Centrală hidroelectrică de la un generator auto. Hidrocentrală de casă

Minicentralele care funcționează pe apă au fost folosite recent ca sursă de energie electrică. Utilizarea apei ca resursă pentru producerea de energie este soluția cea mai rațională, deoarece această resursă este practic inepuizabilă.

Pentru cei care locuiesc în zone îndepărtate de rețeaua energetică centralizată și de civilizație în general, minicentralele hidroelectrice devin o soluție din ce în ce mai populară, profitabilă și convenabilă. O astfel de minicentrală pe apă constă dintr-o turbină de tip înclinat și un alternator care generează curent alternativ monofazat sau trifazat. Aceste unități au dimensiuni mici și greutate redusă.

O minicentrală pe apă nu necesită echiparea unei structuri de baraj, spre deosebire de analogii mari și permite utilizarea de înaltă calitate a energiei apei.

Energia obținută de astfel de hidrogeneratoare este absolut gratuită, deoarece se folosește doar puterea apei, iar întreținerea unității se reduce în general la cea mai simplă lubrifiere a lagărelor arborelui turbinei, efectuată nu mai mult de o dată la câteva luni.

Baza unei mini centrale electrice pe apă este o unitate hidraulică, care include o unitate de putere, o admisie de apă și elemente de control. Există mai multe categorii de instalații hidraulice mici, care diferă în funcție de resursa hidraulică utilizată:

1. Stațiile sunt albia râului sau lângă baraje, instalate pe rezervoare mici.
2. Centrale hidroelectrice alimentate cu energia curgerii râului.
3. Instalații instalate la instalațiile de gospodărire a apei, a căror funcționare se bazează pe utilizarea diferențelor de nivel al apei.
4. Minicentrale hidroelectrice mobile în containere care utilizează drenaj sub presiune dintr-un furtun flexibil armat sau țevi din plastic.

Unitati hidraulice pentru minicentrale hidroelectrice.

După cum sa menționat mai sus, fiecare centrală hidroelectrică mică se bazează pe o unitate hidraulică bazată pe unul sau altul tip de turbină. Astăzi, turbinele pentru unități hidraulice sunt disponibile în mai multe versiuni:

1. Axial.
2. Radial-axial.
3. Găleată.
4. Paleta rotativă.

Centralele hidroelectrice sunt, de asemenea, împărțite în trei tipuri, în funcție de posibilitatea utilizării diferitelor presiuni ale apei:

1. Centrală hidroelectrică de înaltă presiune - presiune mai mare de 60 m.
2. Hidrocentrala de medie presiune - presiune de la 25 la 60 m.
3. Hidrocentrala de joasa presiune – de la 3 la 25 m.

Tipul de turbină instalată în unitatea hidraulică depinde și de presiunea folosită de minicentrala pe apă. Turbinele de tip cupă și radial-axial sunt instalate în minicentrale hidroelectrice de înaltă presiune. Turbinele de operare cu palete rotative și radial-axiale sunt instalate în unități de medie presiune. Pentru versiunile de joasă presiune ale centralelor hidroelectrice se folosesc cel mai des turbinele cu pale rotative, montate în camere din beton armat.

În ciuda varietății componentelor turbinei, principiul lor de funcționare este aproape același în toate cazurile: cu ajutorul presiunii, apa este furnizată la paletele unității turbinei, făcându-le să se rotească. Energia mișcării de rotație este transferată unui generator, care produce energie electrică. Puterea unei instalații hidroelectrice depinde direct de mai mulți factori, inclusiv presiunea și debitul apei, precum și tipurile de părți ale mecanismului și eficiența acestora. Nivelul apei se modifică periodic din cauza schimbărilor climatice, astfel încât atunci când se exprimă puterea unei centrale hidroelectrice se folosește puterea sa ciclică.

Atunci când alegeți o centrală hidroelectrică mică, ar trebui să acordați atenție conformității unității cu nevoile unei anumite instalații, precum și mai multor criterii la fel de importante:

• Un sistem fiabil și ușor de utilizat pentru monitorizarea și controlul funcționării instalației.
• Opțiune de autocontrol automat al instalației, cu funcția de trecere la control manual dacă este necesar.
• Gradul de protectie a turbinei si generatorului de eventuale accidente.
• Instalarea convenabilă a minicentralelor hidroelectrice, care nu necesită o scară largă lucrari de constructii si un spatiu mare.

Popularitatea hidrocentralelor de putere redusă se datorează unei întregi liste de avantaje. În primul rând, este respectarea mediului, care este din ce în ce mai apreciată în lumina situației moderne din mediu. Calitatea apei utilizate în instalațiile hidraulice mici nu este în niciun fel redusă. Acest lucru face posibilă instalarea unor astfel de stații în zonele de apă folosite atât în ​​pescuit, cât și pentru alimentarea cu apă a zonelor populate. În plus, o astfel de centrală hidroelectrică nu necesită prezența unui rezervor mare - funcționalitatea de înaltă calitate este destul de posibilă chiar dacă există doar un râu sau un pârâu mic.

În al doilea rând, este de menționat eficiența micro și minicentralelor pe apă. Și aici, avantajul este de partea unităților hidraulice. Stațiile produse pe baza dezvoltărilor moderne sunt remarcabile prin ușurința în exploatare și nivelul ridicat de automatizare. Aproape nu este necesară prezența umană. De asemenea, astfel de instalații hidraulice pot funcționa nu numai în mod autonom, ci pot fi utilizate și ca parte a rețelei de alimentare cu energie.

În al treilea rând, o minicentrală pe apă nu consumă deloc combustibil, ceea ce îi crește semnificativ eficiența. De asemenea, costurile de lucru pe unitatea de putere sunt minime, deoarece tehnologia de generare a energiei electrice cu astfel de unitati este extrem de simpla. În medie, astfel de costuri sunt de aproape zece ori mai mici decât atunci când se utilizează centrale termice ca sursă de energie electrică.

Bateria dintr-o lanternă LED veche a murit și Igor Beletsky a decis să apeleze la una dintre cele mai vechi tehnologii de generare a energiei electrice, care are sute, dacă nu mii de ani. Am decis să fac generator simplu, capabil să funcționeze pe apă, care poate servi drept model pentru un dispozitiv mai puternic dacă dimensiunile acestuia sunt mărite.

Toată lumea știe că dacă luați doi electrozi din metale diferite, de exemplu cupru și zinc, și îi scufundați în cele mai obișnuite apă potabilă, închideți circuitul, atunci veți obține această baterie primitivă foarte simplă, iar curentul va curge prin ea. În acest caz, tensiunea în circuit deschis a unei astfel de perechi va fi de aproximativ 0,8 volți, iar această tensiune nu depinde de dimensiunea electrozilor. Doar puterea curentului va depinde de zona electrodului.

Pentru a crește tensiunea generatorului pentru consumatorul dvs., trebuie doar să faceți mai multe dintre aceste perechi de electrozi și să le conectați în serie.

Generator pe apă

De exemplu, conectăm cinci perechi de astfel de electrozi în serie, plasându-le în 5 pahare de apă obișnuită. Să conectăm totul în serie și să obținem o baterie cu o tensiune de 4,26 volți. Adică aceasta este tensiunea, LED-urile vor străluci.

Dar, după cum ați observat, tensiunea începe să scadă, adică această baterie începe să se descarce. Acest lucru sugerează că, pe apă obișnuită, chiar și o sarcină atât de mică precum LED-urile este mult pentru o astfel de baterie. Prin urmare, deoarece este foarte ușor de realizat, este mai bine să faceți mai multe din aceste module de baterie și apoi aveți garanția că veți obține LED-urile strălucitoare pentru o lungă perioadă de timp.

Versiunea generatorului cu cupe este, desigur, pur în scop demonstrativ pentru a înțelege proiectarea și principiul de funcționare în sine, nu este practică, deoarece nu este de dimensiuni mari;

Pentru propria lanternă cu LED-uri, autorul videoclipului a realizat un design de generator ușor diferit. Bateria este formată din șaisprezece celule plate, acestea sunt conectate între ele în serie. Fiecare dintre ele este o pungă de plastic care măsoară zece pe zece centimetri. Am tăiat zincul și cuprul la această dimensiune. A trebuit să cumpăr zinc, era singurul lucru pe care nu-l aveam la îndemână. Aceasta este o foaie subțire de 0,3 milimetri grosime. Nu este scump. Folie de cupru era în atelier.

Le taiem la dimensiune si punem un tampon de prosop intre ele. Apoi umplem totul cu apă. Fiecare pungă conține 5-10 mililitri de apă.

Toate. Generatorul portabil este gata. Nu este un model foarte practic, deoarece există puțină apă și întreaga zonă a electrozilor nu este complet scufundată în apă. Ar fi bine să facem un compartiment separat de plastic pentru fiecare astfel de baterie. Rigide, astfel încât să puteți introduce electrozii acolo cu o garnitură, turnați apă deasupra și ar fi complet scufundați în apă.

Să presupunem că acest felinar a funcționat pentru tine o zi, apoi ai luat apa, ai scurs-o și ai turnat apă nouă. Aceasta este ca o reîncărcare rapidă a acestui element, deoarece apa va trebui încă schimbată. Dar mai departe o remediere rapidă Versiunea creată va funcționa și în principiu, pentru a nu te deranja cu plasticul.

Generatorul de pe apă s-a dovedit a fi destul de funcțional. O astfel de baterie poate alimenta, de exemplu, un receptor.

Inițial, ideea a fost să testăm acest circuit pentru o aplicație mai practică, de exemplu, încărcarea telefon mobil. Acolo curentul necesar este de aproximativ 0,5 amperi. Dar circuitul asamblat nu vă permite să obțineți mai mult de 20-30 de miliamperi pe apă. Este imposibil să se obțină curentul necesar cu astfel de dimensiuni ale electrodului. Pentru LED-uri este suficient, acest lucru este normal, dar pentru a obține un curent de jumătate de amper aveți nevoie de un electrolit chimic.

Generatorul pe care l-am realizat, care funcționează pe apă, are doar scop informativ, astfel încât să știți că o metodă atât de simplă și elementară există și poate fi implementată cu ușurință. Dacă folosești o lanternă LED în fiecare zi și o porți cu tine, atunci nu există alternativă la o baterie.

Creșterile regulate ale prețurilor la energie electrică îi fac pe mulți oameni să se gândească la problema surselor alternative de energie electrică. Unul dintre cele mai bune solutiiîn acest caz, o centrală hidroelectrică. Căutarea unei soluții la această problemă nu privește doar dimensiunea țării. Din ce în ce mai des poți vedea minihidrocentrale pentru casă (dacha). Costurile în acest caz vor fi doar pentru construcție și întreţinere. Dezavantajul unei astfel de structuri este că construcția sa este posibilă numai în anumite condiții. Este necesar un debit de apă. În plus, construcția acestei structuri în curtea dumneavoastră necesită permisiunea autorităților locale.

Schema minicentralei hidroelectrice

• Canal, caracteristic câmpiei. Sunt instalate pe râuri cu debite reduse.
• Cele staționare folosesc energia râurilor de apă cu curgere rapidă a apei.
• Centrale hidroelectrice instalate în locurile în care debitul de apă scade. Ele se găsesc cel mai adesea în organizațiile industriale.
• Mobile, care sunt construite folosind furtunuri armate.

Pentru construirea unei centrale hidroelectrice este suficient chiar și un mic pârâu care curge prin amplasament. Proprietarii de case cu alimentare centrală cu apă nu ar trebui să dispere.

Una dintre companiile americane a dezvoltat o stație care poate fi încorporată în sistemul de alimentare cu apă al unei locuințe. În sistemul de alimentare cu apă este construită o mică turbină, care este condusă de fluxul de apă care se deplasează prin gravitație. Acest lucru reduce debitul de apă, dar reduce costul energiei electrice. Pe lângă asta această instalație complet sigur.

Se construiesc chiar și minicentrale hidroelectrice conducta de canalizare. Dar construcția lor necesită crearea unor condiții. Apa prin conductă ar trebui să curgă natural din cauza pantei. A doua cerință este ca diametrul conductei să fie adecvat pentru instalarea echipamentului. Și acest lucru nu se poate face într-o casă separată.

Clasificarea minihidrocentralelor

Minicentralele hidroelectrice (casele în care sunt utilizate sunt în mare parte din sectorul privat) aparțin cel mai adesea unuia dintre următoarele tipuri, care diferă prin principiul de funcționare:

• Roata cu apă este de tip tradițional, care este cel mai ușor de implementat.
• Elice. Se folosesc în cazurile în care râul are o albie mai mare de zece metri lățime.
• Ghirlanda este instalată pe râuri cu debit redus. Pentru a crește viteza de curgere a apei, se folosesc structuri suplimentare.
• Rotorul Darrieus este instalat de obicei în întreprinderile industriale.

Prevalența acestor opțiuni se datorează faptului că nu necesită construirea unui baraj.

Roata de apa

Acesta este un tip clasic de centrală hidroelectrică, care este cel mai popular pentru sectorul privat. Minihidrocentralele de acest tip sunt o roată mare care se poate roti. Lamele sale coboară în apă. Restul structurii se află deasupra albiei râului, determinând mișcarea întregului mecanism. Puterea este transmisă printr-o acţionare hidraulică la un generator care produce curent.

Stația de elice

Pe cadru în poziție verticală există un rotor și o moară de vânt subacvatică, care este coborâtă sub apă. O moară de vânt are pale care se rotesc sub influența curgerii apei. Cea mai bună rezistență o asigură lamele de doi centimetri lățime (cu un flux rapid, a căror viteză, însă, nu depășește doi metri pe secundă).

În acest caz, lamele sunt antrenate de presiunea apei rezultată mai degrabă decât de aceasta. Mai mult, direcția de mișcare a palelor este perpendiculară pe direcția curgerii. Acest proces este similar cu centralele eoliene, doar că funcționează sub apă.

Centrala hidroelectrică Garlyandnaya

Acest tip de minihidrocentrală este alcătuită dintr-un cablu întins peste albia râului și asigurat într-un lagăr suport. Turbinele de dimensiuni și greutate mici (rotoare hidraulice) sunt atârnate și fixate rigid pe ea sub formă de ghirlande. Ele constau din doi semicilindri. Datorită alinierii axelor atunci când sunt coborâte în apă, se creează un cuplu în ele. Acest lucru face ca cablul să se îndoaie, să se întindă și să înceapă să se rotească. În această situație, cablul poate fi comparat cu un arbore care servește la transmiterea puterii. Unul dintre capetele cablului este conectat la cutia de viteze. Puterea de la rotația cablului și a elicelor hidraulice îi este transmisă.

Prezența mai multor „ghirlande” va ajuta la creșterea puterii stației. Ele pot fi conectate între ele. Nici măcar acest lucru nu crește foarte mult eficiența acestei hidrocentrale. Acesta este unul dintre dezavantajele unei astfel de structuri.

Un alt dezavantaj al acestei specii este pericolul pe care îl creează pentru alții. Acest tip de stație poate fi folosit doar în locuri pustii. Sunt necesare semne de avertizare.

Rotor Daria

O minihidrocentrală pentru o casă privată de acest tip poartă numele dezvoltatorului ei, Georges Darrieus. Acest design a fost brevetat în 1931. Este un rotor pe care sunt amplasate paletele. Parametrii necesari sunt selectați individual pentru fiecare lamă. Rotorul este coborât sub apă în poziție verticală. Lamele se rotesc din cauza diferenței de presiune rezultată din curgerea apei pe suprafața lor. Acest proces este similar cu liftul care face ca avioanele să decoleze.

Acest tip de centrală hidroelectrică are un indicator bun de eficiență. Avantaj triplu - direcția curgerii nu contează.

Dezavantajele acestui lucru includ un design complex și o instalare dificilă.

Avantajele minicentralelor hidroelectrice

Indiferent de tipul de proiectare, minicentralele hidroelectrice au o serie de avantaje:

• Sunt prietenoase cu mediul și nu produc substanțe dăunătoare atmosferei.
• Procesul de generare a energiei electrice are loc fără a crea zgomot.
• Apa rămâne curată.
• Electricitatea este generată în mod constant, indiferent de ora din zi sau de condițiile meteo.
• Chiar și un mic flux este suficient pentru a înființa o stație.
• Excesul de energie electrică poate fi vândut vecinilor.
• Nu aveți nevoie de multe documente de autorizare.

Minicentrală hidroelectrică bricolajă

Îl puteți construi singur pentru a genera electricitate. Pentru o casă privată, sunt de ajuns douăzeci de kilowați pe zi. Chiar și o minicentrală hidroelectrică asamblată cu propriile mâini poate face față acestei valori. Dar trebuie amintit că acest proces este caracterizat de o serie de caracteristici:

• Este destul de dificil să faci calcule precise.
• Dimensiunile și grosimea elementelor sunt selectate „cu ochi”, doar experimental.
• Structurile de casă nu au elemente de protecție, ceea ce duce la defecțiuni frecvente și costuri asociate.

Prin urmare, dacă nu există experiență și anumite cunoștințe în acest domeniu, este mai bine să abandonați ideea acest gen. Poate fi mai ieftin să cumpărați o stație gata făcută.

Dacă tot decideți să faceți totul singur, atunci trebuie să începeți prin a măsura viteza debitului apei în râu. La urma urmei, puterea care poate fi obținută depinde de aceasta. Dacă viteza este mai mică de un metru pe secundă, atunci nu se va justifica construcția unei minihidrocentrale în această locație.

O altă etapă care nu poate fi omisă sunt calculele. Este necesar să se calculeze cu atenție suma costurilor care vor intra în construcția stației. Ca urmare, se poate dovedi că hidrocentrala nu este cea mai buna varianta. Atunci ar trebui să acordați atenție altor tipuri de electricitate alternativă.

O minihidrocentrală poate fi soluția optimă pentru economisirea costurilor cu energia. Pentru construcția sa, în apropierea casei trebuie să existe un râu. În funcție de caracteristicile dorite, puteți selecta varianta potrivita Centrala hidroelectrica. La abordarea corectă Puteți chiar să faceți o construcție similară cu propriile mâini.

Dacă în apropierea casei dvs. există un iaz cu un baraj sau un pârâu, puteți face o sursă excelentă de energie suplimentară gratuită. Articolul va analiza un exemplu despre cum puteți face o centrală hidroelectrică folosind o roată de apă cu propriile mâini. O centrală electrică realizată în acest mod este capabilă să furnizeze un curent de până la 6 A atunci când este instalată pe un flux mic, instalația a arătat un rezultat de 2 A. Este suficient pentru a porni receptorul și câteva becuri. Puterea depinde de forța cu care curge apa.

Materiale si instrumente:
- colțuri și resturi de tablă;
- discuri pentru a crea o roată (utilizate din carcasa generatorului Onan, care a eșuat);
- generator (confectionat din doua discuri de frana Dodge de 28 cm);
- arborele si rulmentii au fost luate si de la Dodge;
- sârmă de cupru cu secțiunea transversală de aproximativ 15 mm;
- magneți de neodim;
- placaj;
- rasina de polistiren (necesara pentru umplerea statorului si rotorului).

Procesul de fabricatie:

Pasul unu. Crearea unei roți
Pentru a crea o roată veți avea nevoie de două discuri de oțel. În acest caz, diametrul lor este de 28 cm (11 inci). Discul trebuie marcat astfel încât să fie clar unde să instalați lamele. Pentru a face lamele, luați o țeavă cu un diametru de 4 inci și tăiați-o pe lungime în 4 părți. În total, roata are 16 lame. Pentru a fixa discurile, acestea sunt strânse cu patru șuruburi. Apoi, puteți instala lamele în pozițiile dorite. Sunt sudate între ele. Distanța dintre discuri este de 10 inchi, adică lungimea roții este de 10 inci.

În această etapă, asamblarea centralei hidroelectrice este finalizată, roata este gata, acum trebuie să faceți o duză și un generator. Pe o parte a discului există un orificiu pentru fixarea comodă a roții la generator.

Pasul doi. Realizarea unei duze
Duza este necesară pentru a direcționa apa către roată. Are 10 inci lățime, la fel ca lățimea roții. Duza este realizată dintr-o singură bucată de metal prin îndoire. În continuare, structura este sudată împreună prin sudare.

Acum puteți instala roata pe ax și partea mecanică a hidrocentralei este aproape gata. Tot ce rămâne este să asamblați și să instalați generatorul.
Duza este reglabila in inaltime, acest lucru va permite sa controlati debitul de apa in functie de situatie.

Pasul trei. Asamblarea generatorului
Procesul de creare a unui generator constă din mai mulți pași. Mai întâi trebuie să faceți o înfășurare, constă din 9 bobine. Fiecare bobină are 125 de spire. Diametrul firului de cupru este de 1,5 mm. Fiecare fază este formată din trei bobine, care sunt conectate în serie. Există 6 capete în total, acest lucru vă va permite să faceți atât o conexiune în stea, cât și o conexiune triunghiulară.

În cele din urmă, bobinele sunt umplute cu rășină de polietilenă și iese statorul finit. Are 14 inchi în diametru și 0,5 inci grosime.

Pentru a asambla generatorul aveți nevoie de placaj, din acesta se face un șablon. În continuare, cu ajutorul acestui șablon sunt instalați 12 magneți care măsoară 2,5 x 5 cm și o grosime de 1,3 cm. În cele din urmă, rotorul este de asemenea umplut cu rășină de polietilenă. Atât, după uscare, generatorul este gata.

Sub capacul din aluminiu sunt redresoare, care sunt realizate din trifazi AC constant. Scara ampermetrului are o gamă de până la 6 A. Cu spațiul minim între magneți, dispozitivul produce 12 Volți la 38 rpm.

Există două șuruburi compensate în partea din spate a generatorului care vă permit să reglați spațiul de aer. Astfel, este posibil să se selecteze cei mai corespunzători parametri de funcționare ai generatorului.

Pasul patru. Etapa finală de asamblare și instalare a generatorului
Toate elementele de fixare, precum și roata de apă, trebuie vopsite. În primul rând, acest lucru va face ca dispozitivul să arate mai frumos. Și în al doilea rând, vopseaua va proteja metalul de rugină, care va apărea rapid lângă o sursă de apă. Ar fi bine să echipați generatorul cu o aripă de protecție care să îndepărteze stropii, dar autorul nu a avut material adecvat.

În fotografie puteți vedea locul unde va fi instalat generatorul. Aceasta este o conductă din care curge apă dintr-un baraj. Diferența este de aproximativ 3 picioare. Roata va prelua doar o anumită parte din debitul total de apă. În practică cele mai bune rezultate a aratat pozitia cand apa intra in unghi de ora 10 si iese la un unghi de ora 5. Atunci se obține cea mai mare putere.

Generatorul merge, acum produce deja aproape 2 Amperi. Ajustările au arătat că conexiunea stea funcționează cel mai eficient, cu un spațiu de aer de 1,25 inci.

Dispozitivul poate fi mai ieftin dacă folosiți magneți mai slabi și faceți un spațiu mai mic între bobină.
În momentul de față, sub sarcină viteza de rotație este de 110 rpm, iar la ralanti 160 rpm, în timp ce centrala hidroelectrică produce o tensiune de 1,9 A x 12V.

Singura problemă cu funcționarea unui astfel de generator este lipirea nisipului de magneziu pe magneți. Pentru a preveni acest lucru, trebuie să instalați un ecran și un magnet suplimentar la intrare, astfel încât să prindă particule magnetice.