Csináld magad vízierőmű: hogyan építsünk önálló mini vízerőművet

A vízáramlás ereje egy megújuló természeti erőforrás, amely lehetővé teszi, hogy gyakorlatilag ingyenes áramot szerezzen.A természet által adományozott energia lehetőséget ad a rezsi megtakarítására és a berendezések töltési problémáinak megoldására.

Ha az otthonunk közelében patak, folyó folyik, érdemes kihasználni. Ők tudják majd biztosítani a telek és a ház áramellátását. És ha saját kezűleg épít egy vízerőművet, a gazdasági hatás jelentősen megnő.

A bemutatott cikk részletesen ismerteti a magánhidraulikus építmények gyártási technológiáit. Beszéltünk arról, hogy mi szükséges a rendszer felállításához és a fogyasztókhoz való csatlakoztatásához. Itt megismerheti a hulladékanyagokból összeszerelt miniatűr energiaszolgáltatók összes lehetőségét.

Vízierőművek nem ipari célokra

A vízerőművek olyan szerkezetek, amelyek a vízmozgás energiáját elektromos árammá alakíthatják. Alternatív zöldenergia-szolgáltatók eddig csak nyugaton használják ki őket aktívan. Hazánkban ez az ígéretes iparág még csak az első bátortalan lépéseit teszi meg.

A kis magánvízi erőművek lehetnek nagy folyók gátak, amelyek tíz és több száz megawatt között termelnek, vagy mini-vízerőművek, amelyek maximális teljesítménye 100 kW, ami teljesen elegendő egy magánház igényeihez. Tudjunk meg többet az utóbbiról.

Garland állomás hidraulikus csavarokkal

A szerkezet egy forgórészláncból áll, amely a folyón átnyúló, rugalmas acélkábelhez van rögzítve. Maga a kábel egy forgótengely szerepét tölti be, amelynek egyik vége a tartócsapágyra van rögzítve, a másik pedig a generátor tengelyét aktiválja.

A „füzér” mindegyik hidraulikus rotorja körülbelül 2 kW energia előállítására képes, ehhez azonban a víz áramlási sebessége legalább 2,5 méter másodpercenként, a tározó mélysége pedig nem haladhatja meg az 1,5 métert.

A koszorús vízerőmű működési elve egyszerű: a víznyomás megforgatja a hidraulikus csavarokat, amelyek forgatják a kábelt, és energiatermelésre kényszerítik a generátort.

A Garland állomásokat már a múlt század közepén sikeresen használták, de a légcsavarok szerepét akkoriban a házi légcsavarok, sőt a bádogdobozok is betöltötték. Manapság a gyártók többféle rotort kínálnak különféle működési feltételekhez.

Különböző méretű, fémlemezből készült pengékkel vannak felszerelve, és lehetővé teszik az állomás működésének maximális hatékonyságát.

De bár ennek a hidrogenerátornak a gyártása meglehetősen egyszerű, működéséhez számos olyan speciális körülmény szükséges, amelyek a való életben nem mindig megvalósíthatók. Az ilyen szerkezetek blokkolják a folyó medrét, és nem valószínű, hogy a part menti szomszédok, nem is beszélve a környezetvédelmi szolgáltatások képviselőiről, lehetővé teszik, hogy a patak energiáját felhasználja a céljaira.

Ráadásul télen a telepítés csak nem fagyos tározókon használható, zord éghajlaton pedig konzerválható vagy szétszerelhető. Ezért a füzérállomásokat ideiglenesen és főként elhagyatott területeken (például nyári legelők közelében) állítják fel.

Az 1-15 kW/óra teljesítményű forgóállomások akár 9,3 MW-ot is termelnek havonta, és lehetővé teszik a villamosítási probléma önálló megoldását a központi autópályáktól távoli régiókban

A füzértelepítés modern analógja a keresztirányú rotorral ellátott merülő vagy úszó keretes állomások. A koszorús elődjüktől eltérően ezek az építmények nem zárják el a teljes folyót, hanem csak a meder egy részét használják fel, és pontonra/tutajra is felszerelhetők, vagy akár le is süllyeszthetők a tározó aljára.

Függőleges Daria rotor

A Darrieus rotor egy turbinaszerkezet, amelyet 1931-ben feltalálójáról neveztek el. A rendszer több, radiális gerendákra rögzített aerodinamikus lapátból áll, és nyomáskülönbséggel működik, a hajógyártásban és a repülésben széles körben használt „emelő szárny” elven.

Bár az ilyen berendezéseket többnyire szélgenerátorok létrehozására használják, vízzel is működhetnek. De ebben az esetben pontos számításokra van szükség a lapátok vastagságának és szélességének a vízáramlás erősségének megfelelően történő kiválasztásához.

A Daria rotor „szélmalomra” hasonlít, csak víz alá szerelik, és az áramlási sebesség szezonális ingadozásaitól függetlenül működik.

A függőleges rotorokat ritkán használják helyi vízerőművek létrehozására. A jó hatékonysági mutatók és a tervezés látszólagos egyszerűsége ellenére a berendezés működése meglehetősen bonyolult.

A munka megkezdése előtt a rendszert „fel kell pörgetni”, de csak a tározó befagyása állíthatja meg a működő állomást. Ezért a Darrieus rotort főleg ipari vállalkozásokban használják.

Érdekes megoldást javasolt Franz Zotleterer osztrák feltaláló a függőlegesen működő turbinás kis vízerőművek tervezése terén:

A pezsgőfürdő állomások jelentős előnyének joggal tekinthető a halállomány megőrzése. A függőleges turbina működése nem károsítja a folyó élő szervezeteit. Ráadásul a vízáramlás sajátos mozgása miatt a sár nem marad meg az építmények falán.

Víz alatti csavaros propeller

Valójában ez a legegyszerűbb légszélmalom, csak víz alá szerelik. A lapátok méretei a maximális forgási sebesség és a minimális ellenállás biztosítása érdekében az áramlási erőtől függően kerülnek kiszámításra.Például, ha az áram sebessége nem haladja meg a 2 m/sec-et, akkor a penge szélessége 2-3 cm-en belül legyen.

A víz alatti légcsavar könnyen elkészíthető saját kezűleg, de csak mély és gyors folyókhoz alkalmas - sekély víztestben a forgó lapátok sérüléseket okozhatnak horgászok, úszók, vízimadarak és állatok számára

Az ilyen szélmalmot az áramlás „felé” szerelik fel, de lapátjai nem a víznyomás nyomása, hanem az emelőerő (repülőszárny vagy hajócsavar elvén) keltve működnek.

Vízikerék pengékkel

A vízikerék a hidraulikus motor egyik legegyszerűbb változata, a Római Birodalom idejétől ismert. Működésének hatékonysága nagymértékben függ attól, hogy milyen típusú forrásra telepítik.

A kiöntő kerék csak az áramlás sebessége miatt tud forogni, a töltő kerék pedig csak a felülről a lapátokra hulló víz nyomása és súlya segítségével.

A vízfolyás mélységétől és medrétől függően különböző típusú kerekek szerelhetők fel:

• Mártás (vagy alsó) – gyors sodrású sekély folyókhoz alkalmas.
• Középtávú – természetes kaszkádokkal rendelkező csatornákban helyezkednek el úgy, hogy az áramlás körülbelül a forgó dob közepére esik.
• Folyékony (vagy fej feletti) – gát, cső alá vagy természetes zuhatag aljára vannak felszerelve úgy, hogy a zuhanó víz a kerék tetején haladjon tovább.

De az összes lehetőség működési elve ugyanaz: víz esik a pengékre, és meghajt egy kereket, ami a mini-erőmű generátorát forog.

A hidraulikus berendezések gyártói kész turbinákat kínálnak, amelyek lapátjai speciálisan egy bizonyos vízáramlási sebességhez vannak igazítva.De a házi kézművesek a dobszerkezeteket régimódi módon készítik - hulladékanyagokból.

Az alábbi fotóválogatás segít megismerkedni a mini vízerőmű legegyszerűbb változatának elkészítésének lépéseivel:

Talán az optimalizálás hiánya befolyásolja a hatékonysági mutatókat, de a házi készítésű berendezések költsége többszöröse olcsóbb lesz, mint a vásárolt analógé. Ezért a vízikerék a legnépszerűbb lehetőség saját mini vízerőmű megszervezéséhez.

Vízierőmű telepítésének feltételei

A hidrogenerátorral előállított energia csábító olcsósága ellenére fontos figyelembe venni annak a vízforrásnak a jellemzőit, amelynek erőforrásait saját szükségleteire kívánja felhasználni.

Hiszen nem minden vízfolyás alkalmas mini-vízerőmű üzemeltetésére, főleg egész évben, így nem árt tartalékban tartani a központosított fővezetékre való csatlakozás lehetőségét.

Néhány pro és kontra

Az egyes vízierőművek fő előnyei nyilvánvalóak: olcsó berendezés, amely olcsó villamos energiát termel, és nem károsítja a természetet (ellentétben a folyó áramlását elzáró gátakkal). Bár a rendszer nem nevezhető teljesen biztonságosnak, a turbinák forgó elemei így is sérüléseket okozhatnak a víz alatti világ lakóiban, sőt az emberekben is.

A balesetek megelőzése érdekében a vízerőművet be kell keríteni, és ha a rendszert teljesen elfedi a víz, akkor figyelmeztető táblát kell elhelyezni a parton

A mini vízerőművek előnyei:

1. Más „ingyenes” energiaforrásoktól (napelemek, szélgenerátorok) ellentétben a hidraulikus rendszerek napszaktól és időjárástól függetlenül működhetnek. Az egyetlen dolog, ami megállíthatja őket, az a tározó befagyása.
2. A hidrogenerátor felszereléséhez nem szükséges nagy folyó – ugyanazok a vízikerekek akár kis (de gyors!) patakokban is sikeresen használhatók.
3. Az egységek nem bocsátanak ki káros anyagokat, nem szennyezik a vizet és szinte hangtalanul működnek.
4. A legfeljebb 100 kW teljesítményű mini-vízerőmű telepítéséhez nem kell engedélyt szereznie (bár minden a helyi hatóságoktól és a telepítés típusától függ).
5. A felesleges áramot el lehet adni a szomszédos házaknak.

Ami a hátrányokat illeti, az elégtelen áramerősség komoly akadályt jelenthet a berendezés termelékeny működésében. Ebben az esetben segédszerkezeteket kell építeni, ami további költségekkel jár.

Ha a közeli folyó potenciális energiája hozzávetőleges számítás alapján nem elegendő a gyakorlati felhasználáshoz elegendő mennyiségű villamos energia előállításához, érdemes odafigyelni a szélgenerátorok építésének módszerei. A szélmalom hatékony kiegészítőként szolgál majd.

A víz áramlási erejének mérése

Az első dolog, amit meg kell gondolnia az állomás típusáról és telepítési módjáról, az, hogy megmérje a víz áramlási sebességét kedvenc forrásánál.

A legegyszerűbb módja, ha bármilyen könnyű tárgyat (például teniszlabdát, habszivacsot vagy horgászúszót) leengedünk a zuhatagra, és stopperórával mérjük meg, mennyi idő alatt úszik meg a távolságot valamely tereptárgytól. . Az „úszás” szabványos távolsága 10 méter.

Ha a tározó messze van a háztól, építhet egy elterelő csatornát vagy csővezetéket, és ugyanakkor gondoskodhat a magasságkülönbségekről

Most el kell osztania a méterben megtett távolságot a másodpercek számával - ez lesz az áram sebessége.De ha az így kapott érték kisebb, mint 1 m/s, akkor mesterséges szerkezetek felállítására lesz szükség, hogy a magasságváltozások miatt felgyorsuljon az áramlás.

Ez megtehető egy összecsukható gát vagy egy keskeny lefolyócső segítségével. De jó áramlás nélkül el kell hagyni a vízi erőmű ötletét.

Vízikerék alapú vízerőmű gyártása

Természetesen egy akár egy tucat házból álló vállalkozás vagy település kiszolgálására tervezett kolosszus összeállítása és felállítása a science fiction birodalmából származó ötlet. De teljesen lehetséges egy mini-vízerőmű építése saját kezűleg az árammegtakarítás érdekében. Ezenkívül használhat kész alkatrészeket és rögtönzött anyagokat is.

Ezért lépésről lépésre megfontoljuk a legegyszerűbb szerkezet - egy vízikerék - gyártását.

Szükséges anyagok és eszközök

A mini-vízerőmű saját kezű készítéséhez hegesztőgépet, sarokcsiszolót, fúrót és segédeszközkészletet kell készíteni - kalapácsot, csavarhúzót, vonalzót.

Anyagok, amelyekre szüksége lesz:

• Sarkok és fémlemezek, amelyek vastagsága legalább 5 mm.
• PVC vagy horganyzott acél csövek pengék készítéséhez.
• Generátor (használhat egy készet, vagy elkészítheti saját maga, mint ebben a példában).
• Féktárcsák.
• Tengely és csapágyak.
• Furnér.
• Polisztirol gyanta a forgórész és az állórész öntéséhez.
• 15 mm-es rézhuzal házi készítésű generátorhoz.
• Neodímium mágnesek.

Felhívjuk figyelmét, hogy a kerékszerkezet folyamatosan érintkezik vízzel, ezért a fém és fa elemeket nedvességtől védve kell kiválasztani (vagy saját kezűleg gondoskodni az impregnálásról és festésről). Ideális esetben a rétegelt lemez műanyagra cserélhető, de a fa részek könnyebben beszerezhetők és a kívánt formára formálhatók.

Kerékszerelés és fúvókák gyártása

Magának a keréknek az alapja lehet két azonos átmérőjű acéllemez (ha lehetséges az acéldob a kábelből való eltávolítása - nagyszerű, ez nagyban felgyorsítja az összeszerelési folyamatot).

De ha nem található fém a kéznél lévő anyagokban, akkor köröket vághat vízálló rétegelt lemezből, bár a még kezelt fa szilárdsága és élettartama nem hasonlítható össze az acéllal. Ezután egy kerek lyukat kell vágnia az egyik lemezen a generátor felszereléséhez.

Ezt követően elkészülnek a pengék, és legalább 16 darabra lesz szükség. Ehhez a horganyzott csöveket hosszában két vagy négy részre vágják (átmérőtől függően). Ezután a vágási területeket és magukat a pengék felületét polírozni kell, hogy csökkentsük a súrlódásból eredő energiaveszteséget.

A pengék körülbelül 40-45 fokos szögben vannak felszerelve - ez segít növelni az áramlási erő által érintett felületet

A két oldaltárcsa közötti távolságnak a lehető legközelebb kell lennie a pengék hosszához. A jövőbeli agyak helyének megjelöléséhez ajánlatos rétegelt lemezből sablont készíteni, amely megjelöli az egyes alkatrészek helyét és a keréknek a generátorhoz való rögzítéséhez szükséges lyukat. Az elkészült jelöléseket az egyik tárcsa külső oldalára lehet rögzíteni.

Ezután a köröket tömör menetes rudak segítségével egymással párhuzamosan szerelik fel, és a késeket a kívánt helyzetbe hegesztik vagy csavarozzák. A dob a csapágyakon forog, és támasztékként szögekből vagy kis átmérőjű csövekből készült keretet használnak.

Ebben a szakaszban a dob összeszerelése befejezettnek tekinthető; csak egy házi készítésű generátorral és egy fúvókával kell felszerelni, amely irányítja a víz áramlását.

A fúvókát kaszkád típusú vízforrásokhoz tervezték - egy ilyen telepítés lehetővé teszi az áramlási energia maximális kihasználását. Ezt a segédelemet fémlemez hajlítással, majd a varratok hegesztésével készítik, majd csőre szerelik.

Ha azonban az Ön területe sík folyóval rendelkezik, zuhatag vagy más magaslati akadályok nélkül, ez a részlet nem szükséges.

Fontos, hogy a fúvóka kimenetének szélessége megfeleljen magának a keréknek, különben az áramlás egy része „üresjáratban” megy, és nem éri el a lapátokat.

Most a kereket fel kell szerelni a tengelyre, és egy hegesztett vagy csavarozott sarkokból készült tartóra kell felszerelni. Már csak egy generátort kell készíteni (vagy telepíteni egy készet), és mehet a folyóhoz.

DIY generátor

Házi generátor készítéséhez fel kell tekercselni és meg kell tölteni az állórészt, amelyhez 125 menetes rézhuzal tekercsekre lesz szüksége. Összekötésük után az egész szerkezetet poliészter gyantával töltik ki.

Minden fázis három, sorba kapcsolt gombolyagból áll, így a csatlakozás csillag vagy háromszög alakban is megvalósítható több külső vezetékkel

Most egy rétegelt lemez sablont kell készítenie, amely megfelel a féktárcsa méretének.

A fa gyűrűn jelölések és nyílások készülnek a mágnesek felszerelésére (ebben az esetben 1,3 cm vastag, 2,5 cm széles és 5 cm hosszú neodímium mágneseket használtunk). Ezután a keletkező rotort is megtöltjük gyantával, majd száradás után a kerékdobhoz rögzítjük.

Vízikerék féktárcsákból készült rotorral és rézdrót tekercsekből készült generátorral - festett, reprezentatív és használatra kész

Az utolsó dolog, amit be kell szerelni, egy alumínium ház az egyenirányítókat lefedő ampermérővel. Ezen elemek feladata a háromfázisú áram egyenárammá alakítása.

Miután beszerelte a kereket egy kaszkáddal vagy kifolyócsővel ellátott kis folyó áramlásába, számíthat egy mini-vízerőmű teljesítményére, amely 1,9 A * 12 V 110 ford./perc mellett

Annak érdekében, hogy az áramlással hozott levelek, homok és egyéb törmelék ne kerüljön a kerékbe, célszerű védőhálót helyezni a készülék elé.

A mágnesek és tekercsek közötti hézagokkal is kísérletezhet megnövelt fordulatszámmal a hidraulikus állomás hatékonyságának növelése érdekében.

Minden típusról alternatív energia források Megtudhatja, ha elolvassa a „zöld technológiák” mindennapi életbe való bevezetéséről szóló cikket.

Következtetések és hasznos videó a témában

Videó #1. Példa működő hidraulikus telepítésre háromfázisú motoron alapuló házi generátorral:

2. videó. Vízikerék elvén tervezett mini vízerőmű:

3. videó. A kerékpárkeréken alapuló állomás érdekes lehetőség az energiaellátás problémájának megoldására a civilizációtól távoli vakáció során:

Mint látható, egy vízi mini-erőmű építése saját kezűleg nem olyan nehéz. De mivel a legtöbb számítást és paramétert az összetevőire „szemmel” határozzák meg, fel kell készülnie az esetleges meghibásodásokra és a kapcsolódó költségekre.

Ha úgy érzi, hiányzik a tudás és a tapasztalat ezen a területen, bízzon szakemberekben, akik elvégzik az összes szükséges számítást, javasolják az Ön esetéhez optimális felszerelést és hatékonyan telepítik azt.

Kérjük, írja meg észrevételeit az alábbi blokkba. Ossza meg érdekes információkat és hasznos ajánlásokat, hagyjon tematikus fotókat.Talán el szeretné mesélni, hogyan épített saját kezűleg egy működő vízerőművet egy külvárosi telken? Örömmel olvassuk történetét az eszköz folyamatáról és működéséről.