Установки с водяными генераторами - NEVINKA-INFO.RU

Установки с водяными генераторами

Мобильные генераторы, преобразующие энергию водяного потока в электричество, это выпускалось для кемперов, чабанов, лесников,

Установки с водяными генераторами

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.

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.

    Мини ГЭС. Микрогидроэлектростанции

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

    Микро-гидроэлектростанция предназначена для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в электрическую для дальнейшей передачи сгенерированной электроэнергии в энергосистему. Под термином микро подразумевается, что данная гидроэлектростанция устанавливается на малых водных объектах – небольших речках или даже ручьях, технологических протоках или перепадах высот систем водоподготовки, а мощность гидроагрегата не превышает 10 кВт.

    МГЭС разделяют на два класса: это микро-гидроэлектростанции (до 200 кВт) и мини-гидроэлектростанции (до 3000 кВт). Первые применяются в основном в домохозяйствах, и на небольших предприятиях, вторые – на более крупных объектах. Для владельца загородного дома или небольшого бизнеса, очевидно больший интерес представляют первые.

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

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

    С точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, эта конструкция хорошо работает. Поэтому часто применяется и на практике.

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

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

    Ротор Дарье. Это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета. Фактически, МГЭС данной конструкции идентичны одноименным ветрогенераторам, но располагаются в жидкостной среде.

    Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока. Как и у его воздушного собрата, КПД ротора Дарье уступает КПД МГЭС пропеллерного типа.

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

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

    Классификация Мини ГЭС

    Классификация по вырабатываемой мощности (области применения) .

    Вырабатываемая микро ГЭС мощность определяется сочетанием двух факторов, первый это напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие вырабатывающий электроэнергию генератор, и второй фактор – расходом, т.е. объемом воды, проходящем, через турбину за 1 секунду. Расход является определяющим фактором при отнесении ГЭС к определенному типу.

    По вырабатываемой мощности МГЭС подразделяются на:

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

    Классификация по конструкции

    • Осевые турбины. У турбин такого типа поток воды движется вдоль оси, попадая на лопасти.
    • Радиально-осевые турбины. В рабочем колесе турбин данного типа поток сначала движется радиально (от периферии к центру), а затем в осевом направлении (на выход).
    • Ковшовые турбины. В этом типе турбин вода подаётся через сопла по касательной к окружности, проходящей через середину ковша. При этом она, проходя через сопло, формирует струю, летящую с большой скоростью и ударяющую о лопатку турбины, после чего колесо проворачивается, совершая работу. После отклонения одной лопатки под струю подставляется другая.

      Данный тип конструкции очень распространен в микро-гидроэнергетике.
    • Поворотно-лопастные турбины. У данной турбины лопасти могут поворачиваться вокруг своей оси одновременно, за счёт чего регулируется её мощность.

    Классификация по месту установки

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

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

    Составные части Мини ГЭС

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

    • Гидротурбина с лопатками, соединённая валом с генератором
    • Генератор. Предназначен для выработки переменного тока. Присоединяется к валу турбины. Параметры генерируемого тока быть относительно нестабильны, однако ничего похожего на скачки мощности при ветряной генерации не происходит;
    • Блок управления гидротурбиной обеспечивает пуск и останов гидроагрегата, автоматическую синхронизацию генератора при подключении к энергосистеме, контроль режимов работы гидроагрегата, аварийную остановку.
    • Блок балластной нагрузки, предназначенный для рассеивания неиспользуемой потребителем на данный момент мощность, позволяет избежать выхода из строя электрогенератора и системы контроля и управления.
    • Контроллер заряда/ стабилизатор: предназначен для управления зарядом аккумуляторных батарей, контроля поворота лопастей и преобразования напряжения.
    • Банк АКБ: накопительная ёмкость, от размера которой зависит продолжительность функционирования в автономном режиме питаемого ею объекта.
    • Инвертор, во многих гидрогенерирующих системах применяются инверторные системы. При наличии банка АКБ и контроллера заряда, гидросистемы мало чем отличаются от других систем, применяющих ВИЭ.

    Мини ГЭС для частного дома

    Рост тарифов на электроэнергию и отсутствие достаточных мощностей, делают актуальными вопросы о применение бесплатной энергии возобновляемых источники в домашних хозяйствах. По сравнению с другими источниками ВИЭ, мини ГЭС представляют интерес, так как при равной мощности с ветряком и солнечной батареей они способны выдать за равный промежуток времени гораздо больше энергии. Естественное ограничение на их применение является отсутствие реки

    Основным показателем, который указывает на эффективность использования МГЭС является скорость потока водоема. Если скорость меньше 1 м/с, то необходимо принять дополнительные меры по его разгону, например, сделать обводной канал переменного сечения или организовать искусственный перепад высот.

    Далее, определяется необходимая хозяйству мощность и геометрические особенности канала. Все эти показатели учитываются при выборе типа и конструкции устанавливаемой микро-ГЭС.

    Преимущества и недостатки микрогидроэнергетики

    К преимуществам мини гэс для дома можно отнести:

    • Экологическая безопасность (с оговорками для рыб-мальков) оборудования и отсутствие необходимости затопления больших площадей с колоссальным материальным ущербом;
    • Экологическая чистота получаемой энергии. Отсутствует влияние на свойства и качество воды. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения;
    • Низкую стоимость получаемой электроэнергии, которая в разы дешевле вырабатываемой на ТЭС;
    • Простоту и надёжность применяемого оборудования, и возможность его работы в автономном режиме (как в составе, так и вне сети электроснабжения). Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению;
    • Полный ресурс работы станции — не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта);
    • неисчерпаемость используемых для выработки энергии ресурсов.

    Основной недостаток микро-гэс это относительная опасность для обитателей водной фауны, т.к. вращающиеся лопатки турбин, особенно в скоростных потоках, могут представлять угрозу для рыб или мальков. Условным недостатком можно так же считать ограниченность применения технологии.

    Системы управления электроэнергией. Контроль и автоматизированное управление работой системы. Подробнее »

    В ближайшем будущем, появится возможность увеличения КПД солнечных панелей до 50%. Эффективность. Подробнее »

    Руководство Филиала КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» выражает благодарность коллективу ООО. Подробнее »

    КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» 1 сентября 2015

    Уважаемый Ринат Шакирзянович! ООО «ФИНПРОЕКТ» выражает благодарность компании ООО. Подробнее »

    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.

    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).

    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.

    Гидрогенераторы

    1 Определение

    Гидрогенератором (рис.1) называют устройство, которое состоит из электрического генератора и гидротурбины, выполняющей роль механического привода. Служит для вырабатывания электроэнергии на ГЭС. Термин «гидрогенератор» используется согласно ГОСТ 5616 для обозначения термина «генератор гидротурбинный».

    Рисунок 1 – Общий вид установки

    2 Принцип работы

    Гидрогенераторы, как правило, имеют меньшую, чем у других установок скорость работы(не более 500 об/мин), но диаметр турбин может достигать 25 метров. Это обусловлено вертикальным расположением генераторов и спецификой их работы. Для вращения турбины используется энергия падающего потока воды.

    3 Устройство

    Конструкция гидрогенератора определяется, в первую очередь, условиями в которых будет работать электростанция (учитывают напор воды, климат погодные условия и т.д.). Поэтому для каждой ГЭС создаются свои генераторы.

    В общем случае гидрогенератор состоит из ротора, статора, крестовины, подпятников и подшипников. Также устанавливаются устройства для охлаждения обмоток.

    Рисунок 2 – Ремонт гидрогенератора

    4 Характеристики

    В настоящее время номинальная мощность гидрогенераторов составляет в среднем 200-400 МВА, частота вращения — 150-400 об/мин, коэффециент мощности – 0,85-0,95.
    Ротор имеет большое количество пар полюсов и его диаметр в некоторых случаях может доходить до 16 метров.

    Статор (рис.3) располагается внутри специального кожуха и является разборным для упрощения транспортировки и монтирования.

    Рисунок 3 – Статор

    Напряжение статора влияет на стоимость аппарата. Как правило, оно равно 15-20 кВ.
    В качестве систем возбуждения широко применяются системы с тиристорными преобразователями и трехфазными мостовыми системами выпрямления. Системы возбуждения призваны обеспечивать ток и напряжение, которые превышают номинальные не более, чем на 10%.

    5 Классификация

    По способу расположения:

    • Вертикальные
    • Горизонтальные

    Чаще используются именно вертикальные гидрогенераторы, т.к. они более устойчивы к нагрузкам, создаваемым потоком воды.
    Выделяют два основных типа вертикальных генераторов:

    • Подвесные
    • Зонтичные

    Рисунок 4 – Генераторы подвесного и зонтичного типа

    Отличаются в основном расположением подпятника. В подвесных генераторах подпятник опирается на на верхнюю крестовину, расположенную на станине статора.
    В зонтичных подпятник расположен под ротором и опирается на нижнюю крестовину облегченной конструкции.

    При частотах вращения до 200 об/мин гидрогенераторы выполняются преимущественно в зонтичном исполнении, свыше 200 об/мин – в подвесном. При частотах вращения свыше 250 об/мин вертикальные гидрогенераторы выполняются исключительно в подвесном исполнении.

    При зонтичной конструкции иногда удается снизить высоту агрегата и машинного зала за счет облегчения верхней крестовины и этим уменьшить также массу агрегата и расход материалов.

    6 Расшифровка условных обозначений

    Гидрогенераторы имеют следующие условные обозначения:
    СВ — синхронный, вертикальный, с косвенным воздушным охлаждением обмоток статора и ротора;
    СВИ — синхронный, вертикальный;
    И — условное обозначение станции;
    СВО — синхронный, вертикальный, обратимый, т. е. может работать в режиме генератора или электродвигателя;
    СВФ — синхронный, вертикальный, форсированный, с непосредственным охлаждением обмотки статора водой и ротора воздухом или водой;
    СГ — синхронный, горизонтальный;
    СГКВ — синхронный, горизонтальный капсульный с непосредственным охлаждением обмоток статора и ротора водой;
    ВГС — вертикальный генератор, синхронный;
    ВГСФ — вертикальный генератор, синхронный, форсированный, с непосредственным охлаждением обмотки статора водой и ротора воздухом;
    ВГДС — вертикальный генератор-двигатель, синхронный. Цифрой после условного обозначения типа основного исполнения гидрогенератора (ВГС2, СВ1, СВ2 и др.) обозначена его модификация,

    После буквенного обозначения серии следует дробное число, числитель которого соответствует наружному диаметру, а знаменатель — длине сердечника статора в сантиметрах. Последние цифры обозначают число полюсов ротора, а следующий за ними индекс указывает на климатическое исполнение и категорию размещения гидрогенератора по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70 (У — умеренное; ХЛ — холодное; Т — тропическое; ТВ — тропическое влажное).

    7 Использование ГЭС

    • Отсутствие вредных выбросов
    • Быстрая окупаемость
    • Долгий срок службы
    • Возможность быстро изменять режимы работы
    • Сложность постройки
    • Зависимость от погодных условий

    Заключение

    Гидроэнергетика продолжает развиваться, что связано с все сильнее возрастающими нагрузками на электрические сети и необходимостью обеспечивать статическую и динамическую стабильность их работы. Для этого требуется разрабатывать быстроотзывчивые системы возбуждения. При этом опыт многих стран показывает, что полная замена гидрогенераторов может быть экономически выгодна только для машин малой мощности, для остальной же части более целесообразна модернизация действующего оборудования.

    Список литературы

    1.Мустафин М.А., Шидерова Р.М., Алексеев С.Б., Алмуратова Н.К. – «Электромеханика и электротехническое оборудование. Методические указания к расчетно-графической работе». – Алматы: АУЭС, 2011.
    2.Копылов И.П. – «Электрические машины: Учебник для вузов». – 3-е издание, испр. – Москва: Высшая школа, Логос, 2000.
    3.ГОСТ 19431-84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения»
    4.Электрические сети и системы: Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 10.04 всех форм обучения. — Норильск, 1991.

    Яков Кузнецов/ автор статьи

    Приветствую! Я являюсь руководителем данного проекта и занимаюсь его наполнением. Здесь я стараюсь собирать и публиковать максимально полный и интересный контент на темы связанные ремонтом автомобилей и подбором для них запасных частей. Уверен вы найдете для себя немало полезной информации. С уважением, Яков Кузнецов.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    NEVINKA-INFO.RU
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: