Мини-гидроэлектростанция для частного дома своими руками
Содержание:
- Варианты миниГЭС
- Производители и цены
- Достоинства и недостатки различных систем для создания самодельной ГЭС
- Примеры изготовления
- Мини–ГЭС — гидрогенератор Hydro Induction Power
- Мини–ГЭС — трансформатор/выпрямитель
- Мини–ГЭС — дополнительная информация
- Мини–ГЭС — цены
- Расчёт энергии воды.
- Преимущества и недостатки микрогидроэнергетики
- Разновидности мини-ГЭС
- Классификация
- Разновидности мини-ГЭС
- Технические характеристики заводских микро-ГЭС
- Типы мини-ГЭС
- Принцип действия
- Сорта картофеля с фиолетовой кожурой
- Выводы и полезное видео по теме
Варианты миниГЭС
Как же тогда быть? Как использовать течение реки без масштабных вложений? Тогда нам нужен обычный проточный аппарат. В настоящее время разработано четыре типа компактных гидроэлектростанций, не требующих перекрывания рек.
Пропеллер
У Карлосона мини-пропеллер был на спине, и он прекрасно справлялся со своими обязанностями. Поправит толстячок своими небольшими руками свой костюмчик, и летит на крышу. Пропеллер – как разновидность гидроэлектростанции — тоже хорошо работает и представляет собой вертикальный ротор, с лопастями в два сантиметра примерно. Если увеличить ширину лопастей, то сопротивление возрастет, и нужная скорость вращения не будет достигнута.
Ротор помещают под воду. Пропеллер рассчитан на скорость воды в реке до 2 метра/секунду. Гидроэлектростанция на основе пропеллера – одна из доступнейших разновидностей альтернативной гидроэнергетики в условиях личного домохозяйства. Однако, нужно помнить, что своими пусть и небольшими «руками – лопастями» пропеллер может нанести вред животному миру реки.
Дардье — ротор
Этот ротор также помещается под воду, но на сей раз используется сила разности давлений на различных его лопастях. Рельеф ротора Дардье сложен, вода его обтекает по-особому, за счет этого и происходит его вращение. Жорж Дардье — французский изобретатель, он и изобрел этот аппарат. Изготовить ротор Дардье сложнее, чем пропеллер, но зато он выдает довольно высокую мощность.
Гирлянда
Небольшая гидроэлектростанция с гирляндой – это не новогодняя шутка, хотя скоро Новый Год. Гирлянда в нашем случае — длинный трос, с нанизанными на него роторами. Вся конструкция опускается в поток воды полностью, и роторы начинают крутиться. При этом они же вращают сам трос, который с одного конца закреплен в подшипнике, а с другого подсоединен к генератору. Вот вам и электричество.
Но есть и минус: гирлянда перекрывает всю реку, с одного ее берега до другого, а значит, может покалечить ребенка, к примеру, если тот полезет руками в воду в поисках красивого камешка. Гирляндная гидроэлектростанция весьма опасна! Место ее размещения желательно как то обозначить, огородить.
Водяное колесо
Здесь мы говорим о мини — варианте электростанции, использующей энергию проточной воды. Именно такое колесо и установил Николай Петрович из Алтая в начале нашего повествования. Колесо не утопают под воду полностью, оно возвышается над ней, а лопасти погружены частично, до половины. Сооружение ставится поперёк течения и за счет энергии потока колесо вращается, оно соединено с мини – генератором и… Вот вам и электричество! Сделать такое водное колесо своими руками не столь сложно.
В целом у данного типа гидроэлектростанций небольшого размера для бытовых нужд имеется хорошее будущее. Небольшие габариты и относительная легкость развертывания позволят использовать их почти везде, где есть река и достаточный по силе водный поток. Эти аппараты способны давать чуть ли не бесплатное электричество для конечного потребителя. Однако, пока массового производства таких гидроэлектростанций в РФ не налажено, хотя интерес к ним все возрастает и возрастает.
М. Берсенев
Сорокалетний житель одного из районов северного Таджикистана изобрел Мини-ГЭС. Теперь 20 дворов получают электричество бесплатно:
https://youtube.com/watch?v=uChNzJ2d3Jo
Производители и цены
В настоящее время, все большее количество людей интересуется альтернативными источниками энергии, а соответственно и спрос, на оборудование, используемое для производства энергии возрастает. В связи с этим, производством подобного оборудования, занимаются компании во многих странах мира, в том числе и в России.
Оборудование для микро — ГЭС, как по отдельным узлам, так и комплектами, в нашей стране занимаются:
- Компания ООО «АЭнерджи», г. Москва.
Предприятие производит оборудование для различных направлений производства электрической энергии с использованием альтернативных источников (ветрогенраторы, солнечные электростанции и т.д.). В линейке выпускаемых товаров, энергетическое оборудование для микро и мини – ГЭС. - Межотраслевое научно-техническое объединение «МНТО ИНСЭТ» г. Санкт-Петербург.
Компания выполняет весь комплекс работ от проектирования до сдачи под ключ готового
объекта строительства. В линейке выпускаемой продукции микро – ГЭС с различными
видами рабочего колеса и мощностью от 5,0 до 180,0 кВт, а также разнообразные
гидроагрегаты.
Стоимость комплекта оборудования, в зависимости от типа электростанции и ее мощности – от 350000,00 рублей.
Среди зарубежных производителей, наиболее известна продукция таких компаний, как:
- «CINK Hydro-Energy» Республика Чехия.
Компания производит комплекты гидроэлектростанции с горизонтальными и вертикальными турбинами, мощностью от 5,0 до 3000 кВт, а также микротурбины.
Стоимость комплектов от 500000,00 рублей. - «Micro hydro power» Китай.
Компания производит комплекты гидроэлектростанции мощностью от 1,0 до 3000 кВт. Стоимость составляет от 300000,00 до 4000000,00 рублей. - Инженерно-техническая фирма ОсОО «Гидропоника» г. Бишкек, Кыргызстан.
Фирма производит гидроэлектростанции мощностью от 0,5 до 5,0 кВт. Стоимость составляет от 60000,00 до 300000,00 рублей.
Достоинства и недостатки различных систем для создания самодельной ГЭС
Недостатки гирляндной ГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих ( длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это небольшая плотина. Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.
Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер. Большинство самоделок используют именно эти варианты.
Примеры изготовления
Можно привести несколько примеров самодельных мини ГЭС. Начнем с простейшего, который не отнимет у вас много времени, но поможет создать представление, как это работает.
Возьмем обычный велосипед с велогенератором (динамо машиной) и велофарой. Из кровельного железа или из листового алюминия вырежем несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Лопасти устанавливаются между спицами, для крепления их края загибают плоскогубцами вокруг спиц. Так как металл лопастей тонкий, это не сложно сделать.
Если вы используете две лопасти, то установите их напротив друг друга. Если захотите добавить большее количество лопастей, то разделите окружность колеса на число лопастей и установите их через равные промежутки.
Такая мини ГЭС, зто большое подспорье велотуристам, если они остановились на берегу реки с быстрым течением. Вода поможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны. С глубиной погружения колеса можно поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.
Другой пример гидрогенератора – это мини ГЭС для электроснабжения небольшого фермерского хозяйства, мощностью 3-5 кВт. Мощность потока, вращающего колесо, составляет примерно 100 литров в секунду. Для изготовления использовались только подручные материалы, из тех. Что можно найти на свалке.
Ротор-колесо был сделан из металлического барабана от кабеля. Диаметр барабана 2200 мм. Барабан разрезали болгаркой и переварили. Расстояние между щечками составило 300 мм. Под углом 45 градусов к радиусу вварили 18 лопастей. Материал лопастей – это остатки от разрезанного барабана. Барабан вращается на подшипниках, в качестве опоры для конструкции применена рама из труб или уголков.
Самодельные лопасти
На колесе смонтирован цепной редуктор, с коэффициентом передачи равным четырем. Далее вращение передается через карданный вал от «Жигулей» ВАЗ 2101. Кардан позволяет уменьшить вибрацию и снизить требования к соосности привода и генератора. Генератор и прочая электрика и механика, связанная с ним, закрыты водонепроницаемым кожухом (контейнером). Это сделано из соображений безопасности и долговечности.
Внутри кожуха установлен повышающий редуктор с коэффициентом 40 и трехфазный генератор. Скорость вращения генератора примерно 3000 оборотов в минуту. Общий коэффициент редуцирования двух редукторов (цепного и шестеренчатого) 160. Таким образом, водяное колесо вращается со скоростью около 18-20 оборотов в минуту.
В качестве генератора был использован списанный асинхронный двигатель, блок управления взят от старой списанной кормодробилки 1953 года выпуска. От генератора до фермы протянут кабель ВВГ НГ 2х4 квадрата. Кабель закреплен на самодельных столбах.
Материалы и изготовление обошлись в 1500 $. Большая часть денег это оплата рабочим и сварщику. Сумма может быть и меньше, ведь у нас есть много свалок, куда выбрасывают вполне работоспособное оборудование и собственные голова и руки помогут вам экономить деньги.
Мини–ГЭС — гидрогенератор Hydro Induction Power
 |
Мини–ГЭС — гидрогенераторы производят трехфазный нерегулируемый переменный ток с напряжением 120, 240 или 480 Вольт, который затем понижается да напряжения аккумулятора. |
 |
Высокопрочный генератор переменного тока помещен в корпус Харриса (Harris Housing) и оснащен бронзовым колесом Пельтона для потоков со скоростью 12,6 л/с или бронзовым колесом Турго для потоков со скоростью от 12,6 до 37,85 л/с. |
Мини–ГЭС — трансформатор/выпрямитель
Каждая мини–ГЭС поставляется с трансформаторами, выпрямителями, предохранителями и амперметром, который должен быть установлен в закрытом помещении, рядом с аккумуляторами. Установка дополнительных выключателей или предохранителей не требуется. Регулятор напряжения в комплект не входит.
Рекомендуется устанавливать регулятор постоянного тока в качестве основного или запасного регулятора.
Мы предлагаем 3 модификации мини–ГЭС
 |
 |
 |
| Мини–ГЭС — гидрогенератор HV1200 — 200 Ватт | Мини–ГЭС — гидрогенератор HV1800 — 800 Ватт | Мини–ГЭС — гидрогенератор HV3600 с колесом Турго — 600 Ватт |
Мини–ГЭС — дополнительная информация
Бесколлекторные индукционные гидротурбины:
Высота Истока: 18.29 – 152.4 м Скорость потока: 0,63 – 37,85 л/с Максимальная мощность: 600 – 3 600 Ватт КПД: 30% – 6% Напряжение: 120 – 480 Вольт Напряжение аккумуляторов: 12 В, 24 В, 48 В.
|
Мини–ГЭС — цены
|
Гидрогенераторы |
|
|
HV 1200 с 4 гидравлическими насадками |
$3.600 |
|
HV 1800 с 4 гидравлическими насадками |
$4.200 |
|
HV 3600 с 4 гидравлическими насадками |
$6.000 |
|
Установка колеса Турго |
$600 |
|
Впуск воды |
|
|
3,155 л/с, труба диаметром 5.08 см |
$300 |
|
12,61 л/с, труба диаметром 10.16 см |
$500 |
|
Can be used for hydro or domestic intake. |
|
|
Водослив |
|
|
За линейный фут |
$3 |
|
Сетчатый фильтр из нержавеющей стали (кв. фут) |
$10 |
|
Защитный корпус |
|
|
Корпус Olive Barrel |
$125 |
|
Дополнительные аксессуары |
|
|
Гидравлическая насадка 3.18 мм — 12.7 мм |
$8 |
|
Колесо Пельтона (Harris) |
$300 |
|
Колесо Пельтона (ES&D) |
$450 |
|
Колесо Турго |
$695 |
|
Отвод нагрузки (60 А) |
$250 |
|
Пультовый преключатель напряжения (постоянный ток) |
$118 |
|
Контроллеры заряда: |
|
|
Xantrex C40 |
$159 |
|
Xantrex C60 |
$199 |
|
Morningstar TS-45 |
$189 |
|
Morningstar TS-60 |
$218 |
|
Подшипники: |
|
|
Для мотора мощностью 1,5 л.с. |
$27 |
|
Для мотора мощностью 2 л. с. |
$37 |
| Тип рабочего колеса — Фрэнсиса (Френсиса) Быстроходность турбины — 46 Разносная скорость — 1,4 * оптимальная частота вращений в минуту Количество лопастей — 9 Размеры рабочего колеса — 203 мм и 254 мм Материал рабочего колеса — 303 and 304 Нержавеющая сталь Вес рабочего колеса — при размере 254 мм вес 11,3 кг Спиральная камера — из трапециевидного профиля Материал корпуса — 304 Нержавеющая сталь Размер впускного патрубка — 254 мм Количество направляющих лопаток — 1 – Отсоединяемая носовая лопатка Общий вес спиральной камеры и впуска — 52 кг Регулировка — Дополнительный клапан–бабочка Сбросная труба — Расширение от 7,5° до 15°, длина — 380 мм Необходимые простенки между сбросными трубами — 558 mm Подшипники — конические валы Смазочный материал — легкое масло Уплотняющий материал — Керамика с углеродным покрытием, конструкция из нержавеющей стали Выключение — Автоматическое (устанавливается дополнительно) Общий вес без генератора — 105 kg КПД — Оценочный 77% Производство электроэнергии — при размере рабочего колеса 203 мм — 360–3 400 Ватт; при размере рабочего колеса 254 мм — 520–2 200 Ватт |  |
Расчёт энергии воды.
Кинетическая энергия потока рассчитывается по формуле из школьного учебника физики E= MV/2 где М- масса воды в килограммах, протекающая через установку, за одну секунду. V- Скорость этой воды в КВАДРАТЕ(!), в метрах за секунду. E- Энергия в джоулях. (один джоуль это одна ватсекунда, сколько джоулей получим за одну секунду, столько ват мощность). К стати не путать ваты и киловатты с ватсекундами и киловатчасми. Ваты и киловатты это мощность, а ватсекунды и киловатчасы, это количество энергии или же работы. (Энергия и работа имеют одну и ту же размерность).
Потенциальная энергия потока. Тоже по школьной формуле ( mgh), где m- масса воды (В килограммах!) протекающая через установку за каждую одну секунду. g- ускорение силы тяжести = 9,8 метра за секунду в квадрате ( в квадрате слово секунда, а не число9,8 !), h- перепад высот (в метрах!).
Скорость потока вырывающегося из сопла v= корень!!! из 2gh. Где v- искомая скорость струи (в метрах за секунду!), g- число 9,8 м/сек, h- высота столба воды, (в метрах!) (разность между верхним и нижним уровнями).
Таким образом, измерив количество воды протекающее в русле за одну секунду, и измерив разность между верхним уровнем, откуда поступает вода, и нижним, где сливается вода из установки, можно вычислить максимальную энергию которая выделяется за одну секунду, в джоулях. Численно это будет мощность потока в ватах. Умножив эту цифру на кпд, получим величину электрической мощности в ватах. А поделив на1000, величину в киловатах.
Зная скорость струи при выходе из сопла, можно задать касательную скорость вращения турбины, она должна быть в половину скорости струи, или ещё на несколько процентов меньше. А зная диаметр и касательную скорость, можно вычислить скорость в оборотах за секунду. Из чего уже рассчитывать трансмиссию. Примечание по регулировке мощности. Если имеется круто наклоненная речушечка с постоянным расходом воды. И нет возможности сделать водохранилище, то выгодно создать разницу высот заключив наклонный участок речушки в трубу. В таком случае труба оказывается довольно длинной, и столб воды, движущийся в ней, имеет порядочную инерцию. Потому регулировать мощность простым перекрытием заслонок на сопле нельзя. Для этого рядом с соплом необходимо поставить подпружиненную заслонку (аналог редукционного клапана) и отрегулировать усилие пружины так, чтоб при малейшем повышении давления выше рабочего, это давление открывало заслонку и вода сливалась мимо сопла. Таким образом, скорость воды в трубе будет сохраняться постоянной при любой нагрузке на турбину.
Мощность турбины можно регулировать не только перекрывая поток из сопла, а так же поворотом сопла, уводя в сторону от турбины поток. А в некоторых случаях регулируют, меняя нагрузку на генератор, грея электричеством ту же воду, энергия то «дармовая», но так возрастает износ трансмиссии.
Преимущества и недостатки микрогидроэнергетики
К преимуществам мини гэс для дома можно отнести:
- Экологическая безопасность (с оговорками для рыб-мальков) оборудования и отсутствие необходимости затопления больших площадей с колоссальным материальным ущербом;
- Экологическая чистота получаемой энергии. Отсутствует влияние на свойства и качество воды. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения;
- Низкую стоимость получаемой электроэнергии, которая в разы дешевле вырабатываемой на ТЭС;
- Простоту и надёжность применяемого оборудования, и возможность его работы в автономном режиме (как в составе, так и вне сети электроснабжения). Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению;
- Полный ресурс работы станции — не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта);
- неисчерпаемость используемых для выработки энергии ресурсов.
Основной недостаток микро-гэс это относительная опасность для обитателей водной фауны, т.к. вращающиеся лопатки турбин, особенно в скоростных потоках, могут представлять угрозу для рыб или мальков. Условным недостатком можно так же считать ограниченность применения технологии.
Разновидности мини-ГЭС
Стоит понимать, что мини-гидроэлектростанции позволяют получать не более трех тысяч киловатт. Это максимальная мощность подобного сооружения. Точное значение будет зависеть от типа ГЭС и конструкции используемого оборудования.
В зависимости от вида водяного потока выделяют следующие типы станций:
- Русловые, характерные для равнин. Они устанавливаются на реках с несильным потоком.
- Стационарные используют энергию водных рек с быстрым потоком воды.
- ГЭС, устанавливающиеся в местах перепада водного потока. Встречаются чаще всего в промышленных организациях.
- Мобильные, которые строятся с применением армированного рукава.
Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку. Владельцы домов с центральным водоснабжением не должны отчаиваться.
Одной из американских компаний разработана станция, которую можно встраивать в водоснабжающую систему дома. В водопровод встраивается турбина маленьких размеров, которая приходит в движение за счет потока воды, двигающегося самотеком. Это снижает скорость потока воды, но снижает себестоимость электроэнергии. К тому же данная установка полностью безопасна.
Устраиваются даже мини-гидроэлектростанции в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Вода по трубе должна стекать естественным образом за счет уклона. Второе требование – диаметр трубы должен быть подходящим для устройства оборудования. А это невозможно сделать в отдельно стоящем доме.
Классификация
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
- мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;
- средние — до 25 МВт;
- малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.
Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также ещё по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.
Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
- высоконапорные — более 60 м;
- средненапорные — от 25 м;
- низконапорные — от 3 до 25 м.
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.
Принцип работы всех видов турбин схож — поток воды поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передаётся на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.
Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующегося напора воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
- плотинные ГЭС. Это наиболее распространённые виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создаётся посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
- приплотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
- деривационные ГЭС. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимый напор воды в ГЭС такого типа создаётся посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создаётся более высокая плотина, и создаётся водохранилище — такая схема ещё называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимого напора воды.
- гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций, следующий: в определённые периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.
В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоёму, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.
Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. В виду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.
Разновидности мини-ГЭС
Стоит понимать, что мини-гидроэлектростанции позволяют получать не более трех тысяч киловатт. Это максимальная мощность подобного сооружения. Точное значение будет зависеть от типа ГЭС и конструкции используемого оборудования.
В зависимости от вида водяного потока выделяют следующие типы станций:
- Русловые, характерные для равнин. Они устанавливаются на реках с несильным потоком.
- Стационарные используют энергию водных рек с быстрым потоком воды.
- ГЭС, устанавливающиеся в местах перепада водного потока. Встречаются чаще всего в промышленных организациях.
- Мобильные, которые строятся с применением армированного рукава.
Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку. Владельцы домов с центральным водоснабжением не должны отчаиваться.
Одной из американских компаний разработана станция, которую можно встраивать в водоснабжающую систему дома. В водопровод встраивается турбина маленьких размеров, которая приходит в движение за счет потока воды, двигающегося самотеком. Это снижает скорость потока воды, но снижает себестоимость электроэнергии. К тому же данная установка полностью безопасна.
Устраиваются даже мини-гидроэлектростанции в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Вода по трубе должна стекать естественным образом за счет уклона. Второе требование – диаметр трубы должен быть подходящим для устройства оборудования. А это невозможно сделать в отдельно стоящем доме.
Технические характеристики заводских микро-ГЭС
Каких-то общепринятых стандартов, жёстко регламентирующих границу между микро-ГЭС и мини-ГЭС, не существует. Определяющим параметром микро-ГЭС для частника будет производительность до 5 кВт. Однако расход воды чрезвычайно сильно сказывается на эффективности работы всей энергосистемы в целом.
Мощность самых дешёвых микро-ГЭС начинается от 0,6 кВт при цене 39 т.р.
Но 600 ватт это всё таки маловато для частного дома. Начинать надо от 1-1,5 кВт, и вот три устройства разных конструкции, с более высокой производительностью:
1.С турбиной Каплана цена 57 т.р.
2.С турбиной Тюрго, аналогичной стоимости.
3.С трубчатой турбиной и ценой 129,5 т.р.
Даже при беглом сравнении, микро-ГЭС с трубчатой турбиной дороже на 120%. Причину такого несоответствия можно увидеть, если сравнить несколько устройств в таблице:
| Мощность, кВт | Расход, л/с | Высота, м | Масса, кг | Цена, т.р. | ||
| Турбина Тюрго | 1,5 | 10-18 | 12-28 | 49 | 57,3 | Все параметры генерируемого электричества, для одинаковых по мощности устройств совпадают:
220 вольт, 1 фаза, частота 50/60 Гц. Производитель из Новосибирска |
| Турбина Тюрго | 3 | 11-13 | 15-30 | 72 | 68 | |
| Турбина Каплана | 1,5 | 40-45 | 2-3 | 30 | 57,3 | |
| Турбина Каплана | 3 | 90-150 | 3-6 | 85 | 68 | |
| Трубчатая турбина | 1,5 | 40-45 | 5-10 | Нет данных | 129,5 | |
| Трубчатая турбина | 3 | 90-140 | 5-10 | 138 | ||
| «Шар-булак» | 1,7 | 20 | 6-7 | ≈105 т.р. | 220 V/ 50 Гц/ синусоида производится в Бишкеке |
Турбина Тюрго
Микро-ГЭС изготовленные в промышленных условиях, априори будут надёжнее собранных кустарно. Можно взять за образец заводскую модель, и просто скопировать её. Такой подход принесёт моральное удовлетворение, но обойдётся дороже хотя бы потому, что при потоковом производстве комплектующих деталей, они обходятся гораздо дешевле.
Однако это не исключает возможности собрать микро-ГЭС в гараже или домашней мастерской, и даже поставить этот процесс на поток. Примерно такой подход наблюдается на одной фирме в Киргизии.
Бишкекская фирма выпускает три разновидности мобильных ГЭС, мощностью:
1 кВт;
1,7 кВт;
5 кВт.
Вид этих приборов затрапезный, но свою функцию они выполняют.
Типы мини-ГЭС
Водяное колесо
Это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.
Гирляндная ГЭС
Представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.
Ротор Дарье
Это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.
Пропеллер
Это подводный «ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см. При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду. При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.
Принцип действия
Принцип действия микро — ГЭС аналогичен действию больших и малых гидроэлектростанций. Разница заключается лишь в мощности установленного оборудования и количества вырабатываемой электрической энергии.
Производство электрического тока осуществляет генератор, вращательное движение ротора которому, передается с гидравлической турбины.
Для того, чтобы турбина пришла во вращательное движение, создается напор воды, на водоеме, где установлена мини ГЭС. Это может быть напор, создаваемый естественным течением водных масс, либо создаваемый путем строительства плотины или иного технического сооружения. В определенных случаях, могут быть использованы оба способа создания напора одновременно.
Под действием напора, потоки воды устремляются в требуемом направлении, в створе их движения монтируется турбина, на лопасти которой и поступает энергия движущихся водных масс. Эта кинетическая энергия воды, преобразуется турбиной, во вращательное движение, которое посредством механической передачи (редуктор) и передается на вал генератора.
Источником энергии могут служить:
- реки различных размеров и интенсивности течения и ручьи,
- перепады высот на водосбросах водоемов различного назначения;
- технологические водотоки;
- перепады высот на трубопроводах различного назначения.
В зависимости от вида используемого оборудования и способа его установки, принцип работы гидроэлектростанции, может различаться. Это могут быть следующие варианты:
- Принцип «водяного колеса» – при этом варианте, приемное колесо частично погружается в воду параллельное ее поверхности. Водные потоки, перемещаясь по естественному руслу, давят на лопасти, размещенные на колесе, и приводят его во вращение. Колесо, в свою очередь, посредством редуктора и прочих механических устройств, создает вращательное движение генератора.
- Конструкция в виде гирлянды – с противоположных берегов монтируется трос, на котором установлены специальные роторы. Вода, перемещаясь вращает роторы, вращательное движение которых передается на трос. Трос вращаясь, передает вращательное движение на генератор, установленный на берегу.
- С использованием ротора Дарье – в принцип работы турбины, заложено использование разности давлений на лопастях ротора.
- С использованием принципа пропеллера – лопасти устройства помещены в воду и под воздействие воды приходят во вращательное движение, которое и передается на вал генератора, вырабатывающего электрический ток.
Преимущества использования микро — ГЭС:
- Отсутствует необходимость в изменении естественного ландшафта местности;
- На качество воду не оказывается стороннее воздействие, она сохраняет свои свойства;
- Не зависимость от воздействия природных явлений;
- Возможность использования в круглогодичном цикле работы;
- Нет необходимости в строительстве дорогостоящих гидротехнических сооружений.
Сорта картофеля с фиолетовой кожурой
Голубой Дунай (Blue Danube) – среднеранний сорт, срок от появления первых всходов до созревания – 65–80 дней. Картофель устойчив к засухе и болезням. Кожура клубней плотная, поэтому они мало травмируются при выкапывании как вручную, так и мотоблоком. Урожайность – 340 – 400 кг с сотки. Мякоть белая, при термической обработке не темнеет. Поскольку картофель вкусный, но плохо разваривается, его рекомендуется использовать для жарки, приготовления супов и салатов.
Голубой Дунай
Цыганка – среднеранний сорт, не внесённый в реестр. У клубней гладкая тёмно-фиолетовая кожура и белая или светло-кремовая мякоть, иногда – с фиолетовыми прожилками. Под кустом образуется 6–14 клубней, однако зачастую они значительно отличаются друг от друга по весу и размеру. Урожайность – 200–250 кг с сотки. Сорт сильно подвержен заболеваниям, требуется полив. Из-за того, что кожура очень тонкая, выкапывать картофель можно только вручную.
Цыганка
Выводы и полезное видео по теме
Видео #1. Пример работающей гидроустановки с самодельным генератором на базе трехфазного двигателя:
Видео #2. Мини-ГЭС, сконструированная по принципу водяного колеса:
Видео #3. Станция на основе велосипедного колеса – интересный вариант решения проблемы с энергообеспечением на отдыхе вдали от цивилизации:
Как видите, построить водяную миниэлектростанцию своими руками не так уж и сложно. Но так как большинство расчетов и параметров для ее комплектующих определяется «на глазок», следует быть готовым к возможным поломкам и сопутствующим затратам.
Если вы чувствуете нехватку знаний и опыта в данной сфере, стоит довериться специалистам, которые выполнят все необходимые расчеты, посоветуют оптимальное для вашего случая оборудование и качественно произведут его установку.
Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Делитесь интересными сведениями и полезными рекомендациями, оставляйте тематические фото. Возможно, вы хотите рассказать, как соорудили собственными руками действующую гидроэлектростанцию на загородном участке? Будем рады прочитать ваш рассказ о процессе устройства и эксплуатации.
