Puterea debitului de apă este o resursă naturală regenerabilă care vă permite să obțineți energie electrică aproape gratuită. Energia donată de natură va oferi o oportunitate de a economisi servicii publiceși rezolvați problema cu echipamentul de reîncărcare.
Dacă în apropierea casei dvs. curge un pârâu sau un râu, ar trebui să le folosiți. Ei vor putea furniza energie electrică șantierului și casei. Și dacă o centrală hidroelectrică este construită cu propriile mâini, efectul economic crește semnificativ.
Articolul prezentat descrie în detaliu tehnologiile de fabricație a structurilor hidraulice private. Am vorbit despre ceea ce este necesar pentru a configura sistemul și a-l conecta la consumatori. Aici veți afla despre toate opțiunile pentru furnizorii de energie în miniatură, asamblați din materiale improvizate.
Centralele hidroelectrice sunt structuri care pot transforma energia de mișcare a apei în energie electrică. în timp ce exploatat activ doar în Occident. Pe teritoriul țării noastre, această industrie promițătoare face doar primii pași timizi.
Galerie de imagini
Dintre toate sursele alternative de energie, centralele hidroelectrice sunt cele mai populare. Acest fapt este explicat destul de simplu - cu aceeași investiție, randamentul este mult mai mare. Singurul dezavantaj este că este necesar un râu sau un pârâu pentru o funcționare stabilă.
Clasificarea minicentralelor hidroelectrice
În funcție de principiul de funcționare, se disting patru tipuri principale de centrale hidroelectrice:
- Ghirlandă HPP, structuri hidraulice suplimentare sunt utilizate pentru a îmbunătăți debitul de apă;
- o roată acvatică clasică, cea mai simplă variantă, pentru o hidrocentrală de casă;
- elice, potrivită dacă albia râului are o lățime mai mare de 10 m;
- Rotorul Daoye este utilizat pentru fabricarea microcentralelor hidroelectrice industriale.
Toate aceste tipuri de hidrocentrale sunt unite de faptul că nu au nevoie să construiască un baraj pentru funcționarea lor. Acest design este o instalație de inginerie de înaltă precizie și costisitoare, a cărei construcție costă de multe ori mai mult decât HPP în sine.
Al doilea criteriu după care trebuie împărțite centralele hidroelectrice mici este posibilitatea utilizării lor în scopuri casnice și industriale. Vorbim despre faptul că același tip de hidrocentrală poate avea mai multe opțiuni de alimentare și de evacuare a apei. Acest lucru face posibilă crearea de centrale electrice care pot funcționa într-un sistem de conducte închise. Ele sunt relevante pentru fabrici și întreprinderi, procesul de producție, care este asociat cu costuri ridicate cu apă. In plus, puterea instalatiei trebuie sa corespunda necesarului de energie electrica.
Instalațiile de uz casnic sunt mult mai simple și mai ieftine. Dar instalarea lor este posibilă numai dacă există o sursă constantă de apă. Aceasta nu include alimentarea cu apă municipală.
Avantajele unei minicentrale hidroelectrice
- funcționează aproape în tăcere și nu poluează atmosfera;
- nu afectează în niciun fel calitatea apei, dacă se dorește, filtrele sunt instalate pe sistemul de drenaj, ceea ce face ca apa să fie potrivită pentru băut;
- funcționarea stației nu depinde de condițiile meteorologice, energia electrică este generată 24 de ore pe zi;
- chiar și un mic pârâu este suficient pentru funcționarea unei centrale hidroelectrice;
- există posibilitatea de a vinde excesul de energie electrică vecinilor;
- nu este nevoie să colectați certificate și permise.
Comparație între minicentrale hidroelectrice de casă și fabrică
Pentru uz casnic, nu aveți nevoie de mai mult de 20 kW pe zi. Nu este atât de mult, așa că oportunitatea achiziționării unei hidrocentrale fabricată în mod industrial este pusă sub semnul întrebării. Se pare că nu există dificultăți în realizarea unei stații hidraulice pe roți sau de tip elice. Dar, în practică, apar o serie de probleme.
În primul rând, este dificil să se facă calculele necesare, în al doilea rând, grosimea și dimensiunea pieselor sunt selectate exclusiv din experiență, iar în al treilea rând, centralele hidroelectrice auto-fabricate sunt realizate fără elemente de protecție, ceea ce duce la defecțiuni constante și, ca o rezultat, deșeuri suplimentare.
Dacă nu există experiență în hidroenergie, din idee instalare de casă mai bine să refuzi. Este mult mai ușor și mai de încredere să discutăm problema cu vecinii și eforturile comune pentru achiziționarea unei centrale hidroelectrice de fabrică cu garanție de calitate. În plus, companiile care vând aceste unități își realizează instalarea.
Prezentare generală a producătorilor de minicentrale hidroelectrice
De fapt, nu multe companii sunt angajate în producția de minicentrale hidroelectrice. Companiile intermediare încearcă să nu dezvăluie aceste informații, deoarece vor pierde partea leului din venit. Printre acele fabrici în care merită cu adevărat încredere, ar trebui remarcată CINK Hydro-Energy. Este un lider mondial recunoscut în dezvoltarea de echipamente hidraulice.
Cu toate acestea, înainte de a contacta un manager al companiei, este necesar să se calculeze costurile de prelucrare a informațiilor, logistică și instalare. În cele mai multe cazuri, suma nu va fi cu mult mai mică decât cea a intermediarilor.
Ce companie să comande o minicentrală hidroelectrică
Având în vedere că echipamentul este destul de scump și sunt necesare calcule matematice precise pentru fabricație, este logic să apelăm la companii care și-au dovedit-o pe piață. Energia alternativă este o nouă direcție pentru țara noastră, așa că lista este destul de mică.
1. AEnergy este cel mai mare furnizor de centrale hidroelectrice de înaltă calitate, compania oferă o gamă completă de servicii de la colectarea și procesarea informațiilor până la instalarea unei centrale hidroelectrice.
2. INSET este o companie din Sankt Petersburg. Ea este angajată independent în fabricarea centralelor hidroelectrice, prin urmare este personal responsabilă pentru calitate. Avantajele cooperării sunt că este posibilă comandarea unei microhidrocentrale de 5-10 kW.
3. Hydroponics este o altă companie autohtonă care produce pe cont propriu centrale hidroelectrice. O garanție pentru toată producția de 10 ani. Cel mai interesant model este Shar-Bulak cu o putere de 5 kW.
4. NPO Inversion - un birou de proiectare specializat în dezvoltarea de surse de energie alternative și standard. Trăsături distinctive- disponibilitatea HPP non-standard cu o capacitate de 7,5 și 12,5 kW.
5. Micro hydro power este o companie chineză care vinde mai multe unități domestice relativ ieftine.
Centralele hidroelectrice folosesc puterea apei pentru a genera energie electrică. Stațiile auto-fabricate rezolvă problema depărtării de rețelele electrice centralizate sau ajută la economisirea energiei electrice.
Avantajele și dezavantajele centralelor hidroelectrice
Centralele hidroelectrice au următoarele avantaje față de alte tipuri de surse alternative de energie:
- Ele nu depind de vreme și de ora zilei (spre deosebire de). Acest lucru vă permite să vă dezvoltați cantitate mare energie la un ritm previzibil.
- Puterea sursei (râu sau pârâu) poate fi reglată. Pentru a face acest lucru, este suficient să îngustați canalul cu un baraj sau să oferiți o diferență de înălțime a apei.
- Instalatiile hidraulice nu fac niciun zgomot (spre deosebire).
- Multe tipuri de stații de putere mică nu necesită autorizații de instalare.
Dezavantajele centralelor hidroelectrice de casă includ incapacitatea de a lucra pe vreme rece. În plus, mediul de apă este agresiv, astfel încât părțile stației trebuie să fie impermeabile și durabile.
Atunci când proiectați o minicentrală hidroelectrică pentru a fi utilizată ca sursă alternativă de energie pentru propria casă, următorii factori ar trebui să fie decisivi:
- Apropierea râului de casă. Instalarea unei stații de casă departe de casă nu merită. Cu cât instalația este mai departe, cu atât eficiența acesteia este mai mică, deoarece o parte din energie se va pierde în timpul transmisiei. În plus, este mai dificil să vă protejați HPP de furt sau deteriorare.
- Debit suficient sau posibilitatea creșterii acestuia. Puterea stației crește exponențial pe măsură ce viteza apei crește.
Găsirea vitezei este ușor. Aruncați o bucată de polistiren sau o minge de tenis în apă și cronometrați-o să înoate o anumită distanță. Apoi împărțiți metrii cu secunde și vă veți găsi viteza. Viteza minimă suficientă a apei pentru o centrală hidroelectrică de casă este de 1 m/s.
Dacă debitul râului sau al pârâului dvs. este sub această valoare, atunci un mic baraj sau o țeavă care se îngustează îl va crește. Dar aceste opțiuni pot cauza dificultăți suplimentare. Construirea barajului necesită permisiunea autorităților, precum și acordul vecinilor.
Minicentrală hidroelectrică bricolajă
Proiectarea centralei hidroelectrice este destul de complicată, așa că va fi posibil să construiți singur doar o stație mică, care va economisi energie electrică sau va furniza energie unei gospodării modeste. Mai jos sunt două exemple de implementare a unei centrale hidroelectrice de casă.
Cum să faci o minicentrală hidroelectrică dintr-o bicicletă
Această versiune a centralei hidroelectrice este ideală pentru excursii cu bicicleta. Este compact și ușor, dar va putea furniza energie pentru o tabără mică amenajată pe malul unui pârâu sau râu. Electricitatea rezultată este suficientă pentru iluminatul de seară și pentru încărcarea dispozitivelor mobile.
Pentru a instala stația veți avea nevoie de:
- Roata din față a unei biciclete.
- Un generator de biciclete care este folosit pentru alimentarea luminilor pentru biciclete.
- Lame de casă. Sunt pre-tăiate din tablă de aluminiu. Lățimea lamelor ar trebui să fie de la doi până la patru centimetri, iar lungimea trebuie să fie de la butucul roții până la janta. Pot exista orice număr de lame, acestea trebuie să fie plasate la aceeași distanță una de cealaltă.
Pentru a porni o astfel de stație, este suficient să scufundați roata în apă. Adâncimea de scufundare se determină experimental, de la aproximativ o treime până la jumătate din roată.
Pentru a construi o stație mai puternică pentru utilizare permanentă, vor fi necesare materiale mai durabile. Cele mai potrivite sunt elementele din metal și plastic, care sunt mai ușor de protejat de efectele mediului acvatic. Dar se potrivesc și detalii din lemn dacă este înmuiat cu o soluție specială și vopsit cu vopsea impermeabilă.
Stația necesită următoarele elemente:
- Tambur de oțel din cablu (2,2 metri în diametru). Din el este făcută o roată-rotor. Pentru a face acest lucru, tamburul este tăiat în bucăți și sudat din nou la o distanță de 30 de centimetri. Lamele (18 bucăți) sunt făcute din resturile tamburului. Sunt sudate pe rază la un unghi de 45 de grade. Pentru a susține întreaga structură, un cadru este realizat din colțuri sau țevi. Roata se rotește pe rulmenți.
- Un reductor de lanț este instalat pe roată (raportul de transmisie ar trebui să fie de patru). Pentru a ușura aducerea axelor de antrenare și a generatorului împreună, precum și pentru a reduce vibrațiile, rotația este transmisă prin cardanul din mașina veche.
- Generatorul este potrivit pentru un motor asincron. Ar trebui adăugat un alt reducător de viteze cu un coeficient de aproximativ 40. Apoi, pentru un generator trifazat cu 3000 de rotații pe secundă, cu un factor de reducere total de 160, numărul de rotații va scădea la 20 de rotații pe minut.
- Puneți toate echipamentele electrice într-un recipient impermeabil.
Materialele sursă descrise sunt ușor de găsit într-o groapă de gunoi sau de la prieteni. Pentru tăierea unui tambur de oțel cu polizorul și pentru sudare, puteți plăti specialiști (sau faceți totul singur). Drept urmare, o centrală hidroelectrică cu o capacitate de până la 5 kW va costa o sumă mică.
Obținerea energiei electrice din apă nu este atât de dificilă. Mai greu de aliniat sistem autonom alimentarea cu energie electrică bazată pe o centrală hidroelectrică improvizată, menține stația în funcțiune și asigură siguranța oamenilor și animalelor din jurul acesteia.
Opțiunea numărul 1
Minicentrală hidroelectrică de casă Rope Garland - solutie perfecta pentru a obține energie electrică accesibilă și ieftină, dacă există un mic râu cu locul de reședință.
Proiectarea unei minihidrocentrale cu cablu ghirlande se bazează pe rotirea cablului în albia râului.
Primele proiecte ale unei cele mai simple centrale hidroelectrice autonome au fost puse în practică de către meșteri individuali în urmă cu jumătate de secol. Înapoi în revista Radio din anii 50, au tipărit informații despre o hidrocentrală cu ghirlande, realizată în cutii de tablă și cu un generator de la o mașină!
Fig.1. Aspect ghirlandă de frânghii pentru o mini-hidrocentrală.
Cum să faci o centrală hidroelectrică cu ghirlande de cabluri cu propriile mâini?
Figura de mai jos prezintă o diagramă a designului unei minicentrale hidroelectrice simple cu ghirlande de frânghii cu o acționare hidraulică turbină-frânghie care se rotește din debitul râului.
Fig. 2 Schema și principiul de funcționare a minihidrocentralei Garland
1. Rulment, 2. Suport, 3. Cablu metalic, 4. Roata hidraulica (turbina),
5. Generator de energie electrică, 6. Nivelul superior al râului, 7. Albia râului.
Ca roți hidraulice (rotoare), într-o acționare hidraulică prin cablu a unei minicentrale hidroelectrice, se pot folosi mai multe „rotoare” realizate dintr-o tablă subțire de metal cu un diametru de aproximativ jumătate de metru, ca o jucărie pentru copii - o elice realizată dintr-o foaie pătrată de hârtie. Ca arbore flexibil, se recomandă utilizarea unui cablu de oțel convențional cu un diametru de 10 ... 15 mm.
Calculele aproximative arată că dintr-o astfel de centrală hidroelectrică pe cablu se pot obține până la 1,5 ... 2,0 kW de la o hidroroată, cu un debit de râu de aproximativ 2,5 metri/sec!
Dacă pe fundul râului sunt instalați suporturile 2 cu rulmenți 1 și generatorul electric 5, iar rulmenții cu generatorul sunt ridicați deasupra nivelului râului, iar întreaga structură este plasată de-a lungul axei curgerii, atunci rezultatul va fi practic la fel. Această schemă este utilizată în mod adecvat pentru „râuri foarte înguste”, dar cu o adâncime mai mare de 0,5 metri. energie termalăîntr-o astfel de centrală hidroelectrică se poate obține prin conectarea încălzitoarelor electrice la un generator electric.
Rotoarele unei centrale hidroelectrice sunt de obicei amplasate în miezul fluxului (la 0,2 adâncime de la suprafață vara și la 0,5 adâncime de la suprafața gheții iarna). Adâncimea râului la locul de instalare al centralei hidroelectrice nu depășește 1,5 m. Cu o adâncime a râului mai mare de 1,5 m, este foarte posibil să se utilizeze rotoare dispuse pe două rânduri.
Apariția dachasului și chiar a fermelor pe terenuri deșeuri îndepărtate de rețeaua electrică, creșterea galopantă a prețurilor la combustibil și energie electrică au adus la viață vechile idei de alimentare autonomă cu energie cu utilizarea pe scară largă a energiei naturale de la soare, vânt și apă. Inclusiv interes sporit pentru mini-și microcentrale hidroelectrice.
Două dintre acestea, acceptabile pentru construcția de hidrocentrale pe cont propriu: Microhidrocentrală cu propriile mâini și minihidrocentrală plutitoare fără baraj. Urmează structurile, al căror prototip a fost centrala hidroelectrică în lanț de margarete (modelul 1964) a lui V. Blinov.
Dudyshev V.D.
Opțiunea numărul 2
Hidrocentralele despre care vor fi discutate sunt cu curgere liberă, cu o turbină destul de originală din așa-numitele rotoare Savonius înșirate pe un arbore de lucru comun (poate flexibil, compozit). Nu necesită baraje și alte structuri hidraulice la scară largă pentru instalarea lor. Capabil să lucreze cu eficiență deplină chiar și în ape puțin adânci, ceea ce, combinat cu simplitatea, compactitatea și fiabilitatea designului, fac ca aceste centrale hidroelectrice să fie foarte promițătoare pentru acei fermieri și grădinari ale căror loturi de teren sunt situate în apropierea cursurilor de apă mici (râuri, pâraie). și șanțuri).
Spre deosebire de baraje, hidrocentralele cu curgere liberă, după cum se știe, folosesc numai energia cinetică a apei curgătoare. Pentru a determina puterea, există o formulă aici:
N=0,5*p*V3*F*n (1),
N - puterea pe arborele de lucru (W),
- р - densitatea apei (1000 kt/m3),
- V - viteza curgerii râului (m/s),
- F - aria secțiunii transversale a părții active (immerse) a corpului de lucru al mașinii hidraulice (m2),
- n - eficiența conversiei energiei.
După cum se poate observa din formula 1, la o viteză a râului de 1 m/s per metru patrat secțiunea părții active a mașinii hidraulice, în mod ideal (când n \u003d 1) puterea este egală cu doar 500 de wați. Această valoare este în mod clar mică pentru uz industrial, dar este destul de suficientă pentru ferma subsidiară a unui fermier sau rezident de vară. Mai mult, poate fi mărită prin funcționarea paralelă a mai multor „ghirlande hidraulice”.
Și încă o subtilitate. Viteza râului în diferitele sale părți este diferită. Prin urmare, înainte de a începe construcția unei minicentrale hidroelectrice, este necesar să determinați potențialul energetic al râului dvs. folosind o metodă simplă. Amintim doar că distanța parcursă de plutitorul de măsurare și împărțită la timpul de trecere a acestuia va corespunde cu viteza medie a curgerii în această secțiune. De asemenea, trebuie menționat că acest parametru se va modifica în funcție de sezon.
Prin urmare, calculul proiectării ar trebui făcut, ghidat de viteza medie (pentru perioada planificată de funcționare a mini-CHP) a râului.
Fig. 1 Rotoare Savonius pentru minicentrale hidroelectrice în lanț de margarete de casă:
a, b - lame; 1 - transversal, 2 - capăt.
În continuare, trebuie să determinați dimensiunea părții active a mașinii hidraulice și tipul acesteia. Deoarece întreaga minihidrocentrală ar trebui să fie cât mai simplă și ușor de fabricat posibil, cel mai potrivit tip de convertor este rotorul Savonius de design final. Când se lucrează cu scufundare completă în apă, valoarea lui F poate fi luată egală cu produsul dintre diametrul rotorului D și lungimea lui L și n=0,5. Frecvența de rotație f cu o precizie acceptabilă pentru practică este determinată de formula:
f=48V/3,14D (rpm) (2).
Pentru ca hidrocentrala să fie cât mai compactă, puterea specificată în calcul ar trebui să fie corelată cu sarcina reală, a cărei alimentare ar trebui să fie asigurată de o minicentrală hidroelectrică (deoarece, spre deosebire de o turbină eoliană, curentul va fi furnizate în mod continuu rețelei consumatorului aici). De regulă, această energie electrică este utilizată pentru iluminat, alimentarea televizorului, radioului, frigiderului. Și numai acesta din urmă este inclus în lucru în timpul zilei în mod constant. Restul aparatelor electrice funcționează în principal seara. Pe baza acestui fapt, este indicat să se concentreze pe puterea maximă dintr-o „ghirlandă hidraulică” de ordinul a 250-300 W, acoperind sarcina de vârf cu o baterie încărcată de la o minicentrală hidroelectrică.
Transmiterea cuplului de la arborele de lucru al centralei hidraulice la scripetele generatorului electric se realizează de obicei folosind o transmisie intermediară. Cu toate acestea, acest element, strict vorbind, poate fi exclus dacă generatorul utilizat în proiectarea microhidrocentralei are o turație de funcționare mai mică de 750 rpm. Cu toate acestea, comunicarea directă trebuie deseori abandonată. La urma urmei, pentru marea majoritate a generatoarelor de producție internă, viteza de operare de rotație la începutul „livrării” puterii se află în intervalul 1500-3000 rpm. Aceasta înseamnă că este necesară o coordonare suplimentară a arborilor centralei hidraulice și a generatorului electric.
Ei bine, acum că partea teoretică preliminară s-a terminat, să luăm în considerare proiecte specifice. Fiecare dintre ele are propriile sale merite.
Iată, de exemplu, o minicentrală hidroelectrică semi-staționară cu curgere liberă, cu un aranjament orizontal de două rotoare Savonius coaxiale, rotite la 90 ° unul față de celălalt (pentru a facilita pornirea automată) și conectate rigid, de tip transversal. Mai mult decât atât, principalele părți și componente ale acestei hidrocentrale de casă sunt realizate din lemn ca material de construcție cel mai accesibil și „ascultător”.
Minihidrocentrala propusă este submersibilă. Adică, cadrul său de sprijin este situat peste cursul de apă în partea de jos și este întărit cu cabluri întinse sau stâlpi (dacă, de exemplu, există pasarele, un debarcader etc. în apropiere). Acest lucru se face pentru a evita antrenarea structurii de către cursul de apă însuși.
Fig. 2 Minicentrală hidroelectrică submersibilă cu o dispunere orizontală a rotoarelor de tip transversal:
1 - grindă (grindă 150x100, 2 buc.), 2 - traversă inferioară (scândură 150x45, 2 buc.), 3 - traversă mijlocie (grindă 150x120, 2 buc.), 4 - montant (cherestea rotundă) cu diametrul de 100, 4 buc. .), 5 bară superioară (planșă 150x45, 2 buc.), 6 - traversă superioară (placă 100x40, 4 buc.), 7 - arbore intermediar (oțel inoxidabil, tijă cu un diametru de 30), 8 - bloc de scripete, 9 - generator curent continuu, 10 - "gander" cu o rolă de porțelan și un fir izolat cu două fire, 11 - placă de bază (placă 200x40), 12 - scripete de antrenare, 13 - ansamblu rulment din lemn (2 buc), 14 - rotor "ghirlanda hidraulică" ( D600, L1000, 2 buc.), 15 disc (din plăci de 20-40 mm grosime doborât în scut, 3 buc.); elementele de fixare metalice (inclusiv extensii, butuci ale discurilor exterioare) nu sunt prezentate în mod convențional.
Desigur, adâncimea râului la locul de instalare al minicentralei hidroelectrice ar trebui să fie mai mică decât înălțimea cadrului de susținere. Altfel, este foarte greu (dacă nu imposibil) să evitați intrarea apei în generatorul electric. Ei bine, dacă locul unde ar trebui să fie amplasată o minihidrocentrală are o adâncime mai mare de 1,5 m, sau există un debit și un debit mare de apă care variază foarte mult pe parcursul anului (care, de altfel, este destul de tipic pentru cursurile de apă alimentate cu zăpadă), atunci acest design este recomandat să fie echipat cu flotoare . Acest lucru va face, de asemenea, ușor de mutat atunci când este instalat pe râu.
Cadrul suport al unei mini hidrocentrale este un cadru dreptunghiular din cherestea, scânduri și bușteni mici prinși cu cuie și sârmă (cabluri). Părțile metalice ale structurii (cuie, șuruburi, cleme, colțuri etc.) trebuie să fie realizate din din oțel inoxidabil sau alte aliaje rezistente la coroziune.
Ei bine, deoarece funcționarea unei astfel de minicentrale hidroelectrice este adesea posibilă în Rusia numai sezonier (din cauza înghețului majorității râurilor), atunci, după expirarea perioadei de funcționare, întreaga structură trasă la țărm este supusă unei inspecții amănunțite. . Schimbați în timp util elementele din lemn putrezite, ruginite, în ciuda măsurilor de precauție luate, piesele metalice.
Una dintre componentele principale ale minicentralei noastre hidroelectrice este o „ghirlandă hidroenergetică” din două rotoare fixate rigid (și constituind o singură unitate pe arborele de lucru). Discurile lor sunt ușor de realizat din plăci de 20-30 mm grosime. Pentru a face acest lucru, după ce a făcut un scut din ele, folosind o busolă, construiți un cerc cu un diametru de 600 mm. După aceea, fiecare dintre plăci este tăiată în funcție de curba obținută pe ea. După ce au batut semifabricatele împreună pe două șipci (pentru a da rigiditatea necesară), ei repetă totul de trei ori - în funcție de numărul de discuri necesare.
În ceea ce privește lamele, este indicat să le faceți din fier pentru acoperiș. Și mai bine - din recipiente cilindrice inoxidabile (butoaie) de dimensiuni adecvate și tăiate în jumătate (de-a lungul axei), în care îngrășămintele agricole și alte materiale agresive sunt de obicei depozitate și transportate. În cazuri extreme, lamele pot fi și din lemn. Dar greutatea lor (mai ales după o lungă ședere în apă) va crește foarte mult. Și acest lucru ar trebui reținut atunci când se creează o minicentrală hidroelectrică pe flotoare.
Suporturile cu vârfuri sunt atașate la capetele „ghirlandei hidroenergetice”. De fapt, aceștia sunt cilindri scurti, cu o flanșă largă și o fantă de capăt pentru o cheie. Flanșa este atașată la discul rotor respectiv cu patru șuruburi.
Pentru a reduce frecarea, sunt prevazuti rulmenti situati pe barele transversale din mijloc. Și din moment ce rulmenții obișnuiți cu bile sau cu role sunt nepotriviți pentru lucrul în apă, folosesc ... cei din lemn de casă. Designul fiecăruia dintre ele constă din două cleme și plăci de inserție cu un orificiu pentru trecerea suportului de vârf. Mai mult, carcasele lagărelor din mijloc sunt poziționate astfel încât fibrele de lemn de aici să fie paralele cu arborele. În plus, se iau măsuri speciale pentru a se asigura că plăcile de inserție sunt fixate ferm împotriva deplasărilor laterale. Faceți acest lucru cu ajutorul șuruburilor de strângere.
Fig.3 Ansamblu lagăr albe:
1 - suport de sertizare (St3, bandă 50x8, 4 buc.), 2 - traversă cadru mijlociu, 3 - inserție de sertizare (din lemn de esență tare, 2 buc.), 4 inserție înlocuibilă (din lemn de esență tare, 2 buc.) , 5 - șurub M10 cu piuliță și șaibe Grover (4 seturi), 6 - șurub M8 cu două piulițe și șaibe (2 buc.).
Ca generator electric în considerata centrală microhidroelectrică, se utilizează oricare dintre cele auto. Ei dau 12-14 V DC și se acoperează ușor cu ambele baterie si aparate electrice. Puterea acestor mașini este de aproximativ 300 de wați.
Destul de acceptabil pentru auto-fabricareși proiectarea unei minicentrale hidroelectrice portabile cu o aranjare verticală a unei „ghirlande” și a unui generator. O astfel de centrală hidroelectrică, potrivit autorului dezvoltării, este cea mai puțin intensivă în material. Structura de susținere a instalației, care își fixează poziția în albia râului, este o tijă de oțel goală (de exemplu, din secțiuni de țeavă). Lungimea sa este aleasă în funcție de natura fundului cursului de apă și de viteza curentului. Mai mult, astfel încât capătul ascuțit al tijei, introdus în fund, ar garanta stabilitatea minihidrocentralei și debitul ei inseparabil. De asemenea, este posibil să utilizați vergeturi suplimentare.
După ce s-a determinat suprafața activă a rotorului prin formula (1) și măsurând adâncimea râului la locul de instalare al minicentralei hidroelectrice, este ușor de calculat diametrul rotoarelor Savonius utilizate aici. Pentru a face designul simplu și autopornit, este recomandabil să faceți o „ghirlandă hidraulică” din două rotoare conectate, astfel încât paletele primului să fie deplasate cu 90 ° față de al doilea (de-a lungul axei de rotație). Mai mult, pentru a crește eficiența muncii, structura de pe partea fluxului care se apropie este echipată cu un scut care joacă rolul unei palete de ghidare. Ei bine, arborele de lucru este montat în rulmenți alți ai suporturilor superioare și inferioare. În principiu, cu un timp scurt de funcționare a unei mini-hidrocentrale (de exemplu, într-o excursie de drumeție), se pot folosi și rulmenți cu bile de diametru mare. Totuși, dacă în apă există nisip sau nămol, după fiecare utilizare, aceste unități vor trebui spălate în apă curată.
Orez. 4 minicentrale hidroelectrice cu aranjare verticală a rotoarelor de tip capăt:
1 - tija de susținere, 2 - ansamblu rulment inferior, 3 - disc ghirlandă hidroenergetică (3 buc.), 4 - rotor (D600, 2 buc.), 5 - ansamblu rulment superior, 6 - arbore de lucru, 7 - transmisie, 8 - generator electric, 9 - "gander" cu o rolă de porțelan și un fir izolat cu două fire, 10 - o clemă de montare a generatorului, 11 - un ghidaj de scut mobil; a, b - lame: prelungirile la capătul superior al tijei de sprijin nu sunt reprezentate în mod convențional.
Fixarea suporturilor de tijă este cu șuruburi și sudate, în funcție de greutatea „ghirlandei hidraulice” și de necesitatea dezasamblarii acesteia în părți. Capătul superior al arborelui de lucru al mașinii hidraulice este și arborele de intrare al multiplicatorului, care (ca cel mai simplu și tehnologic) poate fi folosit ca o curea.
Generatorul electric este preluat din nou de o mașină. Este ușor de atașat la tija de sprijin cu o clemă. Și firele în sine care provin de la generator trebuie să aibă o impermeabilizare fiabilă. În ilustrații, proporțiile geometrice exacte ale transmisiei intermediare nu sunt afișate în mod convențional, deoarece depind de parametrii generatorului particular pe care îl aveți. Ei bine, curelele de transmisie pot fi făcute dintr-o cameră de mașină veche prin tăierea acesteia în benzi de 20 mm lățime, urmată de răsucirea în mănunchiuri.
Pentru alimentarea cu energie a satelor mici este potrivită o minicentrală hidroelectrică în lanț proiectată de V. Blinov, care nu este altceva decât un lanț de rotoare Savonius în formă de butoi cu diametrul de 300-400 mm, fixate pe un cablu flexibil întins peste râu. Un capăt al cablului este atașat la un suport articulat, iar celălalt printr-un simplu multiplicator de arborele generatorului. La un debit de 1,5-2,0 m/s, lanțul de rotoare face până la 90 rpm. Și dimensiunea mică a elementelor „ghirlandei hidroenergetice” face posibilă funcționarea acestei microhidrocentrale pe râuri cu o adâncime mai mică de un metru.
Trebuie să spun că înainte de 1964 V. Blinov a reușit să creeze mai multe minicentrale hidroelectrice portabile și staționare după proiectarea sa, cea mai mare dintre acestea fiind o centrală hidroelectrică construită în apropierea satului Porozhki (regiunea Tver). O pereche de ghirlande a condus aici două generatoare autotractor standard cu o putere totală de 3,5 kW.
MK 10 1997 I. Dokunin
Opțiunea numărul 3
Centrală hidroelectrică de casă (HPP) pe un râu mic fără baraj.
Se știe că electricitatea este generată de un generator, al cărui arbore rotește motorul. Motorul HPP are un design simplu: cremalierele cu doi arbori cotiți A și B sunt fixate pe un cadru din bușteni (vezi Fig. 3).
Fiecare arbore are trei genunchi, unghiurile dintre care sunt egale cu 120°. Arborii cotiți sunt legați prin tije de care sunt atașate paletele. În figura 1, puteți vedea asta în acest moment toate lamele tijei B sunt in jos, sunt scufundate in apa si, sub presiunea acesteia, se deplaseaza inapoi (la dreapta). Lamele mișcă tija, iar tija, la rândul său, rotește arborii cotiți. De îndată ce genunchii legați de această bară încep să se ridice, lamele barei G sunt scufundate în apă, acum încep deja să funcționeze. Apoi, lamele barei D vor începe să funcționeze. În acest moment, lamele primei bare B vor trece peste suprafața apei și vor coborî din nou în apă. Așa va funcționa motorul centralei Login.
Dacă puneți un scripete la capătul unui arbore cotit și îl conectați cu o curea de transmisie la scripetele generatorului de curent continuu, generatorul va începe să genereze electricitate. Și dacă atașați o biela la scripetele de antrenare și o conectați la pompă, motorul va pompa apă la școala, în grădina dvs.
Puterea motorului depinde nu numai de viteza fluxului de apă, ci și de numărul și aria paletelor, adică de dimensiunile geometrice ale motorului însuși. Și poate fi făcut de orice dimensiune, respectiv, mărind sau micșorând proporțional dimensiunea pieselor sale.
Orez. 1 Dimensiunile principale ale părților unei minicentrale hidroelectrice fără baraj.
Oferim desene ale unui motor care, la un debit de apă de 0,8-1 metru pe secundă, va roti un generator dintr-o mașină. Tensiunea generată de generator este de 12 V, iar puterea este de până la 150 de wați.
Fig. 2 Componentele principale ale unei centrale hidroelectrice de casă fără baraj.
Înainte de a începe să construiți o hidrostație, într-un atelier sau într-un magazin care vinde piese de schimb pentru mașini, ridicați un generator. Pregătiți materiale: scânduri, bușteni de diametru mic, sârmă de oțel, elemente de fixare. Selectați locația în care va fi amplasată centrala electrică. Este de dorit ca acesta să fie o secțiune dreaptă a râului. Aici este necesar să se determine viteza curentului. Se face așa. Pe secțiunea selectată de 15-20 de metri lungime, marcați două aliniamente transversale. După aceea, folosind un flotor mic, cum ar fi așchii de lemn, determinați viteza fluxului de apă. Plutitorul trebuie aruncat în apă puțin mai sus decât aliniamentul superior și, urmând-o, numărați timpul când plutitorul a trecut de la aliniamentul superior la cel de jos folosind un cronometru. Este necesar să se facă 10-15 astfel de măsurători, aruncând plutitorul fie mai departe, fie mai aproape de mal și, pe baza rezultatelor măsurătorilor, se calculează viteza medie a râului. Dacă se află în intervalul de 0,8-1 m / s, nu ezitați să continuați construcția.
Fig.3. Arborii cotiți ai unei minicentrale hidroelectrice fără baraj.
Cum să faci cele mai complexe părți ale unei minicentrale hidroelectrice fără baraj. Mini ges arbore cotit fara baraj.
Poate fi realizat dintr-o bară solidă de oțel cu diametrul de 16-20 mm. Dar este mai ușor să-l faci prefabricat (Fig. 3). Mai întâi, tăiați din tijă semifabricatele pieselor 1, 2, 3 și 4. Faceți obrajii genunchilor dintr-o bandă de oțel de 5 mm grosime. Am văzut pătrate la capetele tijelor și găuri pătrate în obraji. După conectarea pieselor, pătratele sunt nituite. Mai întâi trebuie să asamblați piesele arborelui cotit "a" și "b" (vezi Fig. 3). Apoi trebuie să marcați și să tăiați pătratele de la capetele libere ale tijelor 2 și 3, astfel încât genunchiul din mijloc (după asamblare) să fie situat la un unghi de 120 ° față de cele extreme.
Bare cu lamele unei minicentrale hidroelectrice fără baraj.
Dispozitiv de transmisie al unei minihidrocentrale fără baraj.
Arborele cotit și, prin urmare, fulia de antrenare, se vor roti cu o viteză de aproximativ o rotație la fiecare două secunde. Generatorul poate genera electricitate la 1000-1500 rpm. Pentru a obține acest număr de rotații pe generator, aveți nevoie de o transmisie din scripete de diferite diametre (vezi. Fig.).
Scripeții canelați sunt fabricați din placaj de 5 mm grosime. Pentru fiecare scripete, trebuie tăiate cinci cercuri. Sunt doborâte cu cuie sau strânse cu șuruburi. Roata de antrenare, care este atașată ferm de capătul arborelui cotit, trebuie să aibă un diametru de cel puțin 700 mm. Două intermediare sunt bătute în cuie una pe cealaltă și puse liber pe ax. Ar trebui să se rotească ușor pe această axă. Dacă viteza de rotație a scripetei de antrenare este de 30 rpm, atunci diametrul scripetei intermediare mici poate fi luat egal cu 140 mm, iar cel mare - 600 mm. Apoi scripetele alternatorului (diametru 60 mm) se va roti cu o viteză de 1500 rpm. La alte viteze ale scripetei de antrenare, diametrele scripetelor intermediare vor fi diferite. Profesorul de muncă vă va ajuta să calculați dimensiunile lor.
Curele de transmisie ale unei minicentrale hidroelectrice fără baraj.
Roțiile de transmisie sunt conectate prin curele de transmisie. Pentru a vă asigura că curelele sunt întotdeauna bine tensionate, faceți-le dintr-o bandă de cauciuc. Tăiați camera veche a mașinii în fâșii lungi. Răsuciți fiecare panglică într-un mănunchi, lipiți capetele cu lipici de cauciuc și legați strâns cu sfoară.
Ajustarea unei minihidrocentrale fără baraj.
După asamblarea mecanismului, verificați dacă tijele se rotesc liber. Rotind scripetele de antrenare cu mana, observati care dintre tije impiedica rotirea arborilor cotit. După aceea, scoateți bara și măriți una dintre găurile pentru gâtul genunchiului, astfel încât să devină puțin alungit.
V. Kivonosov, V. Slashchilina
Opțiunea numărul 4
Pe majoritatea râurilor, este posibil să se construiască centrale hidroelectrice (HPP) mici, ieftine, fără baraj. Puterea unor astfel de centrale electrice este mică, dar suficientă pentru a electriza o casă și chiar un sat mic.
Pe râurile cu un debit de 0,8 metri pe secundă sau mai mult, se poate instala un nou tip de motor hidraulic fără baraj. Principiul de funcționare al acestui motor este clar din desenele și diagramele atașate.
Sub presiunea apei, lamele mișcă tijele, a căror mișcare face ca manivela să se rotească. Un scripete stă pe axul său.
Rotația scripetelui este transmisă generatorului. Puterea motorului depinde de viteza debitului de apă.
În locurile în care viteza curentului este mică, este necesară îngustarea albiei. Designul unui motor hidraulic, de exemplu, de 3,5 kilowați, este atât de simplu încât poate fi realizat în orice club școlar sau atelier.
M. Autentificare
Mereu am fost atras de a primi energie gratis din resurse naturale. Și cumva mi-a venit ideea să fac o minicentrală simplă care să genereze electricitate dintr-un flux de apă care trece.
Totul a început cu ideea de a folosi o tobă veche mașină de spălat ca o roată de apă - o centrală hidroelectrică în miniatură de casă.
Lamele drepte din placaj rezistent la umiditate au fost atașate de tambur folosind colțuri metalice.
Cuplul de la roata de apă este transmis de o curea unui dinam de bicicletă (generator de curent continuu). Electricitatea generată este alimentată către LED. Este suficient să rotiți ușor roata cu mâna, iar LED-ul va începe să clipească.
Baza întregii structuri este un cadru de bicicletă.
Doi lagăre permit roții de apă să se rotească liber.
Primele teste pe un râu mic au arătat că roata de apă de pe cadru este setată prea sus, ceea ce împiedică curgerea apei să o învârtească normal.
După mici modificări în designul cadrului, roata a început să fie amplasată mai jos, iar viteza de rotație a crescut dramatic. Drept urmare, dinamul a început să se rotească și LED-ul de 4,5 V s-a aprins.
Așa a ieșit o centrală hidroelectrică de casă din vechiul gunoi.
Mai departe, ansamblul minihidrocentralei a fost instalat pe un mic pârâu.
Produce doar câțiva volți, dar sunt suficienți pentru a aprinde LED-ul.
A fost un experiment bun pentru început.
Îmbunătățirea în continuare a proiectului
Îmbunătățirea ulterioară a roții de apă ar trebui să afecteze:- Construiți un mini-baraj pentru a crește presiunea apei. În același timp, nu este planificată blocarea completă a râului, astfel încât peștii să poată pleca în al doilea pârâu.
- Sub baraj, instalați o conductă prin care apa va curge către o turbină improvizată. Aranjați o carcasă dintr-o bandă transportoare de cauciuc în conductă. Prin blocarea fluxului de apă prin conductă, puteți întreține mecanismele.
- Potrivit calculelor, turbina va produce aproximativ de două ori mai multă putere decât roata de apă. În plus, înlocuirea roții cu apă cu o turbină ar trebui să elimine problema înghețului timp de iarna.
- Fluxul de apă va învârti turbina, transferând cuplul generatorului. Turbina va fi susținută pe doi rulmenți din lemn masiv. Cu o lubrifiere regulată, acestea vor dura mult timp. Șaiba de împingere va împiedica mecanismul de deplasare laterală.
- Faceți lame metalice, calculând unghiul la care trebuie să fie îndoite (puterea hidrocentralei depinde de acest parametru). Lamele vor trebui înșurubate folosind garnituri de cauciuc pentru a evita separarea lor.
- Pentru a transmite cuplul, utilizați un arbore asamblat din țevi.
- Instalați generatorul. Instalați un scripete mai mic decât cel montat pe arborele de pe generator. Acest lucru va crește cifra de afaceri, ceea ce este necesar pentru munca eficienta generator.
