Historie vodní energie začíná jednoduchým vodním kolem, které naši předkové přišli s nápadem instalovat na peřeje řeky. Nejprve se používal pro mlýn, čímž usnadňoval práci mlýnských kamenů. Později se lidé naučili využívat sílu vody k nejrůznějším účelům – k výrobě papíru, řezání klád, kovářství a dokonce i k pivovarnictví. Vrcholem stvoření byl elektrický generátor, který byl připojen k turbíně. Tak se objevily vodní elektrárny, jejichž princip se dnes používá pro domácí vynálezy, včetně dnešních domácích výrobků.
Jeho autorovi se ho podařilo sestavit doslova ze staré pračky, mírně zmodernizovat a prozíravě využít zdroje nejbližší řeky na svém příměstská oblast. Tvrdí, že už pár let žije bez elektrické přípojky a za elektřinu neplatí ani korunu. Výkon z hydrogenerátoru stačí k napájení nejen všech elektrospotřebičů v domě, ale také k podpoře práce dílny s elektrickým nářadím. Jak je tohle možné? Pojďme se na to společně podívat.

Princip činnosti hydroelektrického generátoru

Materiály, nástroje

• Starý pračka s invertorovým motorem;
• Peltonovo kolo;
• Malý kousek markýzy;
• Překližka;
• Plexisklo nebo plexisklo;
• silikon;
• Hydroizolace pro plasty - barva nebo tmel;
• Samořezné šrouby, matice, podložky, šrouby a brusný papír.

• Vrtačka s jádrovou frézou, vrtáky a nástavcem pro samořezné šrouby;
• Přímočará pila nebo přímočará pila;
• Ruční nářadí: klíče, kleště, malířský nůž a silikonová pistole.

Sestavení generátoru hydroelektrárny

Výroba hydraulických turbín

Instalace a připojení

Vodní elektrárny využívají k výrobě elektrické energie sílu vody. Samostatně vyrobené stanice řeší problém vzdálenosti od centralizovaných energetických sítí nebo pomáhají šetřit elektřinu.

Výhody a nevýhody vodních elektráren

Vodní elektrárny mají oproti jiným typům alternativních zdrojů energie tyto výhody:

• Nejsou závislé na počasí a denní době (na rozdíl od nich). To umožňuje vyrábět více energie předvídatelnou rychlostí.
• Výkon zdroje (řeky nebo potoka) lze upravit. K tomu stačí zúžit kanál přehradou nebo zajistit rozdíl ve výškách vody.
• Hydraulické instalace nevydávají žádný hluk (na rozdíl od nich).
• Mnoho typů nízkoenergetických stanic nevyžaduje žádné povolení k instalaci.

Mezi nevýhody domácích vodních elektráren patří neschopnost pracovat v chladném počasí. Vodní prostředí je navíc agresivní, takže části stanice musí být voděodolné a odolné.

Při navrhování mini-vodní elektrárny pro použití jako alternativního zdroje energie pro váš domov by měly být rozhodující následující faktory:

• Blízkost řeky k domu. Nemá smysl instalovat podomácku vyrobenou stanici mimo domov. Čím dále je instalace, tím nižší je její účinnost, protože část energie se během přenosu ztratí. Kromě toho je obtížnější ochránit vaši vodní elektrárnu před krádeží nebo poškozením.
• Dostatečná rychlost proudění nebo možnost jejího zvýšení. Výkon stanice roste exponenciálně s rostoucí rychlostí vody.

Zjistit rychlost je snadné. Přihoďte kousek polystyrenu popř tenisový míček do vody a zaznamenejte čas, který mu trvá uplavat určitou vzdálenost. Poté rozdělte metry po sekundách a budete znát rychlost. Minimální dostatečná rychlost vody pro domácí vodní elektrárnu je 1 m/s.

Pokud je průtok vaší řeky nebo potoka pod touto hodnotou, pak se zvýší o malou hráz nebo zužující se potrubí. Tyto možnosti však mohou způsobit další potíže. Ke stavbě přehrady je potřeba povolení úřadů a také souhlas sousedů.

Udělej si sám mini vodní elektrárna

Návrh vodní elektrárny je poměrně složitý, takže svépomocí bude možné postavit pouze malou elektrárnu, která ušetří elektřinu nebo dodá energii skromné ​​domácnosti. Níže jsou uvedeny dva příklady realizace domácí vodní elektrárny.

Jak vyrobit mini vodní elektrárnu z kola

Tato verze vodní elektrárny je ideální pro cyklistické výlety. Je kompaktní a lehký, ale může poskytnout energii malému táboru postavenému na břehu potoka nebo řeky. Výsledná elektřina bude stačit na večerní svícení a nabíjení mobilních zařízení.

K instalaci stanice budete potřebovat:

• Přední kolo z jízdního kola.
• Cyklistický generátor, který se používá k napájení světel jízdních kol.
• Domácí čepele. Jsou předem vyříznuty z hliníkového plechu. Šířka lopatek by měla být od dvou do čtyř centimetrů a délka by měla být od náboje kola k jeho ráfku. Lopatek může být libovolný počet, musí být umístěny ve stejné vzdálenosti od sebe.

Ke spuštění takové stanice stačí ponořit kolo do vody. Hloubka ponoru se určuje experimentálně, přibližně od třetiny do poloviny kola.

K vybudování výkonnější stanice pro trvalé používání budou potřeba odolnější materiály. Nejlépe se hodí kovové a plastové prvky, které se snadněji chrání před působením vodního prostředí. Dřevěné díly jsou ale také vhodné, pokud je namočíte do speciálního roztoku a natřete voděodolnou barvou.

Stanice vyžaduje následující prvky:

• Ocelový kabelový buben (průměr 2,2 metru). Z toho je vyrobeno rotorové kolo. K tomu je buben rozřezán na kusy a znovu svařen ve vzdálenosti 30 centimetrů. Čepele (18 kusů) jsou vyrobeny ze zbytků bubnu. Jsou svařeny na rádius pod úhlem 45 stupňů. Pro podporu celé konstrukce je rám vyroben z úhelníků nebo trubek. Kolo se otáčí na ložiskách.
• Na kole je nainstalováno řetězové kolo (převodový poměr by měl být čtyři). Pro snazší spojení os pohonu a generátoru a pro snížení vibrací se rotace přenáší přes kardan ze starého vozu.
• Pro generátor je vhodný asynchronní motor. K němu by se měl přidat další převodový převod s koeficientem asi 40. Pak u třífázového generátoru s 3000 otáčkami za vteřinu s celkovým redukčním koeficientem 160 se počet otáček sníží na 20 otáček za minutu.
• Všechny elektrické předměty umístěte do vodotěsné nádoby.

Popsané výchozí materiály lze snadno sehnat na skládce nebo u přátel. Za řezání ocelového bubnu bruskou a za svařování můžete zaplatit specialisty (nebo si vše udělat sami). V důsledku toho bude vodní elektrárna s výkonem do 5 kW stát malou částku.

Výroba elektřiny z vody není tak náročná. Je obtížnější vybudovat autonomní napájecí systém založený na domácí vodní elektrárně, udržovat stanici v provozuschopném stavu a zajistit bezpečnost lidí a zvířat kolem ní.

„Zelení“ po celém světě stále více protestují proti rozvoji nových ložisek ropy, plynu, uhlí a také proti masivnímu používání spalovacích motorů po celém světě, které přinášejí do našeho životního prostředí nejhorší znečištění. Celebrity ze světa módy, divadla a kina volají po ekonomičtějším bydlení z hlediska spotřeby energie. Usadili se na střechách svých sídel solární panely, větrné generátory (jako například herec Leonardo DiCaprio).

Stále více obyčejných lidí také chápe, že na jejich chování může něco záviset, a pokud alespoň jeden člověk najde alternativu ke spalovacímu motoru, svět bude o něco čistší. Proto ve vesnicích, městech a u nás, kde padá nebo teče voda, určitá kaluž vody na kopci, je možné vyrobit mini vodní elektrárnu vlastníma rukama a tím pomoci sobě i Její Veličenstvo Příroda. Jedná se o alternativu k benzínovému nebo dieselovému generátoru, který stále běží na palivo a produkuje žíravé emise do životního prostředí.

Co kdyby se více osob, více domácností rozhodlo najít alternativní způsob získávání elektřiny? Co když je to celé město, vesnice, aul? Zde se zatížení přírody výrazně sníží. A spotřebitel bude mít hlouběji do kapsy na domácí potřeby, protože elektřina z mini vodní elektrárny vytvořené rukama a myslí nadšenců je asi třikrát levnější než nákup od běžných výrobců (KVET, jaderné elektrárny, průmyslové vodní elektrárny elektrárny).

Nalezení správné vody

Nedávno jsem viděl krátké video, které ukazovalo, jak se v obyčejné indické vesnici studenti jedné ze západních vysokých škol rozhodli postavit mini vodní elektrárnu. V té divočině není elektřina, mladí lidé utíkají do měst, ale co se stane, když obyvatelům dáte elektřinu? V obci není řeka jako taková, ale je zde vodní nádrž. Přírodní miska s obrovské množství voda se nachází mírně nad úrovní obce. Na co studenti přišli?

Se svými chytrými hlavami si uvědomili, že protože zde žádný proud z přírody neproudí, může být vytvořen! Rukama najatých dělníků byla instalována krytá dlouhá trubka o průměru metru a jeden její konec byl uzavřen do nádrže a druhý, níže, šel do malé a pomalu plynoucí řeky. Kvůli rozdílu ve výšce se voda z nádrže hnala dolů potrubím, stále více se zrychlovala a na výstupu se již vytvořil poměrně silný proud, který se opíral o lopatky mini vodní elektrárny. Potrubí, ve kterém je uzavřena voda z přehrady, vede po svahu tak malebně, že se zdá, jako by se shora dolů pomalu plazila obrovská krajta a svou velikostí vzbuzovala v místních obyvatelích hrůzu. Chcete se ho dotknout rukama, cítit ho, cítit jeho sílu.

Když něco podobného vzniká v indické vesnici, tak proč to nezkusit udělat i v ruské? Pokud v blízkosti není rychle tekoucí řeka, ale existuje nádrž, je také možná výstavba mini vodní elektrárny. Stačí se podívat na terén, ale jedno je jasné: nádrž - ať už přírodní nebo umělá - musí být umístěna výše než místo, kde bude vodní elektrárna instalována. Pokud je výškový rozdíl výrazný, tím lépe! Proud vody bude silnější shora dolů, což znamená, že se zvýší možný výkon vyrobené elektřiny.

Pro organizaci umělého toku vody není nutné kupovat drahé potrubí. Můžete si vyrobit jakýsi okap vlastníma rukama a nechat ho zrychlit vodu z nádrže. Pro začátek je lepší vzít jakékoli dostupné prostředky, staré potrubí, byť prozatím malého průměru, a postavit zkušební verzi vypouštění vody z výše umístěné nádrže. Takto bude možné měřit rychlost proudění (jak na to jsem již psal dříve). Pokud je poblíž rychle tekoucí řeka, pak není potřeba stavět ani hráze, žlaby, ani uměle vytvářet vodní tok. Na taková místa lze bez problémů instalovat mini vodní elektrárny v podobě girlandy, vrtule, Dardieuova rotoru nebo vodního kola.

Bude důležité chránit konstrukci. Jak? Před ním by měla být instalována mini vodní elektrárna ochranná clona z pletiva nebo difuzoru, takže úlomky stromů nebo i celé kmeny plovoucí po řece, živé i mrtvé ryby a všemožné odpadky nepadají na lopatky turbín, ale proplouvají kolem.

Nejjednodušší DIY mini vodní elektrárna

Téměř každý si může vytvořit vlastní mini-vodní elektrárnu vlastníma rukama. Příklady? Pro osvětlení během túry mnoho turistů používá obyčejné kolo, na kterém se pohybují. Na každé kolo jízdního kola nainstalují mezi paprsky propojky vyrobené z řekněme tenkého železa a nejprve rukama a poté kleštěmi přivedou okraje plechu za paprsky, čímž propojku upevní. Délka propojky by měla odpovídat polovině průměru kola, to znamená pokrýt vzdálenost od ráfku k náboji. Ve skutečnosti by se měla rovnat délce pletací jehly. Optimální by bylo instalovat čtyři takové propojky podle světových stran: sever, jih, západ, východ. Dále budete potřebovat běžný generátor jízdních kol a k němu připojenou baterku.

Je čas vyrazit na pěší túru. Musíte se zastavit na noc u řeky. No, ať koušou komáři! Z večírku ale budete moci natočit video a fotit se u ohně. To je velmi malebné! Voda v řece musí mít znatelný průtok a pak bude fungovat naše kempingová mini vodní elektrárna. "Budiž světlo!" - řekl mechanik a udělal zkrat. Ne, tohle není o nás.

"Budiž světlo!" - řekl turista a spustil kolo železnými propojkami o třetinu do vody tekoucí řeky. Samotné kolo je umístěno na malém stojanu, případně zavěšeno na stromě či kolíku na břehu tak, aby jedna třetina kola byla ponořena do proudu. Voda tlačí na propojky, roztočí kolo, generátor přemění vodní energii na proud a mini baterka osvětlí parkovací plochu.

Nehrozí, že budou baterie vadné, jako v případě použití klasické baterky, nehrozí, že se vybijí, a nemusíte je brát s sebou na výlet do kempu. velké množství. Tok řeky nikam nezmizí. Turisté nejčastěji preferují pobyt na osvědčených místech. Takže jakmile dostanete elektřina prostřednictvím minivelo-vodní elektrárny v místě, kde přenocují, si toto místo zapamatují a pokusí se zde zkrátit temnou dobu dne.

Potíže s vyjednáváním

Ovšem zapálit jednu svíčku, obrazně řečeno, je jedna věc, ale rozsvítit tisíce, dát lidem světlo, jako to udělal Prométheus, je věc úplně jiná. Kompaktní vodní elektrárna jako zdroj elektřiny může svým vzhledem v každodenním používání narušit zažitý obraz a stav věcí.

Největší monopoly jsou zvyklé, že jsou to oni, kdo vyrábí elektřinu pro malá sídla, odbytové dceřiné společnosti jsou zvyklé dostávat peníze za dodání zboží – kWh spotřebiteli. Kam zapojit mini vodní elektrárny do tohoto schématu? A ještě nekontrolované monopolisty? Okamžitě řeknu, že nebude snadné koordinovat takový projekt s místními úřady v Rusku, stejně jako jakýkoli jiný nový obchod. Ale výsledek stojí za námahu.

Obecně se kompaktní (mini) vodní elektrárnou rozumí stanice, která vyrábí výkon do 100 kW. Řemeslníci pracující rukama a hlavami si tuto užitečnou věc mohou docela snadno postavit ve svém městě nebo vesnici, dokonce i v soukromé domácnosti. Ale pouze pokud jsou vhodné přírodní podmínky a chuť vytvořit něco NOVÉHO, ušetřit, tedy v budoucnu platit méně za elektřinu.

Když se podíváte na video nebo fotografii některých mini vodních elektráren, uvidíte, že někdy vypadají velmi zvláštně. Současníkům Leonarda Da Vinciho ale také připadaly jeho setrvačníky s obrovskými křídly přinejmenším podivné a svými odvážnými experimenty a nápady velký Ital řadu lidí své doby zcela vyděsil. No a co? My si ty lidi nepamatujeme. A Leonardovy kresby a výtvory budou žít po staletí. Postavte si mini-vodní elektrárnu vlastníma rukama, experimentujte, odvažte se! Příroda a potomci vám řeknou pouze „děkuji“!

Michail Bersenev

V Tádžikistánu jsou také řemeslníci, o nic horší než indičtí:

Možnost 1

Domácí mini vodní elektrárna Cable Garland - dokonalé řešení získat dostupnou a levnou elektřinu, pokud je v blízkosti vašeho bydliště malá řeka.

Návrh minielektrárny s girlandovým kabelem je založen na rotaci kabelu v korytě řeky.

První návrhy autonomní jednoduché vodní elektrárny realizovali jednotliví řemeslníci již dávno před půl stoletím. Ještě v 50. letech časopis Radio uveřejnil informaci o girlandové vodní elektrárně, výrobce plechovky a s generátorem z auta!

Obr. 1. Vzhled DIY lanová girlanda mini-vodní elektrárny.

Jak vyrobit vodní elektrárnu s kabelovou girlandou vlastníma rukama?

Na obrázku níže je schéma návrhu jednoduché kabelové girlandové minivodní elektrárny s turbínovým kabelovým hydraulickým pohonem, který se otáčí od toku řeky.

Obr. 2 Schéma a princip činnosti minivodní elektrárny Garlyandnaya

1. Ložisko, 2. Podpěra, 3. Kovové lanko, 4. Hydrokolo (turbína),

5. Elektrocentrála, 6. Horní hladina řeky, 7. Koryto řeky.

Jako hydraulická kola (rotory) v kabelovém hydraulickém pohonu mini-hydroelektrárny můžete použít několik „oběžných kol“ vyrobených z tenkého plechu o průměru asi půl metru, podobně jako dětská hračka - vyrobená vrtule čtvercového listu papíru. Jako ohebný hřídel je vhodné použít běžnou hřídel. ocelové lano o průměru 10...15 mm.
Přibližné výpočty ukazují, že z takové kabelové vodní elektrárny lze z jednoho vodního kola získat až 1,5...2,0 kW při průtoku řeky cca 2,5 metru/sec!

Pokud jsou na dně řeky instalovány podpěry 2 s ložisky 1 a elektrickým generátorem 5 a ložiska s generátorem jsou zvednuta nad hladinu řeky a celá tato konstrukce je umístěna podél osy proudění, bude výsledkem prakticky stejný. Toto schéma se vhodně používá pro velmi „úzké řeky“, ale s hloubkou větší než 0,5 metru. Tepelnou energii v takové vodní elektrárně lze získat připojením elektrických ohřívačů k elektrickému generátoru.

Rotory girlandy vodní elektrárny jsou zpravidla umístěny v jádru toku (v létě 0,2 hloubky od hladiny a v zimě 0,5 hloubky od hladiny ledu). Hloubka řeky v místě, kde je instalována hydroelektrická girlanda, nepřesahuje 1,5 m Pokud je hloubka řeky větší než 1,5 m, je docela možné použít rotory uspořádané ve dvou řadách.

Vznik chat a dokonce i farem na pustinách vzdálených od elektrické sítě, rychlý růst cen paliva a elektřiny přivedly k životu staré myšlenky autonomního zásobování energií s rozšířeným využíváním přírodní energie ze slunce, větru a vody. . Zvýšil se zejména zájem o mini a mikro vodní elektrárny.

Dvě z těchto vodních elektráren jsou přijatelné pro vlastní výstavbu: mikrovodní elektrárna vlastníma rukama a plovoucí mini vodní elektrárna bez přehrady. Další v řadě jsou návrhy, jejichž prototypem byla volně průtočná (model 1964) girlandová vodní elektrárna V. Blinova.

Dudyshev V.D.

Možnost č. 2

Vodní elektrárny, o kterých bude řeč, jsou volně průtočné, s poměrně originální turbínou z tzv. Savoniových rotorů, navlečených na společném (možná ohebném, kompozitním) pracovním hřídeli. Ke své instalaci nevyžadují přehrady ani jiné rozsáhlé vodní stavby. Jsou schopny pracovat s plnou účinností i v mělké vodě, což ve spojení s jednoduchostí, kompaktností a spolehlivostí konstrukce činí tyto vodní elektrárny velmi perspektivními pro zemědělce a zahrádkáře, jejichž pozemky se nacházejí v blízkosti malých vodních toků (řek , potoky a příkopy).

Na rozdíl od přehrad, vodní elektrárny s volným průtokem, jak známo, využívají pouze kinetickou energii proudící vody. Pro určení výkonu existuje vzorec:

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

N - výkon na pracovním hřídeli (W),
- p - hustota vody (1000 kt/m3),
- V - rychlost toku řeky (m/s),
- F - plocha průřezu aktivní (ponorné) části pracovního tělesa hydraulického stroje (m2),
- n - účinnost přeměny energie.

Jak je vidět z formule 1, při rychlosti řeky 1 m/s na jednoho metr čtvereční Průřez aktivní části hydraulického stroje má v ideálním případě (když n=1) výkon rovný pouze 500W. Tato hodnota je zjevně malá pro průmyslové využití, ale je zcela dostačující pro vedlejší pozemek farmáře nebo letního rezidenta. Navíc může být zvýšena paralelním provozem několika „hydroenergetických girland“.

A ještě jedna jemnost. Rychlost řeky v různých úsecích je různá. Před zahájením výstavby minivodní elektrárny je proto nutné pomocí jednoduché metody určit energetický potenciál vaší řeky. Připomeňme pouze, že vzdálenost, kterou měřící plovák urazí a vydělená časem, který uběhne, bude odpovídat průměrné rychlosti proudění v této oblasti. Je třeba také poznamenat: tento parametr se bude měnit v závislosti na ročním období.

Návrhové výpočty by proto měly být provedeny na základě průměrné (během plánované doby provozu minivodní elektrárny) rychlosti toku řeky.

Obr.1 Savonius rotory pro domácí girlandové mini-vodní elektrárny:

a, b - lopatky; 1 - příčný, 2 - konec.

Dále je třeba určit velikost aktivní části hydraulického stroje a jeho typ. Protože celá mini vodní elektrárna by měla být co nejjednodušší a nekomplikovaná na výrobu, maximálně vhodný typ Konvertor je Savonius rotor koncového provedení. Při práci s úplným ponořením do vody může být hodnota F rovna součinu průměru rotoru D a jeho délky L a n=0,5. Frekvence otáčení f se určí s přesností přijatelnou pro praxi pomocí vzorce:

f=48V/3,14D (ot./min) (2).

Aby byla vodní elektrárna co nejkompaktnější, měl by být výkon uvedený ve výpočtu korelován se skutečným zatížením, jehož napájení by měla zajišťovat minivodní elektrárna (protože na rozdíl od větrné turbíny proud budou průběžně dodávány do spotřebitelské sítě). Tato elektřina se zpravidla používá pro osvětlení, napájení TV, rádia a chladničky. Navíc pouze ten druhý je neustále uváděn do provozu po celý den. Zbytek elektrospotřebičů funguje hlavně večer. Na základě toho je vhodné zaměřit se na maximální výkon z jedné „hydroenergetické girlandy“ cca 250-300 W, pokrývající špičkové zatížení akumulátorem nabíjeným z minivodní elektrárny.

Přenos točivého momentu z pracovního hřídele hydraulické elektrárny na řemenici elektrického generátoru se obvykle provádí pomocí mezipřevodu. Tento prvek však lze přísně vzato vyloučit, pokud má generátor použitý v konstrukci mikrohydroelektrárny provozní rychlost otáčení nižší než 750 ot./min. Často však musíte přímou komunikaci odmítnout. U velké většiny generátorů vyráběných v tuzemsku skutečně leží provozní otáčky na začátku výkonu v rozsahu 1500-3000 ot./min. To znamená, že je zapotřebí další koordinace mezi šachtami vodní elektrárny a elektrickým generátorem.

Nyní, když je předběžná teoretická část za námi, pojďme se podívat na konkrétní návrhy, každý z nich má své výhody.

Zde je například polostacionární volně průtočná mini vodní elektrárna s horizontálním uspořádáním dvou koaxiálních, vzájemně vůči sobě otočených o 90° (pro usnadnění samostartování) a napevno spojených příčně typu Savonius rotorů. Navíc hlavní části a komponenty této domácí vodní elektrárny jsou vyrobeny ze dřeva jako nejdostupnějšího a „poslušného“ stavebního materiálu.

Navrhovaná minivodní elektrárna je ponorná. To znamená, že jeho nosný rám je umístěn napříč vodním tokem na dně a je zpevněn kotevními lany nebo tyčemi (pokud jsou v blízkosti například chodníky, přístaviště lodí atd.). Děje se tak proto, aby nedošlo k odnesení konstrukce samotným vodním tokem.

Obr.2 Ponorná minivodní elektrárna s horizontálními příčnými rotory:

1 - základní nosník (nosník 150x100, 2 ks), 2 - spodní příčník (deska 150x45, 2 ks), 3 - střední příčník (nosník 150x120, 2 ks), 4 - podpěra (kulatina o pr. 100, 4 ks .), 5 horní nosník (prkno 150x45, 2 ks), 6 - horní příčník (prkno 100x40, 4 ks), 7 - střední hřídel (nerez, tyč o průměru 30) , 8 - kladkový blok, 9 - konstantní proud generátoru, 10 - „gander“ s porcelánovým válečkem a dvoužilovým izolovaným drátem, 11 - základní deska (deska 200x40), 12 - hnací kladka, 13 - sestava dřevěného ložiska (2 ks), 14 - rotor „hydroenergetická girlanda“ (D600, L1000, 2 ks), 15 disk (z desek tloušťky 20-40 mm naražených do štítu, 3 ks); kovové upevňovací prvky (včetně výztuh, nábojů vnějších kotoučů) nejsou zobrazeny.

Hloubka řeky v místě instalace mini-vodní elektrárny by samozřejmě měla být menší než výška nosného rámu. Jinak je velmi obtížné (ne-li nemožné) zabránit vniknutí vody do elektrického generátoru. Pokud má místo, kde se má minivodní elektrárna nacházet, hloubku větší než 1,5 m nebo je tam velké množství vody a rychlost proudění, která se v průběhu roku velmi mění (což je mimochodem zcela typické pro zasněžené vodní toky), pak se doporučuje toto provedení vybavit plováky . To také umožní jeho snadné přemístění při instalaci na řece.

Nosným rámem mini-vodní elektrárny je obdélníkový rám vyrobený ze dřeva, desek a malých kulatin, upevněných hřebíky a drátem (kabely). Kovové části konstrukce (hřebíky, šrouby, svorky, úhelníky atd.) by měly být pokud možno vyrobeny z z nerezové oceli nebo jiné korozivzdorné slitiny.

Protože provoz takové minivodní elektrárny je v ruských podmínkách často možný pouze sezónně (kvůli zamrznutí většiny řek), pak po uplynutí provozní doby je celá konstrukce vytažená na břeh podrobena důkladné kontrole . Shnilé jsou včas nahrazeny dřevěné prvky, zrezivělé kovové části i přes přijatá opatření.

Jednou z hlavních součástí naší mini-vodní elektrárny je „hydroenergetický věnec“ dvou pevně upevněných (a na pracovní hřídeli tvořící jeden celek) rotorů. Jejich disky lze snadno vyrobit z desek o tloušťce 20-30 mm. Chcete-li to provést, vytvořte z nich štít a pomocí kompasu vytvořte kruh o průměru 600 mm. Poté se každá z desek ořízne podle křivky, která se na ní získá. Po sražení obrobků na dva pásy (pro dosažení požadované tuhosti) se vše opakuje třikrát - podle počtu požadovaných kotoučů.

Pokud jde o čepele, je vhodné je vyrobit ze pokrývačského železa. Nebo ještě lépe z válcových nerezových nádob (sudů) vhodné velikosti a rozříznutých na polovinu (podél osy), ve kterých se obvykle skladují a přepravují zemědělská hnojiva a jiné agresivní materiály. V extrémních případech mohou být čepele vyrobeny ze dřeva. Ale jejich hmotnost (zejména po dlouhém pobytu ve vodě) výrazně vzroste. A to je třeba pamatovat při vytváření mini-vodních elektráren na plovácích.

Na koncích „hydroenergetické girlandy“ jsou připevněny podpěry s hroty. V podstatě se jedná o krátké cylindrické vložky se širokou přírubou a koncovou štěrbinou pro klíč. Příruba je připevněna k příslušnému rotorovému disku čtyřmi šrouby.

Pro snížení tření jsou na středních příčkách umístěna ložiska. A protože běžná kuličková nebo válečková ložiska jsou pro práci ve vodě nevhodná, používají... domácí dřevěná. Provedení každého z nich se skládá ze dvou příchytek a vložkových desek s otvorem pro průchod čepové podpěry. Kromě toho jsou střední ložiskové pánve umístěny tak, že dřevěná vlákna probíhají paralelně s hřídelí. Kromě toho se speciálními opatřeními zajistí, že desky vložek jsou pevně fixovány proti bočnímu pohybu. To se provádí pomocí utahovacích šroubů.

Obr.3 Sestava kluzného ložiska:

1 - lisovací držák (St3, lišta 50x8, 4 ks), 2 - střední příčník rámu, 3 - lisovací vložka (z tvrdého dřeva, 2 ks), 4 vyměnitelné vložky (z tvrdého dřeva, 2 ks) , 5 - šroub M10 s maticí Grover a podložkou (4 sady), 6 - šroub M8 se dvěma maticemi a podložkami (2 ks).

V uvažované mikro-hydroelektrárně se jako elektrický generátor používá jakýkoli automobilový generátor. Produkují 12-14 V DC a lze je snadno připojit jak k baterii, tak k elektrospotřebičům. Výkon těchto strojů je asi 300 W.

Docela přijatelné pro vlastní výroby a návrh přenosné mini vodní elektrárny s vertikálním uspořádáním „věnce“ a generátoru. Taková vodní elektrárna je podle autora vývoje materiálově nejméně náročná. Nosnou konstrukcí instalace, která fixuje její polohu v korytě řeky, je dutá ocelová tyč (např. z potrubních dílů). Jeho délka se volí na základě charakteru dna vodního toku a rychlosti toku. Navíc takový, že ostrý konec tyče zaražený do dna by zaručoval stabilitu minivodní elektrárny a její nerozbitnost proudem. Dodatečné použití strií je také možné.

Po určení aktivního povrchu rotoru pomocí vzorce (1) a změření hloubky řeky v místě instalace mini-vodní elektrárny je snadné vypočítat průměr zde použitých rotorů Savonius. Pro jednoduchost a samospouštěcí konstrukci je vhodné vyrobit „hydroenergetickou girlandu“ ze dvou rotorů spojených tak, že lopatky prvního jsou vůči druhému posunuty o 90° (podél osy otáčení). Navíc pro zvýšení provozní efektivity je konstrukce na straně náběhu vybavena štítem, který plní roli vodící lopatky. No a pracovní hřídel je uložena v kluzných ložiskách horních a spodních podpěr. V zásadě lze pro krátkodobou dobu provozu minivodní elektrárny (například při pěším výletu) použít kuličková ložiska velkého průměru. Pokud je však ve vodě písek nebo bahno, bude nutné tyto jednotky po každém použití umýt v čisté vodě.

Rýže. 4 mini-vodní elektrárny s vertikálně uspořádanými koncovými rotory:

1 - nosná tyč, 2 - sestava spodního ložiska, 3 - disk „hydroenergetická girlanda“ (3 ks), 4 - rotor (D600, 2 ks), 5 - sestava horního ložiska, 6 - pracovní hřídel, 7 - převod, 8 - elektrický generátor, 9 - „gander“ s porcelánovým válečkem a dvoužilovým izolovaným drátem, 10 - montážní svorka generátoru, 11 - pohyblivý vodicí panel; a, b - lopatky: výztuhy na horním konci nosné tyče nejsou znázorněny.

Podpěry jsou k tyči přišroubovány a přivařeny v závislosti na hmotnosti „hydroenergetické girlandy“ a nutnosti její demontáže na díly. Horní konec pracovní hřídele hydraulického stroje je zároveň vstupní hřídelí multiplikátoru, pro kterou lze (jako nejjednodušší a technologicky nejvyspělejší) použít pás.

Elektrický generátor je opět převzat z automobilu. Je snadné jej připevnit k nosné tyči pomocí svorky. A samotné dráty vycházející z generátoru musí mít spolehlivou hydroizolaci. Na obrázcích nejsou zobrazeny přesné geometrické proporce mezipřevodu, protože závisí na parametrech konkrétního generátoru, který máte. Převodové řemeny lze vyrobit ze staré automobilové duše, nařezat ji na pásy o šířce 20 mm a poté zkroutit do svazků.

Pro napájení malých obcí je vhodná girlandová minivodní elektrárna navržená V. Blinovem, která není ničím jiným než řetězem sudovitých rotorů Savonius o průměru 300-400 mm, připevněných na pružném nataženém kabelu přes řeku. Jeden konec kabelu je připojen k odklápěcí podpěře a druhý přes jednoduchý násobič k hřídeli generátoru. Při rychlosti proudění 1,5-2,0 m/s dělá řetěz rotorů až 90 ot./min. A malá velikost prvků „hydroenergetické girlandy“ umožňuje provozovat tuto mikro-hydroelektrárnu na řekách s hloubkou menší než jeden metr.

Je třeba říci, že před rokem 1964 se V. Blinovovi podařilo vytvořit několik přenosných a stacionárních mini-vodních elektráren vlastní konstrukce, z nichž největší byla vodní elektrárna postavená u vesnice Porozhki (Tverská oblast). Dvojice girland zde poháněla dva standardní automobilové a traktorové generátory o celkovém výkonu 3,5 kW.

MK 10 1997 I. Dokunin

Možnost č. 3

Domácí vodní elektrárna (HPP) na říčce bez přehrady.

Je známo, že elektřinu vyrábí generátor, jehož hřídel otáčí motor. Motor vodní elektrárny je navržen jednoduše: hřebeny se dvěma klikovými hřídeli A a B jsou namontovány na rámu z kulatiny (viz obr. 3).

Každý hřídel má tři kolena, jejichž úhly jsou 120°. Klikové hřídele jsou spojeny tyčemi, ke kterým jsou připevněny lopatky. Na obrázku 1 vidíte, že v tuto chvíli jsou všechny lopatky tyče B dole, jsou ponořeny do vody a pod jejím tlakem se pohybují zpět (doprava). Lopatky pohybují tyčí a tyč zase otáčí klikovými hřídeli. Jakmile se kolena spojená touto tyčí začnou zvedat, lopatky tyče G jsou ponořeny do vody. Potom začnou lopatky tyče D pracovat. Do této doby projdou lopatky první tyče B nad hladinou vody a znovu se ponoří do vody. Takto bude fungovat engine elektrárny Login.

Pokud na konec jednoho z klikových hřídelů připevníte řemenici a připojíte ji řemenovým pohonem na řemenici stejnosměrného generátoru, generátor začne vyrábět elektřinu. A pokud na hnací řemenici připevníte ojnici a připojíte ji k čerpadlu, motor bude čerpat vodu na školní pozemek, na vaši zahradu.

Výkon motoru závisí nejen na rychlosti proudění vody, ale také na počtu a ploše lopatek, tedy na geometrických rozměrech samotného motoru. A může být vyroben v jakékoli velikosti, úměrně zvětšuje nebo zmenšuje velikost jeho částí.

Rýže. 1 Základní rozměry částí mini vodní elektrárny bez hráze.

Poskytujeme výkresy motoru, který při rychlosti průtoku vody 0,8–1 metr za sekundu otáčí generátor z osobní automobil. Napětí generované generátorem je 12 V a výkon až 150 W.

Obr.2 Hlavní součásti domácí vodní elektrárny bez přehrady.

Než začnete stavět vodní elektrárnu, vyzvedněte si generátor v dílně nebo obchodě, který prodává autodíly. Připravte materiály: desky, polena malého průměru, ocelový drát, spojovací materiál. Vyberte místo, kde bude elektrárna umístěna. Je vhodné, aby se jednalo o rovný úsek řeky. Zde je třeba určit rychlost proudění. Dělá se to takhle. Na vybrané ploše dlouhé 15-20 metrů vyznačte dva příčné řezy. Poté pomocí malého plováku, jako je kus dřeva, určete rychlost proudu vody. Plovák by měl být vhozen do vody mírně nad horní terč a při jeho sledování pomocí stopek počítejte čas, kdy plovák přejde od horního terče ke spodnímu. Musíte provést 10-15 takových měření, hodit plovák dále, někdy blíže ke břehu, a na základě výsledků měření vypočítat průměrnou rychlost toku řeky. Pokud leží v rozmezí 0,8-1 m/s, klidně začněte stavět.

Obr.3. Klikové hřídele mini vodních elektráren bez přehrady.

Jak vyrobit nejsložitější části mini vodní elektrárny bez přehrady. Mini plynová kliková hřídel bez přehrady.

Může být vyroben z masivní ocelové tyče o průměru 16-20 mm. Jednodušší je ale vyrobit jej prefabrikovaný (obr. 3). Nejprve si z tyče odřízněte díly 1, 2, 3 a 4 z ocelového pásku o tloušťce 5 mm. Vypilujte čtverce na koncích tyčí a čtvercové otvory ve tvářích. Po spojení dílů se čtverce snýtují. Nejprve smontujte díly klikového hřídele „a“ a „b“ (viz obr. 3). Poté je třeba označit a vyříznout čtverce na volných koncích tyčí 2 a 3 tak, aby střední ohyb (po montáži) byl umístěn pod úhlem 120 ° vzhledem k vnějším.

Tyče s lopatkami mini-vodní elektrárny bez přehrady.

Přenosové zařízení pro minivodní elektrárnu bez přehrady.

Klikový hřídel a tím i hnací řemenice se budou otáčet rychlostí přibližně jedné otáčky každé dvě sekundy. Generátor může generovat elektrický proud při 1000-1500 ot./min. K dosažení takového počtu otáček na generátoru potřebujete převod řemenic různých průměrů (viz obrázek).

Drážkované kladky jsou vyrobeny z překližky o tloušťce 5 mm. Pro každou kladku vystřihněte pět koleček. Jsou sraženy hřebíky nebo utaženy šrouby. Hnací řemenice, která je pevně připevněna ke konci klikového hřídele, musí mít průměr minimálně 700 mm. Dva mezilehlé jsou k sobě přibity a volně nasazeny na nápravu. Na této ose by se měly snadno otáčet. Pokud je rychlost otáčení hnací řemenice 30 otáček za minutu, lze průměr malé mezilehlé řemenice považovat za rovný 140 mm a velkou - 600 mm. Poté se kladka generátoru (průměr 60 mm) bude otáčet rychlostí 1500 ot./min. Při jiných rychlostech hnací řemenice budou průměry meziřemenic odlišné. Pracovní učitel vám pomůže vypočítat jejich velikosti.

Hnací řemeny pro minivodní elektrárny bez přehrady.

Převodové řemenice jsou spojeny hnacími řemeny. Aby byly pásy vždy dobře napnuté, vyrobte je z gumičky. Nařežte starou automobilovou duši na dlouhé proužky. Každou stuhu stočte do provazu, konce přilepte lepidlem na gumu a pevně svažte provázkem.

Úprava minivodní elektrárny bez přehrady.

Po sestavení mechanismu zkontrolujte, zda se tyče volně otáčejí. Při ručním otáčení hnací řemenice si všimněte, která tyč brání otáčení klikových hřídelů. Poté činku vyjměte a zvětšete jeden z otvorů pro krk kolena tak, aby byl mírně podlouhlý.

V. Kivonosov, V. Slashilina

Možnost č. 4

Na většině řek lze postavit malé, levné, bezpřehradní vodní elektrárny (HPP). Výkon takových elektráren je malý, ale dostatečný k elektrifikaci domova nebo i malé vesnice.

Na řekách s rychlostí proudění 0,8 metru za sekundu a více lze instalovat nový typ bezhrazdního hydromotoru. Princip činnosti tohoto motoru je zřejmý z přiložených výkresů a schémat.

Lopatky pod tlakem vody pohybují tyčemi, jejichž pohyb způsobuje otáčení kliky. Na jeho hřídeli sedí kladka.

Rotace řemenice se přenáší na generátor. Výkon motoru závisí na rychlosti proudění vody.

V místech, kde je nízká rychlost proudění, je nutné koryto řeky zúžit. Konstrukce hydromotoru, například 3,5 kilowattu, je tak jednoduchá, že jej lze vyrobit v každé školní družině nebo dílně.

M. Přihlášení

Pokud v blízkosti vašeho domova teče řeka nebo dokonce malý potok, můžete pomocí domácí mini vodní elektrárny získat elektřinu zdarma. Možná to nebude příliš velký přírůstek do rozpočtu, ale uvědomění si, že máte vlastní elektřinu, stojí mnohem víc. Pokud například v chatě není žádné centrální napájení, pak i malé množství elektřiny bude prostě nutné. A tak, aby se vytvořila domácí vodní elektrárna, jsou vyžadovány alespoň dvě podmínky - dostupnost vodního zdroje a touha.

Pokud jsou přítomny oba, pak první věcí, kterou musíte udělat, je změřit rychlost toku řeky. To je velmi jednoduché - vhoďte větvičku do řeky a změřte dobu, za kterou uplave 10 metrů. Vydělením metrů sekundami získáte aktuální rychlost v m/s. Pokud je rychlost nižší než 1 m/s, pak produktivní mini vodní elektrárna nebude fungovat. V tomto případě můžete zkusit zvýšit rychlost proudění umělým zúžením koryta nebo vytvořením malé hráze, pokud máte co do činění s malým tokem.

Jako vodítko můžete použít vztah mezi rychlostí proudění v m/s a výkonem elektrické energie odebírané z hřídele vrtule v kW (průměr šroubu 1 metr). Data jsou ve skutečnosti experimentální, výsledná síla závisí na mnoha faktorech, ale je vhodná pro vyhodnocení.

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 atd.

Napájení domácí mini vodní elektrárnaúměrné třetí mocnině rychlosti proudění. Jak již bylo naznačeno, pokud je rychlost proudění nedostatečná, zkuste ji uměle zvýšit, pokud je to samozřejmě možné.

Typy mini vodních elektráren

Existuje několik hlavních možností pro domácí mini vodní elektrárny.

Vodní kolo

Jedná se o kolo s lopatkami namontovanými kolmo k hladině vody. Kolo je méně než z poloviny ponořeno do proudu. Voda tlačí na lopatky a otáčí kolem. K dispozici jsou také turbínová kola se speciálními lopatkami optimalizovanými pro proudění kapaliny. Ale to stačí komplexní návrhy více tovární než domácí výroby.

Rotor Daria

Jedná se o rotor s vertikální osa rotace sloužící k výrobě elektrické energie. Vertikální rotor, který se otáčí v důsledku tlakového rozdílu na jeho lopatkách. Tlakový rozdíl vzniká v důsledku proudění kapaliny kolem složitých povrchů. Efekt je podobný zdvihu křídlového křídla nebo zdvihu křídla letadla. Tento design byl patentován Georges Jean-Marie Darrieux, francouzský letecký inženýr v roce 1931. Často se také používá v konstrukcích větrných turbín.

Vodní elektrárna Garlyandnaya

Vodní elektrárna se skládá z lehkých turbín - hydraulických vrtulí, navlečených a pevně upevněných ve formě girlandy na kabelu vrženém přes řeku. Jeden konec kabelu je upevněn v nosném ložisku, druhý otáčí rotor generátoru. Kabel v tomto případě hraje roli jakéhosi hřídele, jehož rotační pohyb se přenáší na generátor. Proud vody roztáčí rotory, rotory roztáčí kabel.

Vrtule

Také vypůjčené z návrhů větrných elektráren, jakési „podvodní větrné turbíny“ s vertikálním rotorem. Na rozdíl od vzduchové vrtule má podvodní vrtule listy o minimální šířce. Pro vodu stačí šířka čepele pouze 2 cm S takovou šířkou bude minimální odpor a maximální rychlost otáčení. Tato šířka lopatek byla zvolena pro rychlost proudění 0,8-2 metry za sekundu. Při vyšších rychlostech mohou být optimální jiné velikosti. Vrtule se nepohybuje v důsledku tlaku vody, ale v důsledku vytváření vztlakové síly. Stejně jako křídlo letadla. Lopatky vrtule se pohybují napříč tokem, spíše než aby byly taženy ve směru toku.

Výhody a nevýhody různých systémů domácích mini vodních elektráren

Nedostatky girlandová vodní elektrárna zřejmé: vysoká spotřeba materiálu, nebezpečí pro ostatní (dlouhý podvodní kabel, rotory skryté ve vodě, blokování řeky), nízká účinnost. Vodní elektrárna Garland je jakousi malou přehradou. Je vhodné používat v neobydlených, odlehlých oblastech s příslušnými výstražnými značkami. Může být vyžadováno povolení úřadů a ekologů. Druhou možností je malý potůček na vaší zahradě.
Rotor Daria- obtížné vypočítat a vyrobit. Před zahájením práce je třeba ji uvolnit. Ale je atraktivní, protože osa rotoru je umístěna vertikálně a výkon lze odebírat nad vodou, bez dalších převodů. Takový rotor se bude otáčet při jakékoli změně směru proudění - to je plus.

Nejčastěji když budování domácích vodních elektráren obdržela schémata vrtule a vodního kola. Protože tyto možnosti jsou relativně jednoduché na výrobu, vyžadují minimální výpočty a jsou implementovány s minimální náklady, mají vysokou účinnost, snadno se nastavují a obsluhují.

Pokud nemáte zdroj vodní energie, můžete si vyrobit vlastní domácí větrnou elektrárnu.

P příklad nejjednodušší mini-vodní elektrárny

Nejjednodušší vodní elektrárnu lze rychle postavit z obyčejného jízdního kola s dynamickým světlometem. Několik nožů (2-3) musí být připraveno z pozinkovaného železa nebo tenkého hliníkového plechu. Čepele by měly mít délku od ráfku kola k náboji a šířku 2-4 cm. Tyto čepele se instalují mezi paprsky pomocí jakékoli dostupné metody nebo pomocí předem připravených spojovacích prvků.
Pokud používáte dvě čepele, umístěte je proti sobě. Pokud chcete přidat více nožů, vydělte obvod kola počtem nožů a nainstalujte je ve stejných intervalech. S hloubkou ponoření kola můžete experimentovat s lopatkami ve vodě. Bývá ponořená z jedné třetiny až z poloviny.
Již dříve se uvažovalo o možnosti cestovní větrné elektrárny.

Taková mikro vodní elektrárna nezabere mnoho místa a skvěle poslouží cyklistům - hlavní je přítomnost potoka nebo potůčku - což je obvykle místo, kde je kemp zřízen. Mini vodní elektrárna z kola dokáže osvětlit stan a nabíjet mobilní telefony nebo jiné vychytávky.