Povijest hidroenergije počinje jednostavnim vodenim kotačem, koji su naši preci smislili postaviti na brzacima rijeke. U početku se koristio za mlin, čime je olakšan rad mlinskog kamena. Kasnije su ljudi naučili da koriste snagu vode u razne svrhe - pravljenje papira, piljenje trupaca, kovački rad, pa čak i pivarstvo. Kruna stvaranja bio je električni generator koji je bio spojen na turbinu. Tako su se pojavile hidroelektrane, čiji se princip danas koristi za kućne izume, uključujući i današnje domaće proizvode.
Njegov autor je uspio da ga sastavi bukvalno iz stare mašine za pranje veša, malo je modernizujući i mudro koristeći resurse najbliže reke na svom prigradsko područje. Tvrdi da već nekoliko godina živi bez priključka za struju, a struju ne plaća ni pare. Snaga iz hidrogeneratora dovoljna je za napajanje električnom energijom ne samo za sve električne uređaje u kući, već i za podršku radu radionice električnim alatima. Kako je to moguće? Hajde da pogledamo zajedno.

Princip rada hidrogeneratora

Materijali, alati

• Stara veš mašina sa inverter motorom;
• Pelton Wheel;
• Mali komad tende;
• Šperploča;
• Pleksiglas ili pleksiglas;
• silikon;
• Hidroizolacija za plastiku - boja ili mastika;
• Samorezni vijci, matice, podloške, vijci i brusni papir.

• Bušilica sa rezačem za jezgre, bušilicama i nastavkom za samorezne vijke;
• Klipna pila ili ubodna pila;
• Ručni alati: ključevi, kliješta, nož za farbanje i silikonski pištolj.

Montaža hidrogeneratora

Proizvodnja hidrauličnih turbina

Instalacija i povezivanje

Hidroelektrane koriste snagu vode za proizvodnju električne energije. Samostalne stanice rješavaju problem udaljenosti od centralizirane električne mreže ili pomažu u uštedi električne energije.

Prednosti i nedostaci hidroelektrana

Hidroelektrane imaju sljedeće prednosti u odnosu na druge vrste alternativnih izvora energije:

• Ne zavise od vremena i doba dana (za razliku od). Ovo omogućava proizvodnju više energije po predvidljivoj brzini.
• Snaga izvora (rijeka ili potok) se može podesiti. Da biste to učinili, dovoljno je suziti kanal branom ili osigurati razliku u visini vode.
• Hidraulične instalacije ne stvaraju nikakvu buku (za razliku od).
• Za mnoge vrste niskoenergetskih stanica nije potrebna nikakva instalacijska dozvola.

Nedostaci domaćih hidroelektrana uključuju nemogućnost rada po hladnom vremenu. Osim toga, vodeno okruženje je agresivno, tako da dijelovi stanice moraju biti vodootporni i izdržljivi.

Prilikom projektiranja mini-hidroelektrane za korištenje kao alternativnog izvora energije za vlastiti dom, sljedeći faktori trebali bi biti odlučujući:

• Blizina rijeke do kuće. Nema smisla instalirati domaću stanicu daleko od kuće. Što je instalacija udaljenija, to je njena efikasnost niža, jer će se dio energije izgubiti tokom prijenosa. Osim toga, teže je zaštititi svoju hidroelektranu od krađe ili oštećenja.
• Dovoljna brzina protoka ili mogućnost povećanja. Snaga stanice raste eksponencijalno sa povećanjem brzine vode.

Lako je saznati brzinu. Ubacite komad stiropora ili teniska loptica u vodu i zabilježi vrijeme koje mu je potrebno da prepliva određenu udaljenost. Zatim podijelite metre po sekundama i znat ćete brzinu. Minimalna dovoljna brzina vode za domaću hidroelektranu je 1 m/s.

Ako je protok vaše rijeke ili potoka ispod ove vrijednosti, tada će se povećati za malu branu ili cijev za sužavanje. Ali ove opcije mogu uzrokovati dodatne poteškoće. Za izgradnju brane potrebna je dozvola nadležnih, kao i saglasnost susjeda.

Mini hidroelektrana uradi sam

Dizajn hidroelektrane je prilično složen, tako da će biti moguće samostalno izgraditi samo malu stanicu, koja će uštedjeti na struji ili snabdjeti energiju skromnom domaćinstvu. U nastavku su dva primjera implementacije domaće hidroelektrane.

Kako napraviti mini hidroelektranu od bicikla

Ova verzija hidroelektrane idealna je za biciklističke izlete. Kompaktan je i lagan, ali može pružiti energiju malom kampu postavljenom na obalama potoka ili rijeke. Dobivena električna energija bit će dovoljna za večernju rasvjetu i punjenje mobilnih uređaja.

Za instaliranje stanice trebat će vam:

• Prednji točak od bicikla.
• Generator za bicikle koji se koristi za napajanje svjetala za bicikle.
• Domaće oštrice. Unaprijed su izrezani od aluminijumskog lima. Širina lopatica treba biti od dva do četiri centimetra, a dužina od glavčine kotača do njegovog ruba. Može postojati bilo koji broj oštrica; moraju biti postavljene na istoj udaljenosti jedna od druge.

Za pokretanje takve stanice dovoljno je uroniti kotač u vodu. Dubina uranjanja se određuje eksperimentalno, otprilike od trećine do polovine točka.

Za izgradnju snažnije stanice za trajnu upotrebu bit će potrebni trajniji materijali. Najprikladniji su metalni i plastični elementi koje je lakše zaštititi od izlaganja vodenom okruženju. No, drveni dijelovi su također prikladni ako ih potopite u posebnu otopinu i obojite vodootpornom bojom.

Stanica zahteva sledeće elemente:

• Čelični bubanj za kablove (2,2 metra u prečniku). Rotor-točak je napravljen od njega. Da biste to učinili, bubanj se reže na komade i ponovo zavaruje na udaljenosti od 30 centimetara. Oštrice (18 komada) izrađene su od ostataka bubnja. Zavareni su u radijusu pod uglom od 45 stepeni. Za podupiranje cijele konstrukcije, okvir je napravljen od uglova ili cijevi. Točak se okreće na ležajevima.
• Na kotaču je ugrađen lančani zupčanik (omjer prijenosa bi trebao biti četiri). Da bi se lakše spojile osovine pogona i generatora, kao i da bi se smanjile vibracije, rotacija se prenosi preko kardana iz starog automobila.
• Za generator je prikladan asinhroni motor. Tome treba dodati još jedan reduktor zupčanika s koeficijentom od oko 40. Zatim za trofazni generator sa 3000 okretaja u sekundi s ukupnim koeficijentom redukcije od 160, broj okretaja će se smanjiti na 20 okretaja u minuti.
• Stavite sve električne elemente u vodootpornu posudu.

Opisani početni materijali se lako mogu naći na deponiji ili kod prijatelja. Možete platiti stručnjake za rezanje čeličnog bubnja brusilicom i za zavarivanje (ili sve sami). Kao rezultat toga, hidroelektrana kapaciteta do 5 kW koštat će mali iznos.

Proizvodnja električne energije iz vode nije tako teška. Teže je izgraditi autonomni sistem napajanja na bazi domaće hidroelektrane, održavati stanicu u radnom stanju i osigurati sigurnost ljudi i životinja oko nje.

„Zeleni“ širom sveta sve više protestuju protiv razvoja novih nalazišta nafte, gasa, uglja, kao i masovne upotrebe motora sa unutrašnjim sagorevanjem širom sveta, koji izazivaju najveće zagađenje u našoj okolini. Poznate ličnosti iz svijeta mode, pozorišta i kina pozivaju na ekonomičniji život u smislu potrošnje energije. Postavili su se na krovove svojih vila solarni paneli, vjetrogeneratori (kao glumac Leonardo DiCaprio, na primjer).

Sve više i više običnih ljudi također shvaća da nešto može ovisiti o njihovom ponašanju, a ako barem jedna osoba pronađe alternativu motoru s unutrašnjim sagorijevanjem, tada će svijet postati malo čišći. Stoga je u selima, gradovima i kod nas, gdje ima padajuće ili tekuće vode, određenog bazena na brdu, moguće napraviti mini hidroelektranu vlastitim rukama i time pomoći i sebi i Njeno Veličanstvo Priroda. Ovo je alternativa benzinskom ili dizel generatoru, koji još uvijek radi na gorivo i proizvodi kaustične emisije u okoliš.

Šta ako više od jedne osobe, više od jednog domaćinstva odluči da pronađe alternativni način za dobijanje električne energije? Šta ako je cijeli grad, selo, aul? Ovdje će se opterećenje prirode značajno smanjiti. A potrošač će imati više novca u džepu za kućne potrebe, jer je struja iz mini hidroelektrane stvorene rukama i umom entuzijasta oko tri puta jeftinija od kupovine od redovnih proizvođača (kogeneracije, nuklearne elektrane, industrijska hidroelektrana elektrane).

Pronalaženje prave vode

Nedavno sam vidio kratak video koji je pokazao kako su u običnom indijskom selu studenti jednog od zapadnih koledža odlučili izgraditi mini hidroelektranu. U toj divljini nema struje, mladi bježe u gradove, ali šta će biti ako stanovnicima date struju? U selu nema rijeke kao takve, ali postoji akumulacija. Prirodna posuda sa ogromna količina voda se nalazi nešto iznad nivoa sela. Šta su učenici smislili?

Svojim pametnim glavama shvatili su da, pošto ovdje nema toka iz prirode, može se stvoriti! Rukama unajmljenih radnika postavljena je pokrivena duga cijev prečnika metar, čiji je jedan kraj zatvoren za rezervoar, a drugi, ispod, ulazio je u malu i sporu rijeku. Zbog visinske razlike, voda iz rezervoara jurila je niz cijev, sve više ubrzavajući, a na izlazu se već stvorio prilično snažan tok koji je naslonio na lopatice mini hidroelektrane. Cijev u kojoj je zatvorena voda iz akumulacije spušta se niz padinu tako slikovito da se čini kao da ogromni piton polako puzi od vrha do dna i svojom veličinom unosi užas mještanima. Želite ga dodirnuti rukama, osjetiti, osjetiti njegovu moć.

Ako se nešto slično stvara u indijanskom selu, zašto onda ne pokušati to učiniti i u ruskom selu? Ako u blizini nema brze rijeke, ali postoji akumulacija, onda je moguća i izgradnja mini hidroelektrane. Treba samo pogledati teren, ali jedno je jasno: akumulacija - bila ona prirodna ili vještačka - mora biti locirana više od mjesta gdje će se postaviti hidroelektrana. Ako je visinska razlika značajna, još bolje! Protok vode će teći jače odozgo prema dolje, što znači da će se moguća snaga proizvedene električne energije povećati.

Za organiziranje umjetnog protoka vode nije potrebno kupovati skupe cijevi. Svojim rukama možete napraviti neku vrstu oluka i pustiti da se voda iz rezervoara ubrza kroz njega. Za početak, bolje je uzeti bilo koja raspoloživa sredstva, stare cijevi, iako za sada malog promjera, i napraviti probnu verziju odvodnje vode iz rezervoara koji se nalazi iznad. Na ovaj način će biti moguće izmjeriti brzinu protoka (već sam pisao kako se to radi ranije). Ako u blizini postoji rijeka koja brzo teče, onda nema potrebe graditi ni brane, oluke ili umjetno stvarati tok vode. Na ovakva mjesta bez problema se mogu postaviti mini hidroelektrane u obliku vijenca, propelera, Dardieu rotora ili vodenog točka.

Bit će važno zaštititi strukturu. Kako? Ispred treba postaviti mini hidroelektranu zaštitni ekran napravljen od mreže, ili difuzora, tako da komadići drveća, pa čak i cijeli balvani, koji plutaju rijekom, kao i živa i mrtva riba, te razni krhotine, ne padaju na lopatice turbine, već lebde pored njih.

Najjednostavnija DIY mini hidroelektrana

Gotovo svatko može napraviti vlastitu mini hidroelektranu vlastitim rukama. Primjeri? Za rasvjetu tokom pješačenja mnogi turisti koriste običan bicikl kojim se kreću. Na bilo koji kotač bicikla između žbica ugrađuju kratkospojnike napravljene od komada, recimo, tankog željeza i prvo rukama, a potom i kliještima zavlače rubove lima iza žbice i tako fiksiraju džemper. Dužina kratkospojnika treba da odgovara polovini prečnika točka, odnosno da pokriva rastojanje od oboda do glavčine. Zapravo, trebala bi biti jednaka dužini igle za pletenje. Optimalno bi bilo postaviti četiri takva skakača prema kardinalnim smjerovima: sjever, jug, zapad, istok. Zatim će vam trebati običan generator bicikla i baterijska lampa povezana s njim.

Vrijeme je za planinarenje. Morate prenoćiti pored rijeke. Pa neka komarci grizu! Ali moći ćete snimiti video sa zabave i fotografisati se oko vatre. Ovo je veoma slikovito! Voda u rijeci mora imati osjetan protok i tada će proraditi naša kamp mini hidroelektrana. “Neka bude svjetlost!” - rekao je mehaničar i napravio kratak spoj. Ne, ne radi se o nama.

“Neka bude svjetlost!” - rekao je turista i spustio točak sa gvozdenim skakačima trećinu u vodu tekuće reke. Sam bicikl se postavlja na malo postolje, ili visi za drvo ili klin na obali tako da je jedna trećina točka uronjena u potok. Voda pritiska skakače, okreće točak, generator pretvara energiju vode u struju i mini baterijska lampa osvetljava parking.

Ne postoji rizik da će baterije biti neispravne, jer u slučaju korištenja konvencionalne baterijske lampe, nema rizika da će se istrošiti, ne morate ih nositi sa sobom na kampovanje. velike količine. Tok rijeke neće nigdje nestati. Turisti najčešće preferiraju boravak na provjerenim mjestima. Dakle, kada primite struja kroz mini-velo-hidroelektranu na mjestu gdje će prenoćiti, prisjetit će se ovog mjesta i pokušati da ovdje odmaknu mračno doba dana.

Poteškoće u pregovorima

Međutim, zapaliti jednu svijeću, slikovito rečeno, jedno je, a zapaliti hiljade, dati ljudima svjetlo, kao što je to učinio Prometej, sasvim je druga stvar. Kompaktna hidroelektrana kao izvor električne energije svojom pojavom u svakodnevnoj upotrebi može poremetiti ustaljenu sliku i stanje stvari.

Najveći monopoli navikli su na to da upravo oni proizvode struju za mala naselja, a prodajne podružnice navikle su da primaju novac za isporuku robe - kWh potrošaču. Gdje smjestiti mini hidroelektrane u ovu shemu? I još nisu pod kontrolom monopolista? Odmah ću reći da neće biti lako koordinirati takav projekat s lokalnim vlastima u Rusiji, kao i svaki drugi novi posao. Ali rezultat je vrijedan truda.

Općenito, kompaktna (mini) hidroelektrana je stanica koja proizvodi snagu do 100 kW. Zanatlije, radeći svojim rukama i glavom, vrlo lako mogu napraviti ovu korisnu stvar u svom gradu ili selu, čak iu privatnom domaćinstvu. Ali samo ako postoje odgovarajući prirodni uslovi i želja da se stvori nešto NOVO, uštedite novac, odnosno manje plaćate struju u budućnosti.

Ako pogledate video ili fotografiju nekih mini hidroelektrana, vidjet ćete da ponekad izgledaju vrlo čudno. Ali za savremenike Leonarda da Vinčija njegovi zamajci sa ogromnim krilima takođe su izgledali u najmanju ruku čudni, a svojim smelim eksperimentima i idejama, veliki Italijan je potpuno užasnuo mnoge ljude svog vremena. Pa šta? Ne sećamo se tih ljudi. A Leonardovi crteži i kreacije će živjeti vekovima. Izgradite mini hidroelektranu vlastitim rukama, eksperimentirajte, usudite se! Priroda i potomci će vam reći samo “Hvala”!

Mikhail Bersenev

U Tadžikistanu ima i zanatlija, ništa lošijih od indijskih:

Opcija #1

Mini hidroelektrana domaćeg kablovskog vijenca - savršeno rješenje da dobijete pristupačnu i jeftinu struju ako postoji mala rijeka u blizini vašeg mjesta stanovanja.

Dizajn mini-hidroelektrane sa vijenac kablom zasnovan je na rotaciji kabla u koritu rijeke.

Prve projekte autonomne jednostavne hidroelektrane davno su realizovali individualni majstori prije pola stoljeća. Još 50-ih godina, Radio magazin je objavio informaciju o hidroelektrani garland, koju je napravio limene kante i sa agregatom iz auta!

Fig.1. Izgled DIY vijenac od užeta mini hidroelektrane.

Kako napraviti kablovski vijenac hidroelektrane vlastitim rukama?

Na slici ispod prikazan je dijagram dizajna jednostavne mini-hidroelektrane s kabelskim vijencem s turbinsko-kabelskim hidrauličnim pogonom, koji rotira iz toka rijeke.

Slika 2 Šema i princip rada mini hidroelektrane Garlyandnaya

1. Ležaj, 2. Oslonac, 3. Metalni kabl, 4. Hidrotočak (turbina),

5. Električni generator, 6. Gornji nivo rijeke, 7. Korito.

Kao hidraulične točkove (rotore), u kablovskom hidrauličnom pogonu mini hidroelektrane, možete koristiti nekoliko „propelera“ od tankog lima, prečnika oko pola metra, slično dečijoj igrački - propeleru napravljenom kvadratnog lista papira. Preporučljivo je koristiti običnu osovinu kao fleksibilnu osovinu. čelično uže prečnika 10…15 mm.
Približni proračuni pokazuju da se iz takve kablovske hidroelektrane može dobiti do 1,5...2,0 kW sa jednog hidrotočka, uz protok rijeke od oko 2,5 metara/sek!

Ako se na dno reke ugrade nosači 2 sa ležajevima 1 i električni generator 5, a ležajevi sa generatorom izdignu iznad nivoa reke, a cela ova konstrukcija se postavi duž ose toka, onda će rezultat biti praktično isto. Ova shema se prikladno koristi za vrlo "uske rijeke", ali sa dubinom većom od 0,5 metara. Toplinska energija u takvoj hidroelektrani može se dobiti spajanjem električnih grijača na električni generator.

Rotori vijenca hidroelektrane se po pravilu nalaze u jezgru toka (na 0,2 dubine od površine ljeti i 0,5 dubine od površine leda zimi). Dubina rijeke na mjestu postavljanja hidroelektrane ne prelazi 1,5 m. Ako je dubina rijeke veća od 1,5 m, sasvim je moguće koristiti rotore raspoređene u dva reda.

Pojava dacha, pa čak i farmi na pustim zemljištima udaljenim od električne mreže, galopirajući rast cijena goriva i električne energije doveli su u život stare ideje autonomnog snabdijevanja električnom energijom sa široko rasprostranjenom upotrebom prirodne energije sunca, vjetra i vode. . Posebno je povećan interes za mini- i mikro hidroelektrane.

Dvije od ovih hidroelektrana prihvatljive su za samostalnu izgradnju: mikro hidroelektrana vlastitim rukama i plutajuća mini hidroelektrana bez brana. Sljedeći na redu su projekti čiji je prototip bila protočna (model 1964.) vijenac hidroelektrane V. Blinova.

Dudyshev V.D.

Opcija br. 2

Hidroelektrane o kojima će biti riječi su protočne, s prilično originalnom turbinom napravljenom od takozvanih Savonius rotora, nanizanih na zajedničku (možda fleksibilnu, kompozitnu) radnu osovinu. Za njihovu ugradnju nisu potrebne brane ili druge hidraulične konstrukcije velikih razmjera. U stanju su da rade sa punom efikasnošću čak i u plitkoj vodi, što u kombinaciji sa jednostavnošću, kompaktnošću i pouzdanošću dizajna čini ove hidroelektrane veoma perspektivnim za one poljoprivrednike i baštovane čije se parcele nalaze u blizini malih vodotokova (reka , potoci i jarci).

Za razliku od brana, poznato je da hidroelektrane slobodnog toka koriste samo kinetičku energiju tekuće vode. Za određivanje snage postoji formula:

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

N - snaga na radnom vratilu (W),
- p - gustina vode (1000 kt/m3),
- V - brzina toka rijeke (m/s),
- F - površina poprečnog presjeka aktivnog (potopljenog) dijela radnog tijela hidraulične mašine (m2),
- n - efikasnost konverzije energije.

Kao što se vidi iz formule 1, pri brzini rijeke od 1 m/s po jednom kvadratnom metru Poprečni presjek aktivnog dijela hidrauličke mašine idealno (kada je n=1) ima snagu jednaku samo 500 W. Ova vrijednost je očito mala za industrijsku upotrebu, ali je sasvim dovoljna za pomoćnu parcelu farmera ili ljetnog stanovnika. Štaviše, može se povećati kroz paralelni rad nekoliko "hidroenergetskih vijenaca".

I još jedna suptilnost. Brzina rijeke na različitim dijelovima je različita. Stoga je prije početka izgradnje mini hidroelektrane potrebno jednostavnom metodom odrediti energetski potencijal vaše rijeke. Podsjetimo samo da će udaljenost koju mjerni plovak pređe i podijeljena vremenom koje prođe odgovarati prosječnoj brzini strujanja u ovoj oblasti. Također treba napomenuti: ovaj parametar će se mijenjati u zavisnosti od doba godine.

Stoga, projektne proračune treba izvršiti na osnovu prosječne (u planiranom periodu rada mini hidroelektrane) brzine riječnog toka.

Sl.1 Savonius rotori za kućne vijenac mini hidroelektrane:

a, b - oštrice; 1 - poprečno, 2 - kraj.

Zatim morate odrediti veličinu aktivnog dijela hidrauličke mašine i njen tip. Budući da bi cijela mini hidroelektrana trebala biti što jednostavnija i jednostavnija za izradu, najviše pogodan tip Pretvarač je Savonius rotor krajnjeg dizajna. Pri radu sa potpunim potapanjem u vodu, vrijednost F se može uzeti jednakom umnošku prečnika rotora D i njegove dužine L, a n=0,5. Frekvencija rotacije f određuje se sa tačnošću prihvatljivom za praksu koristeći formulu:

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

Da bi hidroelektrana bila što kompaktnija, snaga navedena u proračunu treba da bude u korelaciji sa stvarnim opterećenjem, čije napajanje treba da obezbedi mini hidroelektrana (jer, za razliku od vetroturbine, struja će se kontinuirano isporučivati ​​potrošačkoj mreži). Ova električna energija se po pravilu koristi za rasvjetu, napajanje TV-a, radija i frižidera. Štaviše, samo potonji se stalno pušta u rad tokom dana. Ostali električni aparati rade uglavnom u večernjim satima. Na osnovu toga, preporučljivo je fokusirati se na maksimalnu snagu iz jednog "hidroenergetskog vijenca" od oko 250-300 W, pokrivajući vršno opterećenje baterijom koja se puni iz mini hidroelektrane.

Prijenos okretnog momenta s radnog vratila hidraulične elektrane na remenicu električnog generatora obično se provodi pomoću međuprijenosnika. Međutim, ovaj element, striktno govoreći, može biti isključen ako generator koji se koristi u projektu mikro-hidroelektrane ima radnu brzinu rotacije manju od 750 o/min. Međutim, često morate odbiti direktnu komunikaciju. Zaista, za veliku većinu domaćih generatora, radna brzina rotacije na početku izlazne snage je u rasponu od 1500-3000 o/min. To znači da je potrebna dodatna koordinacija između okna hidroelektrane i elektrogeneratora.

Pa, sada kada je preliminarni teoretski dio iza nas, pogledajmo konkretne dizajne, svaki od njih ima svoje prednosti.

Ovdje je, na primjer, polustacionarna protočna mini hidroelektrana s horizontalnim rasporedom dva koaksijalna, zarotirana za 90° jedan u odnosu na drugi (da bi se olakšalo samopokretanje) i kruto povezanih poprečnih Savonius rotora. Štaviše, glavni dijelovi i komponente ove domaće hidroelektrane izrađeni su od drveta kao najpovoljnijeg i „poslušnijeg“ građevinskog materijala.

Predložena mini hidroelektrana je podvodna. Odnosno, njegov noseći okvir se nalazi preko vodotoka na dnu i ojačan je užadima ili motkama (ako se, na primjer, u blizini nalaze šetnice, pristanište za čamce i sl.). To se radi kako bi se izbjeglo odnošenje konstrukcije samim vodotokom.

Slika 2 Potopljena mini hidroelektrana sa horizontalnim poprečnim rotorima:

1 - osnovna greda (greda 150x100, 2 kom.), 2 - donja poprečna greda (daska 150x45, 2 kom.), 3 - srednja poprečna greda (greda 150x120, 2 kom.), 4 - uspon (okruglo drvo prečnika od 100, 4 kom. .), 5 gornjih nosača (daska 150x45, 2 kom.), 6 - gornja poprečna greda (daska 100x40, 4 kom.), 7 - međuosovina (nerđajući čelik, šipka prečnika 30) , 8 - blok remenice, 9 - konstantna struja generatora, 10 - "gander" sa porculanskim valjkom i dvožilnom izolovanom žicom, 11 - osnovna ploča (ploča 200x40), 12 - pogonska remenica, 13 - drveni sklop ležaja (2 kom), 14 - rotor „hidroenergetski vijenac“ (D600, L1000, 2 kom.), 15 disk (od dasaka debljine 20-40 mm zabijenih u štit, 3 kom.); metalni elementi za pričvršćivanje (uključujući nosače, glavčine vanjskih diskova) nisu prikazani.

Naravno, dubina rijeke na mjestu postavljanja mini hidroelektrane trebala bi biti manja od visine potpornog okvira. Inače, vrlo je teško (ako ne i nemoguće) izbjeći ulazak vode u električni generator. Pa, ako mjesto na kojem bi se trebala nalaziti mini-hidroelektrana ima dubinu veću od 1,5 m ili postoji velika količina vode i brzina protoka koja jako varira tokom godine (što je, inače, prilično tipično za vodotoke sa snijegom), tada se preporučuje da se ovaj dizajn opremi plovcima. Ovo će takođe omogućiti da se lako pomera kada se instalira na reci.

Noseći okvir mini hidroelektrane je pravougaoni okvir od drveta, dasaka i malih trupaca, pričvršćen ekserima i žicom (kablovi). Metalni dijelovi konstrukcije (ekseri, vijci, obujmice, ugaonici itd.) trebaju biti, ako je moguće, izrađeni od od nerđajućeg čelika ili druge legure otporne na koroziju.

Pa, budući da je rad takve mini hidroelektrane u ruskim uvjetima često moguć samo sezonski (zbog smrzavanja većine rijeka), onda nakon isteka perioda rada, cijela konstrukcija izvučena na obalu podliježe temeljitoj inspekciji . Trule se blagovremeno zamenjuju drvenih elemenata, zarđali metalni dijelovi, uprkos poduzetim mjerama opreza.

Jedna od glavnih komponenti naše mini hidroelektrane je „hidroenergetski vijenac“ od dva kruto fiksirana (i čine jednu cjelinu na radnom vratilu) rotora. Njihovi diskovi se lako mogu napraviti od ploča debljine 20-30 mm. Da biste to učinili, praveći od njih štit, upotrijebite kompas za izgradnju kruga promjera 600 mm. Nakon toga, svaka od ploča se reže prema krivulji dobijenoj na njoj. Nakon što su obradne komade spojili na dvije trake (da daju potrebnu krutost), sve ponavljaju tri puta - prema broju potrebnih diskova.

Što se tiče oštrica, preporučljivo je da ih napravite od krovnog željeza. Ili još bolje, iz cilindričnih nehrđajućih kontejnera (buradi) odgovarajuće veličine i prepolovljenih (duž ose), u kojima se obično skladište i transportuju poljoprivredna gnojiva i drugi agresivni materijali. U ekstremnim slučajevima, oštrice mogu biti izrađene od drveta. Ali njihova težina (posebno nakon dugog boravka u vodi) će se značajno povećati. I to treba imati na umu prilikom stvaranja mini hidroelektrana na plovcima.

Šiljasti nosači pričvršćeni su na krajeve “hidroenergetskog vijenca”. U suštini, ovo su kratki cilindri sa širokom prirubnicom i krajnjim utorom za ključ. Prirubnica je pričvršćena na odgovarajući disk rotora sa četiri vijka.

Da bi se smanjilo trenje, na srednjim poprečnim šipkama nalaze se ležajevi. A kako obični kuglični ili valjkasti ležajevi nisu pogodni za rad u vodi, koriste se... domaće drvene. Dizajn svakog od njih sastoji se od dvije stezaljke i umetnutih dasaka s rupom za prolazak potpornog nosača. Štaviše, ljuske srednjeg ležaja su postavljene tako da drvena vlakna idu paralelno sa osovinom. Osim toga, poduzimaju se posebne mjere kako bi se osiguralo da su umetne ploče čvrsto pričvršćene protiv bočnog pomjeranja. To se radi pomoću vijaka za zatezanje.

Slika 3 Sklop kliznog ležaja:

1 - držač za presovanje (St3, traka 50x8, 4 kom.), 2 - poprečni nosač srednjeg okvira, 3 - umetak za presovanje (od tvrdog drveta, 2 kom.), 4 izmenljivi umetak (od tvrdog drveta, 2 kom.) , 5 - M10 vijak sa Grover maticom i podloškom (4 kompleta), 6 - M8 klin sa dvije matice i podloške (2 kom.).

Bilo koji automobilski generator se koristi kao električni generator u razmatranoj mikro-hidroelektrani. Proizvode 12-14 V DC i mogu se lako spojiti i na bateriju i na električne uređaje. Snaga ovih mašina je oko 300 W.

Sasvim prihvatljivo za self-made i dizajn prijenosne mini-hidroelektrane sa vertikalnim rasporedom "vijenca" i generatora. Takva hidroelektrana, prema autoru razvoja, najmanje je materijalno intenzivna. Noseća konstrukcija instalacije, koja fiksira njen položaj u koritu rijeke, je šuplja čelična šipka (na primjer, od dijelova cijevi). Njegova dužina se bira na osnovu prirode dna vodotoka i brzine toka. Štaviše, takav da bi oštar kraj šipke, zabijen u dno, garantovao stabilnost mini hidroelektrane i njeno neometanje strujom. Moguća je i dodatna upotreba strija.

Odredivši aktivnu površinu rotora pomoću formule (1) i izmjerivši dubinu rijeke na mjestu postavljanja mini hidroelektrane, lako je izračunati promjer Savonius rotora koji se ovdje koriste. Da bi dizajn bio jednostavan i samopokretan, preporučljivo je napraviti "hidroenergetski vijenac" od dva rotora povezana tako da su lopatice prvog pomaknute za 90° u odnosu na drugi (duž osi rotacije). Štoviše, kako bi se povećala efikasnost rada, struktura na strani nadolazećeg toka opremljena je štitom koji igra ulogu vodeće lopatice. Pa, radna osovina je montirana u kliznim ležajevima gornjeg i donjeg nosača. U principu, za kratak period rada mini hidroelektrane (na primjer, na planinarenju), mogu se koristiti kuglični ležajevi velikog promjera. Međutim, ako u vodi ima pijeska ili mulja, ove jedinice će se nakon svake upotrebe morati oprati u čistoj vodi.

Rice. 4 Mini-hidroelektrane sa okomito postavljenim krajnjim rotorima:

1 - noseća šipka, 2 - donji sklop ležaja, 3 - disk "hidroenergetski vijenac" (3 kom.), 4 - rotor (D600, 2 kom.), 5 - gornji sklop ležaja, 6 - radna osovina, 7 - prijenos, 8 - električni generator, 9 - "gander" sa porculanskim valjkom i dvožilnom izolovanom žicom, 10 - stezaljka za montažu generatora, 11 - pokretna vodilica; a, b - oštrice: podupirači na gornjem kraju potporne šipke nisu prikazani.

Nosači su pričvršćeni vijcima i zavareni na šipku, ovisno o težini "hidroenergetskog vijenca" i potrebi da se rastavlja na dijelove. Gornji kraj radnog vratila hidrauličke mašine je ujedno i ulazno vratilo multiplikatora, za koji se (kao najjednostavniji i tehnološki najnapredniji) može koristiti kaiš.

Električni generator je ponovo uzet iz automobila. Lako ga je pričvrstiti na potpornu šipku pomoću stezaljke. I same žice koje dolaze iz generatora moraju imati pouzdanu hidroizolaciju. Na ilustracijama, točne geometrijske proporcije međutransmisije nisu prikazane, jer zavise od parametara konkretnog generatora koji imate. Pa, transmisioni kaiševi se mogu napraviti od stare zračnice automobila, izrezati je na trake širine 20 mm, a zatim uvijati u snopove.

Za napajanje malih sela prikladna je mini-hidroelektrana vijenca koju je dizajnirao V. Blinov, koja nije ništa drugo do lanac Savonius rotora u obliku bačve promjera 300-400 mm, pričvršćenih na fleksibilni kabel razvučen preko rijeke. Jedan kraj kabla je pričvršćen za zglobni nosač, a drugi preko jednostavnog množitelja na osovinu generatora. Pri brzini protoka od 1,5-2,0 m/s, lanac rotora ostvaruje do 90 o/min. A mala veličina elemenata "hidroenergetskog vijenca" omogućava rad ove mikro-hidroelektrane na rijekama dubine manje od jednog metra.

Mora se reći da je prije 1964. V. Blinov uspio stvoriti nekoliko prijenosnih i stacionarnih mini-hidroelektrana vlastitog dizajna, od kojih je najveća hidroelektrana izgrađena u blizini sela Porozhki (Tverska regija). Par vijenaca ovdje je pokretao dva standardna automobilska i traktorska generatora ukupne snage 3,5 kW.

MK 10 1997 I. Dokunin

Opcija br. 3

Domaća hidroelektrana (HE) na rijeci bez brane.

Poznato je da električnu energiju proizvodi generator čija osovina rotira motor. Motor hidroelektrane je jednostavno dizajniran: nosači sa dvije radilice A i B postavljeni su na okvir od trupaca (vidi sliku 3).

Svaka osovina ima tri koljena, uglovi između kojih su 120°. Radilice su povezane šipkama na koje su pričvršćene lopatice. Na slici 1 vidite da su u trenutku kada su sve oštrice štapa B na dnu, uronjene u vodu i pod njenim pritiskom se pomiču nazad (udesno). Oštrice pomiču šipku, a šipka zauzvrat okreće radilicu. Čim koljena povezana ovim štapom počnu da se dižu, oštrice štapa G su uronjene u vodu. Sada počinju raditi. Tada će početi raditi lopatice štapa D. Do tada će oštrice prvog štapa B proći iznad površine vode i ponovo potonuti u vodu. Ovako će raditi motor elektrane Login.

Ako pričvrstite remenicu na kraj jedne od radilice i spojite je remenom na remenicu DC generatora, generator će početi proizvoditi električnu energiju. A ako spojite klipnjaču na pogonsku remenicu i spojite je na pumpu, motor će pumpati vodu do školskog placa, do vaše bašte.

Snaga motora ne zavisi samo od brzine protoka vode, već i od broja i površine lopatica, odnosno od geometrijskih dimenzija samog motora. I može se napraviti bilo koje veličine, proporcionalno povećavajući ili smanjujući veličinu njegovih dijelova.

Rice. 1 Osnovne dimenzije dijelova mini hidroelektrane bez brane.

Dajemo crteže motora koji će pri brzini protoka vode od 0,8-1 metar u sekundi rotirati generator od putnički automobil. Napon koji generiše generator je 12 V, a snaga do 150 W.

Sl.2 Glavne komponente domaće hidroelektrane bez brane.

Prije nego što počnete graditi hidroelektranu, pokupite generator u radionici ili trgovini koja prodaje autodijelove. Pripremite materijale: daske, trupce malog promjera, čeličnu žicu, pričvršćivače. Odaberite lokaciju na kojoj će se nalaziti elektrana. Preporučljivo je da ovo bude ravan dio rijeke. Ovdje morate odrediti brzinu protoka. To se radi ovako. Na odabranom području dužine 15-20 metara označite dva poprečna presjeka. Nakon toga, pomoću malog plovka, kao što je komad drveta, odredite brzinu protoka vode. Plovak treba baciti u vodu malo iznad gornje mete i posmatrajući ga, štopericom izbrojati vrijeme prelaska plovka od gornje do donje mete. Morate napraviti 10-15 takvih mjerenja, bacajući plovak dalje, ponekad bliže obali, i na osnovu rezultata mjerenja izračunati prosječnu brzinu riječnog toka. Ako se nalazi unutar 0,8-1 m/s, slobodno počnite sa gradnjom.

Fig.3. Radilice mini hidroelektrana bez brane.

Kako napraviti najsloženije dijelove mini hidroelektrane bez brane. Mini Gas radilica bez brane.

Može se napraviti od čvrste čelične šipke prečnika 16-20 mm. Ali lakše ga je napraviti montažnim (slika 3). Od šipke prvo odrežite dijelove 1, 2, 3 i 4. Napravite obraze koljena od čelične trake debljine 5 mm. Pile kvadrate na krajevima šipki i kvadratne rupe na obrazima. Nakon spajanja dijelova, kvadrati se zakovuju. Prvo sastavite delove radilice „a” i „b” (vidi sliku 3). Zatim morate označiti i izrezati kvadrate na slobodnim krajevima šipki 2 i 3 tako da se srednji zavoj (nakon montaže) nalazi pod kutom od 120 ° u odnosu na vanjske.

Štapovi sa mini-hidroelektričnim noževima bez brane.

Prenosni uređaj za mini hidroelektranu bez brane.

Radilica, a samim tim i pogonska remenica, rotirati će se brzinom od približno jednog okretaja svake dvije sekunde. Generator može proizvesti električnu struju pri 1000-1500 o/min. Da biste dobili toliki broj okretaja na generatoru, potreban vam je prijenos remenica različitih promjera (vidi sliku).

Remenice sa žljebovima su izrađene od šperploče debljine 5 mm. Za svaku koloturu izrežite pet krugova. Obaraju se čavlima ili pričvršćuju vijcima. Pogonska remenica, koja je čvrsto pričvršćena za kraj radilice, mora imati prečnik od najmanje 700 mm. Dva srednja su prikovana jedno za drugo i labavo postavljena na osovinu. Oni bi se trebali lako rotirati na ovoj osi. Ako je brzina rotacije pogonske remenice 30 okretaja u minuti, tada se promjer male srednje remenice može uzeti jednak 140 mm, a velikog - 600 mm. Tada će se remenica generatora (promjera 60 mm) okretati brzinom od 1500 o/min. Pri drugim brzinama pogonske remenice, promjeri međuremenica bit će različiti. Učitelj rada će vam pomoći da izračunate njihove veličine.

Pogonski remeni za mini hidroelektrane bez brane.

Remenice prijenosa su povezane pogonskim remenima. Kako biste osigurali da su pojasevi uvijek dobro zategnuti, napravite ih od gumene trake. Izrežite staru unutrašnju cijev na dugačke trake. Svaku vrpcu uvijte u uže, krajeve zalijepite gumenim ljepilom i čvrsto zavežite kanapom.

Adaptacija mini hidroelektrane bez brane.

Nakon sastavljanja mehanizma provjerite da li se šipke slobodno okreću. Dok okrećete pogonsku remenicu rukom, primijetite koja šipka sprječava rotaciju radilice. Nakon toga skinite šipku i proširite jednu od rupa za vrat koljena tako da postane blago duguljast.

V. Kivonosov, V. Slashilina

Opcija br. 4

Male, jeftine hidroelektrane (HE) bez brana mogu se graditi na većini rijeka. Snaga takvih elektrana je mala, ali dovoljna za elektrifikaciju doma ili čak malog sela.

Na rijekama sa brzinom protoka od 0,8 metara u sekundi ili više, može se ugraditi novi tip bezbraznog hidrauličnog motora. Princip rada ovog motora je jasan iz priloženih crteža i dijagrama.

Pod pritiskom vode, lopatice pokreću šipke, čije kretanje uzrokuje rotaciju radilice. Remenica se nalazi na svojoj osovini.

Rotacija remenice se prenosi na generator. Snaga motora ovisi o brzini protoka vode.

Na mjestima gdje je mala brzina toka potrebno je suziti korito rijeke. Dizajn hidrauličnog motora, na primjer 3,5 kilovata, toliko je jednostavan da se može napraviti u bilo kojem školskom klubu ili radionici.

M. Prijava

Ako u blizini vašeg doma teče rijeka ili čak mali potok, onda uz pomoć domaće mini hidroelektrane možete dobiti besplatnu struju. Možda ovo neće biti veliki dodatak budžetu, ali spoznaja da imate vlastitu struju košta mnogo više. Pa, ako, na primjer, na dachi nema centralnog napajanja, onda će čak i male količine električne energije biti jednostavno potrebne. I tako, za stvaranje domaće hidroelektrane potrebna su najmanje dva uvjeta - dostupnost vodnog resursa i želja.

Ako su oba prisutna, prvo što treba učiniti je izmjeriti brzinu toka rijeke. To je vrlo jednostavno za napraviti - bacite grančicu u rijeku i izmjerite vrijeme za koje pluta 10 metara. Podjela metara sa sekundama daje vam trenutnu brzinu u m/s. Ako je brzina manja od 1 m/s, tada produktivna mini hidroelektrana neće raditi. U tom slučaju možete pokušati povećati brzinu toka umjetnim sužavanjem kanala ili pravljenjem male brane ako imate posla s malim potokom.

Kao vodič, možete koristiti odnos između brzine protoka u m/s i snage električne energije odvedene iz osovine propelera u kW (prečnik vijka 1 metar). Podaci su eksperimentalni, u stvarnosti, rezultujuća snaga zavisi od mnogo faktora, ali je pogodna za procenu. Dakle:

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, itd.

Snaga kućna mini hidroelektrana proporcionalno kubu brzine protoka. Kao što je već navedeno, ako je brzina protoka nedovoljna, pokušajte je umjetno povećati, ako je to naravno moguće.

Vrste mini hidroelektrana

Postoji nekoliko glavnih opcija za domaće mini hidroelektrane.

Vodeni kotač

Ovo je kotač s oštricama postavljenim okomito na površinu vode. Točak je manje od pola uronjen u tok. Voda pritiska lopatice i rotira točak. Tu su i turbinski točkovi sa posebnim lopaticama optimizovanim za protok tečnosti. Ali to je dovoljno složenih dizajna više fabrički nego domaći.

Rotor Daria

Ovo je rotor sa vertikalna osa rotacija koja se koristi za proizvodnju električne energije. Vertikalni rotor koji se rotira zbog razlike u pritisku na njegovim lopaticama. Razlika u tlaku nastaje zbog strujanja tekućine oko složenih površina. Efekat je sličan podizanju hidroglisera ili podizanju krila aviona. Ovaj dizajn je patentirao Georges Jean-Marie Darrieux, francuski inženjer aeronautike 1931. godine. Također se često koristi u dizajnu vjetroturbina.

Hidroelektrana Garlyandnaya

Hidroelektrana se sastoji od lakih turbina - hidrauličnih propelera, nanizanih i čvrsto pričvršćenih u obliku vijenca na kablu bačenom preko rijeke. Jedan kraj kabla je fiksiran u noseći ležaj, drugi rotira rotor generatora. U ovom slučaju kabel igra ulogu svojevrsne osovine, čije se rotacijsko kretanje prenosi na generator. Protok vode rotira rotore, rotori rotiraju kabl.

Propeler

Također je pozajmljena iz dizajna vjetroelektrana, neka vrsta "podvodne vjetroturbine" s vertikalnim rotorom. Za razliku od zračnog propelera, podvodni propeler ima lopatice minimalne širine. Za vodu je dovoljna širina oštrice od samo 2 cm. Sa takvom širinom bit će minimalan otpor i maksimalna brzina rotacije. Ova širina lopatica odabrana je za brzinu protoka od 0,8-2 metra u sekundi. Pri većim brzinama druge veličine mogu biti optimalne. Propeler se ne kreće zbog pritiska vode, već zbog stvaranja sile podizanja. Baš kao krilo aviona. Lopatice propelera se kreću preko toka umjesto da se vuku u smjeru toka.

Prednosti i mane raznih domaćih sistema mini hidroelektrana

Nedostaci vijenac hidroelektrane Očigledno: velika potrošnja materijala, opasnost za druge (dugački podvodni kabl, rotori skriveni u vodi, blokiranje rijeke), niska efikasnost. Hidroelektrana Garland je svojevrsna mala brana. Preporučljivo je koristiti u nenaseljenim, udaljenim područjima sa odgovarajućim znakovima upozorenja. Možda će biti potrebna dozvola nadležnih organa i ekologa. Druga opcija je mali potok u vašoj bašti.
Rotor Daria- teško izračunati i proizvesti. Na početku rada morate ga odmotati. Ali je atraktivan jer je osovina rotora locirana okomito i snaga se može skinuti preko vode, bez dodatnih zupčanika. Takav rotor će se okretati sa bilo kojom promjenom smjera protoka - to je plus.

Najčešći kada izgradnja hidroelektrana domaće izrade primljene šeme propelera i vodenog točka. Budući da su ove opcije relativno jednostavne za proizvodnju, zahtijevaju minimalne proračune i implementiraju se sa minimalni troškovi, imaju visoku efikasnost, lako se postavljaju i koriste.

Ako nemate izvor energije vode, možete napraviti vlastitu kućnu vjetroelektranu.

P primjer najjednostavnije mini hidroelektrane

Najjednostavnija hidroelektrana može se brzo izgraditi od običnog bicikla s dinamičkim farovima. Nekoliko oštrica (2-3) mora biti pripremljeno od pocinkovanog gvožđa ili tankog aluminijumskog lima. Noževi trebaju biti dužine od ruba kotača do glavčine i široke 2-4 cm.Ove oštrice se ugrađuju između žbica na bilo koji raspoloživi način ili pomoću unaprijed pripremljenih zatvarača.
Ako koristite dvije oštrice, postavite ih jedno nasuprot drugom. Ako želite dodati još oštrica, podijelite obim kotača s brojem lopatica i postavite ih u jednakim intervalima. Možete eksperimentirati s dubinom uranjanja kotača s oštricama u vodu. Obično je uronjena jedna trećina do pola.
Ranije je razmatrana opcija putujuće vjetroelektrane.

Ovakva mikro hidroelektrana ne zauzima puno prostora i savršeno će poslužiti biciklistima - glavno je prisustvo potoka ili rječice - što je obično mjesto gdje se kamp postavlja. Mini hidroelektrana iz bicikla može osvijetliti šator i napuniti mobitele ili druge sprave.