Ako u blizini vašeg doma postoji ribnjak sa branom ili potok, možete napraviti odličan izvor besplatne dodatne energije. U članku će se pogledati primjer kako vlastitim rukama možete napraviti hidroelektranu koristeći vodeni kotač. Ovako napravljena elektrana je sposobna da isporuči struju do 6 A, a kada se postavi na mali tok, instalacija je pokazala rezultat od 2 A. To je dovoljno da se upali prijemnik i par sijalica. Snaga zavisi od sile kojom voda teče.

Materijali i alati:
- uglovi i ostaci lima;
- diskovi za stvaranje kotača (koristi se iz kućišta generatora Onan, koji nije uspio);
- generator (od dva Dodge kočiona diska od 28 cm);
- osovina i ležajevi su također preuzeti od Dodgea;
- bakrene žice sa poprečnim presjekom od oko 15 mm;
- neodimijski magneti;
- šperploča;
- polistirenska smola (potrebna za punjenje statora i rotora).

Proces proizvodnje:

Prvi korak. Kreiranje točka
Za izradu kotača trebat će vam dva čelična diska. U ovom slučaju, njihov prečnik je 28 cm (11 inča). Disk treba označiti tako da je jasno gdje treba ugraditi oštrice. Da biste napravili oštrice, uzmite cijev promjera 4 inča i prerežite je po dužini na 4 dijela. Točak ima ukupno 16 oštrica. Da bi se učvrstili diskovi, oni su zategnuti sa četiri vijka. Zatim možete postaviti noževe na željene pozicije. Zavareni su zajedno. Razmak između diskova je 10 inča, odnosno dužina točka je 10 inča.

U ovoj fazi je završena montaža hidroelektrane, točak je spreman, sada morate napraviti mlaznicu i generator. Na jednoj strani diska nalazi se rupa za zgodno pričvršćivanje točkovima do generatora.

Drugi korak. Izrada mlaznice
Mlaznica je potrebna za usmjeravanje vode na kotač. Njegova širina je 10 inča, isto kao i širina točka. Mlaznica je napravljena od cijeli komad metala savijanjem. Zatim se konstrukcija zavari zajedno pomoću zavarivanja.

Sada možete postaviti kotač na osovinu i mehanički dio hidroelektrane je skoro spreman. Ostaje samo sastaviti i ugraditi generator.
Mlaznica je podesiva po visini, što vam omogućava kontrolu protoka vode ovisno o situaciji.

Treći korak. Sastavljanje generatora
Proces stvaranja generatora sastoji se od nekoliko koraka. Prvo morate napraviti namotaj, koji se sastoji od 9 zavojnica. Svaki kalem ima 125 zavoja. Prečnik bakarne žice je 1,5 mm. Svaku fazu formiraju tri zavojnice, koje su povezane u seriju. Ukupno ima 6 krajeva, što će vam omogućiti da povežete i zvijezdu i trokut.

Na kraju, zavojnice se pune polietilenskom smolom i gotovi stator izlazi. Ima 14 inča u prečniku i 0,5 inča debljine.

Za sastavljanje generatora potrebna vam je šperploča, od nje se pravi šablon. Zatim se pomoću ovog šablona ugrađuje 12 magneta dimenzija 2,5 x 5 cm i debljine 1,3 cm.Na kraju se rotor također puni polietilenskom smolom. To je sve, nakon sušenja generator je spreman.

Ispod aluminijumskog poklopca nalaze se ispravljači koji su trofazni naizmjenična struja konstantan. Ampermetarska skala ima opseg do 6 A. Uz minimalni razmak između magneta, uređaj proizvodi 12 volti pri 38 o/min.

Na stražnjoj strani generatora nalaze se dva offset vijka koji vam omogućavaju podešavanje vazdušni jaz. Tako je moguće odabrati najprikladnije radne parametre generatora.

Četvrti korak. Završna faza montaža i montaža generatora
Svi pričvršćivači, kao i vodeni točak, moraju biti ofarbani. Prvo, ovo će učiniti da uređaj izgleda ljepše. I drugo, boja će zaštititi metal od hrđe, koja će se brzo pojaviti u blizini izvora vode. Bilo bi lijepo generator opremiti zaštitnim krilom koje uklanja prskanje, ali autor nije imao odgovarajući materijal.

Na fotografiji možete vidjeti mjesto gdje će biti instaliran generator. Ovo je cijev iz koje voda teče iz brane. Razlika je oko 3 stope. Točak će uzeti samo određeni dio ukupnog protoka vode. Na praksi najbolji rezultati pokazao položaj kada voda ulazi pod uglom od 10 sati i izlazi pod uglom od 5 sati. Tada se postiže najveća snaga.

Zeleni širom svijeta sve više protestiraju protiv razvoja nove nafte, plina, uglja i masovnu upotrebu motora sa unutrašnjim sagorevanjem širom sveta, koji izazivaju najteže zagađenje naše životne sredine. 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).

Više obični ljudi također razumiju da nešto može ovisiti o njihovom ponašanju, i ako barem jedno osoba će pronaći alternativa motoru sa unutrašnjim sagorevanjem, onda će svet 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. I ostaće u džepu potrošača više novca za potrebe domaćinstva, jer je struja iz mini hidroelektrane stvorena rukama i umom entuzijasta oko tri puta jeftinija od kupovine od redovnih proizvođača (CHP, nuklearne elektrane, industrijske hidroelektrane).

Pronalaženje prave vode

Nedavno sam video kratki video, gdje je prikazano kako su u običnom indijskom selu studenti jednog od zapadnih koledža odlučili da naprave 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 u ljude. lokalno stanovništvo. 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 općenito uzeti bilo koja dostupna sredstva, čak i ako ne stare cijevi. veliki prečnik za sada i izgraditi 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 mini hidroelektrane treba postaviti zaštitni ekran od mreže ili difuzora kako bi rijekom plutali komadići drveća, pa čak i cijeli balvani, kao i živa i mrtva riba, te raznorazne 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 rukama i glavom, mogu to vrlo lako izgraditi korisna stvar u svom gradu ili selu, čak iu privatnom domaćinstvu. Ali samo ako postoje odgovarajući prirodni uslovi i želja da se stvori nešto NOVO, uštedi novac, odnosno da se manje plaća struja 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:

Zbog stalnog poskupljenja energetskih resursa ugljikohidrata, stručnjaci sve više obraćaju pažnju na prednosti koje pruža korištenje električne energije dobivene više na ekonomičan način. Jedan od najekonomičnijih i ekološki prihvatljivih...

Zbog stalnog rasta cijene energetskih resursa ugljikohidrata, stručnjaci sve više obraćaju pažnju na prednosti koje pruža korištenje električne energije dobivene na ekonomičniji način. Jedan od najekonomičnijih i ekološki najprihvatljivijih načina proizvodnje električne energije je hidroelektrana za dom, čiji se troškovi svode na primarnu izgradnju i održavanje oprema. Ali nema svaki lokalitet prirodne mogućnosti za izgradnju ovakvih objekata, koji zahtijevaju snažan protok vode i veliku visinsku razliku koju stvara brana, u ovom slučaju u pomoć energetskim inženjerima priskaču mini hidroelektrane.

Princip rada i mini hidroelektrana

Princip rada ove opreme je prilično jednostavan, što doprinosi njegovoj pouzdanosti. Protok vode, koji pada na lopatice turbine, rotira hidraulički pogon povezan sa električnim generatorom, koji osigurava proizvodnju električne energije pod kontrolom upravljačkog sistema.
Moderne mini hidroelektrane opremljene su sistemom upravljanja koji omogućava rad u automatskom režimu sa trenutnim prelaskom na ručno upravljanje u slučaju nužde. vanredna situacija. Sistem zaštite na više nivoa omogućava vam da izbegnete preopterećenje opreme prilikom promene spoljni uslovi. Dizajn stanica omogućava minimiziranje građevinski radovi prilikom ugradnje potrebne opreme.

Vrste mini hidroelektrana

Mini hidroelektrana je oprema kapaciteta od 1 do 3000 kW, koja uključuje uređaj za unos vode (turbinu), agregat za proizvodnju i sistem upravljanja opremom.
Ovisno o korištenim vodnim resursima, mini hidroelektrane se dijele u nekoliko kategorija:

• protočne stanice koje koriste energiju malih rijeka sa uređenim akumulacijama. Uglavnom se koristi na ravnom terenu;
• stacionarne elektrane brza struja prilikom eksploatacije planinskih rijeka;
• stanice koje koriste razlike u protoku vode industrijska preduzeća;
• mobilne stanice koje koriste ojačana crijeva za organiziranje protoka.

Prema očekivanom pritisku protoka vode, hidraulička jedinica i njena turbina su dizajnirani tako da odgovaraju snazi ​​električne agregata kako bi se osigurala potrebna brzina rotacije generatora i olakšalo stvaranje potrebne frekvencije struje.

Za raznim uslovima rada mini hidroelektrana, razvijeni su odgovarajući projekti turbina:

• sa visokim pritiskom protoka vode većim od 60 m koriste se radijalno-aksijalne i bucket turbine;
• sa prosječnim intenzitetom protoka od 25 - 60 m, dobro su se pokazale turbine rotacijskog i radijalno-aksijalnog dizajna;
• na niskotlačnim tokovima isplativije je koristiti rotacijske i propelerske konstrukcije smještene u armiranobetonskim komorama.

Video doma napravljene hidroelektrane

Karakteristike priključenja mini hidroelektrana

Dizajn ove opreme omogućava vam povezivanje stanica direktno na mrežu napajanja, u ovom slučaju se koristi sinhroni generator. Za stvaranje lokalna mreža Koriste asinhronu jedinicu koja je opremljena balastnom jedinicom koja je neophodna za rasipanje viška snage kako bi se izbjegao kvar sistema napajanja i nagle promjene u glavnim parametrima mreže.

Prednosti i mane mini hidroelektrana

U korist rada slični sistemi može se pripisati:

• ekološka sigurnost opreme i nema potrebe za poplavom velike površine;
• niska cijena proizvedene električne energije, koja je nekoliko puta jeftinija od one proizvedene u termoelektranama;
• jednostavnost i pouzdanost opreme koja se koristi i mogućnost njenog rada u autonomnom režimu;
• neiscrpnost korišćenih prirodnih resursa

Nedostaci uključuju:

• prekidi u opskrbi električnom energijom pojedinih regija u slučaju kvara opreme, u slučaju korištenja mini hidroelektrane kao lokalnog izvora. Ovo se kompenzira prisustvom napajanja u nuždi koje se automatski povezuje;
• slaba proizvodna i remontna baza ovog sektora snabdijevanja energijom u našoj zemlji.

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 generiranje električna energija. 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 kruto 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 posuđeno iz dizajna vjetroelektrana, svojevrsne "podvodne vjetroturbine". vertikalni rotor. 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 domaćih hidroelektrana primljene šeme propelera i vodenog točka. Budući da su ove opcije relativno jednostavne za proizvodnju, zahtijevaju minimalne proračune i implementiraju se uz minimalne troškove, imaju visoku efikasnost i jednostavne su za konfiguraciju i rad.

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, tada 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 sa bicikla moći će da osvijetli šator i napuni Mobiteli ili druge sprave.

Sljedeći na redu su projekti čiji je prototip bila protočna (model 1964.) vijenac hidroelektrane V. Blinova.

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 tekuća voda. 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 ovom području. 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.

Fig.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 da se fokusirate na maksimalna snaga od jednog “hidroenergetskog vijenca” od oko 250-300 W, pokrivajući vršno opterećenje pomoću baterije napunjene iz mini hidroelektrane.

Prijenos okretnog momenta s radnog vratila hidraulične elektrane na remenicu električnog generatora obično se provodi pomoću međuprijenosnika. Međutim, ovaj element, strogo govoreći, može se isključiti ako generator koji se koristi u dizajnu mikrohidroelektrane 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.

Fig.2. Potopna 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 ploča 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 gdje 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), zatim ovaj dizajn Preporučuje se opremanje 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 često moguć u ruskim uvjetima samo sezonski (zbog smrzavanja većine rijeka), onda nakon isteka perioda rada, cijela konstrukcija izvučena na obalu podliježe temeljitom pregledu. 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 đubriva 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 pritezanje.

Fig.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 mikrohidroelektrani koja se razmatra. Proizvode 12-14 V DC i mogu se lako povezati na oba baterija i električnih uređaja. Snaga ovih mašina je oko 300 W.

Dizajn prijenosne mini hidroelektrane s vertikalnim rasporedom "vijenca" i generatora također je sasvim prihvatljiv za samoproizvodnju. 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 prečnik Savonius rotora koji se ovdje koristi. 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 hidroelektrana sa vertikalnim rasporedom krajnjih rotora:
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 (oblast Tver). Par vijenaca ovdje je pokretao dva standardna automobilska i traktorska generatora ukupne snage 3,5 kW.

MK 10 1997 I. Dokunin