Pašdarināta hidroelektrostacija uz ūdensrata. Mini hidroelektrostacijas privātmājai, kotedžai Dari pats ūdens ģenerators

Hidroelektrostacijas izmanto ūdens jaudu elektroenerģijas ražošanai. Pašizgatavotas stacijas atrisina attāluma problēmu no centralizētiem elektrotīkliem vai palīdz ietaupīt uz elektroenerģiju.

Hidroelektrostaciju priekšrocības un trūkumi

Hidroelektrostacijām ir šādas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem alternatīvo enerģijas avotu veidiem:

Tie nav atkarīgi no laikapstākļiem un diennakts laika (atšķirībā no). Tas ļauj saražot vairāk enerģijas ar paredzamu ātrumu.
Avota (upes vai strauta) jaudu var regulēt. Lai to izdarītu, pietiek ar kanālu sašaurināšanu ar aizsprostu vai nodrošināt ūdens augstuma atšķirību.
Hidrauliskās iekārtas nerada nekādu troksni (atšķirībā no).
Daudzu veidu mazjaudas stacijām nav nepieciešamas uzstādīšanas atļaujas.

Pašmāju hidroelektrostaciju trūkumi ietver nespēju strādāt aukstā laikā. Turklāt ūdens vide ir agresīva, tāpēc stacijas daļām jābūt ūdensizturīgām un izturīgām.

Projektējot mini hidroelektrostaciju, ko izmantot kā alternatīvu enerģijas avotu jūsu mājām, noteicošiem jābūt šādiem faktoriem:

Upes tuvums mājai. Pašmāju stacijas uzstādīšana prom no mājām nav tā vērts. Jo tālāk iekārta, jo zemāka ir tās efektivitāte, jo pārraides laikā tiks zaudēta daļa enerģijas. Turklāt ir grūtāk aizsargāt HPP no zādzības vai bojājumiem.
Pietiekams plūsmas ātrums vai tā palielināšanas iespēja. Palielinoties ūdens ātrumam, stacijas jauda palielinās eksponenciāli.

Ātruma atrašana ir vienkārša. Iemet ūdenī putupolistirola gabalu vai tenisa bumbiņu un laiku, lai tā nopeldētu noteiktu attālumu. Pēc tam daliet metrus ar sekundēm, un jūs atradīsiet savu ātrumu. Minimālais pietiekams ūdens ātrums paštaisītai hidroelektrostacijai ir 1 m/s.

Ja jūsu upes vai strauta plūsmas ātrums ir zem šīs vērtības, tad neliels aizsprosts vai sašaurinoša caurule to palielinās. Bet šīs iespējas var radīt papildu grūtības. Dambja būvniecībai nepieciešama iestāžu atļauja, kā arī kaimiņu piekrišana.

Mini hidroelektrostacija "dari pats".

Hidroelektrostacijas projektēšana ir diezgan sarežģīta, tāpēc pašu spēkiem būs iespējams uzbūvēt tikai nelielu staciju, kas ietaupīs elektrību vai nodrošinās ar enerģiju pieticīgai mājsaimniecībai. Zemāk ir divi paštaisītas hidroelektrostacijas ieviešanas piemēri.

Kā no velosipēda izgatavot mini hidroelektrostaciju

Šī hidroelektrostacijas versija ir ideāli piemērota velobraucieniem. Tas ir kompakts un viegls, taču spēs nodrošināt enerģiju nelielai nometnei, kas izveidota strauta vai upes krastā. Ar iegūto elektroenerģiju pietiek vakara apgaismojumam un mobilo ierīču uzlādei.

Lai uzstādītu staciju, jums būs nepieciešams:

Velosipēda priekšējais ritenis.
Velosipēdu ģenerators, ko izmanto, lai darbinātu velosipēdu gaismas.
Pašdarināti asmeņi. Tie ir iepriekš izgriezti no alumīnija loksnes. Asmeņu platumam jābūt no diviem līdz četriem centimetriem, un garumam jābūt no riteņa rumbas līdz malai. Asmeņu skaits var būt jebkurš, tie jānovieto vienādā attālumā viens no otra.

Lai palaistu šādu staciju, pietiek ar riteni iegremdēt ūdenī. Iegremdēšanas dziļumu nosaka eksperimentāli, no apmēram trešdaļas līdz pusei riteņa.

Lai uzbūvētu jaudīgāku staciju pastāvīgai lietošanai, būs nepieciešami izturīgāki materiāli. Vislabāk piemēroti metāla un plastmasas elementi, kurus vieglāk aizsargāt no ūdens vides ietekmes. Bet piemērotas ir arī koka detaļas, ja tās ir piesūcinātas ar speciālu šķīdumu un nokrāsotas ar ūdensizturīgu krāsu.

Stacijai ir nepieciešami šādi priekšmeti:

Tērauda trumulis no kabeļa (2,2 metri diametrā). No tā tiek izgatavots rotora ritenis. Lai to izdarītu, bungu sagriež gabalos un atkal metina 30 centimetru attālumā. Asmeņi (18 gab.) ir izgatavoti no bungas paliekām. Tie ir metināti līdz rādiusam 45 grādu leņķī. Lai atbalstītu visu konstrukciju, rāmis ir izgatavots no stūriem vai caurulēm. Ritenis griežas uz gultņiem.
Uz riteņa ir uzstādīts ķēdes reduktors (pārnesuma attiecībai jābūt četrām). Lai atvieglotu piedziņas un ģeneratora tiltu salikšanu kopā, kā arī lai samazinātu vibrāciju, griešanās caur kardānu tiek pārraidīta no vecā auto.
Ģenerators ir piemērots asinhronajam motoram. Tam jāpievieno vēl viens pārnesumu reduktors ar attiecību apmēram 40. Tad trīsfāzu ģeneratoram ar 3000 apgriezieniem sekundē, ar kopējo samazinājuma koeficientu 160, apgriezienu skaits samazināsies līdz 20 apgriezieniem minūtē.
Novietojiet visas elektriskās iekārtas ūdensnecaurlaidīgā traukā.

Aprakstītos izejmateriālus ir viegli atrast poligonā vai pie draugiem. Par tērauda trumuļa griešanu ar slīpmašīnu un metināšanu varat maksāt speciālistiem (vai visu izdarīt pats). Rezultātā hidroelektrostacija ar jaudu līdz 5 kW maksās nelielu summu.

Elektrības iegūšana no ūdens nav tik sarežģīta. Grūtāk ir uzbūvēt uz paštaisītas hidroelektrostacijas balstītu autonomu elektroapgādes sistēmu, uzturēt staciju darba kārtībā un nodrošināt apkārtējo cilvēku un dzīvnieku drošību.

Detalizēti aprakstiet, kas jums varētu būt nepieciešams mikro-hidro, tam nav jēgas - atbildes uz šo jautājumu ir acīmredzamas. Īsumā teiksim tikai to, ka no labi zināmajiem alternatīvajiem enerģijas avotiem – saules ģeneratoriem, vēja un hidroelektrostacijām – pēdējie ir potenciāli jaudīgākie par zemākām izmaksām. Turklāt jūs neesat atkarīgs no laikapstākļiem - vēja vai saules.

Būtiska paštaisītas mikrohidroelektrostacijas priekšrocība ir arī relatīvā lētība un materiālu pieejamība. Rūpnīcas hidroelektrostacijas iegāde var izmaksāt 1000–10 000 USD,

Taču tieši minihidroelektrostacijas ir visgrūtāk projektējamas un ražojamas, īpaši nesagatavotam cilvēkam. Piemēram, entuziastam Lukmonam Akhmedovam (Tadžikistāna) bija nepieciešami aptuveni 2 gadi, lai izveidotu savu spēkstacijas versiju. Rakstot šo rakstu, mēs centāmies soli pa solim pietiekami detalizēti un skaidri izklāstīt visu procesu. Mēs ceram, ka ar mūsu palīdzību tas prasīs daudz mazāk laika.

Mikrohidroelektrostaciju veidi

Mēs uzreiz atzīmējam, ka šajā rakstā mēs runāsim par bezdambju mikrohidroelektrostaciju ražošanu ar savām rokām. Dambja celtniecība ir sarežģīts un dārgs darbs, turklāt jums būs jāpavada daudz laika, lai saņemtu apstiprinājumu no varas iestādēm. Ar bezdambju hidroelektrostacijām viss ir daudz vienkāršāk: tās ir videi draudzīgākas, un to galvenais trūkums - mazāka jauda - nav kritisks, jo enerģija mums ir nepieciešama privātām, salīdzinoši nelielām vajadzībām.

Atsevišķi mēs atzīmējam, ka ar "mikrohidro" mēs domājam vienību ar jaudu līdz 100 kW.

Tātad bezdambju hidroelektrostacijas ir 4 veidu: "vītnes" hidroelektrostacija, "ūdens ritenis", Darier rotors un "propelleris". Arī bezdambju hidroelektrostacijas bieži sauc par "plūsmu" vai "brīvu plūsmu".

Garlandas hidroelektrostaciju 20. gadsimta vidū izstrādāja padomju inženieris Bļinovs. Tas sastāv no mazām turbīnām - hidrovingrotoriem, kas lodīšu veidā savērti uz kabeļa, kas tiek izmests pāri upei. Viens kabeļa gals ir piestiprināts pie atbalsta gultņa, bet otrs gals griež ģeneratora vārpstu. Kabelis šajā blokā pilda vārpstas uzdevumu, kuras rotācija tiek pārnesta uz ģeneratora vārpstu. Stīgu hidroelektrostacijas trūkumi ietver salīdzinoši augstās izmaksas, bīstamību citiem (visticamāk, ka šāds projekts būs jāsaskaņo ar iestādēm, kaimiņiem) un zemo izejas jaudu.
Ūdens ritenis ir uzstādīts perpendikulāri ūdens virsmai un ir mazāk nekā puse iegremdēts ūdenī. To var aktivizēt divos veidos: vai nu ūdens plūsma spiež uz asmeņiem riteņa apakšā, izraisot tā griešanos, vai arī ūdens plūsma krīt uz riteni no augšas (skat. fotoattēlu zemāk). Pēdējās iespējas efektivitāte ir daudz augstāka. Ražojot šāda veida turbīnas, galvenais jautājums ir kompetenta lāpstiņu formas izvēle, kas ļaus visefektīvāk izmantot ūdens enerģiju.
Darrieus rotors ir vertikāls rotors ar īpaši izstrādātām lāpstiņām. Pateicoties viņai, ūdens plūsma nospiež asmeņus ar dažādiem spēkiem, kuru dēļ notiek rotācija. Šo efektu var salīdzināt ar lidmašīnas spārna pacelšanas spēku, kas rodas spiediena starpības dēļ virs un zem spārna.
Propellers pēc savas konstrukcijas ir līdzīgs vēja turbīnas dzenskrūvei (tātad arī nosaukums) vai kuģa dzenskrūvei. Taču zemūdens dzenskrūves lāpstiņas parasti ir daudz šaurākas, kas ļauj plūsmas enerģiju izmantot efektīvāk. Piemēram, upei ar plūsmas ātrumu 1-2 m / s pietiek ar 2 centimetru platumu. Šis dizains ir labi piemērots straujām un dziļām upēm. Svarīgs punkts: pirtnieku un tūristu drošībai noteikti uzstādiet žogu un brīdinājuma boju. Ierīce griežas pietiekami ātri, lai radītu nopietnus savainojumus.

Mūsuprāt, ražošanai "dari pats" mikro hidroelektrostacija optimāli ir izmantot dzenskrūves vai ūdensrata konstrukciju. Jāpiebilst, ka abu veidu turbīnām rūpnīcā ražotajos agregātos ir diezgan sarežģīta forma (tā sauktā “Kaplan turbīna”, “Peltona turbīna” u.c.), kas ļauj iegūt maksimālu efektivitāti dažāda veida iekārtām. plūsma. Tomēr šādas turbīnas ir grūti ražot "mājas" ražošanā.

Nedaudz teorijas par mikro hidroelektrostacijām un pamata aprēķini.

Nākamais solis ir aprēķināt un izmērīt plūsmas ātrumu. Noteikt pēc acs ir ļoti riskanti - kļūdīties ir ļoti viegli, tāpēc nomēriet 10-20 metrus gar krastu, iemetiet pludiņu (čipsu, mazu bumbiņu) ūdenī un izmēriet laiku, kas nepieciešams. čips, lai peldētu distanci. Sadaliet attālumu ar laiku, lai iegūtu straumes ātrumu. Kā liecina prakse, ja tas ir mazāks par 1 m / s, mikrohidroelektrostacijas uzstādīšana šajā plūsmā var būt nepamatota. Ja mēs plānojam saņemt enerģiju augstuma starpības dēļ, tad jaudu var aptuveni aprēķināt, izmantojot šādu formulu:

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

kur k ir sistēmas efektivitāte (parasti 20%-50%); 9,81 (m/s2) ir brīvā kritiena paātrinājums; H - augstuma starpība;

Q ir ūdens patēriņš (m3/sek); 1000 ir ūdens blīvums (kg/m3).

Kā redzams no formulas, jauda ir tieši proporcionāla ātrumam. Ja upei ir vairāki atzari, tad ir vērts izmērīt ātrumu visā un izvēlēties to straumi, kuram ir lielākais ātrums un dziļums. Lūdzu, ņemiet vērā, ka mērījumi jāveic mierīgā laikā.

Atrodiet upes platumu un dziļumu metros. Vienkārši sakot, mēs pieņemam, ka plūsmai šķērsgriezumā ir taisnstūra forma, tad, reizinot šķērsgriezuma laukumu ar ātrumu, mēs iegūstam plūsmas ātrumu:

Q = a*b*v. Jo faktiski ūdens plūsmas šķērsgriezumam ir mazāks laukums, tad iegūtā vērtība jāreizina ar 70% -80%.

Ja mums jau ir gatavs ģenerators, tad varam novērtēt iespējamo riteņa darba rādiusu un nepieciešamo reizināšanas koeficientu.

Riteņa rādiuss (m) = plūsmas ātrums (m/s) / riteņa ātrums (Hz). Mēs varam novērtēt riteņa ātrumu, zinot ģeneratora darbības frekvenci (parasti "apgr./min") un paredzamo samazinājuma koeficientu.

Prakse: paši būvējam mikrohidroelektrostacijas

Tagad pienākusi kārta projektēt un ražot turbīnu. Zemāk mēs aprakstām "ūdens rata" tipa mikrohidroelektrostacijas būvniecības iezīmes. Šo dizainu ir izdevīgi izmantot, ja mums ir iespēja organizēt augstuma starpību plūsmai (vai šāda atšķirība jau pastāv, piemēram, šī ir kanalizācija no dīķa). Kā minēts iepriekš, īpaša uzmanība jāpievērš asmeņu formai. Ja izmantojat riteni ar asmeņiem presformu formā (skatiet fotoattēlu zemāk, šajā gadījumā asmeņi ir iestatīti 45 grādu leņķī), tad šādas uzstādīšanas efektivitāte būs ļoti maza.

Labāk ir izmantot ieliektus asmeņus, kurus var iegūt, piemēram, no PVC vai metāla caurules, sagriežot to gareniski 2 vai 4 daļās. Kā liecina prakse, asmeņiem jābūt vismaz 16. Lai cauruli nogrieztu pēc iespējas taisnāk, gar virsmu novelciet marķēšanas līnijas. Varat arī piestiprināt 2 paralēlus koka blokus un izmantot tos kā vadotnes. Asmeņu virsmai jābūt pulētai, pretējā gadījumā daļa ūdens enerģijas tiks tērēta berzei.

Kā pašu riteni varat izmantot tukšu kabeļa spoli vai vienkārši izgatavot atbilstoša diametra diskus. Attālums starp diskiem atbilst asmeņu garumam. Savienojam diskus kopā un izgriežam pusapaļas rievas asmeņu uzstādīšanai. Alternatīvi, asmeņus var piemetināt. Ja dizains ir mazs, tad, lai aizsargātu pret gružiem, var izmantot rata priekšā piestiprinātu sietu. Gadījumā, ja ūdens nokrīt uz asmeņiem no augšas, bet plūsma ir pietiekami plaša, ir jēga izveidot sprauslu (skatiet fotoattēlu zemāk), pateicoties kurai tiks izmantota visa plūsmas enerģija. Augšējā fotoattēlā var redzēt, ka kanalizācija pati par sevi ir šaura, tāpēc nav nepieciešams izmantot sprauslu. Jebkurā gadījumā plūsmai vajadzētu krist uz ūdens ratu no augšas, apmēram pulksten 10, ja jūs domājat par riteni kā pulksteņa ciparnīcu.

Kā nesošo konstrukciju var izmantot metinātu metāla rāmi. Lai palielinātu efektivitāti, mēģiniet, ja iespējams, mainīt riteņa atrašanās vietu: tuvāk vai tālāk, augstāk vai zemāk attiecībā pret ienākošo plūsmu.

Tagad mums ir jāuzstāda pakāpju pārnesumkārba (reizinātājs). Piemērots gan zobratam, gan ķēdei. Kuru reizinātāju piemērot un kāds samazināšanas koeficients ir nepieciešams, ir atkarīgs no plūsmas ātruma, riteņa un ģeneratora veiktspējas. Koeficienta aprēķināšana ir ļoti vienkārša - ģeneratora darba apgriezienu skaitu dalām ar riteņa apgriezienu skaitu minūtē. Dažreiz jums ir jāizmanto 2 dažāda veida ātrumkārbas. Lai pārsūtītu rotāciju no riteņa uz pārnesumkārbu vai ģeneratoru, tiek izmantota caurule, kardānvārpsta vai cits līdzīgs elements.

Jebkurš piemērots motors tiek izvēlēts kā ģenerators, un ir vēlams, lai tas būtu sinhrons. Asinhronam, jums būs jāpievieno kondensatori, kas darbojas saskaņā ar "zvaigznes" vai "trīsstūra" shēmu. Kondensatoru raksturlielumi ir atkarīgi no tīkla sprieguma un motora parametriem. Galvenā problēma, lietojot indukcijas motoru, būs nemainīga apgriezienu skaita uzturēšana. Ja tas mainās, jums būs jāmaina kondensatori, kas var būt ļoti apgrūtinoši.

Regulārais elektroenerģijas cenu pieaugums daudziem liek aizdomāties par alternatīvo elektroenerģijas avotu jautājumu. Viens no labākajiem risinājumiem šajā gadījumā ir hidroelektrostacija. Šī jautājuma risinājuma meklējumi skar ne tikai valsts mērogus. Arvien biežāk jūs varat redzēt mini hidroelektrostacijas mājai (kotedžai). Izmaksas šajā gadījumā būs tikai būvniecībai un uzturēšanai. Šādas konstrukcijas trūkums ir tāds, ka tā uzbūve ir iespējama tikai noteiktos apstākļos. Nepieciešama ūdens plūsma. Turklāt šīs būves celtniecībai jūsu pagalmā ir nepieciešama vietējo iestāžu atļauja.

Mini hidroelektrostacijas shēma

Kanāls, raksturīgs līdzenumiem. Tie ir uzstādīti uz upēm ar nelielu caurplūdumu.
Stacionāri izmanto ūdens upju enerģiju ar strauju ūdens plūsmu.
Vietās, kur krītas ūdens plūsma, uzstādītas hidroelektrostacijas. Visbiežāk tie atrodami rūpnieciskajās organizācijās.
Mobilie, kas ir izgatavoti, izmantojot pastiprinātu uzmavu.

Hidroelektrostacijas celtniecībai pietiek pat ar nelielu straumi, kas plūst cauri šai vietai. Māju īpašniekiem ar centrālo ūdens padevi nevajadzētu krist izmisumā.

Viens no amerikāņu uzņēmumiem ir izstrādājis staciju, kuru var iebūvēt ūdens apgādes sistēmā mājās. Ūdens apgādes sistēmā ir iebūvēta neliela turbīna, kuru iedarbina ūdens plūsma, kas pārvietojas gravitācijas ietekmē. Tas samazina ūdens plūsmas ātrumu, bet samazina elektroenerģijas izmaksas. Turklāt šī instalācija ir pilnīgi droša.

Kanalizācijas caurulē tiek būvētas pat mini hidroelektrostacijas. Bet to būvniecībai ir nepieciešams radīt noteiktus nosacījumus. Slīpuma dēļ ūdenim caur cauruli jāplūst dabiski. Otra prasība ir tāda, ka caurules diametram jābūt piemērotam iekārtai. Un to nevar izdarīt savrupmājā.

Mini hidroelektrostaciju klasifikācija

Mini hidroelektrostacijas (mājas, kurās tās tiek izmantotas pārsvarā privātajā sektorā) visbiežāk ir viens no šādiem veidiem, kas atšķiras pēc darbības principa:

Ūdens ritenis ir tradicionāls, un to ir visvieglāk izgatavot.
Propellers. Izmanto gadījumos, kad upei ir kanāls, kura platums pārsniedz desmit metrus.
Garland ir uzstādīts uz upēm ar nelielu caurplūdumu. Lai palielinātu ūdens plūsmas ātrumu, tiek izmantotas papildu konstrukcijas.
Darrieus rotoru parasti uzstāda rūpniecības uzņēmumos.

Šo iespēju izplatība ir saistīta ar to, ka tām nav nepieciešama dambja būvniecība.

Ūdens ritenis

Šī ir klasiska tipa hidroelektrostacija, kas ir vispopulārākā privātajā sektorā. Šāda veida mini hidroelektrostacijas ir liels ritenis, kas var griezties. Tās asmeņi ir nolaisti ūdenī. Pārējā konstrukcija atrodas virs kanāla, liekot kustēties visam mehānismam. Jauda tiek pārsūtīta caur hidraulisko piedziņu uz ģeneratoru, kas ģenerē strāvu.

propelleru stacija

Uz rāmja vertikālā stāvoklī ir rotors un zemūdens vējdzirnavas, kuras ir nolaistas zem ūdens. Vējdzirnavām ir asmeņi, kas griežas ūdens plūsmas ietekmē. Vislabāko pretestību nodrošina divus centimetrus platas asmeņi (ar ātru plūsmu, kuras ātrums tomēr nepārsniedz divus metrus sekundē).

Šajā gadījumā asmeņi tiek iedarbināti, pateicoties izvirzīšanai, nevis ūdens spiedienam. Turklāt lāpstiņu kustības virziens ir perpendikulārs plūsmas virzienam. Šis process ir līdzīgs tam, kā darbojas vēja parki, tikai tas darbojas zem ūdens.

Garlandas hidroelektrostacija

Šāda veida mini hidroelektrostacijas ir kabelis, kas izstiepts virs kanāla un nostiprināts vilces gultnī. Maza izmēra un svara turbīnas (hidrauliskie rotori) ir piekārtas un stingri piestiprinātas pie tā vītnes veidā. Tie sastāv no diviem puscilindriem. Sakarā ar asu izlīdzināšanu, nolaižot ūdenī, tajās tiek izveidots griezes moments. Tas noved pie tā, ka kabelis saliecas, stiepjas un sāk griezties. Šajā situācijā kabeli var salīdzināt ar vārpstu, kas kalpo jaudas pārvadīšanai. Viens virves gals ir savienots ar pārnesumkārbu. Jauda tiek nodota tai no kabeļa un hidraulisko lāpu rotācijas.

Vairāku "vītņu" klātbūtne palīdzēs palielināt stacijas jaudu. Tos var savienot viens ar otru. Arī tas šīs HES efektivitāti īpaši nepaaugstina. Tas ir viens no šādas struktūras trūkumiem.

Vēl viens šīs sugas trūkums ir briesmas, ko tā rada citiem. Šāda veida stacijas var izmantot tikai pamestās vietās. Brīdinājuma zīmes ir obligātas.

Rotors Daria

Mini hidroelektrostacija šāda veida privātmājai ir nosaukta tās attīstītāja Džordža Darjē vārdā. Šis dizains tika patentēts 1931. gadā. Tas ir rotors ar lāpstiņām uz tā. Katram no asmeņiem nepieciešamie parametri tiek izvēlēti atsevišķi. Rotors ir nolaists zem ūdens vertikālā stāvoklī. Asmeņi griežas spiediena krituma dēļ, kas rodas ūdens iedarbībā, kas plūst pa to virsmu. Šis process ir līdzīgs pacelšanas spēkam, kas liek lidmašīnām pacelties.

Šāda veida HES ir labs efektivitātes rādītājs. Otra priekšrocība ir tāda, ka plūsmas virzienam nav nozīmes.

Starp trūkumiem var izcelt sarežģītu dizainu un sarežģītu uzstādīšanu.

Mini hidroelektrostacijas priekšrocības

Neatkarīgi no konstrukcijas veida mini hidroelektrostacijām ir vairākas priekšrocības:

Videi draudzīgs, nerada atmosfērai kaitīgas vielas.
Elektrības iegūšanas process notiek bez trokšņa veidošanās.
Ūdens paliek tīrs.
Elektroenerģija tiek ražota pastāvīgi, neatkarīgi no diennakts laika vai laika apstākļiem.
Stacijas aprīkošanai pietiek pat ar nelielu straumi.
Elektroenerģijas pārpalikumu var pārdot kaimiņiem.
Jums nav nepieciešams daudz atļaujošu dokumentu.

Mini hidroelektrostacija "dari pats".

Jūs varat būvēt, lai pats ražotu elektroenerģiju. Privātmājai pietiek ar divdesmit kilovatiem dienā. Pat mini hidroelektrostacija, ko dari pats, var tikt galā ar šo vērtību. Bet jāatceras, ka šim procesam ir vairākas iezīmes:

Precīzus aprēķinus ir grūti izdarīt.
Elementu izmēri, biezums tiek izvēlēti "ar aci", tikai empīriski.
Pašdarinātām konstrukcijām nav aizsargelementu, kas izraisa biežus bojājumus un ar to saistītās izmaksas.

Tāpēc, ja šajā jomā nav pieredzes un noteiktu zināšanu, labāk ir atteikties no šāda veida idejas. Var būt lētāk iegādāties gatavu staciju.

Ja tomēr nolemjat visu darīt ar savām rokām, tad jāsāk ar ūdens plūsmas ātruma mērīšanu upē. Galu galā tas ir atkarīgs no jaudas, ko var iegūt. Ja ātrums ir mazāks par vienu metru sekundē, tad mini hidroelektrostacijas būvniecība šajā vietā sevi neattaisnos.

Vēl viens solis, ko nevajadzētu izlaist, ir aprēķini. Ir rūpīgi jāaprēķina izmaksu summa, kas tiks tērēta stacijas būvniecībai. Rezultātā var izrādīties, ka hidroelektrostacija nav labākais risinājums. Tad jums vajadzētu pievērst uzmanību citiem alternatīvās elektroenerģijas veidiem.

Mini hidroelektrostacija var būt labākais risinājums enerģijas izmaksu taupīšanai. Tās celtniecībai pie mājas ir jābūt upei. Atkarībā no vēlamajām īpašībām varat izvēlēties atbilstošu hidroelektrostacijas versiju. Izmantojot pareizo pieeju, jūs pat varat izveidot šādu struktūru ar savām rokām.

Gadījumā, ja pie jūsu lauku mājas ir neliela upe vai strauts, jūs varat patstāvīgi uzbūvēt mājai mazjaudas hidroelektroenerģijas ģeneratoru. Paštaisīta hidroelektrostacija nodrošinās bezmaksas elektroenerģiju.

Iespējams, ka tas neietaupīs daudz naudas, bet apziņa, ka jums ir savs elektrības avots, maksā daudz vairāk. Ir gadījumi, kad mājai nav centrālās elektroapgādes. Tad pat ļoti mazas jaudas jaudas var būt ļoti noderīgas.

Elektroenerģijas avoti nelielai hidroelektrostacijai var būt:

Upes vai strauti.
Pacēluma atšķirības uz ezera pārplūdes ceļiem.
Notekas tehniskiem nolūkiem.

Salīdzinājumā ar citām iekārtām elektroenerģijas ražošanai, kas darbojas no atjaunojamiem avotiem, hidroelektroenerģijas ģeneratori ir vissarežģītākie. Gadījumā, ja jūs nolemjat būvēt mini hidroelektrostaciju, pirmais solis ir izmērīt upes plūsmas ātrumu. Vienkāršākais veids, kā to izdarīt, ir noteikt, cik sekundes objekts peldēs 10 metrus. Ja ātrums izrādījās mazāks par 1 metru sekundē, produktīva hidroelektrostacija nedarbosies. Bet, mākslīgi sašaurinot kanālu vai izveidojot nelielu aizsprostu, plūsmas ātrums var nedaudz palielināties.

Mikrohidroelektrostacijai nepieciešams noteikts ūdens spiediena spēks - strūkla, krītot uz hidroturbīnas lāpstiņām, iedarbina ģeneratoru. Darbojoties pēc šī principa, iekārta ražo elektroenerģiju. Ūdens plūsmas jauda ir atkarīga vai nu no dabiskās ūdens līmeņu atšķirības (atvasinājuma), vai arī no kanāla mākslīgas sašaurināšanas ar aizsprosta palīdzību.

Lai saražotu nedaudz elektrības, augstuma starpībai jābūt aptuveni 1-2 metriem, un ūdens plūsmai jābūt 90 litriem sekundē. Kalnaina reljefa apstākļos minihidroelektrostacijas ir vienkārši neaizvietojamas. Uzstādīšanas process ir diezgan vienkāršs un neprasa īpašas zināšanas un prasmes.

Atkarībā no konstrukcijas un darbības principa var izdalīt vairākus galvenos pašmāju hidroelektrostaciju veidus.

Garland. Tas sastāv no kabeļa, kas ir izstiepts no vienas upes puses uz otru. Tam ir fiksēti rotori, kas griežas ūdens plūsmas dēļ. Savukārt rotori rotē kabeli, kura viens gals ir savienots ar gultni, bet otrs ar ģeneratora vārpstu.
Ūdens ritenis. Svarīga detaļa paštaisītai hidroelektrostacijai. Ritenim ir asmeņi, kas ir perpendikulāri ūdens virsmai. Ūdens izdara spiedienu uz asmeņiem, kā rezultātā pats ritenis griežas.
Propellers. Lielisks variants mini hidroelektrostacijai, ja upes gultne platāka par 10 m.. Propellera rotors uzstādīts vertikālā stāvoklī. Propellerim ir mazi lāpstiņas, aptuveni 2 cm Ja upes plūsma ir lielāka par 2 metriem sekundē, ieteicams izvēlēties citus lāpstiņu izmērus.
Rotors Daria. Tas ir vertikāli uzstādīts rotors, kas griežas spiediena starpības dēļ uz tā asmeņiem.

Šīs minihidroelektrostaciju šķirnes vieno tas, ka to konstrukcijām nav nepieciešama dambja celtniecība. Dambis ir augstas precizitātes un dārgs objekts, kura būvniecības izmaksas vairākas reizes pārsniedz paštaisītās izmaksas. Jāņem vērā, ka mini hidroelektrostacijas jaudai ir jāatbilst elektroenerģijas vajadzībām.

Hibrīdās hidroelektrostacijas

Gadījumā, ja jūsu vajadzībām ir nepieciešams vairāk elektroenerģijas, nekā ģenerē mājas hidroelektrostacija, vislabākais risinājums ir uzstādīt hibrīdelektrostaciju un dīzeļģeneratoru. Bet šim dizainam ir vairāki trūkumi, tostarp:

Liels trokšņa līmenis un nav piesārņojuma riska.
To darbība prasa ievērojamas materiālās izmaksas. Elektrības cena, kas tiek ražota, izmantojot šādu aprīkojumu, būs aptuveni 20 rubļu. par kWh.
Regulāri izslēdzot dīzeļģeneratorus, to kalpošanas laiks ievērojami samazinās, un ģeneratora efektivitāte ievērojami samazinās.

Optimālais risinājums, uzstādot hibrīdelektrostaciju, ir dīzeļģeneratoru izmantošana kā rezerves. Tie tiks atspējoti, ja patērētājam tiks piegādāta nepieciešamā jauda. Tiklīdz paštaisītā hidroelektrostacija pārstāj ražot vajadzīgās jaudas enerģiju, ieslēdzas dīzeļģenerators un kompensē elektrības trūkumu.

Mini hidroelektrostacijas priekšrocības

Mini hidroelektrostacijas būvniecības un izmantošanas laikā netiek traucēta dabas ainava.
Mini hidroelektrostacijas uzstādīšana nepasliktina ūdens kvalitāti: tā saglabā savas dabiskās īpašības.
Laika apstākļi elektrostacijas darbību neietekmē.
Liela mēroga enerģētikā nav nekādu problēmu: dārgu būvju celtniecība vai teritorijas applūšana.

Kā paaugstināt hidroelektrostaciju efektivitāti

Ja nepieciešams nedaudz palielināt saražotās elektroenerģijas daudzumu, var organizēt plūsmas palielināšanu, veidojot augstuma starpību. Vienkāršākais šīs problēmas risinājums ir uzstādīt drenāžas cauruli rezervuārā. Šajā gadījumā ir jāņem vērā pašas caurules diametrs, jo tas tieši ietekmēs plūsmas ātrumu. Jo mazāks tas ir, jo lielāks ātrums. Šī metode ļauj uzstādīt mini hidroelektrostaciju pat tad, ja pie mājas plūst neliela straume. Izmantojot augstas kvalitātes materiālus, veidojot ģeneratoru, mini hidroelektrostacija var veiksmīgi darbināt šo iekārtu mājas vajadzībām.

Saistībā ar pastāvīgo ogļhidrātu enerģijas nesēju sadārdzināšanos, eksperti arvien vairāk pievērš uzmanību ieguvumiem, izmantojot taupīgāk saražotu elektroenerģiju. Viens no ekonomiskākajiem un videi draudzīgākajiem veidiem, kā ražot elektroenerģiju, ir mājai paredzēta hidroelektrostacija, kuras izmaksas tiek samazinātas līdz primārajai iekārtu izbūvei un uzturēšanai. Taču ne katrā apvidū ir dabiskas iespējas tādu būvju celtniecībai, kam nepieciešama jaudīga ūdens plūsma un liela dambja radītā augstuma starpība, šajā gadījumā enerģētiķiem palīgā nāk mini hidroelektrostacijas.

Darbības princips un mini hidroelektrostacija

Šīs iekārtas darbības princips ir diezgan vienkāršs, kas palielina tā uzticamību. Ūdens plūsma, krītot uz turbīnas lāpstiņām, rotē hidraulisko piedziņu, kas savienota ar elektrisko ģeneratoru, kas nodrošina elektroenerģijas ražošanu vadības sistēmas vadībā.
Mūsdienu mini hidroelektrostacijas ir aprīkotas ar vadības sistēmu, kas avārijas gadījumā ļauj darboties automātiskajā režīmā ar tūlītēju pāreju uz manuālo vadību. Daudzlīmeņu aizsardzības sistēma ļauj izvairīties no aprīkojuma pārslodzes, mainoties ārējiem apstākļiem. Staciju dizains ļauj maksimāli samazināt būvdarbus nepieciešamā aprīkojuma uzstādīšanas laikā.

Mini hidroelektrostaciju šķirnes

Mini hidroelektrostacija ir iekārta ar jaudu no 1 līdz 3000 kW, kas ietver ūdens ņemšanas iekārtu (turbīnu), ģenerējošo spēka agregātu un iekārtu vadības sistēmu.
Atkarībā no izmantotajiem ūdens resursiem mini hidroelektrostacijas iedala vairākās kategorijās:

upju noteces stacijas, izmantojot mazo upju enerģiju ar sakārtotām ūdenskrātuvēm. Tos galvenokārt izmanto līdzenā reljefā;
stacionāras stacijas, kas izmanto straujas straumes enerģiju kalnu upju darbībā;
stacijas, kurās izmanto ūdens plūsmas pilienus rūpniecības uzņēmumos;
mobilās stacijas, izmantojot pastiprinātas šļūtenes, lai organizētu plūsmu.

Atbilstoši paredzamajam ūdens plūsmas spiedienam hidroagregāts un tā turbīna ir konstruēti tā, lai tie atbilstu elektroenerģijas ģenerējošā bloka jaudai, lai nodrošinātu nepieciešamo ģeneratora ātrumu un atvieglotu vajadzīgās strāvas frekvences izveidi.

Dažādiem mini hidroelektrostaciju darbības apstākļiem ir izstrādātas atbilstošas turbīnu konstrukcijas:

ar lielu ūdens plūsmas spiedienu, kas pārsniedz 60 m, tiek izmantotas radiāli-aksiālās un kausa turbīnas;
ar vidējo plūsmas intensitāti 25 - 60 m, labi sevi pierādījušas rotācijas lāpstiņas un radiāli-aksiālās konstrukcijas turbīnas;
uz zema spiediena plūsmām izdevīgāk ir izmantot dzelzsbetona kamerās ievietotas rotējošās lāpstiņas un dzenskrūves konstrukcijas.

Video paštaisīta hidroelektrostacija

Mini hidroelektrostacijas pieslēgšanas iezīmes

Šīs iekārtas ierīce ļauj pieslēgt stacijas tieši barošanas tīklam, šajā gadījumā tiek izmantots sinhronais ģenerators. Vietējā tīkla izveidei tiek izmantots asinhronais bloks, kas ir aprīkots ar balasta slodzes bloku, kas nepieciešams liekās jaudas izkliedēšanai, lai izvairītos no elektroapgādes sistēmu atteicēm un pēkšņām galveno tīkla parametru izmaiņām.

Mini hidroelektrostaciju priekšrocības un trūkumi

Šādu sistēmu priekšrocības ietver:

iekārtu vides drošība un nav nepieciešams appludināt lielas platības;
zemas saražotās elektroenerģijas izmaksas, kas ir vairākas reizes lētākas nekā termoelektrostacijās saražotā;
izmantotā aprīkojuma vienkāršība un uzticamība un iespēja to darboties bezsaistē;
izmantotā dabas resursa neizsmeļamība

Trūkumi ietver:

elektroapgādes pārtraukumi atsevišķos reģionos iekārtu atteices gadījumā, ja kā lokāls avots tiek izmantota mini hidroelektrostacija. To kompensē avārijas barošanas avota klātbūtne, kas pievienota automātiski;
vāja šīs energoapgādes nozares ražošanas un remonta bāze mūsu valstī.