Kendin yap barajsız hidroelektrik santrali. DIY ev hidroelektrik santrali

Evinizin yakınında bir nehir veya hatta küçük bir dere akıyorsa, ev yapımı bir mini hidroelektrik santralin yardımıyla bedava elektrik elde edebilirsiniz. Belki bu bütçeye çok büyük bir katkı olmayacaktır, ancak kendi elektriğinizin olduğunun farkına varmak çok daha pahalıya mal olur. Örneğin, bir kulübede merkezi bir güç kaynağı yoksa, o zaman küçük miktarlarda elektrik bile gerekli olacaktır. Ve böylece, ev yapımı bir hidroelektrik santral oluşturmak için en az iki koşul gereklidir - bir su kaynağının mevcudiyeti ve arzu.

Her ikisi de mevcutsa yapılacak ilk şey nehrin akış hızını ölçmektir. Bunu yapmak çok basit - nehre bir dal atın ve 10 metre yüzdüğü süreyi ölçün. Metreyi saniyeye bölmek size m/s cinsinden mevcut hızı verir. Hız 1 m/s'den azsa verimli bir mini hidroelektrik santral çalışmayacaktır. Bu durumda yapay olarak kanalı daraltarak veya küçük bir dere ile uğraşıyorsanız küçük bir baraj yaparak akış hızını arttırmayı deneyebilirsiniz.

Kılavuz olarak, m/s cinsinden akış hızı ile pervane şaftından çekilen elektriğin kW cinsinden gücü (vida çapı 1 metre) arasındaki ilişkiyi kullanabilirsiniz. Veriler deneyseldir; gerçekte ortaya çıkan güç birçok faktöre bağlıdır ancak değerlendirmeye uygundur. Bu yüzden:

• 0,5 m/s – 0,03 kW,
• 0,7 m/s – 0,07 kW,
• 1 m/s – 0,14 kW,
• 1,5 m/s – 0,31 kW,
• 2 m/s – 0,55 kW,
• 2,5 m/s – 0,86 kW,
• 3 m/s -1,24 kW,
• 4 m/s – 2,2 kW, vb.

Ev yapımı bir mini hidroelektrik santralin gücü, akış hızının küpüyle orantılıdır. Daha önce de belirtildiği gibi, akış hızı yetersizse, elbette mümkünse yapay olarak artırmaya çalışın.

Mini hidroelektrik santral çeşitleri

Ev yapımı mini hidroelektrik santraller için birkaç ana seçenek vardır.


Bu, su yüzeyine dik olarak monte edilmiş bıçaklara sahip bir tekerlektir. Çark yarıdan daha azı akışa daldırılmıştır. Su bıçaklara baskı yapar ve çarkı döndürür. Ayrıca sıvı akışı için optimize edilmiş özel kanatlı türbin çarkları da mevcuttur. Ama bu yeterli karmaşık tasarımlar olduğundan daha fazla fabrika ev yapımı.

Elektrik enerjisi üretmek için kullanılan dikey eksenli bir rotordur. Kanatlarındaki basınç farkından dolayı dönen dikey bir rotor. Basınç farkı, sıvının karmaşık yüzeyler etrafından akışı nedeniyle oluşur. Etki, bir hidrofilin kaldırılmasına veya bir uçak kanadının kaldırılmasına benzer. Bu tasarımın patenti 1931 yılında Fransız havacılık mühendisi Georges Jean-Marie Darrieux tarafından alındı. Ayrıca rüzgar türbini tasarımlarında da sıklıkla kullanılır.

Çelenk Bir hidroelektrik santral, hafif türbinlerden - nehrin karşısına atılan bir kablo üzerine bir çelenk şeklinde gergin ve sağlam bir şekilde sabitlenmiş hidrolik pervanelerden oluşur. Kablonun bir ucu destek yatağına sabitlenir, diğer ucu ise jeneratör rotorunu döndürür. Bu durumda kablo, dönme hareketi jeneratöre iletilen bir tür şaft görevi görür. Suyun akışı rotorları döndürür, rotorlar ise kabloyu döndürür.

Ayrıca dikey rotorlu bir tür “su altı rüzgar türbini” olan rüzgar enerjisi santrallerinin tasarımlarından da ödünç alınmıştır. Hava pervanesinden farklı olarak su altı pervanesinin kanatları vardır minimum genişlik. Su için sadece 2 cm'lik bir bıçak genişliği yeterlidir. Böyle bir genişlikte minimum direnç olacaktır. azami hız rotasyon. Kanatların bu genişliği saniyede 0,8-2 metrelik bir akış hızı için seçilmiştir. Daha yüksek hızlarda diğer boyutlar ideal olabilir. Pervane su basıncı nedeniyle değil, kaldırma kuvvetinin oluşması nedeniyle hareket eder. Tıpkı bir uçağın kanadı gibi. Pervane kanatları akış yönünde sürüklenmek yerine akış boyunca hareket eder.

Çeşitli ev yapımı mini hidroelektrik santral sistemlerinin avantajları ve dezavantajları

Çelenk hidroelektrik santralinin dezavantajları açıktır: yüksek malzeme tüketimi, başkaları için tehlike (uzun su altı kablosu, suya gizlenmiş rotorlar, nehri tıkayan), düşük verimlilik. Garland hidroelektrik santrali bir tür küçük barajdır. Yerleşimin olmadığı, uzak bölgelerde uygun uyarı levhalarıyla kullanılması tavsiye edilir. Yetkililerden ve çevrecilerden izin alınması gerekebilir. İkinci seçenek ise bahçenizdeki küçük bir deredir.

Daria rotorunun hesaplanması ve üretilmesi zordur. Çalışmaya başlamadan önce onu gevşetmeniz gerekir. Ancak rotor ekseninin dikey olarak konumlandırılması ve ek dişlilere gerek kalmadan gücün su üzerinden alınabilmesi nedeniyle çekicidir. Böyle bir rotor, akış yönündeki herhangi bir değişiklikle dönecektir - bu bir artıdır.

İnşaat sırasında en sık görülen ev yapımı hidroelektrik santraller Pervane ve su çarkının şemaları alındı. Bu seçeneklerin üretimi nispeten basit olduğundan, minimum hesaplama gerektirir ve minimum maliyetler, sahip olmak yüksek verim, kurulumu ve çalıştırılması kolaydır.

Basit bir mini hidroelektrik santral örneği

En basit hidroelektrik santral, dinamik farlı sıradan bir bisikletten hızlı bir şekilde inşa edilebilir. Galvanizli demir veya ince sac alüminyumdan birkaç bıçak (2-3) hazırlanmalıdır. Bıçaklar, tekerlek jantından göbeğe kadar olan uzunlukta ve 2-4 cm genişliğinde olmalıdır. Bu bıçaklar, mevcut herhangi bir yöntemle veya önceden hazırlanmış bağlantı elemanları kullanılarak jant telleri arasına takılır.

İki bıçak kullanıyorsanız bunları karşılıklı yerleştirin. eklemek istersen büyük miktar bıçakları kullanın, ardından tekerleğin çevresini bıçak sayısına bölün ve eşit aralıklarla takın. Bıçaklı tekerleğin suya daldırılma derinliğini deneyebilirsiniz. Genellikle üçte bir ila yarısı suya batırılmıştır.

Gezici rüzgar enerjisi santrali seçeneği daha önce düşünülmüştü.

Böyle bir mikro hidroelektrik santral fazla yer kaplamaz ve bisikletçilere mükemmel bir şekilde hizmet edecektir - asıl mesele, genellikle kampın kurulduğu yer olan bir dere veya derenin varlığıdır. Bisikletten mini bir hidroelektrik santrali bir çadırı aydınlatabilecek ve şarj edebilecek Cep telefonları veya diğer gadget'lar.

Mini hidroelektrik santral - Leneva'nın barajsız hidroelektrik santrali - 1 m/s nehir akış hızına sahip, 1,5 * 0,7 * 0,6 m boyutlarında bir mini hidroelektrik santral kurulumu 11 kW üretiyor.

Mini hidroelektrik santral - Leneva hidroelektrik ünitesi:

Mini hidroelektrik santral - hidroelektrik ünitesi Leneva N.I. daha önce herhangi birinde kullanılmamış orijinali kullanır mevcut yapılar Her türlü su akışından (nehirler, akarsular, gelgitler, deniz dalgası vb.), yani hava kütlelerinin hareketinden. Bu durumda, ön dönüşüm (baraj, kanal, basınçlı boru inşaatı) olmaksızın doğal akış kullanılır.

Su akışının gücünü elde etmeye yönelik bu yöntem, nehrin doğal yatağını hiçbir şekilde rahatsız etmediğinden, alanın %1 ila %10'unu kapladığından çevresel açıdan en faydalı yöntemdir. Mevcut hidroelektrik santrallerden farklı olarak nehir faunası ve florasının serbest dolaşımı .

1 m/s nehir akış hızında hidroelektrik ünitesi Leneva N.I. 1,5*0,7*0,6 m boyutlarında 11 kW güç üretir.

Leneva hidroelektrik ünitesinin tasarımı:

Mini hidroelektrik santral - Leneva hidroelektrik ünitesi eksenleri onları iki (1/2) eşit olmayan parçaya bölen, daha büyük olanı her zaman (akışın etkisi nedeniyle) daha aşağı yöndeki eksenin arkasında yer alan dikdörtgen kanatlardan (düz plaka) oluşan bir sistemdir (iki sıra). Bu, kendi ekseni etrafında minimum dönüş ve dolayısıyla minimum türbülanslı türbülans sağlar.

Bıçakların eksenleri, üst ve alt kısımlarıyla birlikte üst ve alt kısımlara sabitlenir, halkalar - PRL zincirleri (veya başka herhangi bir esnek eleman üzerine) ile kapatılır. Zincirler, dişliler (pervaneler) aracılığıyla kuvveti iki dikey mile iletir; buradan hareketli ortamın (su, hava vb.) mekanik enerjisi esnek bir kaplin ve ara mil aracılığıyla millere iletilir. elektrik jeneratörleri. Montaj milleri, kayar (rulmanlı) yataklar vasıtasıyla, 2/3 kapalı yan duvarlara ve akışı engellemeyen boş bir alt duvara sahip hidrolik güç ünitesinin çerçevesine sağlam bir şekilde sabitlenir. ekstra su hidroelektrik ünitesinin üst ve yan duvarlarının 1/3'ü boyunca çevredeki akıştan.

Bir kareye en az üç tane yerleştirmek mantıklıdır engellemek mini hidroelektrik santrallerin kurulumları.

Kanatların ana akışa göre konumu, zincir için sabit kılavuzlar ve bıçağın büyük tarafı için hareketli kılavuzlar ile ve bıçağın hareketli kılavuzu ile zincir için sabit kılavuz arasındaki mesafenin değiştirilmesiyle düzenlenir. kanat ile ana akışın yönü arasındaki gerekli dönüş açısını 0 0 ila 45 0 arasında ayarlıyoruz, böylece hidroelektrik ünitesinin optimum çalışma modunu elde ediyoruz veya tamamen durduruyoruz. Böylece akış, kanat üzerine neredeyse dik olarak 90°'de etki eder. Hidrolik güç ünitesinin millerinden birinde zincirlerin gerginliğini düzenleyen bir gergi bulunmaktadır. Bıçaklar kendi eksenleri üzerinde dönme özgürlüğüne sahip olmalı ve eksenler de zincirlere takıldığında serbestçe dönmelidir. Bıçak ile zincire bağlanma yeri arasında, akslara, sabit kılavuzlar boyunca yuvarlanacak, böylece zinciri ana akış yönüne göre sürekli olarak dik bir konumda tutacak makaralar monte edilmelidir.

Mini hidroelektrik santrallerin boyutları sınırlı değildir. Nehrin gerekli gücü ve büyüklüğüne göre belirlenir. Örnek olarak şunu ele alalım: genişlik – 1200 mm, derinlik – 700 mm, uzunluk – 1250 mm, yani. hacim – 1 m3. Her birinde 17 bıçak bulunan, sırasıyla 150 mm genişliğe ve 500 mm derinliğe sahip 3 kurulum yerleştirmenize olanak tanır. her alan 0,075 m2'dir. İki kanat her zaman dönüşlerde olacağından bir hidroelektrik santral kurulumunun toplam çalışma alanı 1.125 m2, tek bir çerçevede (1 m3 akış) 3 mini hidroelektrik santral kurulumunun toplamı 3.375 m2 olacaktır! !!

Şaftın dönüş hızı sadece 30-60 rpm'dir.

Hidroelektrik ünitesinin bu tasarımı, her birinin tam olarak kullanılmasına olanak tanır. metreküp Hareketli bir ortamın akışı, merkezkaç ve merkezcil ivmelenmelerle sonuçlanır, bu da hem akışın hızını hem de hareketli bir ortamın (bizim durumumuzda bölümlere ayrılmış bir nehir) akışının yerçekimi etkisini önemli ölçüde artırır.

Bir kilovatlık mini hidroelektrik santralin malzeme tüketimi, üretimde kullanılan malzemelere bağlı olarak birkaç yüz gramdan (plastik, ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen) 1 kW kurulu güç başına 2-3 kg'a kadar (çelik).

Mini hidroelektrik santrallerin çalışma prensibinin açıklaması:

Hidroelektrik ünitesi Leneva N.I.Önünde 1 m/sn'lik akış hızında 10 santimetrelik küçük bir durgun su, arkasında ise bir vakum oluşturur ve dolayısıyla bu boşluktan düşen su, bıçağı çevredeki akıştan farklı bir hızda etkiler. Mini hidroelektrik santralin çıkışında da vakum varsa, merkezkaç kuvveti ve yerçekimi sabitinin etkisiyle akış hızı artar! Dışarıya çıkan akışın ve yarattığı kesicilerin sunduğu fotoğraflarda bunu görmek zor değil. Hidrolik güç ünitesi bir pompa gibi çalışır.

Leneva hidroelektrik ünitesinin avantajları:

– hidroelektrik ünitesinin çalışma alanının artması. Mini hidroelektrik santral kurulumunda herhangi bir anda çalışmayan veya diğerlerinin çalışmasına engel olacak tek bir kanat bile yoktur. Bıçaklar, her biri çalışan iki sıra halinde düzenlenmiştir. Dönerken bıçaklar da çalışır,

– kurulum şekli, hidroelektrik ünitesinin modüler bir tasarımını oluşturur ve bu da daha büyük ünitelerin inşa edilmesini mümkün kılar hidroelektrik santraller küçük, orta ve büyük tüketicilere yönelik mini bloklardan,

– hidrolik güç ünitesinin çalışma kanatları, alttaki hareketli akışa göre yerleştirilmiştir optimum açı 45 derecede. Böylece, mini hidroelektrik santral sadece suyun hareketini durdurmakla kalmaz, tüm enerjisini alır, aynı zamanda su akışının gücünü önemli ölçüde artıran ek kuvvetlerin ortaya çıkmasına ve buna bağlı olarak kendi gücümüzün ortaya çıkmasına neden olur.

Sırada, prototipi V. Blinov'un serbest akışlı (model 1964) garland hidroelektrik santrali olan tasarımlar var.

Tartışılacak olan hidroelektrik santraller, ortak (belki esnek, kompozit) bir çalışma şaftı üzerine dizilmiş, Savonius rotorları adı verilen oldukça orijinal bir türbine sahip, serbest akışlı santrallerdir. Kurulumları için barajlara veya diğer büyük ölçekli hidrolik yapılara ihtiyaç duymazlar. Sığ suda bile tam verimlilikle çalışabiliyorlar; bu, tasarımın sadeliği, kompaktlığı ve güvenilirliği ile birleştiğinde, bu hidroelektrik santrallerini, arazileri küçük su yollarının (nehirler) yakınında bulunan çiftçiler ve bahçıvanlar için çok umut verici kılıyor. , akarsular ve hendekler).

Barajlardan farklı olarak serbest akışlı hidroelektrik santrallerinin yalnızca akan suyun kinetik enerjisini kullandığı bilinmektedir. Gücü belirlemek için bir formül var:

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

N - çalışma milindeki güç (W),
- p - suyun yoğunluğu (1000 kt/m3),
- V - nehrin akış hızı (m/s),
- F - hidrolik makinenin çalışma gövdesinin aktif (dalgıç) kısmının kesit alanı (m2),
- n - enerji dönüşüm verimliliği.

Formül 1'den görülebileceği gibi, nehir başına 1 m/s hızında metrekare Hidrolik makinenin aktif kısmının kesiti ideal olarak (n=1 olduğunda) yalnızca 500 W'a eşit bir güce sahiptir. Bu değer endüstriyel kullanım için açıkça küçüktür, ancak bir çiftçinin veya yaz sakininin yan arsası için oldukça yeterlidir. Üstelik birkaç “hidroenerji çelenginin” paralel çalışmasıyla artırılabilir.

Ve bir incelik daha. Nehrin farklı bölümlerindeki hızı farklıdır. Bu nedenle mini hidroelektrik santral inşaatına başlamadan önce, yukarıda açıklanan basit yöntemi kullanarak nehrinizin enerji potansiyelini belirlemek gerekir. Sadece ölçüm şamandırasının kat ettiği mesafenin, geçtiği süreye bölünmesiyle bu bölgedeki ortalama akış hızına karşılık geleceğini hatırlatalım. Ayrıca şunu da belirtmekte fayda var: Bu parametre yılın zamanına bağlı olarak değişecektir.

Bu nedenle tasarım hesaplamaları ortalama (mini hidroelektrik santralin planlanan çalışma süresi için) nehir akış hızına göre yapılmalıdır.

Şekil 1. Ev yapımı garland mini hidroelektrik santralleri için Savonius rotorları:

a, b - bıçaklar; 1 - enine, 2 - uç.

Daha sonra hidrolik makinenin aktif kısmının boyutunu ve tipini belirlemeniz gerekir. Mini hidroelektrik santralin tamamının mümkün olduğu kadar basit ve üretimi karmaşık olmaması gerektiğinden, en uygun dönüştürücü türü, son tasarımın Savonius rotorudur. Tamamen suya daldırılarak çalışırken F değeri, rotor çapı D ile uzunluğunun L çarpımına ve n=0,5'e eşit alınabilir. Dönme frekansı f, aşağıdaki formül kullanılarak pratikte kabul edilebilir bir doğrulukla belirlenir:

f=48V/3,14D (rpm) (2).

Hidroelektrik santralini mümkün olduğu kadar kompakt hale getirmek için, hesaplamada belirtilen güç, güç kaynağının mini hidroelektrik santral tarafından sağlanması gereken gerçek yük ile ilişkilendirilmelidir (çünkü rüzgar türbininden farklı olarak, akım tüketici ağına sürekli olarak sağlanacaktır). Kural olarak, bu elektrik aydınlatma, TV'ye, radyoya ve buzdolabına güç sağlamak için kullanılır. Üstelik gün boyunca yalnızca ikincisi sürekli olarak devreye giriyor. Elektrikli cihazların geri kalanı çoğunlukla akşamları çalışır. Buna dayanarak, bir mini hidroelektrik santralden şarj edilen bir batarya ile pik yükü kapsayan, yaklaşık 250-300 W'lık bir "hidroenerji çelenkinden" maksimum güce odaklanılması tavsiye edilir.

Torkun bir hidrolik santralin çalışma şaftından bir elektrik jeneratörünün kasnağına aktarımı genellikle bir ara şanzıman kullanılarak gerçekleştirilir. Bununla birlikte, bir mikrohidroelektrik santralin tasarımında kullanılan jeneratörün çalışma dönüş hızı 750 rpm'den azsa, bu eleman kesin olarak hariç tutulabilir. Ancak çoğu zaman doğrudan iletişimi reddetmeniz gerekir. Nitekim yerli üretim jeneratörlerin büyük çoğunluğunda güç çıkışının başlangıcındaki çalışma dönüş hızı 1500-3000 rpm aralığında yer almaktadır. Bu, hidroelektrik santralinin şaftları ile elektrik jeneratörü arasında ilave koordinasyonun gerekli olduğu anlamına gelir.

Artık teorik ön kısmı geride bıraktığımıza göre, her birinin kendine has avantajları var.

Burada, örneğin, iki eş eksenli, birbirine göre 90° döndürülmüş (kendi kendine başlamayı kolaylaştırmak için) ve sağlam bir şekilde bağlanmış enine tip Savonius rotorlarından oluşan yatay bir düzenlemeye sahip, yarı sabit, serbest akışlı bir mini hidroelektrik güç istasyonu var. Üstelik bu ev yapımı hidroelektrik santralinin ana parçaları ve bileşenleri, en uygun fiyatlı ve "itaatkar" yapı malzemesi olan ahşaptan yapılmıştır.

Önerilen mini hidroelektrik santral suya daldırılabilir. Yani, destek çerçevesi alttaki su yolu boyunca bulunur ve gergi halatları veya direklerle güçlendirilir (örneğin yakınlarda yürüyüş yolları, tekne iskelesi vb. varsa). Bu, yapının su yolu tarafından taşınmasını önlemek için yapılır.

İncir. 2. Yatay enine rotorlu dalgıç mini hidroelektrik santral:
1 - taban direk (kiriş 150x100, 2 adet.), 2 - alt travers (tahta 150x45, 2 adet.), 3 - orta travers (kiriş 150x120, 2 adet.), 4 - yükseltici (çaplı yuvarlak kiriş) 100 adet, 4 adet.), 5 adet üst direk (tahta 150x45, 2 adet), 6 - üst travers (tahta 100x40, 4 adet), 7 - ara mil (paslanmaz çelik, 30 çapında çubuk) , 8 - makara bloğu, 9 - jeneratör doğru akım, 10 - porselen rulo ve iki çekirdekli yalıtımlı tel ile "gezinme", 11 - taban plakası (200x40 tahta), 12 - tahrik kasnağı, 13 - ahşap yatak tertibatı (2 adet), 14 - "hidroenerji çelenk" rotoru (D600, L1000 , 2 adet.), 15 disk (20-40 mm kalınlığındaki levhalardan bir kalkanın içine vurulmuş, 3 adet); metal tespit elemanları (destekler, dış disklerin göbekleri dahil) gösterilmemiştir.

Elbette mini hidroelektrik santralin kurulum sahasındaki nehrin derinliği, destek çerçevesinin yüksekliğinden daha az olmalıdır. Aksi takdirde, suyun elektrik jeneratörüne girmesini önlemek çok zordur (imkansız olmasa da). Peki, mini hidroelektrik santralinin bulunması gereken yerin derinliği 1,5 m'den fazlaysa veya yıl boyunca büyük ölçüde değişen büyük miktarda su ve akış hızı varsa (ki bu arada, karla beslenen su yolları için oldukça tipiktir), bu durumda bu tasarımın şamandıralarla donatılması önerilir. Bu aynı zamanda bir nehre kurulduğunda kolayca hareket ettirilmesine de olanak sağlayacaktır.

Mini hidroelektrik santralin destek çerçevesi, ahşap, tahta ve küçük kütüklerden yapılmış, çivi ve tel (kablolar) ile sabitlenmiş dikdörtgen bir çerçevedir. Yapının metal parçaları (çiviler, cıvatalar, kelepçeler, köşebentler vb.) mümkünse paslanmaz çelikten veya diğer korozyona dayanıklı alaşımlardan yapılmalıdır.

Peki, böyle bir mini hidroelektrik santralin işletilmesi genellikle Rusya koşullarında yalnızca mevsimsel olarak (çoğu nehrin donması nedeniyle) mümkün olduğundan, işletme süresinin sona ermesinden sonra, karaya çekilen tüm yapı kapsamlı bir incelemeye tabi tutulur. Alınan önlemlere rağmen çürümüş ahşap ve paslanmış metal aksamlar derhal değiştirilmektedir.

Mini hidroelektrik santralimizin ana bileşenlerinden biri, sağlam bir şekilde sabitlenmiş (ve çalışma şaftı üzerinde tek bir bütün oluşturan) iki rotordan oluşan bir "hidroenerji çelengidir". Diskleri 20-30 mm kalınlığındaki levhalardan kolaylıkla yapılabilir. Bunu yapmak için, onlardan bir kalkan yaparak, 600 mm çapında bir daire oluşturmak için bir pusula kullanın. Daha sonra levhaların her biri üzerinde elde edilen eğriye göre kesilir. İş parçalarını iki şerit üzerinde birbirine vurarak (gerekli sertliği sağlamak için), gerekli disk sayısına göre her şeyi üç kez tekrarlarlar.

Bıçaklara gelince, bunların çatı demirinden yapılması tavsiye edilir. Veya daha iyisi, tarımsal gübrelerin ve diğer agresif malzemelerin genellikle depolandığı ve taşındığı, uygun boyutta ve ikiye (eksen boyunca) kesilmiş silindirik paslanmaz kaplardan (variller). Aşırı durumlarda bıçaklar ahşaptan yapılabilir. Ancak ağırlıkları (özellikle suda uzun süre kaldıktan sonra) önemli ölçüde artacaktır. Ve şamandıralarda mini hidroelektrik santraller oluştururken bu hatırlanmalıdır.

“Hidroenerji çelenginin” uçlarına çivili destekler takılmıştır. Esasen bunlar geniş flanşlı ve anahtar için uç yuvası olan kısa silindirlerdir. Flanş, karşılık gelen rotor diskine dört cıvatayla tutturulmuştur.

Sürtünmeyi azaltmak için orta çapraz çubuklarda rulmanlar bulunmaktadır. Ve sıradan bilyalı veya makaralı rulmanlar suda çalışmaya uygun olmadığından, ev yapımı ahşap olanları kullanırlar. Her birinin tasarımı, zıvana desteğinin geçişi için bir delik bulunan iki kelepçe ve yerleştirme panelinden oluşur. Ayrıca orta yatak kovanları, ağaç liflerinin mile paralel uzanacağı şekilde konumlandırılmıştır. Ayrıca yerleştirme levhalarının yanal harekete karşı sağlam bir şekilde sabitlenmesini sağlamak için özel önlemler alınmaktadır. Bu, sıkma cıvataları kullanılarak yapılır.

Şek. 3. Kayar yatak tertibatı:
1 - kıvrımlı braket (St3, şerit 50x8, 4 adet), 2 - orta çerçeve traversi, 3 - kıvrımlı ek parça (sert ahşaptan yapılmış, 2 adet.), 4 değiştirilebilir ek parça (sert ahşaptan yapılmış, 2 adet.) , 5 - Yivli somun ve rondelalı M10 cıvata (4 takım), iki somunlu ve pullu 6 - M8 saplama (2 adet).

Herhangi bir otomobil jeneratörü, söz konusu mikrohidroelektrik santralde elektrik jeneratörü olarak kullanılmaktadır. 12-14 V DC üretirler ve hem aküye hem de elektrikli cihazlara kolaylıkla bağlanabilirler. Bu makinelerin gücü yaklaşık 300 W'tır.

Oldukça kabul edilebilir kendi emeğiyle ve dikey bir "çelenk" ve jeneratör düzenlemesine sahip taşınabilir bir mini hidroelektrik santralinin tasarımı. Geliştirmenin yazarına göre böyle bir hidroelektrik santral, en az malzeme yoğun olanıdır. Destek yapısı Nehir yatağındaki konumunu sabitleyen tesisat içi boş bir çelik çubuktur (örneğin boru bölümlerinden). Uzunluğu, su yolunun tabanının doğasına ve akış hızına göre seçilir. Üstelik çubuğun tabana çakılan keskin ucu, mini hidroelektrik santralin stabilitesini ve akımdan etkilenmemesini garanti edecek. Çatlak izlerinin ek kullanımı da mümkündür.
Formül (1)'i kullanarak rotorun aktif yüzeyini belirledikten ve mini hidroelektrik santralinin kurulum sahasında nehrin derinliğini ölçtükten sonra, burada kullanılan Savonius rotorlarının çapını hesaplamak kolaydır. Tasarımı basitleştirmek ve kendi kendine çalışmaya başlamak için, birincinin kanatları ikinciye göre (dönme ekseni boyunca) 90° kaydırılacak şekilde bağlanan iki rotordan oluşan bir "hidroenerji çelengi" yapılması tavsiye edilir. Ayrıca, çalışma verimliliğini artırmak için, gelen akışın yanındaki yapı, kılavuz kanat görevi gören bir kalkanla donatılmıştır. Çalışma mili, üst ve alt desteklerin kayar yataklarına monte edilmiştir. Prensip olarak, bir mini hidroelektrik santralin kısa süreli çalışması için (örneğin bir yürüyüş gezisinde), büyük çaplı bilyalı rulmanlar kullanılabilir. Ancak suyun içinde kum veya mil varsa bu ünitelerin her kullanımdan sonra temiz suyla yıkanması gerekecektir.

Pirinç. 4. Uç tipi rotorların dikey düzenine sahip mini hidroelektrik santral:
1 - destek çubuğu, 2 - alt yatak tertibatı, 3 - "hidroenerji çelenk" diski (3 adet.), 4 - rotor (D600, 2 adet.), 5 - üst yatak tertibatı, 6 - çalışma mili, 7 - şanzıman, 8 - elektrik jeneratörü, 9 - porselen silindirli ve iki çekirdekli yalıtımlı telli "bakış", 10 - jeneratör montaj kelepçesi, 11 - hareketli kılavuz panel; a, b - bıçaklar: destek çubuğunun üst ucundaki destekler gösterilmemiştir.

Destekler, "hidroenerji çelenginin" ağırlığına ve onu parçalara ayırma ihtiyacına bağlı olarak çubuğa cıvatalanır ve kaynaklanır. Hidrolik makinenin çalışma milinin üst ucu aynı zamanda (en basit ve teknolojik olarak en gelişmiş olanı olarak) kayış olarak kullanılabilen çarpanın giriş milidir.

Elektrik jeneratörü yine bir arabadan alınır. Bir kelepçe ile destek çubuğuna takmak kolaydır. Jeneratörden gelen tellerin de güvenilir bir su yalıtımı olması gerekir. Çizimlerde, ara şanzımanın tam geometrik oranları gösterilmemiştir çünkü bunlar, sahip olduğunuz spesifik jeneratörün parametrelerine bağlıdır. Transmisyon kayışları eski bir arabanın iç borusundan yapılabilir, onu 20 mm genişliğinde şeritler halinde kesebilir ve ardından demetler halinde bükebilirsiniz.

Küçük köylere güç sağlamak için, V. Blinov tarafından tasarlanan, gerilmiş esnek bir kabloya bağlı 300-400 mm çapında namlu şeklindeki Savonius rotor zincirinden başka bir şey olmayan bir çelenk mini hidroelektrik santrali uygundur. nehrin karşısında. Kablonun bir ucu menteşeli desteğe, diğer ucu ise basit bir çarpan aracılığıyla jeneratör miline bağlanır. 1,5-2,0 m/s akış hızında, rotor zinciri 90 rpm'ye kadar çıkmaktadır. Ve "hidroenerji çelengi" elemanlarının küçük boyutu, bu mikro hidroelektrik santralinin derinliği bir metreden az olan nehirlerde çalıştırılmasını mümkün kılıyor.

1964'ten önce V. Blinov'un, en büyüğü Porozhki (Tver bölgesi) köyü yakınlarında inşa edilen bir hidroelektrik santrali olan, kendi tasarımına sahip birkaç taşınabilir ve sabit mini hidroelektrik santrali oluşturmayı başardığı söylenmelidir. Buradaki bir çift çelenk, toplam gücü 3,5 kW olan iki standart otomobil ve traktör jeneratörünü çalıştırıyordu.

MK 10 1997 I. Dokunun

Karbonhidrat enerji kaynaklarının maliyetinin sürekli artması nedeniyle uzmanlar, elde edilen elektriğin daha ekonomik kullanılmasının sağladığı avantajlara giderek daha fazla önem veriyor. Elektrik üretmenin en ekonomik ve çevre dostu yollarından biri, ev için bir hidroelektrik santralidir; maliyetleri birincil inşaata indirgenmiştir ve Bakım teçhizat. Ancak güçlü bir su akışı gerektiren ve barajın yarattığı büyük yükseklik farkı gerektiren bu tür yapıların inşası için her alan doğal fırsatlara sahip değildir; bu durumda mini hidroelektrik santraller enerji mühendislerinin yardımına koşuyor.

Çalışma prensibi ve mini hidroelektrik santral

Bu ekipmanın çalışma prensibi oldukça basittir ve bu da güvenilirliğini arttırır. Türbin kanatlarına düşen su akışı, bir elektrik jeneratörüne bağlı bir hidrolik tahriki döndürerek, bir kontrol sisteminin kontrolü altında elektrik üretilmesini sağlar.
Modern mini hidroelektrik santraller, anında geçişle otomatik modda çalışmayı mümkün kılan bir kontrol sistemi ile donatılmıştır. Manuel kontrol acil bir durumda. Çok seviyeli koruma sistemi, değiştirirken ekipmanın aşırı yüklenmesini önlemenizi sağlar dış koşullar. İstasyonların tasarımı minimuma indirmeye izin verir inşaat işi gerekli ekipmanın kurulumu sırasında.

Mini hidroelektrik santral çeşitleri

Mini hidroelektrik santral, bir su giriş cihazı (türbin), bir üretim güç ünitesi ve bir ekipman kontrol sistemi içeren, 1 ila 3000 kW kapasiteli bir ekipmandır.
Kullanılan su kaynaklarına bağlı olarak mini hidroelektrik santraller birkaç kategoriye ayrılır:

• Düzenli rezervuarlara sahip küçük nehirlerin enerjisini kullanan nehir tipi istasyonlar. Esas olarak düz arazide kullanılır;
• dağ nehirlerinin işletilmesinde hızlı akışların enerjisini kullanan sabit istasyonlar;
• endüstriyel işletmelerde su akışındaki farklılıkları kullanan istasyonlar;
• Akışı düzenlemek için güçlendirilmiş hortumlar kullanan mobil istasyonlar.

Su akışının beklenen basıncına göre, jeneratörün gerekli dönüş hızını sağlamak ve gerekli akım frekansının oluşturulmasını kolaylaştırmak için hidrolik ünite ve türbin, elektrik üretim ünitesinin gücüne uyacak şekilde tasarlanmıştır.

İçin çeşitli koşullar Mini hidroelektrik santrallerin işletilmesi için uygun türbin tasarımları geliştirilmiştir:

• 60 m'den fazla yüksek su akış basıncına sahip radyal eksenel ve kova türbinleri kullanılır;
• ortalama 25 - 60 m akış yoğunluğuna sahip döner kanatlı ve radyal eksenel tasarımlı türbinler kendilerini kanıtlamıştır;
• düşük basınçlı akışlarda betonarme odalara yerleştirilmiş döner kanatlı ve pervaneli yapıların kullanılması daha karlıdır.

Ev yapımı hidroelektrik santralinin videosu

Mini hidroelektrik santrallerini bağlamanın özellikleri

Bu ekipmanın tasarımı istasyonların doğrudan güç kaynağı ağına bağlanmasına izin verir; bu durumda senkron bir jeneratör kullanılır. Oluşturmak için yerel ağ Güç kaynağı sistemlerinin arızalanmasını ve ağın ana parametrelerinde ani değişiklikleri önlemek amacıyla fazla gücü dağıtmak için gerekli bir balast yük ünitesiyle donatılmış asenkron bir ünite kullanırlar.

Mini hidroelektrik santrallerin avantajları ve dezavantajları

Bu tür sistemlerin avantajları şunları içerir:

• ekipmanın çevre güvenliği ve geniş alanları su basmasına gerek olmaması;
• termik santrallerde üretilenden birkaç kat daha ucuz olan üretilen elektriğin düşük maliyeti;
• kullanılan ekipmanın basitliği ve güvenilirliği ve otonom modda çalışma olasılığı;
• Kullanılan doğal kaynakların tükenmezliği

Dezavantajları şunları içerir:

• mini hidroelektrik santralinin yerel kaynak olarak kullanılması durumunda, ekipmanın arızalanması durumunda belirli bölgelere güç beslemesinde kesintiler. Bu, otomatik olarak bağlanan bir acil durum güç kaynağının varlığıyla telafi edilir;
• Ülkemizde bu enerji tedarik sektörünün üretim ve onarım tabanı zayıftır.

Evinizin yakınında bir nehir veya hatta küçük bir dere akıyorsa, ev yapımı bir mini hidroelektrik santralin yardımıyla bedava elektrik elde edebilirsiniz. Belki bu bütçeye çok büyük bir katkı olmayacaktır, ancak kendi elektriğinizin olduğunun farkına varmak çok daha pahalıya mal olur. Örneğin, eğer bir kulübede merkezi bir güç kaynağı yoksa, o zaman küçük miktarlarda elektrik bile gerekli olacaktır. Ve böylece, ev yapımı bir hidroelektrik santral oluşturmak için en az iki koşul gereklidir - bir su kaynağının mevcudiyeti ve arzu.

Her ikisi de mevcutsa yapılacak ilk şey nehrin akış hızını ölçmektir. Bunu yapmak çok basit - nehre bir dal atın ve dalın 10 metre yüzdüğü süreyi ölçün. Metreyi saniyeye bölmek size m/s cinsinden mevcut hızı verir. Hız 1 m/s'den azsa verimli bir mini hidroelektrik santral çalışmayacaktır. Bu durumda yapay olarak kanalı daraltarak veya küçük bir dere ile uğraşıyorsanız küçük bir baraj yaparak akış hızını arttırmayı deneyebilirsiniz.

Kılavuz olarak, m/s cinsinden akış hızı ile pervane şaftından çekilen elektriğin kW cinsinden gücü (vida çapı 1 metre) arasındaki ilişkiyi kullanabilirsiniz. Veriler deneyseldir; gerçekte ortaya çıkan güç birçok faktöre bağlıdır ancak değerlendirmeye uygundur.

0,5 m/s – 0,03 kW,
0,7 m/s – 0,07 kW,
1 m/s – 0,14 kW,
1,5 m/s – 0,31 kW,
2 m/s – 0,55 kW,
2,5 m/s – 0,86 kW,
3 m/s -1,24 kW,
4 m/s – 2,2 kW, vb.

Güç ev yapımı mini hidroelektrik santral akış hızının küpüyle orantılıdır. Daha önce de belirtildiği gibi, akış hızı yetersizse, elbette mümkünse yapay olarak artırmaya çalışın.

Mini hidroelektrik santral çeşitleri

Ev yapımı mini hidroelektrik santraller için birkaç ana seçenek vardır.

Su tekerleği

Bu, su yüzeyine dik olarak monte edilmiş bıçaklara sahip bir tekerlektir. Çark yarıdan daha azı akışa daldırılmıştır. Su bıçaklara baskı yapar ve çarkı döndürür. Ayrıca sıvı akışı için optimize edilmiş özel kanatlı türbin çarkları da mevcuttur. Ancak bunlar oldukça karmaşık tasarımlardır ve ev yapımı olmaktan çok fabrika yapımıdır.

Rotor Daria

Elektrik enerjisi üretmek için kullanılan dikey eksenli bir rotordur. Kanatlarındaki basınç farkından dolayı dönen dikey bir rotor. Basınç farkı, sıvının karmaşık yüzeyler etrafından akışı nedeniyle oluşur. Etki, bir hidrofilin kaldırılmasına veya bir uçak kanadının kaldırılmasına benzer. Bu tasarımın patenti 1931 yılında Fransız havacılık mühendisi Georges Jean-Marie Darrieux tarafından alındı. Ayrıca rüzgar türbini tasarımlarında da sıklıkla kullanılır.

Garlyandnaya hidroelektrik santrali

Bir hidroelektrik santral, hafif türbinlerden - nehrin karşısına atılan bir kablo üzerine bir çelenk şeklinde gergin ve sağlam bir şekilde sabitlenmiş hidrolik pervanelerden oluşur. Kablonun bir ucu destek yatağına sabitlenir, diğer ucu ise jeneratör rotorunu döndürür. Bu durumda kablo, dönme hareketi jeneratöre iletilen bir tür şaft görevi görür. Suyun akışı rotorları döndürür, rotorlar ise kabloyu döndürür.

Pervane

Ayrıca dikey rotorlu bir tür “su altı rüzgar türbini” olan rüzgar enerjisi santrallerinin tasarımlarından da ödünç alınmıştır. Hava pervanesinden farklı olarak su altı pervanesinin kanatları minimum genişliktedir. Su için sadece 2 cm'lik bir bıçak genişliği yeterlidir. Böyle bir genişlikte minimum direnç ve maksimum dönüş hızı olacaktır. Kanatların bu genişliği saniyede 0,8-2 metrelik bir akış hızı için seçilmiştir. Daha yüksek hızlarda diğer boyutlar ideal olabilir. Pervane su basıncı nedeniyle değil, kaldırma kuvvetinin oluşması nedeniyle hareket eder. Tıpkı bir uçağın kanadı gibi. Pervane kanatları akış yönünde sürüklenmek yerine akış boyunca hareket eder.

Çeşitli ev yapımı mini hidroelektrik santral sistemlerinin avantajları ve dezavantajları

Kusurlar çelenk hidroelektrik santrali bariz: yüksek malzeme tüketimi, başkaları için tehlike (uzun su altı kablosu, suda gizlenmiş rotorlar, nehri tıkayan), düşük verimlilik. Garland hidroelektrik santrali bir tür küçük barajdır. Yerleşimin olmadığı, uzak bölgelerde uygun uyarı levhalarıyla kullanılması tavsiye edilir. Yetkililerden ve çevrecilerden izin alınması gerekebilir. İkinci seçenek ise bahçenizdeki küçük bir deredir.
Rotor Daria- Hesaplanması ve üretilmesi zordur. Çalışmaya başlamadan önce onu gevşetmeniz gerekir. Ancak rotor ekseninin dikey olarak konumlandırılması ve ek dişlilere gerek kalmadan gücün su üzerinden alınabilmesi nedeniyle çekicidir. Böyle bir rotor, akış yönündeki herhangi bir değişiklikle dönecektir - bu bir artıdır.

En sık ne zaman ev yapımı hidroelektrik santraller inşa etmek Pervane ve su çarkının şemaları alındı. Bu seçeneklerin üretimi nispeten basit olduğundan, minimum hesaplama gerektirir ve minimum maliyetle uygulanır, yüksek verimliliğe sahiptir ve yapılandırılması ve çalıştırılması kolaydır.

Su enerjisi kaynağınız yoksa kendi evinizde rüzgar enerjisi santrali yapabilirsiniz.

P en basit mini hidroelektrik santral örneği

En basit hidroelektrik santral, dinamik farlı sıradan bir bisikletten hızlı bir şekilde inşa edilebilir. Galvanizli demir veya ince sac alüminyumdan birkaç bıçak (2-3) hazırlanmalıdır. Bıçaklar, tekerlek jantından göbeğe kadar olan uzunlukta ve 2-4 cm genişliğinde olmalıdır. Bu bıçaklar, mevcut herhangi bir yöntemle veya önceden hazırlanmış bağlantı elemanları kullanılarak jant telleri arasına takılır.
İki bıçak kullanıyorsanız bunları karşılıklı yerleştirin. Daha fazla bıçak eklemek istiyorsanız tekerleğin çevresini bıçak sayısına bölün ve eşit aralıklarla takın. Bıçaklı tekerleğin suya daldırılma derinliğini deneyebilirsiniz. Genellikle üçte bir ila yarısı suya batırılmıştır.
Gezici rüzgar enerjisi santrali seçeneği daha önce düşünülmüştü.

Böyle bir mikro hidroelektrik santral fazla yer kaplamaz ve bisikletçilere mükemmel bir şekilde hizmet edecektir - asıl mesele, genellikle kampın kurulduğu yer olan bir dere veya derenin varlığıdır. Bisikletten mini bir hidroelektrik santral, bir çadırı aydınlatabilir ve cep telefonlarını veya diğer cihazları şarj edebilir.