Vždy jsem chtěl získat elektřinu z potoka, který teče po obvodu mého domu. Asi před třemi lety jsem nainstaloval provizorní turbínu, abych zjistil, zda bude fungovat větší turbínové kolo.

Demoverze tohoto kola byla vyrobena ze starých automobilových stojanů. abrazivní kotouče a dřevěné palety jako nože.

Pro generátor jsem použil starý DC pásek z hnacího motoru Ametec. Abych vše kompletně připravil, použil jsem mini motocyklový řetěz a 70 a 9 zubová kola (pro otáčení kola a na motor). Cena všech položek se pohybovala kolem 30 liber.

Vyráběl maximálně 25 wattů a běžel asi rok, hlavně kvůli omezením motoru Ametec a velikosti kol, a přivedl mě ke stavbě větší turbíny.

V první řadě jsem potřeboval přehradit vodu potoka tak, aby byla hladina přibližně po prsa. Aniž bych čekal na konec léta, vypustil jsem vodu pomocí kalového čerpadla a udělal hráz z cementu.

Moje turbínová kola byla vyrobena místními stavebními společnostmi z odolného laminovaného materiálu používaného k výrobě obkladů a palubek při stavbě lodí o tloušťce 13 mm. Nože jsem vyrobil ze stejného materiálu. Nakonec jsem kotouče a lopatky natřel speciální vodoodpudivou směsí pro prodloužení jejich životnosti.

Základ pro turbínu jsem postavil z dubové kulatiny. Dub se ukázal být velmi tvrdý, musel jsem se s ním šťourat, zatímco jsem přišrouboval klády ke kamennému rámu. Museli jsme vyvrtat díry, k tomu jsme museli přivázat turbínu, abychom ji vyvážili a upravili všechny rozměry a utáhli šrouby.

Dalším krokem po instalaci kola bylo vyřešení problému s pohonem a generátorem.

Zpočátku jsem používal pohon od Minimoto, ale pak začal malý řetěz prokluzovat kvůli rozteči zubů, tak jsem se rozhodl koupit řetězy a řetězová kola s 3/8 roztečí od dodavatele ložisek. Generátor dodal Windblue Power Permanent Magnet Generator (PMG). Je schopen produkovat 12 V při 150 ot./min. Často se používá jako předělaný automobilový alternátor. Konvenční generátor vyrábí 12 V pouze při 3000 ot./min. Objednal jsem si tento motor z USA za 135 liber včetně poštovného.

Kolo se točilo příliš pomalu a já musel pod hrází udělat stupňovitý tác, na kterém se voda sbírala v úzkém ústí a s větší pevnost nalil na lopatky.

Navíc jsem se posral ocelové lanko s průřezem 1 cm, lišty hlavního rámu a tam, kde to bylo možné, zpevněné základny pomocí kotevních šroubů o délce 1 stopy, aby bylo zařízení chráněno před poškozením, pokud by se hráz náhle protrhla nebo došlo k silnému poryvu větru.

Turbína je vybavena zcela novými bateriemi 4x55AH. S jejich pomocí neustále dobíjím svůj notebook. Koupil jsem také dvě vojenské trakční olověné baterie Hawker 2x110Ah pro osvětlení garáže a domácnosti. Napájení dvou různých typů baterií pochází z různých vodičů.

Tento systém používám asi rok. Výstupní výkon je 50 W, ve špičce produkuje až 500 W. Turbína se několikrát zastavila kvůli poklesu vody a také kvůli ucpání hlavního toku při povodních. A tak - po celý rok funguje.

Překlad: Jaroslav Nikolajevič

Právě na tomto místě se pokusíme postavit naši novou vodní elektrárnu. Dříve na tomto rybníku již byly učiněny pokusy vytvořit domácí vodní elektrárnu z veverčího kola s řemenovým pohonem na generátor (mimochodem, je znázorněn na fotografii na konci článku), což dalo proud asi 1 Ampér, to stačilo na napájení několika žárovek a rádia v našem malém lovecká chata. Tato elektrárna úspěšně fungovala více než 2 roky a my jsme se rozhodli na místě této více vytvořit minipřehradu výkonná možnost podobná verze vodní elektrárny.

K výrobě mini přehradní vodní elektrárny na m budete potřebovat:

Odřezky a rohy plechů;
- Disky kol (použité z pouzdra vadného generátoru Onan);
- Generátor (byl vyroben ze dvou kotoučů o průměru 11 palců z kotoučových brzd Dodge);
- Hnací hřídel a ložiska se také zdají být od Dodge, přesně si to nepamatujeme, takže jsme je odstranili vlastníma rukama z nějakého jiného domácího produktu;
- měděný drát o průřezu přibližně 15 mm;
- trochu překližky;
- magnety;
- polystyrenová pryskyřice pro výplň rotoru a statoru.

Výrobní proces

Lopatky hnacího kola vyrábíme ze 4palcového řezu na 4 díly ocelová trubka.

Vytvořili jsme šablonu, která pomohla rozložit otvor, Boční plochy kola - ráfky o průměru 12 palců.

Vyrobíme si šablonu, kterou si označíme otvory pro náboje (5 kusů), a také polohu úhlu lopatek. V takovém kole, když se podíváte ze strany, voda narazí na vrchol, kolem 10 hodin, projde středem kola a vyjde dole, v 5 hodin, takže voda narazí na kolo dvakrát. Prohlédli jsme si velké množství fotografií a pokusili jsme se simulovat šířku a úhel lopatek. Na fotografii výše jsou značky pro okraje lopatek a otvory pro připevnění kola ke generátoru. Kolo má 16 nožů.

Šablona byla nalepena na jeden z disků - budoucí boční plocha kola jsme upnuli oba disky k sobě. Výše uvedená fotografie ukazuje vrtání malých otvorů pro umístění nožů.

Mezi disky vytvoříme 10palcovou mezeru pomocí pevných závitových čepů a před instalací nožů je co nejpečlivěji vyrovnáme.

Proces svařování kola je znázorněn na fotografii výše. Je velmi důležité, aby lopatky byly vyrobeny z pozinkované ocelové trubky. Před svařováním je nutné odstranit zinek z okrajů lopatek, protože při svařování pozinkovaný kov uvolňuje toxický plyn, kterému se snažíme zabránit.

Hotové kolo naší budoucí hydroelektrárny, bez generátoru. Na druhé straně kola (naproti generátoru) je v bočním disku otvor o průměru 4 palce - pro snadné přišroubování ke generátoru a také pro čištění, abyste mohli dosáhnout a vyjmout tyče a další úlomky, které může voda zanést dovnitř.

Tryska má stejnou šířku (10 palců) jako kolo a je asi 1 palec vysoká na konci, kde vytéká voda. Plocha trysky je o něco menší než 4palcová trubka, na které je tryska namontována. Na fotografii výše ohýbáme kovový plech vlastními rukama pro trysku.

Nasadili jsme kolo na nápravu, naše vodní elektrárna je téměř hotová, zbývá jen vyrobit a nainstalovat generátor. Celá konstrukce je pohyblivá. Trysku můžeme posouvat dopředu, dozadu, nahoru, dolů. Kolo a generátor se mohou pohybovat dopředu a dozadu.

Výroba generátoru pro naši vodní elektrárnu.>

Vyrobíme vinutí statoru a připravíme ho k odlévání. Vinutí se skládá z 9 cívek, každá cívka se skládá ze 125 závitů měděného drátu o průřezu 1,5 mm. Každá fáze se skládá ze 3 cívek zapojených do série, vyvedli jsme 6 konců, takže můžeme vytvořit zapojení buď do hvězdy nebo do trojúhelníku.

A to je stator po naplnění. (K vyplnění používáme polyesterovou pryskyřici) Jeho průměr je 14 palců (35,5 cm), tloušťka je 0,5 palce 1,3 cm.

Šablonu vyrábíme z překližky - pro označení na magnety.

Na fotografii je šablona a jeden z brzdových kotoučů (budoucí rotor).

Podle připravené šablony naaranžujeme 12 magnetů o rozměrech 2,5 x 5 cm a tloušťce 1,3 cm.

Rotor naplníme polyesterovou pryskyřicí a když pryskyřice zaschne, je rotor připraven k použití.

Takto vypadá naše téměř dokončená vodní elektrárna s generátorem.

Foto z druhé strany. Pod hliníkovým krytem jsou dva můstkové usměrňovače z 3-fázového střídavého proudu na stejnosměrný proud. Ampérmetrová stupnice – do 6A. V tomto stavu, kdy se vzduchová mezera mezi magnetickými rotory zmenší na limit, stroj produkuje 12,5 voltů při 38 otáčkách za minutu.

V zadním magnetickém rotoru jsou 3 ladicí šrouby pro nastavení vzduchové mezery, takže se generátor může točit rychleji podle potřeby a doufat, že najde optimum.

Ve svém volném čase se na vzniku vodní elektrárny podílelo 17 lidí.

Začněme vyrábět spojovací materiál, nejprve očistíme všechnu rez z plechu a rohů, napenetrujeme a natřeme, to samozřejmě není nutné, ale takhle je to krásnější a bude to vypadat obchodně.

Náš generátor s vodním kolem je připraven, zbývá jej pouze nainstalovat!

Bylo by hezké postavit pro generátor úvodní obrazovku, která by rotovala s kolem, ale nikdy jsme nenašli vhodný materiál. Proto jsme se rozhodli to udělat později, pokud vodní elektrárna začne fungovat.

Další fotka generátoru s vodním kolem. Tryska ještě není nainstalována, je v zadní části těla a brzy ji nainstalujeme.

Na fotografii je místo, kam ji chceme umístit. Ze dna přehrady vychází 4palcová trubka, asi 3 stopy. Odebíráme jen malou část vodního toku.

Tenhle je náš stará mikro-vodní elektrárna, který pracoval 2 roky včetně zim. Stačilo to na 1 Ampér (12 Wattů) nebo tak. Jedná se o veverčí kolo s řemenovým pohonem na motor z počítačového streameru od Ameteku. Napnutí řemene je kritické pro úspěšnou operaci a musí být často upravováno. Doufáme, že jsme postavili něco lepšího než tohle.

Zde je naše vodní elektrárna na místě, zřizujeme ji. Nakonec se dostáváme k teoreticky předpokládaným parametrům: nejlepší výsledek ukáže se, když voda vstoupí v 10 hodin okraj a odjíždí kolem 5. hodiny.

Funguje to! Výstup je asi 2 ampéry (přesně 1,9). Není možné zvýšit proud. Úpravy nejsou jednoduché – každý pohyb kola vyžaduje odpovídající pohyb trysky a naopak. Můžeme také změnit vzduchovou mezeru a změnit zapojení z hvězdy na trojúhelník. Výsledek je jednoznačně lepší pro hvězdu – výkon je vyšší než u trojúhelníku při stejné rychlosti. Nakonec jsme šli s převodníkem s vůlí 1,25 palce (docela hodně).

Stroj lze vyrobit o něco levněji použitím méně výkonných magnetů a menší vzduchové mezery... nebo může vyrábět více proudu se stejnými magnety, menší mezerou a cívkami s více závity. Jednou to uděláme. Mezitím kolo produkuje 160 otáček za minutu při volnoběhu, 110 otáček za minutu v zátěži a produkuje 1,9 A x 12V.
Užili jsme si spoustu legrace, byla to spousta legrace a mini vodní elektrárna funguje dobře. Ještě potřebujeme clonu pro generátor - řeka je plná magnetitového písku! Každých pár hodin musíte vyčistit magnetické rotory od usazenin písku. Ke vstupu do potrubí musíte buď nainstalovat zástěnu, nebo připevnit pár silných magnetů.

Na základě materiálů z webu: Otherpower.com

Mezi všemi alternativními zdroji energie jsou nejoblíbenější vodní elektrárny. Tento fakt lze vysvětlit celkem jednoduše – při stejné investici je návratnost mnohem větší. Jedinou nevýhodou je, že pro stabilní provoz vyžaduje řeku nebo potok.

Klasifikace mini vodních elektráren

V závislosti na principu činnosti existují čtyři hlavní typy vodních elektráren:

• Věnec vodní elektrárny, další hydraulické stavby se používají ke zvýšení průtoku vody;
• klasický vodní kolo, nejjednodušší možnost pro domácí vodní elektrárnu;
• lodní šroub, vhodný, pokud je koryto řeky široké více než 10 m;
• Rotor Daoye se používá pro výrobu průmyslových mikro vodních elektráren.

Všechny tyto typy vodních elektráren mají společné to, že ke svému provozu nevyžadují stavbu přehrady. Jedná se o vysoce přesný a nákladný inženýrský objekt, jehož výstavba stojí mnohonásobně více než samotná vodní elektrárna.

Druhým kritériem, podle kterého by měly být malé vodní elektrárny rozděleny, je možnost použití pro domácí a průmyslové účely. Jde o to, že stejný typ vodní elektrárny může mít několik možností dodávky a vypouštění vody. To umožňuje vytvářet elektrárny, které mohou fungovat v uzavřeném potrubním systému. Jsou relevantní pro továrny a podniky, jejichž výrobní procesy zahrnují velké množství vody. Kromě toho musí výkon instalace odpovídat poptávce po elektrické energii.

Instalace pro domácnost je mnohem jednodušší a levnější. Ale jejich instalace je možná pouze tehdy, pokud existuje stálý zdroj vody. V tomto případě se nebavíme o obecním vodovodu.

Výhody mini vodních elektráren

• pracuje téměř tiše a neznečišťuje ovzduší;
• neovlivňuje žádným způsobem kvalitu vody, pokud je to žádoucí, na drenážním systému jsou instalovány filtry, díky nimž je voda vhodná k pití;
• provoz stanice není závislý na povětrnostních podmínkách, elektřina se vyrábí 24 hodin denně;
• pro provoz vodní elektrárny stačí i malý potok;
• existuje možnost prodat přebytečnou elektřinu sousedům;
• není třeba sbírat certifikáty a povolení.

Srovnání domácích a továrních mini vodních elektráren

Pro domácí použití nepotřebujete více než 20 kW za den. To není mnoho, a tak je zpochybňována proveditelnost koupě průmyslově vyráběné vodní elektrárny. Zdá se, že při výrobě hydraulické stanice typu kola nebo vrtule nejsou žádné potíže. V praxi ale nastává řada problémů.

Za prvé, je obtížné ho vyrobit potřebné výpočty, za druhé, tloušťka a velikost dílů jsou vybírány výhradně experimentálně, za třetí, domácí vodní elektrárny jsou vyráběny bez ochranných prvků, což vede k neustálým poruchám a v důsledku toho k dalšímu odpadu.

Pokud nemáte žádné zkušenosti s vodní energií, je lepší opustit myšlenku domácí instalace. Mnohem snazší a spolehlivější je prodiskutovat problém se sousedy a společně pořídit tovární vodní elektrárnu se zárukou kvality. Navíc firmy, které tyto instalace prodávají, provádějí jejich instalaci.

Recenze výrobců mini vodních elektráren

Ve skutečnosti se výrobou mini vodních elektráren nezabývá mnoho společností. Zprostředkovatelské společnosti se snaží tyto informace nezveřejňovat, protože přijdou o lví podíl na příjmu. Mezi továrnami, které opravdu stojí za důvěru, je třeba vyzdvihnout CINK Hydro-Energy. Je uznávaným světovým lídrem ve vývoji hydraulických zařízení.

Před kontaktováním manažera společnosti je však nutné spočítat náklady na zpracování informací, logistiku a instalaci. Ve většině případů nebude částka o mnoho nižší než u zprostředkovatelů.

U které společnosti objednat mini vodní elektrárnu?

Vzhledem k tomu, že zařízení je poměrně drahé a výroba vyžaduje přesné matematické výpočty, má smysl obrátit se na společnosti, které se na trhu pozitivně osvědčily. alternativní energie- to je pro naši zemi nový směr, takže seznam je docela malý.

1. AEnergy je největším dodavatelem vysoce kvalitních vodních elektráren, společnost poskytuje celou škálu služeb od sběru a zpracování informací až po instalaci vodní elektrárny.

2. INSET je společnost z Petrohradu. Samostatně vyrábí vodní elektrárny, takže je osobně zodpovědná za kvalitu. Výhodou spolupráce je možnost objednat si mikro vodní elektrárnu o výkonu 5-10 kW.

3. Hydroponie je další tuzemskou společností, která samostatně vyrábí vodní elektrárny. Záruka na všechny produkty je 10 let. Nejzajímavějším modelem je Shar-Bulak s výkonem 5 kW.

4. NPO Inversion - projekční kancelář specializující se na vývoj alternativních a standardních zdrojů energie. Charakteristické rysy- přítomnost nestandardních vodních elektráren o výkonu 7,5 a 12,5 kW.

5. Micro hydro power je čínská společnost, která prodává několik relativně levných jednotek pro domácnost.

Nezávislý zdroj elektřiny ve venkovském sídle je první nutností. Trh s elektrickým zbožím nabízí široká škála generátory elektrický proud různá provedení: plyn, invertor, benzín, nafta. Mezi nimi vodní elektrické generátory zaujímají zvláštní místo díky svým výhodám a úsporám ve spotřebě paliva. Výroba elektřiny z přírodních zdrojů je nejekologičtější a nejlevnější způsob výroby energetického zdroje.

Rozsah a vlastnosti zařízení

Různé aplikace

Data hydraulická zařízení lze použít pro různé potřeby domácnosti a domácnosti:

• V zemědělství;
• Města geologů;
• V říční dopravě;
• V rekreačních střediscích;
• V těžebním průmyslu;
• Ve venkovských a příměstských oblastech.

K přeměně různých druhů energie na elektrickou energii. Struktura zařízení je jednoduchá: motor, samotný generátor a pouzdro.

Podívejme se na video, rozsah použití generátorových soustrojí a jejich typy:

V závislosti na typu elektrárny se generátory dělí na:

Existují také na vodní bázi a solární pohon. Vodní elektrický generátor se liší od dieselového nebo benzínového generátoru tím, že je hospodárnější na provoz a je zcela ekologický. Pokud vedle venkovského domu teče řeka nebo potok, částka vynaložená na obsluhu stanice je nulová.

Princip činnosti

Od r se používá výroba energie otáčením konstrukčního prvku na dlouhou dobu, stačí si vzpomenout na vodní mlýny. Vodní generátor pro výrobu elektrické energie se jen málo liší od starověkých zařízení.

Podívejme se na video, nejjednodušší mechanismus ovládání:

Hadici zařízení musíte připojit ke zdroji vody (proud, vodovodní kohoutek, nádrž sprchového koutu) a otáčení lopatek kol pod tlakem vody přenese energii do samotného generátoru. Generátor zase zpracuje přijatou energii na proud příslušné frekvence (střídavý nebo stejnosměrný).

Typy hydrogenerátorů

Průmyslové výrobky se liší parametry výkonu, který produkují. Pro domácí potřeby se používají nízkovýkonové hydraulické systémy (10-100 kW) s vertikální polohou osy otáčení rotoru, fungující na bázi malých vodních toků. Pro průmyslové potřeby jsou zařízení konstruována s horizontálním rotačním pohybem osy.

Vodní kolo

Pro domácí účely se používá bezpřehradní typ mini-vodní elektrárny, která se dělí na 4 typy:

1. Vodní kolo;
2. Garland vodní elektrárna;
3. rotor Daria;
4. Vrtule.

Vodní kolo je rotační prvek s lopatkami, který je instalován kolmo na pohyb vody, ponořující se do poloviny nebo o něco méně. Prostřednictvím tlaku vody na lopatky se kolo otáčí a dochází k přeměně energie.

Design girlandy pro vodní generátor je kabel s pevnými rotory, házený z jednoho břehu řeky na druhý. Jeden konec kabelu je připevněn ke generátoru a druhý je zajištěn ložiskem. Rotory ponořené do vody se začnou otáčet pod tlakem proudu, což způsobí rotaci kabelu. V důsledku toho vzniká elektřina.

Rotor Daria

Rotor Darrieus je vertikální rotační prvek, který je poháněn měnícími se tlaky na lopatky komplexní design. Právě proudění kolem složitého povrchu vytváří tlakový rozdíl.

Generátor vodních vrtulí připomíná „větrný mlýn“ vybavený rotorem, ale instalovaný pod vodou. Šířka lopatek (2 cm) má požadované rozměry pro vytvoření maximální rychlosti otáčení s minimálním odporovým zatížením. Velikost lopatek však musí být zvolena v souladu s průtokem vody, jejich výkon se může lišit.

V každodenním životě se rozšířily hydraulické instalace a kola typu vrtule. Výhodou těchto zařízení je vysoká účinnost s minimálními náklady.

Přehled produktu

Výrobci vyrábějí mini vodní elektrárny pro domácí použití, které generují proud konstantní a proměnné frekvence v třífázovém a jednofázovém provedení. Pro výrobu elektřiny je nutný malý tlak vody - až 12 l/sec. Tato hydraulická zařízení se zpravidla používají v místech s malými říčkami nebo v oblastech s přírodním/umělým vodopádem a také jako vybudovaná přehrada.

Mini generátor Ct-02 (Čína)

• Výkon - 5 kW;
• Generovaný proud - 50 Hz;
• Rychlost otáčení - 30-3000 ot / min;
• Proud je střídavý.

Produkty lze zakoupit na objednávku s uvedením potřebných parametrů. Vyvolávací cena - 30 000 rublů.

Mini generátor pro domácnost xj13 (Čína)

• Výkon - 8,5 kW;
• Generovaný proud - 50 Hz;
• Rychlost otáčení - 145-1920 ot / min;
• Proud je střídavý.

Tento model horizontální instalace má své výhody, nízkou hmotnost a malé objemy. Zařízení lze snadno nainstalovat osobní zápletka. Cena - od 16 000 rublů.

Hydrogenerátor LPWG

Hydrogenerátor LPWG

• Výkon - 5 kW;
• Generovaný proud - 50 Hz;
• Rychlost otáčení - 500 ot./min;
• Proud je střídavý.

Tento hydraulický systém s horizontálním přívodem vody zajistí elektřinu domácím farmám resp Rekreační dům. Nákup generátoru vodního elektrického proudu bude stát 49 596 rublů.

Jak vyrobit vodní elektrárnu sami

Vytvoření vodního elektrického generátoru vlastními rukama je fascinující proces. Může být navržen na základě běžného generátoru jízdních kol. Nejprve byste měli určit rychlost průtoku vody pomocí stopek. Pokud je rychlost nedostatečná, budete muset vytvořit výškový rozdíl například instalací odpadního potrubí.

Podívejte se na video a udělejte to sami krok za krokem:

Z hliníkového plechu musíte vyříznout několik nožů o šířce 2-4 cm. Délka nožů by měla odpovídat průměru kola jízdního kola (od ráfku k náboji). Čepele se poté nainstalují mezi paprsky a zajistí se kleštěmi. Kolo je do třetiny ponořeno ve vodě. Velmi dobrá volba pro výrobu elektřiny při kempování pro osvětlení stanu a nabíjení telefonů.

Výběr elektrického generátoru

Napájení

• Průběžně dodávat energii soukromníkům venkovský dům Výkon 20-30 kW je docela dost.
• Chcete-li přesně určit požadovaný výkon, musíte sečíst spotřebu energie všech domácí přístroje a přidat osvětlovací lampy.
• Je třeba mít na paměti, že k celkovému množství výkonu je třeba přičíst dalších 20 procent s přihlédnutím ke startovacím proudům.
• Pokud pracujete s elektrospotřebiči pro stavební účely, měl by být potřebný výkon třikrát větší (až 100 kW).

Ceny a výrobci

Trh zboží zajišťují různí dodavatelé a výrobní společnosti. Cenový faktor se tvoří v závislosti na propagaci značky. V poslední době se čínští výrobci osvědčili. Pozornost si zaslouží příznivá kombinace kvality a ceny.

Popište podrobně, co můžete potřebovat mikrovodní elektrárna, nemá smysl - odpovědi na tuto otázku jsou zřejmé. Stručně si řekněme, že ze známých alternativních zdrojů energie – solárních generátorů, větrných a vodních elektráren – jsou tyto potenciálně nejvýkonnější za nižší cenu. Navíc nejste závislí na faktorech počasí – větru nebo slunci.

Významnou výhodou domácí mikroelektrárny je také relativní levnost a dostupnost materiálů. Nákup tovární vodní elektrárny vás může stát 1000-10000 $,

Právě minivodní elektrárny jsou však nejnáročnější na projektování a výrobu, zejména pro neškoleného člověka. Například nadšenci Lukmon Akhmedov (Tádžikistán) trvalo asi 2 roky, než vyrobil vlastní verzi elektrárny. Při psaní tohoto článku jsme se snažili nastínit celý proces dostatečně podrobně a srozumitelně, krok za krokem. Doufáme, že s naší pomocí vám to zabere mnohem méně času.

Typy mikro vodních elektráren

Okamžitě poznamenejme, že v tomto článku budeme hovořit o výrobě bezpřehradních mikro-vodních elektráren vlastníma rukama. Stavba přehrady je složitý a nákladný úkol a také budete muset strávit spoustu času získáním souhlasu od úřadů. U bezpřehradních vodních elektráren je vše mnohem jednodušší: jsou šetrnější k životnímu prostředí a jejich hlavní nevýhoda – nižší výkon – není kritická, protože energii potřebujeme pro soukromé, relativně malé potřeby.

Samostatně poznamenáváme, že „mikrovodní elektrárna“ znamená jednotku s výkonem do 100 kW.

Existují tedy 4 typy bezpřehradních vodních elektráren: „věnec“ vodní elektrárna, „vodní kolo“, Darrieův rotor a „vrtule“. Bezpřehradní vodní elektrárny se také často nazývají „tekoucí“ nebo „volně tekoucí“.

• Vodní elektrárna Garland byla vyvinuta sovětským inženýrem Blinovem v polovině 20. století. Skládá se z malých turbín - hydraulických vrtulí, navlečených v podobě korálků na lanku, které je vrženo přes řeku. Jeden konec kabelu je připevněn k nosnému ložisku a druhý otáčí hřídel generátoru. Kabel v této jednotce plní úlohu hřídele, jehož rotace se přenáší na hřídel generátoru. Nevýhody girlandové vodní elektrárny zahrnují relativně vysoké náklady, nebezpečí pro ostatní (je pravděpodobné, že takový projekt bude muset být koordinován s úřady a sousedy) a nízký výkon.
• Vodní kolo je instalováno kolmo k hladině vody a je méně než z poloviny ponořeno ve vodě. Může být aktivován dvěma způsoby: buď proud vody tlačí na lopatky ve spodní části kola, čímž se otáčí, nebo proud vody padá na kolo shora (viz foto níže). Účinnost druhé možnosti je mnohem vyšší. Při výrobě turbíny tohoto typu je hlavním problémem kompetentní výběr tvaru lopatek, který umožní co nejefektivnější využití vodní energie.
• Rotor Darrieus je vertikální rotor se speciálně navrženými lopatkami. Díky němu proud vody tlačí na lopatky různými silami, díky čemuž dochází k rotaci. Tento efekt lze přirovnat ke vztlaku křídla letadla, který vzniká rozdílem tlaku nad a pod křídlem.
• Vrtule je svou konstrukcí podobná vrtuli větrného generátoru (odtud ve skutečnosti název) nebo vrtuli lodi. Listy podvodní vrtule jsou však obvykle mnohem užší, což umožňuje efektivnější využití energie proudění. Například pro řeku s rychlostí proudu 1-2 m/s stačí šířka 2 centimetry. Tento design se dobře hodí pro rychlé a hluboké řeky. Důležitý bod: Pro bezpečnost plavců a turistů nezapomeňte nainstalovat zábranu a výstražnou bójku. Jednotka se otáčí poměrně rychle a může způsobit vážné zranění.

Podle nás k výrobě Udělej si sám mikro-vodní elektrárna Optimální je použít provedení vrtule nebo provedení typu „vodní kolo“. Všimněte si, že v továrně vyráběných jednotkách mají turbíny obou typů poměrně složitý tvar (tzv. „Kaplanova turbína“, „Peltonova turbína“ atd.), což umožňuje získat maximální účinnost pro různé typy tok. Vyrábět takové turbíny v „domácí“ výrobě je však obtížné.

Trochu teorie o mikro vodních elektrárnách a základní výpočty.

Dalším krokem je výpočet a měření průtoku. Určit to okem je velmi riskantní - je velmi snadné udělat chybu, takže měřte 10-20 metrů podél břehu, házejte splávek (čip, malý míček) a změřte čas, za který tříska uběhne vzdálenost. Vydělte vzdálenost časem – dostaneme rychlost proudu. Jak ukazuje praxe, pokud je menší než 1 m/s, může být výstavba mikroelektrárny v daném toku neopodstatněná. Pokud plánujeme získat energii kvůli výškovým rozdílům, pak lze výkon přibližně vypočítat pomocí následujícího vzorce:

Výkon N=k*9,81*1000*Q*H,

kde k je účinnost systému (obvykle 20%-50%); 9,81 (m/s2) - zrychlení volného pádu; H – výškový rozdíl;

Q – průtok vody (m3/s); 1000 je hustota vody (kg/m3).

Jak je ze vzorce vidět, výkon je přímo úměrný rychlosti. Pokud má řeka několik ramen, pak se vyplatí změřit rychlost ve všech a vybrat tok, který má nejvyšší rychlost a hloubku. Mějte prosím na paměti, že měření je nutné provádět za klidného počasí.

Najděte šířku a hloubku řeky v metrech. Zjednodušeně předpokládáme, že proudění v průřezu má tvar obdélníku, pak vynásobením plochy průřezu jeho rychlostí získáme průtok:

Q = a*b*v. Protože ve skutečnosti má průřez vodního toku menší plochu, pak by se výsledná hodnota měla vynásobit 70% -80%.

Pokud již máme hotový generátor, pak můžeme odhadnout možný pracovní poloměr kola a požadovaný multiplikační faktor.

Poloměr kola (m) = rychlost proudění (m/s) / rychlost kola (Hz). Rychlost otáčení kola můžeme odhadnout na základě znalosti pracovní frekvence generátoru (obvykle v „ot/min“) a očekávaného redukčního poměru.

Praxe: stavíme vlastní mikroelektrárny

Nyní je čas navrhnout a vyrobit turbínu. Níže popíšeme vlastnosti výstavby mikrovodní elektrárny typu „vodní kolo“. Toto provedení je výhodné použít v případě, že máme možnost organizovat výškový rozdíl pro průtok (nebo takový rozdíl již existuje, např. jde o odpadní potrubí z jezírka). Jak již bylo uvedeno výše, Speciální pozornost měli byste věnovat pozornost tvaru nožů. Pokud používáte kolo s lopatkami ve formě matric (viz foto níže, v tomto případě jsou lopatky instalovány pod úhlem 45 stupňů), bude účinnost takové instalace velmi nízká.

Lepší je použít konkávní čepele, které lze získat např. z PVC popř kovová trubka, podélně jej rozřízněte na 2 nebo 4 díly. Jak ukazuje praxe, mělo by být nejméně 16 nožů, aby bylo potrubí co nejrovnější, nakreslete podél povrchu značkovací čáry. Můžete také připojit 2 paralelní dřevěné bloky a použít je jako vodítka. Povrch lopatek by měl být leštěný, jinak se část energie vody vyplýtvá na tření.

Jako samotné kolo můžete použít prázdný kabelový naviják, nebo jednoduše vyrobit disky odpovídajícího průměru. Vzdálenost mezi kotouči odpovídá délce lopatek. Disky spojíme dohromady a vyřízneme půlkruhové drážky pro instalaci lopatek. Alternativně lze lopatky svařit. Pokud je konstrukce malá, lze použít síť připevněnou před kolem, která jej ochrání před úlomky. V případě, že voda padá na lopatky shora, ale proud je dostatečně široký, má smysl vyrobit trysku (viz foto níže), díky které bude využita veškerá energie proudění. Na fotce výše vidíte, že samotná odpadní trubka je úzká, takže není potřeba používat hubici. V každém případě by měl tok dopadat na vodní kolo shora, zhruba v 10. hodině, pokud si kolo představíte v podobě ciferníku hodinek.

Jako nosnou konstrukci lze použít svařovaný kovový rám. Chcete-li zvýšit účinnost, zkuste, pokud je to možné, změnit umístění kola: blíže-dále, vyšší-nižší vzhledem k příchozímu toku.

Nyní potřebujeme namontovat stupňovitou převodovku (násobič). Vhodné jsou jak převody, tak řetěz. Který multiplikátor použít a jaký redukční faktor je potřeba, závisí na průtoku, výkonnostní charakteristiky kola a generátor. Výpočet koeficientu je velmi jednoduchý - vydělte pracovní počet otáček generátoru počtem otáček kola za minutu. Někdy musíte použít 2 převodovky odlišné typy. K přenosu rotace z kola na převodovku nebo generátor se používá trubka, hnací hřídel nebo jiný podobný prvek.

Jako generátor je vybrán jakýkoli vhodný motor a je žádoucí, aby byl synchronní. Pro asynchronní budete muset přidat kondenzátory pracující v obvodu hvězdy nebo trojúhelníku. Charakteristiky kondenzátorů závisí na síťovém napětí a parametrech motoru. Hlavním problémem při použití indukčního motoru bude udržení konstantního počtu otáček. Pokud se změní, budete muset vyměnit také kondenzátory, což může být velmi problematické.