Ak je v blízkosti vášho domova rybník s priehradou alebo potokom, môžete si urobiť vynikajúci zdroj zadarmo extra energiu. V tomto článku sa pozrieme na príklad toho, ako si môžete vyrobiť vodnú elektráreň pomocou vodného kolesa vlastnými rukami. Takto vyrobená elektráreň je schopná dodať prúd až 6 A pri inštalácii na malom prúde inštalácia ukázala výsledok 2 A. To stačí na zapnutie prijímača a pár žiaroviek. Výkon závisí od sily, ktorou voda prúdi.

Materiály a nástroje:
- rohy a zvyšky plechov;
- disky na vytvorenie kolesa (používané z krytu generátora Onan, ktorý zlyhal);
- generátor (vyrobený z dvoch 28 cm brzdových kotúčov Dodge);
- hriadeľ a ložiská boli tiež prevzaté z Dodge;
- medený drôt s prierezom asi 15 mm;
- Neodymové magnety;
- preglejka;
- polystyrénová živica (potrebná na vyplnenie statora a rotora).

Výrobný proces:

Krok jedna. Vytvorenie kolesa
Na vytvorenie kolesa budete potrebovať dva oceľové disky. IN v tomto prípade ich priemer je 28 cm (11 palcov). Disk je potrebné označiť, aby bolo jasné, kam namontovať čepele. Na výrobu čepelí vezmite rúrku s priemerom 4 palce a rozrežte ju pozdĺžne na 4 časti. Celkovo má koleso 16 lopatiek. Na upevnenie kotúčov sú utiahnuté štyrmi skrutkami. Potom môžete čepele nainštalovať do požadovaných polôh. Sú spolu zvarené. Medzera medzi diskami je 10 palcov, to znamená, že dĺžka kolesa je 10 palcov.

V tejto fáze je montáž vodnej elektrárne dokončená, koleso je pripravené, teraz musíte vyrobiť trysku a generátor. Na jednej strane disku je otvor pre pohodlné zapínanie kolesá ku generátoru.

Krok dva. Vytvorenie trysky
Tryska je potrebná na nasmerovanie vody na koleso. Je široký 10 palcov, rovnako ako šírka kolesa. Tryska je vyrobená z jedného kusu kovu ohýbaním. Ďalej je konštrukcia zváraná dohromady pomocou zvárania.

Teraz môžete nainštalovať koleso na nápravu a mechanická časť vodnej elektrárne je takmer pripravená. Zostáva len zostaviť a nainštalovať generátor.
Tryska je výškovo nastaviteľná, čo vám umožňuje regulovať prietok vody v závislosti od situácie.

Krok tri. Zostavenie generátora
Proces vytvárania generátora pozostáva z niekoľkých krokov. Najprv musíte urobiť vinutie, pozostáva z 9 cievok. Každá cievka má 125 závitov. Priemer medeného drôtu je 1,5 mm. Každá fáza je tvorená tromi cievkami, ktoré sú zapojené do série. Celkovo je 6 koncov, čo vám umožní vytvoriť hviezdicové aj trojuholníkové spojenie.

Nakoniec sa cievky naplnia polyetylénovou živicou a vyjde hotový stator. Má priemer 14 palcov a hrúbku 0,5 palca.

Na zostavenie generátora potrebujete preglejku, z ktorej je vyrobená šablóna. Ďalej sa pomocou tejto šablóny osadí 12 magnetov s rozmermi 2,5 x 5 cm a hrúbkou 1,3 cm. Nakoniec sa rotor tiež naplní polyetylénovou živicou. To je všetko, po vysušení je generátor pripravený.

Pod hliníkovým krytom sa nachádzajú usmerňovače, ktoré sú trojfázové striedavý prúd konštantný. Ampérmetrová stupnica má rozsah až 6 A. S minimálnou medzerou medzi magnetmi prístroj produkuje 12 Voltov pri 38 ot./min.

Na zadnej strane generátora sú dve odsadené skrutky, ktoré umožňujú nastaviť vzduchovú medzeru. Takto je možné zvoliť najvhodnejšie prevádzkové parametre generátora.

Krok štyri. Záverečná fáza montáž a inštalácia generátora
Všetky upevňovacie prvky, ako aj vodné koleso, je potrebné natrieť. Po prvé, zariadenie bude vyzerať krajšie. A po druhé, farba ochráni kov pred hrdzou, ktorá sa rýchlo objaví v blízkosti vodného zdroja. Bolo by pekné vybaviť generátor ochranným krídlom, ktoré odstraňuje postriekanie, ale autor nemal žiadne vhodný materiál.

Na fotografii môžete vidieť miesto, kde bude inštalovaný generátor. Ide o potrubie, z ktorého vyteká voda z priehrady. Rozdiel je asi 3 stopy. Koleso odoberie len určitú časť celkového prietoku vody. Na praxi najlepšie výsledky ukázal polohu, keď voda vstupuje pod uhlom 10 hodín a vystupuje pod uhlom 5 hodín. Vtedy sa dosiahne najväčšia sila.

Ak v blízkosti vášho domova tečie rieka alebo dokonca malý potok, potom pomocou domácej mini vodnej elektrárne môžete získať bezplatnú elektrinu. Možno to nebude príliš veľký prírastok do rozpočtu, ale uvedomenie si, že máte vlastnú elektrinu, stojí oveľa viac. No, ak napríklad v chate nie je centrálne napájanie, potom bude jednoducho potrebné aj malé množstvo elektriny. A tak na vytvorenie domácej vodnej elektrárne sú potrebné aspoň dve podmienky - dostupnosť vodného zdroja a túžba.

Ak sú prítomné oboje, potom prvá vec, ktorú musíte urobiť, je zmerať rýchlosť toku rieky. Je to veľmi jednoduché - hodiť vetvičku do rieky a zmerať čas, počas ktorého pláva 10 metrov. Delením metrov sekundami získate aktuálnu rýchlosť v m/s. Ak je rýchlosť nižšia ako 1 m/s, potom produktívna mini vodná elektráreň nebude fungovať. V tomto prípade sa môžete pokúsiť zvýšiť rýchlosť prúdenia umelým zúžením kanála alebo vytvorením malej hrádze, ak máte čo do činenia s malým potokom.

Ako vodítko môžete použiť vzťah medzi rýchlosťou prúdenia v m/s a výkonom odoberanej elektriny z hriadeľa vrtule v kW (priemer skrutky 1 meter). Údaje sú v skutočnosti experimentálne, výsledná sila závisí od mnohých faktorov, ale je vhodná na vyhodnotenie.

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 atď.

Moc domáca mini vodná elektráreňúmerná tretej mocnine rýchlosti prúdenia. Ako už bolo naznačené, ak je rýchlosť prúdenia nedostatočná, skúste ju umelo zvýšiť, ak je to samozrejme možné.

Typy malých vodných elektrární

Existuje niekoľko hlavných možností pre domáce mini vodné elektrárne.

Vodné koleso

Toto je koleso s lopatkami namontovanými kolmo na hladinu vody. Koleso je menej ako do polovice ponorené do prúdu. Voda tlačí na lopatky a otáča koleso. Nechýbajú ani turbínové kolesá so špeciálnymi lopatkami optimalizovanými pre prúdenie kvapaliny. Ale to stačí komplexné návrhy viac továrne ako domáce.

Rotor Daria

Toto je rotor s vertikálnou osou, ktorý sa používa na generovanie elektrická energia. Vertikálny rotor, ktorý sa otáča v dôsledku tlakového rozdielu na jeho lopatkách. Tlakový rozdiel vzniká prúdením tekutiny okolo zložité povrchy. Efekt je podobný zdvihnutiu krídlového krídla alebo zdvihu krídla lietadla. Tento dizajn si patentoval Georges Jean-Marie Darrieux, francúzsky letecký inžinier v roku 1931. Často sa používa aj v konštrukciách veterných turbín.

Vodná elektráreň Garlyandnaya

Vodnú elektráreň tvoria ľahké turbíny - hydraulické vrtule, navlečené a pevne upevnené vo forme girlandy na kábli vrhanom cez rieku. Jeden koniec kábla je upevnený v nosnom ložisku, druhý otáča rotor generátora. V tomto prípade hrá kábel úlohu akéhosi hriadeľa, ktorého rotačný pohyb sa prenáša na generátor. Prúd vody otáča rotory, rotory otáčajú káblom.

Vrtuľa

Tiež si požičal z návrhov veterných elektrární, akési „podvodné veterné turbíny“ s vertikálnym rotorom. Na rozdiel od vzduchovej vrtule má podvodná vrtuľa lopatky minimálnej šírky. Pre vodu stačí šírka čepele len 2 cm Pri takejto šírke bude minimálny odpor a maximálna rýchlosť rotácia. Táto šírka lopatiek bola zvolená pre rýchlosť prúdenia 0,8-2 metre za sekundu. O vysoké rýchlosti Možno sú optimálne iné veľkosti. Vrtuľa sa nepohybuje v dôsledku tlaku vody, ale v dôsledku vytvárania zdvíhacej sily. Rovnako ako krídlo lietadla. Lopatky vrtule sa pohybujú naprieč prúdom a nie sú ťahané v smere prúdenia.

Výhody a nevýhody rôznych systémov domácich mini vodných elektrární

Nedostatky girlandová vodná elektráreň zrejmé: vysoká spotreba materiálu, nebezpečenstvo pre ostatných (dlhý podvodný kábel, rotory skryté vo vode, blokovanie rieky), nízka účinnosť. Vodná elektráreň Garland je akousi malou priehradou. Odporúča sa používať v neobývaných, odľahlých oblastiach s príslušnými výstražnými značkami. Môže sa vyžadovať povolenie úradov a environmentalistov. Druhou možnosťou je malý potôčik vo vašej záhrade.
Rotor Daria- náročné na výpočet a výrobu. Na začiatku práce si to treba odkrútiť. Je to však atraktívne, pretože os rotora je umiestnená vertikálne a energiu je možné odoberať nad vodou bez ďalších prevodov. Takýto rotor sa bude otáčať pri akejkoľvek zmene smeru prúdenia - to je plus.

Najčastejšie keď budovanie domácich vodných elektrární dostali schémy vrtule a vodného kolesa. Pretože tieto možnosti sú relatívne jednoduché na výrobu, vyžadujú minimálne výpočty a sú implementované s minimálne náklady, majú vysokú účinnosť, ľahko sa nastavujú a obsluhujú.

Ak nemáte zdroj vodnej energie, môžete si vyrobiť vlastnú domácu veternú elektráreň.

P príklad najjednoduchšej mini-vodnej elektrárne

Najjednoduchšiu vodnú elektráreň možno rýchlo postaviť z obyčajného bicykla s dynamickým svetlometom. Niekoľko nožov (2-3) musí byť pripravených z pozinkovaného železa alebo tenkého hliníkového plechu. Čepele by mali mať dĺžku od ráfika kolesa po náboj a šírku 2-4 cm. Tieto čepele sa inštalujú medzi lúče pomocou akejkoľvek dostupnej metódy alebo pomocou vopred pripravených spojovacích prvkov.
Ak používate dve čepele, umiestnite ich oproti sebe. Ak chcete pridať viac nožov, potom vydeľte obvod kolesa počtom nožov a nainštalujte ich v rovnakých intervaloch. Môžete experimentovať s hĺbkou ponorenia kolesa s lopatkami vo vode. Zvyčajne je ponorený do jednej tretiny až polovice.
O možnosti putovnej veternej elektrárne sa uvažovalo už skôr.

Takáto mikro vodná elektráreň nezaberie veľa miesta a výborne poslúži cyklistom - hlavná je prítomnosť potôčika alebo potôčika - čo je zvyčajne miesto, kde sa tábor zriaďuje. Mini vodná elektráreň z bicykla bude môcť osvetliť stan a nabíjať Mobilné telefóny alebo iné gadgety.

Podrobne popíšte, čo môžete potrebovať mikro-vodná elektráreň, nemá zmysel - odpovede na túto otázku sú zrejmé. Povedzme v krátkosti, že zo známeho alternatívne zdroje energie – solárne generátory, veterné a vodné elektrárne – tie sú potenciálne najvýkonnejšie za nižšiu cenu. Okrem toho nie ste závislí od faktorov počasia - vetra alebo slnka.

Významnou výhodou domácej mikro-vodnej elektrárne je aj relatívna lacnosť a dostupnosť materiálov. Nákup továrenskej vodnej elektrárne vás môže stáť 1 000 – 10 000 USD,

Práve mini-vodné elektrárne sú však najťažšie na projektovanie a výrobu, najmä pre netrénovaného človeka. Napríklad nadšencovi Lukmonovi Akhmedovovi (Tadžikistan) trvalo približne 2 roky, kým vyrobil svoju vlastnú verziu elektrárne. Pri písaní tohto článku sme sa snažili načrtnúť celý proces dostatočne podrobne a jasne, krok za krokom. Dúfame, že s našou pomocou vám to zaberie oveľa menej času.

Typy mikro vodných elektrární

Okamžite si všimnime, že v tomto článku budeme hovoriť o tom, ako vlastnými rukami vyrobiť bezhradé mikro-vodné elektrárne. Stavba priehrady je zložitá a nákladná úloha a veľa času budete musieť stráviť aj získaním súhlasu od úradov. S vodnými elektrárňami bez priehrady je všetko oveľa jednoduchšie: sú šetrnejšie k životnému prostrediu a ich hlavná nevýhoda – nižší výkon – nie je kritická, pretože energiu potrebujeme na súkromné, relatívne malé potreby.

Samostatne poznamenávame, že „mikrovodná elektráreň“ znamená jednotku s výkonom do 100 kW.

Existujú teda 4 typy vodných elektrární bez priehrady: vodná elektráreň „girland“, „vodné koleso“, rotor Darrieus a „vrtuľka“. Vodné elektrárne bez priehrad sa tiež často nazývajú „tečúce“ alebo „voľne tečúce“.

• Vodnú elektráreň Garland vyvinul sovietsky inžinier Blinov v polovici 20. storočia. Skladá sa z malých turbín - hydraulických vrtúľ, navlečených vo forme guľôčok na kábli, ktorý je vrhnutý cez rieku. Jeden koniec kábla je pripevnený k nosnému ložisku a druhý otáča hriadeľ generátora. Kábel v tejto jednotke plní úlohu hriadeľa, ktorého rotácia sa prenáša na hriadeľ generátora. Nevýhody girlandovej vodnej elektrárne zahŕňajú relatívne vysoké náklady, nebezpečenstvo pre ostatných (je pravdepodobné, že takýto projekt bude musieť byť koordinovaný s úradmi a susedmi) a nízky výkon.
• Vodné koleso je inštalované kolmo na hladinu vody a je ponorené do vody menej ako do polovice. Môže sa aktivovať dvoma spôsobmi: buď prúd vody tlačí na lopatky v spodnej časti kolesa, čím sa otáča, alebo prúd vody padá na koleso zhora (pozri fotografiu nižšie). Účinnosť poslednej možnosti je oveľa vyššia. Pri výrobe turbíny tohto typu je hlavnou otázkou kompetentný výber tvaru lopatiek, ktorý umožní čo najefektívnejšie využitie vodnej energie.
• Rotor Darrieus je vertikálny rotor so špeciálne navrhnutými lopatkami. Vďaka nemu prúd vody tlačí na lopatky rôznymi silami, vďaka čomu dochádza k rotácii. Tento efekt možno prirovnať k zdvihu krídla lietadla, ktorý vzniká v dôsledku rozdielu tlaku nad a pod krídlom.
• Vrtuľa má podobný dizajn ako vrtuľa veterného generátora (odtiaľ v skutočnosti názov) alebo vrtule lode. Lopatky podvodnej vrtule sú však zvyčajne oveľa užšie, čo umožňuje efektívnejšie využitie energie prúdenia. Napríklad pre rieku s rýchlosťou prúdu 1-2 m/s stačí šírka 2 centimetre. Tento dizajn je vhodný pre rýchle a hlboké rieky. Dôležitý bod: Pre bezpečnosť plavcov a turistov nezabudnite nainštalovať zábranu a výstražnú bóju. Jednotka sa točí pomerne rýchlo a môže spôsobiť vážne zranenie.

Podľa nášho názoru na výrobu „urob si sám“ mikro-vodná elektráreň Optimálne je použiť vrtuľové prevedenie alebo prevedenie typu „vodné koleso“. Všimnite si, že v továrensky vyrábaných jednotkách majú turbíny oboch typov dostatok zložitý tvar(takzvaná „Kaplanova turbína“, „Peltonova turbína“ atď.), čo umožňuje dosiahnuť maximálnu účinnosť pre rôzne druhy tok. Vyrábať takéto turbíny v „domácej“ výrobe je však náročné.

Trochu teórie o mikro vodných elektrárňach a základných výpočtoch.

Ďalším krokom je výpočet a meranie prietoku. Jeho určovanie podľa oka je veľmi riskantné - veľmi ľahko sa pomýlite, preto si odmerajte 10-20 metrov pozdĺž brehu, hoďte do vody plavák (čip, malú loptičku) a zmerajte čas, za ktorý sa čip dostane. preplávať vzdialenosť. Vydelíme vzdialenosť časom – dostaneme rýchlosť prúdu. Ako ukazuje prax, ak je to menej ako 1 m/s, výstavba mikrovodnej elektrárne v danom toku môže byť neopodstatnená. Ak plánujeme získavať energiu v dôsledku výškových rozdielov, potom je možné výkon približne vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

Výkon N=k*9,81*1000*Q*H,

kde k je účinnosť systému (zvyčajne 20%-50%); 9,81 (m/s2) - zrýchlenie voľného pádu; H – výškový rozdiel;

Q – prietok vody (m3/s); 1000 je hustota vody (kg/m3).

Ako je zrejmé zo vzorca, výkon je priamo úmerný rýchlosti. Ak má rieka niekoľko ramien, potom sa oplatí zmerať rýchlosť vo všetkých a vybrať tok, ktorý má najvyššiu rýchlosť a hĺbku. Upozorňujeme, že merania sa musia vykonávať za pokojného počasia.

Nájdite šírku a hĺbku rieky v metroch. Zjednodušene predpokladáme, že prietok v priereze má tvar obdĺžnika, potom vynásobením plochy prierezu jeho rýchlosťou získame prietok:

Q = a*b*v. Pretože v skutočnosti má prierez vodného toku menšiu plochu, potom by sa výsledná hodnota mala vynásobiť 70% -80%.

Ak už máme hotový generátor, tak vieme odhadnúť možný pracovný polomer kolesa a potrebný multiplikačný faktor.

Polomer kolesa (m) = rýchlosť prietoku (m/s) / rýchlosť kolesa (Hz). Rýchlosť otáčania kolesa môžeme odhadnúť tak, že poznáme pracovnú frekvenciu generátora (zvyčajne v „ot./min“) a očakávaný redukčný pomer.

Prax: stavanie mikro-vodných elektrární sami

Teraz je čas navrhnúť a vyrobiť turbínu. Nižšie popíšeme vlastnosti výstavby mikrovodnej elektrárne typu „vodné koleso“. Tento dizajn Je výhodné použiť, ak máme možnosť usporiadať výškový rozdiel pre prietok (alebo takýto rozdiel už existuje, napr. ide o odtokové potrubie z jazierka). Ako je spomenuté vyššie, Osobitná pozornosť mali by ste venovať pozornosť tvaru nožov. Ak používate koleso s čepeľami vo forme matríc (pozri fotografiu nižšie, v tomto prípade sú čepele inštalované pod uhlom 45 stupňov), potom bude účinnosť takejto inštalácie veľmi nízka.

Lepšie je použiť konkávne čepele, ktoré sa dajú získať napríklad z PVC resp kovová rúrka, pozdĺžne ho rozrežte na 2 alebo 4 časti. Ako ukazuje prax, malo by byť najmenej 16 čepelí, aby ste potrubie odrezali čo najrovnejšie, nakreslite čiary značky pozdĺž povrchu. Môžete tiež pripojiť 2 paralelné drevené tyče a použiť ich ako sprievodcov. Povrch lopatiek by mal byť vyleštený, inak sa časť vodnej energie stratí na trenie.

Ako samotné koleso môžete použiť prázdnu káblovú cievku alebo jednoducho vyrobiť disky vhodného priemeru. Vzdialenosť medzi kotúčmi zodpovedá dĺžke lopatiek. Disky spojíme dohromady a vyrežeme polkruhové drážky na inštaláciu nožov. Alternatívne je možné čepele zvárať. Ak je konštrukcia malá, na ochranu pred úlomkami je možné použiť sieť pripevnenú pred kolesom. V prípade, že voda padá na lopatky zhora, ale prietok je dostatočne široký, má zmysel vyrobiť trysku (pozri fotografiu nižšie), vďaka ktorej sa využije všetka energia prúdu. Na fotografii vyššie vidíte, že samotná odpadová rúra je úzka, takže nie je potrebné použiť trysku. V každom prípade by tok mal dopadať na vodné koleso zhora, približne v 10. hodine, ak si koleso predstavíte v podobe ciferníka hodiniek.

Ako nosná konštrukcia Môžete použiť zváraný kovový rám. Ak chcete zvýšiť účinnosť, pokúste sa, ak je to možné, zmeniť umiestnenie kolesa: bližšie-ďalej, vyššie-nižšie vzhľadom na prichádzajúci prúd.

Teraz musíme namontovať stupňovitú prevodovku (násobič). Prevod aj reťaz sú vhodné. Ktorý multiplikátor použiť a aký redukčný faktor je potrebný, závisí od prietoku, výkonnostné charakteristiky kolesá a generátor. Výpočet koeficientu je veľmi jednoduchý - vydeľte pracovný počet otáčok generátora počtom otáčok kolesa za minútu. Niekedy musíte použiť 2 prevodovky odlišné typy. Na prenos rotácie z kolesa na prevodovku alebo generátor sa používa rúrka, hnací hriadeľ alebo iný podobný prvok.

Ako generátor je vybraný akýkoľvek vhodný motor a je žiaduce, aby bol synchrónny. Pre asynchrónne budete musieť pridať kondenzátory pracujúce v hviezde alebo trojuholníku. Charakteristiky kondenzátorov závisia od sieťového napätia a parametrov motora. Hlavný problém pri používaní asynchrónny motor udrží konštantný počet otáčok. Ak sa zmení, budete musieť vymeniť aj kondenzátory, čo môže byť veľmi problematické.

Ak v blízkosti vášho domova tečie rieka alebo dokonca malý potok, potom pomocou domácej mini vodnej elektrárne môžete získať bezplatnú elektrinu. Možno to nebude príliš veľký prírastok do rozpočtu, ale uvedomenie si, že máte vlastnú elektrinu, stojí oveľa viac. No, ak napríklad v chate nie je centrálne napájanie, potom bude jednoducho potrebné aj malé množstvo elektriny. A tak na vytvorenie domácej vodnej elektrárne sú potrebné aspoň dve podmienky - dostupnosť vodného zdroja a túžba.

Ak sú prítomné oboje, potom prvá vec, ktorú musíte urobiť, je zmerať rýchlosť toku rieky. Je to veľmi jednoduché - hádžte vetvičku do rieky a zmerajte čas, počas ktorého pláva 10 metrov. Delením metrov sekundami získate aktuálnu rýchlosť v m/s. Ak je rýchlosť nižšia ako 1 m/s, potom produktívna mini vodná elektráreň nebude fungovať. V tomto prípade sa môžete pokúsiť zvýšiť rýchlosť prúdenia umelým zúžením kanála alebo vytvorením malej priehrady, ak máte čo do činenia s malým potokom.

Ako vodítko môžete použiť vzťah medzi rýchlosťou prúdenia v m/s a výkonom odoberanej elektriny z hriadeľa vrtule v kW (priemer skrutky 1 meter). Dáta sú v skutočnosti experimentálne, výsledná sila závisí od mnohých faktorov, ale je vhodná na vyhodnotenie. Takže:

• 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 atď.

Výkon domácej mini vodnej elektrárne je úmerný tretej mocnine rýchlosti prúdenia. Ako už bolo naznačené, ak je rýchlosť prúdenia nedostatočná, skúste ju umelo zvýšiť, ak je to samozrejme možné.

Typy malých vodných elektrární

Existuje niekoľko hlavných možností pre domáce mini vodné elektrárne.


Toto je koleso s lopatkami namontovanými kolmo na hladinu vody. Koleso je menej ako do polovice ponorené do prúdu. Voda tlačí na lopatky a otáča koleso. Nechýbajú ani turbínové kolesá so špeciálnymi lopatkami optimalizovanými pre prúdenie kvapaliny. Ale to sú dosť zložité návrhy, viac továrenské ako domáce.

Je to rotor s vertikálnou osou, ktorý sa používa na výrobu elektrickej energie. Vertikálny rotor, ktorý sa otáča v dôsledku tlakového rozdielu na jeho lopatkách. Tlakový rozdiel vzniká v dôsledku prúdenia kvapaliny okolo zložitých povrchov. Efekt je podobný zdvihnutiu krídlového krídla alebo zdvihu krídla lietadla. Tento dizajn si patentoval Georges Jean-Marie Darrieux, francúzsky letecký inžinier v roku 1931. Často sa používa aj v konštrukciách veterných turbín.

Girlanda Vodná elektráreň sa skladá z ľahkých turbín - hydraulických vrtúľ, navlečených a pevne upevnených vo forme girlandy na kábli vrhanom cez rieku. Jeden koniec kábla je upevnený v nosnom ložisku, druhý otáča rotor generátora. V tomto prípade hrá kábel úlohu akéhosi hriadeľa, ktorého rotačný pohyb sa prenáša na generátor. Prúd vody otáča rotory, rotory otáčajú káblom.

Tiež si požičal z návrhov veterných elektrární, akési „podvodné veterné turbíny“ s vertikálnym rotorom. Na rozdiel od vzduchovej vrtule má podvodná vrtuľa lopatky minimálnej šírky. Pre vodu stačí šírka čepele len 2 cm Pri takejto šírke bude minimálny odpor a maximálna rýchlosť otáčania. Táto šírka lopatiek bola zvolená pre rýchlosť prúdenia 0,8-2 metre za sekundu. Pri vyšších rýchlostiach môžu byť optimálne iné veľkosti. Vrtuľa sa nepohybuje v dôsledku tlaku vody, ale v dôsledku vytvárania zdvíhacej sily. Rovnako ako krídlo lietadla. Lopatky vrtule sa pohybujú naprieč prúdom a nie sú ťahané v smere prúdenia.

Výhody a nevýhody rôznych systémov domácich mini vodných elektrární

Nevýhody girlandovej vodnej elektrárne sú zrejmé: vysoká spotreba materiálu, nebezpečenstvo pre ostatných (dlhý podvodný kábel, rotory skryté vo vode, blokovanie rieky), nízka účinnosť. Vodná elektráreň Garland je akousi malou priehradou. Odporúča sa používať v neobývaných, odľahlých oblastiach s príslušnými výstražnými značkami. Môže sa vyžadovať povolenie úradov a environmentalistov. Druhou možnosťou je malý potôčik vo vašej záhrade.

Rotor Daria je ťažké vypočítať a vyrobiť. Na začiatku práce si to treba odkrútiť. Je to však atraktívne, pretože os rotora je umiestnená vertikálne a energiu je možné odoberať nad vodou bez ďalších prevodov. Takýto rotor sa bude otáčať pri akejkoľvek zmene smeru prúdenia - to je plus.

Najrozšírenejšie konštrukcie na stavbu domácich vodných elektrární sú vrtuľa a vodné koleso. Keďže tieto možnosti sú relatívne jednoduché na výrobu, vyžadujú si minimálne výpočty a realizujú sa s minimálnymi nákladmi, majú vysokú účinnosť a ľahko sa konfigurujú a obsluhujú.

Príklad jednoduchej mini-vodnej elektrárne

Najjednoduchšiu vodnú elektráreň možno rýchlo postaviť z obyčajného bicykla s dynamickým svetlometom. Niekoľko nožov (2-3) musí byť pripravených z pozinkovaného železa alebo tenkého hliníkového plechu. Čepele by mali mať dĺžku od ráfika kolesa po náboj a šírku 2-4 cm. Tieto čepele sa inštalujú medzi lúče pomocou akejkoľvek dostupnej metódy alebo pomocou vopred pripravených spojovacích prvkov.

Ak používate dve čepele, umiestnite ich oproti sebe. Ak chcete pridať viac nožov, potom vydeľte obvod kolesa počtom nožov a nainštalujte ich v rovnakých intervaloch. Môžete experimentovať s hĺbkou ponorenia kolesa s lopatkami vo vode. Zvyčajne je ponorený do jednej tretiny až polovice.

O možnosti putovnej veternej elektrárne sa uvažovalo už skôr.

Takáto mikro vodná elektráreň nezaberie veľa miesta a výborne poslúži cyklistom - hlavná je prítomnosť potôčika alebo potôčika - čo je zvyčajne miesto, kde sa tábor zriaďuje. Mini vodná elektráreň z bicykla dokáže osvetliť stan a nabíjať mobilné telefóny či iné pomôcky.

Vždy som chcel získať elektrinu z potoka, ktorý tečie po obvode môjho domu. Asi pred tromi rokmi som nainštaloval dočasnú turbínu, aby som zistil, či bude fungovať väčšie turbínové koleso.

Demo verzia tohto kolesa bola vyrobená zo starých automobilových stojanov. brúsne kotúče a drevené palety ako čepele.

Ako generátor som použil starú pásku priamy prúd z hnacieho motora Ametec. Aby som všetko pripravil kompletne, použil som mini motorkársku reťaz a 70 a 9 zubové ozubené kolesá (na otáčanie kolesa a na motor). Cena všetkých položiek bola približne 30 libier.

Produkoval maximálne 25 wattov a bežal asi rok, hlavne kvôli obmedzeniam motora Ametec a veľkosti kolies, a viedol ma k zostrojeniu väčšej turbíny.

V prvom rade som potreboval prehradiť vodu potoka tak, aby bola hladina približne po prsia. Bez čakania na koniec leta som vypustil vodu pomocou kalového čerpadla a urobil hrádzu z cementu.

Turbínové kolesá boli vyrobené pre mňa lokálne stavebné firmy vyrobené z odolného viacvrstvového materiálu používaného na výrobu obkladov a terás pri stavbe lodí, hrúbka 13 mm. Nože som vyrobil z rovnakého materiálu. Na záver som disky a lopatky potiahol špeciálnou vodoodpudivou zmesou, aby som predĺžil ich životnosť.

Základ pre turbínu som postavil z dubovej guľatiny. Dub sa ukázal byť veľmi tvrdý, musel som sa s ním pohrabať, kým som polená priskrutkoval ku kamennému rámu. Museli sme vyvŕtať otvory a na to sme museli turbínu priviazať, aby sme ju vyvážili a upravili všetky rozmery a dotiahli skrutky.

Ďalším krokom po inštalácii kolesa bolo vyriešenie problému s pohonom a generátorom.

Pôvodne som používal pohon od Minimoto, ale potom sa malá reťaz začala prešmykovať kvôli vzdialenosti zubov, tak som sa rozhodol kúpiť reťaze a ozubené kolesá s 3/8 rozstupom od dodávateľa ložísk. Generátor dodal Windblue Power Permanent Magnet Generator (PMG). Je schopný produkovať 12 V pri 150 ot./min. Často sa používa ako prerobený automobilový alternátor. Bežný generátor produkuje 12 V len pri 3000 ot./min. Objednal som si tento motor z USA za 135 libier vrátane poštovného.

Koleso sa točilo príliš pomaly a pod hrádzou som musel urobiť stupňovitý podnos, na ktorom sa v úzkom ústí zbierala voda a väčšou silou sa valila na lopatky.

Okrem toho som lišty hlavného rámu upevnil oceľovým lankom s prierezom 1 cm a tam, kde to bolo možné, som základňu spevnil o. kotevné skrutky 1 stopu na ochranu prístroja pred poškodením, ak sa hrádza náhle pretrhne alebo dôjde k silnému nárazovému vetru.

Turbína je vybavená 4x55AH úplne novými batériami. S ich pomocou neustále dobíjam notebook. Kúpil som aj dve vojenské trakčné olovené batérie Hawker 2x110Ah na osvetlenie garáže a domácnosti. Napájanie dvoch rôznych typov batérií pochádza z rôznych vodičov.

Tento systém používam asi rok. Výstupný výkon je 50 W, v špičke produkuje až 500 W. Turbína sa niekoľkokrát zastavila z dôvodu poklesu vody, ako aj z dôvodu zablokovania hlavného toku počas povodní. A tak - po celý rok Tvorba.

Preklad: Jaroslav Nikolajevič