изготовление своими руками. Гидравлическая маслостанция своими рукамиИнформационный строительный сайт |

Во время работы с промышленным инструментом, который требует высокого давления, без использования гидравлической маслостанции не обойтись. Об устройстве, преимуществах и особенностях изготовления маслостанции своими руками мы поговорим далее.

Устройство маслостанции гидравлического типа

Маслостанция используется для преобразования различного вида энергии в энергию жидкости механического типа. Гидравлическая маслостанция нагнетает гидравлическую жидкость и создает давление в рабочем участке исполнительных приборов.

Гидравлическая маслостанция характеризуется наличием:

1. Гидравлического бака — он изготавливается из черной стали или из нержавейки. Внутренняя поверхность бака проходит пескоструйную обработку и двойное покрытие полимером. Если предполагается продолжительная работа маслостанции, то внутри бака размещаются перегородки, которые способствуют перемешиванию и охлаждению жидкости. Основными функциями гидравлического бака является:

• выполнение роли резервуара, в котором располагается масло;
• охлаждение рабочей жидкости;
• функция грубого фильтра, в котором отстаиваются загрязнения;
• отделение из жидкости воды и кислорода;
• поставка рабочей жидкости для насосного оборудования.

2. Насоса. Насосы бывают разных видов и различаются техническими особенностями. Скорость подачи жидкости насосом составляет от 3 до 300 л за минуту. Вот разновидности насосов, которые используют в гидравлических маслостанциях:

• шестеренного типа;
• пластинчатого типа;
• радиально-плуженного типа;
• аксиально-поршневого типа.

3. Первичного двигателя — в данном случае, гидравлического. Основной его функцией является преобразование механической энергии в силу вращения или кинетическую энергию.
4. Трубопровода, который представляет собой систему каналов, состоящих из рукавов с высоким давлением.
   Также в состав трубопровода входят металлические трубы, которые характеризуются модульной или стыковой установкой. Основная функция их заключается в соединении гидравлического оборудования с регуляторами, распределителями энергии. Отвечает за передачу рабочей жидкости и ее своевременное возвращение.
5. Сливного фильтра — он отвечает за очистку рабочей жидкости, возвращающейся в устройство гидробака.
6. Всасывающего фильтра, который обеспечивает предотвращение попадания твердых частей механической примеси в насосную магистраль. Установка данного фильтра производится непосредственно на участке трубы под рабочей жидкостью. Так как насос обладает ограниченными всасывающими возможностями, сопротивление фильтров на пути к рабочей жидкости должно быть минимальным. Эти фильтры производят грубую очистку жидкости и состоят из нескольких конструктивных частей. Некоторые фильтры имеют пропускной клапан или магнитный уловитель.
7. Заливной горловины, в которой расположен воздушный фильтр — этот элемент выполняет функцию предотвращения попадания грязи в рабочую жидкость во время открытия бака.
8. Измерительных элементов: манометра, указателя количества масла.
9. Распределителей, которые бывают:

• электрогидравлическими;
• ручными, с одной или несколькими секциями.

 

 

Принцип работы гидравлической маслостанции

Гидравлическую маслостанцию также называют гидроприводом, гидроагрегатом или гидравлической насосной станцией. Она предстает в виде системы, преобразовывающей энергию через управление гидравлической жидкостью.

Тип преобразующейся энергии напрямую зависит от конструктивных особенностей первичного двигателя, который является основным элементом маслостанции.

Принцип работы гидравлической маслостанции состоит в передаче вращающего момента от первоисточника механической энергии (электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания) до вала гидронасоса. При помощи всасывающего фильтра происходит всасывание рабочей жидкости, в данном случае, масла, с помощью гидронасоса. Затем РЖ передается по системе трубопровода к гидравлической аппаратуре, которая его распределяет и определяет его давление на пути к гидроцилиндру или гидромотору, выполняющим работу.

Отработанная рабочая жидкость по системе труб, проходя сливные фильтры, возвращается в гидравлический бак.

Преимущества и сфера использования маслостанции гидравлического типа

Если сравнивать гидравлическую маслостанцию со стандартным компрессором, то она выделяется такими преимуществами:

• снижение расходов, которые уходят на перевозку оборудования, а также на монтаж, обслуживание и подключение маслостанции;
• компактные размеры облегчают транспортировку и эксплуатацию устройства;
• низкий уровень потребления топлива;
• высокая производительность и эффективность применения устройства;
• маслостанция обладает более низкой выработкой шума, чем компрессор;
• устройство характеризуется широкой сферой использования, возможно подключение маслостанции к агрегатам и оборудованию различной мощности и назначения;
• простота и легкость работы на оборудовании не требует найма и обучения специалистов.

Сфера использования гидравлических маслостанций в основном направлена на обеспечение работоспособности гидравлических приборов и инструментов. При помощи гидравлической маслостанции возможен запуск практически любого механизма. Поэтому они имеют довольно широкую область применения.

Гидравлическая маслостанция способна работать:

• со статическим гидравлическим инструментом;
• с электромонтажным оборудованием;
• с динамическим инструментом гидравлического типа;
• с оборудованием строительного или железнодорожного назначения;
• со шламовыми помпами;
• с буровым оборудованием;
• с термопластавтоматами;
• с прессами;
• с системами, которые занимаются подъемом и перемещением больших и габаритных конструктивных объектов;
• с испытательными стендами;
• с технологическим оборудованием.

Гидравлические маслостанции используются для перекачивания и очищения масла. Они способны подавать масло в отдельные части машинного оборудования, производить смазку и охлаждение его элементов. При помощи гидравлической маслостанции производится испытание гидравлических цилиндров, машин, аппаратуры и трубопроводных систем.

Основные сферы применения гидравлических маслостанций:

• промышленная;
• металлургическая;
• строительная;
• энергетическая;
• сельскохозяйственная;
• транспортная.

Основные виды гидравлических маслостанций

Гидравлические маслостанции разделяют по нескольким параметрам. В зависимости от типа перемещения, они бывают:

• мобильного типа;
• стационарного типа;
• самоходного типа.

Первый тип характеризуется компактными размерами и легко транспортируется. Мобильные маслостанции имеют невысокую мощность и используются в частной сфере.

Стационарные устройства применяют в промышленности. Такие маслостанции имеют крупные габариты и работают на высокой мощности.

Самоходные гидравлические маслостанции соединяют преимущества двух предыдущих видов. Они имеют как высокую мощность, так и средства для транспортировки, а в частности — колеса.

В зависимости от первичного двигателя, маслостанция бывает:

• гидравлической;
• электрической;
• пневматической;
• бензиновой;
• дизельной.

Наибольшей компактностью отличаются маслостанции на основе бензинового двигателя. Для работы пневматической маслостанции требуется обязательное наличие компрессора, минимальное рабочее давление которого составляет от 0,5 МПа. Гидравлические маслостанции на основе пневмопривода применяются на предприятиях, которые предъявляют жесткие требования к работе, а в частности, на заводах нефтехимического или горнодобывающего направления. Такие маслостанции имеют более длительный срок эксплуатации и используют устройства, обеспечивающие смазку системы методом распыления рабочей жидкости.

В зависимости от типа распределителей, гидравлические маслостанции бывают:

1. С наличием ручного разгрузочного крана — они нагнетают и сбрасывают давление в устройство гидравлического цилиндра. Используются при работе с оборудованием, которое имеет пружинный возврат, таким как трубогиб или гайкорез.
2. Маслостанция с двухпозиционными распределителями нагнетает такое давление, которое способно не только подать масло для работы, но и обеспечить его возврат обратно в систему. Применяют для оборудования, которое имеет двухпозиционное действие.
3. Устройства с наличием трехпозиционного распределителя являются наиболее популярными. Они позволяют работать в позиции рабочего хода — удержания и возврата. Применяются для работы прессов.

В соответствии с давлением, маслостанции бывают:

• слабого давления — до 16 МПа;
• среднего давления — до 45 МПа;
• маслостанция высокого давления — до 155 МПа;
• сверхмощного давления — более 155 мПа.

Гидравлические маслостанции отличаются способом управления и бывают:

• ручного типа;
• электромагнитного типа;
• автоматического типа.

В первом виде маслостанций работа управляется с помощью рукоятки. Электромагнитный способ управления подразумевает нажатие кнопочного поста, который располагается на маслостанции, или при помощи пульта ДУ на кнопках.

Третий вид управления является комбинацией двух предыдущих методов. Управление работой возможно как пультом, так и рукояткой.

В зависимости от типа гидропривода, маслостанции бывают:

• одноступенчатыми;
• двухступенчатыми.

Одноступенчатые имеют однопоточный насос. Такие станции позволяют регулировать скорость и режим работы гидравлического цилиндра. Маслостанции такого типа используют в тех случаях, когда необходимо приложить одинаковые усилия для сжимания прессуемого тела. Например, при изготовлении брикетов из отходов или мусора. Также они применяются при производстве сухого льда, склейке древесного бруса, выпрессовке или запрессовке.

Двухступенчатые маслостанции состоят из двухступенчатого цикла. Отличаются наличием сдвоенного насоса и переборочной гидропанели. Такие станции значительно экономят электричество.

Рекомендации по выбору гидравлической маслостанции

Чтобы гидравлическую маслостанцию купить, следует обратиться в специализированные компании или напрямую к производителям.

Цена на маслостанцию зависит от таких факторов:

• тип первичного двигателя;
• давление;
• мощность;
• тип распределителя;
• возможность перемещения;
• производитель.

При выборе маслостанции обратите внимание на рабочее давление привода, рабочий объем поршневого участка, скорость и величину рабочего хода, тип привода и настройки гидромаслостанции.

К основным характеристикам относятся:

• значение производительности или номинальной мощности;
• размер бака для топлива и значение давления рабочей жидкости.

Определение типа маслостанции в соответствии со способом управления напрямую зависит от технических особенностей предприятия или непосредственных функций маслостанции.

Учтите, что величина полезного объема топливного бака должна быть на четверть больше суммарного рабочего объема гидравлического оборудования, которое будет применяться в совокупности с маслостанцией. При этом, еще одной функцией маслобака является смазка и охлаждение, поэтому если он не будет больше требуемого объема, эти функции не будут выполняться.

Чтобы иметь возможность одновременной работы нескольких инструментов, следует приобрести многоходовый кран, порт или многопортовый насос.

При выборе маслостанции гидравлического типа обратите внимание на ее технические особенности и предварительно ознакомьтесь с инструкцией по эксплуатации, чтобы определить рекомендуемую подачу рабочей жидкости и сопоставить ее с инструментом. Если подача будет меньше, то возможен риск медленной работы оборудования, в случае большей подачи — оборудование выйдет из строя.

Маслостанция гидравлическая своими руками

Изготовление гидравлической маслостанции — очень сложный процесс. Поэтому, при отсутствии навыков работы с этим оборудованием, рекомендуется доверить это дело профессионалам.

Чтобы изготовить гидравлическую маслостанцию своими руками требуется наличие:

• первичного двигателя;
• гидравлического бака;
• фильтров: сливного, всасывающего;
• насоса;
• системы труб;
• предохранительного клапана;
• распределителей;
• манометра;
• измерителя уровня масла.

Особое внимание уделите выбору гидравлического бака. Его размер зависит от типа устройства, которое подключается к маслостанции. Также следует учесть, что масло, двигаясь по системе, нагревается и возвращается в бак нагретым, а значит, в увеличенном объеме, и требует места для рассеивания тепла.

Зоны всасывания гидравлической жидкости должны иметь перегородки, которые улучшат производительность маслостанции.

Не используйте масло слишком высокой вязкости, если данного действия избежать не удалось — добавьте специальные присадки.

Установка фильтров является обязательной — они продлят эксплуатационные характеристики маслостанции и предотвратят ее преждевременную поломку.

Существует несколько способов крепления гидравлического бака к конструкции маслостанции:

• горизонтальное крепление, когда гидравлическая аппаратура крепится сверху и двигатель располагается сверху на крышке, гидравлический бак должен быть жестким, чтобы предотвратить вибрации двигателя;
• нижнее расположение гидравлического бака — такая конструкция довольно громоздкая и дорогостоящая, неправильное распределение давления требует дополнительной энергии для увеличения кавитации;
• наилучшим вариантом станет расположение гидравлического бака вертикально по отношению ко всей станции, такое оборудование отличается компактностью и низкой шумопроизводительностью.

Размер бака зависит от количества масла, которое требуется для обеспечения работоспособности оборудования, подключаемого к маслостанции. В зависимости от формы, баки бывают цилиндрическими или прямоугольными.

Как построить автономную мини-ГЭС своими руками

Гидроэлектростанции используют силу воды для получения электрической энергии. Самостоятельно изготовленные станции решают проблему удаленности от централизованных электросетей или помогают сэкономить на электричестве.

Преимущества и недостатки ГЭС

Гидроэлектростанции обладают следующими преимуществами перед другими видами альтернативных источников энергии:

• Не зависят от погоды и времени суток (в отличие от солнечных электростанций). Это позволяет вырабатывать большее количество энергии с предсказуемой скоростью.
• Мощность источника (реки или ручья) можно регулировать. Для этого достаточно заузить русло плотиной либо обеспечить перепад высот воды.
• Гидроустановки не издают никакого шума (в отличие от ветряков).
• Для многих типов станций небольшой мощности не требуется никаких разрешений на установку.

К минусам самодельных ГЭС относится невозможность работать в мороз. Кроме того, водная среда является агрессивной, поэтому детали станции должны быть водостойкими и прочными.

Скорость течения и способы его усиления

При проектировании мини-ГЭС для использования в качестве альтернативного источника энергии для собственного дома решающими должны быть следующие факторы:

• Близость реки к дому. Устанавливать самодельную станцию в удалении от дома не стоит. Чем дальше установка, тем ниже ее эффективность, потому что часть энергии будет потеряна при передаче. Кроме того, так сложнее уберечь вашу ГЭС от кражи или порчи.
• Достаточная скорость течения или возможность его увеличения. Мощность станции увеличивается в геометрической прогрессии при увеличении скорости воды.

Узнать скорость несложно. Бросьте кусочек пенопласта или теннисный шарик в воду и засеките время, за которое он проплывет определенную дистанцию. Затем разделите метры на секунды и вы узнаете скорость. Минимально достаточная скорость воды для самодельной ГЭС — 1 м/с.

Если скорость течения вашей реки или ручья ниже этого значения, то ее усилит маленькая плотина либо сужающаяся труба. Но эти варианты могут вызвать дополнительные трудности. Строительство плотины требует разрешения от властей, а также согласия соседей.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Конструкция ГЭС достаточно сложная, поэтому самостоятельно удастся построить лишь небольшую станцию, которая позволит сэкономить на электричестве или обеспечит энергией скромное хозяйство. Ниже приведены два примера реализации самодельной ГЭС.

Как сделать мини-ГЭС из велосипеда

Этот вариант ГЭС идеален для велопоходов. Он компактный и легкий, но сможет обеспечить энергией небольшой лагерь, разбитый на берегу ручья или реки. Полученного электричества хватит на вечернее освещение и зарядку мобильных устройств.

Для монтажа станции понадобится:

• Переднее колесо от велосипеда.
• Велогенератор, который используется для питания велосипедных фонарей.
• Самодельные лопасти. Их вырезают заранее из листового алюминия. Ширина лопастей должна быть от двух до четырех сантиметров, а длина — от втулки колеса до его обода. Лопастей может быть любое количество, располагать их нужно на одинаковом расстоянии друг от друга.

Чтобы запустить подобную станцию, достаточно погрузить колесо в воду. Глубина погружения определяется экспериментально, примерно от трети до половины колеса.

Как построить мини-ГЭС на основе водяного колеса

Для постройки более мощной станции для постоянного использования понадобятся более прочные материалы. Лучше всего подойдут металлические и пластиковые элементы, которые легче защитить от воздействия водной среды. Но годятся и деревянные детали, если пропитать их специальным раствором и покрасить водостойкой краской.

Для станции необходимы следующие элементы:

• Стальной барабан от кабеля (2,2 метра в диаметре). Из него изготавливается ротор-колесо. Для этого барабан разрезается на части и сваривается заново на расстоянии в 30 сантиметров. Из остатков барабана делают лопасти (18 штук). Их приваривают к радиусу под углом в 45 градусов. Для поддержки всей конструкции из уголков или труб изготавливают раму. Колесо вращается на подшипниках.
• На колесо устанавливается цепной редуктор (коэффициент передачи должен равняться четырем). Чтобы легче свести оси привода и генератора, а также снизить вибрацию, вращение передается через кардан от старого автомобиля.
• Для генератора подходит асинхронный двигатель. К нему следует добавить еще один шестеренчатый редуктор с коэффициентом около 40. Тогда для трехфазного генератора с 3000 оборотами в секунду при общем коэффициенте редуцирования 160 количество оборотов снизится до 20 оборотов в минуту.
• Поместите всю электрику в водонепроницаемую емкость.

Описанные исходные материалы легко найти на свалке или у знакомых. За резку стального барабана болгаркой и за сварку можно заплатить специалистам (или же сделать все самостоятельно). В итоге ГЭС мощностью до 5 кВт обойдется в незначительную сумму.

Получить электричество из воды не так и сложно. Труднее выстроить автономную систему электроснабжения на основе самодельной ГЭС, поддерживать станцию в рабочем состоянии и обеспечивать безопасность людей и животных вокруг нее.

Бесплатное электричество – мини ГЭС своими руками

Если у Вашего жилища протекает река или даже небольшой ручей, то с помощью самодельной мини ГЭС Вы можете получить бесплатную электроэнергию. Возможно это будет не очень большое пополнение бюджета, но осознание того, что у Вас есть своя собственная электроэнергия – стоит гораздо дороже. Ну а если, например на даче, нет центрального электроснабжения – то даже небольшие мощности электроэнергии будут просто необходимы. И так, для создания самодельной гидроэлектростанции необходимо как минимум два условия – наличие водяного ресурса и желание.

Если и то и другое присутствует, то то первое, что нужно сделать – это измерить скорость потока реки. Сделать это очень просто – бросаете в реку веточку и замерьте время, в течении которого она проплывет 10 метров. Поделив метры на секунды, вы получите скорость течения в м/с. Если скорость меньше 1 м/с, то продуктивной мини ГЭС не получится. В этом случае можно попробовать увеличить скорость потока искусственно заузив русло или сделав небольшую плотину, если имеете дело с не большим ручьем.

Для ориентира, можно использовать соотношение между скоростью потока в м/с и мощностью снимаемой электроэнергии с вала винта в кВт (диаметр винта 1 метр). Данные экспериментальные, в реальности полученная мощность зависит от многих факторов, но для оценки подойдет. Так:

• 0.5 м/с – 0.03 кВт,
• 0.7 м/с – 0.07 кВт,
• 1 м/с – 0.14 кВт,
• 1. 5 м/с – 0.31 кВт,
• 2 м/с – 0.55 кВт,
• 2.5 м/с – 0.86 кВт,
• 3 м/с -1.24 кВт,
• 4 м/с – 2.2 кВт и т.д.

Мощность самодельной мини ГЭС пропорциональна кубу скорости потока. Как уже указывалось, если скорость течения недостаточная, попробуйте ее искусственно увеличить, если это конечно возможно.

Типы мини-ГЭС

Существует несколько основных вариантов самодельных мини гидроэлектростанций.

Это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.

Это ротор с вертикальной осью вращения, используемый для генерации электрической энергии. Вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета. Эта конструкция была запатентована Жорж Жан-Мари Дарье, французским авиационным инженером в 1931 году. Также часто используется в конструкциях ветрогенераторов.

Гирляндная гидроэлектростанция состоит из легких турбин – гидровингроторов, нанизанных и жестко закрепленными в виде гирлянды на тросе, переброшенном через реку. Один конец троса закрепляется в опорном подшипнике, второй – вращает ротор генератора. Трос в этом случае играет роль своеобразного вала, вращательное движение которого передается к генератору. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос.

Также заимствован из конструкций ветровых электростанций, такой себе “подводный ветряк” с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см. При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду. При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры. Пропеллер движется не за счет давления воды, а за счет возникновения подъемной силы. Так же как крыло самолета. Лопасти пропеллера движутся поперек потока, а не увлекаются потоком в направлении течения.

Преимущества и недостатки различных систем самодельной мини ГЭС

Недостатки гирляндной ГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих ( длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это своего рода небольшая плотина. Целесообразно использовать в безлюдных, удаленных местах с соответствующими предупредительными знаками. Возможно потребуется разрешение властей и экологов. Второй вариант – небольшой ручей у Вас в огороде.

Ротор Дарье – сложен в расчете и изготовлении. В начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока – это плюс.

Наибольшее распространение при построении самодельных гидроэлектростанций получили схемы пропеллера и водяного колеса. Так как эти варианты сравнительно просты в изготовлении, требуют минимальных расчетов и реализуются при минимальных затратах, имеют высокий КПД, просты в настройке и эксплуатации.

Пример простейшей мини-ГЭС

Простейшую гидроэлектростанцию можно быстро соорудить из обычного велосипеда с динамкой для велофары. Из оцинкованного железа или не толстого листового алюминия надо заготовить несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Эти лопасти устанавливаются между спицами любым подручным способом или заранее заготовленными креплениями.

Если вы используете две лопасти, то установите их напротив друг друга. Если захотите добавить большее количество лопастей, то разделите окружность колеса на число лопастей и установите их через равные промежутки. С глубиной погружения колеса с лопастями в воду можете поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.

Вариант походной ветроэлектростанции рассматривался ранее.

Такая микро ГЭС не занимает много места и отлично послужит велотуристам – главное наличие ручья или речушки – что обычно и есть в месте разбивки лагеря. Мини ГЭС из велосипеда сможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны или другие гаджеты.

Источник

Как сделать мини ГЭС своими руками | Энергия рек — ГЭС

Альтернативные энергетические технологии уверенно набирают обороты по всему миру. И причин тому несколько. Прежде всего, альтернативная энергетика направлена на использование возобновляемых источников энергии, таких как солнце, ветер, тепло недр, волновая энергия и других, для производства электрической энергии. Помимо неисчерпаемости, альтернативные виды энергии наиболее часто обладают вторым существенным плюсом – они не несут опасности для окружающей среды, что просто необходимо с учетом современной экологии на планете.

Несмотря на то, что ветряные генераторы и солнечные панели уже давно украшают ландшафты различных стран, для многих людей альтернативные энергетические технологии остаются чем-то фантастическим и футуристическим. Вместе с тем, в основе большинства альтернативных технологий лежит самая что ни есть обычная электротехника, с успехом используемая в промышленности и быту вот уже больше века. Это в свою очередь может говорить о том, что для повторения современных энергетических технологий не обязательно иметь профильное образование и специальное оборудование: достаточно только умелых рук, головы на плечах и смекалки. С успехом подтверждают данное предположение многие умельцы, которые собственноручно конструируют производительные энергетические установки. К сожалению, бум альтернативной энергетики еще не достиг просторов постсоветского пространства, поэтому воплощения «кулибинской» идеи в наших краях единичны. Однако в Америки дела обстоят несколько иначе – любительские энергетические сооружения пользуются там большой популярностью, ведь они позволяют экономить значительные финансовые средства, которые обычно забирают платежи за электрическую энергию.

Одной из таких непрофессиональных энергетических установок является проект миниатюрной гидроэлектростанции, автором которого является изобретательный американец. Подобную электростанцию могут без особенных сложностей построить все те, чей дом расположен неподалеку от реки, причем у самого автора проекта на все работы ушло всего три дня. Стоит, однако, отметить, что без дополнительных знаний и базового технического оснащения это была бы отнюдь не простая задача.

На начальном этапе было решено подготовить железные уголки и нарезать листы железа под нужные размеры. Далее из вышедшего из строя генератора от фирмы Cummins Onan были изготовлены диски, которые будут использованы для колеса турбины. Сам электрический генератор изготавливался из двух тормозных роторов по одиннадцать дюймов. Также была использована ступица колеса, которую позаимствовали со старого Доджа.

Следующий этап создания технической части миниатюрной гидроэлектростанции предусматривал создание лопастей турбины. Для этого были использованы четырехдюймовые трубы из стали, которые необходимо было разрезать на четыре части.

Далее конструктор занялся изготовлением точного шаблона двенадцатидюймовых колес, на который были нанесены метки необходимых отверстий, а также места для лопастей в количестве шестнадцати штук. Использование такого подхода позволит обеспечить высокую точность изготовления, в результате чего изготовленные колеса будут строго соответствовать размерам используемой ступицы. Шаблон был надежно прикреплен к диску турбины, после чего были аккуратно высверлены все необходимые для закрепления лопастей отверстия. Как видно из приведенных фотографий, сверление выполнялось на специализированном станке. Если же вы решите сверлить отверстия в более домашних условиях, рекомендуется проявить максимум концентрации, ведь от точности операций на данном этапе зависит эффективность всей установки. Самое время вспомнить дедовский метод: «семь раз отмерь, один раз отрежь».

После сверления необходимых отверстий, диски были соединены стальными прутами, размер которых составлял десять дюймов (приведенные размеры намеренно оставлены в неметрических единицах измерения, дабы статья максимально соответствовала оригиналу). Прутья были установлены таким образом, чтобы не создавать помех в последующих производственных процессах, в частности для приваривания лопастей.

Очень важно знать свойства используемых материалов. Так в данном конкретном случае, поверхность диска была очищена от слоя защиты на основе цинка, несмотря на то, что оный предохраняет деталь от коррозионного воздействия. Это связано с тем, что при использовании гальванизированной сварки, цинк начал бы выделять токсичный газ, создавая тем самым реальную опасность для здоровья конструктора.

В полученном изделии решено было сделать четырехдюймовое отверстие для того, чтобы облегчить монтаж электрического генератора, и для того, чтобы имелась возможность доступа до внутреннего наполнения турбины с неподключенной к генератору стороны.

Для усиления приливного водного потока к турбине, к подающей воду трубе была присоединена специальная насадка, выполненная из согнутого листа металла, размер которого составлял один дюймы в длину и десять дюймов в ширину.

После проделанных манипуляций можно было приступать непосредственно к соединению готовых частей миниатюрной гидроэлектростанции, что и было сделано. Когда все было готово, взору конструктора открылась будущая турбина. Труба с оригинальной насадкой была закреплена к турбине под строго выдержанным углом в сорок пять градусов, а саму турбину предварительно надели на втулку. Такой подход позволил конструктору заниматься необходимой регулировкой используемых деталей. Установленная труба может совершать движение во всех четырех направлениях, в то время как турбина, равно как и будущий генератор, могут быть отклонены лишь вперед-назад.

Собственно, турбина практически полностью готова к использованию. Настал черед изготовления самой важной, а для многих и самой сложной, детали миниатюрной гидроэлектростанции – электрического генератора. Электрические генераторы уже долгое время используются человечеством, поэтому они бывают различных видов, которые обеспечивают различную эффективность производства электрической энергии и могут применяться в тех или иных случаях. Американский конструктор применил следующий подход: из проволоки с номером семнадцать был изготовлен статор, представляющий собой девять одинаковых колец, на каждое из которых было плотно друг другу намотано сто двадцать пять витков. Далее от статора было отведено шесть жил, а сам статор был помещен в специальный кожух. В результате его толщина составила половину дюйма, а диаметр – четырнадцать дюймов. Следует отдельно отметить, что поддержания статора в чистоте и обеспечения его эффективной бесперебойной работы категорически необходимо использовать защитный кожух. В противном случае установленные магниты могут притягивать к себе песок.

Далее американский конструктор приступил к изготовлению роторов, которые на своих краях имели двенадцать магнитов одинакового размера (один дюйм на два дюйма и на полдюйма). Соединение ротора и статора было выполнено с использованием смеси полиэстера и стекловолокна. В результате, собственно, и получился сам генератор.

Созданный генератор был закреплен с одной стороны турбины. Со свободной стороны электрического генератора к нему был прикреплен преобразователь, помещенный в специальный кожух из алюминия. Его предназначение, как вы уже, наверное, сами догадались, преобразование полученного трехфазного переменного тока в постоянный электрический ток. Согласно проведенным измерениям, мощность установки составила двенадцать с половиной ватт при тридцати восьми оборотах в минуту.

Ближайший к турбине ротор оснащен тремя специальными отверстиями, которые позволяют осуществлять контроль расстояния между всеми роторами, что в свою очередь означает контроль скорости работы электрического генератора, сделанного своими руками.

Заключительный этап изготовления небольшой ГЭС своими руками подразумевал доводку устройства – конструктором была произведена очистка полученного генератора от загрязнений и удаление ржавчины. После этого все поверхности были грунтованы и тщательно окрашены, поскольку миниатюрная гидроэлектростанция будет использоваться в условиях экстремальной влажности. Проведенные операции в значительной мере способствовали качественному улучшению внешнего вида установки, практически подведя ее по данному показателю под уровень промышленных аналогов. Ну что же, установка полностью готова и можно произвести ее установку и испытания в реальных условиях.

В случае американского конструктора, неподалеку от его дома протекал ручей, откуда по трехфутовой трубе, диаметр которой составляет четыре дюйма, вода была направлена к изготовленному своими руками генератору.

Последним штрихом установки миниатюрной гидроэлектростанции была регуляция угла наклона подачи воды, после чего турбина была запущена. Проведенные измерения показали, что средняя скорость вращения турбины немного превышает сто десять оборотов в минуту. В результате такого вращения турбина обеспечивает ток в два ампера (очевидно по используемой в Соединенных Штатах Америки линии сто двадцать вольт).

И полученная эффективность не предел – увеличить объем производимой установкой энергии можно за счет более точной регулировки угла наклона питающей трубы, а также вариацией расположения роторов электрического генератора относительно друг друга.

Мини гидроэлектростанция (ГЭС) для дома

Среди всех альтернативных источников энергии, наибольшей популярностью пользуются гидроэлектростанции. Этот факт объясняется достаточно просто — при тех же капиталовложениях, отдача значительно больше. Единственный недостаток в том, что для стабильной работы необходима река или ручей.

Оглавление:

1. Классификация мини ГЭС
2. Преимущества мини ГЭС
3. Сравнение самодельной и заводской мини ГЭС
4. Обзор производителей мини ГЭС
5. В какой компании заказать мини ГЭС

Классификация мини ГЭС

В зависимости от принципа работы выделяют четыре основных типа гидроэлектростанций:

• ГЭС гирлянда, для усиления потока воды используются дополнительные гидросооружения;
• классическое водяное колесо, наиболее простой вариант, для самодельной ГЭС;
• пропеллер, подходит в том случае, если русло реки более 10 м в ширину;
• ротор Даоье применяется для изготовления промышленных микро ГЭС.

Объединяет все эти разновидности гидростанций то, что для их работы не нужно строить плотину. Данная конструкция — это высокоточный и дорогостоящий инженерный объект, возведение которого стоит в разы больше, чем сама ГЭС.

Второй критерий, по которому следует разделить маленькие гидроэлектростанции — возможность применения в бытовых и промышленных целях. Речь идет о том, что один и тот же тип ГЭС может иметь несколько вариантов подачи и отвода воды. Это делает возможным, создание электростанций, которые могут работать в закрытой системе трубопроводов. Актуальны они для фабрик и предприятий, производственный процесс, которых связан с большими затратами воды. Кроме того, мощность установки должна соответствовать потребности в электричестве.

Бытовые установки намного проще и дешевле. Но их монтаж возможен только в том случае, если есть постоянный источник воды. При этом речь не идет о муниципальном водопроводе.

Преимущества мини ГЭС

• работает практически бесшумно и не загрязняет атмосферу;
• никак не влияет на качество воды, при желании, на водоотводе устанавливается фильтры, что делает воду пригодной для питья;
• работа станции не зависит от погодных условий, электричество вырабатывается 24 часа в сутки;
• для работы ГЭС достаточно даже небольшого ручья;
• есть возможность продавать излишек электроэнергии соседям;
• нет необходимости собирать справки и разрешения.

Сравнение самодельной и заводской мини ГЭС

Для бытового использования нужно не более 20 кВт в сутки. Это не так много, поэтому целесообразность покупки ГЭС, изготовленной промышленным способом, ставится под сомнение. Кажется, что нет никаких сложностей в том, чтобы изготовить гидростанцию колесного или пропеллерного типа. Но на практике возникает ряд проблем.

Во-первых, сложно произвести необходимые расчеты, во-вторых, толщина и размер деталей подбираются исключительно опытным путем, в-третьих, самодельные ГЭС изготавливаются без защитных элементов, что приводит к постоянным поломкам и, как следствие, дополнительным растратам.

Если нет опыта в гидроэнергетике, от идеи самодельной установки лучше отказаться. Намного проще и надежнее обговорить вопрос с соседями и совместными усилиями приобрести фабричную ГЭС с гарантией качества. Кроме того, компании, продающие данные установки, осуществляют их монтаж.

Обзор производителей мини ГЭС

На самом деле, производством мини ГЭС занимается не так много фирм. Компании-посредники стараются не разглашать эту информацию, поскольку потеряют львиную долю доходов. Среди тех фабрик, которым действительно стоит доверять, нужно выделить CINK Hydro-Energy. Это признанный мировой лидер в сфере разработок гидрооборудования.

Тем не менее, перед тем, как связываться с менеджером компании, необходимо подсчитать затраты на обработку информации, логистику и установку. В большинстве случаев сумма получится не на много меньше, чем у посредников.

В какой компании заказать мини ГЭС

Учитывая, что техника достаточно дорогая и для изготовления требуются точные математические расчеты, имеет смысл обратиться к компаниям, которые положительно зарекомендовали себя на рынке. Альтернативная энергетика — это новое направление для нашей страны, поэтому список достаточно небольшой.

1. AEnergy крупнейший поставщик качественных ГЭС, компания оказывает полный спектр услуг от сбора и обработки информации, до установки гидростанции.

2. ИНСЭТ — это компания из Петербурга. Она самостоятельно занимается изготовлением ГЭС, поэтому за качество отвечает лично. Преимущества сотрудничества в том, что есть возможность заказать микро ГЭС на 5-10 кВт.

3. Гидропоника — еще одна отечественная компания, которая самостоятельно изготавливает ГЭС. Гарантия на всю продукцию 10 лет. Наиболее интересная модель Шар-Булак с мощностью в 5 кВт.

4. НПО Инверсия — конструкторское бюро, специализирующиеся на разработке альтернативных и стандартных источников энергии. Отличительные черты — наличие нестандартных ГЭС с мощностью в 7,5 и 12,5 кВт.

5. Micro hydro power — китайская компания, продающая несколько относительно недорогих бытовых установок.

цена, описание. «ООО «Компания СМС»»

Маслостанция гидравлическая (комплект для сборки) «Гидро21-8»

Комплекты серии «Гидро21-8» предназначены для сборки гидростанций, рассчитанных на применение в паре с электродвигателями, либо двигателями внутреннего сгорания (бензиновыми и дизельными), имеющими номинальную мощность не менее 8кВт и номинальную скорость вращения на маховике (либо на ВОМ) от 1500 до 2400 оборотов в минуту (максимальная скорость — 3600 об/мин. ).

В состав комплекта входят:

• насос шестеренный НШ-10 (правого или левого вращения) — 1 шт.
• муфта привода на вал насоса НШ-10 — 1 шт.
• фланцы насоса НШ-10: впускной (под хомут) — 1 шт., выпускной (внутренняя или внешняя резьба) — 1 шт.
• гидравлический распределитель Р40 (без фиксации) — 1 шт.
• фильтр гидравлический (для установки в гидробак) — 1 шт.
• фиттинги (адапторы, переходники) соединительные на РВД S24 (DK М20х1,5) — 5 шт.
• фиттинг входной фильтра (под хомут) — 1 шт.
• кольца уплотнительные USITR — 5 шт.

Все элементы подобраны по необходимым характеристикам, испробованы в работе на большом количестве техники и оборудования, в том числе: самодельных минитракторах и миниэкскаваторах, прессах, станках, дровоколах, самодельных универсальных маслостанциях.

Для сборки полного комплекта гидростанции вам дополнительно к данному комплекту понадобятся:

обязательные элементы

• двигатель (электро- или ДВС)
• гидробак (подбирается исходя из количества и объема гидродвигателей), рекомендуемый объем — не менее 15 литров + общий объем гидроцилиндров
• рукава высокого давления, их длина определяется исходя из предполагаемого расположения гидрокомпонентов на вашем оборудовании
• крепежные элементы (болты, шпильки)

дополнительные элементы

• манометр для измерения давления в гидросистеме и регулировки предохранительного клапана, соединительная арматура
• датчик уровня масла (уровнемер)
• быстроразъемное соединение для быстрого отсоединения и присоединения различных потребителей маслостанции
• различная клапанная и запорная аппаратура — краны двухходовые и трехходовые, клапаны обратные, дроссели, делители потока, клапаны сброса давления, подпорные (тормозные) клапаны и прочие.

Мы поможем вам подобрать оптимальный комплект для сборки гидростанции, рассчитаем необходимую мощность двигателя, подберем рабочие гидроцилиндры и гидромоторы, прочие элементы, произведем расчеты мощности и скорости работы оборудования. 

Наша компания имеет многолетний опыт поставки запасных частей для спецтехники и гидравлических компонентов.

Гидростанция своими руками

Установка насосная:
— производительность насоса, л/мин	20
— тип насоса	пластинчатый Г12-32М
— емкость бака, л не менее	25
— электродвигатель	4А90LУ3 N=2,2кв.
— гидраклапан давления	ПБГ-54-24
-манометр	МТП-60/1-100Х4; ГОСТ8625-77
— фильтр напорный	Ф10 16-25 6,3 ТУ2-053-1636-83Е
Аппаратура управления:
— дроссель с обратным клапаном	КВМК10G1. 1 К1/2″ ТУ2-053-1753-85Е
— гидрораспределитель	Р102-АВ64
Рабочий гидроцилиндр:
— диаметр, мм	180
— ход поршня, мм	350
Максимальное перемещение пуансона,мм от ВМТ до НМТ	50
Максимальные размеры изгибаемого листа, мм
— ширина	1200
— толщина	3,0
Усилие на штоке гидроцилиндра (при давлении масла 60 кг/см ), кгс	15200
Габаритные размеры станка (не более), мм
— глубина	680
— ширина	1414
— высота	1925
Масса станка (не более), кг	300

Самодельная ГЭС приводит в действие усадьбу — Новости Матери-Земли

1/13

Самодельная гидроэлектростанция.

ИЛЛЮСТРАЦИЯ: УИЛЛ ШЕЛТОН

2/13

Гидроэлектрическая схема.

УИЛЛ ШЕЛТОН

3/13

4/13

Гидроэлектрическая схема.

УИЛЛ ШЕЛТОН

5/13

6/13

Наша струя, протекающая со скоростью 30 галлонов в минуту, может генерировать до 28 вольт с нашим турбонагнетателем / генератором Harris (слева).

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

7/13

8/13

Гидроэлектростанция.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

9/13

Заглянем внутрь нашей турбины с одним соплом.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

10/13

Чтобы изолировать незначительное электромагнитное излучение, испускаемое кабелями аккумуляторной батареи, Iselys построили отдельный навес.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

11/13

Чистый синусоидальный инвертор мощностью 2,5 кВт преобразует мощность постоянного тока от четырех 6-вольтовых батарей для гольф-каров в 120 В переменного тока.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

12/13

Билл и его жена Дорис у сарая турбины / генератора. Сточные воды возвращаются в ручей (в центре).

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

13/13

Гидроэлектростанция.

AP / В МИРЕ АЛАН МАРЛЕР

❮ ❯

Узнайте, как поселенцы строят самодельную гидроэлектростанцию, питающую их приусадебные участки.

С каким разочарованием мы столкнулись, когда сложили числа.Хотя мы, несомненно, могли бы вырабатывать несколько киловатт, используя самый крутой участок нашего большого ручья, для этого потребуется не менее 1000 футов 8-дюймового трубопровода, а также изготовленное на заказ генераторное оборудование для больших потоков воды. Такая система была далеко за пределами наших финансовых возможностей.

Но со временем мы заметили, что наш ежемесячный счет за электроэнергию редко превышал 750 киловатт-часов. Это означало, что нам требовалась средняя генерирующая мощность всего 1 киловатт (24 часа в сутки X 30 дней = 720 часов). даже с электрической плитой, холодильником, морозильной камерой. водяной насос, водонагреватель и сушилка для белья. Мы также не заметили ручей с низким течением, изгибающийся у нашей горы, который вырастает на 360 футов после того, как пересекает нашу территорию. Мы определили, что он легко может генерировать более киловатта. Гидроэнергетика стала выглядеть более многообещающей.

Уловка заключалась в том, чтобы выяснить, как с помощью нашей самодельной гидроэлектростанции выдерживать пиковые нагрузки наших жадных по току устройств. Мы остановились на плане установить небольшую гидроэлектрическую систему Harris постоянного тока мощностью 1 л / 2 кВт с батареями и инвертором, способную производить 120 вольт переменного тока, оставив при этом некоторые из наших устройств на 240 В — кухонную плиту, сушилку для белья и водопровод. помпа — подключил к сети.В качестве резерва на случай, если сеть выйдет из строя, у нас есть меньший водяной насос 28 В постоянного тока, плита и тостер, все из которых могут работать от гидросистемы. Сушилка для белья — это роскошь, без которой мы можем обойтись в крайнем случае.

Going Hydro

Первым шагом было проложить трубу с горы, чтобы проверить наши расчеты давления и потока — трудная задача, поскольку падение на 360 футов привело нас вниз по довольно крутой и каменистой местности.

Мы знали, что потеряем некоторое давление из-за трения из-за того, что вода будет течь по внутренним сторонам труб (как правило, чем меньше трубы, тем больше поток и тем больше потери).Мы решили, что сможем свести потери давления к минимуму, если будем использовать 2-дюймовую ПВХ-трубу, но ближе к вершине мы переключились на более легкую 1,5-дюймовую ПВХ-трубу, чтобы сэкономить на транспортировке. Мы также решили использовать стальную трубу для дополнительной прочности там, где система пересекает самый широкий участок основного ручья.

Вместо того, чтобы пытаться прорваться сквозь каменистые обнажения, чтобы засыпать трубы из ПВХ, мы решили положить их на землю и полагаться на постоянный поток воды во избежание замерзания. Мы планировали следить за температурой воды и, когда становится слишком холодно, перекрывать трубы, пока не вернется теплая погода. В нашем мягком климате мы обычно можем рассчитывать на гидроэнергетику практически все, кроме нескольких недель в году.

Затем мы взвесили различные системы водозабора; все, что мы выберем, должно уметь фильтровать мусор, устранять пузырьки воздуха и удалять осадок. Это, вероятно, самый важный компонент установки и, безусловно, тот, который потенциально может вызвать больше всего проблем. Чтобы проверить это, требуется сложный подъем.

Мы остановились на системе, состоящей из двух частей: ведро и отстойник.Мы поместили ведро под низкий водопад, накрыв его сеткой для фильтрации крупного мусора; сильный поток очищает сетку и не дает более мелким осадкам оседать на дне ведра, отправляя их вместе с водой по трубе в отстойник, расположенный дальше по линии.

(Следует признать, что этот тип системы лучше всего работает с таким чистым потоком, как наша. Тем не менее, для надежности мы установили вторую точку забора воды чуть ниже ведра.)

Для отстойника нам нужно было что-то достаточно большое, чтобы ил мог опускаться на дно, а пузыри подниматься вверх, оставляя только чистую воду для выхода на среднем уровне. Зная, что вертикальный резервуар является лучшим сепаратором, чем горизонтальный резервуар, мы выбрали негабаритный пластиковый контейнер для мусора.

Мы закрыли выход из отстойника к гидрооборудованию сеткой с мелкими ячейками, чтобы предотвратить прохождение крупных частиц, которые могут забить форсунку на конце трубопровода. Пузырьки воздуха и турбулентность перемещают эти частицы к поверхности резервуара, откуда они уносятся вместе с излишками воды. (Отстойник выполняет функцию перелива, поскольку в него поступает гораздо больше воды, чем требуется для гидросистемы.Средний расход в ручье составляет 100 галлонов в минуту, в то время как максимальный, который мы используем для гидросистемы, составляет 30 галлонов в минуту. Четыре переливные трубы ведут от верхней части резервуара обратно к ручью.)

Система установлена, оперативно проведены испытания на давление и расход. Наши измерения показали статическое давление (давление внизу трубопровода, когда вода не течет) в 155 фунтов на квадратный дюйм (psi). При скорости потока 30 галлонов в минуту мы измерили 140 фунтов на квадратный дюйм, как раз для турбины с одним соплом, самой дешевой конструкции.В ожидании прибытия нашего турбогенератора Harris — мощной версии с выходом от 24 до 28 В — мы построили для него защитный деревянный навес рядом с основным ручьем, чтобы упростить удаление сточных вод.

Одно из преимуществ гидроэнергетики перед солнечной — помимо соотношения затрат 10: 1 — состоит в том, что аккумуляторная батарея должна быть достаточно большой, чтобы обеспечивать пиковые нагрузки для пусковых двигателей, а также выдерживать рабочие нагрузки, превышающие мощность генератора переменного тока. (В случае солнечной батареи батареи должны накапливать энергию в течение ночи и в дождливые дни, в то время как в случае гидроэнергетики вы можете рассчитывать на непрерывное производство электроэнергии.) Мы начали с шести аккумуляторов на 12 В для жилых автофургонов, включенных последовательно / параллельно. Однако они требовали чрезмерного обслуживания, поэтому мы перешли на четыре 6-вольтовых батареи для тележек для гольфа, что по-прежнему дало нам 6 киловатт-часов емкости. (Подробнее о батареях см. «Батарея всемогущая», MEN, февраль / март 1999 г.)

В гидросистеме нашего типа генератор переменного тока должен постоянно вырабатывать полный ток (в нашем случае 50 ампер), даже когда он нам не нужен, чтобы избежать износа турбины. (Когда турбина не используется для выработки энергии, скорость вращения турбины увеличивается вдвое.) Таким образом, чтобы избежать перезарядки аккумуляторов, мы установили регулятор, который постоянно проверяет их напряжение; когда батареи полностью заряжены, избыточный ток передается на резисторную нагрузку. В качестве резисторов мы решили использовать группу элементов водонагревателя, поместив их вместе с батареями. Таким образом, в холодную погоду избыточная мощность нагревает батареи, увеличивая как их эффективность, так и ожидаемый срок службы.

В ожидании поставки инвертора, который преобразует постоянный ток наших батарей в 120 В переменного тока, мы обратились к проблеме подключения гидроэлектроэнергии к нашему дому. Мы смогли установить распределительную коробку с восемью цепями в стене рядом с нашей существующей коробкой автоматических выключателей. Семь цепей, которые мы хотели включить, независимо от источника энергии (сеть или гидроэнергетика), были перемещены в распределительную коробку. Затем водонагреватель был подключен к восьмому контуру, хотя это означало его модификацию, чтобы он работал на 120 В, а не на 240 В. Мы заменили существующие водонагревательные элементы на элементы меньшей мощности, чтобы установка потребляла не более 550 Вт.Даже в этом случае мы все равно можем запустить одну загрузку горячей стиральной машины и наслаждаться двумя неторопливыми горячими душами каждый день.

Для удобства мы проложили специальный провод между домом и аккумуляторной батареей, который позволяет нам удаленно контролировать напряжение батареи. У нас также есть измеритель переменного тока, который мы можем закрепить на проводе под напряжением 120 В, где он входит в коробку передаточного переключателя, для контроля потребляемого тока.

Как только инвертор прибыл, мы приступили к установке всех элементов управления в углу нашей соседней теплицы вместе с батареями.Поскольку мы хотели иметь возможность запускать двигатели и управлять торговым оборудованием, нам требовался инвертор мощностью не менее 2,5 кВт с хорошей импульсной способностью. Стоимость была важным фактором, поэтому мы купили недорогое модифицированное синусоидальное устройство.

Извлеченные уроки по гидроэнергетике

Вскоре после перехода на гидросистему мы поняли, что сделали несколько важных ошибок, которые необходимо исправить.

С опозданием мы обнаружили, что батареи выделяют водород и что простая крышка и вентиляционное отверстие не обязательно предотвратят взрыв расположенного рядом электрического оборудования.Нам нужно было переместить батареи.

Во-вторых, мы обнаружили, что модифицированный синусоидальный инвертор выдает мощность, заметно уступающую чистой синусоидальной мощности, к которой мы привыкли от сети. Многие люминесцентные лампы, которые мы установили, чтобы уменьшить нашу энергетическую нагрузку, не запускались. Компьютер начал сильно ломаться, а мотор видеомагнитофона перегорел так, как ремонтник не мог объяснить.

Что еще хуже, портативный гаусс-метр показал очень высокий уровень излучения электромагнитного поля (ЭМП) в теплице, где мы установили контрольное оборудование, большая часть которого исходит от инвертора.Уровень был достаточно высоким, чтобы сделать теплицу непригодной для проживания во время работы инвертора.

Мы вернули дилеру модифицированный синусоидальный инвертор и заменили его синусоидальным устройством, которое было вдвое дороже, но того стоило. Сейчас невозможно определить, работаем ли мы в сети или на гидроэнергетике, не проверив счетчики.

Еще до того, как появился новый инвертор, мы построили новый навес для всего управляющего оборудования с отдельным отсеком для батарей и водяных нагревательных элементов.Мы расположили здание в стороне от обычного пешеходного движения, чтобы обезопасить его от любых оставшихся электромагнитных помех. (Хотя новый синусоидальный инвертор работает чисто, регулятор батареи и кабели батареи излучают небольшое количество электромагнитного излучения.)

Мы используем нашу самодельную гидроэлектростанцию ​​уже больше года и очень счастливы. Только в одном случае система отключилась из-за разряженных батарей. Мы нагревали горячую воду весь день, плюс работали другие обычные нагрузки — холодильник, морозильная камера и тостер, а также нагрузки от двух вытяжных вентиляторов теплицы, которые, управляемые термостатами, включались автоматически

С тех пор мы добавили переключатель на нагреватель горячей воды, чтобы мы могли отключить его, когда увидим, что батареи разряжены.Мы также подключили этот переключатель таким образом, чтобы тостер и нагреватель горячей воды не могли работать одновременно.

Если бы мы повторили этот проект еще раз, мы бы сделали еще одно изменение. Когда включается холодильник, свет на мгновение тускнеет из-за предельного размера провода, охватывающего 200-футовое расстояние между домом и инвертором. Этот провод должен быть тяжелее, но для его замены сейчас потребуется много копать.

Но в целом проект для нас очень удачный.Мы потратили в общей сложности 4000 долларов, но теперь экономим 50 долларов в месяц на Power Hill. И с двумя электрическими системами — независимо от того, замедляется ли наш ручей до тонкой струйки или выходит из строя сетка из плиток, — наши огни будут гореть.

Опубликовано 1 июня 2000 г.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Начинающий поселенец узнает, что комфорт и благополучие должны заменить амбиции. Вместо того, чтобы ругать себя из-за несуществующих планов приусадебных участков, пообещайте отпраздновать успехи вашего стартапа на ферме.

То, как вы обращаетесь с шерстью во время стрижки, чистки, расчесывания и после этого, оказывает большое влияние на качество и ценность шерсти.

Школа органических производителей Эшвилла и национальный медиа-бренд MOTHER EARTH NEWS объявляют о совместных усилиях в рамках региональной весенней конференции Школы органических производителей, которая состоится в Университете Марс-Хилл, Марс-Хилл, Северная Каролина, 18-20 марта 2022 года.

Пример использования

: строительство собственной гидроэлектростанции мощностью 20 кВт

Микрогидроэнергетика возвращается в производство электроэнергии для домов, ферм и малых предприятий. Эта тенденция поддерживается такими факторами, как благоприятное регулирование, рост цен на энергию и достижения в области автоматизации. И мастера по всему миру ныряют.

Единственное требование для выработки электроэнергии — это доступ к ручью с перепадом уровня воды на два фута и потоком два галлона в минуту. Гидроэлектрическая система не слишком сложна, не сложна в эксплуатации и обслуживании, долговечна и зачастую более рентабельна, чем любая другая форма возобновляемой энергии.

Хотя мы никогда раньше не создавали такую ​​систему, мы сделали это, используя недорогие компоненты и бесплатную техническую поддержку, предоставляемые AutomationDirect.

В 1980 году мой отец, Арно Фрезе, начал исследовать возможность производства гидроэлектроэнергии на своей территории. Земля расположена рядом с плотиной общего озера площадью 64 акра, что позволяет получить доступ к 10-футовой разнице в высоте между озером и нижним бьефом на другой стороне плотины.

Мой отец измерил воду, протекающую по водосбросу, и определил, что в пруду протекает в среднем 40 кубических футов в секунду, что делает его практически осуществимым гидроэнергетическим проектом.В 2004 году мой брат Саймон обнаружил исследования нашего отца и решил двигаться дальше.

В марте 2004 года Саймон начал раскопки. В течение двух лет проект представлял собой сложную, а иногда и разочаровывающую раскопку, требовавшую от нас выкапывать фундамент на 17 футов ниже уровня озера, в то время как грунтовые воды и грязь непрерывно просачивались в яму. К концу 2006 года подводные части завода были построены, была проложена четырехфутовая алюминиевая труба, проходящая через заднюю часть дамбы, и временная перемычка была удалена. Затем мы установили отремонтированную турбину Фрэнсиса мощностью 50 л.с. Тестирование показало, что оптимальная скорость турбины будет 150 об / мин.

Гидроэлектрическая система приводится в действие за счет воды, стекающей из озера, которая протекает через турбину, которая приводит в движение три генератора через систему ремня и шкива. В качестве генераторов используются три однофазных асинхронных двигателя Baldor Electric модели L1177T мощностью 15 л.с.

При работе асинхронного двигателя на скорости выше нормальной вырабатывается электричество. Мощность трех двигателей была подключена к местной электросети через тот же трансформатор, который раньше подавал электроэнергию только в собственность.Счетчик коммунального предприятия теперь поворачивает назад, когда наша установка выдает больше энергии, чем мы потребляем.

Малая гидроэнергетика для гидроэнергетики

Малая гидроэнергетика для дома

Как правило, малая гидроэнергетика является важным источником энергии с множеством преимуществ по сравнению с другими видами возобновляемой энергии, если она спроектирована и правильно установлена. Кинетическая энергия движущейся воды доступна 24 часа в сутки, малые гидроэнергетические системы могут использовать эту бесплатную энергию, обеспечивая недорогой и надежный источник «зеленого электричества».

Как правило, все, что вам нужно для системы «малой гидроэнергетики», — это ручей или река с достаточным количеством воды, протекающей через них с нужным объемом или давлением, которые могут питать водяную турбину, подключенную к генератору, который будет обеспечивать электроэнергией ваш дом. . Так же, как вы можете с солнечной энергией или возобновляемой системой энергии ветра, вы также можете спроектировать небольшую гидроэнергетическую систему, которая либо подключена к сети, либо подключена к сети с резервным аккумулятором, либо автономна.

Но что мы подразумеваем под «малой гидроэнергетикой».Маломасштабные гидроэнергетические системы представляют собой уменьшенные версии гораздо более крупных гидроэлектростанций, которые мы видим, используя большие плотины и водохранилища для снабжения энергией миллионов людей. В зависимости от физического размера, высоты напора и генерирующей мощности малые гидроэлектростанции можно разделить на малые, мини- и микромасштабные гидроэлектростанции следующим образом:

• Малая гидроэнергетика: это схема, вырабатывающая электрическую мощность от 100 кВт. (киловатт) и 1 МВт (мегаватт), подавая эту генерируемую мощность непосредственно в коммунальную сеть или как часть большой автономной схемы, питающей более одного домохозяйства.
• Mini Scale Hydro Power: это схема, которая вырабатывает мощность от 5 кВт до 100 кВт, подавая ее непосредственно в энергосистему или как часть зарядки аккумулятора или автономной системы с питанием от переменного тока.
• Micro Scale Hydro Power: обычно это классификация небольших самодельных речных схем, в которых используются конструкции генераторов постоянного тока для выработки электроэнергии от нескольких сотен ватт до 5 кВт в составе автономной системы зарядки аккумуляторов. .

Малая гидросистема

Малые гидроэнергетические системы , а также мини-гидросистемы или Micro Hydro Systems могут быть спроектированы с использованием водяных колес или импульсной турбины.

Генерирующий потенциал конкретного участка будет зависеть от количества потока воды, доступного напора, который, в свою очередь, зависит от условий и местоположения участка, а также характеристик осадков на участке.

При достаточном напоре и потоке малые гидроэлектростанции могут приводиться в движение непосредственно из реки или ручья, называемой «русловой» системой, встроенной в или на берегу реки или ручья, без необходимости перекрывать, отклонять или изменять поток воды любым способом.Сделать их самым дешевым решением для выработки электроэнергии.

В русловой гидросистеме поток воды не изменяется, поэтому минимальный расход воды должен быть таким же или выше, чем предлагаемая выходная мощность турбины, чтобы обеспечить максимальную эффективность. В результате затраты, связанные с русловой схемой, намного ниже и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем другие малые гидроэлектростанции. Недостатком является то, что расход воды меняется в течение года, и система не может накапливать энергию воды.

Разработка электрических схем малой гидроэнергетики, в которых используется небольшая плотина или плотина, водохранилище (водохранилище) или требуется отвод речного водного потока через туннели или каналы, требует гораздо большего использования воды в целом, а также более сложные строительные и наземные инженерные работы в соответствии с высотой площадки, не говоря уже о воздействии на окружающую среду, которое пропорционально размеру схемы.

Тем не менее, система водохранилища или система с высоким напором имеет гораздо более высокий потенциал выработки электроэнергии, чем у гораздо меньшей русловой схемы из-за увеличенного объема и скорости пригодной для использования воды, что компенсирует большие капитальные вложения, но затраты можно снизить с помощью простой конструкции и практичных, легко возводимых строительных и механических работ.

Сколько энергии может извлечь из конструкции малой гидроэнергетики выходная мощность.

Максимальное количество электроэнергии, которое может быть получено от реки или ручья текущей воды, зависит от количества энергии в текущей воде в этой конкретной точке. Когда вода движется, гидроэлектрическая система преобразует эту кинетическую входную мощность в электрическую выходную мощность.

Чтобы определить энергетический потенциал воды, текущей в реке или ручье, необходимо определить как расход воды, проходящей через точку в заданное время, так и высоту вертикального напора, через которую вода должна упасть. . Теоретическая мощность в воде может быть рассчитана следующим образом:

Мощность (P) = расход (Q) x напор (H) x сила тяжести (г) x плотность воды (ρ)

Где Q в м ³ / с, H в метрах и g — гравитационная постоянная, 9.81 м / с ² и ρ — плотность воды, 1000 кг / м ³ или 1,0 кг / литр.

Тогда мы можем видеть, что максимальная теоретическая мощность, доступная в воде, пропорциональна произведению «напор на расход», поскольку сила тяжести на воде и плотность воды всегда постоянны. Следовательно, P = 1,0 x 9,81 x Q x H (кВт).

Но водяная турбина не идеальна, и часть входной мощности теряется внутри турбины из-за трения и других подобных недостатков. Большинство современных гидротурбин имеют КПД от 80 до 95%, в зависимости от типа, реакция или импульс , поэтому эффективная мощность небольшой гидроэнергетической системы может быть выражена как:

Доступная мощность из гидросистемы

Где: η (eta) — коэффициент полезного действия турбины или водяного колеса.

Пример малой гидроэнергетики №1

Небольшой ручей падает на 20 метров вниз по склону горы, производя поток воды 500 литров в минуту мимо фиксированной точки.Сколько энергии может вырабатывать малая гидроэлектростанция в киловаттах, если используемый тип водяной турбины имеет максимальный КПД (η) 85%.

Приведены данные: напор = 20 м, расход = 500 л / мин, КПД = 0,85 и сила тяжести = 9,81 м / с ² . Но сначала мы должны преобразовать расход воды 500 литров в минуту в ³ м / сек.

1000 литров равны 1 м ³ , поэтому 500 литров равны 0,5 м ³ . Одна минута равна 60 секундам, затем расход равен 0. 5 м ³ в минуту равно 0,00833 м ³ в секунду.

Мощность (P) = η × g × Q × H (кВт)

P = 0,85 × 9,81 м / с ² × 0,00833 м ³ / с × 20 м

∴ P = 1,4 кВт

Сейчас 1,4 кВт в секунду может показаться не таким уж большим, но это эквивалентно более 1,84 МВт (1,4 × 60 × 60 × 24 × 365) бесплатной гидроэлектроэнергии в год. Поскольку мощность пропорциональна произведению «Напор на расход», увеличение любого из этих двух факторов и / или эффективности гидросистемы приведет к увеличению вырабатываемой мощности.Тем не менее, годовое производство электроэнергии зависит от того, будет ли доступное водоснабжение достаточно постоянным в течение года.

Компоненты схемы малой гидроэлектростанции

Типовой схеме малой гидроэлектростанции нужен поток, водозаборная система для отвода воды, канал или канал, называемый напорной трубой для отвода отводимой воды, водяная турбина или водяное колесо для преобразования кинетической энергии воды во вращательную механическую энергию и электрический генератор для преобразования этой вращательной энергии от колеса в электричество.

Хотя фактические компоненты будут различаться для каждой схемы малой гидроэнергетики, тип выбранной схемы будет определять необходимость строительства водосливного водослива, плотины или форбека, что в конечном итоге будет зависеть от имеющегося «статического напора» воды. и показана типичная схема малой гидроэнергетики.

Если вы не уверены в географическом окружении, приобретение карты местности для съемки местности позволит вам получить представление о величине напора, доступного от реки к турбине, путем измерения деталей контуров на карте.

Схемы с низким напором до 20 метров (65 футов) позволяют использовать ряд вариантов гидроэнергетики от одиночной пластиковой водопроводной трубы до желоба, спускающегося по склону от водозаборного отверстия над струей воды непосредственно на турбину (вероятно, в стиле Пелтона), с турбиной, вращающей генератор.

Тогда маломасштабные гидроэнергетические системы состоят из канала, трубопровода или напорного трубопровода (напорного трубопровода), по которому поступает вода. Турбина или водяное колесо преобразует энергию текущей воды в энергию вращения, а генератор переменного тока или генератор преобразует энергию вращения в электричество.

Малые гидрогенераторы

Помимо строительных работ, одна из самых сложных частей проектирования небольшой, мини- или микрогидросистемы для производства электроэнергии — это выбор правильного генератора для совместной работы с водяной турбиной или водяным колесом. Вообще говоря, водяные колеса вращаются с меньшей скоростью, чем водяные турбины, поэтому, если выбран высокоскоростной генератор, то может потребоваться коробка передач или шкив, использующий ремень или замену.

Существует множество готовых к продаже электрических машин, и все они имеют свои преимущества и недостатки, но генераторы с постоянными магнитами, безусловно, являются наиболее популярным выбором для успешных проектов малых гидроэлектростанций.

Малые гидрогенераторы постоянного тока — они имеют размер от нескольких сотен ватт до более 3000 ватт и могут использоваться для зарядки батарейных блоков для хранения электроэнергии, вырабатываемой системой, аналогично зарядке автомобильного аккумулятора. Самый распространенный тип генератора постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC) — это Dynamo . Динамо-машины — хороший выбор для новичков в гидроэнергетике, поскольку они большие, тяжелые и, как правило, имеют очень хорошие подшипники на валу шкива.

Динамо-машины для грузовиков или автобусов старого образца являются лучшим выбором для водяных колес, поскольку они предназначены для выработки необходимого напряжения и тока на более низких скоростях с упором на эффективность, а не на максимальную мощность.Кроме того, большинство динамо-машин для автобусов и грузовиков могут генерировать мощность до 500 Вт при напряжении 24 В, чего более чем достаточно для зарядки аккумуляторов и питания фонарей для небольшой гидросистемы низкого напряжения.

Если батареи включены в конструкцию малой гидроэнергетики, они должны быть расположены как можно ближе к генератору, поскольку может быть трудно передавать энергию низкого напряжения по длинным кабелям. Кроме того, маломасштабные гидрогенераторы всегда вырабатывают энергию при включении, даже если батареи полностью заряжены, тогда требуется фиктивная резистивная нагрузка, такая как электрический пожарный элемент, для поглощения и рассеивания этой избыточной мощности. Эта фиктивная резистивная нагрузка может рассеивать много энергии, поэтому потенциально может сильно нагреваться, поэтому ее следует размещать так, чтобы к ней нельзя было прикоснуться.

Автомобильные генераторы также являются еще одним популярным выбором среди многих мастеров, которые делают сами для низковольтных турбогенераторов, однако они требуют высоких скоростей вращения и не всегда очень эффективны. Автомобильные генераторы переменного тока также требуют внешнего источника питания для питания электромагнитов, создающих магнитное поле.

Автомобильные генераторы переменного тока ограничивают собственный ток с помощью встроенной схемы регулятора.Это предотвращает перезарядку подключенных аккумуляторов генератором. Однако автомобильный генератор переменного тока никогда не должен подключаться к батарее задним ходом или запускать генератор на высоких оборотах без подключенной батареи, поскольку выходное напряжение поднимется до высоких уровней (намного больше 12 вольт) и разрушит внутренний выпрямитель.

Многие системы постоянного тока также используют выпрямители для преобразования электроэнергии постоянного тока низкого напряжения (DC), производимой системой, в электрическую сеть переменного тока напряжением 120 или 240 вольт для бытовых приборов и телевизоров, работающих от электроэнергии переменного тока.

Генераторы постоянного тока

могут подавать электроэнергию в подключенную к сети систему через инвертор и стабилизатор мощности, но для постоянно подключенной к сети системы лучше установить гидрогенератор переменного тока.

Малые гидрогенераторы переменного тока — используются для схем, подключенных к сети, и могут быть однофазными или трехфазными машинами. Гидрогенераторы переменного тока имеют мощность от 500 Вт до 10 кВт при использовании высокоскоростных синхронных или асинхронных машин. Гидрогенераторы переменного тока постоянно подключены к системе электропроводки дома, питая нагрузки напрямую.Система должна включать стабилизатор мощности, чтобы обеспечить постоянный выход в энергосистему с правильным напряжением и частотой независимо от скорости турбины.

Если вам посчастливилось жить рядом с рекой или ручьем, инвестирование в малую гидроэнергетическую систему может снизить вашу потребность в ископаемом топливе, что поможет снизить загрязнение воздуха. При проектировании гидроэнергетической системы необходимо учитывать множество факторов, но с правильным участком и оборудованием, тщательным планированием и вниманием к местным законам и требуемым разрешениям маломасштабные гидроэнергетические системы могут предоставить вам чистые, надежные и обслуживаемые бесплатный источник энергии на долгие годы вперед.

Помимо преимуществ, связанных с продажей собственной генерируемой бесплатной электроэнергии обратно местной коммунальной компании, подключенные к сети гидроэлектрические системы будут поставлять дополнительную мощность, которая вам нужна, когда ваша гидроэнергетическая система не может удовлетворить все ваши потребности в электроэнергии.

Для получения дополнительной информации о малой гидроэнергетике и о том, как использовать двигатели в качестве генераторов для выработки собственной электроэнергии с использованием энергии воды, или получить дополнительную информацию о гидроэнергетике о различных доступных малых гидроэнергетических системах, или изучить преимущества и недостатки гидроэнергетики, затем щелкните здесь, чтобы заказать копию на Amazon сегодня и узнать, как использовать электродвигатели в качестве генераторов как часть вашей собственной гидрогенерирующей системы.

Гидроэлектрический генератор

: как построить маленький

Гидроэлектрический генератор — лучшее, что можно построить для производства электроэнергии, если поблизости протекает ручей.

Все мы знаем, что ученые находятся в постоянном поиске альтернативных источников энергии, и это происходит потому, что в последние годы количество обычных источников энергии начало значительно сокращаться.

Они разработали различные системы, которые преобразуют энергию природы в электричество, и многие из этих систем могут быть построены дома в меньшем масштабе, чтобы снизить потребление электроэнергии.После того, как мы увидели, как производить электричество с помощью магнитов или энергии ветра, пора поговорить о людях, которые живут рядом с рекой.

Эту систему, которую часто называют гидро-, микрогидроэлектростанцией или ручным гидрогенератором , не так уж сложно построить.

Чтобы построить гидроэлектрический генератор, вы должны выполнить следующие шаги:

1.

Подготовка дисков

Наш гидроэлектрический генератор будет состоять из двух основных частей:
— Статор (эта часть не движется и снабжена витками провода для сбора электроэнергии)
— Ротор (ротор — это часть, которая движется и имеет несколько мощных магнитов. что вызовет электричество в катушках)
Сначала вам понадобятся шаблоны и картон.Два шаблона, которые содержат схему ротора и статора, необходимо вырезать и прикрепить к передней и задней части картона. После того, как эти шаблоны хорошо приклеены к картону, сделайте отверстие (1 см) в центре диска статора.

2. Присоединение статора

Теперь вам нужно сделать 4 катушки, которые будут прикреплены к картону. Для этого необходимо использовать картон с овальным сечением. Затем начните наматывать провода на этот картон, чтобы получилась плотная катушка (200 витков). Осторожно снимите катушку с овальной части, а затем повторите эту процедуру, чтобы сделать еще три катушки.

Расположите катушки на картоне по шаблонной схеме (их обмотки должны чередоваться по часовой стрелке и против часовой стрелки). Вы должны быть уверены, что электрон будет следовать по пути, указанному стрелками на шаблоне, начиная с левой катушки против часовой стрелки.

Соедините концы катушек и используйте изоляционную ленту, чтобы избежать ошибок. Используйте мультиметр, чтобы проверить электрическое сопротивление (Ом). Если провода подключены правильно, измеритель должен давать показания около 10 Ом.

3. Установка ротора

На этом этапе вам нужно прикрепить 4 сильных магнита к шаблону статора. Проверьте магниты, отметьте южный полюс на двух из них и северный полюс на двух оставшихся. Магниты должны быть расположены на шаблоне так, чтобы их полярность чередовалась (Н-С-Н-С).

Тогда вам понадобится пробка и 8 пластиковых ложек. Вы должны укоротить ложки так, чтобы длина ручки не превышала 1 см. Посмотрите на шаблон ротора и вставьте ложки в пробку (глубиной 1 см).

4. Турбина

Проделайте в пробке отверстие диаметром 6 мм (убедитесь, что отверстие находится по центру), снова зафиксируйте геометрическое положение ложек и добавьте немного горячего клея в каждую ложку, чтобы закрепить ее.

5. Корпус генератора и окончательная сборка

Найдите пластиковый резервуар или бутылку, чтобы прикрепить ротор, статор и небольшую турбину. После того, как вы найдете центр бака, проделайте в этом месте отверстие (6 мм) и закрепите статор с его катушками чуть выше отверстия.Затем прикрепите к одному валу турбину и ротор (ложки должны быть обращены к горлышку бутылки, а магниты должны быть близко к катушкам (3 мм между катушками и магнитами)).

Кажется, наш небольшой гидроэлектрический генератор почти готов к работе. Все, что нам сейчас нужно, это поток воды, чтобы турбина вращалась непрерывно, пока есть вода для ее вращения. Если турбина правильно подключена к генератору, этот поток должен вырабатывать достаточно гидроэлектроэнергии для обеспечения энергией наших коммунальных служб или зарядки аккумуляторов.

Рабочий электрогенератор

Пользователь

Youtube TheDamHeroes, вдохновленный разработкой, представленной в этой статье, разместил рабочий гидроэлектрический генератор. Посмотрите это в действии ниже:

(Посещали 125435 раз, сегодня 4 раза)

Национальный центр соответствующих технологий

Микрогидроэнергетика

(источник: energy.gov)

Если через вашу собственность протекает вода, вы можете подумать о строительстве небольшой гидроэнергетической системы для выработки электроэнергии.Системы микрогидроэнергетики обычно вырабатывают до 100 киловатт электроэнергии. Большинство гидроэнергетических систем, используемых домовладельцами и владельцами малого бизнеса, в том числе фермерами и владельцами ранчо, можно квалифицировать как микрогидроэнергетические системы. Но 10-киловаттная микрогидроэнергетическая система обычно может обеспечить достаточно энергии для большого дома, небольшого курорта или фермы для любителей.

Микрогидроэнергетическая система нуждается в турбине, насосе или водяном колесе для преобразования энергии текущей воды в энергию вращения, которая преобразуется в электричество.

На странице Министерства энергетики по планированию системы микрогидроэнергетики есть дополнительная информация.

Как работает микрогидроэнергетическая система

Гидроэнергетические системы используют энергию проточной воды для производства электричества или механической энергии. Хотя есть несколько способов использовать движущуюся воду для производства энергии, для систем микрогидроэнергетики часто используются речные системы, не требующие больших резервуаров.

В русловых микрогидроэнергетических системах часть речной воды отводится в водопровод — канал, трубопровод или напорный трубопровод (напорный водовод), — который доставляет ее к турбине или водяному колесу.Движущаяся вода вращает колесо или турбину, которая вращает вал. Движение вала можно использовать для механических процессов, таких как перекачивание воды, или его можно использовать для питания генератора переменного тока или генератора для выработки электроэнергии.

Микрогидроэнергетическая система может быть подключена к системе распределения электроэнергии (подключена к сети) или может быть автономной (вне сети).

Компоненты микрогидроэнергетической системы

Речные микрогидроэнергетические системы состоят из следующих основных компонентов:

• Водопровод — канал, трубопровод или напорный трубопровод (напорный водовод), по которому вода доставляется
• Турбина, насос или водяное колесо — преобразует энергию текущей воды в энергию вращения
• Генератор или генератор — преобразует энергию вращения в электричество
• Регулятор — управляет генератором
• Электромонтаж — подает электричество.

Имеющиеся в продаже турбины и генераторы обычно продаются в комплекте. Системы, сделанные своими руками, требуют тщательного согласования генератора с турбиной, мощностью и скоростью.

Во многих системах также используется инвертор для преобразования электроэнергии постоянного тока низкого напряжения, вырабатываемой системой, в электричество переменного тока на 120 или 240 вольт. (В качестве альтернативы вы можете купить бытовую технику, работающую от постоянного тока.)

Будет ли микрогидроэнергетическая система подключенной к сети или автономной, во многом будет зависеть баланс ее системных компонентов.

Например, некоторые автономные системы используют батареи для хранения электроэнергии, вырабатываемой системой. Однако, поскольку гидроэнергетические ресурсы имеют тенденцию быть более сезонными по своей природе, чем ресурсы ветра или солнца, батареи не всегда могут быть практичными для систем микрогидроэнергетики. Если вы все же используете батареи, их следует размещать как можно ближе к турбине, потому что трудно передавать низковольтную энергию на большие расстояния.

Турбины для систем микрогидроэнергетики

Турбины сегодня широко используются в системах микрогидроэнергетики.Движущаяся вода ударяется о лопасти турбины, как водяное колесо, и вращает вал. Но турбины более компактны с точки зрения выработки энергии, чем водяные колеса. У них также меньше шестерен и требуется меньше материалов для строительства.

Лишь несколько компаний производят турбины для микрогидроэнергетики, и большинство из них — турбины с высоким напором. Иногда бывает трудно найти турбины с низким напором и низким расходом, и, возможно, их придется изготавливать по индивидуальному заказу.

Есть два основных типа турбин: импульсные и реактивные.

Импульсные турбины

Импульсные турбины, которые имеют наименее сложную конструкцию, чаще всего используются для высоконапорных микрогидро-систем. Они полагаются на скорость воды для перемещения турбинного колеса, которое называется бегунком. Наиболее распространенные типы импульсных турбин включают колесо Пелтона и колесо Турго.

• Колесо Пелтона — использует концепцию реактивной силы для создания энергии. Вода подается в напорный трубопровод с узким соплом на одном конце.Вода разбрызгивается из форсунки струей, попадая в ведра с двойной чашей, прикрепленные к колесу. Воздействие струи на изогнутые ковши создает силу, которая вращает колесо с высокой эффективностью 70–90%. Колесные турбины Pelton доступны в различных размерах и лучше всего работают в условиях низкого расхода и высокого напора.
• Импульсное колесо Turgo — модернизированная версия Pelton. Он использует ту же концепцию струйного распыления, но струя Turgo, которая составляет половину размера Pelton, расположена под углом, так что струя попадает в три ведра одновременно.В результате колесо Turgo движется вдвое быстрее. Кроме того, он менее громоздкий, требует небольшого количества шестерен или вовсе без них и имеет хорошую репутацию в плане бесперебойной работы. Turgo может работать в условиях низкого расхода, но требует среднего или высокого напора.
• Турбина Джека Кролика — турбина типа «капля в ручье», которая может генерировать энергию из ручья, имеющего всего 13 дюймов воды и без напора. Мощность Jack Rabbit составляет не более 100 Вт, поэтому дневная мощность составляет в среднем 1,5–2,4 киловатт-часа, в зависимости от вашего участка. Иногда его называют погружным гидрогенератором Aquair UW.

Реакционные турбины

Реакционные турбины, которые являются высокоэффективными, для производства энергии зависят от давления, а не от скорости. Все лопатки реакционной турбины поддерживают постоянный контакт с водой. Эти турбины часто используются на крупных гидроэнергетических объектах.

Из-за своей сложности и высокой стоимости реактивные турбины обычно не используются для проектов микрогидроэнергетики.Исключение составляет гребная турбина, которая бывает разных конструкций и работает так же, как гребной винт лодки.

Пропеллерные турбины имеют от трех до шести обычно фиксированных лопастей, установленных под разными углами на рабочем колесе. Колба, трубка и трубка Каплана являются вариациями пропеллерной турбины. Турбина Каплана, которая представляет собой легко адаптируемую пропеллерную систему, может использоваться на микрогидроэлектростанциях.

Насосы и водяные колеса

Обычные насосы могут использоваться в качестве замены гидравлических турбин. Когда действие насоса меняется на противоположное, он работает как турбина. Поскольку насосы производятся серийно, вы найдете их гораздо легче, чем турбины. Насосы также дешевле. Однако для обеспечения надлежащей производительности насоса ваша микрогидроэлектростанция должна иметь довольно постоянный напор и расход. Насосы также менее эффективны и более подвержены повреждениям.

Водяное колесо — самый старый компонент гидроэнергетической системы. Водяные колеса все еще доступны, но они не очень практичны для выработки электроэнергии из-за их низкой скорости и громоздкой конструкции.

Доступ на землю

Хотя большинство разработчиков проекта владеют землей, на которой будет расположен проект, другие должны получить эти права от землевладельцев. Забор системы может быть расположен на земле, принадлежащей государственному или федеральному агентству или другой частной стороне. В других случаях и водозабор, и электростанция могут располагаться на земле застройщика проекта, но водопровод, соединяющий их, может пересекать собственность другого человека.

Осуществимость всего проекта должна быть определена до заключения каких-либо договоров купли-продажи или аренды.Кроме того, если известно, что рассматриваемая недвижимость недоступна ни при каких обстоятельствах, следует рассмотреть альтернативные планы.

Определение потенциала площадки

Для определения гидропотенциала участка необходима информация о количестве и изменении стока. Вы должны в любое время узнать, сохранялись ли записи потока для потока. Хорошее место для начала расследования — это служба обнаружения водных данных Геологической службы США (USGS), где вы найдете данные о речном стоке в реальном времени и исторические данные о речном стоке, включая списки действующих и прекращенных станций.

Если исторические записи расхода недоступны, вы должны немедленно начать мониторинг стока на участке: возможность строительства небольшой электростанции зависит от того, сколько именно мощности будет выдавать ваш поток. Два наиболее важных фактора, которые следует учитывать, — это поток и напор.

Расход — это количество воды, протекающей через точку в любой момент времени. Эта сумма меняется как сезонно, так и ежегодно, поэтому важно собирать точные данные для каждого сезона полного года.Затем эти данные следует сравнить с информацией USGS из вашего района, чтобы решить, был ли это засушливый год или влажный год. Информацию о снежном покрове в вашем районе можно получить в Службе охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США.

Минимальный расход необходим для точной оценки минимальной продолжительной выходной мощности, которую вы можете ожидать от гидроагрегата. Кроме того, оценка максимального расхода необходима, чтобы гарантировать, что ваша конструкция выдержит пиковое затопление.

Напор — это вертикальное расстояние в футах от поверхности питающей воды до места выхода воды из турбины.Головка оказывает давление, которое можно превратить в полезную мощность, поэтому чем дальше падает вода, тем больше энергии доступно.

Низкий напор считается меньше 60 футов; высота головы 60 футов и более. Хотя есть исключения, 10 футов напора обычно является минимумом, необходимым для выработки энергии.

После того, как вы определили чистый напор и средний расход для вашего объекта, вы можете рассчитать выходную мощность вашего потока.

Определение потребности в энергии

Главный вопрос при проектировании осуществимости заключается в том, будет ли площадка производить достаточно энергии для удовлетворения ваших потребностей в энергии.Следует оценивать два типа оценок энергии — пиковое потребление и общее потребление. Пиковое потребление — это максимальная мощность, необходимая в любой момент времени. При использовании в домашних условиях пиковый спрос возникает, когда все электрические нагрузки включены одновременно. Общее потребление — это количество киловатт-часов, использованных за определенный период. Коммунальные предприятия обычно используют меру киловатт-часов в месяц.

Система, способная обеспечить полное потребление, не обязательно покроет потребности в пиковой мощности; потребление или мощность, возможно, придется отрегулировать. Если ваши потребности в электроэнергии превышают ваш потенциальный источник энергии, вы можете рассмотреть возможность хранения электроэнергии в батареях или покупки дополнительной электроэнергии у коммунального предприятия для удовлетворения потребностей пикового спроса. Обратитесь к ближайшему к вам коммунальному предприятию, чтобы обратиться за помощью на раннем этапе процесса.

Гидравлические колеса и водяные турбины — два основных типа гидроэнергетических машин. Водяные колеса — это традиционные устройства, используемые для преобразования энергии текущей и падающей воды в механическую энергию. Они используются для шлифования зерна, а также для работы на пилах, токарных станках, сверлильных станках и насосах.Обычно водяные колеса большого диаметра и медленно вращаются, они хорошо работают в ручьях с большими колебаниями потока. Решетки и решетки для мусора обычно не нужны, потому что палки, камни и грязь будут стекать по колесу в потоке воды. Водяные колеса можно использовать для производства электроэнергии, хотя большой диаметр и медленное вращение требуют, чтобы вращающийся вал приводил в движение гораздо более высокие обороты.

Поскольку водяные колеса работают на малых скоростях, они значительно менее эффективны, чем водяные турбины в производстве электроэнергии.Гидравлические колеса также громоздки, и в более суровых климатических условиях их приходится размещать в больших конструкциях, чтобы избежать образования льда зимой.

Водяные турбины вращаются на высоких скоростях, используются для выработки электроэнергии и могут достигать 70-80 процентов эффективности при производстве механической или электрической энергии. В то время как водяные колеса используют воду, переносимую в открытый желоб или канал, турбины получают энергию от воды, переносимой по напорным трубопроводам. Гидравлические турбины — сложное оборудование, и их необходимо тщательно устанавливать.

Кроме того, обломки, такие как камни, палки и песок, могут мешать работе лопастей, поэтому требуется решетка для мусора или сетка, чтобы предотвратить прохождение этого материала через турбину.

Компоненты системы

Типичная микрогидравлическая система состоит из нескольких компонентов. Водозаборная конструкция контролирует расход воды для забора, которая будет использоваться. Напорный водовод или желоб переносит воду от водозаборного сооружения к турбине. Электростанция содержит водяную турбину, генератор и средства управления.

Расчет затрат

После того, как известны напор, расход и производительность системы, вы можете связаться с поставщиками оборудования для получения точных данных о затратах. Нет смысла связываться с этими людьми до того, как станут известны подробности сайта, поскольку стоимость оборудования будет значительно варьироваться в зависимости от сайта.

Стоимость сильно различается в зависимости от сайта и размера системы.

Соображения по охране окружающей среды

Одни только водяные колеса и водяные турбины оказывают незначительное воздействие на окружающую среду.Однако для большинства гидросистем требуется плотина для обеспечения постоянного источника воды. Строительство плотины на реке или ручье может оказать долгосрочное воздействие на окружающую среду. Водоток изменяется, и уровень грунтовых вод обычно поднимается за плотиной и опускается вниз по течению от сооружения. Вы создаете пруд или озеро там, где раньше существовала речная экосистема, поэтому может накапливаться ил, и вы, возможно, создали идеальную среду для размножения комаров.

Движение рыбы может быть заблокировано, если лестница не используется.Подъездные дороги могут способствовать эрозии и нарушать ландшафт. В целом, чем больше плотина, тем сильнее воздействие на окружающую среду. Если вы предвидите экологические последствия установки гидростанции, вы можете свести нарушение водотока к абсолютному минимуму. Имейте в виду, что вам, возможно, придется радикально изменить свой дизайн для работы с вашей местной экосистемой или, в некоторых случаях, полностью отказаться от гидроэнергетического проекта.

Разрешение и лицензирование

Прежде чем вы начнете строить свой поток, вы должны знать о нормативных конфликтах, с которыми вы можете столкнуться. Существует множество институциональных и юридических барьеров, и ваш проект будет идти гораздо легче, если эти потенциальные проблемы будут выявлены в начале графика, чтобы вы могли предпринять необходимые действия.

Несмотря на то, что многие агентства обладают потенциальными полномочиями по выдаче разрешений или проверок, для проектов малой гидроэнергетики, вероятно, потребуется лишь несколько разрешений. Тем не менее время, необходимое для получения всех разрешений и лицензий, может составлять основную часть продолжительности проекта, поэтому для вас важно начать процесс получения разрешений на ранних этапах разработки вашего участка.

Требования к местным разрешениям

Прежде всего, вам следует связаться с местными органами власти, чтобы определить требования, предъявляемые к местным разрешениям. В местных отделах городского и окружного планирования и общественных работ вам сообщат, какие разрешения необходимы. Все местные разрешения или требования должны быть удовлетворены до выдачи федеральных лицензий на гидроэнергетику. При создании объектов, влияющих только на собственность застройщика, проблем не возникает.

Требования государственных разрешений

Застройщику гидроэнергетики необходимо получить ряд разрешений.Лучшим источником информации об этих разрешениях является Департамент экологических разрешений Департамента качества окружающей среды вашего штата и информация о качестве воды.

DIY Micro-Hydro: «альтернативный» альтернативный источник энергии

DIY Micro-Hydro, гидроэлектроэнергия: Электроэнергия в жилых домах в Коста-Рике стоит дорого. Ставки одни из самых высоких в Латинской Америке и намного выше, чем в Северной Америке. Даже в доме без кондиционирования воздуха и отопления наше ежемесячное потребление в среднем составляло от 400 до 500 кВтч, при этом счета составляли от 150 до 200 долларов.

Желая сэкономить деньги и быть более экологичными, мы начали искать варианты выработки собственной энергии. Судя по нашим недавним платежным данным, нам требовалось решение, которое могло бы дать нам от 10 до 14 кВтч в день.

Солнечная энергия — наиболее очевидный альтернативный источник энергии, который приходит на ум потребителям Коста-Рики. Это хороший вариант для многих, помимо того, что он полезен для всей планеты.

Но солнечная энергия — не единственный вариант, и нам было интересно изучить другие возможности.Фактически, более 94 процентов электроэнергии Коста-Рики производится из возобновляемых источников. Но относительно немного из этого — солнечная или ветровая энергия; остальное поступает из воды. Гидроэлектроэнергия вырабатывает около 80 процентов электроэнергии страны. В таком мега-масштабе это немалое производство: огромные плотины используют воду, протекающую через огромные водяные турбины, для производства и хранения электроэнергии. Вот почему было создано озеро Ареналь.

Мы построили мост над готовой водозаборной плотиной (передний залив) и скрыли большую часть питающей трубы под землей, чтобы сохранить естественную красоту ручья.

Удивительно, но гидроэнергетика не обязательно должна быть такой уж большой проблемой, даже для «обычного» бытового потребителя. При правильных условиях вы тоже можете генерировать электроэнергию с помощью собственной микрогидравлической системы.

Я не говорю, что микрогидро-гидросистема — простое решение. И определенно не для всех — буквально — с точки зрения доступности. Это потому, что в первую очередь вам нужна вода. Любой может использовать энергию солнца, но не гидро. Это не может быть просто вода; это должна быть вода, которую можно использовать… не так просто, как кажется.Природные водные ресурсы, такие как ручьи и реки, считаются общедоступными. Таким образом, вы не можете построить свою собственную микрогидравлическую систему в ручье, которым вы не владеете.

Однако вы могли бы создать поток в потоке, который течет через вашу собственность с обеих сторон, при этом вход и выход также находятся внутри вашей собственности.

Во-вторых, у вас должно быть достаточно воды. Небольшая сезонная струйка не принесет пользы; поток должен течь круглый год со скоростью, достаточной для выработки электроэнергии. Если вы не можете наполнить 5-галлонное ведро менее чем за 5 секунд, значит, у вас недостаточно воды.

В-третьих, и это, вероятно, самое важное, вам требуется достаточная «голова» для работы системы. Напор означает перепад высоты от водозабора до турбины генератора. Для выработки достаточной мощности вам необходим перепад высот не менее 50 футов.

После того, как мы определили, что все эти требования могут быть выполнены на нашем участке для выработки около 12 кВт / ч электроэнергии в день, мы взяли на себя обязательство построить микрогидравлическую систему в 2015 году. Мы работали с Osa Waterworks (osawaterworks.com) над проектированием и установка.

Основное внимание уделялось тому, где будет находиться воздухозаборник и корпус турбины. Чтобы максимально увеличить падение напора на 50 футов, наш воздухозаборник и корпус турбины расположены на расстоянии чуть более 150 метров друг от друга, а 4-дюймовая ПВХ-труба, идущая от входа в корпус, встроена в землю в основном по эстетическим соображениям.

Наша турбина построена в США и имеет максимальную мощность 2,5 кВт. Он компактен и работает как автомобильный генератор. Вращающиеся магниты внутри производят электричество. В нем используется так называемое колесо Пелтона, которое приводится в движение силой и скоростью ударяющей по нему воды.Вот почему так важно опускание головы. Вес водяного столба создает давление, которое увеличивается по мере прохождения воды через 4-дюймовую трубу в полудюймовые сопла. Чем быстрее вращается колесо, тем больше мощность.

Также по эстетическим соображениям наш электростанции спроектирован так, чтобы он был спрятан под землей. Здесь вы видите турбину в центре, прикрепленную к четырем соплам. Увеличение давления для привода турбины происходит, когда вода, протекающая через трубу диаметром 4 дюйма, отводится через четыре штуцера диаметром два дюйма, каждый из которых соединен с одним из сопел диаметром в полдюйма.

Мы также пожертвовали расстоянием до нашего силового инвертора, проложив более 200 метров кабеля по подземному каналу от турбины до нашего гаража, где находятся инвертор и хранилище. Поскольку в дом уже подведено электричество, мы используем систему умных сетей. Любая энергия, которая нам нужна в дополнение к гидроэнергии, которую мы используем, поступает из сети. Причины неиспользования системы привязки к энергосистеме с национальной энергокомпанией — тема для отдельной статьи.

Установка не обошлась без осложнений, включая засорение осадком первоначального водозаборного отверстия на дне реки, чтобы обеспечить беспрепятственный поток воды.Некоторые модификации, выполненные методом проб и ошибок, с использованием небольшой плотины, работают хорошо.

Стоило ли? Наша микрогидравлическая система работает почти три года. Он стоил более 12000 долларов, что дороже, чем солнечная система сопоставимого размера. Но за период окупаемости 10 или 12 лет это не было проблемой. Наши ежемесячные счета за электроэнергию сейчас составляют от 20 до 25 долларов, поскольку мы не обеспечиваем 100 процентов наших потребностей в энергии. Но мы экономим 120 долларов или больше в месяц по сравнению с тем, что мы раньше платили, почти 1500 долларов в год. Учитывая, что правительство рассматривает возможность введения нового НДС на электроэнергию, наша окупаемость может наступить раньше.

Мы довольны нашей микрогидравлической системой и ее экологичностью. К тому же в нем есть «крутой» фактор! В стране мало таких жилых комплексов, поэтому многим любопытно, и они хотят приехать и проверить.

Гидроэлектроэнергия: как это работает

• Школа водных наук ГЛАВНАЯ • Темы водопользования •

Падающая вода производит гидроэлектроэнергию.

Кредит: Управление долины Теннесси

Итак, как же нам получить электричество из воды? Фактически, гидроэлектростанции и угольные электростанции производят электроэнергию одинаковым образом. В обоих случаях источник энергии используется для вращения пропеллероподобной детали, называемой турбиной, которая затем вращает металлический вал в электрическом генераторе, который является двигателем, вырабатывающим электричество. На угольной электростанции пар вращает лопасти турбины; тогда как гидроэлектростанция использует падающую воду для вращения турбины. Результаты такие же.

Взгляните на эту схему (любезно предоставленную Управлением долины Теннесси) гидроэлектростанции, чтобы увидеть подробности:

Теория состоит в том, чтобы построить плотину на большой реке , которая имеет большой перепад высот (в Канзасе или Флориде не так много гидроэлектростанций). Плотина хранит много воды за собой в резервуаре . У подножия стены дамбы находится водозабор. Гравитация заставляет его проваливаться через напорный водовод внутри дамбы.В конце напорного водовода находится пропеллер турбины, который вращается движущейся водой. Вал турбины идет вверх в генератор, который производит мощность. К генератору подключены линии электропередач, по которым электричество доставляется в ваш дом и в мой. Вода проходит мимо гребного винта по отводу в реку мимо плотины. Кстати, играть в воде прямо под плотиной, когда выходит вода, — не лучшая идея!

Турбина и генератор производят электроэнергию

Схема гидроэлектрической турбины и генератора.

Кредит: Инженерный корпус армии США

Что касается того, как работает этот генератор, инженерный корпус объясняет это следующим образом:
«Гидравлическая турбина преобразует энергию текущей воды в механическую энергию. Гидроэлектрический генератор преобразует эту механическую энергию в Электричество. Работа генератора основана на принципах, открытых Фарадеем. Он обнаружил, что, когда магнит проходит мимо проводника, он заставляет течь электричество. В большом генераторе электромагниты создаются путем циркуляции постоянного тока через петли из проводов. намотаны на стопки пластин из магнитной стали.Они называются полевыми полюсами и устанавливаются по периметру ротора. Ротор прикреплен к валу турбины и вращается с фиксированной скоростью. Когда ротор вращается, он заставляет полюса поля (электромагниты) проходить мимо проводников, установленных в статоре. Это, в свою очередь, вызывает прохождение электричества и повышение напряжения на выходных клеммах генератора ».

Накопитель: повторное использование воды для пиковых нагрузок на электроэнергию

Спрос на электроэнергию не «плоский», а постоянный. Спрос повышается и понижается в течение дня, и в ночное время потребность в электричестве в домах, на предприятиях и других объектах снижается. Например, здесь, в Атланте, штат Джорджия, в 17:00 в жаркий августовский выходной день можно поспорить, что существует огромный спрос на электроэнергию для работы миллионов кондиционеров! Но 12 часов спустя, в 5:00 … не так уж и много. Гидроэлектростанции более эффективны в обеспечении пиковой потребности в энергии в течение коротких периодов времени, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе и атомные электростанции, и один из способов сделать это — использовать «гидроаккумулятор», который повторно использует одну и ту же воду более одного раза.

Насосный накопитель — это метод сохранения воды в резерве на период пиковой нагрузки за счет перекачки воды, которая уже прошла через турбины, в резервный бассейн над электростанцией в то время, когда потребность потребителей в энергии низка, например, во время Середина ночи. Затем воде позволяют течь обратно через турбогенераторы в периоды, когда потребность высока и на систему ложится большая нагрузка.

Накопительный накопитель: повторное использование воды для пиковой нагрузки на электроэнергию

Резервуар действует как аккумулятор, накапливая энергию в виде воды, когда потребности невысоки, и вырабатывая максимальную мощность в дневные и сезонные пиковые периоды.Преимущество гидроаккумулирующего оборудования состоит в том, что гидроагрегаты могут быстро запускаться и быстро регулировать мощность. Они работают эффективно при использовании в течение одного или нескольких часов. Поскольку гидроаккумулирующие водохранилища относительно малы, затраты на строительство, как правило, невысоки по сравнению с обычными гидроэнергетическими сооружениями.

.