Если неподалеку от дома имеется пруд с плотиной или ручей, можно сделать отличный источник бесплатной дополнительной энергии. В статье будет рассмотрен пример, как своими руками можно сделать гидроэлектростанцию на основе водяного колеса. Изготовленная таким образом электростанция способна выдавать ток до 6 А, при установке на небольшой ручей установка показала результат в 2 А. Этого хватит, чтобы включить приемник и пару лампочек. Мощность зависит того, с какой силой идет водяной поток.

Материалы и инструменты:
- уголки и обрезки листового металла;
- диски для создания колеса (использовались от корпуса генератора Onan, который вышел из строя);
- генератор (был изготовлен из двух тормозных дисков Доджа по 28 см);
- вал и подшипники тоже были взяты от Доджа;
- медный провод с сечением около 15 мм;
- неодимовые магниты;
- фанера;
- полистироловая смола (нужна для заливки статора и ротора).

Процесс изготовления:

Шаг первый. Создаем колесо
Для создания колеса понадобится два стальных диска. В данном случае их диаметр составляет 28см (11 дюймов). Диск нужно разметить, чтобы было понятно, где устанавливать лопасти. Для изготовления лопастей берется труба диаметром 4 дюйма и разрезается вдоль на 4 части. Всего колесо имеет 16 лопастей. Чтобы зафиксировать диски, они стягиваются четырьмя болтами. Далее можно устанавливать лопасти на нужные позиции. Они привариваются с помощью сварки. Зазор между дисками составляет 10 дюймов, то есть длина колеса равна 10-ти дюймам.

На этом этапе сборка ГЭС окончена, колесо готово, теперь нужно сделать сопло и генератор. С одной стороны на диске есть отверстие для удобного крепления колеса к генератору.

Шаг второй. Делаем сопло
Сопло нужно для того, чтобы направлять воду на колесо. Его ширина составляет 10 дюймов, как и ширина колеса. Сопло изготавливается из цельного куска металла путем выгибания. Далее конструкция сваривается с помощью сварки.

Теперь можно устанавливать на ось колесо и механическая часть ГЭС практически готова. Осталось собрать и установить генератор.
Сопло сделано регулируемым по высоте, это позволяет управлять потоком воды в зависимости от ситуации.

Шаг третий. Собираем генератор
Процесс создания генератора состоит из нескольких шагов. Сперва нужно сделать обмотку, она состоит из 9-ти катушек. Каждая катушка имеет 125 витков. Диаметр медной проволоки составляет 1.5 мм. Каждая фаза образуется тремя катушками, которые соединены последовательно. Всего выведено 6 концов, это позволит сделать соединение как звездой, так и треугольником.

В заключении катушки заливаются полиэтиленовой смолой и выходит готовый статор. Его диаметр составляет 14 дюймов, а толщина 0.5 дюйма.

Для сборки генератора нужна фанера, из нее делается шаблон. Далее по этому шаблону устанавливаются 12 магнитов размерами 2,5 х 5 см и толщиной 1,3 см. В заключении ротор также заливается полиэтиленовой смолой. Вот и все, после засыхания генератор готов.

Под алюминиевой крышкой находятся выпрямители, которые делают из трехфазного переменного тока постоянный. Шкала амперметра имеет диапазон до 6 А. При самом минимальном зазоре между магнитами, устройство выдает 12 Вольт при оборотах 38 об/мин..

В задней части генератора есть два подстрочных винта, которые позволяют регулировать воздушный зазор. Таким образом, можно подбирать наиболее приемлемые параметры работы генератора.

Шаг четвертый. Заключительный этап сборки и установка генератора
Все крепежные элементы, а также водяное колесо нужно покрасить. Во-первых, так устройство будет выглядеть красивее. А во-вторых, краска будет защищать металл от ржавчины, которая быстро будет появляться возле источника воды. Неплохо бы было оснастить генератор защитным крылом, которое отводит брызги, но у автора не нашлось подходящего материала.

На фото можно увидеть место, где будет установлен генератор. Это труба, из которой с запруды течет вода. Перепад составляет порядка 3-ех футов. Колесо будет брать лишь некоторую часть от всего водного потока. На практике наилучшие результаты показало положение, когда вода заходит под углом в 10 часов, и выходит под углом 5 часов. Тогда достигается наибольшая мощность.

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.

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.

Бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция

Предлагается бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция (БВГЭС), которая предназначена для выработки электроэнергии без сооружения плотины за счет использования энергии самотечного потока.

За счет изготовления различных типоразмеров под разные скорости течения, а также каскадного монтажа установки БВГЭС могут использоваться как в малых хозяйствах так и для промышленного производства электроэнергии, особенно в местах, удаленных от ЛЭП.

Конструктивно ротор ГЭС устанавливается вертикально, высота ротора от 0,25до2,5м…Фиксация конструкции на реках с ледоставом производится на дне русла, а в открытом (незамерзающем русле) __ на закрепленном катамаране.

Мощность установки пропорциональна площади лопасти и скорости течения в кубе. Зависимость мощности, получаемой на валу БВГЭС от ее размеров и скорости течения, а также оценочная стоимость гидроагрегата представлена в следующей таблице:

Мощность БВГЭС, кВт в зависимости от скорости потока и размеров установки

Срок окупаемости установки не превышает 1 года. Опытный образец БВГЭС прошел испытания на натурном водном полигоне.

В настоящее время имеется техническая документация для производства промышленных образцов по техническим условиям заказчика.

Напорные микро-и малые ГЭС

Гидроагрегаты для малых ГЭС предназначены для эксплуатации в широком диапазоне напоров и расходов с высокими энергетическими характеристиками.

МикроГЭС — надежные, экологически чистые, компактные, быстроокупаемые источники электроэнергии для деревень, хуторов, дачных поселков, фермерских хозяйств, а также мельниц, хлебопекарен, небольших производств в отдаленных горных и труднодоступных районах, где нет поблизости линий электропередач, а строить такие линии сейчас и дольше и дороже, чем приобрести и установить микроГЭС.

В комплект поставки входят: энергоблок, водозаборное устройство и устройство автоматического регулирования.

Имеется успешный опыт эксплуатации оборудования на перепадах уже существующих плотин, каналов, систем водоснабжения, и водоотведения промышленных предприятий и объектов городского хозяйства, очистных сооружений, оросительных систем и питьевых водоводов. Более 150 комплектов оборудования поставлено заказчикам в различные регионы России, страны СНГ, а также в Японию, Бразилию, Гватемалу, Швецию и Латвию.

Основные технические решения, использованные при создании оборудования, выполнены на уровне изобретений и защищены патентами.

1. МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

с пропеллерным рабочим колесом
— мощностью до 10 кВт (МГЭС-10ПР) на напор 2,0-4,5 м и расход 0,07 — 0,14 м3/с;
— мощностью до 10 кВт (МГЭС-10ПР) на напор 4,5-8,0 м и расход 0,10 — 0,21 м3/с;
— мощностью до 15 кВт (МГЭС-15ПР) на напор 1,75-3,5 м и расход 0,10 — 0,20 м3/с;
— мощностью до 15 кВт (МГЭС-15ПР) на напор 3,5-7,0 м и расход 0,15 — 0,130м3/с;
— мощностью до 50 кВт (МГЭС-50ПР) на напор 4,0-10,0 м и расход 0,36 — 0,80 м3/с;

с диагональным рабочим колесом
— мощностью10- 50 кВт (МГЭС-50Д) на напор 10,0-25,0 м и расход 0,05 — 0,28 м3/с;
— мощностью до100кВт (МГЭС-100Д) на напор 25,0-55,0 м и расход 0,19 — 0,25 м3/с;

2. ГИДРОАГРЕГАТЫ ДЛЯ МАЛЫХ ГЭС

Гидроагрегаты с осевыми турбинами мощностью до 1000 кВт;
-гидроагрегаты с радиально-осевыми турбинами мощностью до 5000 кВт;
-гидроагрегаты с ковшовыми турбинами мощностью до 5000 кВт;

СРОКИ ПОСТАВКИ

МикроГЭС10кВт; 15кВт поставляется в срок до 3 месяцев после подписания контракта.
МикроГЭС 50кВт; поставляется в срок до 6 месяцев после подписания контракта.
МикроГЭС 100кВт; поставляется в срок до 8 месяцев после подписания контракта.
Гидроагрегаты поставляется в срок от 6 до 12 месяцев после подписания контракта.

Специалисты фирмы готовы помочь Вам определить оптимальный вариант установки микро-и малых ГЭС, выбрать оборудование для них, оказать помощь в монтаже и пуске гидроагрегатов, а также обеспечить сервисное обслуживание оборудования в
процессе его эксплуатации.

СТОИМОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Микро-ГЭС российского производства

Внешний вид

Микро-ГЭС 10 кВТ

Микро-ГЭС 50 кВт

ИнжИнвестСтрой

Мини ГЭС. Микрогидроэлектростанции

Малая гидроэлектростанция или малая ГЭС (МГЭС) – гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии и состоящая из гидроэнергетических установок с установленной мощностью от 1 до 3000 кВт.

Микро-гидроэлектростанция предназначена для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в электрическую для дальнейшей передачи сгенерированной электроэнергии в энергосистему.

Под термином микро подразумевается, что данная гидроэлектростанция устанавливается на малых водных объектах – небольших речках или даже ручьях, технологических протоках или перепадах высот систем водоподготовки, а мощность гидроагрегата не превышает 10 кВт.

МГЭС разделяют на два класса: это микро-гидроэлектростанции (до 200 кВт) и мини-гидроэлектростанции (до 3000 кВт). Первые применяются в основном в домохозяйствах, и на небольших предприятиях, вторые – на более крупных объектах.

Для владельца загородного дома или небольшого бизнеса, очевидно больший интерес представляют первые.

Исходя из принципа действия, микро-гидроэлектростанции разделяют на следующие типы:

Водяное колесо . Это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды и наполовину в неё погруженное. В процессе работы вода давит на лопасти и заставляет вращаться колесо.

С точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, эта конструкция хорошо работает.

Поэтому часто применяется и на практике.

Гирляндная мини-ГЭС . Представляет собой перекинутый с одного берега реки на другой трос с жестко закрепленными на нем роторами. Поток воды вращает роторы, а от них вращение передаётся на трос, один конец которого соединен с подшипником, а второй – с валом генератора.

Недостатки гирляндной ГЭС: большая материалоемкость, опасность для окружающих (длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД.

Ротор Дарье .

Это 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. Фактически, МГЭС данной конструкции идентичны одноименным ветрогенераторам, но располагаются в жидкостной среде.

Ротор Дарье сложен в 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. Как и у его воздушного собрата, КПД ротора Дарье уступает КПД МГЭС пропеллерного типа.

Пропеллер .

Это имеющий вертикальный ротор подводный «ветряк», который в отличие от воздушного, имеет лопасти минимальной ширины всего в 2 см. Такая ширина обеспечивает минимальное сопротивление и максимальную скорость вращения и выбиралась для наиболее часто встречающейся скорости потока – 0.8-2 метра в секунду.

Пропеллерные МГЭС , также как и колесные, просты в изготовлении и обладают сравнительно высоким КПД, их частое применение этим и обусловлено.

Классификация Мини ГЭС

Классификация по вырабатываемой мощности (области применения) .

Вырабатываемая микро ГЭС мощность определяется сочетанием двух факторов, первый это напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие вырабатывающий электроэнергию генератор, и второй фактор – расходом, т.е.

объемом воды, проходящем, через турбину за 1 секунду. Расход является определяющим фактором при отнесении ГЭС к определенному типу.

По вырабатываемой мощности МГЭС подразделяются на:

• Бытовые мощностью до 15 кВт: используются для обеспечения электроэнергией частных домовладений и ферм.
• Коммерческие мощностью до 180 кВт: питают электроэнергией небольшие предприятия.
• Промышленные мощностью свыше 180 кВт: генерируют электроэнергию на продажу, либо энергия передается на производство.

Классификация по конструкции

Классификация по месту установки

• Высоконапорные — более 60 м;
• Средненапорные — от 25 м;
• Низконапорные — от 3 до 25 м.

Данная классификация подразумевает, что электростанция работает на разных частотах вращения, и для ее механической стабилизации принимается ряд мер, т.к.

скорость потока зависит от напора.

Составные части Мини ГЭС

Электрогенерирующая установка малой ГЭС состоит из турбины, генератора и системы автоматического управления. Часть элементов системы аналогичны для систем солнечной генерации или ветряной генерации. Основные элементы системы:

• Гидротурбина с лопатками, соединённая валом с генератором
• Генератор .

  Мини гидроэлектростанция (ГЭС) для дома

  Предназначен для выработки переменного тока. Присоединяется к валу турбины. Параметры генерируемого тока быть относительно нестабильны, однако ничего похожего на скачки мощности при ветряной генерации не происходит;

• Блок управления гидротурбиной обеспечивает пуск и останов гидроагрегата, автоматическую синхронизацию генератора при подключении к энергосистеме, контроль режимов работы гидроагрегата, аварийную остановку.
• Блок балластной нагрузки , предназначенный для рассеивания неиспользуемой потребителем на данный момент мощность, позволяет избежать выхода из строя электрогенератора и системы контроля и управления.
• Контроллер заряда/ стабилизатор : предназначен для управления зарядом аккумуляторных батарей, контроля поворота лопастей и преобразования напряжения.
• Банк АКБ : накопительная ёмкость, от размера которой зависит продолжительность функционирования в автономном режиме питаемого ею объекта.
• Инвертор , во многих гидрогенерирующих системах применяются инверторные системы. При наличии банка АКБ и контроллера заряда, гидросистемы мало чем отличаются от других систем, применяющих ВИЭ.

Мини ГЭС для частного дома

Рост тарифов на электроэнергию и отсутствие достаточных мощностей, делают актуальными вопросы о применение бесплатной энергии возобновляемых источники в домашних хозяйствах.

По сравнению с другими источниками ВИЭ, мини ГЭС представляют интерес, так как при равной мощности с ветряком и солнечной батареей они способны выдать за равный промежуток времени гораздо больше энергии.

Естественное ограничение на их применение является отсутствие реки

Если возле вашего дома протекает небольшая река, ручей или имеют место перепады высот на озерных водосбросах, то значит у вас имеются все условия для установки мини ГЭС. Потраченные на её приобретение деньги быстро окупятся – вы будете в любое время года обеспечены дешёвой электроэнергией, независимо от погодных условий и иных внешних факторов.

Основным показателем, который указывает на эффективность использования МГЭС является скорость потока водоема.

Если скорость меньше 1 м/с, то необходимо принять дополнительные меры по его разгону, например, сделать обводной канал переменного сечения или организовать искусственный перепад высот.

Преимущества и недостатки микрогидроэнергетики

К преимуществам мини гэс для дома можно отнести:

• Экологическая безопасность (с оговорками для рыб-мальков) оборудования и отсутствие необходимости затопления больших площадей с колоссальным материальным ущербом;
• Экологическая чистота получаемой энергии.

  Отсутствует влияние на свойства и качество воды. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения;

• Низкую стоимость получаемой электроэнергии, которая в разы дешевле вырабатываемой на ТЭС;
• Простоту и надёжность применяемого оборудования, и возможность его работы в автономном режиме (как в составе, так и вне сети электроснабжения).

  Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению;

• Полный ресурс работы станции — не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта);
• неисчерпаемость используемых для выработки энергии ресурсов.

Основной недостаток микро-гэс это относительная опасность для обитателей водной фауны, т.к. вращающиеся лопатки турбин, особенно в скоростных потоках, могут представлять угрозу для рыб или мальков.

общая информация

Микрогидроэлектростанция (Micro HPP) предназначена для обеспечения электроснабжения потребителя, изолированного от энергосистемы.

Полнота поставки микро-ГЭС приведена в таблице 1

Условия эксплуатации:

— температура воздуха, 0 ° C

— в точке питания от -10 до +40;

— в месте расположения электрических шкафов от 0 до +40;

— высота над уровнем моря, м до 1000; (При установке микро-ГЭС на высоте более 1000 м максимальная мощность должна быть ограничена)

— относительная влажность воздуха в месте расположения электрических шкафов не превышает 98% при t = + 250 ° C.

Гарантийный срок для микроГЭС 1 год с даты его запуска, но не более 1,5 лет с даты отправки, возведение контроля и ввод в эксплуатацию работы с участием компании и соблюдение правил транспорта, хранения и эксплуатации экспертов.

Полная поставка микро-ГЭС

Таблица 1

технические данные

Спецификации MicroHP приведены в таблице 2

Таблица 2

параметр
Голова (нетто), м
Расход воды, м3 / с
Выходная мощность, кВт
Скорость вращения, об / мин
Напряжение, В
Текущая частота, Гц
Диаметр диска, мм
Диаметр подачи, мм

Требования к сети и нагрузке потребителя (нагрузка определяется как процент от фактического поступления на микро-ГЭС):

— характеристика местного, четырехфазного, трехфазного;

— мощность каждого двигателя,% не более 10;

Общая мощность двигателя, если установлены дополнительные компенсационные конденсаторы,% не более 30.

ДИЗАЙН

Блок питания предназначен для выработки электроэнергии и состоит из гидравлической турбины и асинхронного двигателя, который используется в качестве генератора.

Он предназначен для поглощения избыточной активной мощности микро-ГЭС. BNN — это шкаф, внутри которого расположены термоэлектрические нагреватели.

Устройство автоматического управления предназначено для управления и защиты привода. Он обеспечивает возбуждение асинхронного генератора и автоматическое управление производимым напряжением и частотой.

UAR обеспечивает защиту от перегрузки, перенапряжения и коротких замыканий

Устройство подачи воды выполнено в виде сетевого ящика, внутри которого имеется шланг подачи воды с закрывающим корпусом.

Устройство подачи воды сконструировано таким образом, что плавающие остатки не входят в привод.

Полные, монтажные и присоединительные размеры показаны на рисунке 1.

требования к установке

Для работы микроэлектростанции наличие давления (разница в уровнях воды) является предварительным условием (см. Рисунок 2).

Полноэкранная гидроэлектрическая плотина

Голова может быть получена из-за разницы в водяных знаках между:

— две реки;

— озеро и река;

— на той же реке, из-за выравнивания кривой.

Давление также возможно при строительстве плотины.

На рисунке 2 показана установка микро HP в соответствии со схемой конструкции барьера. Для создания давления на турбину вдоль реки, которая имеет множество склонов и порогов, установлен выходной трубопровод.

Небольшая каменная плотина рассеивается, чтобы увеличить давление.

Трубопровод должен обеспечивать воду для установки с минимальной потерей головки.

Длина трубопровода определяется местными условиями.

Перед блоком питания входной и основной клапаны, необходимые для запуска и остановки микро HPW, должны быть установлены на трубопроводе.

Рис. 1
В общем, размеры монтажа и подключения Micro HPP 10Pr.
1 — привод,
2 — блочная балластная нагрузка BBN,
3 — Автоматическое устройство управления UAR

Когенерационные установки малой мощности (обзор)

Когенерационные установки для индивидуальных домов — микро-ТЭЦ, «Микро-CHP (microCHP )» – аббревиатура от “heat and power combined ” (комбинирование тепла и электричества) – это установка, предназначенная для отопления индивидуального жилья) — одно из наиболее интересных направлений развития отопительной техники.

Микро-ТЭЦ (microCHP ) уже нашли тысячи пользователей и войдут в каталоги производителей в ближайшие годы.

В выпускаемых и проектируемых конструкциях реализуются различные технические решения — от традиционного двигателя внутреннего сгорания (двигатель Отто), до паровых турбин и поршневых двигателей, а также двигателя внешнего сгорания Стирлинга. Продвигая данное оборудование, производители приводят аргументы как экономического, так и экологического характера: высокий (более 90 %) совокупный КПДмикро-ТЭЦ обеспечивает снижение затрат на энергоснабжение и объем вредных выбросов, в частности углекислого газа, в атмосферу.

Компания Senertec GmbH, входящая в Вахi Group, реализовавшая к настоящему времени порядка полутора десятка тысяч установок Dachs (Барсук) с двигателем внутреннего сгорания.

Электрическая мощность — от 5 кВт, тепловая — от 12,5 до 20,5. Senertec предлагает энергоцентр для индивидуального дома, а при использовании нескольких модулей и крупного коммерческого объекта. Кроме компактного когенерационного модуля он включает в стандартном исполнении буферный накопитель емкостью до 1000 л со смонтированным на нем тепловым пунктом, объединяющим все элементы обвязки, необходимые для отопления и ГВС.

Дополнительно имеется также внешний конденсационный теплообменник. Различные модели установок Dachs работают на природном, сжиженном газе, дизельном топливе.

Имеется модель Dachs RS, созданная для работы на биодизельном топливе из рапсового масла. Ориентировочная стоимость газовой модели — 25 тыс. евро.

МикроТЭЦ (Mini-BHKW) ecopover немецкой компании PoverPlus Technologies (входит в Vaillant Group) уже продается на европейском рынке.

Её электрическая мощность модулируется в диапазоне от 1,3 до 4,7, тепловая — в диапазоне от 4,0 до 12,5 кВт. Суммарный КПД установки превышает 90 %, топливом для нее служит природный или сжиженный газ.

Ориентировочная стоимость модели — 20 тыс. евро.

В конце прошлого года компанией Otag Vertribes выпущена пилотная партия напольной газовой микроТЭЦ lion ®- Powerblock электрической мощностью 0.2-2,2, тепловой — 2,5-16,0 кВт.

В ней применен паровой двухцилиндровый двигатель со сдвоенным свободно движущимся поршнем: пар поочередно поступает то в левый, то в правый цилиндр, приводя в движение рабочий поршень.

Парогенератор аппарата состоит из наддувной горелки и стального змеевика; температура пара — 350 °С, давление — 25-30 бар. Его конденсация осуществляется непосредственно в аппарате.

Как ожидается, lion ® на пеллетах будет доступна апреля 2010 года.

Компания Microgen (Великобритания), один из лидеров в производстве мини-ТЭЦ , впервые разработала двигатель Стирлинга настолько маленького размера, что его можно встроить в котёл автономной системы отопления.

Компанией Вахi Heating UK было объявлено о намерении вывести в 2008 г. на рынок Великобритании компактную (в настенном исполнении) микроТЭЦ электрической мощностью 1, тепловой — до 36 кВт. Установка разрабатывалась совместно с компанией Microgen Energy и представляет собой сочетание созданного ею компактного однопоршневого двигателя Стирлинга с конденсационным котлом Вахi.

Модель оснащена двумя горелками: первая — наддувная модуляционная -обеспечивает работу электрогенератора и получение 15 кВт тепловой мощности, вторая -удовлетворяет дополнительную потребность объекта в тепле. Прототип установки был представлен на выставке ISН-2007.

Microgen, в сотрудничестве с голландской компанией-поставщиком природного газа Gausine и De Dietrich Remeha Group , производящим котлы Remeha , разрабатывает комплексное решение для отопления и производства электричества.

Группа De Dietrich-Remeha планирует производить и продавать настенный конденсационный котел со встроенным двигателем Стирлинга . Он уже экспонировался на выставках ISН-2007, 2009. Котел будет выпускаться в одно- и двух-контурном исполнениях. Некоторые технические характеристики котла: Его тепловая мощность составит 23 кВт , во втором случае — 28 кВт ; электрическая мощность — 1 кВт ; тепловая мощность Stirling – 4.8 кВт , КПД при 40/30°C – более 107%, низкие выбросы CO2 и NOx, уровень шума – менее 43 дб(A) на 1 м.

Габариты: 900x420x450 мм.

Самое главное преимущество котла HRE состоит в том, что часть его высокой производительности до 107% (благодаря технологии конденсации) используется для выработки электричества. Стоимость электричества, а также выбросы вредных веществ снижены на 65% по сравнению с тепловыми электростанциями на традиционном топливе.

Для среднего жилища котел “Remeha-HRE” производит 2500 – 3000 кВт в год, что составляет 75% от среднего потребления, тем самым экономится примерно 400 евро в год. При отоплении и производстве электроэнергии на 20 % сокращаются выбросы вредных веществ. В Голландии тестируются 8 котлов. В настоящий момент для более масштабного тестирования запускаются еще 120 котлов. Коммерческое производство предусмотрено начать в 2010 году.

В Японии более 30.000 домовладельцев установили микро-ТЭЦ Honda с тихими, эффективными двигателями внутреннего сгорания, размещенными в гладком металлическом корпусе.

Автоматизированные газогенераторные установки KOHLER® производства США мощностью 13 кВА, предназначенные для использования в жилых домах.

Они обладают оптимальной компактностью и отменной шумоизоляцией.

Газовые генераторы предназначены для наружной установки и не требуют особого помещения. Для их работы пригоден как природный магистральный газ, так и сжиженный газ в баллонах или газгольдерах.

Система противоаварийной автоматики делает их использование безопасным и комфортным.

Данное оборудование позволяет наиболее эффективно решать следующие, увы, нередкие проблемы с электроснабжением, встающие перед собственниками загородных домов:

• Сеть хорошая, мощности хватает, но иногда случаются перебои электроснабжения
• Сеть слабая, перегруженная, сильные «просадки» напряжения, частые отключения
• Недостаточно выделенной электроснабжающей организацией мощности
• Сети нет вообще

У Вас никогда не будет недостатка в энергии!

Вашему дому нужна энергия.

Генераторные установки KOHLER® сделаны с профессиональным качеством, но спроектированы для домашнего использования, чтобы Вы могли продолжать свои занятия и наслаждаться комфортом даже во время отключения электроэнергии. Генераторные установки KOHLER® компактны, обладают шумовой изоляцией и включаются автоматически, если произошло отключение электричества, обеспечивая продолжение нормальной жизни в доме и абсолютное душевное спокойствие.

Будьте уверены в Вашей генераторной установке KOHLER®.

Она начнет работу, если произойдет отключение электричества, неважно, дома Вы или нет, и обеспечит Ваш дом электроэнергией, например, для того, чтобы:

• Продолжили работать холодильники и морозильные камеры.
• Функционировали кондиционеры, системы отопления и сигнализации.
• Функционировали дренажные насосы, морозозащитные системы и т.д.
• Обеспечить энергией Вашу компьютерную систему.
• Обыденная жизнь продолжалась без потерь.

Генераторные установки KOHLER® устанавливаются стационарно вне стен дома и включаются автоматически для выработки энергии, если энергоснабжение от сети прекращается.

• Надежное электроснабжение.

  Сбои в электроснабжении могут привести к поломке электрического оборудования (плазменные дисплеи, холодильники с электронным управлением температурой, компьютеры и т.д.).

  Гидроэлектростанции в России

  Генераторные установки KOHLER® обеспечивают резервной электроэнергией, которая соответствует европейским стандартам для жилых помещений. Генераторная установка KOHLER® не испортит дорогостоящее электронное оборудование!

• Лучшая звуковая изоляция. Генераторные установки KOHLER® работают практически бесшумно, сохраняя комфортные условия для Вас и Ваших соседей. Уровень шума при работе не выше 65 децибел на расстоянии 7 м, что соответствует шуму обычного бытового кондиционера.

• Быстрый запуск.

  Генераторные установки KOHLER® за несколько секунд восстанавливают электроснабжение. Они обладают автоматической системой еженедельного тестирования для поддержания установки в рабочем состоянии при редком использовании.

• Топливо. Генераторные установки KOHLER® пригодны для работы на жидком газе пропан или природном газе, а также на дизельном топливе.

  Газовые генераторные установки имеют низкий уровень эмиссии, что делает их более безопасными с экологической точки зрения, работают бесшумно и требует менее частого технического обслуживания.

  Выбор за Вами.

• Качество KOHLER®. KOHLER® является признанной международной группой компаний с почти 90-летним опытом производства генераторных установок для обеспечения резервной энергией. Первая установка была собрана в 1920 году.

Характеристики газогенератора SDMO RES 13

Электростанции и генераторы

На главную

Малые гидроэлектростанции обычно делятся на два типа: «мини» — обеспечивают единицу мощности до 5000 кВт, а «микро» — в диапазоне от 3 до 100 кВт. Использование гидроэлектростанций таких мощностей для России не ново, но хорошо забытое старое: в 50-е и 60-е годы действовали тысячи малых гидроэлектростанций.

В настоящее время их количество почти не достигает сотен штук. Между тем, постоянный рост цен на органическое топливо приводит к значительному увеличению стоимости электроэнергии, доля которой в производственных издержках составляет 20% и более. В связи с этим небольшая гидроэлектростанция получила новую жизнь.

Современная гидроэнергетика по сравнению с другими традиционными видами электроэнергии является наиболее эффективным и экологически безопасным способом производства электроэнергии.

Малая гидроэлектростанция продолжается в этом направлении. Малые электростанции позволяют сохранять природный ландшафт, окружающую среду не только во время фазы эксплуатации, но и в процессе строительства.

Мини-гидроэлектростанция 10-15-30-50 кВт

В будущем отрицательное влияние на качество воды не оказывает: полностью сохраняет первоначальные природные свойства.

В реках рыбных консервов вода может использоваться для водных видов растений. В отличие от других экологически чистых возобновляемых источников энергии, таких как солнце, ветер, небольшие гидроэлектростанции практически не зависят от погодных условий и могут обеспечить стабильное снабжение экономичных потребителей электроэнергией. Еще одним преимуществом небольшой энергии является экономия.

В то время, когда природные источники энергии — нефть, уголь и газ — истощаются, постоянный прирост дороже, использование дешевых, доступных возобновляемых источников энергии, особенно малых, позволяет производить дешевую электроэнергию. Кроме того, строительство объектов малых ГЭС дешево и быстро окупается.Так, строительство небольшой ГЭС с установленной мощностью около 500 кВт, стоимость строительных работ составляет около 14,5-15,0 млн рублей.

В комбинированном столе вводятся в эксплуатацию проектная документация, строительство оборудования, строительство и монтаж малых ГЭС на 15-18 месяцев. Высокая частота электроэнергии от ГЭС составляет не более 0,45-0,5 рубля за 1 кВтч, в 1, Это в пять раз ниже, чем затраты на электроэнергию, фактически проданные энергосистемой.

Кстати, в следующем году или двух годах электроэнергетические системы намерены увеличить в 2-2,2 раза, поэтому затраты на строительство будут погашены через 3,5-5 лет. Реализация такого проекта с точки зрения окружающей среды не повредит окружающей среде.

Кроме того, следует отметить, что реконструкция, ранее вычитаемая из эксплуатации небольшой гидроэлектростанции, обойдется в 1,5-2 раза дешевле.

Многие российские научные и производственные организации и компании занимаются проектированием и разработкой оборудования для таких ГЭС.

Одним из крупнейших является межотраслевое научно-техническое объединение «ИНСЕТ» (Санкт-Петербург). Специалисты INSET разработали и запатентовали оригинальные технические решения для автоматизированных систем управления для малых и микро-ГЭС. Использование таких систем не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала на объекте — гидравлический блок надежно работает в автоматическом режиме. Система управления может быть реализована на основе программируемого контроллера, который позволяет визуально контролировать параметры гидравлического блока на экране компьютера.

Гидравлические установки для малых и микрогидроэлектростанций производят MNTO «встроенный», предназначенный для работы в широком диапазоне потоков и давлений с высокими энергетическими свойствами и изготовленных с помощью пропеллерной, радиальной и осевой лопастей турбины.

Объем поставки включает, как правило, турбину, генератор и автоматическое управление гидравлическим блоком. Скорости потока всех турбин основаны на методе математического моделирования.

Малая энергия является наиболее эффективным решением энергетических проблем для районов, относящихся к районам децентрализованного электроснабжения, что составляет более 70% территории России. Обеспечение энергии для отдаленных регионов и нехватка энергии требуют значительных затрат.

И здесь далеко не полезно использовать возможности существующей федеральной энергетической системы. Экономический потенциал в России значительно выше, чем потенциал возобновляемых источников энергии, таких как ветер, солнечная энергия и биомасса, вместе взятые.В национальной энергетической программе развивается компания «ИНСЕТ» «Концепция развития и объектов схема размещения малых гидроэлектростанций на территории Республики Тыва », согласно которой в этом году будет введена в эксплуатацию небольшая гидроэлектростанция в селе Кызыл-Хая.

В настоящее время гидроэлектростанции INSET работают в России (Кабардино-Балкария, Башкортостан), Содружестве Независимых Государств (Беларусь, Грузия), а также в Латвии и других странах.

Экологически чистая и экономичная мини-энергия давно привлекает внимание иностранцев.

Micro INESET работает в Японии, Южной Корее, Бразилии, Гватемале, Швеции, Польше.

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.

Мини-ГЭС - гидроэнергоблок Ленева

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

самодельныйсвободнопоточная

На очереди - конструкции, прообразом которых послужила свободнопоточная (образца 1964 года) гирляндная ГЭС В. Блинова.

Гидроэлектростанции, о которых пойдет речь, свободнопоточные, с довольно-таки оригинальной турбиной из так называемых роторов Савониуса, нанизанных на общий (может быть и гибким, составным) рабочий вал. Плотин и прочих крупномасштабных гидротехнических сооружений для своей установки они не требуют. Способны работать с полной отдачей даже на мелководье, что в сочетании с простотой, компактностью и надёжностью конструкции делают эти ГЭС весьма перспективными для тех фермеров и садоводов, чьи участки земли расположены вблизи небольших водотоков (речек, ручьёв и канавок).

В отличие от плотинных свободнопоточные гидроэнергетические установки, как известно, используют только кинетическую энергию текущей воды. Для определения мощности здесь существует формула:

N=0,5*p*V3*F*n (1),

N - мощность на рабочем валу (Вт),
- р - плотность воды (1000 кт/м3),
- V - скорость течения реки (м/с),
- F - площадь сечения активной (погружаемой) части рабочего органа гидромашины (м2),
- n - КПД преобразования энергии.

Как видно из формулы 1, при скорости реки 1 м/с на один квадратный метр сечения активной части гидромашины приходится в идеале (когда n=1) мощность, равная всего 500 Вт. Эта величина явно мала для промышленного использования, но вполне достаточна для подсобного хозяйства фермера или дачника. Тем более что её можно нарастить путём параллельной работы нескольких «гидроэнергогирлянд».

И ещё одна тонкость. Скорость реки на разных её участках различна. А потому, прежде чем начать строительство миниГЭС, необходимо определить энергетический потенциал вашей реки по простой методике, изложенной . Напомним лишь, что дистанция, пройденная измерительным поплавком и поделённая на время его прохождения, будет соответствовать средней скорости потока на данном участке. Следует также отметить: параметр этот в зависимости от времени года будет меняться.

Поэтому расчёт конструкции следует производить, руководствуясь средней (за планируемый период эксплуатации миниГЭС) скоростью течения реки.

Рис.1. Роторы Савониуса для самодельных гирляндных миниГЭС:

а, б - лопасти; 1 - поперечный, 2 - торцевой.

Далее необходимо определить размер активном части гидромашины и её тип. Так как вся миниГЭС должна быть максимально простой и несложном в изготовлении, наиболее подходящим типом преобразователя является ротор Савониуса торцевой конструкции. При работе с полным погружением в воду величину F можно принять равной произведению диаметра ротора D на его длину L, а n=0,5. Частоту же вращения f с приемлемой для практики точностью определяют по формуле:

f=48V/3,14D (об/мин) (2).

Чтобы сделать гидроэнергоустановку наиболее компактном, мощность, задаваемую при расчёте, следует соотнести с реальной нагрузкой, электропитание котором должна обеспечить миниГЭС (так как в отличие от ветродвигателя ток в сеть потребителя здесь будет выдаваться непрерывно). Как правило, эта электроэнергия идёт на освещение, питание телевизора, радио, холодильника. Причём только последний включается в работу в течение суток постоянно. Остальные же электроприборы работают главным образом вечером. Исходя из этого, целесообразно ориентироваться на максимальную мощность от одной «гидроэнергогирлянды» порядка 250-300 Вт, покрывая пиковую нагрузку при помощи аккумуляторной батареи, заряжаемой от миниГЭС.

Передача крутящего момента от рабочего вала гидроэнергоустановки на шкив электрогенератора осуществляется обычно при помощи промежуточной трансмиссии. Впрочем, этот элемент, строго говоря, может быть исключён, если используемый в конструкции микроГЭС генератор имеет рабочую скорость вращения менее 750 об/мин. Однако от связи напрямую приходится часто отказываться. Ведь для подавляющего большинства генераторов отечественного производства рабочая скорость вращения при начале «выдачи» мощности лежит в пределах 1500-3000 об/мин. Значит, нужно дополнительное согласование валов гидроэнергоустановки и электрического генератора.

Ну а теперь, когда предварительная теоретическая часть позади, рассмотрим конкретные конструкции, У каждой из них свои достоинства.

Вот, например, полустационарная свободнопоточная миниГЭС с горизонтальным расположением двух соосных, развёрнутых относительно друг друга на 90° (для облегчения самозапуска) и жёстко связанных роторов Савониуса поперечного типа. Причём основные детали и узлы этой самодельной гидроэнергетической установки - из дерева как наиболее доступного и «послушною» строительного материала.

Предлагаемая миниГЭС - погружная. То есть опорная рама её располагается поперёк водотока на дне и укрепляется тросами-растяжками или шестами (если рядом, например, имеются мостки, лодочный причал и т.п.). Делается это для того, чтобы избежать уноса конструкции самим водотоком.

Рис.2. Погружная мини ГЭС с горизонтальным расположением роторов поперечного типа:
1 - лонжерон-основание (брус 150x100, 2 шт.), 2 - поперечина нижняя (доска 150x45, 2 шт.), 3 - поперечина средняя (брус 150х120, 2 шт.), 4 - стояк (кругляк диаметром 100, 4 шт.), 5 лонжерон верхний (доска 150x45, 2 шт.), 6 - поперечина верхняя (доска 100x40, 4 шт.), 7 - вал промежуточный (нержавеющая сталь, пруток диаметром 30), 8 - блок шкивов, 9 - генератор постоянного тока, 10 - «гусак» с фарфоровым роликом и двужильным изолированным проводом, 11 - плита-основание (доска 200x40), 12 - шкив ведущий, 13 - узел деревянного подшипника (2 шт.), 14 - ротор «гидроэнергогирлянды» (D600, L1000, 2 шт.), 15 диск (из сбитых в щит досок толщиной 20-40 мм, 3 шт.); металлические элементы крепления (включая растяжки, ступицы крайних дисков) условно не показаны.

Разумеется, что глубина реки в месте установки мини ГЭС должна быть меньше высоты опорной рамы. В противном случае весьма трудно (а то и невозможно) избежать попадания воды в электрический генератор. Ну а если место, где предполагается разместить мини ГЭС, имеет глубину более 1,5 м или там сильно меняющиеся в течение года полноводность и скорость течения (что, кстати, достаточно типично для водотоков со снеговым питанием), то данную конструкцию рекомендуется оснастить поплавками. Это позволит также легко перемещать её при установке на реке.

Опорная рама мини ГЭС представляет собой прямоугольный каркас из бруса, досок и небольших брёвен, скреплённых гвоздями и проволокой (тросами). Металлические части конструкции (гвозди, болты, хомуты, уголки и т.д.) должны быть по возможности из нержавеющей стали или других коррозионностойких сплавов.

Ну а поскольку эксплуатация подобной мини ГЭС зачастую возможна в условиях России только сезонная (из-за замерзания большинства рек), то по истечении срока работы вся вытащенная на берег конструкция подлежит тщательному осмотру. Своевременно меняют подгнившие деревянные элементы, заржавевшие, несмотря на принятые меры предосторожности, металлические детали.

Одним из главных узлов нашей миниГЭС является «гидроэнергетическая гирлянда» из двух жёстко закреплённых (и составляющих единое целое на рабочем валу) роторов. Их диски легко выполнить из досок толщиной 20-30 мм. Для этого, составив из них щит, при помощи циркуля строят окружность диаметром 600 мм. После чего каждую из досок обрезают согласно получившейся на ней кривой. Сбив заготовки воедино на двух планках (чтобы придать требуемую жёсткость), повторяют все трижды - по числу требуемых дисков.

Что касается лопастей, то их целесообразно сделать из кровельного железа. А лучше - из подходящих по размеру и разрезанных пополам (вдоль оси) цилиндрических нержавеющих ёмкостей (бочек), в которых обычно хранят и перевозят сельхоз удобрения, другие агрессивные материалы. В крайнем случае лопасти можно сделать и деревянными. Но вес их (особенно после длительного пребывания в воде) сильно возрастет. И об этом следует помнить при создании миниГЭС на поплавках.

На торцах «гидроэнергогирлянды» крепятся шиповые опоры. По сути, это короткие цилиндры с широким фланцем и торцевым пазом для шпонки. Фланец крепится к соответствующему диску ротора на четырёх болтах.

Для снижения трения предусмотрены подшипники, располагающиеся на средних поперечинах. А так как обычные шариковые или роликовые подшипники для работы в воде непригодны, используются... самодельные деревянные. Конструкция каждого из них состоит из двух хомутов и дощечек-вкладышей с отверстием для прохода шиповой опоры. Причём средние вкладыши подшипника располагают так, чтобы волокна древесины здесь шли параллельно валу. Кроме того, принимают особые меры, чтобы дощечки-вкладыши были жёстко зафиксированы от боковых смещений. Делают это при помощи стягивающих болтов.

Рис.3. Подшипник скольжения в сборе:
1 - скоба обжимная (Ст3, полоса 50x8, 4 шт.), 2 - поперечина рамы средняя, 3 - вкладыш-обжимка (из твёрдых пород дерева, 2 шт.), 4 вкладыш сменный (из твёрдых пород дерева, 2 шт.), 5 - болт М10 с гайкой и шайбой Гровера (4 компл.), 6 - шпилька М8 с двумя гайками и шайбами (2 шт.).

В качестве электрогенератора в рассматриваемой микроГЭС используется любой из автомобильных. Выдают они 12-14 В постоянного тока и без труда стыкуются как с аккумуляторной батареей, так и электроприборами. Мощность у этих машин около 300 Вт.

Вполне приемлема для самостоятельного изготовления и конструкция переносной мини ГЭС с вертикальной компоновкой «гирлянды» и генератора. Такая гидростанция, по мнению автора разработки, наименее материалоёмка. Опорной конструкцией установки, фиксирующей её положение в русле реки, является стальной пустотелый стержень (например, из отрезков трубы). Длину его выбирают, исходя из характера дна водотока и скорости течения. Причём такой, чтобы острый конец стержня, вбитый в дно, гарантировал бы устойчивость миниГЭС и несрываемость её течением. Возможно и дополнительное использование растяжек.
Определив по формуле (1) активную поверхность ротора и замерив глубину реки в месте установки мини ГЭС, легко рассчитать диаметр используемых здесь роторов Савониуса. Чтобы сделать конструкцию простой и самозапускающейся, целесообразно выполнить «гидроэнергогирлянду» из двух роторов, соединённых так, чтобы лопатки первого были на 90° смещены относительно второго (по оси вращения). Причём для повышения эффективности работы конструкция со стороны набегающего потока оборудована щитком, играющим роль направляющего аппарата. Ну а рабочий вал крепится в подшипниках скольжения верхней и нижней опор. В принципе при коротком времени эксплуатации мини ГЭС (например, в туристическом походе) можно использовать и шарикоподшипники большого диаметра. Однако при наличии в воде песка или ила после каждого использования узлы эти придётся промывать в чистой воде.

Рис. 4. Мини ГЭС с вертикальным расположением роторов торцевого типа:
1 - штанга-опора, 2 - узел нижнего подшипника, 3 -диск «гидроэнергогирлянды» (3 шт.), 4 - ротор (D600, 2 шт.), 5 - узел верхнего подшипника, 6 - вал рабочий, 7 - трансмиссия, 8 - электрогенератор, 9 - «гусак» с фарфоровым роликом и двужильным изолированным проводом, 10 - хомут крепления генератора, 11 - подвижный щиток-направляющая; а, б - лопасти: растяжки на верхнем конце штанги-опоры условно не показаны.

Крепление опор к стержню болтовое и сварное, в зависимости от веса «гидроэнергогирлянды» и необходимости её разборки на части. Верхний конец рабочего вала гидромашины одновременно является и входным валом мультипликатора, в качестве которого (как наиболее простой и технологичный) может быть применён ременный.

Электрогенератор берётся опять-таки автомобильный. К стержню опоры его легко прикрепить хомутом. А сами провода, идущие от генератора, должны иметь надёжную гидроизоляцию. На иллюстрациях точные геометрические пропорции промежуточной трансмиссии условно не показаны, так как зависят от параметров конкретного, имеющегося у вас генератора. Ну а ремни для трансмиссии можно изготовить из старой автомобильной камеры, разрезав её на ленты шириной 20 мм с последующей скруткой в жгуты.

Для электроснабжения малых деревень подойдет гирляндная миниГЭС конструкции В.Блинова, представляющая не что иное, как цепочку бочкообразных роторов Савониуса диаметром 300-400 мм, закреплённых на гибком тросе, протянутом поперёк реки. Один конец троса крепится к шарнирной опоре, а другой через простейший мультипликатор к валу генератора. При скорости течения 1,5-2,0 м/с цепочка роторов делает до 90 об/мин. А малые размеры элементов «гидроэнергогирлянды» позволяют эксплуатировать эту микроГЭС на реках с глубиной менее одного метра.

Надо сказать, что В.Блинову до 1964 года удалось создать несколько переносных и стационарных мини ГЭС своей конструкции, крупнейшей из которых была ГЭС, сооружённая у деревни Порожки (Тверская область). Пара гирлянд здесь приводила во вращение два стандартных автотракторных генератора общей мощностью 3,5 кВт.

МК 10 1997 И. Докунин

Именно на этом месте Мы попытаемся сделать нашу новую гидроэлектростанцию. Ранее на этом пруду уже были предприняты попытки создания самодельной ГЭС из беличьего колеса с ременной передачей на генератор (она кстати показана на фото в конце статьи), который давал ток около 1Ампера, этого было достаточно для питания нескольких лампочек и радиоприемника в нашем маленьком охотничьем домиком. Данная электростанция успешно проработала более 2-х лет, и мы решили создать на месте этой мини плотины более мощный вариант аналогичный вариант гидроэлектростанции.

Для изготовления мини плотинной ГЭС на м понадобится:

Обрезки листового металла и уголки;
- Диски для колеса (использовались от корпуса вышедшего из строя генератора фирмы Onan);
- Генератор (его сделали из двух дисков диаметром 11 дюймов от дисковых тормозов Доджа);
- Ведущий вал и подшипники – вроде бы тоже от Доджа, мы не помним точно, так сняли их своими руками с какой-то другой самоделки;
- медная проволока сечением примерно 15 мм;
- немного фанеры;
- магниты;
- полистироловая смола для заливки ротора и статора.

Процесс изготовления

Лопасти ведущего колеса делаем из разрезанной на 4 части 4-х дюймовой стальной трубы.

Мы сделали шаблон, который помог заложить из отверстия, Боковые поверхности колеса – диски диаметром 12 дюймов.

Делаем шаблон, с помощью которого размечаем отверстия для ступиц (5 штук), а также позицию угол лопастей. В таком колесе, если посмотреть сбоку, вода бьет сверху, примерно в районе 10 часов, проходит через середину колеса и выходит внизу, на 5 часах, так что вода бьет по колесу два раза. Мы пересмотрели большое число фотографий и попытались смоделировать ширину и угол лопастей. На фото сверху – разметка для краев лопастей и отверстия для крепления колеса к генератору. В колесе 16 лопастей.

Шаблон приклеили к одному из дисков – будущей боковой поверхности колеса, оба диска мы зажали вместе. На фото выше – сверление маленьких отверстий для позиционирования лопастей.

Делаем зазор между дисками в 10 дюймов, используя шпильки со сплошной резьбой, и максимально аккуратно выравниваем их перед установкой лопастей.

Процесс сварки колеса показан на фото выше. Очень важно, чтобы лопасти сделаны из оцинкованной стальной трубы. Перед сваркой необходимо зачистить цинк с краев лопастей, так как при сварке гальванизированный металл выделяет токсичный газ, чего мы стараемся избежать.

Готовое колесо нашей будущей гэс, без генератора. На, другой стороне колеса (противоположной генератору) в боковом диске есть отверстие в 4 дюйма диаметром – для удобства прикручивания к генератору, а также для очистки, чтобы засунуть руку и вынуть палки и прочий мусор, который может занести внутрь вода.

Сопло имеет такую же ширину (10 дюймов), что и колесо, и около 1 дюйма высоты с того конца, где выходит вода. Площадь сопла чуть меньше, чем 4-х дюймовая труба, на которую сопло насажено. На фото сверху – мы гнем металлический лист своими руками для сопла.

Насаживаем колесо на ось, наша ГЭС практически готова, осталось только сделать и установить генератор. Вся конструкция подвижная. Мы можем двигать сопло вперед, назад, вверх, вниз. Колесо и генератор могут двигаться вперед и назад.

Изготовление генератора для нашей ГЭС. >

Делаем обмотку статора и подготавливаем для заливки. Обмотка состоит из 9 катушек, каждая катушка состоит из 125 витков медной проволоки сечением 1,5 мм. Каждая фаза состоит из 3-х последовательно соединенных катушек, мы вывели наружу 6 концов, так что можем сделать соединение как звездой, так и треугольником.

А это статор – после заливки. (Для его заливки используем полиэстеровую смолу) Его диаметр 14 дюймов (35.5 см) , толщина 0,5 дюйма 1,3 см.

Делаем шаблон из фанеры – для разметки под магниты.

На фото – шаблон и один из тормозных дисков (будущий ротор).

Расставляем по подготовленному шаблону 12 магнитов размером 2,5 х 5 см, толщиной 1,3 см.

Заливаем ротор полиэстеровой смолой, и когда смола засохнет ротор будет готов к работе.

Вот так выглядит наша почти законченная гидроэлектростанция в сборе с генератором.

Фото с другой стороны. Под алюминиевой крышкой – два мостовых выпрямителя из 3-х фазного переменного тока в постоянный. Шкала амперметра – до 6А. В этом состоянии, когда воздушный зазор между магнитными роторами уменьшен до предела, машина выдает 12,5 вольт при 38 об/мин.

В заднем магнитном роторе, есть 3 настроечных винта для регулирования воздушного зазора, для того, чтобы генератор мог вращаться быстрее по необходимости, в надежде найти оптимум.

На досуге, участие в создании ГЭС принимало 17 человек.

Приступаем к изготовлению крепежных элементов, для этого сначала очищаем с листового металла и уголков всю ржавчину, грунтуем и красим, это конечно не обязательно, но так красивее, да и вид товарный будет.

Наш генератор с водяным колесом готов, осталось только установить его!

Было бы неплохо соорудить экран от брызг для генератора, который вращался бы вместе с колесом, но мы так и не нашли подходящего материала. Поэтому решили сделать это потом, если ГЭС заработает.

Еще фото генератора с водяным колесом. Сопло еще не установлено, оно сзади в кузове и мы скоро его поставим.

На фото – место где мы хотим ее поставить. 4-х дюймовая труба выходит снизу запруды, перепад около 3-х футов. Мы забираем только небольшую часть водяного потока.

Эта наша старая микро-ГЭС, проработавшая 2 года, включая зимы. Ее хватало на 1 Ампер (12 Ватт) или около того. Это беличье колесо, с ременной передачей на движок от компьютерного стримера фирмы Ametek. Натяжение ремня критично для успешной работы, его надо часто настраивать. Мы надеемся, что соорудили нечто лучше этого.

Вот и наша ГЭС на месте, производим ее настройку. Наконец, мы приходим к теоретически предсказанным параметрам: лучший результат получается, когда вода входит на 10 часов колесного диска, и выходит в районе 5 часов.

Заработало! Выход около 2 Ампер (1,9 если быть точным). Увеличить ток не удается. Настройки производить нелегко – каждое передвижение колеса требует соответствующего передвижения сопла, и наоборот. Еще мы можем изменять воздушный зазор и менять соединение со звезды на треугольник. Результат явно лучше у звезды – мощность выше, чем у треугольника при тех же оборотах. В итоге мы остановились на звезде, с зазором 1,25 дюйма (довольно много).

Машинку можно сделать чуть дешевле, если использовать менее мощные магниты и меньший воздушный зазор… или она может выдавать больше тока с теми же магнитами, меньшим зазором и катушками с большим количеством витков. Когда-нибудь мы этим займемся. А пока – колесо выдает 160 об/мин на холостом ходу, 110 об/мин под нагрузкой, производя 1,9 А х 12В.
Удовольствия мы получили море, было очень весело, да и мини-ГЭС неплохо работает. Нам все-таки нужен экран на генератор – в речке полно магнетитового песка! Каждые несколько часов приходится очищать магнитные роторы от песчаных нарастаний. Надо или ставить экран, или приделать пару мощных магнитов на входе в трубу.

По материалам сайта: Otherpower.com