Μίνι υδροηλεκτρικός σταθμός. Μικροϋδροηλεκτρικοί σταθμοί

Μικρός υδροηλεκτρικός σταθμός ή μικρό υδροηλεκτρικό σταθμό(SHPP) - ένας υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας που παράγει σχετικά μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας και αποτελείται από υδροηλεκτρικούς σταθμούς με εγκατεστημένη ισχύ από 1 έως 3000 kW.

Μικρο υδροηλεκτρικός σταθμός σχεδιασμένο να μετατρέπει την υδραυλική ενέργεια μιας ροής ρευστού σε ηλεκτρική ενέργεια για περαιτέρω μετάδοση της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας στο σύστημα ισχύος. Ο όρος micro σημαίνει ότι αυτός ο υδροηλεκτρικός σταθμός εγκαθίσταται σε μικρά υδάτινα σώματα - μικρά ποτάμια ή ακόμα και ρέματα, τεχνολογικά ρεύματα ή διαφορές υψομέτρου συστημάτων επεξεργασίας νερού και η ισχύς της υδραυλικής μονάδας δεν υπερβαίνει τα 10 kW.

Οι ΜΥΗΗΕ χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: μικρουδροηλεκτρικούς σταθμούς (έως 200 kW) και μίνι υδροηλεκτρικούς σταθμούς (έως 3000 kW). Τα πρώτα χρησιμοποιούνται κυρίως σε νοικοκυριά και μικρές επιχειρήσεις, τα δεύτερα - σε μεγαλύτερες εγκαταστάσεις. Για τον ιδιοκτήτη εξοχική κατοικίαή μικρές επιχειρήσεις, οι πρώτες έχουν προφανώς μεγαλύτερο ενδιαφέρον.

Με βάση την αρχή της λειτουργίας, οι μικρο-υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:

Τροχός νερού . Πρόκειται για έναν τροχό με λεπίδες, τοποθετημένες κάθετα στην επιφάνεια του νερού και μισο βυθισμένο σε αυτόν. Κατά τη λειτουργία, το νερό ασκεί πίεση στις λεπίδες και προκαλεί την περιστροφή του τροχού.

Από την άποψη της ευκολίας κατασκευής και της απόκτησης μέγιστης απόδοσης με ελάχιστο κόστος, αυτό το σχέδιο λειτουργεί καλά. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται συχνά στην πράξη.

Μίνι υδροηλεκτρικός σταθμός Garland . Είναι ένα καλώδιο που ρίχνεται από τη μια όχθη του ποταμού στην άλλη με ρότορες άκαμπτα στερεωμένους σε αυτό. Η ροή του νερού περιστρέφει τους ρότορες και από αυτούς η περιστροφή μεταδίδεται σε ένα καλώδιο, το ένα άκρο του οποίου συνδέεται με το ρουλεμάν και το άλλο στον άξονα της γεννήτριας.

Μειονεκτήματα ενός υδροηλεκτρικού σταθμού γιρλάντα: υψηλή κατανάλωση υλικού, κίνδυνος για τους άλλους (μακρύ υποβρύχιο καλώδιο, ρότορες κρυμμένοι στο νερό, μπλοκάρισμα του ποταμού), χαμηλή απόδοση.

Rotor Daria . Αυτός είναι ένας κατακόρυφος ρότορας που περιστρέφεται λόγω της διαφοράς πίεσης στα πτερύγια του. Η διαφορά πίεσης δημιουργείται από τη ροή ρευστού γύρω σύνθετες επιφάνειες. Το αποτέλεσμα είναι παρόμοιο με την ανύψωση ενός υδροπτέρυγου ή με την ανύψωση ενός πτερυγίου αεροπλάνου. Στην πραγματικότητα, οι ΜΥΗΕ αυτού του σχεδιασμού είναι πανομοιότυποι με τις ομώνυμες ανεμογεννήτριες, αλλά βρίσκονται σε υγρό μέσο.

Ο ρότορας Daria είναι δύσκολο να κατασκευαστεί. Αλλά είναι ελκυστικό επειδή ο άξονας του ρότορα βρίσκεται κατακόρυφα και η ισχύς μπορεί να αφαιρεθεί πάνω από το νερό, χωρίς πρόσθετα γρανάζια. Ένας τέτοιος ρότορας θα περιστρέφεται με οποιαδήποτε αλλαγή στην κατεύθυνση ροής. Όπως και ο αερομεταφερόμενος αντίστοιχος, η απόδοση του ρότορα Darrieus είναι κατώτερη από αυτή των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών τύπου έλικα.

Προπέλα . Αυτός είναι ένας υποβρύχιος "ανεμόμυλος" με κατακόρυφο ρότορα, ο οποίος, σε αντίθεση με έναν αέρα, έχει λεπίδες ελάχιστου πλάτους μόνο 2 cm Αυτό το πλάτος παρέχει ελάχιστη αντίσταση και μέγιστη ταχύτητα περιστροφής και επιλέχθηκε για την πιο κοινή ταχύτητα ροής - 0,8 -2 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

ΜΥΗΕ με προπέλα , όπως και τα τροχοφόρα, κατασκευάζονται εύκολα και έχουν σχετικά υψηλή απόδοση, η συχνή χρήση τους οφείλεται σε αυτό.

Ταξινόμηση μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών

Ταξινόμηση ανά ισχύ εξόδου (περιοχές εφαρμογής) .

Η ισχύς που παράγεται από έναν μικρο υδροηλεκτρικό σταθμό καθορίζεται από έναν συνδυασμό δύο παραγόντων, ο πρώτος είναι η πίεση του νερού που ρέει στα πτερύγια του υδραυλικού στροβίλου, ο οποίος οδηγεί τη γεννήτρια που παράγει ηλεκτρική ενέργεια και ο δεύτερος παράγοντας είναι ο ρυθμός ροής. δηλ. ο όγκος του νερού που διέρχεται από τον στρόβιλο σε 1 δευτερόλεπτο. Η ροή είναι ο καθοριστικός παράγοντας κατά την ταξινόμηση ενός υδροηλεκτρικού σταθμού ως συγκεκριμένου τύπου.

Με βάση την παραγόμενη ισχύ, οι μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε:

Οικιακή ισχύς έως 15 kW: χρησιμοποιείται για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε ιδιωτικά νοικοκυριά και αγροκτήματα.
Εμπορική έως 180 kW: παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε μικρές επιχειρήσεις.
Βιομηχανικά με ισχύ άνω των 180 kW: παράγουν ηλεκτρική ενέργεια προς πώληση ή η ενέργεια μεταφέρεται στην παραγωγή.

Ταξινόμηση ανά σχέδιο

Ταξινόμηση ανά τοποθεσία εγκατάστασης

Υψηλή πίεση - πάνω από 60 m.
Μέση πίεση - από 25 m.
Χαμηλή πίεση - από 3 έως 25 m.

Αυτή η ταξινόμηση υπονοεί ότι ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής λειτουργεί με διαφορετικές ταχύτητες και ότι λαμβάνονται ορισμένα μέτρα για τη μηχανική σταθεροποίησή του, επειδή ο ρυθμός ροής εξαρτάται από την πίεση.

Εξαρτήματα μίνι υδροηλεκτρικού σταθμού

Η εγκατάσταση ηλεκτροπαραγωγής ενός μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού αποτελείται από έναν στρόβιλο, μια γεννήτρια και ένα σύστημα αυτόματο έλεγχο. Ορισμένα στοιχεία του συστήματος είναι παρόμοια με ή. Κύρια στοιχεία του συστήματος:

Υδροτουρμπίνα με λεπίδες, συνδεδεμένες με άξονα στη γεννήτρια
Γεννήτρια . Σχεδιασμένο να παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα. Προσαρμόζεται στον άξονα του στροβίλου. Οι παράμετροι του παραγόμενου ρεύματος είναι σχετικά ασταθείς, αλλά δεν συμβαίνει τίποτα παρόμοιο με τις υπερτάσεις ισχύος κατά την παραγωγή ανέμου.
Μονάδα ελέγχου υδροστροβίλου παρέχει εκκίνηση και διακοπή της υδραυλικής μονάδας, αυτόματο συγχρονισμό της γεννήτριας όταν είναι συνδεδεμένη στο σύστημα ισχύος, έλεγχο των τρόπων λειτουργίας της υδραυλικής μονάδας και διακοπή έκτακτης ανάγκης.
Μπλοκ φορτίου έρματος , σχεδιασμένο για να καταναλώνει ρεύμα που δεν χρησιμοποιείται αυτήν τη στιγμή από τον καταναλωτή, αποφεύγει την αστοχία της ηλεκτρικής γεννήτριας και του συστήματος παρακολούθησης και ελέγχου.
Ελεγκτής/σταθεροποιητής φόρτισης : σχεδιασμένο για τον έλεγχο της φόρτισης της μπαταρίας, τον έλεγχο της περιστροφής της λεπίδας και τη μετατροπή τάσης.
Τράπεζα AKB : μια δεξαμενή αποθήκευσης, το μέγεθος της οποίας καθορίζει τη διάρκεια της αυτόνομης λειτουργίας του αντικειμένου που τροφοδοτείται από αυτήν.
Αντιστροφέας , πολλά συστήματα υδροπαραγωγής χρησιμοποιούν συστήματα μετατροπέα. Εάν υπάρχει τράπεζα μπαταριών και ελεγκτής φόρτισης, τα υδραυλικά συστήματα δεν διαφέρουν πολύ από άλλα συστήματα που χρησιμοποιούν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Μίνι υδροηλεκτρικός σταθμός για ιδιωτική κατοικία

Η αύξηση των τιμολογίων ηλεκτρικής ενέργειας και η έλλειψη επαρκούς δυναμικότητας κάνουν επίκαιρα ζητήματα o αίτηση δωρεάν ενέργειαανανεώσιμες πηγές στα νοικοκυριά. Σε σύγκριση με άλλες πηγές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, οι μίνι υδροηλεκτρικοί σταθμοί παρουσιάζουν ενδιαφέρον, καθώς με ίση ισχύ με ανεμογεννήτρια και ηλιακή μπαταρίαείναι ικανά να προσφέρουν πολύ περισσότερη ενέργεια σε ίσο χρονικό διάστημα. Ένας φυσικός περιορισμός στη χρήση τους είναι η έλλειψη ποταμού

Εάν ένα μικρό ποτάμι, ρέμα ρέει κοντά στο σπίτι σας ή υπάρχουν υψομετρικές αλλαγές στους υπερχειλιστές λιμνών, τότε έχετε όλες τις προϋποθέσεις για την εγκατάσταση ενός μίνι υδροηλεκτρικού σταθμού. Τα χρήματα που δαπανήθηκαν για την αγορά του θα εξοφληθούν γρήγορα - θα σας παρέχεται φθηνή ηλεκτρική ενέργεια ανά πάσα στιγμή του χρόνου, ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες και άλλους εξωτερικούς παράγοντες.

Ο κύριος δείκτης που υποδηλώνει την αποτελεσματικότητα της χρήσης ΜΥΗΕ είναι η παροχή του ταμιευτήρα. Εάν η ταχύτητα είναι μικρότερη από 1 m/s, τότε είναι απαραίτητο να πάρετε πρόσθετα μέτραγια να το επιταχύνετε, για παράδειγμα, κάντε ένα κανάλι παράκαμψης μεταβλητής διατομής ή οργανώστε μια τεχνητή διαφορά ύψους.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της μικροϋδροηλεκτρικής ενέργειας

Τα πλεονεκτήματα ενός μίνι υδροηλεκτρικού σταθμού για το σπίτι περιλαμβάνουν:

Περιβαλλοντική ασφάλεια (με επιφυλάξεις για γόνου) του εξοπλισμού και απουσία ανάγκης να πλημμυρίσουν μεγάλες περιοχές με κολοσσιαίες υλικές ζημιές.
Οικολογική καθαρότητα της παραγόμενης ενέργειας. Δεν υπάρχει καμία επίδραση στις ιδιότητες και την ποιότητα του νερού. Οι δεξαμενές μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για αλιευτικές δραστηριότητες όσο και ως πηγές παροχής νερού για τον πληθυσμό.
Χαμηλό κόστος παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, το οποίο είναι αρκετές φορές φθηνότερο από αυτό που παράγεται σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.
Απλότητα και αξιοπιστία του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού και δυνατότητα λειτουργίας του σε αυτόνομη λειτουργία (τόσο εντός όσο και εκτός του δικτύου τροφοδοσίας). Το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγουν πληροί τις απαιτήσεις GOST για συχνότητα και τάση.
Η πλήρης διάρκεια ζωής του σταθμού είναι τουλάχιστον 40 χρόνια (τουλάχιστον 5 χρόνια πριν από μεγάλες επισκευές).
ανεξάντλητο των πόρων που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ενέργειας.

Το κύριο μειονέκτημα των μικρο-υδροηλεκτρικών σταθμών είναι ο σχετικός κίνδυνος για τους κατοίκους της υδρόβιας πανίδας, επειδή Τα περιστρεφόμενα πτερύγια του στροβίλου, ειδικά σε ροές υψηλής ταχύτητας, μπορούν να αποτελέσουν απειλή για τα ψάρια ή τα τηγανητά. Η περιορισμένη εφαρμογή της τεχνολογίας μπορεί επίσης να θεωρηθεί μειονέκτημα.

Η δύναμη της ροής του νερού είναι ένας ανανεώσιμος φυσικός πόρος που σας επιτρέπει να αποκτήσετε σχεδόν δωρεάν ρεύμα. Η ενέργεια που προσφέρεται από τη φύση θα δώσει την ευκαιρία να εξοικονομήσετε χρήματα υπηρεσίες κοινής ωφέλειαςκαι λύστε το πρόβλημα με τον εξοπλισμό επαναφόρτισης.

Αν κοντά στο σπίτι σας τρέχει ρέμα ή ποτάμι, αξίζει να το εκμεταλλευτείτε. Θα μπορούν να παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια στον χώρο και στο σπίτι. Και αν φτιάξετε έναν υδροηλεκτρικό σταθμό με τα χέρια σας, το οικονομικό αποτέλεσμα αυξάνεται σημαντικά.

Το άρθρο που παρουσιάζεται περιγράφει λεπτομερώς τις τεχνολογίες κατασκευής ιδιωτικών υδραυλικών κατασκευών. Μιλήσαμε για το τι απαιτείται για τη ρύθμιση του συστήματος και τη σύνδεσή του με τους καταναλωτές. Εδώ θα μάθετε για όλες τις επιλογές για μικροσκοπικούς προμηθευτές ενέργειας που συναρμολογούνται από σκραπ.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι δομές που μπορούν να μετατρέψουν την ενέργεια της κίνησης του νερού σε ηλεκτρική. μέχρι στιγμής εκμεταλλεύονται ενεργά μόνο στη Δύση. Στη χώρα μας, αυτή η πολλά υποσχόμενη βιομηχανία κάνει μόνο τα πρώτα δειλά της βήματα.

Συλλογή εικόνων

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούν τη δύναμη του νερού για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Οι αυτοδημιούργητοι σταθμοί λύνουν το πρόβλημα της απόστασης από κεντρικά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας ή βοηθούν στην εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των υδροηλεκτρικών σταθμών

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα έναντι άλλων τύπων εναλλακτικών πηγών ενέργειας:

Δεν εξαρτώνται από τον καιρό και την ώρα της ημέρας (σε αντίθεση με). Αυτό επιτρέπει την παραγωγή περισσότερης ενέργειας με προβλέψιμο ρυθμό.
Η ισχύς της πηγής (ποτάμι ή ρέμα) μπορεί να ρυθμιστεί. Για να γίνει αυτό, αρκεί να περιορίσετε το κανάλι με ένα φράγμα ή να παρέχετε διαφορά στα ύψη του νερού.
Οι υδραυλικές εγκαταστάσεις δεν κάνουν θόρυβο (σε αντίθεση με).
Πολλοί τύποι σταθμών χαμηλής ισχύος δεν απαιτούν καμία άδεια εγκατάστασης.

Τα μειονεκτήματα των οικιακών υδροηλεκτρικών σταθμών περιλαμβάνουν την αδυναμία εργασίας σε κρύο καιρό. Επιπλέον, το υδάτινο περιβάλλον είναι επιθετικό, επομένως τα μέρη του σταθμού πρέπει να είναι αδιάβροχα και ανθεκτικά.

Κατά το σχεδιασμό μίνι-υδροηλεκτρικών σταθμών παραγωγής ενέργειας για χρήση ως εναλλακτική πηγή ενέργειας για δικό του σπίτιΟι ακόλουθοι παράγοντες πρέπει να είναι καθοριστικοί:

Η εγγύτητα του ποταμού στο σπίτι. Δεν έχει νόημα να εγκαταστήσετε έναν αυτοσχέδιο σταθμό μακριά από το σπίτι. Όσο πιο μακριά είναι η εγκατάσταση, τόσο χαμηλότερη είναι η απόδοσή της, γιατί μέρος της ενέργειας θα χαθεί κατά τη μετάδοση. Επιπλέον, είναι πιο δύσκολο να προστατεύσετε τον υδροηλεκτρικό σας σταθμό από κλοπή ή ζημιά.
Επαρκής ταχύτητα ροής ή δυνατότητα αύξησής της. Η ισχύς του σταθμού αυξάνεται κατά γεωμετρική πρόοδοςμε αυξανόμενη ταχύτητα του νερού.

Είναι εύκολο να βρεις την ταχύτητα. Πετάξτε ένα κομμάτι αφρού ή μια μπάλα του τένις στο νερό και ορίστε το χρόνο που χρειάζεται για να κολυμπήσει μια συγκεκριμένη απόσταση. Στη συνέχεια, διαιρέστε τα μέτρα με τα δευτερόλεπτα και θα μάθετε την ταχύτητα. Η ελάχιστη επαρκής ταχύτητα νερού για έναν αυτοσχέδιο υδροηλεκτρικό σταθμό είναι 1 m/s.

Εάν ο ρυθμός ροής του ποταμού ή του ρέματος σας είναι κάτω από αυτήν την τιμή, τότε θα αυξηθεί με ένα μικρό φράγμα ή στενό σωλήνα. Αλλά αυτές οι επιλογές μπορεί να προκαλέσουν πρόσθετες δυσκολίες. Η κατασκευή ενός φράγματος απαιτεί άδεια από τις αρχές, καθώς και τη συγκατάθεση των γειτόνων.

Φτιάξτο μόνος σου μίνι υδροηλεκτρικός σταθμός

Ο σχεδιασμός ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι αρκετά περίπλοκος, επομένως θα είναι δυνατή η κατασκευή μόνο ενός μικρού σταθμού, ο οποίος θα εξοικονομήσει ηλεκτρική ενέργεια ή θα παρέχει ενέργεια σε ένα μέτριο νοικοκυριό. Παρακάτω είναι δύο παραδείγματα υλοποίησης ενός αυτοσχέδιου υδροηλεκτρικού σταθμού.

Πώς να φτιάξετε έναν μίνι υδροηλεκτρικό σταθμό από ένα ποδήλατο

Αυτή η έκδοση του υδροηλεκτρικού σταθμού είναι ιδανική για ποδηλατικές εκδρομές. Είναι συμπαγές και ελαφρύ, αλλά μπορεί να παρέχει ενέργεια σε ένα μικρό στρατόπεδο που έχει δημιουργηθεί στις όχθες ενός ρέματος ή ποταμού. Η ηλεκτρική ενέργεια που προκύπτει θα είναι αρκετή για το βραδινό φωτισμό και τη φόρτιση κινητών συσκευών.

Για να εγκαταστήσετε το σταθμό θα χρειαστείτε:

Μπροστινός τροχός από ποδήλατο.
Μια γεννήτρια ποδηλάτων που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία των φώτων ποδηλάτου.
Σπιτικές λεπίδες. Είναι κομμένα εκ των προτέρων από φύλλο αλουμινίου. Το πλάτος των λεπίδων πρέπει να είναι από δύο έως τέσσερα εκατοστά και το μήκος πρέπει να είναι από την πλήμνη του τροχού μέχρι το χείλος του. Μπορεί να υπάρχει οποιοσδήποτε αριθμός λεπίδων πρέπει να τοποθετηθούν στην ίδια απόσταση μεταξύ τους.

Για να ξεκινήσει ένας τέτοιος σταθμός, αρκεί να βυθίσετε τον τροχό στο νερό. Το βάθος βύθισης προσδιορίζεται πειραματικά, περίπου από το ένα τρίτο έως το μισό του τροχού.

Για την κατασκευή ενός πιο ισχυρού σταθμού για μόνιμη χρήση, θα χρειαστούν πιο ανθεκτικά υλικά. μέταλλο και πλαστικά στοιχεία, τα οποία προστατεύονται ευκολότερα από την έκθεση στο υδάτινο περιβάλλον. Είναι όμως και κατάλληλα ξύλινα μέρη, αν τα μουλιάσεις σε ειδικό διάλυμα και τα βάψεις με αδιάβροχο χρώμα.

Ο σταθμός απαιτεί τα ακόλουθα στοιχεία:

Ατσάλινο τύμπανο καλωδίου (διάμετρος 2,2 μέτρα). Ο ρότορας-τροχός είναι κατασκευασμένος από αυτό. Για να γίνει αυτό, το τύμπανο κόβεται σε κομμάτια και συγκολλάται ξανά σε απόσταση 30 εκατοστών. Οι λεπίδες (18 τεμάχια) κατασκευάζονται από τα υπολείμματα του τυμπάνου. Είναι συγκολλημένα σε ακτίνα υπό γωνία 45 μοιρών. Για τη στήριξη ολόκληρης της δομής, κατασκευάζεται ένα πλαίσιο από γωνίες ή σωλήνες. Ο τροχός περιστρέφεται στα ρουλεμάν.
Στον τροχό είναι εγκατεστημένο ένα γρανάζι αλυσίδας (η σχέση μετάδοσης πρέπει να είναι τέσσερα). Για να διευκολυνθεί η σύνδεση των αξόνων του κινητήρα και της γεννήτριας, καθώς και για τη μείωση των κραδασμών, η περιστροφή μεταδίδεται μέσω του κάρδανου από το παλιό αυτοκίνητο.
Κατάλληλο για γεννήτρια ασύγχρονος κινητήρας. Σε αυτό θα πρέπει να προστεθεί ένας ακόμη μειωτήρας ταχυτήτων με συντελεστή περίπου 40. Στη συνέχεια για τριφασική γεννήτριαμε 3000 rpm και συνολικό λόγο μείωσης 160, ο αριθμός των στροφών θα πέσει στις 20 rpm.
Τοποθετήστε όλα τα ηλεκτρικά είδη σε ένα αδιάβροχο δοχείο.

Τα περιγραφόμενα αρχικά υλικά μπορούν εύκολα να βρεθούν σε χώρο υγειονομικής ταφής ή από φίλους. Μπορείτε να πληρώσετε ειδικούς για την κοπή ενός χαλύβδινου τυμπάνου με μύλο και για συγκόλληση (ή κάνετε τα πάντα μόνοι σας). Ως αποτέλεσμα, ένας υδροηλεκτρικός σταθμός ισχύος έως 5 kW θα κοστίσει ένα μικρό ποσό.

Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από το νερό δεν είναι τόσο δύσκολη. Είναι πιο δύσκολο να κατασκευαστεί ένα αυτόνομο σύστημα τροφοδοσίας βασισμένο σε έναν αυτοσχέδιο υδροηλεκτρικό σταθμό, να διατηρήσει τον σταθμό σε κατάσταση λειτουργίας και να διασφαλίσει την ασφάλεια των ανθρώπων και των ζώων γύρω του.

Πάντα με ενδιέφερε να παίρνω δωρεάν ενέργεια από... φυσικών πόρων. Και κάπως μου ήρθε η ιδέα να φτιάξω έναν απλό μίνι σταθμό παραγωγής ενέργειας που θα παρήγαγε ηλεκτρική ενέργεια από ένα διερχόμενο ρεύμα νερού.

Όλα ξεκίνησαν με την ιδέα της χρήσης ενός παλιού τυμπάνου πλυντήριοως τροχός νερού - ένας μικροσκοπικός αυτοσχέδιος υδροηλεκτρικός σταθμός.

Ευθείες λεπίδες από κόντρα πλακέ ανθεκτικό στην υγρασία στερεώθηκαν στο τύμπανο χρησιμοποιώντας μεταλλικές γωνίες.

Η ροπή από τον τροχό του νερού μεταδίδεται με μια ζώνη σε ένα δυναμό ποδηλάτου (γεννήτρια συνεχούς ρεύματος). Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια πηγαίνει στο LED. Απλώς γυρίστε ελαφρά τον τροχό με το χέρι σας και το LED θα αρχίσει να αναβοσβήνει.

Η βάση ολόκληρης της δομής είναι ένα πλαίσιο ποδηλάτου.

Δύο ρουλεμάν επιτρέπουν στον τροχό του νερού να περιστρέφεται ελεύθερα.

Οι πρώτες δοκιμές σε ένα μικρό ποτάμι το έδειξαν τροχός νερούΤοποθετείται πολύ ψηλά στο πλαίσιο, γεγονός που δεν επιτρέπει στη ροή του νερού να το περιστρέφεται κανονικά.
Μετά από μικρές αλλαγές στη σχεδίαση του πλαισίου, ο τροχός άρχισε να τοποθετείται χαμηλότερα και η ταχύτητα περιστροφής αυξήθηκε απότομα. Ως αποτέλεσμα, το δυναμό άρχισε να περιστρέφεται και το LED 4,5 V άναψε.

Έτσι βγήκε από τα παλιά σκουπίδια αυτοσχέδιο υδροηλεκτρικό σταθμό.
Στη συνέχεια, το συγκρότημα του μίνι υδροηλεκτρικού σταθμού εγκαταστάθηκε σε ένα μικρό ρέμα.

Παράγει μόνο λίγα βολτ, αλλά αρκεί για να ανάψει το LED.

Ήταν ένα καλό πείραμα για αρχή.

Περαιτέρω βελτιώσεις στο έργο

Περαιτέρω βελτιώσεις στον τροχό του νερού θα επηρεάσουν:

Κατασκευάστε ένα μίνι φράγμα για να αυξήσετε την πίεση του νερού. Ταυτόχρονα, δεν προβλέπεται πλήρης απόφραξη του ποταμού για να μπορέσουν να διαφύγουν τα ψάρια στο δεύτερο ρέμα.
Εγκαταστήστε έναν σωλήνα κάτω από το φράγμα μέσω του οποίου το νερό θα ρέει σε έναν αυτοσχέδιο στρόβιλο. Τοποθετήστε ένα περίβλημα στον σωλήνα χρησιμοποιώντας έναν ελαστικό μεταφορικό ιμάντα. Μπλοκάροντας τη ροή του νερού μέσω του σωλήνα, μπορείτε να πραγματοποιήσετε συντήρηση των μηχανισμών.
Σύμφωνα με υπολογισμούς, ο στρόβιλος θα παράγει περίπου τη διπλάσια ισχύ ενός τροχού νερού. Επιπλέον, η αντικατάσταση του τροχού νερού με έναν στρόβιλο θα εξαλείψει το πρόβλημα του παγώματος χειμερινή ώρα.
Η ροή του νερού θα περιστρέφει τον στρόβιλο, μεταδίδοντας ροπή στη γεννήτρια. Η τουρμπίνα θα στηρίζεται σε δύο ρουλεμάν από μασίφ ξύλο. Με τακτική λίπανση θα διαρκέσουν πολύ. Η ροδέλα ώθησης θα εμποδίσει τον μηχανισμό να κινηθεί πλευρικά.
Φτιάξτε μεταλλικές λεπίδες, υπολογίζοντας τη γωνία με την οποία πρέπει να κάμπτονται (η ισχύς του υδροηλεκτρικού σταθμού εξαρτάται από αυτήν την παράμετρο). Οι λεπίδες θα πρέπει να βιδωθούν χρησιμοποιώντας ελαστικά παρεμβύσματα για να αποφευχθεί η αποκόλληση.
Για τη μετάδοση της ροπής, χρησιμοποιήστε έναν άξονα συναρμολογημένο από σωλήνες.
Εγκαταστήστε τη γεννήτρια. Τοποθετήστε μια τροχαλία στη γεννήτρια που είναι μικρότερη από αυτή που είναι εγκατεστημένη στον άξονα. Αυτό θα αυξήσει την ταχύτητα, η οποία είναι απαραίτητη για αποτελεσματική εργασίαγεννήτρια

Η γεννήτρια θα πρέπει να παράγει περίπου 600 W ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό θα καταστήσει δυνατή τη σύνδεση οικιακές συσκευές. Εάν το επόμενο στάδιο του πειράματος είναι επιτυχές, θα είναι δυνατό να σκεφτεί κανείς περαιτέρω εκσυγχρονισμό προκειμένου να παραχθούν αρκετά κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας.

Λόγω της συνεχούς αύξησης του κόστους των ενεργειακών πόρων υδατανθράκων, οι ειδικοί δίνουν αυξανόμενη προσοχή στα πλεονεκτήματα που παρέχει η χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας που λαμβάνεται με πιο οικονομικό τρόπο. Ένας από τους πιο οικονομικούς και φιλικούς προς το περιβάλλον τρόπους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι ένας υδροηλεκτρικός σταθμός για το σπίτι, το κόστος του οποίου περιορίζεται στην πρωτογενή κατασκευή και συντήρησηεξοπλισμός. Αλλά δεν έχει κάθε περιοχή φυσικές ευκαιρίες για την κατασκευή τέτοιων κατασκευών, οι οποίες απαιτούν ισχυρή ροή νερού και μεγάλη διαφορά ύψους που δημιουργείται από το φράγμα, σε αυτήν την περίπτωση, οι μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί έρχονται να βοηθήσουν τους μηχανικούς.

Αρχή λειτουργίας και μίνι υδροηλεκτρικός σταθμός

Η αρχή λειτουργίας αυτού του εξοπλισμού είναι αρκετά απλή, γεγονός που αυξάνει την αξιοπιστία του. Η ροή του νερού, που πέφτει στα πτερύγια του στροβίλου, περιστρέφει μια υδραυλική κίνηση συνδεδεμένη με μια ηλεκτρική γεννήτρια, η οποία εξασφαλίζει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας υπό τον έλεγχο ενός συστήματος ελέγχου.
Οι σύγχρονοι μίνι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι εξοπλισμένοι με σύστημα ελέγχου που καθιστά δυνατή τη λειτουργία σε αυτόματη λειτουργία με άμεση μετάβαση σε χειροκίνητο έλεγχο σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης. Το σύστημα προστασίας πολλαπλών επιπέδων σάς επιτρέπει να αποφεύγετε την υπερφόρτωση του εξοπλισμού κατά την αλλαγή εξωτερικές συνθήκες. Ο σχεδιασμός των σταθμών επιτρέπει την ελαχιστοποίηση οικοδομικές εργασίεςκατά την εγκατάσταση του απαραίτητου εξοπλισμού.

Τύποι μίνι υδροηλεκτρικών σταθμών

Ένας μίνι υδροηλεκτρικός σταθμός είναι εξοπλισμός με ισχύ από 1 έως 3000 kW, ο οποίος περιλαμβάνει μια συσκευή εισαγωγής νερού (τουρμπίνα), μια μονάδα παραγωγής ισχύος και ένα σύστημα ελέγχου εξοπλισμού.
Ανάλογα με τους υδάτινους πόρους που χρησιμοποιούνται, οι μίνι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες:

σταθμούς ροής του ποταμού που χρησιμοποιούν την ενέργεια μικρών ποταμών με οργανωμένους ταμιευτήρες. Χρησιμοποιείται κυρίως σε επίπεδο έδαφος.
Στατικοί σταθμοί που χρησιμοποιούν την ενέργεια των γρήγορων ροών για την εκμετάλλευση των ορεινών ποταμών.
σταθμούς που χρησιμοποιούν διαφορές στη ροή του νερού βιομηχανικές επιχειρήσεις;
κινητούς σταθμούς που χρησιμοποιούν ενισχυμένους σωλήνες για την οργάνωση της ροής.

Σύμφωνα με την αναμενόμενη πίεση της ροής του νερού, η υδραυλική μονάδα και ο στρόβιλος της είναι σχεδιασμένοι να ταιριάζουν με την ισχύ της μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για να εξασφαλίσουν την απαιτούμενη ταχύτητα περιστροφής της γεννήτριας και να διευκολύνουν τη δημιουργία της απαιτούμενης συχνότητας ρεύματος.

Για διάφορες συνθήκες λειτουργίας μίνι υδροηλεκτρικών σταθμών, έχουν αναπτυχθεί κατάλληλα σχέδια τουρμπίνας:

με υψηλή πίεση ροής νερού άνω των 60 m, χρησιμοποιούνται ακτινωτοί-αξονικοί και στροβίλοι κάδου.
με μέση ένταση ροής 25 - 60 m, οι τουρμπίνες περιστροφικών πτερυγίων και ακτινωτών-αξονικών σχεδίων έχουν αποδειχθεί καλά.
σε ροές χαμηλής πίεσης είναι πιο κερδοφόρο να χρησιμοποιείτε κατασκευές με περιστροφικές λεπίδες και έλικες τοποθετημένες σε θαλάμους από οπλισμένο σκυρόδεμα.

Βίντεο ενός οικιακού υδροηλεκτρικού σταθμού

Χαρακτηριστικά σύνδεσης μίνι υδροηλεκτρικών σταθμών

Ο σχεδιασμός αυτού του εξοπλισμού σάς επιτρέπει να συνδέετε σταθμούς απευθείας στο δίκτυο τροφοδοσίας, σε αυτήν την περίπτωση χρησιμοποιείται σύγχρονη γεννήτρια. Για να δημιουργήσετε τοπικό δίκτυοΧρησιμοποιούν μια ασύγχρονη μονάδα, η οποία είναι εξοπλισμένη με μια μονάδα φορτίου έρματος που είναι απαραίτητη για τη διάχυση της υπερβολικής ισχύος, προκειμένου να αποφευχθεί η αστοχία των συστημάτων τροφοδοσίας και οι ξαφνικές αλλαγές στις κύριες παραμέτρους του δικτύου.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των μίνι υδροηλεκτρικών σταθμών

Τα πλεονεκτήματα τέτοιων συστημάτων περιλαμβάνουν:

περιβαλλοντική ασφάλεια του εξοπλισμού και απουσία ανάγκης πλημμύρας μεγάλων περιοχών.
χαμηλό κόστοςπαραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια, η οποία είναι πολλές φορές φθηνότερη από αυτή που παράγεται σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς·
η απλότητα και η αξιοπιστία του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού και η δυνατότητα λειτουργίας του σε αυτόνομη λειτουργία.
ανεξάντλητο χρησιμοποιούμενο φυσικό πόρο

Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν:

διακοπές στην παροχή ρεύματος σε ορισμένες περιοχές όταν ο εξοπλισμός αποτυγχάνει, στην περίπτωση χρήσης μίνι υδροηλεκτρικού σταθμού ως τοπικής πηγής. Αυτό αντισταθμίζεται από την παρουσία τροφοδοσίας έκτακτης ανάγκης που συνδέεται αυτόματα.
αδύναμη παραγωγική και επισκευαστική βάση αυτού του κλάδου ενεργειακού εφοδιασμού στη χώρα μας.