Stesen janakuasa hidroelektrik buat sendiri: cara membina stesen janakuasa hidroelektrik mini autonomi

Kuasa aliran air ialah sumber semula jadi yang boleh diperbaharui yang membolehkan anda memperoleh tenaga elektrik yang hampir percuma.Tenaga yang didermakan secara semula jadi akan memberi peluang untuk menjimatkan utiliti dan menyelesaikan masalah mengecas peralatan.

Sekiranya terdapat sungai atau sungai yang mengalir berhampiran rumah anda, ia patut diambil kesempatan daripadanya. Mereka akan dapat membekalkan elektrik ke tapak dan rumah. Dan jika anda membina stesen janakuasa hidroelektrik dengan tangan anda sendiri, kesan ekonomi meningkat dengan ketara.

Artikel yang dibentangkan menerangkan secara terperinci teknologi pembuatan struktur hidraulik persendirian. Kami bercakap tentang perkara yang diperlukan untuk menyediakan sistem dan menyambungkannya kepada pengguna. Di sini anda akan belajar tentang semua pilihan untuk pembekal tenaga kecil yang dipasang daripada bahan sekerap.

Loji kuasa hidroelektrik untuk tujuan bukan perindustrian

Loji kuasa hidroelektrik adalah struktur yang boleh menukar tenaga pergerakan air kepada elektrik. Pembekal Tenaga Hijau Alternatif setakat ini mereka dieksploitasi secara aktif hanya di Barat. Di negara kita, industri yang menjanjikan ini hanya mengambil langkah pertama yang malu-malu.

Loji kuasa hidroelektrik swasta kecil boleh menjadi empangan di sungai besar, menjana dari sepuluh hingga beberapa ratus megawatt, atau loji kuasa hidroelektrik mini dengan kuasa maksimum 100 kW, yang cukup untuk keperluan rumah persendirian. Mari ketahui lebih lanjut mengenai yang terakhir.

Stesen garland dengan skru hidraulik

Struktur ini terdiri daripada rantai rotor yang dilekatkan pada kabel keluli fleksibel yang diregangkan merentasi sungai. Kabel itu sendiri memainkan peranan sebagai aci putaran, satu hujungnya dipasang pada galas sokongan, dan satu lagi mengaktifkan aci penjana.

Setiap pemutar hidraulik "garland" mampu menjana kira-kira 2 kW tenaga, bagaimanapun, kelajuan aliran air untuk ini mestilah sekurang-kurangnya 2.5 meter sesaat, dan kedalaman takungan tidak boleh melebihi 1.5 m.

Prinsip operasi stesen janakuasa hidroelektrik garland adalah mudah: tekanan air memutar skru hidraulik, yang memutarkan kabel dan memaksa penjana menghasilkan tenaga

Stesen garland telah berjaya digunakan pada pertengahan abad yang lalu, tetapi peranan kipas kemudiannya dimainkan oleh kipas buatan sendiri dan juga tin timah. Hari ini, pengeluar menawarkan beberapa jenis rotor untuk pelbagai keadaan operasi.

Mereka dilengkapi dengan bilah dengan saiz yang berbeza, diperbuat daripada kepingan logam, dan membolehkan anda memperoleh kecekapan maksimum daripada operasi stesen.

Tetapi walaupun hidrogenerator ini agak mudah untuk dihasilkan, operasinya memerlukan beberapa syarat khas yang tidak selalu boleh dilaksanakan dalam kehidupan sebenar. Struktur sedemikian menyekat dasar sungai, dan tidak mungkin jiran anda di sepanjang tebing, apatah lagi wakil perkhidmatan alam sekitar, akan membolehkan anda menggunakan tenaga aliran untuk tujuan anda.

Di samping itu, pada musim sejuk, pemasangan hanya boleh digunakan pada takungan tidak beku, dan dalam iklim yang keras ia boleh dipelihara atau dibongkar. Oleh itu, stesen garland didirikan buat sementara waktu dan terutamanya di kawasan terpencil (contohnya, berhampiran padang rumput musim panas).

Stesen berputar dengan kapasiti 1 hingga 15 kW/jam menjana sehingga 9.3 MW sebulan dan membolehkan anda menyelesaikan masalah elektrifikasi secara bebas di kawasan yang jauh dari lebuh raya berpusat

Analog moden pemasangan garland ialah stesen bingkai tenggelam atau terapung dengan rotor melintang. Tidak seperti pendahulunya kalungan bunga, struktur ini tidak menyekat keseluruhan sungai, tetapi hanya menggunakan sebahagian daripada dasar sungai, dan ia boleh dipasang pada ponton/rakit atau diturunkan ke dasar takungan.

Pemutar Daria menegak

Rotor Darrieus ialah peranti turbin yang dinamakan sempena penciptanya pada tahun 1931. Sistem ini terdiri daripada beberapa bilah aerodinamik yang dipasang pada rasuk jejari dan beroperasi dengan tekanan berbeza menggunakan prinsip "sayap angkat", yang digunakan secara meluas dalam pembinaan kapal dan penerbangan.

Walaupun pemasangan sedemikian kebanyakannya digunakan untuk mencipta penjana angin, ia juga boleh berfungsi dengan air. Tetapi dalam kes ini, pengiraan yang tepat diperlukan untuk memilih ketebalan dan lebar bilah sesuai dengan kekuatan aliran air.

Rotor Daria menyerupai "kincir angin", hanya dipasang di bawah air, dan ia boleh beroperasi tanpa mengira turun naik bermusim dalam kelajuan aliran

Rotor menegak jarang digunakan untuk mencipta stesen janakuasa hidroelektrik tempatan. Walaupun petunjuk kecekapan yang baik dan kesederhanaan reka bentuk yang jelas, peralatan ini agak rumit untuk dikendalikan.

Sebelum memulakan kerja, sistem perlu "diputar", tetapi hanya pembekuan takungan boleh menghentikan stesen larian. Oleh itu, pemutar Darrieus digunakan terutamanya dalam perusahaan perindustrian.

Penyelesaian yang menarik dalam bidang mereka bentuk loji kuasa hidroelektrik kecil dengan turbin operasi menegak telah dicadangkan oleh pencipta Austria Franz Zotleterer:

Kelebihan ketara stesen pusaran air adalah wajar dianggap sebagai pemeliharaan sumber ikan. Operasi turbin menegak tidak membahayakan organisma hidup sungai. Di samping itu, lumpur tidak melekat pada dinding struktur kerana pergerakan aliran air tertentu.

Kipas skru bawah air

Sebenarnya, ini adalah kincir angin udara yang paling mudah, hanya ia dipasang di bawah air. Dimensi bilah, untuk memastikan kelajuan putaran maksimum dan rintangan minimum, dikira bergantung pada daya aliran.Sebagai contoh, jika kelajuan semasa tidak melebihi 2 m/s, maka lebar bilah hendaklah dalam lingkungan 2-3 cm.

Kipas bawah air mudah dibuat dengan tangan anda sendiri, tetapi ia hanya sesuai untuk sungai yang dalam dan deras - dalam air cetek, bilah berputar boleh menyebabkan kecederaan kepada nelayan, perenang, unggas air dan haiwan

Kincir angin sedemikian dipasang "ke arah" aliran, tetapi bilahnya beroperasi bukan disebabkan oleh tekanan tekanan air, tetapi disebabkan oleh penjanaan daya angkat (berdasarkan prinsip sayap kapal terbang atau kipas kapal).

Roda air dengan bilah

Roda air ialah salah satu versi enjin hidraulik yang paling mudah, yang dikenali sejak zaman Empayar Rom. Kecekapan operasinya sebahagian besarnya bergantung pada jenis sumber di mana ia dipasang.

Roda tuang boleh berputar hanya disebabkan oleh kelajuan aliran, dan roda pengisian boleh berputar hanya dengan bantuan tekanan dan berat air yang jatuh dari atas ke bilah

Bergantung pada kedalaman dan dasar saluran air, pelbagai jenis roda boleh dipasang:

• Kuah (atau bahagian bawah) – sesuai untuk sungai cetek dengan arus deras.
• Julat sederhana – terletak di saluran dengan lata semula jadi supaya aliran jatuh kira-kira di tengah-tengah dram berputar.
• Cecair (atau overhed) – dipasang di bawah empangan, paip atau di bahagian bawah jeram semula jadi supaya air yang jatuh meneruskan laluannya ke atas roda.

Tetapi prinsip operasi untuk semua pilihan adalah sama: air jatuh pada bilah dan memacu roda, yang menyebabkan penjana untuk stesen kuasa mini berputar.

Pengilang peralatan hidraulik menawarkan turbin siap pakai, yang bilahnya disesuaikan khas dengan kelajuan aliran air tertentu.Tetapi tukang rumah membuat struktur dram dengan cara lama - daripada bahan sekerap.

Pemilihan foto berikut akan membantu anda membiasakan diri dengan langkah-langkah membina versi paling mudah stesen janakuasa hidroelektrik mini:

Mungkin kekurangan pengoptimuman akan menjejaskan penunjuk kecekapan, tetapi kos peralatan buatan sendiri akan beberapa kali lebih murah daripada analog yang dibeli. Oleh itu, roda air adalah pilihan paling popular untuk mengatur stesen janakuasa hidroelektrik mini anda sendiri.

Syarat untuk memasang stesen janakuasa hidroelektrik

Walaupun murahnya tenaga yang dijana oleh penjana hidro, adalah penting untuk mengambil kira ciri-ciri sumber air yang sumbernya anda merancang untuk digunakan untuk keperluan anda sendiri.

Lagipun, tidak setiap saluran air sesuai untuk operasi stesen janakuasa hidroelektrik mini, terutamanya sepanjang tahun, jadi tidak ada salahnya untuk mempunyai kemungkinan untuk menyambung ke talian utama berpusat.

Beberapa kebaikan dan keburukan

Kelebihan utama stesen janakuasa hidroelektrik individu adalah jelas: peralatan murah yang menjana elektrik murah, dan juga tidak membahayakan alam semula jadi (tidak seperti empangan yang menghalang aliran sungai). Walaupun sistem itu tidak boleh dipanggil benar-benar selamat, elemen berputar turbin masih boleh menyebabkan kecederaan kepada penduduk dunia bawah air dan juga manusia.

Untuk mengelakkan kemalangan, stesen hidroelektrik mesti dipagar, dan jika sistem itu tersembunyi sepenuhnya oleh air, tanda amaran mesti dipasang di pantai

Kelebihan stesen janakuasa hidroelektrik mini:

1. Tidak seperti sumber tenaga "bebas" lain (panel solar, penjana angin), sistem hidraulik boleh beroperasi tanpa mengira masa dan cuaca. Satu-satunya perkara yang boleh menghalang mereka ialah pembekuan takungan.
2. Untuk memasang hidrogenerator, tidak perlu mempunyai sungai yang besar - roda air yang sama boleh digunakan dengan jayanya walaupun dalam aliran kecil (tetapi cepat!).
3. Unit tidak mengeluarkan bahan berbahaya, tidak mencemarkan air dan beroperasi hampir senyap.
4. Untuk memasang stesen janakuasa hidroelektrik mini dengan kapasiti sehingga 100 kW, anda tidak perlu mendapatkan permit (walaupun semuanya bergantung pada pihak berkuasa tempatan dan jenis pemasangan).
5. Lebihan elektrik boleh dijual ke rumah jiran.

Bagi keburukan, kekuatan semasa yang tidak mencukupi boleh menjadi halangan yang serius kepada operasi produktif peralatan. Dalam kes ini, adalah perlu untuk membina struktur tambahan, yang memerlukan kos tambahan.

Jika tenaga potensi sungai berdekatan, berdasarkan pengiraan anggaran, tidak mencukupi untuk menjana elektrik dalam jumlah yang mencukupi untuk kegunaan praktikal, ia patut diberi perhatian kaedah membina penjana angin. Kincir angin akan berfungsi sebagai tambahan yang berkesan.

Mengukur kekuatan aliran air

Perkara pertama yang perlu anda lakukan untuk memikirkan jenis dan kaedah pemasangan stesen adalah untuk mengukur kelajuan aliran air di sumber kegemaran anda.

Cara paling mudah ialah menurunkan sebarang objek ringan (contohnya, bola tenis, sekeping plastik buih atau pelampung memancing) ke atas jeram dan menggunakan jam randik untuk mengukur masa yang diperlukan untuk ia berenang jarak ke beberapa mercu tanda . Jarak standard untuk "berenang" ialah 10 meter.

Jika takungan terletak jauh dari rumah, anda boleh membina saluran lencongan atau saluran paip, dan pada masa yang sama menjaga perbezaan ketinggian

Sekarang anda perlu membahagikan jarak yang dilalui dalam meter dengan bilangan saat - ini akan menjadi kelajuan arus.Tetapi jika nilai yang terhasil adalah kurang daripada 1 m/s, struktur tiruan perlu dibina untuk mempercepatkan aliran akibat perubahan ketinggian.

Ini boleh dilakukan dengan bantuan empangan yang boleh dilipat atau paip longkang sempit. Tetapi tanpa aliran yang baik, idea stesen hidroelektrik perlu ditinggalkan.

Pengeluaran stesen janakuasa hidroelektrik berasaskan roda air

Sudah tentu, memasang dan mendirikan sebuah colossus yang direka untuk melayani perusahaan atau penempatan walaupun sedozen rumah adalah idea dari alam fiksyen sains. Tetapi membina stesen janakuasa hidroelektrik mini dengan tangan anda sendiri untuk menjimatkan elektrik adalah mustahil. Selain itu, anda boleh menggunakan kedua-dua komponen siap pakai dan bahan buatan sendiri.

Oleh itu, kami akan mempertimbangkan langkah demi langkah pembuatan struktur paling mudah - roda air.

Bahan dan alatan yang diperlukan

Untuk membuat stesen janakuasa hidroelektrik mini dengan tangan anda sendiri, anda perlu menyediakan mesin kimpalan, penggiling sudut, gerudi dan satu set alat bantu - tukul, pemutar skru, pembaris.

Bahan yang anda perlukan:

• Sudut dan kepingan logam dengan ketebalan sekurang-kurangnya 5 mm.
• PVC atau paip keluli tergalvani untuk membuat bilah.
• Penjana (anda boleh menggunakan yang sudah siap atau buat sendiri, seperti dalam contoh ini).
• Cakera brek.
• Aci dan galas.
• Papan lapis.
• Resin polistirena untuk menuang pemutar dan pemegun.
• Kawat tembaga 15 mm untuk penjana buatan sendiri.
• Magnet neodymium.

Sila ambil perhatian bahawa struktur roda akan sentiasa bersentuhan dengan air, jadi elemen logam dan kayu mesti dipilih dengan perlindungan daripada kelembapan (atau menjaga impregnasi dan mengecatnya sendiri). Sebaik-baiknya, papan lapis boleh digantikan dengan plastik, tetapi bahagian kayu lebih mudah diperoleh dan dibentuk mengikut bentuk yang dikehendaki.

Pemasangan roda dan pembuatan muncung

Asas untuk roda itu sendiri boleh menjadi dua cakera keluli dengan diameter yang sama (jika ada kemungkinan untuk mendapatkan dram keluli dari kabel - hebat, ini akan mempercepatkan proses pemasangan).

Tetapi jika logam tidak dijumpai dalam bahan yang ada, anda boleh memotong bulatan dari papan lapis kalis air, walaupun kekuatan dan hayat perkhidmatan kayu yang dirawat tidak dapat dibandingkan dengan keluli. Kemudian anda perlu memotong lubang bulat pada salah satu cakera untuk memasang penjana.

Selepas ini, bilah dibuat, dan sekurang-kurangnya 16 keping diperlukan. Untuk melakukan ini, paip tergalvani dipotong memanjang menjadi dua atau empat bahagian (bergantung pada diameter). Kemudian kawasan pemotongan dan permukaan bilah itu sendiri mesti digilap untuk mengurangkan kehilangan tenaga akibat geseran.

Bilah dipasang pada sudut kira-kira 40-45 darjah - ini akan membantu meningkatkan kawasan permukaan yang akan dipengaruhi oleh daya aliran

Jarak antara dua cakera sisi hendaklah sedekat mungkin dengan panjang bilah. Untuk menandakan lokasi untuk hab masa depan, adalah disyorkan untuk membuat templat dari papan lapis, yang akan menandakan lokasi untuk setiap bahagian dan lubang untuk memasang roda ke penjana. Tanda siap boleh dilekatkan pada bahagian luar salah satu cakera.

Bulatan kemudiannya dipasang selari antara satu sama lain menggunakan rod berulir pepejal, dan bilah dikimpal atau diikat pada kedudukan yang dikehendaki. Drum akan berputar pada galas, dan bingkai yang diperbuat daripada sudut atau paip diameter kecil digunakan sebagai sokongan.

Pada peringkat ini, pemasangan dram boleh dianggap lengkap, yang tinggal hanyalah melengkapkannya dengan penjana buatan sendiri dan muncung yang mengarahkan aliran air.

Muncung direka untuk sumber air jenis lata - pemasangan sedemikian akan membolehkan anda menggunakan tenaga aliran secara maksimum. Elemen tambahan ini dibuat dengan membengkokkan kepingan logam, diikuti dengan mengimpal jahitan, dan kemudian dipasang pada paip.

Walau bagaimanapun, jika kawasan anda mempunyai sungai rata tanpa jeram atau halangan altitud tinggi yang lain, butiran ini tidak diperlukan.

Adalah penting bahawa lebar alur keluar muncung sepadan dengan lebar roda itu sendiri, jika tidak, sebahagian daripada aliran akan "terbiar" dan tidak mencapai bilah

Sekarang roda perlu dipasang pada gandar dan dipasang pada sokongan yang diperbuat daripada sudut yang dikimpal atau diperketatkan. Yang tinggal hanyalah membuat generator (atau memasang yang sudah siap) dan anda boleh pergi ke sungai.

penjana DIY

Untuk membuat penjana buatan sendiri, anda perlu menggulung dan mengisi stator, yang mana anda memerlukan gegelung dengan 125 lilitan wayar tembaga pada setiap satu. Selepas menyambungkannya, keseluruhan struktur dipenuhi dengan resin poliester.

Setiap fasa terdiri daripada tiga skeins yang dipasang secara bersiri, jadi sambungan boleh dibuat dalam bentuk bintang atau segitiga dengan beberapa petunjuk luaran

Kini anda perlu menyediakan templat papan lapis yang sepadan dengan saiz cakera brek.

Penandaan dibuat pada gelang kayu dan slot dibuat untuk memasang magnet (dalam kes ini, magnet neodymium 1.3 cm tebal, 2.5 cm lebar dan 5 cm panjang digunakan). Kemudian rotor yang dihasilkan juga diisi dengan resin, dan selepas pengeringan, ia dilekatkan pada drum roda.

Roda air dengan pemutar diperbuat daripada cakera brek dan penjana yang diperbuat daripada gegelung dawai tembaga - dicat, kemas dan sedia untuk digunakan

Perkara terakhir yang perlu dipasang ialah selongsong aluminium dengan ammeter menutupi penerus. Tugas elemen ini adalah untuk menukar arus tiga fasa kepada arus terus.

Selepas memasang roda dalam aliran sungai kecil dengan lata atau paip keluar, anda boleh mengharapkan prestasi stesen janakuasa hidroelektrik mini 1.9A * 12V pada 110 rpm

Untuk mengelakkan daun, pasir dan serpihan lain yang dibawa bersama aliran daripada masuk ke dalam roda, adalah dinasihatkan untuk meletakkan jaring pelindung di hadapan peranti.

Anda juga boleh bereksperimen dengan celah antara magnet dan gegelung dengan peningkatan bilangan lilitan untuk meningkatkan kecekapan stesen hidraulik.

Mengenai semua jenis sumber tenaga alternatif Anda akan mengetahuinya dengan membaca artikel yang didedikasikan untuk pengenalan "teknologi hijau" ke dalam kehidupan seharian.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Video #1. Contoh pemasangan hidraulik yang berfungsi dengan penjana buatan sendiri berdasarkan motor tiga fasa:

Video #2. Stesen janakuasa hidroelektrik mini, direka berdasarkan prinsip roda air:

Video #3. Stesen berasaskan roda basikal adalah pilihan yang menarik untuk menyelesaikan masalah bekalan tenaga semasa bercuti jauh dari tamadun:

Seperti yang anda lihat, membina stesen janakuasa mini air dengan tangan anda sendiri tidak begitu sukar. Tetapi memandangkan kebanyakan pengiraan dan parameter untuk komponennya ditentukan "mengikut mata", anda harus bersedia untuk kemungkinan kerosakan dan kos yang berkaitan.

Jika anda merasakan kekurangan pengetahuan dan pengalaman dalam bidang ini, anda harus mempercayai pakar yang akan melakukan semua pengiraan yang diperlukan, mengesyorkan peralatan yang optimum untuk kes anda dan memasangnya dengan cekap.

Sila tulis komen di blok di bawah. Kongsi maklumat menarik dan cadangan berguna, tinggalkan foto tematik.Mungkin anda ingin memberitahu kami bagaimana anda membina stesen janakuasa hidroelektrik yang berfungsi di plot pinggir bandar dengan tangan anda sendiri? Kami akan gembira membaca cerita anda tentang proses dan operasi peranti.