Историята на хидроенергията започва с просто водно колело, което нашите предци са измислили да инсталират на бързеите на реката. Първоначално се използва за мелницата, като по този начин улеснява работата на воденичните камъни. По-късно хората се научили да използват силата на водата за различни цели – правене на хартия, рязане на трупи, ковачество и дори пивоварство. Коронът на творението беше електрически генератор, който беше свързан с турбина. Така се появиха водноелектрически централи, чийто принцип се използва днес за домашни изобретения, включително в съвременните домашни продукти.
Авторът му успява да го сглоби буквално от стара пералня, като леко го модернизира и разумно използва ресурсите на най-близката река на своя крайградска зона. Твърди, че от няколко години живее без ток и не плаща нито стотинка за ток. Мощността от хидрогенератора е достатъчна за захранване с електричество не само на всички електрически уреди в къщата, но и за подпомагане на работата на работилницата с електрически инструменти. Как е възможно? Нека да разгледаме заедно.

Принцип на работа на водноелектрически генератор

Материали, инструменти

• Стар пералняс инверторен двигател;
• Пелтоново колело;
• Малко парче тента;
• Шперплат;
• Плексиглас или плексиглас;
• силикон;
• Хидроизолация за пластмаса - боя или мастика;
• Самонарезни винтове, гайки, шайби, болтове и шкурка.

• Свредло с боркорон, свредла и приставка за самонарезни винтове;
• Саблен трион или прободен трион;
• Ръчни инструменти: гаечни ключове, клещи, бояджийски нож и пистолет за силикон.

Сглобяване на водноелектрически генератор

Производство на хидравлични турбини

Монтаж и свързване

Водноелектрическите централи използват силата на водата за генериране на електрическа енергия. Самостоятелно направените станции решават проблема с разстоянието от централизираните електрически мрежи или спомагат за спестяване на електроенергия.

Предимства и недостатъци на водноелектрическите централи

Водноелектрическите централи имат следните предимства пред другите видове алтернативни енергийни източници:

• Те не зависят от времето и времето на деня (за разлика от). Това позволява да се произвежда повече енергия с предвидима скорост.
• Мощността на източника (река или поток) може да се регулира. За да направите това, достатъчно е да стесните канала с язовир или да осигурите разлика във височините на водата.
• Хидравличните инсталации не издават никакъв шум (за разлика от тях).
• Много видове електроцентрали с ниска мощност не изискват разрешителни за монтаж.

Недостатъците на домашните водноелектрически централи включват невъзможността да работят в студено време. В допълнение, водната среда е агресивна, така че частите на станцията трябва да бъдат водоустойчиви и издръжливи.

Когато проектирате мини водноелектрическа централа за използване като алтернативен източник на енергия за вашия собствен дом, следните фактори трябва да бъдат решаващи:

• Близост на реката до къщата. Няма смисъл да инсталирате домашно направена станция далеч от дома. Колкото по-далеч е инсталацията, толкова по-ниска е нейната ефективност, тъй като част от енергията ще се загуби по време на преноса. Освен това е по-трудно да защитите вашата водноелектрическа централа от кражба или повреда.
• Достатъчна скорост на потока или възможност за увеличаването му. Мощността на станцията нараства експоненциално с увеличаване на скоростта на водата.

Лесно е да разберете скоростта. Хвърлете парче стиропор или топка за тенисвъв водата и запишете времето, което му е необходимо да преплува определено разстояние. След това разделете метрите на секунди и ще разберете скоростта. Минималната достатъчна скорост на водата за домашна водноелектрическа централа е 1 m/s.

Ако дебитът на вашата река или поток е под тази стойност, тогава той ще бъде увеличен чрез малък язовир или стеснителна тръба. Но тези опции могат да причинят допълнителни трудности. Изграждането на язовир изисква разрешение от властите, както и съгласието на съседите.

Направи си сам мини водноелектрическа централа

Дизайнът на водноелектрическа централа е доста сложен, така че ще бъде възможно да изградите само малка станция, която ще спести електроенергия или ще осигури енергия на скромно домакинство. По-долу са дадени два примера за изпълнение на домашна водноелектрическа централа.

Как да направите мини водноелектрическа централа от велосипед

Тази версия на водноелектрическата централа е идеална за колоездене. Той е компактен и лек, но може да осигури енергия за малък лагер, разположен на брега на поток или река. Полученото електричество ще е достатъчно за вечерно осветление и зареждане на мобилни устройства.

За да инсталирате станцията, ще ви трябва:

• Предно колело от велосипед.
• Велосипеден генератор, който се използва за захранване на велосипедни светлини.
• Домашни остриета. Те се изрязват предварително от алуминиев лист. Ширината на лопатките трябва да бъде от два до четири сантиметра, а дължината - от главината на колелото до ръба му. Може да има произволен брой остриета, те трябва да бъдат поставени на еднакво разстояние едно от друго.

За да стартирате такава станция, е достатъчно да потопите колелото във вода. Дълбочината на потапяне се определя експериментално, приблизително от една трета до половината от колелото.

За изграждането на по-мощна станция за постоянна употреба ще са необходими по-издръжливи материали. Най-подходящи са метални и пластмасови елементи, които са по-лесни за защита от излагане на водна среда. Но дървените части също са подходящи, ако ги накиснете в специален разтвор и ги боядисате с водоустойчива боя.

Станцията изисква следните елементи:

• Барабан със стоманен кабел (2,2 метра в диаметър). Роторното колело е направено от него. За да направите това, барабанът се нарязва на парчета и се заварява отново на разстояние 30 сантиметра. От остатъците от барабана са направени остриета (18 броя). Те са заварени на радиус под ъгъл от 45 градуса. За поддържане на цялата конструкция е направена рамка от ъгли или тръби. Колелото се върти на лагери.
• На колелото е монтирана верижна предавка (предавателното отношение трябва да бъде четири). За по-лесно сближаване на осите на задвижването и генератора, както и за намаляване на вибрациите, въртенето се предава през кардана от старата кола.
• За генератора е подходящ асинхронен двигател. Към него трябва да се добави още един редуктор с коефициент около 40. Тогава за трифазен генератор с 3000 оборота в секунда с общ редукционен коефициент 160 броят на оборотите ще намалее до 20 оборота в минута.
• Поставете всички електрически елементи във водоустойчив контейнер.

Описаните изходни материали могат лесно да бъдат намерени на депо за отпадъци или от приятели. Можете да платите на специалисти за рязане на стоманен барабан с мелница и за заваряване (или да направите всичко сами). В резултат на това водноелектрическа централа с мощност до 5 kW ще струва малка сума.

Произвеждането на електричество от вода не е толкова трудно. По-трудно е да се изгради автономна система за захранване на базата на домашна водноелектрическа централа, да се поддържа станцията в работно състояние и да се гарантира безопасността на хората и животните около нея.

„Зелените“ по света все повече и повече протестират срещу разработването на нови находища на нефт, газ, въглища, както и масовото използване на двигатели с вътрешно горене в целия свят, които причиняват най-голямото замърсяване на околната среда. Знаменитости от света на модата, театъра и киното призовават да се живее по-икономично по отношение на потреблението на енергия. Те се настаниха на покривите на именията си слънчеви панели, вятърни генератори (като актьора Леонардо ди Каприо, например).

Все повече и повече обикновени хора също разбират, че нещо може да зависи от тяхното поведение и ако поне един човек намери алтернатива на двигателя с вътрешно горене, тогава светът ще стане малко по-чист. Ето защо в селата, градовете и у нас, където има падаща или течаща вода, определен воден басейн на хълм, е възможно да направите мини водноелектрическа централа със собствените си ръце и по този начин да помогнете както на себе си, така и Нейно Величество Природата. Това е алтернатива на бензинов или дизелов генератор, който все още работи с гориво и произвежда каустични емисии в околната среда.

Ами ако повече от един човек, повече от едно домакинство решат да намерят алтернативен начин за получаване на електричество? Ами ако е цял град, село, аул? Тук натоварването върху природата ще намалее значително. И потребителят ще има повече пари в джоба си за битови нужди, тъй като електричеството от мини водноелектрическа централа, създадена от ръцете и умовете на ентусиасти, е около три пъти по-евтино от закупуването му от обикновени производители (когенерационни централи, атомни електроцентрали, промишлени водноелектрически централи Електроцентрала).

Намиране на правилната вода

Наскоро видях кратко видео, което показва как в обикновено индийско село студенти от един от западните колежи решават да построят мини водноелектрическа централа. В тази пустош няма ток, младите хора бягат в градовете, но какво ще стане, ако дадете ток на жителите? В селото няма река като такава, но има водоем. Естествена купа с огромно количествовода се намира малко над нивото на селото. Какво измислиха учениците?

С умните си глави разбраха, че след като тук няма поток от природата, може да се създаде! От ръцете на наети работници беше монтирана покрита дълга тръба с диаметър метър, като единият й край беше затворен към резервоар, а другият отдолу влизаше в малка и бавна река. Поради разликата във височината, водата от резервоара се втурна надолу през тръбата, ускорявайки се все повече и повече, а на изхода вече се създаде доста мощен поток, който се опираше в лопатките на мини водноелектрическата централа. Тръбата, в която е затворена водата на резервоара, се спуска по склона толкова живописно, че изглежда, че огромен питон бавно пълзи отгоре надолу и всява ужас в местните жители с размерите си. Иска ви се да го докоснете с ръце, да го почувствате, да усетите силата му.

Ако нещо подобно се създава в индийско село, тогава защо да не опитаме да направим същото в руско село? Ако наблизо няма бързо течаща река, но има резервоар, тогава е възможно и изграждането на мини водноелектрическа централа. Просто трябва да погледнете терена, но едно е ясно: резервоарът - естествен или изкуствен - трябва да бъде разположен по-високо от мястото, където ще бъде инсталирана водноелектрическата централа. Ако разликата във височината е значителна, още по-добре! Водният поток ще тече по-силно отгоре надолу, което означава, че възможната мощност на генерираното електричество ще се увеличи.

Не е необходимо да купувате скъпи тръби, за да организирате изкуствен воден поток. Можете да направите нещо като улук със собствените си ръце и да оставите водата от резервоара да се ускори през него. Като начало е по-добре да вземете всякакви налични средства, стари тръби, макар и с малък диаметър засега, и да изградите пробна версия за източване на вода от резервоара, разположен по-горе. По този начин ще бъде възможно да се измери скоростта на потока (вече писах как да направя това по-рано). Ако наблизо има бързо течаща река, тогава няма нужда да изграждате язовири, улуци или изкуствено да създавате воден поток. На такива места без проблем могат да се монтират мини водноелектрически централи под формата на гирлянд, витло, ротор на Дардийо или водно колело.

Ще бъде важно да защитите структурата. как? Предстои да бъде инсталирана мини водноелектрическа централа защитен екраннаправен от мрежа или дифузьор, така че фрагменти от дървета или дори цели трупи, плаващи по реката, както и жива и мъртва риба, както и всякакви отпадъци, да не падат върху лопатките на турбината, а да плуват покрай тях.

Най-простата DIY мини водноелектрическа централа

Почти всеки може да създаде своя собствена мини водноелектрическа централа със собствените си ръце. Примери? За да получат осветление по време на поход, много туристи използват обикновен велосипед, с който се придвижват. На всяко велосипедно колело те инсталират джъмпери, направени от парчета, да речем, тънко желязо между спиците и първо с ръцете си, а след това с клещи, привеждат ръбовете на листа зад спицата, като по този начин фиксират джъмпера. Дължината на джъмпера трябва да съответства на половината от диаметъра на колелото, тоест да покрива разстоянието от джантата до главината. Всъщност тя трябва да е равна на дължината на иглата за плетене. Би било оптимално да инсталирате четири такива джъмпера според кардиналните посоки: север, юг, запад, изток. След това ще ви трябва обикновен велосипеден генератор и фенерче, свързано към него.

Време е за туризъм. Трябва да спрете за нощувка край реката. Ами да хапят комарите! Но ще можете да направите видео от партито и да направите снимки около огъня. Това е много живописно! Водата в реката трябва да има осезаем поток и тогава нашата къмпинг мини водноелектрическа централа ще работи. "Нека бъде светлина!" - каза механикът и направи късо съединение. Не, не става въпрос за нас.

"Нека бъде светлина!" - каза туристът и спусна колелото с железни скоби на една трета във водата на течащата река. Самият велосипед се поставя на малка стойка или се окачва на дърво или колче на брега, така че една трета от колелото да е потопено в потока. Водата натиска джъмперите, завърта колелото, генераторът преобразува водната енергия в ток и мини-фенерче осветява паркинга.

Няма риск батериите да са дефектни, както в случай на използване на обикновен фенер, няма риск да се изтощят, не е необходимо да ги носите със себе си на къмпинг. големи количества. Потокът на реката няма да изчезне никъде. Туристите най-често предпочитат да останат на доказани места. И така, след като получите електричествочрез мини-вело-хидроелектрическа централа на мястото, където прекарват нощта, те ще запомнят това място и ще се опитат да прекарат тъмното време на деня тук.

Трудности при преговори

Обаче да запалиш една свещ, образно казано, е едно, а да запалиш хиляди, да дадеш на хората светлина, както направи Прометей, е съвсем друго нещо. Една компактна водноелектрическа централа като източник на електроенергия, с появата си в ежедневната употреба, може да наруши установената картина и състояние на нещата.

Най-големите монополи са свикнали с факта, че те произвеждат електроенергия за малките населени места, а търговските филиали са свикнали да получават пари за доставка на стоки - kWh до потребителя. Къде да вместим мини водноелектрически централи в тази схема? И все още не се контролира от монополисти? Веднага ще кажа, че няма да е лесно да координирате такъв проект с местните власти в Русия, както всеки друг нов бизнес. Но резултатът си заслужава усилията.

Като цяло, компактна (мини) водноелектрическа централа означава станция, която произвежда мощност до 100 kW. Занаятчиите, работещи с ръцете и главите си, могат доста лесно да изградят това полезно нещо в своя град или село, дори в частно домакинство. Но само ако има подходящи природни условия и желание да създадете нещо НОВО, да спестите пари, тоест да плащате по-малко за електроенергия в бъдеще.

Ако гледате видео или снимка на някои мини водноелектрически централи, ще видите, че понякога те изглеждат много странно. Но за съвременниците на Леонардо да Винчи неговите маховици с огромни крила също изглеждаха поне странни, а със своите смели експерименти и идеи великият италианец напълно ужаси много хора от своето време. Какво от това? Ние не помним тези хора. А рисунките и творенията на Леонардо ще живеят векове. Изградете мини водноелектрическа централа със собствените си ръце, експериментирайте, смейте! Природата и потомците ще ви кажат само „Благодаря”!

Михаил Берсенев

В Таджикистан има и занаятчии, не по-лоши от индийските:

Опция 1

Домашна мини-хидроелектрическа централа Cable Garland - перфектно решениеза получаване на достъпна и евтина електроенергия, ако има малка река близо до мястото ви на пребиваване.

Дизайнът на гирляндна кабелна мини-хидроелектрическа централа се основава на въртенето на кабела в речното корито.

Първите проекти на автономна проста водноелектрическа централа са реализирани отдавна от отделни занаятчии преди половин век. Още през 50-те години списание Radio публикува информация за гирляндна водноелектрическа централа, направена от тенекиии с генератор от кола!

Фиг. 1. Външен видНаправи си сам въжена гирлянда на мини водноелектрическа централа.

Как да направите кабелен гирлянд за водноелектрическа централа със собствените си ръце?

Фигурата по-долу показва диаграма на дизайна на обикновена кабелна гирлянда мини-хидроелектрическа централа с турбинно-кабелно хидравлично задвижване, което се върти от течението на реката.

Фиг. 2 Схема и принцип на работа на мини-ВЕЦ Garlyandnaya

1. Лагер, 2. Опора, 3. Метален кабел, 4. Хидроколело (турбина),

5. Електрически генератор, 6. Горно ниво на реката, 7. Речно корито.

Като хидравлични колела (ротори), в кабелно хидравлично задвижване на мини водноелектрическа централа, можете да използвате няколко „работни колела“, изработени от тънък метален лист с диаметър около половин метър, подобно на детска играчка - направено витло от квадратен лист хартия. Препоръчително е да използвате обикновен вал като гъвкав вал. стоманено въжес диаметър 10…15 мм.
Приблизителните изчисления показват, че от такава кабелна водноелектрическа централа можете да получите до 1,5...2,0 kW от едно хидроколело, с дебит на реката около 2,5 метра / сек!

Ако опори 2 с лагери 1 и електрически генератор 5 са ​​монтирани на дъното на реката, а лагерите с генератора са повдигнати над нивото на реката и цялата тази конструкция е разположена по оста на потока, тогава резултатът ще бъде практически същото. Тази схема е подходяща за много „тесни реки“, но с дълбочина над 0,5 метра. Топлинната енергия в такава водноелектрическа централа може да бъде получена чрез свързване на електрически нагреватели към електрически генератор.

Роторите на гирлянда на водноелектрическа централа по правило са разположени в сърцевината на потока (на 0,2 дълбочини от повърхността през лятото и 0,5 дълбочини от повърхността на леда през зимата). Дълбочината на реката на мястото, където е инсталиран водноелектрическият гирлянд, не надвишава 1,5 м. Ако дълбочината на реката е повече от 1,5 м, е напълно възможно да се използват ротори, разположени в два реда.

Появата на дачи и дори ферми на пустеещи земи, отдалечени от електрическата мрежа, галопиращото покачване на цените на горивата и електроенергията съживиха старите идеи за автономно захранване с широкото използване на естествена енергия от слънцето, вятъра и водата . По-специално се е увеличил интересът към мини- и микроводноелектрическите централи.

Две от тези водноелектрически централи са приемливи за самостоятелно изграждане: микро-водноелектрическа централа със собствените си ръце и плаваща мини-водноелектрическа централа без язовир. Следват проекти, чийто прототип е водноелектрическата централа със свободен поток (модел 1964 г.) на В. Блинов.

Дудишев В.Д.

Вариант №2

Водноелектрическите централи, за които ще стане дума, са безводни, с доста оригинална турбина, съставена от така наречените ротори на Савониус, нанизани на общ (може и гъвкав, композитен) работен вал. Те не изискват язовири или други големи хидротехнически съоръжения за тяхното инсталиране. Те са в състояние да работят с пълна ефективност дори в плитки води, което, съчетано с простотата, компактността и надеждността на дизайна, прави тези водноелектрически централи много обещаващи за онези фермери и градинари, чиито парцели са разположени в близост до малки водни течения (реки). , потоци и канавки).

За разлика от язовирите, водноелектрическите централи със свободен поток използват само кинетичната енергия на течащата вода. За определяне на мощността има формула:

N=0,5*p*V3*F*n (1),

N - мощност на работния вал (W),
- p - плътност на водата (1000 kt/m3),
- V - скорост на речния поток (m/s),
- F - площ на напречното сечение на активната (потопяема) част на работното тяло на хидравличната машина (m2),
- n - ефективност на преобразуване на енергия.

Както се вижда от формула 1, при скорост на реката от 1 m/s на един квадратен метърНапречното сечение на активната част на хидравличната машина в идеалния случай (когато n=1) има мощност само 500 W. Тази стойност е очевидно малка за промишлена употреба, но е напълно достатъчна за помощен парцел на фермер или летен жител. Освен това може да се увеличи чрез паралелна работа на няколко „хидроенергийни гирлянди“.

И още една тънкост. Скоростта на реката в различните й участъци е различна. Ето защо, преди да започнете изграждането на мини водноелектрическа централа, е необходимо да определите енергийния потенциал на вашата река, като използвате прост метод. Нека само да припомним, че разстоянието, изминато от измервателния поплавък и разделено на времето, през което преминава, ще съответства на средната скорост на потока в тази област. Трябва също да се отбележи: този параметър ще се променя в зависимост от времето на годината.

Следователно проектните изчисления трябва да се правят въз основа на средния (за планирания период на експлоатация на мини-ВЕЦ) дебит на реката.

Фиг.1 Ротори на Savonius за домашно изработени гирляндни мини-водноелектрически централи:

a, b - остриета; 1 - напречен, 2 - край.

След това трябва да определите размера на активната част на хидравличната машина и нейния тип. Тъй като цялата мини-водноелектрическа централа трябва да бъде възможно най-проста и неусложнена за производство, най-много подходящ типПреобразувателят е ротор на Savonius с дизайн от крайния край. При работа с пълно потапяне във вода стойността на F може да се приеме равна на произведението от диаметъра на ротора D и неговата дължина L, а n=0,5. Честотата на въртене f се определя с приемлива за практиката точност по формулата:

f=48V/3.14D (rpm) (2).

За да бъде водноелектрическата централа възможно най-компактна, мощността, посочена в изчислението, трябва да бъде свързана с действителния товар, чието захранване трябва да бъде осигурено от мини водноелектрическа централа (тъй като, за разлика от вятърна турбина, токът ще се доставя непрекъснато към потребителската мрежа). По правило това електричество се използва за осветление, захранване на телевизора, радиото и хладилника. Освен това само последният е постоянно пуснат в експлоатация през целия ден. Останалите електроуреди работят предимно вечер. Въз основа на това е препоръчително да се съсредоточите върху максималната мощност от един „хидроенергиен гирлянд“ от около 250-300 W, покривайки пиковото натоварване с батерия, заредена от мини-ВЕЦ.

Предаването на въртящ момент от работния вал на хидравлична електроцентрала към шайбата на електрически генератор обикновено се извършва с помощта на междинно предаване. Но този елемент, строго погледнато, може да бъде изключен, ако генераторът, използван в конструкцията на микрохидроелектрическата централа, има работна скорост на въртене под 750 об./мин. Въпреки това, често се налага да отказвате директна комуникация. В действителност, за по-голямата част от генераторите, произведени в страната, работната скорост на въртене в началото на мощността е в диапазона 1500-3000 rpm. Това означава, че е необходима допълнителна координация между шахтите на водноелектрическата централа и електрогенератора.

Е, след като предварителната теоретична част е зад нас, нека да разгледаме конкретни дизайни, всеки от които има своите предимства.

Ето, например, полустационарна минихидроелектрическа централа със свободен поток с хоризонтално разположение на два коаксиални, завъртяни на 90° един спрямо друг (за улесняване на самозапускане) и твърдо свързани напречно разположени ротори Savonius. Освен това основните части и компоненти на тази домашна водноелектрическа централа са направени от дърво като най-достъпен и „послушен“ строителен материал.

Предложената миниводноелектрическа централа е потопяема. Това означава, че носещата му рамка е разположена напречно на течението на дъното и е подсилена с притегателни въжета или стълбове (ако например има пешеходни пътеки, пристан за лодка и др.). Това се прави, за да се избегне отнасянето на конструкцията от самия воден поток.

Фиг.2 Потопяема мини-хидроелектрическа централа с хоризонтални напречни ротори:

1 - базова греда (греда 150x100, 2 бр.), 2 - долна напречна греда (дъска 150x45, 2 бр.), 3 - средна напречна греда (греда 150x120, 2 бр.), 4 - щранг (кръгъл дървен материал с диаметър от 100, 4 бр.), 5 горна греда (дъска 150x45, 2 бр.), 6 - горна напречна греда (дъска 100x40, 4 бр.), 7 - междинен вал (неръждаема стомана, прът с диаметър 30) , 8 - макара, 9 - постоянен генераторен ток, 10 - "гусък" с порцеланова ролка и двужилен изолиран проводник, 11 - основна плоча (плоча 200x40), 12 - задвижваща ролка, 13 - дървен лагер (2 бр.), 14 - ротор „хидроенергийна гирлянда“ (D600, L1000 , 2 бр.), 15 диск (от дъски с дебелина 20-40 mm, ударени в щит, 3 бр.); метални закрепващи елементи (включително скоби, главини на външни дискове) не са показани.

Разбира се, дълбочината на реката на мястото на инсталиране на мини-водноелектрическата централа трябва да бъде по-малка от височината на носещата рамка. В противен случай е много трудно (ако не и невъзможно) да се избегне попадането на вода в електрическия генератор. Е, ако мястото, където се предполага, че се намира мини-ВЕЦ, има дълбочина повече от 1,5 м или има голямо количество вода и скорост на потока, която варира значително през годината (което, между другото, е доста типично за водни течения със сняг), тогава се препоръчва този дизайн да се оборудва с поплавъци. Това също така ще позволи лесното му преместване, когато е инсталирано на река.

Носещата рамка на мини водноелектрическа централа е правоъгълна рамка, изработена от дървен материал, дъски и малки трупи, закрепени с пирони и тел (кабели). Металните части на конструкцията (пирони, болтове, скоби, ъгли и др.) трябва, ако е възможно, да бъдат направени от от неръждаема стоманаили други устойчиви на корозия сплави.

Е, тъй като работата на такава мини водноелектрическа централа често е възможна в руски условия само сезонно (поради замръзването на повечето реки), тогава след изтичане на периода на експлоатация цялата конструкция, изтеглена на брега, подлежи на задълбочена проверка . Изгнилите се сменят своевременно дървени елементи, ръждясали метални части, въпреки взетите предпазни мерки.

Един от основните компоненти на нашата мини водноелектрическа централа е „хидроенергийна гирлянда“ от два неподвижно фиксирани (и образуващи едно цяло на работния вал) ротори. Техните дискове могат лесно да бъдат направени от дъски с дебелина 20-30 мм. За да направите това, като направите щит от тях, използвайте компас, за да изградите кръг с диаметър 600 mm. След което всяка от дъските се изрязва по получената върху нея извивка. След като удариха детайлите заедно на две ленти (за да осигурят необходимата твърдост), те повтарят всичко три пъти - според броя на необходимите дискове.

Що се отнася до остриетата, препоръчително е да ги направите от покривно желязо. Или още по-добре от цилиндрични неръждаеми контейнери (бъчви) с подходящи размери и разполовени (по оста), в които обикновено се съхраняват и транспортират селскостопански торове и други агресивни материали. В краен случай остриетата могат да бъдат направени от дърво. Но теглото им (особено след дълъг престой във вода) ще се увеличи значително. И това трябва да се помни при създаването на мини водноелектрически централи на поплавъци.

Към краищата на „хидроенергийния гирлянд“ са прикрепени опори с шипове. По същество това са къси цилиндри с широк фланец и краен слот за ключ. Фланецът е прикрепен към съответния диск на ротора с четири болта.

За намаляване на триенето има лагери, разположени на средните напречни греди. И тъй като обикновените сачмени или ролкови лагери са неподходящи за работа във вода, използват... самоделни дървени. Конструкцията на всяка от тях се състои от две скоби и вложни дъски с отвор за преминаване на опора за шип. Освен това черупките на средния лагер са разположени така, че дървесните влакна да вървят успоредно на вала. Освен това са взети специални мерки, за да се гарантира, че вложките са здраво фиксирани срещу странично движение. Това се прави с помощта на затягащи болтове.

Фиг.3 Монтаж на плъзгащ лагер:

1 - конзола за кримпване (St3, лента 50x8, 4 бр.), 2 - напречна греда на средната рамка, 3 - вложка за кримпване (от твърдо дърво, 2 бр.), 4 сменяема вложка (от твърдо дърво, 2 бр.) , 5 - M10 болт с Grover гайка и шайба (4 комплекта), 6 - M8 болт с две гайки и шайби (2 бр.).

Всеки автомобилен генератор се използва като електрически генератор в разглежданата микрохидроелектрическа централа. Те произвеждат 12-14 V DC и могат лесно да бъдат свързани както към батерия, така и към електрически уреди. Мощността на тези машини е около 300 W.

Съвсем приемливо за ръчно правенои проектирането на преносима мини-хидроелектрическа централа с вертикално разположение на „гирлянда“ и генератор. Такава водноелектрическа централа, според автора на разработката, е най-малко материалоемка. Носещата конструкция на инсталацията, която фиксира нейното положение в коритото на реката, е куха стоманена пръчка (например от тръбни секции). Дължината му се избира въз основа на естеството на дъното на реката и скоростта на потока. Освен това, така че острия край на пръта, забит в дъното, да гарантира стабилността на мини-ВЕЦ и нейното неразрушаване от течението. Възможно е и допълнително използване на стрии.

След определяне на активната повърхност на ротора по формула (1) и измерване на дълбочината на реката на мястото на инсталиране на мини-хидроелектрическата централа, лесно е да се изчисли диаметърът на използваните тук ротори Savonius. За да направите дизайна прост и самозадвижващ се, препоръчително е да направите „хидроенергиен гирлянд“ от два свързани ротора, така че лопатките на първия да са изместени на 90° спрямо втория (по оста на въртене). Освен това, за да се увеличи ефективността на работа, конструкцията от страната на настъпващия поток е оборудвана с щит, който играе ролята на направляваща перка. Е, работният вал е монтиран в плъзгащите лагери на горната и долната опора. По принцип за кратък период на работа на мини водноелектрическа централа (например при туристическо пътуване) могат да се използват сачмени лагери с голям диаметър. Въпреки това, ако във водата има пясък или тиня, тези устройства ще трябва да се измиват в чиста вода след всяка употреба.

Ориз. 4 Мини водноелектрически централи с вертикално разположени крайни ротори:

1 - опорен прът, 2 - долен лагерен възел, 3 - диск "хидроенергийна гирлянда" (3 бр.), 4 - ротор (D600, 2 бр.), 5 - горен лагерен възел, 6 - работен вал, 7 - трансмисия, 8 - електрически генератор, 9 - "гусак" с порцеланова ролка и двужилен изолиран проводник, 10 - скоба за закрепване на генератора, 11 - подвижен направляващ панел; a, b - остриета: скобите в горния край на опорния прът не са показани.

Опорите са завинтени и заварени към пръта в зависимост от теглото на „хидроенергийния гирлянд“ и необходимостта от разглобяването му на части. Горният край на работния вал на хидравличната машина е и входният вал на мултипликатора, за който (като най-прост и технологичен) може да се използва ремък.

Електрическият генератор отново е взет от автомобил. Лесно се закрепва към опорния прът със скоба. А самите проводници, идващи от генератора, трябва да имат надеждна хидроизолация. На илюстрациите не са показани точните геометрични пропорции на междинното предаване, тъй като те зависят от параметрите на конкретния генератор, който имате. Е, трансмисионните ремъци могат да бъдат направени от вътрешна гума на стара кола, като я нарежете на ленти с ширина 20 mm и след това я усучете на снопове.

За захранване на малки села е подходяща гирляндна мини-водноелектрическа централа, проектирана от В. Блинов, която не е нищо повече от верига от бъчвообразни ротори Savonius с диаметър 300-400 mm, прикрепени към опънат гъвкав кабел през реката. Единият край на кабела е прикрепен към шарнирната опора, а другият чрез обикновен мултипликатор към вала на генератора. При скорост на потока 1,5-2,0 m/s веригата от ротори достига до 90 rpm. А малкият размер на елементите на „хидроенергийния гирлянд“ позволява да се работи с тази микрохидроелектрическа централа на реки с дълбочина по-малка от един метър.

Трябва да се каже, че преди 1964 г. В. Блинов успя да създаде няколко преносими и стационарни мини водноелектрически централи по свой собствен дизайн, най-голямата от които беше водноелектрическа централа, построена близо до село Порожки (Тверска област). Чифт гирлянди тук задвижват два стандартни автомобилни и тракторни генератора с обща мощност 3,5 kW.

MK 10 1997 И. Докунин

Вариант No3

Самоделна водноелектрическа централа (ВЕЦ) на малка река без язовир.

Известно е, че електричеството се генерира от генератор, чийто вал върти двигателя. Двигателят на водноелектрическата централа е проектиран просто: стелажи с два колянови вала A и B са монтирани върху рамка, изработена от трупи (виж фиг. 3).

Всеки вал има три колена, ъглите между които са 120°. Коляновите валове са свързани с пръти, към които са закрепени лопатките. На фигура 1 виждате, че в момента всички лопатки на прът B са на дъното, потопени са във вода и под нейното налягане се движат назад (надясно). Остриетата движат пръта, а прътът от своя страна завърта коляновите валове. Веднага щом колената, свързани с този прът, започнат да се издигат нагоре, остриетата на пръта G се потапят във водата.Сега те започват да работят. След това ще започнат да работят лопатките на пръта D. По това време лопатките на първия прът B ще преминат над повърхността на водата и ще потънат отново във водата. Така ще работи двигателят на електроцентралата Логин.

Ако прикрепите шайба към края на един от коляновите валове и я свържете с ремъчна предавка към шайбата на DC генератор, генераторът ще започне да генерира електричество. И ако прикрепите свързващ прът към задвижващата шайба и го свържете към помпата, двигателят ще изпомпва вода до училищния парцел, до вашата градина.

Мощността на двигателя зависи не само от скоростта на водния поток, но и от броя и площта на лопатките, тоест от геометричните размери на самия двигател. И може да бъде направен от всякакъв размер, пропорционално увеличаване или намаляване на размера на неговите части.

Ориз. 1 Основни размери на части от мини водноелектрическа централа без язовир.

Предоставяме чертежи на двигател, който при скорост на водния поток от 0,8-1 метър в секунда ще завърти генератора от пътнически автомобил. Генерираното от генератора напрежение е 12 V, а мощността е до 150 W.

Фиг.2 Основните компоненти на домашна водноелектрическа централа без язовир.

Преди да започнете да строите водноелектрическа централа, вземете генератор в сервиз или магазин, който продава части за автомобили. Подгответе материали: дъски, трупи с малък диаметър, стоманена тел, крепежни елементи. Изберете мястото, където ще бъде разположена електроцентралата. Препоръчително е това да е прав участък от реката. Тук трябва да определите скоростта на потока. Прави се така. На избрана площ с дължина 15-20 метра маркирайте два напречни разреза. След това, като използвате малък поплавък, например парче дърво, определете скоростта на водния поток. Плувката трябва да се хвърли във водата малко над горната цел и, като я наблюдавате, използвайте хронометър, за да преброите времето, през което плувката преминава от горната цел до долната. Трябва да направите 10-15 такива измервания, като хвърлите поплавъка по-далеч, понякога по-близо до брега, и въз основа на резултатите от измерването изчислете средната скорост на речния поток. Ако се намира в рамките на 0,8-1 m/s, не се колебайте да започнете строителството.

Фиг.3. Колянови валове на мини водноелектрически централи без язовир.

Как да направите най-сложните части на мини водноелектрическа централа без язовир. Мини газ колянов вал без брана.

Може да се изработи от солидна стоманена пръчка с диаметър 16-20 mm. Но е по-лесно да се направи сглобяем (фиг. 3). Първо изрежете от пръта части 1, 2, 3 и 4. Направете бузите на колената от стоманена лента с дебелина 5 мм. Нарежете квадратчета в краищата на пръчките и квадратни дупки в бузите. След свързването на частите квадратите се занитват. Първо, сглобете частите на коляновия вал "a" и "b" (вижте фиг. 3). След това трябва да маркирате и изрежете квадрати върху свободните краища на пръти 2 и 3, така че средният завой (след сглобяването) да е разположен под ъгъл от 120 ° по отношение на външните.

Пръти с минихидроелектрически лопатки без бент.

Предавателно устройство за мини водноелектрическа централа без язовир.

Коляновият вал и следователно задвижващата шайба ще се въртят със скорост приблизително един оборот на всеки две секунди. Генераторът може да генерира електрически ток при 1000-1500 оборота в минута. За да получите такъв брой обороти на генератора, имате нужда от предаване на макари с различни диаметри (вижте фигурата).

Набраздените макари са изработени от шперплат с дебелина 5 мм. За всеки скрипец изрежете пет кръга. Те са съборени с пирони или затегнати с винтове. Задвижващата ролка, която е здраво закрепена към края на коляновия вал, трябва да има диаметър най-малко 700 mm. Две междинни се заковават една за друга и се поставят свободно върху оста. Те трябва да се въртят лесно по тази ос. Ако скоростта на въртене на задвижващата шайба е 30 оборота в минута, тогава диаметърът на малката междинна шайба може да се приеме равен на 140 mm, а големият - 600 mm. След това шайбата на генератора (диаметър 60 mm) ще се върти със скорост 1500 rpm. При други скорости на задвижващата ролка, диаметрите на междинните ролки ще бъдат различни. Учител по труда ще ви помогне да изчислите размерите им.

Задвижващи ремъци за мини водноелектрически централи без язовир.

Трансмисионните шайби са свързани чрез задвижващи ремъци. За да сте сигурни, че коланите винаги са добре опънати, направете ги от гумена лента. Нарежете вътрешна гума на стара кола на дълги ленти. Усучете всяка панделка на въже, залепете краищата с гумено лепило и завържете здраво с канап.

Регулиране на мини водноелектрическа централа без язовир.

След като сглобите механизма, проверете дали прътите се въртят свободно. Докато завъртате задвижващата шайба на ръка, забележете кой прът пречи на коляновите валове да се въртят. След това извадете щангата и разширете една от дупките за шийката на коляното, така че да стане леко продълговата.

В. Кивоносов, В. Слашилина

Вариант No4

Малки, евтини водноелектрически централи без бентове (ВЕЦ) могат да бъдат построени на повечето реки. Мощността на такива електроцентрали е малка, но достатъчна, за да електрифицира дом или дори малко село.

На реки със скорост на потока от 0,8 метра в секунда или повече може да се монтира нов тип безпреграден хидравличен двигател. Принципът на работа на този двигател е ясен от приложените чертежи и схеми.

Под натиска на водата лопатките движат прътите, чието движение кара манивелата да се върти. На неговия вал седи макара.

Въртенето на шайбата се предава на генератора. Мощността на двигателя зависи от скоростта на водния поток.

На места с ниска скорост на течението се налага стесняване на речното корито. Дизайнът на хидравличен мотор, например 3,5 киловата, е толкова прост, че може да се направи във всеки училищен клуб или работилница.

М. Вход

Ако близо до дома ви тече река или дори малък поток, тогава с помощта на домашна мини водноелектрическа централа можете да получите безплатно електричество. Може би това няма да е много голямо допълнение към бюджета, но осъзнаването, че имате собствено електричество, струва много повече. Е, ако, например, в дача няма централно захранване, тогава дори малки количества електроенергия ще бъдат просто необходими. И така, за да създадете домашна водноелектрическа централа, са необходими поне две условия - наличието на воден ресурс и желание.

Ако и двете са налице, тогава първото нещо, което трябва да направите, е да измерите скоростта на речния поток. Това се прави много лесно - хвърлете клонка в реката и измерете времето, през което тя изплува 10 метра. Разделянето на метри на секунди ви дава текущата скорост в m/s. Ако скоростта е по-малка от 1 m / s, тогава продуктивна мини водноелектрическа централа няма да работи. В този случай можете да опитате да увеличите скоростта на потока, като изкуствено стесните канала или направите малък язовир, ако имате работа с малък поток.

Като ръководство можете да използвате връзката между скоростта на потока в m/s и мощността на електричеството, отстранено от карданния вал в kW (диаметър на винта 1 метър). Данните са експериментални, в действителност получената мощност зависи от много фактори, но е подходяща за оценка. Така че:

0,5 m/s – 0,03 kW,
0,7 m/s – 0,07 kW,
1 m/s – 0,14 kW,
1,5 m/s – 0,31 kW,
2 m/s – 0,55 kW,
2,5 m/s – 0,86 kW,
3 m/s -1,24 kW,
4 m/s – 2,2 kW и др.

Мощност домашна мини водноелектрическа централапропорционална на куба на скоростта на потока. Както вече беше посочено, ако скоростта на потока е недостатъчна, опитайте се да я увеличите изкуствено, ако това разбира се е възможно.

Видове мини водноелектрически централи

Има няколко основни варианта за домашни мини водноелектрически централи.

Водно колело

Това е колело с остриета, монтирани перпендикулярно на повърхността на водата. Колелото е по-малко от половината потопено в потока. Водата притиска лопатките и върти колелото. Има и турбинни колела със специални лопатки, оптимизирани за потока на течността. Но това е достатъчно сложни дизайниповече фабрично, отколкото домашно производство.

Ротор Дария

Това е ротор с вертикална осротация, използвана за генериране на електрическа енергия. Вертикален ротор, който се върти поради разликата в налягането върху неговите лопатки. Разликата в налягането се създава поради потока на течност около сложни повърхности. Ефектът е подобен на повдигането на подводно крило или повдигането на крилото на самолет. Този дизайн е патентован от Жорж Жан-Мари Дарийо, френски авиационен инженер през 1931 г. Също така често се използва в конструкции на вятърни турбини.

Гарляндная водноелектрическа централа

Водноелектрическата централа се състои от леки турбини - хидравлични витла, нанизани и твърдо фиксирани под формата на гирлянд върху кабел, хвърлен през реката. Единият край на кабела е фиксиран в опорния лагер, а другият върти ротора на генератора. В този случай кабелът играе ролята на вид вал, чието въртеливо движение се предава на генератора. Водният поток върти роторите, роторите въртят кабела.

Витло

Също така заимстван от дизайна на вятърни електроцентрали, вид „подводна вятърна турбина“ с вертикален ротор. За разлика от въздушното витло, подводното витло има лопатки с минимална ширина. За вода е достатъчна ширина на острието само 2 см. С такава ширина ще има минимално съпротивление и максимална скорост на въртене. Тази ширина на лопатките е избрана за скорост на потока от 0,8-2 метра в секунда. При по-високи скорости други размери може да са оптимални. Витлото се движи не поради налягането на водата, а поради генерирането на повдигаща сила. Точно като крило на самолет. Лопатките на витлото се движат напречно на потока, вместо да се влачат по посока на потока.

Предимства и недостатъци на различни домашни мини водноелектрически централи

недостатъци водноелектрическа централа гирляндочевидно: висока консумация на материали, опасност за другите (дълъг подводен кабел, ротори, скрити във водата, блокиращи реката), ниска ефективност. Водноелектрическата централа Garland е вид малък язовир. Препоръчително е да се използва в необитаеми, отдалечени райони с подходящи предупредителни знаци. Може да се изисква разрешение от властите и еколозите. Вторият вариант е малко поточе във вашата градина.
Ротор Дария- трудни за изчисляване и производство. В началото на работа трябва да го развиете. Но е привлекателен, защото оста на ротора е разположена вертикално и мощността може да се отвежда над вода, без допълнителни предавки. Такъв ротор ще се върти с всяка промяна в посоката на потока - това е плюс.

Най-често при изграждане на домашни водноелектрически централиполучени схеми на витлото и водното колело. Тъй като тези опции са сравнително лесни за производство, изискват минимални изчисления и се изпълняват с минимални разходи, имат висока ефективност, лесни са за настройка и работа.

Ако не разполагате с воден енергиен ресурс, можете да направите своя собствена домашна вятърна електроцентрала.

П пример за най-простата мини водноелектрическа централа

Най-простата водноелектрическа централа може бързо да бъде изградена от обикновен велосипед с динамичен фар. Няколко остриета (2-3) трябва да бъдат подготвени от галванизирано желязо или тънък лист алуминий. Дължината на лопатките трябва да бъде от джантата до главината и да е широка 2-4 см. Тези лопатки се монтират между спиците по всеки наличен метод или с помощта на предварително подготвени крепежни елементи.
Ако използвате две остриета, поставете ги едно срещу друго. Ако искате да добавите още ножове, разделете обиколката на колелото на броя на ножовете и ги монтирайте на равни интервали. Можете да експериментирате с дълбочината на потапяне на колелото с остриета във водата. Обикновено е потопен от една трета до половината.
Вариантът за пътуваща вятърна електроцентрала беше разгледан по-рано.

Такава микроводноелектрическа централа не заема много място и ще служи идеално на велосипедистите - основното е наличието на поток или рекичка - което обикновено е мястото, където се разполага лагерът. Мини водноелектрическа централа от велосипед може да осветява палатка и да зарежда мобилни телефони или други джаджи.