroelettrico a bassa potenza per la casa. Una centrale idroelettrica autocostruita fornirà elettricità gratuita.

Potrebbe non farti risparmiare molti soldi, ma rendersi conto di avere la tua fonte di elettricità costa molto di più. Ci sono casi in cui non c'è alimentazione centrale alla casa. Quindi anche capacità di potenza molto ridotte possono essere molto utili.

Le fonti di energia elettrica per una piccola centrale idroelettrica possono essere:

Fiumi o torrenti.
Dislivelli sugli sfioratori lacustri.
Scarichi per scopi tecnici.

Rispetto ad altri dispositivi per la generazione di elettricità che funzionano da fonte rinnovabile, i generatori idroelettrici sono i più complessi. Nel caso in cui si decida di realizzare una minicentrale idroelettrica, il primo passo è misurare la velocità del flusso del fiume. Il modo più semplice per farlo è determinare per quanti secondi un oggetto nuoterà per 10 metri. Se la velocità risultasse inferiore a 1 metro al secondo, una centrale idroelettrica produttiva non funzionerà. Ma se restringi artificialmente il canale o crei una piccola diga, la portata potrebbe aumentare leggermente.

Una centrale microidroelettrica richiede una certa forza di pressione dell'acqua: un getto, che cade sulle pale di un'idroturbina, avvia il generatore. Agendo in base a questo principio, l'impianto genera energia elettrica. La potenza del flusso d'acqua dipende o dal naturale dislivello dell'acqua (derivazione) o dal restringimento artificiale del canale con l'aiuto di una diga.

Per generare elettricità, il dislivello deve essere di circa 1-2 metri e il flusso d'acqua deve essere di 90 litri al secondo. In condizioni di terreno collinare, le centrali miniidroelettriche sono semplicemente insostituibili. Il processo di installazione è abbastanza semplice e non richiede conoscenze e abilità speciali.

A seconda del progetto e del principio di funzionamento, si possono distinguere diversi tipi principali di centrali idroelettriche fatte in casa.

Ghirlanda. È costituito da un cavo che si estende da una parte all'altra del fiume. Ha rotori fissi che ruotano a causa del flusso d'acqua. A loro volta, i rotori ruotano il cavo, un'estremità del quale è collegata al cuscinetto e l'altra all'albero del generatore.
Ruota d'acqua. Un dettaglio importante per una centrale idroelettrica fatta in casa. La ruota ha lame perpendicolari alla superficie dell'acqua. L'acqua esercita una pressione sulle lame, per cui la ruota stessa ruota.
Elica. Un'ottima opzione per una mini-centrale idroelettrica se il letto del fiume è largo più di 10 m Il rotore dell'elica è installato in posizione verticale. L'elica ha pale piccole, circa 2 cm Se la portata del fiume è superiore a 2 metri al secondo, si consiglia di selezionare altre dimensioni delle pale.
Rotore Daria. È un rotore montato verticalmente che ruota a causa della differenza di pressione sulle sue pale.

Queste varietà di minicentrali idroelettriche sono accomunate dal fatto che le loro strutture non richiedono la costruzione di una diga. La diga è un oggetto costoso e di alta precisione, il cui costo di costruzione è molte volte superiore al costo della casa. Si precisa che la capacità di una minicentrale idroelettrica deve soddisfare il fabbisogno di energia elettrica.

Centrali idroelettriche ibride

Nel caso in cui le tue esigenze richiedano più energia elettrica di quella generata da una centrale idroelettrica domestica, l'opzione migliore è installare una centrale ibrida e un generatore diesel. Ma questo design presenta diversi svantaggi, tra cui:

Livello di rumore elevato e nessun rischio di inquinamento.
Il loro funzionamento richiede notevoli costi di materiale. Il prezzo dell'elettricità, che viene generata utilizzando tali apparecchiature, sarà di circa 20 rubli. per kWh.
Con arresti regolari dei generatori diesel, la loro durata è notevolmente ridotta e l'efficienza del generatore diminuisce in modo significativo.

La soluzione ottimale quando si installa una centrale elettrica ibrida consiste nell'utilizzare generatori diesel come backup. Saranno disabilitati se viene fornita al consumatore la potenza richiesta. Non appena la centrale idroelettrica autocostruita smette di produrre energia della potenza richiesta, il generatore diesel si accende e sopperisce alla mancanza di energia elettrica.

Vantaggi di una mini centrale idroelettrica

Durante la costruzione della minicentrale idroelettrica e durante il suo utilizzo, non vi è alcun disturbo del paesaggio naturale.
L'installazione di una mini centrale idroelettrica non degrada la qualità dell'acqua: ne conserva le proprietà naturali.
Le condizioni meteorologiche non influiscono sul funzionamento della centrale.
Non ci sono assolutamente problemi che si osservano nella grande energia: la costruzione di strutture costose o l'allagamento dell'area.

Come aumentare l'efficienza delle centrali idroelettriche

Se è necessario aumentare leggermente la quantità di elettricità generata, è possibile organizzare un aumento della portata formando un dislivello. La soluzione più semplice a questo problema è installare un tubo di scarico nel serbatoio. In questo caso, è necessario tenere conto del diametro del tubo stesso, poiché influirà direttamente sulla portata. Più è piccolo, maggiore è la velocità. Questo metodo consente di installare una mini centrale idroelettrica anche se un piccolo ruscello scorre vicino alla casa. Utilizzando materiali di alta qualità durante la creazione di un generatore, una mini centrale idroelettrica può far funzionare con successo questa apparecchiatura per le esigenze domestiche.

A causa del costante aumento del costo dei vettori energetici di carboidrati, gli esperti prestano sempre più attenzione ai vantaggi dell'utilizzo dell'elettricità generata in modo più economico. Uno dei modi più economici ed ecologici per generare elettricità è una centrale idroelettrica per la casa, i cui costi si riducono alla costruzione primaria e alla manutenzione delle apparecchiature. Ma non tutte le località hanno opportunità naturali per la costruzione di tali strutture, che richiedono un potente flusso d'acqua e un grande dislivello creato dalla diga, in questo caso le mini centrali idroelettriche vengono in aiuto degli ingegneri elettrici.

Il principio di funzionamento e la mini centrale idroelettrica

Il principio di funzionamento di questa apparecchiatura è abbastanza semplice, il che si aggiunge alla sua affidabilità. Il flusso d'acqua, che cade sulle pale della turbina, fa ruotare l'azionamento idraulico, accoppiato al generatore elettrico, che assicura la generazione di energia elettrica sotto il controllo del sistema di controllo.
Le moderne mini centrali idroelettriche sono dotate di un sistema di controllo che consente di operare in modalità automatica con un passaggio istantaneo al controllo manuale in caso di emergenza. Un sistema di protezione multilivello consente di evitare sovraccarichi delle apparecchiature al variare delle condizioni esterne. La progettazione delle stazioni consente di ridurre al minimo i lavori di costruzione durante l'installazione delle apparecchiature necessarie.

Varietà di mini centrali idroelettriche

Una mini centrale idroelettrica è un'apparecchiatura con una capacità da 1 a 3000 kW, che include un dispositivo di aspirazione dell'acqua (turbina), un'unità di generazione e un sistema di controllo delle apparecchiature.
A seconda delle risorse idriche utilizzate, le mini centrali idroelettriche si dividono in diverse categorie:

stazioni fluviali che utilizzano l'energia di piccoli fiumi con bacini organizzati. Sono utilizzati principalmente su terreni pianeggianti;
stazioni stazionarie che utilizzano l'energia di una corrente veloce nel funzionamento dei fiumi di montagna;
stazioni che utilizzano differenze di flusso d'acqua nelle imprese industriali;
stazioni mobili che utilizzano tubi rinforzati per organizzare il flusso.

In base alla pressione prevista del flusso d'acqua, l'unità idroelettrica e la sua turbina sono progettate per adattarsi alla potenza del gruppo di generazione per fornire la velocità del generatore richiesta e facilitare la creazione della frequenza di corrente richiesta.

Per le varie condizioni operative delle mini centrali idroelettriche, sono stati sviluppati modelli di turbina appropriati:

con una grande pressione del flusso d'acqua superiore a 60 m, vengono utilizzate turbine radiali-assiali e a tazze;
con un'intensità di flusso media di 25 - 60 m, le turbine a lama rotante e radiale-assiale si sono dimostrate valide;
sui flussi a bassa pressione è più vantaggioso utilizzare strutture a pale rotanti ed eliche poste in camere di cemento armato.

Video centrale idroelettrica fatta in casa

Caratteristiche di collegamento di una mini centrale idroelettrica

Il dispositivo di questa apparecchiatura consente di collegare le stazioni direttamente alla rete di alimentazione, in questo caso viene utilizzato un generatore sincrono. Per creare una rete locale viene utilizzata un'unità asincrona, che è dotata di un'unità di carico ballast necessaria per dissipare la potenza in eccesso al fine di evitare guasti ai sistemi di alimentazione e brusche variazioni dei parametri di rete principali.

Vantaggi e svantaggi delle mini centrali idroelettriche

I vantaggi di tali sistemi includono:

sicurezza ambientale delle apparecchiature e nessuna necessità di allagare vaste aree;
basso costo dell'energia elettrica prodotta, parecchie volte inferiore a quella generata dalle centrali termoelettriche;
semplicità e affidabilità delle apparecchiature utilizzate e possibilità del suo funzionamento offline;
inesauribilità della risorsa naturale utilizzata

Gli svantaggi includono:

interruzioni della fornitura di energia elettrica di alcune regioni in caso di guasto alle apparecchiature, nel caso di utilizzo di una mini centrale idroelettrica come fonte locale. Ciò è compensato dalla presenza di un'alimentazione di emergenza, collegata automaticamente;
debole base di produzione e riparazione di questo ramo dell'approvvigionamento energetico nel nostro paese.