Veevoolu tugevus on taastuv loodusvara, mis võimaldab teil vastu võtta peaaegu tasuta elektrit. Looduse annetatud energia annab võimaluse säästa kommunaalkuludelt ja lahendada seadmete laadimise probleem.
Kui teie kodu lähedal voolab oja või jõgi, on neid väärt kasutada. Nad saavad krundile ja majale elektrit varustada. Ja isegi kui ehitatakse ise-ise hüdroelektrijaam, suureneb majanduslik mõju märkimisväärselt.
Esitatud artiklis kirjeldatakse üksikasjalikult eraviisiliste hüdrokonstruktsioonide tootmistehnoloogiat. Rääkisime sellest, mida on vaja süsteemi seadistamiseks ja tarbijatega ühendamiseks. Siit saate teada kõigi improviseeritud materjalidest kokkupandud miniatuursete energiatarnijate võimaluste kohta.
Hüdroelektrijaamad
Hüdroelektrijaamad on struktuurid, mis on võimelised muundama vee liikumise energia elektrienergiaks. Alternatiivseid rohelisi elektritarnijaid kasutatakse endiselt aktiivselt ainult läänes. Meie riigi territooriumil astub see paljutõotav tööstus alles oma esimesi pelglikke samme.
Pildigalerii
Foto:
Elektrienergia tootmine vee potentsiaali ammutamise teel on üks rohelise energia paljulubavaid valdkondi. Selle eelisteks on planeedi ammendamatute vabade ressursside kasutamine, mis kahjustab looduskeskkonda kõige vähem.
Väikese hüdroenergia valdkonna objektide hulka kuuluvad mini-hüdroelektrijaamad võimsusega 3–100 kW kuni 25 MW
Elektrienergia saamiseks veeenergia kasutamisel ei pea olema turbulentset mägijõge ega ehitama suurt tammi. Piisab väikese jõe või oja sängi kitsendamisest
Väikese hüdroelektrijaama turbiini saab sundida pöörama isegi suhteliselt väikest kanalit, kuhu vesi tuleb lähedalasuvast veehoidlast või jõest
Väikesed hüdroelektrijaamad, mis asuvad otse veevoos, on lihtsad, kuid need ei võimalda reguleerida äravoolu tugevust ja mahtu. Reguleerimise võimalus tagab miniatuurse reservuaari
Mini-hüdroelektrijaamade korraldamiseks on kõige lootustandvamad mägivood, mille kanalil on iseloomulik kõrguse erinevus. Samasuguseid tingimusi saab luua ka tasasel maastikul voolava jõe jaoks.
Miniatuurse hüdroelektrijaama jõudlust aitavad parandada igasugused veepöörded ja keerised, mida saab kunstlikult ehitada betoonkonstruktsioonide valamisega.
Tõhususe suurendamiseks täiustavad väikesed hüdroenergia arendajad turbiine. Näiteks tavaline labadega ratas asendatakse mitme pöördega kruviga
Vee kasutamine elektrienergia tootmiseks
Üks traditsioonilisi võimalusi väikese hüdroenergia tootmiseks
Kanali ahenemine energia taastamiseks
Tera suunatud seade
Tammilähedane võimalus väikese reservuaariga
Kõrguse erinevus oja või jõe kanalis
Kunstlik konstruktsioon
Kõrge efektiivsusega kruviturbiin
Väikesteks eraviisilisteks hüdroelektrijaamadeks võivad olla tammid suurtel jõgedel, tekitades tosinast kuni mitmesaja megavatini või minihüdroelektrijaamad, mille maksimaalne võimsus on 100 kW, mis on eramaja vajadusteks piisav. Siit viimastest ja lisateavet.
Hüdrauliline kruvijaam
Kujundus koosneb rootori ahelast, mis on paigaldatud elastsele teraskaablile, tõmmatud üle jõe. Kaabel ise mängib pöörlemisvõlli rolli, mille üks ots on kinnitatud tugilaagrile ja teine aktiveerib generaatori võlli.
Iga “vanik” hüdrauliline rootor on võimeline tootma umbes 2 kW energiat, kuid selle veevoolu kiirus peaks olema vähemalt 2,5 meetrit sekundis ja reservuaari sügavus ei tohiks ületada 1,5 m.
Garlandi hüdroelektrijaama tööpõhimõte on lihtne: vee rõhk keerutab hüdraulilisi kruvisid ja need pöörlevad kaablit ning sunnivad generaatorit energiat tootma
Garlandi jaamu kasutati edukalt juba eelmise sajandi keskel, kuid siis mängisid kruvide rolli omatehtud propellerid ja isegi plekkpurgid. Täna pakuvad tootjad mitut tüüpi rootorit mitmesuguste töötingimuste jaoks.
Need on varustatud erineva suurusega lehtmetallist labadega ja võimaldavad teil jaama töös maksimaalset tõhusust saada.
Kuid kuigi selle hüdrogeneraatori valmistamine on üsna lihtne, hõlmab see töötamist mitmeid eritingimusi, mis pole reaalses elus alati teostatavad. Sellised ehitised blokeerivad jõesängi ja on ebatõenäoline, et ranniku äärsed naabrid, rääkimata keskkonnateenistuste esindajatest, lubavad teie jaoks kasutada vooluenergiat.
Lisaks saab talvel installatsiooni kasutada ainult külmutamata tiikides ja karmis kliimas saab seda säilitada või demonteerida. Seetõttu rajatakse seenejaamad ajutiselt ja peamiselt inimtühjale alale (näiteks suvekarjamaade lähedusse).
Rootorijaamad võimsusega 1 kuni 15 kW / h toodavad kuni 9,3 MW kuus ja võimaldavad teil iseseisvalt lahendada elektrifitseerimise probleemi tsentraliseeritud maanteedest eemal asuvates piirkondades
Karikakaride paigaldamise kaasaegne analoog on põikrootoritega sukeldatavad või loodete raamjaamad. Erinevalt nende eelkäijast garlandist ei blokeeri need ehitised kogu jõge, vaid kasutavad ainult osa kanalist ja neid saab paigaldada pontoonile / parvele või täielikult veehoidla põhja alla lasta.
Vertikaalne rootor Daria
Darieri rootor on turbiiniseade, mis nimetati selle leiutaja auks 1931. aastal. Süsteem koosneb mitmetest radiaalsetele taladele kinnitatud aerodünaamilistest labadest ja töötab rõhuerinevuse tõttu vastavalt tõstetiiva põhimõttele, mida kasutatakse laialdaselt laevaehituses ja lennunduses.
Kuigi neid taimi kasutatakse rohkem tuulegeneraatorite loomiseks, saavad nad veega töötada. Kuid sel juhul on terade paksuse ja laiuse valimiseks vastavalt veevoolu tugevusele vaja täpseid arvutusi.
Darieri rootor sarnaneb ainult tuuleveskiga, mis on paigaldatud ainult vee alla, ja see võib töötada sõltumata voolukiiruse hooajalistest kõikumistest.
Vertikaalseid rootoreid kasutatakse kohalike hüdroelektrijaamade loomisel harva. Vaatamata headele jõudlusnäitajatele ja konstruktsiooni näilisele lihtsusele on seadmeid üsna keeruline kasutada.
Enne töö alustamist tuleb süsteem "lahti keerata", kuid jooksva jaama võib peatada ainult veehoidla külmutamine. Seetõttu kasutatakse Darieri rootorit peamiselt tööstusettevõtetes.
Austria leiutaja Franz Zotloterer pakkus välja huvitava lahenduse vertikaalselt töötava turbiiniga väikeste hüdroelektrijaamade projekteerimisel:
Pildigalerii
Foto:
Keerulise gravitatsiooni toimingu minijaam
Mullivanniga eraldi kanali ehitamine
Turbiin pöörde keskel
Genereeritud energiakollektorid
Mullivanni kaalukaks eeliseks peetakse õigustatult kalavarude kaitset. Vertikaalse turbiini töö ei kahjusta jõe elusorganisme. Lisaks ei liigu muda veevoolu spetsiifilise liikumise tõttu konstruktsioonide seintel.
Veealune propeller
Tegelikult on see kõige lihtsam tuuleturbiin, see on paigaldatud ainult vee alla. Terade mõõtmed arvutatakse sõltuvalt voolu tugevusest, et tagada maksimaalne pöörlemiskiirus ja minimaalne takistus. Näiteks kui voolu kiirus ei ületa 2 m / s, siis peaks tera laius jääma vahemikku 2-3 cm.
Veealust propellerit on lihtne oma kätega valmistada, kuid see sobib ainult sügavate ja kiirete jõgede jaoks - madalas tiigis võivad pöörlevad labad kalureid, ujujaid, veelinde ja loomi vigastada
Selline tuulik paigaldatakse voolu poole ", kuid selle labad ei tööta veesurve rõhu, vaid tõstejõu ilmnemise tõttu (lennuki tiibu või laeva propelleri põhimõttel).
Vesiratas teradega
Vesiratas on üks kõige lihtsamaid hüdromootori versioone, mida teatakse Rooma impeeriumi ajast. Selle töö tõhusus sõltub suuresti allikast, millele see paigaldati.
Valuratas saab pöörduda ainult voolukiiruse tõttu ja valuratast saab pöörata ülevalt teradele voolava rõhu ja vee raskuse abil
Sõltuvalt vooluveekogu sügavusest ja kanalist saab paigaldada erinevat tüüpi rattaid:
- Allveelaev (või halvem) - sobib madala vooluga kiirevooluliste jõgede jaoks.
- Alumine pool - asuvad looduslike kaskaadidega kanalites nii, et oja voolab umbes pöörleva trumli keskel.
- Hulgikaupa (või kõrge vaiaga) - on paigaldatud tammi, toru alla või loodusliku läve alla, nii et langev vesi jätkuks läbi ratta ülaosa.
Kuid kõigi võimaluste tööpõhimõte on üks ja sama: vesi siseneb labad ja ajab ratta, mis paneb minijõujaama generaatori pöörlema.
Hüdraulikaseadmete tootjad pakuvad välisturule mõeldud turbiine, mille labad on spetsiaalselt kohandatud konkreetse veevoolu kiiruse jaoks. Kuid kodu käsitöölised teevad trummikonstruktsioone vanaaegsel viisil - improviseeritud materjalidest.
Järgmine fotovalik aitab teil tutvuda mini-hüdroelektrijaama lihtsaima versiooni ehitamise etappidega:
Pildigalerii
Foto:
1. samm: kanali kitsendamine ja delta moodustamine
2. samm: turbiini kokkupanekuks mõeldud osade lõikamine
3. samm: labad kinnitatakse turbiinis
5. samm: tugi installimine voo kanalisse
5. samm: turbiini paigaldamine tugikonstruktsioonile
6. samm: generaatori ja akude ühendamine
7. samm: rihmaratas
8. samm: seadme testimine pärast kokkupanekut
Võib-olla mõjutab optimeerimise puudumine tõhususe näitajaid, kuid kodus valmistatud seadmete maksumus on mitu korda odavam kui ostetud vaste. Seetõttu on veeratas kõige populaarsem variant oma mini-hüdroelektrijaama korraldamiseks.
Hüdroelektrijaama paigaldamise tingimused
Hoolimata hüdrogeneraatori toodetud energia ahvatlevast odavusest, on oluline arvestada veeallika omadustega, mille ressursse kavatsete oma vajaduste jaoks kasutada.
Tõepoolest, mitte iga vooluveekogu ei sobi mini-hüdroelektrijaama tööks, eriti aastaringselt, nii et see ei tee haiget, kui tal on võimalus ühendada varuks oleva tsentraliseeritud maanteega.
Mõned plussid ja miinused
Individuaalse hüdroelektrijaama peamised eelised on ilmsed: odav seade, mis toodab odavat elektrit, ei kahjusta loodust (erinevalt tammidest, mis blokeerivad jõe voolu). Ehkki süsteemi ei saa nimetada absoluutselt ohutuks, võivad turbiinide pöörlevad elemendid põhjustada veealuse maailma elanike ja isegi inimeste vigastusi.
Õnnetuste vältimiseks tuleb hüdroelektrijaama kaitsta ja kui süsteem on veega täielikult varjatud - paigaldage kaldale hoiatusmärk
Mini-hüdro eelised:
- Erinevalt teistest "tasuta" energiaallikatest (päikesepaneelid, tuulegeneraatorid) võivad hüdrosüsteemid töötada sõltumata kellaajast või ilmast. Ainus asi, mis neid takistab, on reservuaari külmutamine.
- Hüdrogeneraatori paigaldamiseks ei pea olema suur jõgi - samu vesirattaid saab edukalt kasutada ka väikestes (kuid kiiretes) ojades.
- Rajatised ei eralda kahjulikke aineid, ei saasta vett ja töötavad peaaegu vaikselt.
- Minihüdroelektrijaamade paigaldamiseks võimsusega kuni 100 kW ei ole vaja lube koostada (kuigi kõik sõltub kohalikest omavalitsustest ja paigalduse tüübist).
- Liigset elektrit saab müüa naabermajadesse.
Mis puudutab puudusi, siis voolu puudumine võib saada tõsiseks takistuseks seadme produktiivsele tööle. Sel juhul on vaja püstitada abikonstruktsioonid, mis toob kaasa lisakulusid.
Kui lähedalasuva jõe potentsiaalsest energiast ei piisa praktiliseks kasutamiseks piisavas koguses elektri tootmiseks, tasub pöörata tähelepanu tuulegeneraatorite ehitamise meetoditele. Tuuleveski on tõhus täiendus.
Veevoolu mõõtmine
Esimene asi, mida peate tegema jaama vormi ja paigaldusmeetodi väljamõtlemiseks, on mõõta valitud vooluveevoolu kiirust.
Lihtsaim viis on langetada mõni kerge objekt (näiteks tennisepall, vahtpolüstüreeni tükk või kalapüügi ujuk) kärestikule ja peatada aeg, mille jooksul ujuja ujub mõne vaatamisväärsuse kaugusele. "Ujumise" standardkaugus on 10 meetrit.
Kui tiik asub kodust kaugel, võite ehitada harukanali või torustiku ja samal ajal hoolitseda kõrguse erinevuste eest
Nüüd peate jagama läbitud vahemaa meetrites sekundite arvuga - see on praeguse kiirus. Kuid kui saadud väärtus on alla 1 m / s, tuleb voolu kiirendamiseks kõrguste erinevuste abil püstitada kunstkonstruktsioonid.
Seda saab teha kokkupandava tammi või kitsa äravoolutoru abil. Kuid ilma hea vooluta tuleb hüdroelektrijaama ideest loobuda.
Veeratta baasil hüdroelektrijaamade tootmine
Mõistagi on ühele põlvele kokkupanek ja ettevõtte või asula teenimiseks mõeldud kolossi püstitamine isegi tosinast majast fantaasia valdkonnast pärit idee. Kuid mini-hüdroelektrijaama ehitamine oma kätega elektrienergia säästmiseks on üsna reaalne. Lisaks võite kasutada nii valmiskomponente kui ka improviseeritud materjale.
Seetõttu kaalume kõige lihtsama konstruktsiooni - veeratta - valmistamist järk-järgult.
Vajalikud materjalid ja tööriistad
Minihüdroelektrijaama valmistamiseks oma kätega peate valmistama keevitusmasina, veski, puuri ja abitööriistade komplekti - haamer, kruvikeeraja, joonlaud.
Materjalidest, mida vajate:
- Nurgad ja lehtmetall paksusega vähemalt 5 mm.
- Terade valmistamiseks PVC-st või tsingitud terasest torud.
- Generaator (saate kasutada valmisvalikut või teha seda ise, nagu antud näites).
- Pidurikettad.
- Võll ja laagrid.
- Vineer.
- Polüstüreenvaht rootori ja staatori täitmiseks.
- 15 mm vasktraat vahetustega generaatori jaoks.
- Neodüümi magnetid.
Pange tähele, et rattakujundus puutub pidevalt veega kokku, seetõttu tuleb metall- ja puitelemendid valida niiskuse eest kaitsmiseks (või hoolitseda nende immutamise ja värvimise eest ise). Ideaalis saab vineeri asendada plastikuga, kuid puitosi on lihtsam saada ja vormida.
Rataste kokkupanek ja düüside tootmine
Ratta enda alus võib olla kaks ühesuguse läbimõõduga terasketast (kui on võimalik kaablist terastrumlit saada - suurepärane, see kiirendab oluliselt monteerimisprotsessi).
Kuid kui käepärastest materjalidest metalli ei leitud, on võimalik veekindlast vineerist ringid lõigata, kuigi isegi töödeldud puidu tugevust ja vastupidavust ei saa terasega võrrelda. Seejärel peate ühelt kettalt generaatori paigaldamiseks ümmarguse augu lõikama.
Pärast seda tehakse terad ja selleks on vaja vähemalt 16 tk. Selleks lõigatakse galvaniseeritud torud pikuti kaheks või neljaks osaks (sõltuvalt läbimõõdust).Seejärel tuleb lõikekohad ja terade pind ise lihvida, et vähendada energiakadusid hõõrdumise ajal.
Terad on paigaldatud umbes 40-45 kraadi nurga all - see aitab suurendada pinda, mida mõjutab voolujõud
Kahe külgketta vaheline kaugus peaks olema terade pikkusele võimalikult lähedal. Tulevaste sõlmpunktide asukoha visandamiseks on soovitatav vineerist teha malli, millele on märgitud iga osa koht ja auk ratta kinnitamiseks generaatori külge. Valmis märgistuse saab kinnitada ühe ajami välisküljele.
Seejärel paigaldatakse ringid üksteisega paralleelselt, kasutades keermestatud keermestatud vardaid, ja terad keevitatakse või kinnitatakse poltidega soovitud kohtadesse. Trummel pöörleb laagrite peal ja toeks kasutatakse väikese läbimõõduga nurkade või torude raami.
Selles etapis võib trummelkomplekti lugeda täielikuks, jääb alles varustada see omatehtud generaatori ja veevoolu suunava otsikuga
Düüs on mõeldud kaskaadi tüüpi veeallikatele - selline seadistus võimaldab voolu energiat maksimaalselt kasutada. See abielement valmistatakse lehtmetalli painutamisega, millele järgneb õmbluste keevitamine, ja seejärel paigaldatakse see torule.
Kui aga teie piirkonnas voolab tasane jõgi ilma kärestike ja muude kõrgmäestiku takistusteta, pole see detail vajalik.
On oluline, et düüsi väljumisava laius vastaks ratta enda laiusele, vastasel juhul läheb osa voolust tühikäigule, ilma et labadele langeks
Nüüd tuleb ratas teljele kinnitada ja tugi külge keevitatud või poltidega kinnitatud nurkadest. Jääb teha generaator (või paigaldada see valmis) ja võite jõele minna.
DIY generaator
Omatehtud generaatori valmistamiseks peate tegema staatori mähise ja täitma, mille jaoks vajate mähiseid, millel on kummalgi 125 vasktraati. Pärast nende ühendamist valatakse kogu struktuur polüestervaiguga.
Iga faas koosneb kolmest järjestikuselt kinnitatud mähisest, nii et ühenduse saab luua mitme välise juhtmega tähe või kolmnurga kujul
Nüüd peate valmistama vineeri malli, mis vastab piduriketta suurusele.
Märgistused tehakse puidust rõngale ja tehakse magnetide paigaldamiseks pilud (sel juhul kasutati neodüümmagneteid, mille paksus oli 1,3 cm, laius 2,5 cm ja pikkus 5 cm). Seejärel täidetakse saadud rootor vaiguga ja pärast kuivatamist kinnitatakse see ratta trumli külge.
Vesiratas koos piduriketas rootori ja vasktraadiga mähisegeneraatoriga - värvitud, esitletav ja kasutamiseks valmis
Viimane monteeritud alumiiniumkorpus ampermeetriga, mis katab alaldid. Nende elementide ülesanne on teisendada kolmefaasiline vool alalisvooluks.
Pärast ratta paigaldamist kaskaadi või ümbersõidutoruga väikese jõe voogule võite loota mini-hüdroelektrijaama jõudlusele 1,9 A * 12 V kiirusel 110 pööret minutis
Selleks, et vooluga kaasa toodud lehed, liiv ja muu praht rattasse ei satuks, on soovitatav seadme ette panna kaitsevõrk.
Hüdroelektrijaama efektiivsuse suurendamiseks võite ka katsetada suurenenud pöörde arvuga magnetide ja mähiste vahedega.
Kõigi alternatiivsete energiaallikate tüüpide kohta saate teada, lugedes artiklit roheliste tehnoloogiate tutvustamisest igapäevaelus.
Video nr 1. Näide töötavast hüdroseadmest omavalmistatud generaatoriga, mis põhineb kolmefaasilisel mootoril:
Video nr 2. Vee jõul töötav mini-hüdroelektrijaam:
Video nr 3. Jalgrattaratta baasil asuv jaam on huvitav lahendus tsivilisatsioonist kaugel puhkavatele energiavarustuse probleemidele:
Nagu näete, pole vee mini-elektrijaama ehitamine oma kätega nii keeruline. Kuid kuna enamus selle komponentide arvutusi ja parameetreid määratakse kindlaks silma järgi, tuleks võimalike jaotuste ja nendega seotud kulude jaoks ette valmistada.
Kui tunnete selles valdkonnas teadmiste ja kogemuste puudumist, peaksite usaldama spetsialiste, kes viivad läbi kõik vajalikud arvutused, nõustavad teie jaoks optimaalseid seadmeid ja paigaldavad need kvaliteetselt.
Palun kirjutage kommentaarid allolevasse plokki. Jagage huvitavat teavet ja kasulikke soovitusi, jätke temaatilised fotod. Võib-olla soovite öelda, kuidas ehitasite äärelinna saidile oma hüdroelektrijaama? Meil on hea meel lugeda teie lugu seadme ja tööprotsessi kohta.