Domowa elektrownia wodna na kole wodnym. Mini elektrownie wodne do prywatnego domu, domku Generator wody zrób to sam

Elektrownie wodne wykorzystują moc wody do wytwarzania energii elektrycznej. Stacje własnej produkcji rozwiązują problem oddalenia od scentralizowanych sieci energetycznych lub pomagają zaoszczędzić na energii elektrycznej.

Zalety i wady elektrowni wodnych

Elektrownie wodne mają następujące zalety w porównaniu z innymi rodzajami alternatywnych źródeł energii:

Nie zależą od pogody i pory dnia (w przeciwieństwie do). Pozwala to na generowanie większej mocy w przewidywalnym tempie.
Moc źródła (rzeki lub strumienia) można regulować. W tym celu wystarczy zawęzić kanał zaporą lub zapewnić różnicę wysokości wody.
Instalacje hydrauliczne nie hałasują (w przeciwieństwie do).
Wiele typów elektrowni małej mocy nie wymaga pozwoleń na instalację.

Wady domowych elektrowni wodnych obejmują brak możliwości pracy w chłodne dni. Dodatkowo środowisko wodne jest agresywne, dlatego części stacji muszą być wodoodporne i trwałe.

Projektując mini elektrownię wodną do wykorzystania jako alternatywne źródło energii dla własnego domu, decydujące powinny być następujące czynniki:

Bliskość rzeki do domu. Instalacja domowej stacji poza domem nie jest tego warta. Im dalej instalacja, tym niższa jej wydajność, ponieważ część energii zostanie utracona podczas przesyłu. Ponadto trudniej jest chronić HPP przed kradzieżą lub uszkodzeniem.
Wystarczający przepływ lub możliwość jego zwiększenia. Moc stacji rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem prędkości wody.

Znalezienie prędkości jest łatwe. Wrzuć kawałek styropianu lub piłeczkę tenisową do wody i zmierz czas na przepłynięcie określonej odległości. Następnie podziel metry przez sekundy, a znajdziesz swoją prędkość. Minimalna wystarczająca prędkość wody dla domowej elektrowni wodnej wynosi 1 m / s.

Jeśli natężenie przepływu Twojej rzeki lub strumienia jest poniżej tej wartości, zwiększy ją mała zapora lub zwężająca się rura. Ale te opcje mogą powodować dodatkowe trudności. Budowa zapory wymaga zgody władz, a także zgody sąsiadów.

Zrób to sam mini elektrownia wodna

Konstrukcja elektrowni wodnej jest dość skomplikowana, więc samodzielnie będzie można zbudować tylko niewielką stację, która zaoszczędzi prąd lub zapewni energię skromnemu gospodarstwu domowemu. Poniżej dwa przykłady realizacji domowej elektrowni wodnej.

Jak zrobić mini elektrownię wodną z roweru

Ta wersja elektrowni wodnej jest idealna na wycieczki rowerowe. Jest kompaktowy i lekki, ale będzie w stanie zapewnić energię dla małego obozu rozbijanego nad brzegiem strumienia lub rzeki. Powstała energia elektryczna wystarcza na wieczorne oświetlenie i ładowanie urządzeń mobilnych.

Aby zainstalować stację, potrzebujesz:

Przednie koło roweru.
Generator rowerowy, który służy do zasilania świateł rowerowych.
Ostrza domowej roboty. Są wstępnie wycięte z blachy aluminiowej. Szerokość łopatek powinna wynosić od dwóch do czterech centymetrów, a długość od piasty koła do jego obręczy. Może być dowolna liczba ostrzy, muszą być umieszczone w tej samej odległości od siebie.

Aby uruchomić taką stację wystarczy zanurzyć koło w wodzie. Głębokość zanurzenia jest określana eksperymentalnie, od około jednej trzeciej do połowy koła.

Aby zbudować mocniejszą stację do stałego użytku, potrzebne będą trwalsze materiały. Najlepiej nadają się elementy metalowe i plastikowe, które łatwiej chronić przed działaniem środowiska wodnego. Ale części drewniane są również odpowiednie, jeśli są zaimpregnowane specjalnym roztworem i pomalowane wodoodporną farbą.

Stacja wymaga następujących przedmiotów:

Bęben stalowy z liny (średnica 2,2 metra). Z niego wykonane jest koło wirnikowe. W tym celu bęben jest cięty na kawałki i ponownie spawany w odległości 30 centymetrów. Łopatki (18 sztuk) wykonane są z pozostałości bębna. Są przyspawane do promienia pod kątem 45 stopni. Aby wesprzeć całą konstrukcję, rama wykonana jest z narożników lub rur. Koło obraca się na łożyskach.
Na kole zainstalowany jest reduktor łańcucha (przełożenie powinno wynosić cztery). Aby ułatwić połączenie osi napędowej i generatora, a także zredukować wibracje, obrót przenoszony jest przez kardan ze starego samochodu.
Generator nadaje się do silnika asynchronicznego. Należy do niego dodać kolejny reduktor o przełożeniu około 40. Wtedy dla prądnicy trójfazowej o 3000 obrotach na sekundę, przy całkowitym przełożeniu 160, liczba obrotów zmniejszy się do 20 obrotów na minutę.
Umieść cały sprzęt elektryczny w wodoodpornym pojemniku.

Opisane materiały źródłowe można łatwo znaleźć na wysypisku lub u znajomych. Za cięcie stalowego bębna szlifierką i spawanie możesz zapłacić specjalistom (lub zrobić wszystko sam). W rezultacie elektrownia wodna o mocy do 5 kW będzie kosztować niewielką kwotę.

Uzyskanie prądu z wody nie jest takie trudne. Trudniej jest zbudować autonomiczny system zasilania oparty na domowej elektrowni wodnej, utrzymać stację w sprawności i zapewnić bezpieczeństwo ludzi i zwierząt wokół niej.

Opisz szczegółowo, czego możesz potrzebować mikro-hydro, to nie ma sensu - odpowiedzi na to pytanie są oczywiste. Pokrótce powiemy tylko, że spośród dobrze znanych alternatywnych źródeł energii – generatorów słonecznych, elektrowni wiatrowych i wodnych – te ostatnie są potencjalnie najpotężniejsze przy niższych kosztach. Ponadto nie jesteś zależny od czynników atmosferycznych – wiatru czy słońca.

Istotną zaletą domowej mikroelektrowni wodnej jest również względna taniość i dostępność materiałów. Zakup fabrycznej elektrowni wodnej może kosztować 1000-10000 $,

Jednak to mini elektrownie wodne są najtrudniejsze do zaprojektowania i wykonania, zwłaszcza dla osoby nieprzygotowanej. Na przykład entuzjasta Lukmon Akhmedov (Tadżykistan) potrzebował około 2 lat na stworzenie własnej wersji elektrowni. Pisząc ten artykuł, staraliśmy się szczegółowo opisać cały proces krok po kroku. Mamy nadzieję, że z naszą pomocą zajmie Ci to znacznie mniej czasu.

Rodzaje mikroelektrowni wodnych

Od razu zauważamy, że w tym artykule omówimy produkcję bezzaporowych mikroelektrowni wodnych własnymi rękami. Budowa tamy to złożone i kosztowne zadanie, a ponadto będziesz musiał poświęcić dużo czasu na uzyskanie zgody władz. W przypadku hydroelektrowni bezzaporowych wszystko jest znacznie prostsze: są one bardziej przyjazne dla środowiska, a ich główna wada – mniejsza moc – nie jest krytyczna, ponieważ potrzebujemy energii na prywatne, stosunkowo niewielkie potrzeby.

Oddzielnie zauważamy, że przez „mikro-hydro” rozumiemy jednostkę o mocy do 100 kW.

Tak więc bezzaporowe elektrownie wodne są 4 rodzaje: elektrownia wodna „garland”, „koło wodne”, wirnik Dariera i „śmigło”. Również bezzaporowe elektrownie wodne są często nazywane „przepływem” lub „wolnym przepływem”.

Elektrownia wodna Garland została opracowana przez radzieckiego inżyniera Blinova w połowie XX wieku. Składa się z małych turbin - wirotorów wodnych, nawleczonych w formie koralików na kablu przerzuconym przez rzekę. Jeden koniec kabla jest przymocowany do łożyska nośnego, a drugi koniec obraca wał generatora. Kabel w tym zespole pełni rolę wału, którego obrót przenoszony jest na wał generatora. Wadami elektrowni wodnej strunowej są stosunkowo wysokie koszty, zagrożenie dla innych (prawdopodobnie taki projekt będzie musiał być skoordynowany z władzami, sąsiadami) oraz niska moc wyjściowa.
Koło wodne jest zainstalowane prostopadle do powierzchni wody i jest zanurzone w wodzie na mniej niż połowę. Może być zasilany na dwa sposoby: albo strumień wody naciska na łopatki na dole koła, powodując jego obrót, albo strumień wody spada na koło z góry (patrz zdjęcie poniżej). Wydajność tej drugiej opcji jest znacznie wyższa. W produkcji tego typu turbin głównym problemem jest właściwy dobór kształtu łopatek, który pozwoli na najbardziej efektywne wykorzystanie energii wody.
Wirnik Darrieus to wirnik pionowy ze specjalnie zaprojektowanymi łopatami. Dzięki niej przepływ wody naciska na łopatki z różnymi siłami, dzięki czemu następuje obrót. Efekt ten można porównać do siły nośnej skrzydła samolotu, która występuje z powodu różnicy ciśnień nad i pod skrzydłem.
Śmigło w swojej konstrukcji jest podobne do śmigła turbiny wiatrowej (stąd tak naprawdę nazwa) lub śmigła statku. Jednak łopaty podwodnego śmigła są zwykle znacznie węższe, co pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie energii przepływu. Na przykład dla rzeki o natężeniu przepływu 1-2 m / s wystarcza szerokość 2 centymetrów. Ten projekt doskonale nadaje się do szybkich i głębokich rzek. Ważna uwaga: dla bezpieczeństwa kąpiących się i turystów należy zainstalować ogrodzenie i boję ostrzegawczą. Urządzenie obraca się wystarczająco szybko, aby spowodować poważne obrażenia.

Naszym zdaniem do produkcji mikroelektrownia wodna zrób to sam optymalne jest użycie śmigła lub koła wodnego. Należy zauważyć, że oba typy turbin w jednostkach fabrycznych mają dość złożony kształt (tzw. „turbina Kaplana”, „turbina Peltona” itp.), co pozwala uzyskać maksymalną sprawność dla różnych typów pływ. Trudno jednak wyprodukować takie turbiny w „domowej” produkcji.

Mała teoria o mikroelektrowniach wodnych i podstawowe obliczenia.

Następnym krokiem jest obliczenie i pomiar natężenia przepływu. Ustalenie tego na oko jest bardzo ryzykowne - bardzo łatwo o pomyłkę, więc odmierz 10-20 metrów wzdłuż wybrzeża, wrzuć spławik (chip, małą kulkę) do wody i zmierz czas chip do przepłynięcia dystansu. Podziel odległość przez czas, aby uzyskać prędkość prądu. Jak pokazuje praktyka, jeśli jest ona mniejsza niż 1 m/s, instalacja mikroelektrowni w tym strumieniu może być nieuzasadniona. Jeżeli planujemy odbierać energię ze względu na różnicę wysokości, to moc można z grubsza obliczyć za pomocą następującego wzoru:

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

gdzie k jest wydajnością systemu (zwykle 20%-50%); 9,81 (m/s2) to przyspieszenie swobodnego spadania; H - różnica wysokości;

Q to zużycie wody (m3/s); 1000 to gęstość wody (kg/m3).

Jak widać ze wzoru, moc jest wprost proporcjonalna do prędkości. Jeśli rzeka ma kilka odgałęzień, warto zmierzyć prędkość we wszystkich i wybrać strumień, który ma największą prędkość i głębokość. Należy pamiętać, że pomiary należy wykonywać przy bezwietrznej pogodzie.

Znajdź szerokość i głębokość rzeki w metrach. W uproszczeniu zakładamy, że przepływ w przekroju ma kształt prostokąta, następnie mnożąc pole przekroju przez jego prędkość, otrzymujemy natężenie przepływu:

Q = a*b*v. Dlatego w rzeczywistości przekrój przepływu wody ma mniejszą powierzchnię, wówczas uzyskaną wartość należy pomnożyć przez 70% -80%.

Jeśli mamy już gotowy generator, to możemy oszacować możliwy promień pracy koła i wymagany mnożnik.

Promień koła (m) = Prędkość przepływu (m/s) / Prędkość koła (Hz). Możemy oszacować prędkość koła, znając częstotliwość roboczą generatora (zwykle w „obr/min”) i oczekiwany współczynnik redukcji.

Praktyka: sami budujemy mikroelektrownie

Teraz przyszła kolej na zaprojektowanie i wyprodukowanie turbiny. Poniżej opisujemy cechy budowy mikroelektrowni typu „koło wodne”. Korzystne jest zastosowanie tej konstrukcji, jeśli mamy możliwość zorganizowania różnicy wysokości dla przepływu (lub taka różnica już istnieje, np. jest to kanał ze stawu). Jak wspomniano powyżej, szczególną uwagę należy zwrócić na kształt ostrzy. Jeśli zastosujemy koło z łopatkami w postaci matryc (patrz zdjęcie poniżej, w tym przypadku łopatki ustawione są pod kątem 45 stopni), to skuteczność takiej instalacji będzie bardzo mała.

Lepiej używać ostrzy wklęsłych, które można uzyskać np. z PCV lub metalowej rury, przecinając ją wzdłużnie na 2 lub 4 części. Jak pokazuje praktyka, powinno być co najmniej 16. Aby przeciąć rurę tak prosto, jak to możliwe, narysuj linie znakujące wzdłuż powierzchni. Możesz również dołączyć 2 równoległe drewniane klocki i wykorzystać je jako prowadnice. Powierzchnia ostrzy powinna być wypolerowana, w przeciwnym razie część energii wody zostanie wydana na tarcie.

Jako samo koło możesz użyć pustego zwijacza kabla lub po prostu zrobić krążki o odpowiedniej średnicy. Odległość między dyskami odpowiada długości ostrzy. Łączymy ze sobą dyski i wycinamy półkoliste rowki do montażu ostrzy. Alternatywnie ostrza można przyspawać. Jeśli projekt jest mały, można użyć siatki przymocowanej przed kołem do ochrony przed zanieczyszczeniami. W przypadku, gdy woda spływa na łopatki z góry, ale przepływ jest wystarczająco szeroki, warto zrobić dyszę (patrz zdjęcie poniżej), dzięki której cała energia przepływu zostanie wykorzystana. Na powyższym zdjęciu widać, że kanał jest wąski sam w sobie, więc nie ma potrzeby używania dyszy. W każdym razie strumień powinien paść na koło wodne z góry, około godziny 10, jeśli myślisz o kole jak o tarczy zegara.

Spawana metalowa rama może służyć jako konstrukcja nośna. Aby zwiększyć wydajność, spróbuj, jeśli to możliwe, zmienić położenie koła: bliżej lub dalej, wyżej lub niżej w stosunku do napływającego strumienia.

Teraz musimy zamontować podwyższoną skrzynię biegów (mnożnik). Nadaje się zarówno do przekładni, jak i łańcucha. Który mnożnik zastosować i jaki współczynnik redukcji jest potrzebny, zależy od natężenia przepływu, wydajności koła i generatora. Obliczenie współczynnika jest bardzo proste - dzielimy roboczą liczbę obrotów generatora przez liczbę obrotów koła na minutę. Czasami trzeba użyć 2 różnych typów skrzyń biegów. Aby przenieść obrót z koła na skrzynię biegów lub generator, stosuje się rurę, wał kardana lub inny podobny element.

Jako generator wybiera się dowolny odpowiedni silnik i pożądane jest, aby był synchroniczny. W przypadku asynchronii będziesz musiał dodać kondensatory działające zgodnie ze schematem „gwiazdy” lub „trójkąta”. Charakterystyki kondensatorów zależą od napięcia sieciowego i parametrów silnika. Głównym problemem przy stosowaniu silnika indukcyjnego będzie utrzymanie stałej liczby obrotów. Jeśli to się zmieni, będziesz musiał wymienić kondensatory, co może być bardzo kłopotliwe.

Regularny wzrost cen energii elektrycznej sprawia, że wiele osób zastanawia się nad kwestią alternatywnych źródeł energii elektrycznej. Jednym z najlepszych rozwiązań w tym przypadku jest elektrownia wodna. Poszukiwanie rozwiązania tego problemu dotyczy nie tylko skali kraju. Coraz częściej można zobaczyć mini elektrownie wodne do domu (domku). Koszty w tym przypadku będą dotyczyły tylko budowy i konserwacji. Wadą takiej konstrukcji jest to, że jej budowa jest możliwa tylko pod pewnymi warunkami. Wymagany jest przepływ wody. Ponadto budowa tej konstrukcji na twoim podwórku wymaga zgody władz lokalnych.

Schemat mini elektrowni wodnej

Kanał, charakterystyczny dla równin. Instalowane są na rzekach o niewielkim przepływie.
Stacjonarne wykorzystanie energii rzek wodnych o szybkim przepływie wody.
Elektrownie wodne zainstalowane w miejscach, w których przepływ wody spada. Najczęściej spotyka się je w organizacjach przemysłowych.
Mobilne, które zbudowane są za pomocą wzmocnionego rękawa.

Do budowy elektrowni wodnej wystarczy nawet niewielki strumyk przepływający przez teren. Właściciele domów z centralnym zaopatrzeniem w wodę nie powinni rozpaczać.

Jedna z amerykańskich firm opracowała stację, którą można wbudować w domową sieć wodociągową. W system wodociągowy wbudowana jest mała turbina, która jest wprawiana w ruch strumieniem wody poruszającym się grawitacyjnie. Zmniejsza to przepływ wody, ale zmniejsza koszt energii elektrycznej. Dodatkowo taka instalacja jest całkowicie bezpieczna.

W rurze kanalizacyjnej budowane są nawet minielektrownie wodne. Ale ich budowa wymaga stworzenia pewnych warunków. Woda przez rurę powinna płynąć naturalnie ze względu na nachylenie. Drugim wymogiem jest to, aby średnica rury była odpowiednia dla urządzenia. A tego nie da się zrobić w domu jednorodzinnym.

Klasyfikacja mini elektrowni wodnych

Mini elektrownie wodne (domy, w których są wykorzystywane to głównie sektor prywatny) to najczęściej jeden z następujących typów, różniących się zasadą działania:

Koło wodne jest tradycyjnym typem i jest najłatwiejsze do wykonania.
Śmigło. Stosowany w przypadkach, gdy rzeka ma kanał o szerokości większej niż dziesięć metrów.
Girlanda jest instalowana na rzekach o lekkim przepływie. Aby zwiększyć prędkość przepływu wody, stosuje się dodatkowe konstrukcje.
Wirnik Darrieus jest zwykle montowany w zakładach przemysłowych.

Przewaga tych opcji wynika z faktu, że nie wymagają budowy tamy.

Młyn wodny

Jest to klasyczny typ elektrowni wodnej, który cieszy się największą popularnością w sektorze prywatnym. Mini elektrownie wodne tego typu to duże koło, które może się obracać. Jego ostrza są opuszczane do wody. Reszta konstrukcji znajduje się nad kanałem, wymuszając ruch całego mechanizmu. Moc przekazywana jest poprzez napęd hydrauliczny do generatora, który generuje prąd.

stacja śmigła

Na ramie w pozycji pionowej znajduje się wirnik oraz podwodny wiatrak opuszczany pod wodę. Wiatrak posiada łopaty, które obracają się pod wpływem przepływu wody. Najlepszą wytrzymałość zapewniają łopatki o szerokości dwóch centymetrów (o szybkim przepływie, którego prędkość nie przekracza jednak dwóch metrów na sekundę).

W tym przypadku ostrza są wprawiane w ruch dzięki wynurzeniu, a nie pod naporem wody. Ponadto kierunek ruchu łopatek jest prostopadły do kierunku przepływu. Ten proces jest podobny do tego, jak działają farmy wiatrowe, tyle że działa pod wodą.

Elektrownia wodna Garland

Ten typ minielektrowni wodnej to kabel rozciągnięty nad kanałem i zamocowany w łożysku oporowym. Turbiny o niewielkich rozmiarach i wadze (wirniki hydrauliczne) są zawieszone i sztywno na nim zamocowane w formie girlandy. Składają się z dwóch półcylindrów. Ze względu na wyrównanie osi, po opuszczeniu do wody powstaje w nich moment obrotowy. Prowadzi to do tego, że kabel zgina się, rozciąga i zaczyna się obracać. W tej sytuacji kabel można porównać do wału służącego do przenoszenia mocy. Jeden koniec liny jest połączony ze skrzynią biegów. Moc przekazywana jest do niego z obrotu liny i palników hydraulicznych.

Obecność kilku „girland” pomoże zwiększyć moc stacji. Mogą być ze sobą połączone. Nawet to nie zwiększa znacząco wydajności tego HPP. To jedna z wad takiej konstrukcji.

Kolejną wadą tego gatunku jest zagrożenie, jakie stwarza dla innych. Z tego rodzaju stacji można korzystać tylko w miejscach opuszczonych. Znaki ostrzegawcze są obowiązkowe.

Wirnik Daria

Minielektrownia wodna dla prywatnego domu tego typu nosi imię dewelopera Georgesa Dariera. Ten projekt został opatentowany w 1931 roku. Jest to wirnik z łopatkami. Dla każdego z ostrzy niezbędne parametry dobierane są indywidualnie. Wirnik opuszczany jest pod wodę w pozycji pionowej. Łopatki obracają się w wyniku spadku ciśnienia, który następuje pod działaniem wody przepływającej po ich powierzchni. Proces ten jest podobny do siły nośnej, która powoduje start samolotów.

Ten typ HPP ma dobry wskaźnik wydajności. Drugą zaletą jest to, że kierunek przepływu nie ma znaczenia.

Wśród niedociągnięć tego można wyróżnić złożoną konstrukcję i trudną instalację.

Zalety mini elektrowni wodnej

Bez względu na rodzaj konstrukcji minielektrownie wodne mają szereg zalet:

Przyjazne dla środowiska, nie wytwarzają substancji szkodliwych dla atmosfery.
Proces pozyskiwania energii elektrycznej odbywa się bez powstawania hałasu.
Woda pozostaje czysta.
Energia elektryczna jest generowana w sposób ciągły, bez względu na porę dnia czy warunki pogodowe.
Do wyposażenia stacji wystarczy nawet niewielki strumień.
Nadwyżkę energii elektrycznej można sprzedać sąsiadom.
Nie potrzebujesz dużo permisywnej dokumentacji.

Zrób to sam mini elektrownia wodna

Możesz samodzielnie budować, aby wytwarzać energię elektryczną. W przypadku prywatnego domu wystarczy dwadzieścia kilowatów dziennie. Nawet miniaturowa elektrownia wodna „zrób to sam” poradzi sobie z taką wartością. Należy jednak pamiętać, że proces ten charakteryzuje się szeregiem cech:

Dokładne obliczenia są trudne do wykonania.
Wymiary, grubość elementów dobierane są „na oko”, tylko empirycznie.
Domowe konstrukcje nie posiadają elementów ochronnych, co prowadzi do częstych awarii i związanych z nimi kosztów.

Dlatego jeśli nie ma doświadczenia i pewnej wiedzy w tym zakresie, lepiej zrezygnować z tego rodzaju pomysłu. Tańszy może być zakup gotowej stacji.

Jeśli nadal decydujesz się robić wszystko własnymi rękami, musisz zacząć od pomiaru prędkości przepływu wody w rzece. W końcu zależy to od mocy, którą można uzyskać. Jeśli prędkość będzie mniejsza niż jeden metr na sekundę, budowa mini-elektrowni w tym miejscu nie będzie miała sensu.

Kolejnym krokiem, którego nie należy pomijać, są obliczenia. Konieczne jest dokładne obliczenie wysokości kosztów, które zostaną poniesione na budowę stacji. W rezultacie może się okazać, że energia wodna nie jest najlepszą opcją. Następnie powinieneś zwrócić uwagę na inne rodzaje alternatywnej energii elektrycznej.

Mini-elektrownia wodna może być najlepszym rozwiązaniem dla oszczędności kosztów energii. Do jego budowy niezbędna jest rzeka w pobliżu domu. W zależności od pożądanych cech możesz wybrać odpowiednią wersję elektrowni wodnej. Przy odpowiednim podejściu możesz nawet stworzyć taką strukturę własnymi rękami.

Jeśli w pobliżu twojego wiejskiego domu znajduje się mała rzeka lub strumień, możesz samodzielnie zbudować dla domu generator hydroelektryczny małej mocy. Własna elektrownia wodna zapewni darmową energię elektryczną.

Może nie zaoszczędzisz dużo pieniędzy, ale uświadomienie sobie, że masz własne źródło energii elektrycznej, kosztuje dużo więcej. Zdarzają się przypadki, gdy w domu nie ma centralnego zasilania. Wtedy nawet bardzo małe moce mogą być bardzo przydatne.

Źródłami energii elektrycznej dla małej elektrowni wodnej mogą być:

Rzeki lub strumienie.
Różnice wzniesień na przelewach jeziornych.
Odpływy do celów technicznych.

W porównaniu z innymi urządzeniami do wytwarzania energii elektrycznej, które działają ze źródła odnawialnego, generatory hydroelektryczne są najbardziej złożone. W przypadku, gdy zdecydujesz się na budowę mini-elektrowni wodnej, pierwszym krokiem jest zmierzenie prędkości przepływu rzeki. Najłatwiej to zrobić, określając, przez ile sekund obiekt przepłynie 10 metrów. Jeśli prędkość okazałaby się mniejsza niż 1 metr na sekundę, wydajna elektrownia wodna nie będzie działać. Ale jeśli sztucznie zawęzisz kanał lub zrobisz małą tamę, natężenie przepływu może nieznacznie wzrosnąć.

Elektrownia mikrowodna wymaga pewnej siły naporu wody - strumień spadający na łopaty hydroturbiny uruchamia generator. Działając na tej zasadzie, instalacja wytwarza energię elektryczną. Siła przepływu wody zależy albo od naturalnej różnicy stanów wody (wyprowadzenie), albo od sztucznego zwężenia koryta za pomocą zapory.

Aby wytworzyć trochę energii elektrycznej, różnica wysokości musi wynosić około 1-2 metry, a przepływ wody musi wynosić 90 litrów na sekundę. W warunkach pagórkowatego terenu minielektrownie są po prostu niezastąpione. Proces instalacji jest dość prosty i nie wymaga specjalnej wiedzy i umiejętności.

W zależności od konstrukcji i zasady działania można wyróżnić kilka głównych typów domowych elektrowni wodnych.

Girlanda. Składa się z kabla rozciągniętego z jednej strony rzeki na drugą. Posiada stałe wirniki, które obracają się pod wpływem przepływu wody. Z kolei wirniki obracają kabel, którego jeden koniec jest połączony z łożyskiem, a drugi z wałem generatora.
Młyn wodny. Ważny szczegół domowej elektrowni wodnej. Koło ma ostrza prostopadłe do powierzchni wody. Woda wywiera nacisk na ostrza, w wyniku czego samo koło się obraca.
Śmigło. Doskonała opcja dla mini elektrowni wodnej, jeśli szerokość koryta rzeki przekracza 10 m. Wirnik śmigła jest zainstalowany w pozycji pionowej. Śmigło ma małe łopatki, około 2 cm, jeśli przepływ rzeki przekracza 2 metry na sekundę, zaleca się wybór innych rozmiarów łopat.
Wirnik Darii. Jest to pionowo zamontowany wirnik, który obraca się z powodu różnicy ciśnień na łopatkach.

Te odmiany minielektrowni wodnych łączy fakt, że ich konstrukcje nie wymagają budowy tamy. Zapora jest precyzyjnym i drogim obiektem, którego koszt budowy jest kilkakrotnie wyższy niż koszt domowej roboty. Należy zauważyć, że moc minielektrowni wodnej musi odpowiadać zapotrzebowaniu na energię elektryczną.

Hybrydowe elektrownie wodne

W przypadku, gdy Twoje potrzeby wymagają więcej energii elektrycznej niż generuje domowa elektrownia wodna, najlepszą opcją jest zainstalowanie elektrowni hybrydowej i generatora diesla. Ale ten projekt ma kilka wad, w tym:

Duży poziom hałasu i brak ryzyka zanieczyszczenia.
Ich działanie wymaga znacznych kosztów materiałowych. Cena elektryki, która jest generowana przy użyciu takiego sprzętu, wyniesie około 20 rubli. za kWh.
Dzięki regularnym wyłączeniom generatorów diesla ich żywotność jest znacznie skrócona, a wydajność generatora znacznie spada.

Optymalnym rozwiązaniem przy instalacji elektrowni hybrydowej jest wykorzystanie generatorów diesla jako rezerwy. Zostaną wyłączone, jeśli wymagana moc zostanie dostarczona do konsumenta. Gdy tylko własna elektrownia wodna przestaje generować energię o wymaganej mocy, generator diesla włącza się i uzupełnia brak prądu.

Zalety mini elektrowni wodnej

W trakcie budowy minielektrowni wodnej oraz w trakcie jej użytkowania nie dochodzi do naruszenia naturalnego krajobrazu.
Instalacja mini-elektrowni wodnej nie pogarsza jakości wody: zachowuje swoje naturalne właściwości.
Warunki pogodowe nie wpływają na pracę elektrowni.
Nie ma absolutnie żadnych problemów, które obserwuje się w energetyce na dużą skalę: budowa drogich konstrukcji lub zalanie terenu.

Jak zwiększyć wydajność elektrowni wodnych

Jeśli potrzebujesz nieznacznie zwiększyć ilość wytwarzanej energii elektrycznej, możesz zorganizować wzrost przepływu, tworząc różnicę wysokości. Najprostszym rozwiązaniem tego problemu jest zainstalowanie w zbiorniku rury spustowej. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę średnicę samej rury, ponieważ wpłynie to bezpośrednio na natężenie przepływu. Im jest mniejszy, tym większa prędkość. Ta metoda pozwala zainstalować mini elektrownię wodną, nawet jeśli w pobliżu domu przepływa mały strumień. Wykorzystując wysokiej jakości materiały podczas tworzenia generatora, mini-elektrownia wodna może z powodzeniem obsługiwać ten sprzęt na potrzeby domowe.

W związku z ciągłym wzrostem kosztów węglowodanowych nośników energii, eksperci zwracają coraz większą uwagę na korzyści płynące z bardziej ekonomicznego wykorzystania energii elektrycznej. Jednym z najbardziej ekonomicznych i przyjaznych dla środowiska sposobów wytwarzania energii elektrycznej jest elektrownia wodna dla domu, której koszty sprowadzają się do pierwotnej budowy i konserwacji sprzętu. Jednak nie każda miejscowość ma naturalne możliwości budowy takich konstrukcji, które wymagają silnego przepływu wody i dużej różnicy wzniesień tworzonych przez zaporę, w tym przypadku z pomocą energetykom przychodzą mini elektrownie wodne.

Zasada działania i mini elektrownia wodna

Zasada działania tego sprzętu jest dość prosta, co zwiększa jego niezawodność. Strumień wody, opadając na łopatki turbiny, obraca napęd hydrauliczny sprzężony z generatorem elektrycznym, który zapewnia wytwarzanie energii elektrycznej pod kontrolą układu sterowania.
Nowoczesne mini elektrownie wodne wyposażone są w system sterowania, który umożliwia pracę w trybie automatycznym z natychmiastowym przejściem na sterowanie ręczne w przypadku awarii. Wielopoziomowy system ochrony pozwala uniknąć przeciążeń sprzętu w przypadku zmiany warunków zewnętrznych. Konstrukcja stacji pozwala na zminimalizowanie prac budowlanych podczas instalacji niezbędnego sprzętu.

Odmiany mini elektrowni wodnych

Minielektrownia wodna to urządzenie o mocy od 1 do 3000 kW, w skład którego wchodzi pobór wody (turbina), agregat prądotwórczy oraz system sterowania urządzeniami.
W zależności od wykorzystywanych zasobów wodnych mini elektrownie wodne dzielą się na kilka kategorii:

stacje przepływowe wykorzystujące energię małych rzek z zorganizowanymi zbiornikami wodnymi. Stosowane są głównie na płaskim terenie;
stacje stacjonarne wykorzystujące energię szybkiego nurtu w eksploatacji rzek górskich;
stacje wykorzystujące różnice przepływu wody w przedsiębiorstwach przemysłowych;
stacje mobilne wykorzystujące wzmocnione węże do organizowania przepływu.

Zgodnie z przewidywanym ciśnieniem przepływu wody, zespół hydroelektryczny i jego turbina są zaprojektowane tak, aby dopasować moc agregatu prądotwórczego, aby zapewnić wymaganą prędkość generatora i ułatwić wytworzenie wymaganej częstotliwości prądu.

Dla różnych warunków pracy mini elektrowni wodnych opracowano odpowiednie projekty turbin:

przy dużym ciśnieniu przepływu wody powyżej 60 m stosuje się turbiny promieniowo-osiowe i kubełkowe;
przy średnim natężeniu przepływu 25 - 60 m dobrze sprawdziły się turbiny o konstrukcji łopatkowej i promieniowo-osiowej;
przy przepływach niskociśnieniowych bardziej opłacalne jest stosowanie konstrukcji łopatkowych i śmigłowych umieszczonych w komorach żelbetowych.

Wideo domowej elektrowni wodnej

Cechy podłączenia mini elektrowni wodnej

Urządzenie tego sprzętu pozwala na podłączenie stacji bezpośrednio do sieci zasilającej, w tym przypadku wykorzystywany jest generator synchroniczny. Do stworzenia sieci lokalnej wykorzystuje się jednostkę asynchroniczną, która jest wyposażona w balastową jednostkę obciążenia niezbędną do rozproszenia nadmiaru mocy w celu uniknięcia awarii systemów zasilania i nagłych zmian głównych parametrów sieci.

Zalety i wady mini elektrowni wodnych

Zaletami takich systemów są:

bezpieczeństwo ekologiczne sprzętu i brak konieczności zalewania dużych obszarów;
niski koszt wytworzonej energii elektrycznej, która jest kilkakrotnie tańsza niż ta wytworzona w elektrociepłowniach;
prostota i niezawodność zastosowanego sprzętu oraz możliwość jego pracy w trybie offline;
niewyczerpalność wykorzystywanych zasobów naturalnych

Wady obejmują:

przerwy w dostawie energii w niektórych regionach w przypadku awarii sprzętu, w przypadku wykorzystania mini elektrowni wodnej jako źródła lokalnego. Jest to kompensowane obecnością zasilania awaryjnego, podłączanego automatycznie;
słaba baza produkcyjno-remontowa tej gałęzi zaopatrzenia w energię w naszym kraju.