Vesivirran vahvuus on uusiutuva luonnonvara, jonka avulla voit vastaanottaa melkein ilmaista sähköä. Luonnon lahjoittama energia tarjoaa mahdollisuuden säästää apuohjelmia ja ratkaista laitteiden latausongelman.
Jos joki tai joki virtaa kodin lähellä, ne kannattaa käyttää. He pystyvät toimittamaan sähköä tonttiin ja taloon. Ja vaikka rakennetaan itse-vesivoimalaitos, taloudellinen vaikutus kasvaa huomattavasti.
Esitetyssä artikkelissa kuvataan yksityiskohtaisesti yksityisten hydraulisten rakenteiden valmistustekniikka. Puhuimme siitä, mitä tarvitaan järjestelmän perustamiseen ja sen yhdistämiseen kuluttajiin. Täältä löydät tietoa kaikista pienoisenergian toimittajien vaihtoehdoista, jotka on koottu improvisoiduista materiaaleista.
Vesivoimalaitokset
Vesivoimalaitokset ovat rakenteita, jotka pystyvät muuttamaan veden liikkumisen energian sähköksi. Vaihtoehtoisia ”vihreitä” sähköntoimittajia hyödynnetään edelleen aktiivisesti vain lännessä. Maamme alueella tämä lupaava teollisuus on vasta tekemässä ensimmäisiä arka askeleensa.
kuvagalleria
Kuva
Sähköntuotanto veden potentiaalin hyödyntämisellä on yksi lupaavista vihreän energian alueista. Sen etuna on planeetan ehtymättömien vapaiden luonnonvarojen käyttö, joka vahingoittaa luonnon ympäristöä vähiten.
Pienen vesivoiman alalla mukana ovat mm. Minivesivoimalaitokset, joiden teho on 3-100 kW - 25 MW
Sähkön hankkimiseksi veden energiaa käytettäessä ei ole välttämätöntä olla pyörteää vuoristojokea tai rakentaa suurta padoa. Se riittää kaventamaan pienen joen tai puron pohjaa
Pienen vesivoimalan turbiini voidaan pakottaa kääntämään tilavuudeltaan jopa suhteellisen pieni kanava, johon vesi tulee läheisestä säiliöstä tai joesta
Suorassa vesivirrassa sijaitsevat pienet vesivoimalaitokset ovat yksinkertaisia, mutta ne eivät salli valumien voimakkuuden ja määrän säätämistä. Säätömahdollisuus tuottaa pienikokoisen säiliön
Lupaavimpia pienvesivoimalaitosten järjestämiselle ovat vuoristovirrat, joilla on kanavalle ominainen korkeusero. Samanlaisia olosuhteita voidaan kuitenkin luoda myös joelle, joka virtaa tasaista maastoa pitkin.
Kaikenlaiset vesipyörät ja pyörteet, jotka voidaan rakentaa keinotekoisesti valamalla betonirakenteita, auttavat parantamaan pienvesivoimalan suorituskykyä.
Tehokkuuden lisäämiseksi pienet vesivoiman kehittäjät parantavat turbiineja. Esimerkiksi tavanomainen pyörä, jossa on terät, korvataan monikierrosruuvilla
Veden käyttäminen sähkön tuottamiseen
Yksi perinteisistä vaihtoehdoista pienelle vesivoimalle
Kanavan kaventuminen energian talteenottoa varten
Terän suunnattu laite
Läheinen pato pato pienellä säiliöllä
Korkeusero puron tai joen kanavalla
Keinotekoisesti rakennettu kierre
Tehokas ruuvityyppinen turbiini
Pienet yksityiset vesivoimalaitokset voivat olla padot suurilla joilla, jotka tuottavat kymmenestä useisiin satoihin megawatteihin, tai minivesivoimalaitoksia, joiden enimmäisteho on 100 kW, mikä riittää omakotitalon tarpeisiin. Täältä jälkimmäisestä ja opi lisää.
Hydraulinen ruuviaseman
Suunnittelu koostuu joustavan teräskaapeliin kiinnitetystä roottoriketistä, joka on vedetty joen yli. Kaapelilla itsessään on kiertoakselin rooli, jonka toinen pää on kiinnitetty tukilaakeriin, ja toinen aktivoi generaattoriakselin.
Jokainen “seppelemäinen” hydraulinen roottori pystyy tuottamaan noin 2 kW energiaa, mutta veden virtausnopeuden tulisi olla vähintään 2,5 metriä sekunnissa ja säiliön syvyys ei saa ylittää 1,5 m.
Garlandin vesivoimalan toimintaperiaate on yksinkertainen: veden paine pyörittää hydraulisia ruuveja ja ne kiertävät kaapelia ja pakottavat generaattorin tuottamaan energiaa
Garland-asemia käytettiin menestyksekkäästi jo viime vuosisadan puolivälissä, mutta silloin ruuvien roolissa olivat kotitekoiset potkurit ja jopa tinakanisterit. Nykyään valmistajat tarjoavat useita roottorityyppejä käyttöolosuhteisiin.
Ne on varustettu erikokoisilla teräslevyllä valmistetuilla terillä, ja niiden avulla saat aseman käytöstä maksimaalisen hyötysuhteen.
Mutta vaikka tämän vetygeneraattorin valmistus on melko helppoa, sen toimintaan liittyy joukko erityisolosuhteita, jotka eivät aina ole toteutettavissa tosielämässä. Tällaiset rakenteet tukkivat joenpohjan, ja on epätodennäköistä, että rannikon naapurit, puhumattakaan ympäristöpalvelujen edustajista, sallivat virtausenergian käytön sinun tarkoituksiin.
Lisäksi talvella yksikköä voidaan käyttää vain jäätymättömissä vesistöissä, ja ankarissa ilmastoissa se voidaan säilyttää tai purkaa. Siksi seppeleasemat rakennetaan väliaikaisesti ja pääasiassa autiolle alueelle (esimerkiksi lähellä kesä laidunmaita).
Roottoriasemat, joiden kapasiteetti on 1–15 kW / h, tuottavat jopa 9,3 MW kuukaudessa ja antavat sinulle mahdollisuuden ratkaista sähköistysongelmat alueilla, jotka ovat kaukana keskitetyistä moottoriteistä
Päivänkakkaraketjun moderni analogi on upotettavat tai vuorovesikehykset, joissa on poikittainen roottori. Toisin kuin niiden garland-edeltäjänsä, nämä rakenteet eivät tukki koko jokea, vaan käyttävät vain osaa kanavasta, ja ne voidaan asentaa pontonille / lautalle tai laskea kokonaan säiliön pohjalle.
Pystyroottori Daria
Darier-roottori on turbiinilaite, joka nimettiin keksijänsä kunniaksi vuonna 1931. Järjestelmä koostuu useista säteittäisiin palkeihin kiinnitetyistä aerodynaamista teristä ja toimii paine-eron takia nostosiipipohjan periaatteen mukaisesti, jota käytetään laajasti laivanrakennuksessa ja ilmailussa.
Vaikka näitä kasveja käytetään enemmän tuulengeneraattoreiden luomiseen, ne voivat toimia veden kanssa. Mutta tässä tapauksessa tarvitaan tarkkoja laskelmia, jotta terien paksuus ja leveys valittaisiin vesivirtauksen vahvuuden mukaan.
Darier-roottori muistuttaa ”tuulimyllyä”, joka on asennettu vain veden alle, ja se voi toimia riippumatta virtausnopeuden kausivaihteluista
Pystysuoraa roottoria käytetään harvoin paikallisten vesivoimalaitosten luomiseen. Hyvistä suoritusindikaattoreista ja suunnittelun ilmeisestä yksinkertaisuudesta huolimatta laitteisto on melko vaikea käyttää.
Ennen työn aloittamista järjestelmä on "kiertynyt", mutta vain säiliön jäätyminen voi pysäyttää juoksevan aseman. Siksi Darier-roottoria käytetään pääasiassa teollisuusyrityksissä.
Itävaltalainen keksijä Franz Zotloterer ehdotti mielenkiintoista ratkaisua pienten vesivoimalaitosten suunnitteluun vertikaalisesti toimivalla turbiinilla:
kuvagalleria
Kuva
Mini-asema porealtaan painovoiman vaikutuksesta
Erillisen kanavan rakentaminen porealtaalla
Turbiini pyörimisen keskellä
Luodut energiankeräimet
Porealtaan painava etu katsotaan perustellusti kalavarojen säilyttämiseksi. Pystysuoran turbiinin toiminta ei vahingoita joen eläviä organismeja. Lisäksi muta ei viipy rakenteiden seinämillä vesivirtauksen erityisen liikkeen takia.
Vedenalainen potkuri
Itse asiassa tämä on yksinkertaisin tuuliturbiini, se on asennettu vain veden alle. Terien mitat maksimaalisen pyörimisnopeuden ja vähimmäisvastuksen varmistamiseksi lasketaan virtauksen voimakkuudesta riippuen. Esimerkiksi, jos virtausnopeus ei ylitä 2 m / s, terän leveyden tulee olla 2-3 cm.
Vedenalainen potkuri on helppo valmistaa omin käsin, mutta se sopii vain syville ja nopeille joille - matalassa lampissa pyörivät lavat voivat vahingoittaa kalastajia, uimareita, vesilintuja ja eläimiä
Tällainen tuulimylly on asennettu "kohti" virtausta, mutta sen terät eivät toimi vedenpaineen paineen vuoksi, vaan nostovoiman esiintymisen vuoksi (lentokoneen siipin tai laivan potkurin periaatteessa).
Vesipyörä terillä
Vesipyörä on yksi yksinkertaimmista versioista hydraulimoottorista, joka tunnetaan Rooman valtakunnan ajoista lähtien. Sen työn tehokkuus riippuu pitkälti lähteestä, johon se asennettiin.
Valupyörä voi pyöriä vain virtausnopeuden takia, ja valupyörää voidaan kiertää ylhäältä terille virtaavan paineen ja veden painon avulla
Vesistöjen syvyydestä ja kanavasta riippuen voidaan asentaa erityyppisiä pyöriä:
- Sukellusvene (tai huonompi) - Sopii matalaan jokeen, jolla on nopea virtaus.
- Midbottom - sijaitsevat kanavissa, joissa on luonnolliset kaskadit siten, että virta virtaa suunnilleen pyörivän rummun keskellä.
- Irtotavarana (tai korkea-paalutus) - on asennettu padon, putken alle tai luonnollisen kynnyksen alaosaan, jotta putoava vesi jatkuu pyörän yläosan läpi.
Mutta kaikkien vaihtoehtojen toimintaperiaate on yksi ja sama: vesi tulee teriin ja ajaa pyörää, mikä saa aikaan minivoimalaitoksen generaattorin pyörimisen.
Hydraulisten laitteiden valmistajat tarjoavat hyllyltä turbiineja, joiden lavat on erityisesti sovitettu tiettyyn veden virtausnopeuteen. Mutta kodin käsityöläiset tekevät rumpurakenteita vanhanaikaisella tavalla - improvisoiduista materiaaleista.
Seuraava valokuvan avulla voit tutustua vaiheisiin, joissa rakennetaan pienimmän vesivoimalan yksinkertaisin versio:
kuvagalleria
Kuva
Vaihe 1: Kavenna kanavaa ja muodosta delta
Vaihe 2: Turbiinikokoonpanon osien leikkaaminen
Vaihe 3: Terien kiinnitys vaihtavassa turbiinissa
Vaihe 5: Tukien asentaminen suorakanavaan
Vaihe 5: Turbiinin asentaminen tukirakenteeseen
Vaihe 6: Generaattorin ja paristojen kytkeminen
Vaihe 7: Hihnaveto
Vaihe 8: Laitteen testaaminen asennuksen jälkeen
Ehkä optimoinnin puute vaikuttaa tehokkuusindikaattoreihin, mutta kotitekoisten laitteiden kustannukset ovat useita kertoja halvempia kuin ostetun vastineen. Siksi vesipyörä on suosituin vaihtoehto oman mini-vesivoimalan organisoimiseksi.
Vesivoimalan asentamisen ehdot
Hydrogeneraattorin tuottaman energian houkuttelevasta halvemuksesta huolimatta on tärkeää ottaa huomioon vesilähteen ominaisuudet, jonka resursseja aiot käyttää omiin tarpeisiisi.
Kaikista vesistöistä ei todellakaan ole sopivia minivetyvoimalaitosten käyttöä varten, varsinkin ympäri vuoden, joten se ei vahingoita mahdollisuutta muodostaa yhteys keskitetylle valtatielle.
Muutamia etuja ja haittoja
Yksittäisen vesivoimalan tärkeimmät edut ovat ilmeiset: halpa sähkö, joka tuottaa halpaa sähköä, ei vahingoita luontoa (toisin kuin padot, jotka tukkivat joen virtaa). Vaikka järjestelmää ei voida kutsua ehdottoman turvalliseksi, silti pyörivät turbiinielementit voivat aiheuttaa vammoja vedenalaisen maailman asukkaille ja jopa ihmisille.
Onnettomuuksien estämiseksi vesivoimalaitos on suojattava, ja jos järjestelmä on kokonaan veden piilossa - asenna varoitusmerkki rannalle
Mini-hydro edut:
- Toisin kuin muut ”ilmaiset” energialähteet (aurinkopaneelit, tuuligeneraattorit), hydrauliikkajärjestelmät voivat toimia riippumatta kellonajasta tai säästä. Ainoa asia, joka voi estää niitä, on säiliön jäätyminen.
- Vesigeneraattorin asentamiseen ei tarvitse olla suurta jokea - samoja vesipyöriä voidaan käyttää menestyksekkäästi myös pienissä (mutta nopeissa!) Virroissa.
- Laitokset eivät päästä haitallisia aineita, eivät saastuta vettä ja toimivat melkein hiljaa.
- Minimivesivoimalaitosten, joiden teho on enintään 100 kW, asentamista varten ei ole tarpeen lupakirjojen laatimista (vaikka kaikki riippuu paikallisista viranomaisista ja asennustyypistä).
- Ylimääräinen sähkö voidaan myydä naapuritaloihin.
Mitä tulee puutteisiin, virtauksen puutteesta voi tulla vakava este laitteiden tuottavalle toiminnalle. Tässä tapauksessa on tarpeen pystyttää apurakenteet, mikä aiheuttaa lisäkustannuksia.
Jos läheisen joen potentiaalinen energia ei riitä käytännölliseen käyttöön riittävän määrän sähkön tuottamiseksi, on syytä kiinnittää huomiota tuulivoimaloiden rakennusmenetelmiin. Tuulimylly toimii tehokkaana lisäaineena.
Veden virtauksen mittaus
Ensimmäinen asia, joka sinun täytyy ajatella aseman muodon ja asennustavan suhteen, on mitata veden virtauksen nopeus valitussa lähteessä.
Helpoin tapa on laskea kevyt esine (esimerkiksi tennispallo, pala polystyreenivaahtoa tai kalastuskellua) kosken ja pysäyttää aika, jonka aikana uimari ui etäisyyden tietystä maamerkistä. "Uinnin" vakioetäisyys on 10 metriä.
Jos lampi on kaukana kotoa, voit rakentaa haarakanavan tai putkilinjan ja samalla huolehtia korkeuseroista
Nyt sinun on jaettava ajettu matka metreinä sekuntien lukumäärällä - tämä on virran nopeus. Mutta jos saatu arvo on alle 1 m / s, on välttämätöntä pystyttää keinotekoiset rakenteet virtauksen kiihdyttämiseksi korkeuseroilla.
Tämä voidaan tehdä käyttämällä kokoontaitettavaa padoa tai kapeaa tyhjennysputkea. Mutta ilman hyvää ideatulosta vesivoimalaitoksesta on luovuttava.
Vesipumppujen vesivoimalaitosten tuotanto
Tietenkin, että koota “yhdelle polvelle” ja rakentaa kolossi, joka on tarkoitettu palvelemaan yritystä tai asutusta jopa kymmenestä talosta, on idea fantasian valtakunnasta. Mutta mini-vesivoimalan rakentaminen omin käsin sähkön säästämiseksi on melko todellinen. Lisäksi voit käyttää sekä valmiita komponentteja että improvisoituja materiaaleja.
Siksi harkitsemme vaiheittaista yksinkertaisimman rakenteen - vesipyörän - valmistamista.
Tarvittavat materiaalit ja työkalut
Mini-vesivoimalan valmistamiseksi omilla käsilläsi on valmistettava hitsauskone, hiomakone, pora ja joukko aputyökaluja - vasara, ruuvimeisseli, viivain.
Tarvittavista materiaaleista:
- Kulmat ja ohutlevy, paksuus vähintään 5 mm.
- Putket PVC: stä tai galvanoidusta teräksestä terien valmistukseen.
- Generaattori (voit käyttää valmista tai valmistaa sen itse, kuten tässä esimerkissä).
- Jarrulevyt.
- Akseli ja laakerit.
- Vaneri.
- Polystyreenihartsi roottorin ja staattorin täyttämiseen.
- 15 mm kuparilanka vaihdegeneraattorille.
- Neodyymimagneetit.
Huomaa, että pyörän malli joutuu jatkuvasti kosketuksiin veden kanssa, joten metalli- ja puuelementit on valittava kosteudelta suojattuna (tai huolehdi niiden kyllästämisestä ja maalaamisesta itse). Ihannetapauksessa vaneri voidaan korvata muovilla, mutta puiset osat on helpompi saada ja muotoilla.
Pyörien ja suuttimien valmistus
Itse pyörän perusta voi olla kaksi terästä, joiden halkaisija on sama (jos on mahdollista saada teräsrumpu kaapelista - erinomainen, tämä nopeuttaa huomattavasti kokoamisprosessia).
Mutta jos käsillä olevista materiaaleista ei löydy metallia, on mahdollista leikata ympyröitä vedenpitävästä vanerista, vaikka jopa käsitellyn puun lujuutta ja kestävyyttä ei voida verrata teräkseen. Sitten yhdestä levystä on leikattava pyöreä reikä generaattorin asentamista varten.
Sen jälkeen terät valmistetaan, ja ne tarvitsevat vähintään 16 kpl. Tätä varten galvanoidut putket leikataan pituussuunnassa kahteen tai neljään osaan (halkaisijasta riippuen).Sitten itse leikkuukohdat ja terien pinta on hiottava energiahäviöiden vähentämiseksi kitkan aikana.
Terät asennetaan noin 40-45 asteen kulmaan - tämä auttaa kasvattamaan pinta-alaa, johon virtausvoima vaikuttaa
Kahden sivukiekon etäisyyden tulisi olla mahdollisimman lähellä terien pituutta. Tulevien napojen sijaintipaikan rajaamiseksi suositellaan, että vanerista tehdään malli, johon merkitään paikka jokaiselle osalle ja reikä pyörän kiinnittämiseksi generaattoriin. Valmiit merkinnät voidaan kiinnittää yhden taajuusmuuttajan ulkopuolelle.
Sitten ympyrät asennetaan yhdensuuntaisesti toisiinsa kiinteillä kierteillä, ja terät hitsataan tai kiinnitetään pulteilla haluttuihin asentoihin. Rumpu pyörii laakereissa, ja tueksi käytetään pienen halkaisijan omaavaa kulma- tai putkikehystä.
Tässä vaiheessa rumpuyksikköä voidaan pitää täydellisenä, on vielä varustettava se kotitekoisella generaattorilla ja suuttimella, joka ohjaa veden virtausta
Suutin on suunniteltu kaskadityyppisille vesilähteille - tällainen asennus mahdollistaa virtausenergian maksimaalisen käytön. Tämä apuelementti valmistetaan taivuttamalla peltiä myöhemmin saumojen hitsaamalla, ja sitten se asennetaan putkeen.
Jos alueellasi virtaa tasainen joki ilman koskia ja muita korkealla sijaitsevia esteitä, tämä yksityiskohta ei ole välttämätön.
On tärkeää, että suuttimen poistoreiän leveys vastaa itse pyörän leveyttä, muuten osa virtauksesta menee tyhjäkäynnille putoamalla terille
Nyt pyörä on asennettava akselille ja asennettava tukeen kulmista, jotka on hitsattu tai ruuvattu yhteen. Jää vielä tehdä generaattori (tai asentaa se valmiiksi) ja voit mennä joelle.
DIY-generaattori
Kotitekoisen generaattorin valmistamiseksi sinun on tehtävä staattorin käämi ja täyttö, jota varten tarvitset kelat, joissa kussakin on 125 kierrosta kuparilankaa. Yhdistämisen jälkeen koko rakenne kaadetaan polyesterihartsilla.
Jokainen vaihe koostuu kolmesta peräkkäin kiinnitetystä kelasta, joten kytkentä voidaan muodostaa tähden tai kolmion muodossa, jossa on useita ulkoisia johtimia
Nyt sinun on valmistettava vanerimalli, joka vastaa jarrulevyn kokoa.
Merkinnät tehdään puiselle renkaalle ja tehdään aukkoja magneettien asentamista varten (tässä tapauksessa käytettiin neodyymimagneetteja, joiden paksuus oli 1,3 cm, leveys 2,5 cm ja pituus 5 cm). Sitten tuloksena oleva roottori täytetään myös hartsilla ja kuivauksen jälkeen se kiinnitetään pyörän rumpuun.
Vesipyörä jarrulevyroottorilla ja kuparilankakelageneraattori - maalattu, edustava ja käyttövalmis
Viimeksi asennettu alumiinikotelo ampeerimittarilla, joka peittää tasasuuntaajat. Näiden elementtien tehtävänä on muuntaa kolmivaihevirta tasavirraksi.
Kun olet asentanut pyörän pienen joen virtaan kaskadilla tai ohitusputkella, voit luottaa minihydroelektrisen voimalaitoksen suorituskykyyn 1,9A * 12 V 110 kierrosta minuutissa
Jotta virtauksen mukana tulleet lehdet, hiekka ja muut roskat eivät pudota pyörään, on suositeltavaa laittaa suojaverkko laitteen eteen.
Voit myös kokeilla magneettien ja käämien välisiä aukkoja, joiden kierrosten lukumäärä on lisääntynyt, vesivoimalan tehokkuuden lisäämiseksi.
Opit kaikentyyppisistä vaihtoehtoisista energialähteistä lukemalla artikkelin ”vihreän teknologian” käyttöönotosta jokapäiväisessä elämässä.
Video # 1. Esimerkki toimivasta hydrauliasennuksesta, jossa on itse valmistettu generaattori, joka perustuu kolmivaiheiseen moottoriin:
Video # 2. Vesivoimainen minivoimalaitos:
Video # 3. Polkupyörän pyörään perustuva asema on mielenkiintoinen ratkaisu energiansaannin ongelmaan lomalla kaukana sivilisaatiosta:
Kuten näette, veden minivoimalan rakentaminen omilla käsillä ei ole niin vaikeaa. Mutta koska suurin osa sen komponenttien laskelmista ja parametreista määritetään "silmämääräisesti", on valmistauduttava mahdollisiin erittelyihin ja niihin liittyviin kustannuksiin.
Jos sinulla ei ole tietoa ja kokemusta tällä alalla, sinun tulee luottaa asiantuntijoihin, jotka suorittavat kaikki tarvittavat laskelmat, neuvoo tapauksellesi sopivia laitteita ja asentavat ne laadukkaasti.
Kirjoita kommentit alla olevaan kohtaan. Jaa mielenkiintoista tietoa ja hyödyllisiä suosituksia, jätä temaattiset valokuvat. Ehkä haluat kertoa kuinka rakensit oman vesivoimalaitoksen esikaupunkialueelle? Otamme mielellämme lukemasi tarinasi laitteen prosessista ja käytöstä.