Водяной генератор электрического тока своими руками

Самодельная мини-ГЭС и ее промышленные аналоги

В статье приведено описание и опыт применения различных самодельных и промышленных мини-ГЭС.

В последнее время, из-за роста тарифов на электроэнергию, все более актуальными становятся возобновляемые источники практически бесплатной энергии.

Из известной классической триады: солнечные батареи, ветрогенераторы, гидрогенераторы (ГЭС), последние наиболее сложные. Они, во-первых, работают в агрессивных условиях, а во-вторых, имеют максимальную наработку за равный промежуток времени.

При изготовлении самодельного гидрогенератора нужно больше потрудиться и выбрать более качественные материалы, чтобы обеспечить его долговечность. Зато такой генератор (при равной мощности с ветряком и солнечной батареей) выдаст, за равный промежуток времени, гораздо больше энергии.

Что и как делать?

Наиболее просто делать бесплотинные ГЭС, т.к. сооружение плотины достаточно сложное и дорогое дело и часто требует согласования с местными властями или, по крайней мере, с соседями. Бесплотинные ГЭС называют проточными. Существует четыре основных варианта таких устройств: водяное колесо, гирляндная ГЭС, ротор Дарье и пропеллер.

Типы мини-ГЭС

Водяное колесо, 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.

Гирляндная ГЭС представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.

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.

Пропеллер – это 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.

Достоинства и недостатки различных систем для создания самодельной ГЭС

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

Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер. Большинство самоделок используют именно эти варианты.

С чего начать?

Если вы решились построить свою мини-ГЭС, то первое, что нужно сделать – это измерить скорость течения реки. Осуществить это довольно просто: вооружитесь секундомером, отмерьте шагами 10 метров вверх по течению, бросьте в воду щепку и замерьте время прохождения этих 10 метров. Поделив метры на секунды, вы получите скорость потока. Опыт показал, что если скорость меньше 1 м/с, то эффективной ГЭС не получится.

Для примера, можно привести соотношение, полученное экспериментальным путем, между скоростью потока м/с и мощностью снимаемой с вала винта кВт (диаметр винта 1 метр). Итак: 0.5 м/с – 0.03 кВт, 0.7 м/с – 0.07 кВт, 1 – 0.14, 1.5 – 0.31, 2 – 0.55, 2.5 – 0.86, 3 -1.24, 4 – 2.2 и т.д. Мощность пропорциональна кубу скорости потока. Если скорость потока в вашем водоеме недостаточная, попробуйте организовать достаточный перепад высот для потока жидкости.

Это можно сделать, установив сливную трубу из пруда или заключив ручеек в трубу и организовав плавное изменение диаметра трубы. Чем меньше будет диаметр в конце трубы, тем больше будет скорость потока. Если рядом с вами протекает только небольшой ручей, то можно сделать маленькую разборную плотину, а за плотиной поставить вашу ГЭС.

Примеры изготовления

Можно привести несколько примеров самодельных мини-ГЭС. Начнем с простейшего, который не отнимет у вас много времени, но поможет создать представление, как это работает.

Возьмем обычный велосипед с велогенератором (динамо машиной) и велофарой. Из кровельного железа или из листового алюминия вырежем несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Лопасти устанавливаются между спицами, для крепления их края загибают плоскогубцами вокруг спиц. Так как металл лопастей тонкий, это не сложно сделать.

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.

Такая микро ГЭС, зто большое подспорье велотуристам, если они остановились на берегу реки с быстрым течением. Вода поможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны. С глубиной погружения колеса можно поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.

Другой пример гидрогенератора – это микро-ГЭС для электроснабжения небольшого фермерского хозяйства, мощностью 3-5 кВт. Мощность потока, вращающего колесо, составляет примерно 100 литров в секунду. Для изготовления использовались только подручные материалы, из тех. Что можно найти на свалке.

Ротор-колесо был сделан из металлического барабана от кабеля. Диаметр барабана 2200 мм. Барабан разрезали болгаркой и переварили. Расстояние между щечками составило 300 мм. Под углом 45 градусов к радиусу вварили 18 лопастей. Материал лопастей – это остатки от разрезанного барабана. Барабан вращается на подшипниках, в качестве опоры для конструкции применена рама из труб или уголков.

На колесе смонтирован цепной редуктор, с коэффициентом передачи равным четырем. Далее вращение передается через карданный вал от «Жигулей» ВАЗ 2101. Кардан позволяет уменьшить вибрацию и снизить требования к соосности привода и генератора. Генератор и прочая электрика и механика, связанная с ним, закрыты водонепроницаемым кожухом (контейнером). Это сделано из соображений безопасности и долговечности.

Внутри кожуха установлен повышающий редуктор с коэффициентом 40 и трехфазный генератор. Скорость вращения генератора примерно 3000 оборотов в минуту. Общий коэффициент редуцирования двух редукторов (цепного и шестеренчатого) 160. Таким образом, водяное колесо вращается со скоростью около 18-20 оборотов в минуту.

В качестве генератора был использован списанный асинхронный двигатель, блок управления взят от старой списанной кормодробилки 1953 года выпуска. От генератора до фермы протянут кабель ВВГ НГ 2х4 квадрата. Кабель закреплен на самодельных столбах.

Материалы и изготовление обошлись в 10000 рублей. Большая часть денег это зарплата рабочих и сварщика. Сумма может быть и меньше, ведь в России так много свалок, куда выбрасывают вполне работоспособное оборудование и собственные голова и руки помогут вам экономить деньги.

Что предлагает промышленность

В настоящий момент мало отечественных предприятий предлагают мини ГЭС по приемлемым ценам. Наприрмер, аналогичная миниГЭС (3-5кВт) обошлась бы в 300-400 тысяч рублей. Более подробно с конкретикой вопроса можно ознакомиться по ссылкам:

http://www.intersolar.ru/catalog/hydro/renewable/ — каталог материалов,

http://energyservice.sitecity.ru/stext_1101130058.phtml — гидророгенераторы и гидроэнергетика от ОсОО «Гидропоника»,

http://www.inversiya.com/alternativ/001.htm — мини-гидроэлектростанции от «НПО Инверсия»,

http://www.inset.ru/r_offers/MHPP-10Pr.htm — микроГЭС10Пр от «МНТО ИНСЭТ»,

http://www.avante.com.ua/rus/price/catalog/tmc_el01937.htm — микрогидроэлектростанция ПР-5-Г-20 от фирмы «Аванте»,

http://iis97.narod.ru/pr12.htm — интересные рукавные всесезонные гидроэлектростанции Луч-1 и Луч-2,

http://promcomplex.ru/rukavnaya_perenosnaya_gi — рукавная переносная гидроэлектростанция РПГЭС-1,5,

http://www.powerpal.com/ — гидрогенераторы в Канаде,

http://www.rusphysics.ru/articles/221/ — необычные бесплотинные ГЭС нового поколения,

http://www.ntpo.com/techno/techno2_2/10.shtml — ещё о бесплотинных ГЭС,

http://the-mostly.narod.ru/misc/garland_hydro_electrical_plant.html — гирляндная гэс,

http://www.sgp.uz/userfiles/MikroGES%20rus-new.pdf — пособие по применению,

http://www.lpelectric.ro/ro/products/hydro/turbine_ro.html — микро гидротурбина,

http://www.made-in-china.com/products-search/hot-china-products/Hydro_Turbine.html — гидрогенераторы, произведенные в Китае.

http://alt-energy.org.ua/2009/08/19/barzhi-generatory-gidrokineticheskoj-energii/ — баржи, генераторы гидрокинетической энергии.

Выводы

Чем дольше живешь, тем больше понимаешь, что кризис гнездится в головах наших руководителей. Россия самодостаточная страна, т.к. в ней есть все – ресурсы, талантливые люди и миллион направлений для желающих что-то изменить к лучшему. Нам есть, к чему стремится – самый длинный путь начинается с первого шага. Сделайте его и опишите свои достижения. Поделитесь своим опытом.

Самодельная гидроэлектростанция на водяном колесе

Авторизация на сайте

Самодельная гидроэлектростанция (ГЭС) на водяном может быть установлена в небольшом пруду, (пруд служит в качестве плотины) либо пруд или река в которой стекает небольшой поток воды, например ключ или родник.

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.

Читайте также  Теплый подоконник водяной

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.

Как сделать мини гидроэлектростанцию своими руками

Что такое мини ГЭС

Для начала определимся с принципом работы и типами небольших ГЭС. Течение реки или падающий водный поток вращает лопасти турбины и гидропровод, который соединен с электрогенератором ‑ последний и вырабатывает электроэнергию. Современные компактные ГЭС имеют автоматическое управление с возможностью мгновенного перехода на ручной режим в случае аварийной ситуации. Конструкции современных заводских ГЭС позволяют свести к минимуму производство строительных работ при монтаже оборудования.

Виды мини гидроэлектростанций

К мини электростанциям относятся генерирующие устройства мощностью от 1 до 3000 кВт. Принципиально ТЭС состоит из:

  1. турбины (водозаборного устройства);
  2. генерирующего блока;
  3. системы управления.

По типу водных ресурсов, используемых для генерации, мини ГЭС бывают:

  • Русловые. Такие станции строятся на небольших равнинных реках с водохранилищами.
  • Горные. Стационарные станции, которые используют энергию быстрого горного течения.
  • Промышленные. Станции, использующие перепады потока воды на промпредприятиях.
  • Мобильные. Станции, использующие для водного потока армированные рукава.

Плотинные типы станций отличаются высокой мощностью, но строительство плотины обходится дорого, да и без разрешений в этом случае не обойтись. Связываться с чиновниками в нашей стране – не просто усложнить себе жизнь, а ставить под сомнение реализацию самых благих намерений, поэтому откажемся от этой затеи сразу.

Как работает мини ГЭС

Принципиальную схему работы ГЭС можно выбрать из нескольких вариантов:

  • Гирляндная ГЭС. С одного берега реки на другой под водой проложен трос с нанизанными на него роторами. Течение вращает роторы и, соответственно, сам трос. Один конец троса в подшипнике, другой соединен с генератором.
  • Пропеллер. Подводная конструкция, напоминающая ветряк с узкими лопастями и вертикальным ротором. Лопасть шириной всего 20 мм при большой скорости вращения обеспечит минимальное сопротивление. Лопасть такой ширины выбирается при скорости потока 0,8–2, 0 м в сек.
  • Водяное колесо. Колесо с лопастями, частично погруженное в поток, и расположенное под прямым углом к поверхности воды. Поток воды давит на лопасти, вращая колесо.
  • Ротор Дарье. Вертикальный ротор со сложными поверхностями лопастей. Жидкость, обтекая лопасти, создает разное давление, за счет чего происходит вращение.


На фото мини ГЭС на основе водяного колеса

Как оценить потенциальную мощность мини ГЭС

До строительства мини гидроэлектростанции своими руками нужно определить мощность, на которую можно рассчитывать. Существует справочное соотношение между скоростью потока воды и мощностью, которая может сниматься с вала в кВт при диаметре винта 1 м.

Скорость потока определяется замером времени, за которое щепка, брошенная в воду, пройдет определенное расстояние. Сделав несложные расчеты, получим скорость потока в метрах в секунду. Если в данном случае скорость менее 1 м/сек, то строительство ГЭС будет экономически нецелесообразно.

При скорости потока 2,5 м/с мощность составит 0,86 кВт, при 3 м/с – 1,24 кВт, при 4 м/с – 2,2 кВт. Соотношение описывается зависимостью: мощность ГЭС пропорциональна кубу скорости потока воды. Если скорость потока на участке предполагаемого строительства мала, ее можно попытаться увеличить устройством перепада высот потока или установкой сливной трубы с изменяемым диаметром на выходе из водоема. Чем меньше будет диаметр трубы на выходе, тем больше получится скорость потока.

Как сделать мини ГЭС в домашних условиях

Принцип работы небольшой самодельной ГЭС можно понять на примере велосипеда с фарой и динамо-машиной (генератором).

  1. Из кровельного железа делаем три лопасти длиной, равной радиусу велосипедного колеса (расстоянию от центральной втулки до обода колеса) и шириной 3-4 см.
  2. Устанавливаем лопасти между спицами колеса, загнув для крепления край лопасти вокруг спиц. Лопасти должны быть выставлены равномерно с сохранением одинаковых углов между ними.
  3. Погружаем колесо с лопастями в быструю реку на глубину от трети до половины диаметра колеса. Вырабатываемой электроэнергии будет достаточно, например, для освещения палатки.


Чертеж одного из вариантов строительства мини ГЭС

Примером может служить небольшая ГЭС для фермерского хозяйства мощностью 3-5 кВт из подручных материалов:

  1. Ротор можно сделать из старого металлического кабельного барабана диаметром 2,2 м. При помощи болгарки и сварки под углом 45 градусов к радиусу нужно вварить 18 лопастей. Вращается ротор на подшипниках. Опора – труба металлическая или уголок.
  2. На роторе нужно установить цепной редуктор с передаточным числом (коэффициентом передачи) 4. Далее вращение будет передаваться через карданный вал ВАЗ 2101. Использование кардана уменьшит вибрацию, а также соосность привода и генератора при использовании вала будет некритичной.
  3. Понадобятся повышающий редуктор (коэффициент – 40) и трехфазный генератор. Скорость вращения генератора около 3000 об/мин. Общий коэффициент редукции двух редукторов составит 40 х 4 = 160. Генератор следует закрыть кожухом для защиты от влаги и безопасности. Расчетное вращение водяного колеса должно составить около 20 оборотов в минуту.
  4. Под генератор можно приспособить асинхронный двигатель, а блок управления взять от любого небольшого станка. Понадобится кабель ВВГ НГ 2х4 длиной от ротора до фермерских построек.

Выводы

Суммарные расходы на изготовление составят около 10-15 тысяч рублей. Основная статья расходов – заработная плата сварщику и рабочему, помогающим сделать и собрать конструкцию.

Читайте также  Линолеум для теплого водяного пола какой выбрать?

Главными преимуществами такого оборудования являются низкая стоимость электроэнергии, экологическая безопасность, неисчерпаемость источника энергии и простота конструкции.

Все плюсы и минусы водяного электрогенератора

Независимый источник электроэнергии в загородном особняке — первая необходимость. Рынок электротоваров предлагает широкий ассортимент генераторов электрического тока различных конструкций: газовые, инверторные, бензиновые, дизельные. Среди них водяные электрогенераторы занимают особое место, благодаря своим преимуществам и экономии в расходовании топлива. Выработка электричества из природных источников — наиболее экологичный и малозатратный способ производства энергетического ресурса.

  1. Сфера применения оборудования
  2. Как работает водяной агрегат
  3. Виды и их особенности применения
  4. Обзор моделей и производителей
  5. Критерии выбора

Область применения и особенности устройства

Данные гидравлические устройства могут применяться для различных бытовых и хозяйственных потребностей:

  • В сельском хозяйстве;
  • Городках геологов;
  • В речном транспорте;
  • На базах отдыха;
  • В горнодобывающей промышленности;
  • На дачных и загородных участках.

Генератор электрического тока предназначен для преобразования разного рода энергии в электрическую. Устройство прибора простое: двигатель, сам генератор и корпус.

Смотрим видео, область применения генераторных установок и их виды:

В зависимости от типа силовой установки генераторы разделяются на:

  • Бензиновые;
  • Ветровые;
  • Газовые.
  • Также генераторы бывают водяные и на солнечных батареях. Водяной электрогенератор отличается от дизельного или бензинового большей экономичностью в эксплуатации и абсолютной экологичностью. Если рядом с загородным домом протекает река или ручей, расходная сумма на обслуживание станции равняется нулю.

    Принцип работы

    Производство энергии посредством вращения конструктивного элемента применялось с давних пор, достаточно вспомнить водяные мельницы. Водяной генератор для производства электрической энергии мало отличается от старинных приспособлений.

    Смотрим видео, простейший механизм работы:

    Вам нужно подсоединить шланг устройства к источнику воды (ручей, водопроводный кран, бак кабинки для душа), а вращение лопастей колеса под напором воды будет передавать энергию на сам генератор. В свою очередь, генератор будет перерабатывать полученную энергию в ток соответствующей частоты (переменный либо постоянный).

    Виды гидрогенераторов

    Промышленные изделия различаются по параметрам производимой мощности. Для бытовых нужд используют маломощные гидросистемы (10-100 кВт) с вертикальным положением оси вращения ротора, работающие на основе небольших водотоков. Для нужд промышленности аппараты конструируют с горизонтальным вращательным движением оси.

    В бытовых целях используют бесплотинный вид мини-ГЭС, который разделяют на 4 вида:

    1. Водяное колесо;
    2. Гирлянда ГЭС;
    3. Ротор Дарье;
    4. Пропеллер.

    Водяное колесо представляет собой вращающийся элемент с лопастями, который устанавливают перпендикулярно движению воды, погружая наполовину или чуть меньше. Посредством водного давления на лопасти создается вращение колеса и преобразование энергии.

    Конструкция гирлянды для генератора водяного представляет собой трос с зафиксированными роторами, перекинутый с одного на другой берег реки. Один конец троса прикреплен к генератору, а второй — закреплен подшипником. Погруженные в воду роторы начинают вращаться под напором потока, вызывая вращение троса. В результате генерируется электроэнергия.

    Ротор Дарье представляет собой вертикальный вращающийся элемент, который приводится в движение за счет изменения давлений на лопастях сложной конструкции. Именно обтекание потоком сложной поверхности и создает перепад давлений.

    Водяной генератор-пропеллер напоминает собой «ветряк», оснащенный ротором, но установленный под водой. Ширина лопастей (2 см) имеет необходимые размеры для создания максимальной скорости вращения при минимальной нагрузке сопротивления. Однако размеры лопастей нужно подбирать в соответствии с течением водного потока, их показатели могут разниться.

    В быту получили распространение гидроустановки пропеллерного типа и колеса. Преимущество данных приборов — высокий КПД при минимуме затрат.

    Обзор продукции

    Производители выпускают мини гидростанции бытового использования для генерирования тока постоянной и переменной частоты в трехфазном и однофазном исполнении. Для выработки электричества необходим небольшой напор воды — до 12 л/сек. Как правило, данные гидроустановки применяются в местах с протеканием небольших рек или в местности с природным/искусственным водопадом, а также с построенной плотиной.

    Мини генератор Ct-02 (Китай)

    • Мощность — 5 кВт;
    • Вырабатываемый ток — 50 Гц;
    • Скорость вращения — 30-3000 об/мин;
    • Ток — переменный.

    Продукцию можно приобрести под заказ, обозначив необходимые параметры. Начальная цена — 30 000 рублей.

    Мини генератор для дома xj13 (Китай)

    • Мощность — 8,5 кВт;
    • Вырабатываемый ток — 50 Гц;
    • Скорость вращения — 145-1920 об/мин;
    • Ток — переменный.

    Данная модель горизонтальной установки имеет свои преимущества, малый вес и небольшие объемы. Аппарат можно легко установить в приусадебном участке. Цена — от 16 000 рублей.

    • Мощность — 5 кВт;
    • Вырабатываемый ток — 50 Гц;
    • Скорость вращения — 500 об/мин;
    • Ток — переменный.

    Данная гидросистема с горизонтальной подачей воды обеспечит током приусадебное хозяйство либо загородный дом. Покупка водяного генератора электрического тока обойдется в 49 596 рублей.

    Как сделать гидроэлектростанцию самостоятельно

    Создание водяного электрогенератора своими руками — процесс увлекательный. Можно сконструировать на основе обычного велосипедного генератора. Во-первых, следует определить скорость течения водного потока с помощью секундомера. Если скорость будет недостаточная, придется создать перепад высот, например, установив сливную трубу.

    Смотрим видео, делаем поэтапно своими руками:

    Вам нужно вырезать из алюминиевого листа несколько лопастей шириной 2-4 см. Длина лопастей должна совпадать с диаметром велосипедного колеса (от обода до втулки). Затем лопасти устанавливаются между спицами и фиксируются при помощи плоскогубцев. Колесо погружается в воду на треть. Очень неплохой вариант выработки электроэнергии в походе для освещения палатки и зарядки телефонов.

    Выбираем электрогенератор

    • Для постоянного обеспечения энергией частного загородного дома вполне хватит мощности 20-30 кВт.
    • Чтобы точно определить требуемую мощность, нужно сложить показатели потребляемой мощности всех бытовых приборов и добавить лампы освещения.
    • Следует учитывать, что к общей сумме мощности нужно добавить еще процентов 20 сверху с учетом пусковых токов.
    • Если вы работаете с электроприборами строительного назначения, величина требуемой мощности должна быть в три раза больше (до 100 кВт).

    Цены и производители

    Рынок товаров обеспечивается разными поставщиками и компаниями-производителями. Ценовой фактор формируется в зависимости от раскрученности бренда. В последнее время хорошо себя зарекомендовали китайские производители. Благоприятное сочетание качества и цены заслуживает внимания.

    Гарантийное обслуживание имеет значение. Выбирайте приборы с установленным сроком обслуживания.

    В условиях тотального повышения цен на энергоносители и импортное оборудование стоит задуматься о самостоятельном изготовлении мини-ГЭС для обеспечения хозяйства бесперебойным источником питания. Соорудить собственную гидроэлектростанцию из подручных средств — вполне достижимо. При этом следует учесть необходимый напор водного потока либо увеличить его за счет падения, применить элементарные знания из уроков физики и деловую смекалку.

    ВЕДРОГЭС для Вашего ДОМА

    Идея, цель и задача у нас одна получить рабочую мини-ГЭС без реки, ручья или природного водопада. (ВСЕ РЕАЛЬНО и ДАЖЕ ОЧЕНЬ РЕАЛЬНО, самое поразительное по принципу Закона Сохранения Энергии)

    Если кто помнит, такой вариант простой «гидроэлектростанции в ящике» (Источник). В Google есть видео, на котором показан интересный электрический генератор с приводом от водяного насоса с электроприводом по адресу: http://www.youtube.com/watch?v=IGpXA6qhH_Q Это очень простое устройство, в котором струя воды из насоса направлена на простое водяное колесо, которое, в свою очередь, вращает электрический генератор переменного тока, питая как насос, так и электрическую лампочку, демонстрируя свободную энергию.Первоначально генератор набирает обороты, приводимый в действие от электросети. Затем, когда он работает нормально, подключение к сети отключается и двигатель / генератор поддерживает себя, а также может включать как минимум одну лампочку. Выход генератора является нормальным током сети от стандартного генератора.

    Джеймс Харди (James Hardy) — разработчик и у него есть Патентная заявка США 2007/0018461 А1, опубликованная в 2007 году на его дизайн. В этом приложении он указывает, что основным преимуществом его конструкции является низкий уровень шума, возникающий при работе генератора. На видео и рисунках выше, демонстрация имеет открытый корпус, чтобы показать, как работает генераторная система, но при нормальном использовании отсеки полностью герметичны. В своем документе Джеймс показывает общую систему следующим образом:

    Я не могу ответить почему ни кто не заинтересовался подобным устройством. На ресурсе Патрика Келли, эта конструкция отнесена к категории простых. Конечно то, что показано в ролике просто демонстрация. Водяное колесо с лопатками не вызывает уверенности в реализации данной конструкции, с гарантированным рабочим автономным циклом. Многие скажут слишком просто. Я ни когда не занимался таким предметом как ГИДРОСТАТИКА, но погрузившись в тему сделал несколько ошибок ( в терминологии искателей СЭ — наступил на грабли) Меня заинтересовала тема ГЭС а именно микро-ГЭС. Формула определения возможностей падающей воды для ГЭС, изложена во всех академических общеобразовательных трудах. К примеру: Микро ГЭС- методика расчёта

    Возвращаемся к мечте микро-ГЭС в ВЕДРЕ! Я изучил тему, отработал систему расчетов и установил, что что сама мысль о создании подобной установки правильная.

    А есть ли, возможность иметь гидравлический привод, без перепада высот? Натолкнувшись на один интересный момент в учебнике академической физики, была первоначально отработана и рассчитана возможность создания подобного привода. Первая сборка выявила один существенный просчет гидроконтура. Для работы сопла нужен соответствующий паритет давлений на выходе и в основании сопла. Так же в популярной литературе ни где не популяризируется что ковшовая турбина (Пелтона, Тюрго) имеет эффект удвоенной силы давления струи воды на лопатку турбины, ввиду конструктивных особенностей.

    Так же изучен патент канадской торговой марки с их вариантом мобильного гидрогенератора.

    Имеется информация, на уровне сороки, что в ВМС США подобные системы являются источниками для заряда больших емкостей боевых лазеров, а в России в одном НИИ экспериментальные автономные гидроустановки с выходной мощностью 5 и 7 МВт. Мы можем только удивляться, верить или нет, только проверять за нас сие никто не будет.

    Была собрана пробная установка, искателем первопроходцем, при пуске которой был обнаружен просчет.

    В итоге, было найдено решение которое позволяет выполнить устройство в автономном режиме, на насосе небольшой мощности (1,5 кВт на фото)

    Ориентировочно сила момента на валу позволяет установить генератор 5-9 кВт. отличие будет только в параметрах устройства названного инженером гидравликом как «простейший гидравлический редуктор»

    Отработано решение, при котором насос работает с практически нулевой нагрузкой, для преодоления сопротивления потока жидкости, в основе лежит Парадокс гидравлики.

    Читайте также  Установка сальника на водяной насос

    Примерная стоимость установки по компонентам:

    Насос — 355 у.е; Генератор -250 у.е. (12/24В 5 кВт); турбина Пелтона — 120 -200 у.е. Емкость, — 50-100 у.е. (возможно применение простой 200 л железной бочки) Изготовление простейшего гидравлического редуктора до 350-400 у.е.; Инвертор насоса — 210 у.е.; Электрические схемы контроля и управления заряда — 100 у.е. Итого: 1535 у.е. без учета затрат на расчеты, сборку с расходниками по мелочам и наладку (максимально до 2000 у.ё.).

    Но при этом вы получаете самоходную гидроэлектростанцию без реки и водопада. Цена за материал в ОНЛАЙН МАГАЗИНЕ: 40-42 у.е. (0,027 от цены на комплектующие описанные в материале) — за информацию и калькулятор расчета * после оплаты ссылка на скачивание.

    Для Украины: цена фиксирована 1000 грн. оплатить iPay.ua и я вам вышлю материалы на почту.

    В материале все обоснования с примером что решение, которое применено в ВЕДРОГЭС, анолочичным образом применяется инженерами конструкторами в одном НИИ военного направления (информация открыта) ссылки в материале.

    Сравнение ВЕДРОГЭС с генератором 5 кВт и СП с макс.мощ. 5 кВт

    Так же в материале предложен оригинальный вариант аксиального генератора с постоянными магнитами, по мотивам Генераторов Грамме и Полешко с методикой расчета конструкции.

    Попытка создания ВЕДРОГЭСа:

    После изучения материала, сами можете увидеть ошибки. При этом автор три сопла втулил на эту кроху. Если насос тогда одно сопло один насос, три сопла три насоса. Но моя критика не обоснована это микро ГЭС на фактический напор воды перепада уровней. Про генератор промолчу, читайте 2 кВт и 4-8 кВт (в проекте).

    МикроГЭС и гидроаккумуляторы в частном секторе

    Пост опубликован: 20 марта, 2020

    Микро-ГЭС как альтернатива аккумуляторам

    Мобильные генераторы, преобразующие энергию водяного потока в электричество, это не новое изобретение, а старательно забытое устройство, которое ещё во времена СССР выпускалось для кемперов, чабанов, лесников, геологоразведчиков и прочих любителей жить и работать вдали от цивилизации. Но времена изменились, и сейчас такие микро-ГЭС реально помогают выживать в городах и сёлах.

    Обоснование идеи

    Вначале обозначим три базовых правила:

    1 Всё нижеизложенное касается только частных домохозяйств.

    Частник опирается исключительно на свои силы и любая помощь для такого – подарок судьбы. Финансирование или субсидирование от госорганов – фикция.

    2 Используются только возобновляемые источники энергии.

    Аппетит приходит во время еды, и правительство кушает очень много. Но пока альтернативные источники энергии бесплатны.

    3 Автономное электроснабжение полноценно функционирует только при комплексном подходе.

    Это примерно как установка зимой шипованной резины на автомобиль. Если поменять только одно колесо, то даже если оно будет супер-нано-японским, то пользы от этого для автомобиля не будет.

    Задача при таком подходе стоит не только в генерации электричества, но и в бесперебойном энергообеспечении объекта.

    Преимущества воды перед солнцем и ветром

    Хотя Солнце светит постоянно, ночь никто не отменял. Это слабое место фотоэлектрических преобразователей.

    Ветер… с библейских времён ветер был синонимом непредсказуемости. Конечно же есть такие участки суши, где ветра дуют постоянно, но разве можно считать разумным человека, который надеется на постоянство ветра.

    А вот реки текут постоянно, притом в строго известном направлении.

    Это и есть базовое преимущество рек для выработки электроэнергии. Но река, это собирательный термин в рамках данного проекта. Ручей, родник или водоотводной канал, также входят в эту категорию.

    В расходе воды микро-ГЭС прослеживается прямая зависимость – чем больше перепад высот, тем меньше расход воды. Этот аспект несколько регулируется разными конструкциями микро-ГЭС, но всё равно эти требования приходится соблюдать.

    Технические характеристики заводских микро-ГЭС

    Каких-то общепринятых стандартов, жёстко регламентирующих границу между микро-ГЭС и мини-ГЭС, не существует. Определяющим параметром микро-ГЭС для частника будет производительность до 5 кВт. Однако расход воды чрезвычайно сильно сказывается на эффективности работы всей энергосистемы в целом.

    Мощность самых дешёвых микро-ГЭС начинается от 0,6 кВт при цене 39 т.р.

    Но 600 ватт это всё таки маловато для частного дома. Начинать надо от 1-1,5 кВт, и вот три устройства разных конструкции, с более высокой производительностью:

    1 .С турбиной Каплана цена 57 т.р.

    2 .С турбиной Тюрго, аналогичной стоимости.

    3 .С трубчатой турбиной и ценой 129,5 т.р.

    Даже при беглом сравнении, микро-ГЭС с трубчатой турбиной дороже на 120%. Причину такого несоответствия можно увидеть, если сравнить несколько устройств в таблице:

    Мощность, кВт Расход, л/с Высота, м Масса, кг Цена, т.р.
    Турбина Тюрго 1,5 10-18 12-28 49 57,3 Все параметры генерируемого электричества, для одинаковых по мощности устройств совпадают:

    220 вольт, 1 фаза, частота 50/60 Гц.

    Турбина Тюрго

    Микро-ГЭС изготовленные в промышленных условиях, априори будут надёжнее собранных кустарно. Можно взять за образец заводскую модель, и просто скопировать её. Такой подход принесёт моральное удовлетворение, но обойдётся дороже хотя бы потому, что при потоковом производстве комплектующих деталей, они обходятся гораздо дешевле.

    Однако это не исключает возможности собрать микро-ГЭС в гараже или домашней мастерской, и даже поставить этот процесс на поток. Примерно такой подход наблюдается на одной фирме в Киргизии.

    Бишкекская фирма выпускает три разновидности мобильных ГЭС, мощностью:

    5 кВт.

    Вид этих приборов затрапезный, но свою функцию они выполняют.

    Варианты включения микро-ГЭС в автономную энергосистему

    Возможны только два способа интеграции таких устройств для автономного электроснабжения:

    1.Базовый.

    Вся домашняя энергосистема будет опираться на микро-ГЭС. Такой вариант возможен только в том случае, если рядом с домом есть добротный источник воды. В идеальном случае – река. Родник или ручей тоже могут заложить фундамент под такой проект, но это зависит от мощности водоносного слоя и объема вытекающей воды за единицу времени. Например, в Адыгее или на Алтае, есть масса родников, от которых берут воду местные жители для бытовых нужд, но 99% таких источников дают в лучшем случае 0,3-0,5 л/с.

    2.Комбинированный (гидроаккумулятор).

    Это принципиально другой подход, который доступен всем, но потребует первоначальных затрат. Смысл его в том, что основным источником электроэнергии служат солнечные батареи. Их берут в избыточном объёме для конкретного объекта, например если дом требует 3 кВт, то фотоэлементы должны производить 5 кВт. Излишки электроэнергии не запасают в блоки аккумуляторов, а тут же используют для подъёма воды в искусственный водоём.

    Например, фекальный насос Зубр потребляет 1,5 кВт, но за час поднимает 22 кубометра воды на высоту 12-14 м. За 10 часов работы он сможет поднять около 200 тонн жидкого энергоносителя.

    При включении в схему микро-ГЭС с турбиной Тюрго мощностью 1,5 кВт, в ночное время она будет расходовать около 36 тонн воды в час, выдавая положенные 1500 ватт.

    Это приблизительно 200/36 ≈ 5,5 часов беспрерывной работы автономной энергосистемы в ночное время. Если добавить ещё 5-6 панелей фотоэлементов и 1 насос, то за день можно закачать в гидроаккумулятор 400 тонн воды, и автономность системы вырастет до 11 часов.

    Характеристики искусственного водоёма

    Для расчёта определим объём гидроаккумулятора в 400 м 3 . В самом простом представлении, это круглый котлован с подложкой из геотекстиля. Размеры определяются по формуле S=πR 2 . Если глубину ограничить 2 метрами, то площадь водного зеркала должна быть около 200 м 2 , подставив данные в формулу получим диаметр ≈ 16 м.

    Извлечённый грунт можно использовать для отсыпки дамбы вокруг водоёма,и повышения уровня воды. Даже отсыпка всего 1 метра по высоте, даст дополнительные 200 кубометров объёма!

    Чтобы не копать грунт, можно соорудить искусственный водоём заливкой огромного бетонного кольца. Например, длина окружности данного пруда составит около 50 м. При высоте бьефа 2 м и толщине 15 см, потребуется около 15 м 3 фибробетона для боковых стен.

    Объём работ при беглой оценке кажется чрезвычайно огромным, а целесообразность такого сооружения абсолютно бессмысленной. Однако всё познаётся в сравнении.

    Сравнение стандартного блока АКБ и гидроаккумулятора

    Можно просто рассчитать параметры блока аккумуляторов, для обеспечения электроэнергией в течении 10-12 часов, при потреблении 1,5 кВт.

    Есть несколько формул для расчёта, но без скрупулёзного уточнения всех нюансов, результат будет аналогичен вот такой схеме:

    12ч * 1,5 кВт = 18 кВтч = 18000 Втч.

    При напряжении аккумулятора 12 В получаем 18000 Втч / 12 В = 1500 Ач. Но разряжать на 100% нельзя. Есть оптимальные величины 25-30%. Но чтобы упростить задачу, возьмём уровень разрядки 50%. Это обеспечит около 500 циклов. Значит у системы должна быть ёмкость 3000 Ah, или 20 аккумуляторов по 150 А/ч.

    Стоимость одного АКБ «Delta GEL 12-150» около 25 т.р.

    20 таких аккумуляторов обойдутся в 500 тысяч рублей! При эксплуатации в стандартном режиме, с соблюдением температурного режима и прочих требований производителя, их хватит на 3-4 года.

    А затем надо будет выложить ещё полмиллиона рублей.

    В случае какой-либо аварии, короткого замыкания, падения с высоты или замерзания, потратиться придётся раньше.

    С гидроаккумулятором расчёт проще – водоём устраивается единожды,

    и правильная эксплуатация требует только регулярной очистки. Производитель микро-ГЭС даёт гарантию 5-10 лет, хотя оборудование довольно простое и ломаться там особо нечему.

    Обобщая информацию

    Полтора киловатта дают несколько мощных устройств. При переходе в режим автономного энергообеспечения, владелец коттеджа должен изменить и некоторые бытовые правила жизни и обустройства жилья, например, использовать устройства большой мощности днём, когда фотоэлементы вырабатывают максимум электроэнергии, обеспечить достойную теплоизоляцию жилища и т.п.

    Расчётная цифра в 1,5 кВт, это очень большая величина. В реальной жизни, ночью хватает 500-700 Вт, в т.ч. светодиодное освещение, холодильник, ноутбук, телевизор. Поэтому на практике, одному домовладению может хватить и 1 кВт мощности.

    ВЫВОД: у гидроаккумуляторов гораздо больше прав считаться автономной системой, чем у блока АКБ.

    Альтернативная энергия – это энергия отличная от той, которую человечество привыкло использовать в повседневной жизни для обеспечения своих потребностей в тепле и электричестве. Источниками альтернативной энергии служат солнечные лучи, ветер, морские волны и сама наша планета.

    На сайте Alter220.ru представлены все популярные источники энергии.

    Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

    Спасибо, что дочитали до конца! Если статья Вам понравилась!

    Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

    Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

    и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.