Tee-seda-ise hüdroelektrijaam: kuidas ehitada autonoomne minihüdroelektrijaam

Veevoolu jõud on taastuv loodusressurss, mis võimaldab hankida praktiliselt tasuta elektrit.Looduse annetatud energia annab võimaluse säästa kommunaalkulusid ja lahendada seadmete laadimise probleemi.

Kui kodu lähedal jookseb mõni oja või jõgi, tasub see ära kasutada. Nad saavad objekti ja maja elektriga varustada. Ja kui ehitate hüdroelektrijaama oma kätega, suureneb majanduslik efekt märkimisväärselt.

Esitatud artiklis kirjeldatakse üksikasjalikult erahüdrauliliste ehitiste tootmistehnoloogiaid. Rääkisime sellest, mida on vaja süsteemi seadistamiseks ja tarbijatega ühendamiseks. Siit saate teada vanamaterjalidest kokkupandud miniatuursete energiatarnijate kõigi võimaluste kohta.

Hüdroelektrijaamad mittetööstuslikuks otstarbeks

Hüdroelektrijaamad on ehitised, mis suudavad vee liikumise energiat elektrienergiaks muuta. Alternatiivsed rohelise energia tarnijad seni on neid aktiivselt ekspluateeritud ainult läänes. Meie riigis teeb see paljutõotav tööstus alles esimesi arglikke samme.

Väikesed erahüdroelektrijaamad võivad olla suurtel jõgedel tammid, mille võimsus on kümme kuni mitusada megavatti, või minihüdroelektrijaamad maksimaalse võimsusega 100 kW, mis on eramaja vajadusteks täiesti piisav. Uurime viimase kohta rohkem.

Garlandijaam hüdrokruvidega

Konstruktsioon koosneb rootorite ahelast, mis on kinnitatud üle jõe venitatud painduva teraskaabli külge. Kaabel ise täidab pöörlemisvõlli rolli, mille üks ots on fikseeritud tugilaagrile ja teine ​​aktiveerib generaatori võlli.

Iga vaniku hüdrorootor on võimeline tootma umbes 2 kW energiat, kuid selleks peab veevoolu kiirus olema vähemalt 2,5 meetrit sekundis ja reservuaari sügavus ei tohiks ületada 1,5 m.

Garland-hüdroelektrijaama tööpõhimõte on lihtne: veesurve keerutab hüdrokruvisid, mis pööravad kaablit ja sunnivad generaatorit energiat tootma.

Garlandi jaamu kasutati edukalt juba eelmise sajandi keskel, kuid sõukruvide rolli täitsid siis isetehtud propellerid ja isegi plekkpurgid. Tänapäeval pakuvad tootjad mitut tüüpi rootoreid erinevateks töötingimusteks.

Need on varustatud erineva suurusega lehtmetallist labadega ja võimaldavad teil jaama tööst maksimaalset efektiivsust saavutada.

Kuid kuigi seda hüdrogeneraatorit on üsna lihtne valmistada, nõuab selle tööks mitmeid eritingimusi, mis ei ole alati reaalses elus teostatavad. Sellised konstruktsioonid blokeerivad jõesängi ja on ebatõenäoline, et teie kaldaäärsed naabrid, rääkimata keskkonnateenistuste esindajatest, lubavad teil oja energiat oma eesmärkidel kasutada.

Lisaks saab paigaldust talvel kasutada ainult mittekülmuvatel reservuaaridel ning karmis kliimas saab seda konserveerida või lahti võtta. Seetõttu püstitatakse vanikujaamad ajutiselt ja peamiselt mahajäetud aladele (näiteks suviste karjamaade lähedusse).

Pöördjaamad võimsusega 1–15 kW/h toodavad kuni 9,3 MW kuus ja võimaldavad iseseisvalt lahendada elektrifitseerimise probleemi tsentraliseeritud maanteedest kaugemal asuvates piirkondades

Vanikupaigaldise kaasaegne analoog on põikrootoriga sukel- või ujuvraamijaamad. Erinevalt vaniku eelkäijast ei blokeeri need konstruktsioonid kogu jõge, vaid kasutavad ainult osa jõesängist ning neid saab paigaldada pontoonile/parvele või isegi reservuaari põhja alla lasta.

Vertikaalne Daria rootor

Darrieuse rootor on turbiinseade, mis sai nime selle leiutaja järgi 1931. aastal. Süsteem koosneb mitmest radiaaltaladele kinnitatud aerodünaamilise labaga, mis töötab diferentsiaalrõhul, kasutades laevaehituses ja lennunduses laialdaselt kasutatavat “tõstetiiva” põhimõtet.

Kuigi selliseid seadmeid kasutatakse enamasti tuulegeneraatorite loomiseks, võivad need töötada ka veega. Kuid sel juhul on vaja täpseid arvutusi, et valida labade paksus ja laius vastavalt veevoolu tugevusele.

Daria rootor meenutab "tuulikut", paigaldatakse ainult vee alla ja see võib töötada sõltumata voolukiiruse hooajalistest kõikumistest

Vertikaalseid rootoreid kasutatakse kohalike hüdroelektrijaamade loomiseks harva. Vaatamata headele efektiivsusnäitajatele ja näilisele disaini lihtsusele on seadmete kasutamine üsna keeruline.

Enne töö alustamist tuleb süsteem "üles keerata", kuid ainult reservuaari külmumine võib tööjaama peatada. Seetõttu kasutatakse Darrieuse rootorit peamiselt tööstusettevõtetes.

Huvitava lahenduse vertikaalselt töötava turbiiniga väikeste hüdroelektrijaamade projekteerimise valdkonnas pakkus välja Austria leiutaja Franz Zotleterer:

Mullijaamade oluliseks eeliseks peetakse täiesti õigustatult kalavarude säilimist. Vertikaalse turbiini töö ei kahjusta jõe elusorganisme. Lisaks ei jää muda konstruktsioonide seintele veevoolu spetsiifilise liikumise tõttu.

Veealune kruvikruvi propeller

Tegelikult on see kõige lihtsam õhktuulik, ainult et see on paigaldatud vee alla. Terade mõõtmed, et tagada maksimaalne pöörlemiskiirus ja minimaalne takistus, arvutatakse sõltuvalt voolu jõust.Näiteks kui voolukiirus ei ületa 2 m/sek, siis peaks tera laius jääma 2-3 cm piiresse.

Veealust sõukruvi on lihtne oma kätega teha, kuid see sobib ainult sügavatele ja kiiretele jõgedele - madalas veekogus võivad pöörlevad labad tekitada vigastusi kaluritele, ujujatele, veelindudele ja loomadele

Selline tuulik on paigaldatud voolu "suunas", kuid selle labad ei tööta mitte veesurve rõhu, vaid tõstejõu tekitamise tõttu (lennuki tiiva või laeva propelleri põhimõttel).

Teradega vesiratas

Vesiratas on hüdromootori üks lihtsamaid versioone, tuntud juba Rooma impeeriumi aegadest. Selle töö efektiivsus sõltub suuresti allika tüübist, millele see on paigaldatud.

Valamisratas saab pöörlema ​​ainult voolukiiruse tõttu ja täiteratas ainult ülevalt labadele langeva vee rõhu ja raskuse toel.

Sõltuvalt vooluveekogu sügavusest ja sängist saab paigaldada erinevat tüüpi rattaid:

• Kaste (või põhi) – sobib madalatele, kiire vooluga jõgedele.
• Keskmise ulatusega – asuvad looduslike kaskaadidega kanalites, nii et vool langeb ligikaudu pöörleva trumli keskele.
• Vedelik (või pea kohal) – paigaldatakse tammi, toru alla või loodusliku kärestiku põhja nii, et langev vesi jätkab oma teed üle ratta ülaosa.

Kuid kõigi võimaluste tööpõhimõte on sama: vesi langeb teradele ja ajab ratast, mis paneb minielektrijaama generaatori pöörlema.

Hüdraulikaseadmete tootjad pakuvad valmis turbiine, mille labad on spetsiaalselt kohandatud teatud veevoolu kiirusele.Kuid kodumeistrid valmistavad trummelkonstruktsioone vanaviisi – vanaraua materjalidest.

Järgmine fotovalik aitab teil tutvuda minihüdroelektrijaama lihtsaima versiooni ehitamise sammudega:

Võib-olla mõjutab optimeerimise puudumine tõhususe näitajaid, kuid omatehtud seadmete maksumus on mitu korda odavam kui ostetud analoog. Seetõttu on vesiratas kõige populaarsem võimalus oma minihüdroelektrijaama korraldamiseks.

Hüdroelektrijaama paigaldamise tingimused

Hoolimata hüdrogeneraatoriga toodetava energia ahvatlevast odavusest, on oluline arvestada selle veeallika iseärasustega, mille ressursse kavatsete oma vajadusteks kasutada.

Lõppude lõpuks ei sobi iga vooluveekogu minihüdroelektrijaama tööks, eriti aastaringselt, seega ei tee paha, kui varuks on võimalus ühendada tsentraliseeritud põhiliiniga.

Mõned plussid ja miinused

Individuaalse hüdroelektrijaama peamised eelised on ilmsed: odavad seadmed, mis toodavad odavat elektrit ega kahjusta loodust (erinevalt jõe voolu blokeerivatest tammidest). Kuigi süsteemi ei saa nimetada absoluutselt ohutuks, võivad turbiinide pöörlevad elemendid siiski tekitada vigastusi veealuse maailma elanikele ja isegi inimestele.

Õnnetuste ärahoidmiseks tuleb hüdroelektrijaam aiaga piirata ja kui süsteem on täielikult vee poolt varjatud, tuleb kaldale paigaldada hoiatussilt.

Mini-hüdroelektrijaamade eelised:

1. Erinevalt teistest “tasuta” energiaallikatest (päikesepaneelid, tuulegeneraatorid) saavad hüdrosüsteemid töötada olenemata kellaajast ja ilmast. Ainus, mis võib neid peatada, on reservuaari külmutamine.
2. Hüdrogeneraatori paigaldamiseks ei ole vaja suurt jõge - samu vesirattaid saab edukalt kasutada ka väikestes (aga kiiretes!) ojades.
3. Seadmed ei eralda kahjulikke aineid, ei saasta vett ja töötavad peaaegu hääletult.
4. Kuni 100 kW võimsusega minihüdroelektrijaama paigaldamiseks ei pea te lube hankima (kuigi kõik sõltub kohalikest ametiasutustest ja paigaldustüübist).
5. Üleliigne elekter saab müüa naabermajadesse.

Mis puudutab puudusi, siis ebapiisav voolutugevus võib saada tõsiseks takistuseks seadmete tootlikul tööl. Sel juhul on vaja ehitada abikonstruktsioonid, millega kaasnevad lisakulud.

Kui ligikaudse arvutuse põhjal lähedal asuva jõe potentsiaalsest energiast ei piisa praktiliseks kasutamiseks piisavas mahus elektri tootmiseks, tasub tähelepanu pöörata tuulegeneraatorite ehitamise meetodid. Tõhusaks lisandiks on tuuleveski.

Veevoolu tugevuse mõõtmine

Esimene asi, mida peate tegema, et mõelda jaama tüübile ja paigaldusmeetodile, on mõõta veevoolu kiirust oma lemmikallikas.

Lihtsaim viis on langetada kärestikule mis tahes kerge objekt (näiteks tennisepall, vahtplasti tükk või kalaujuk) ja mõõta stopperiga aega, mis kulub mõne maamärgini ujumiseks. . “Ujumise” standarddistants on 10 meetrit.

Kui veehoidla asub majast kaugel, saate ehitada ümbersuunamiskanali või torujuhtme ja samal ajal hoolitseda kõrguste erinevuste eest

Nüüd peate jagama läbitud vahemaa meetrites sekundite arvuga - see on voolu kiirus.Kuid kui saadud väärtus on alla 1 m/sek, on vaja püstitada tehiskonstruktsioonid, et voolu kiirendada kõrguse muutuste tõttu.

Seda saab teha kokkupandava tammi või kitsa äravoolutoru abil. Kuid ilma hea vooluta tuleb hüdroelektrijaama ideest loobuda.

Vesirattal põhineva hüdroelektrijaama tootmine

Muidugi on tosinast majast koosneva ettevõtte või asula teenindamiseks mõeldud kolossi kokkupanek ja püstitamine idee ulmevaldkonnast. Kuid elektri säästmiseks oma kätega minihüdroelektrijaama ehitamine on täiesti võimalik. Lisaks saate kasutada nii valmiskomponente kui ka improviseeritud materjale.

Seetõttu kaalume samm-sammult kõige lihtsama konstruktsiooni - vesiratta valmistamist.

Vajalikud materjalid ja tööriistad

Mini-hüdroelektrijaama oma kätega valmistamiseks peate valmistama keevitusmasina, nurklihvija, puuri ja abitööriistade komplekti - haamer, kruvikeeraja, joonlaud.

Materjalid, mida vajate:

• Nurgad ja lehtmetall paksusega vähemalt 5 mm.
• PVC või tsingitud terastorud labade valmistamiseks.
• Generaator (saate kasutada valmis või teha seda ise, nagu selles näites).
• Pidurikettad.
• Võll ja laagrid.
• Vineer.
• Polüstüreenvaik rootori ja staatori valamiseks.
• 15 mm vasktraat isetehtud generaatori jaoks.
• Neodüümi magnetid.

Pange tähele, et rattakonstruktsioon puutub pidevalt kokku veega, seega tuleb metall- ja puitelemendid valida niiskuse eest kaitstult (või hoolitseda nende immutamise ja värvimise eest ise). Ideaalis saab vineeri asendada plastikuga, kuid puitdetaile on lihtsam hankida ja soovitud kujuliseks vormida.

Rataste kokkupanek ja düüside valmistamine

Ratta enda aluseks võivad olla kaks sama läbimõõduga terasketast (kui terastrumlit on võimalik kaabli küljest kätte saada - suurepärane, see kiirendab monteerimisprotsessi oluliselt).

Aga kui metalli käepärastes materjalides ei leidu, saab veekindlast vineerist ringe lõigata, kuigi isegi töödeldud puidu tugevust ja kasutusiga ei saa terasega võrrelda. Seejärel tuleb generaatori paigaldamiseks ühele kettale lõigata ümmargune auk.

Pärast seda tehakse terad ja vaja on vähemalt 16 tükki. Selleks lõigatakse tsingitud torud pikisuunas kaheks või neljaks osaks (olenevalt läbimõõdust). Seejärel tuleb lõikekohad ja terade pind ise poleerida, et vähendada hõõrdumisest tekkivat energiakadu.

Terad on paigaldatud ligikaudu 40-45 kraadise nurga all – see aitab suurendada pinda, mida voolujõud mõjutab.

Kahe külgmise ketta vaheline kaugus peaks olema võimalikult lähedane labade pikkusele. Tulevaste rummude asukoha märkimiseks on soovitatav teha vineerist mall, kuhu märgitakse iga detaili asukoht ja ratta generaatori külge kinnitamise auk. Valmis märgistused saab kinnitada ühe ketta välisküljele.

Seejärel paigaldatakse ringid tugevate keermestatud varraste abil üksteisega paralleelselt ja terad keevitatakse või kruvitakse soovitud asendisse. Trummel pöörleb laagritel ja toena kasutatakse nurkadest või väikese läbimõõduga torudest valmistatud raami.

Selles etapis võib trumli kokkupaneku lugeda lõpetatuks; jääb üle vaid varustada see omatehtud generaatori ja veevoolu suunava otsikuga

Düüs on mõeldud kaskaad-tüüpi veeallikate jaoks - selline paigaldus võimaldab teil vooluenergiat maksimaalselt kasutada. See abielement valmistatakse lehtmetalli painutamise teel, millele järgneb õmbluste keevitamine ja seejärel paigaldatakse torule.

Kui aga teie piirkonnas on lauge jõgi, kus pole kärestikke ega muid kõrgmäestiku takistusi, pole see detail vajalik.

On oluline, et düüsi väljalaskeava laius vastaks ratta enda laiusele, vastasel juhul läheb osa voolust tühikäigule ega jõua labadeni

Nüüd tuleb ratas paigaldada teljele ja kinnitada keevitatud või poltidega nurkadest valmistatud toele. Jääb vaid generaator teha (või valmis paigaldada) ja saabki jõe äärde minna.

DIY generaator

Omatehtud generaatori valmistamiseks peate staatori mähima ja täitma, selleks on vaja mähiseid, millest igaühel on 125 vasktraadi keerdu. Pärast nende ühendamist täidetakse kogu konstruktsioon polüestervaiguga.

Iga faas koosneb kolmest järjestikku kinnitatud tokkist, nii et ühenduse saab teha tähe või kolmnurga kujul mitme välise juhtmega

Nüüd peate valmistama vineerist malli, mis sobib piduriketta suurusega.

Puidust rõngale tehakse märgistused ja magnetite paigaldamiseks pilud (antud juhul kasutati 1,3 cm paksuseid, 2,5 cm laiusi ja 5 cm pikkuseid neodüümmagneteid). Seejärel täidetakse saadud rootor ka vaiguga ja pärast kuivamist kinnitatakse see rattatrumli külge.

Piduriketastest rootori ja vasktraadi poolidest generaatoriga vesiratas - värvitud, esinduslik ja kasutusvalmis

Viimase asjana tuleb paigaldada alumiiniumist korpus, mille alaldid katab ampermeeter. Nende elementide ülesanne on muuta kolmefaasiline vool alalisvooluks.

Pärast ratta paigaldamist kaskaadi või väljalasketoruga väikese jõe voolu, võite arvestada minihüdroelektrijaama jõudlusega 1,9 A * 12 V kiirusel 110 p / min.

Vältimaks vooluga kaasa toodud lehtede, liiva ja muu prahi rattasse sattumist, on soovitav seadme ette asetada kaitsevõrk.

Hüdraulikajaama tõhususe suurendamiseks võite katsetada ka magnetite ja mähiste vahesid suurendatud pöörete arvuga.

Kõigi tüüpide kohta alternatiivsed energiaallikad Seda saate teada, lugedes artiklit, mis on pühendatud "roheliste tehnoloogiate" juurutamisele igapäevaellu.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Video nr 1. Näide töötavast hüdropaigaldist koos omatehtud generaatoriga, mis põhineb kolmefaasilisel mootoril:

Video nr 2. Mini-hüdroelektrijaam, mis on konstrueeritud vesiratta põhimõttel:

Video nr 3. Rattarattal põhinev jaam on huvitav võimalus energiavarustuse probleemi lahendamiseks puhkusel tsivilisatsioonist kaugel:

Nagu näete, pole oma kätega vee-mini-elektrijaama ehitamine nii keeruline. Kuid kuna enamik selle komponentide arvutusi ja parameetreid määratakse "silma järgi", peaksite olema valmis võimalikeks riketeks ja nendega seotud kuludeks.

Kui tunnete selles vallas teadmiste ja kogemuste puudust, peaksite usaldama spetsialiste, kes teevad kõik vajalikud arvutused, soovitavad teie juhtumile optimaalset varustust ja paigaldavad selle tõhusalt.

Kirjutage kommentaarid allolevasse plokki. Jagage huvitavat teavet ja kasulikke soovitusi, jätke temaatilisi fotosid.Võib-olla soovite meile rääkida, kuidas ehitasite oma kätega äärelinna krundile toimiva hüdroelektrijaama? Meil on hea meel lugeda teie lugu seadme protsessi ja töö kohta.