Мини-Гидроэлектростанция 10-15-30-50-100-500 кВт

Что такое мини ГЭС

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

Гидрогенераторы малой мощности для дома

В том случае, если недалеко от вашего загородного дома находится небольшая река или ручей, вы можете самостоятельно построить гидрогенератор малой мощности для дома. Самодельная гидроэлектростанция позволит получать бесплатно электричество.

Возможно, это не сэкономит значительных сумм, но осмысление того, что вы обладаете собственным источником электроэнергии, стоит намного дороже. Есть случаи, когда к дому не проведено центральное электроснабжение. Тогда даже совсем незначительные мощности электроэнергии могут очень пригодиться.

Источниками электроэнергии для малой ГЭС могут быть:

1. Реки или ручьи.
2. Перепады высот на озёрных водосбросах.
3. Водостоки технического назначения.

В сравнении с иными устройствами для получения электроэнергии, которые работают от возобновляемого источника, гидрогенераторы являются самыми сложными. В том случае, если вы решили построить мини-ГЭС, первым делом необходимо вымерять скорость потока реки. Легче всего это сделать, определив, за сколько секунд какой-либо предмет проплывёт 10 метров. Если скорость получилась меньше 1 метра в секунду, продуктивной гидростанции не получится. Но если искусственно заузить русло или сделать небольшую плотину, то скорость потока может немного увеличиться.

МикроГЭС требуется определенной силы напор воды – струя, падая на лопасти гидротурбины, запускает в работу генератор. Действуя по такому принципу, установка вырабатывает электроэнергию. Мощность потока воды зависит либо от естественного перепада уровней воды (деривация), либо искусственным сужением протоки с помощью плотины.

Чтобы вырабатывать некоторое количество электроэнергии, перепады высот должны составлять приблизительно 1–2 метра, а расход воды – 90 литров в секунду. В условиях холмистого рельефа минигидроэлектростанции просто незаменимы. Процесс её монтажа довольно простой и не требует особых знаний и навыков.

Гидроэлектростанции непромышленного назначения

Гидроэлектростанции могут быть непромышленные частные сооружения. Они могут вырабатывать до 100 кВт. Этого вполне достаточно для обеспечения энергией одного частного дома.

Существуют несколько видов мГЭС по принципу действия гидротурбины.

Гирляндная станция с гидровинтами

Гирляндная ГЭС устанавливается на реках или речных участках, скорость водного потока в которых не менее 2,5 м/с, а глубина – не более 1,5 м. ГЭС состоит из перетянутого через реку гибкого стального троса и закрепленных на нем цепи роторов. Один конец троса закрепляется на опорном подшипнике, а другой крепится к валу генератора, который он активирует. Подшипники обеспечивают свободное вращение и способствуют раскручиванию вала.

Вся конструкция напоминает гирлянду, и каждое звено ее – ротор – способно вырабатывать 2 кВт. Водный напор раскручивает погруженные в воду гидровинты, они, в свою очередь, заставляют вращаться трос. Вращение троса через зубчатую передачу активирует работу генератора.

Гирляндные мини-ГЭС устанавливаются на ограниченный промежуток времени и только в ненаселенных местностях.

Вертикальный ротор Дарье

Ротор Дарье состоит из нескольких аэродинамических лопастей, закрепленных на горизонтальных перекладинах. Тип, используемый для ГЭС похож на ветрогенератор, только установленный под водой.

За счет обтекания водой поверхностей создается разница в давлении на лопасти пропеллера. Такой эффект приводит к вращению ротора.

Для начала работы ротора, всю систему нужно заставить крутиться. Остановить движение сможет только замерзание водоема.

Подводный винтовой пропеллер

Подводный винтовой пропеллер является гидроаналогом воздушного генератора, его лопасти полностью погружены в воду.

Для того чтобы получить максимальную скорость вращения при минимальном сопротивлении, размеры лопастей должны соответствовать силе движения водного потока. Например, при скорости движения воды 2 м/с ширина лопасти должна быть 2-3 см.

Подводный пропеллер устанавливается навстречу потоку. Принцип работы состоит не в давлении воды, а за счет образования подъемной силы, например, как у винта корабля.

Важно! Винтовой пропеллер подходит только для глубоких рек с быстрым течением. На неглубоких водоемах подводная установка может нанести вред купающимся людям, рыбакам, водоплавающим животным и птицам.

Водное колесо с лопастями

Самый простой тип водного генератора. Колесо может устанавливать вертикально в плоскости перпендикулярной поверхности воды или горизонтально, когда колесо погружается в воду на 2/3 толщины диска.

В зависимости от русла водоема и глубины можно установить 3 вида водного колеса:

• Подливные (нижнебойные) – вращается за счет скорости потока. Подходят для быстры, но мелководных рек.
• Среднебойные – устанавливаются так, чтобы поток попадал на середину вращающегося колеса. Подходит для рек с несколькими разными уровнями русла.
• Наливные (верхнебойные) – вращаются за счет напора воды, попадающей на верхние лопасти. Установка должна располагаться под плотинами трубами или естественными порогами так, чтобы вода падали на лопасти сверху.

Колесо соединяется с генератором и приводит его в движение для выработки энергии.

Производители предлагают готовые турбины, лопасти которых приспособлены под определенные мощности водного потока.

Условия для установки гидроэлектростанции

Несмотря на заманчивую дешевизну энергии, вырабатываемую гидрогенератором, важно учесть особенности водного источника, ресурсы которого вы планируете задействовать для собственных нужд.

Ведь далеко не каждый водоток подойдет для эксплуатации мини-ГЭС, тем более круглогодичной, поэтому не помешает иметь в резерве возможность подключения к централизованной магистрали.

Несколько «за» и «против»

Основные плюсы индивидуальной гидроэлектростанции очевидны: недорогое оборудование, которое вырабатывает дешевое электричество, да еще и природе не вредит (в отличие от плотин, перекрывающих ток реки). Хотя абсолютно безопасной систему назвать нельзя – все-таки вращающиеся элементы турбин могут нанести травмы жителям подводного мира и даже людям.

Чтобы предупредить несчастные случаи, гидростанцию нужно оградить, а если система полностью скрыта водой – установить на берегу предупреждающий знак

Преимущества мини-ГЭС:

1. В отличие от других «бесплатных» энергоисточников (солнечных батарей, ветрогенераторов), гидросистемы могут работать вне зависимости от времени суток и погоды. Единственное, что может им помешать – замерзание водоема.
2. Для установки гидрогенератора необязательно наличие большой реки – те же водяные колеса с успехом можно использовать даже в мелких (но быстрых!) ручьях.
3. Установки не выделяют вредных веществ, не загрязняют воду и работают практически бесшумно.
4. Для монтажа мини-ГЭС мощностью до 100 кВт не нужно оформлять разрешительную документацию (хотя все зависит от местных властей и типа установки).
5. Избыток электричества можно продавать в соседние дома.

Что касается недостатков – серьезной помехой для продуктивной эксплуатации оборудования может стать недостаточная сила течения. В этом случае придется возводить вспомогательные сооружения, что сопряжено с дополнительными затратами.

Если потенциальной энергии расположенной рядом реки при приблизительном расчете не хватит на выработку электричества в объеме, достаточном для практического применения, стоит обратить внимание на способы сооружения ветрогенераторов. Ветряк послужит эффективным дополнением.

Измерение силы водного потока

Первое, что нужно сделать, чтобы задуматься о виде и способе монтажа станции, – измерить скорость водного потока на облюбованном источнике.

Самый простой способ – опустить на стремнину любой легкий предмет (например, теннисный мячик, кусок пенопласта или рыбацкий поплавок) и засечь секундомером время, за которое он проплывет расстояние до какого-нибудь ориентира. Стандартная дистанция для «заплыва» — 10 метров.

Если водоем находится далековато от дома, можно построить отводной канал или трубопровод, и заодно и позаботиться о перепадах высоты

Теперь нужно пройденное расстояние в метрах разделить на количество секунд – это и будет скорость течения. Но если полученное значение будет меньше 1 м/сек, потребуется возвести искусственные сооружения, чтобы ускорить поток перепадами высот.

Это реально осуществить с помощью разборной плотины или неширокой сливной трубы. Но без хорошего течения от идеи с гидростанцией придется отказаться.

Виды мини гидроэлектростанций

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

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

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

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

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

Электронезависимость — самодельные мини ГЭС

Кто из вас, уважаемые читатели не мечтал о халяве? Чтобы в доме было электричество, им можно было пользоваться, а квитанции не приходили. Для этого некоторые наши товарищи, идут в ногу со временем, применяют солнечные панели и ветрогенераторы. Но вот беда, то пасмурная погода, то полный штиль. И тем неимение, все эти прибамбасы устанавливаются и используются. Особенно это популярно в тех местах, где отродясь не было электричества: — охотничий домик или пасека.

Кроме, выше перечисленных вариантов, есть еще, один ГЭС. Реки, речушки, ручьи, запруды, в общем все, что несет энергию и можно преобразовать в электричество. Вырабатываемый ток, в отличии от солнца и ветра, стабильный и круглосуточный. Конструкции могут быть самые разные, вода давит на лопасти, они раскручивают генераторы, у вас идет зарядка аккумуляторов. Если давление воды приличное, снимается сразу 380В.

Читайте также:  Как монтировать трековые светильники

Популярные сейчас мини электростанции, способные полностью, или частично обеспечить энергией небольшие фермы, места отдыха и рыбалки, или частные подворья. Изготавливать самодельные генераторы можно, но в сравнении с промышленными, они проигрывают. А еще можно применить электродвигатель как генератор. Первый вариант, рассмотрения, это мобильная ГЭС которую можно использовать на запрудах. Это когда ручей перегородили и возможно зарыбили. Лучше места не придумать. Платина подняла воду на насколько метров и создала перепад.

Автор для такого варианта взял сантехнические трубы 110 диаметра ,два поворота, заглушку и тройник. В качестве генератора было взято колесо от электро скутера. Его можно заменить другим электромотором, генератором от мотоцикла, короче чем угодно, что валяется под ногами. Чтобы энергию воды передать на генератор, из старого сгоревшего пылесоса, изъял лопасть и установил на вал.

В тройник мастер завел вал с закрепленными лопастями, а сам генератор через сальник вынес наружу, закрепив болтами через деревянные бруски. Конструкция получилась разборная и легкая. Но самое главное бюджетная. Вместе с помощником мастер спустился к дамбе. Сборку произвели на месте. Соединив трубопровод, скотчем укрепили соединения, чтобы вес воды не разрушил конструкцию. Обычно генератор устанавливают в конце трубы, там где самое большое давление. Но в этом случае разумнее разместит в середине. У него лопасти в виде пропеллера и свободно поточное движение жидкости великолепно его раскручивает.

Для запуска ГЭС, надо просто заполнить выходной стояк водой. Ассистент в этот момент выполняет, роль запорного клапана.

Как только вода заполнила трубу, ее быстро закрывают заглушкой, а ассистент открывает сброс. Вода, под своим весом устремляясь вниз, засасывает воду с основного бассейна. Созданное течение раскручивает генератор, который выдает электрический ток. Замеры показали, напряжение 55В, сила тока 10А. Примерно 500Вт в час, за сутки 12000Вт.

Другой автор реализовал свой проект при помощи ручья. Он собрал мини ГЭС роторного типа. Это когда вода через форсунку под давлением подается на лопасти ротора с двух, или трех сторон. Он взялся за этот проект потому, что перепад высоты составил более 10м. Главное было найти на этом маленьком ручейке место естественного сужения. Здесь автор немного углубился и на дно положил трубу на 200, привалив ее камнями, получилась небольшая запруда. Перед входом в трубу установил металлическую решетку. Труба проходит по дну ручья, а чтобы набрать перепад в десять метров, длинна ее, составляет 220м.

Автор два года присматривался к этому ручью и когда приступил к проекту, знал, что он не замерзает зимой. Вода пройдя расстояние от начала до турбины за счет трения и поворотам потеряла одну пятую части своей мощности.

Сборка роторного генератора происходила так. На вал одевается диск на котором закреплены специальные чашки. Генератор выдает 49В 15А.

А вот еще один автор, который из мусора собрал роторную ГЭС, из сгоревшего вентилятора. Разобрав изделие, мастер нашел сгоревшие обмотки и удалил их. Из металлического листа вырезал полосу и сделал кольцо по имеющемуся корпусу. Внутрь кольца вставил якорь и разметил полюса, согласно которых, вклеил магниты. Вот и все, генератор готов. Осталось собрать и проверить на сколько он хорош. Испытания рукой показали генерацию тока, вот только про силу тока автор промолчал. Из того же металла, что сделал кольцо автор изготовил лопасти турбины, вырезал полоски, загнул и приварил к диску металла. Затем диск приварил к вращающейся части бывшего вентилятора и покрасил. Осталось дело за станиной, на ней будут укреплены форсунки для подачи воды.

Вот мини роторная ГЭС в действии, даже лампу удалось зажечь, возможно и только — ))) Какой вывод напрашивается. Мини ГЭС имеет перспективу в нашем обществе, они привлекают своей стабильностью в генерации электричества. Если условия позволяют этим пользоваться, нужно это внедрять. В конце концов, чтобы не было напрягов с властями и ворами, можно делать погружные ГЭС, которые будут на дне реки и о которых будете знать только вы сами. Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

С ЧЕГО НАЧИНАТЬ СТРОИТЕЛЬСТВО

Возведение мини-ГЭС своими руками стоит начинать с измерения скоростных показателей течения рек. Это делается очень просто: достаточно отметить вверх по течению расстояние в 10 метров, взять в руки секундомер, бросить щепку в воду, и засечь время, за которое она пройдет отмеренную дистанцию.

В конечном итоге, если 10 метров разделить на количество затраченных секунд, получится скорость реки в метрах в секунду. Стоит учитывать, что нет толку сооружать мини-ГЭС в местах, в которых скорость потока не превышает 1 м/с.

Если нужно разобраться, как делают мини-ГЭС в местности, где небольшая скорость реки, то можно попытаться добиться увеличения потока путем организации перепада высот. Сделать это можно через установку сливной трубы в водоем. При этом диаметр трубы будет непосредственно влиять на скорость потока воды. Чем меньше будет диаметр, тем быстрее будет течение.

Подобный подход позволяет организовать мини-ГЭС даже в том случае, если возле дома будет проходить небольшой ручеек. То есть на нем организовывается разборная плотина, ниже которой производится монтаж непосредственно мини-гидроэлектростанции для питания дома и бытовых приборов. опубликовано econet.ru

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! econet

Присоединяйтесь к нам в  , , Одноклассниках

Рекомендации по выбору

Чтобы маслостанция для пресса, для оснащения подъемника или любого другого оборудования эффективно справлялась с поставленными задачами, следует знать, как правильно ее выбрать. На современном рынке предлагается большое разнообразие подобных устройств, цены на которые зависят от следующих факторов:

1. типа используемого первичного двигателя;
2. создаваемого давления и мощности устройства;
3. распределительной аппаратуры;
4. степени мобильности устройства;
5. компании-производителя.

Типовые комплектации гидравлических схем

К основным характеристикам устройств данного типа относятся:

• производительность маслостанции или ее номинальная мощность;
• объем накопительного бака и значение давления, создаваемого рабочей жидкостью.

Кроме того, выбирая гидравлические станции, надо обращать внимание на следующие параметры:

Читайте также:  Какие низкорослые цветы посадить в клумбу, чтобы цвели все лето

• рабочее давление привода;
• рабочий объем поршневой части устройства;
• скорость выполнения рабочего хода и его величина;
• тип привода и варианты настройки оборудования.

Выбирая маслостанцию, учитывайте тот факт, что объем ее накопительного бака должен на четверть превышать объем всех каналов гидравлического оборудования, которое будет подключаться к такому устройству.

Если маслостанция, которую вы собираетесь приобрести, будет одновременно использоваться в комплекте с несколькими исполнительными механизмами, то в качестве такого устройства лучше выбирать многопортовой насос или многоходовой кран.

Выбирая маслостанцию по величине подачи, которую она сможет обеспечить, следует сопоставлять данный параметр с характеристиками исполнительных механизмов. Если величина подачи будет недостаточной, то исполнительный механизм будет работать слишком медленно, если слишком большой, то он может просто выйти из строя.

Как работает мини ГЭС

Принципиальную схему работы ГЭС можно выбрать из нескольких вариантов:

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

На фото мини ГЭС на основе водяного колеса

Мини-Гидроэлектростанция 10-15-30-50-100-500 кВт

Главная Мини-Гидроэлектростанция 10-15-30-50-100-500кВт

Читайте также:  Что такое переполюсовка аккумулятора и как её сделать

Мини-гидроэлектростанция мощностью 10 кВт

(Мини-ГЭС10кВт)

общие сведения Мини-гидроэлектростанция (МиниГЭС) предназначена для обеспечения электрической энергией изолирован­ного от энергетической системы потребителя, а именно: индивидуаль-ного дома, коттеджа и т.д. Комплектность поставки МиниГЭС указана в таблице 1 Условия эксплуатации: — температура воздуха, 0С — в месте расположения энергоблока -10 ¸ +40;

— в месте расположения электрических шкафов 0 ¸ +40; — высота над уровнем моря, м до 1000; — относительная влажность воздуха в месте расположения электрических шкафов не более 98% при t=+ 250С. Гарантийный срок эксплуатации Мини-ГЭС 1 год со дня ее начала, но не более 1,5 лет со дня отгрузки при условии проведения шеф-монтажных и пуско-наладочных работ с участием специалистов фирмы и соблюдения правил транспортировки, хранения и эксплуатации.

Комплектность и стоимость поставки Мини-ГЭС в таблице 1.

Таблица 1

Наименование	Масса, кг
Энергоблок	180
Блок балластной нагрузки	70
Устройство автоматического регулирования	70
Водозаборное устройство	35
Стоимости — мини-ГЭС 10кВт	750 000 руб.

Технические данные Мини-ГЭС приведены в таблице 2.

Читайте также:  Зачем нужны реле РПВ и РПО? Школа для электрика: все об электротехнике и электронике.

Таблица 2

Параметр	Мини-ГЭС 10кВт
Напор (нетто), м	2-4,5	4,5-10
Расход воды, м3/с	0,07-0,14	0,095-0,2
Вырабатываемая мощность, кВт	до 4,0	до 10
Частота вращения, об/мин	1000	1500
Напряжение, В	+25 400-50
Частота тока, Гц	50±2

требования к установке

Для работы Мини-ГЭС обязательным условием является наличие напора (разницы уровней) воды

Напор может быть получен за счет разницы отметок уровней воды между:

— двумя реками;

— озером и рекой;

— на одной реке, за счет спрямления излучины.

Получение напора возможно также при сооружении плотины.

Трубопровод должен обеспечивать подвод воды к энергоблоку с минимальными потерями напора. Длина трубопровода определяется местными условиями.

Мини-гидроэлектростанция мощностью 50 кВт

(Мини-ГЭС50 кВт)

Мини-ГЭС предназначена для преобразования водной энергии малых рек и ручьев в электрическую энергию для нужд потребителя.

Мини-ГЭС является экологически чистым ис­точ­ни­ком элек­тро­энергии, не требующим при эксплуатации пос­то­ян­ного присутствия обслуживающего персонала. Мини-ГЭС предназначена для работы на автономного — изолированного от энергетической системы потребителя.

Основные технические характеристики и стоимость

Напор (нетто), м	4-10	6-12
Расход воды, м3 /сек	0,4-0,9	0,55-1,0
Вырабатываемая мощность, кВт	до 50
Частота вращения, об/мин	750	1000
Напряжение, В	230±25/380±30
Частота тока, Гц	50 ± 2
Число фаз, шт	3
Масса, кг	— энергоблока	1400-2000*
— блока балластной нагрузки	85/190**
— устройства автоматического регулирования	200
Стоимости — мини-ГЭС 50 кВт (тыс сруб)	3000

* Масса зависит от компоновки энергоблока (горизонтальная или вертикальная)

** В зависимости от типа охлаждения (водяное/воздушное).

Требования к сети потребителя (нагрузка дана в процентах от фактически получаемой на мини-ГЭС мощности):

— характеристика сети потребителя локальная,

трех/четырех проводная, 3-х фазная;

— мощность каждого двигателя, % не более 10;

— суммарная мощность двигателей с допол­ни­тельными компенсирующими конденсаторами, % не более 30.

Конструкция и назначение составных частей

Мини-ГЭС включает следующие ос­нов­ные части:

— энергоблок;

Читайте также:  Стабилитроны и стабисторы: Общая информация

— блок балластной нагрузки;

— устройство автоматического регу­ли­ро­вания;

Энергоблок предназначен для выра­бот­­ки электроэнергии. Энергоблок состоит из гидравлической турбины, используемого в ка­честве генератора, Возможна горизонтальная или вертикальная компоновка энергоблока.

Блок балластной нагрузки предназначен для поглощения избыточной активной мощности при работе Мини-ГЭС на изолированную нагрузку. Возможна поставка блока балластной нагрузки с водяным или воздушным охлаждением.

Установка и эксплуатация

Для работы Мини-ГЭС обязательным условием является наличие напора (разницы уровней) воды. Напор может быть получен за счет разницы отметок уровней воды между:

— двумя реками;

— озером и рекой;

— на одной реке, за счет спрямления излучины.

Энергоблок и электрическое оборудование необходимо защитить от неблагоприятного атмосферного воздействия и обеспечить поддержание рабочей температуры для электрооборудования 0¸+40 0С и влажности до 98% при температуре 250С.

• Мини-ГЭС CF 10-500 кВт
• Мини-Гидроэлектростанция мощностью 10кВт
• Мини-Гидроэлектростанция мощностью 50 кВт

Классификация устройств

Малыми считаются гидроэлектростанции вырабатывающие мощность до 5,0 МВт.
Существующие малые гидроэлектростанции классифицируются по:

1. Принципу действия

• Использование «водяного колеса» – в этом случае приемное колесо помещается в водную среду параллельно поверхности воды, при этом погружается лишь частично. Водные массы осуществляя давление на лопасти колеса, приводят его во вращательное движение, которое передается на вращательное движение генератора.
• Гирляндная конструкция – в данной варианте устройства с противоположных берегов прокладывается трос, на который жестко крепятся роторы. Массы воды поступательно перемещаясь вращают роторы. Вращательное движение роторов передается на трос, который, в свою очередь, вращаясь передает свое вращательное движение на вращательное движение генератора. Генератор устанавливается на берегу.
• С ротором Дарье – основой работы устройств данного типа является разность давлений на лопастях ротора. Разность давлений создается путем обтекания водой сложных поверхностей ротора.
• С пропеллером – принцип действия аналогичен работе ветрового генератора, с разницей в том, что в случае мини ГЭС лопасти помещены в водную среду.

2. Возможности применения

• Промышленное использование (180 кВт и выше) — используются для электроснабжения предприятий или реализации потребителям.
• Коммерческое использование (до 180 кВт) — используют для электроснабжения мало энергоемких предприятий и группы домов.
• Бытовое использование (до 15 кВт) — используются для электроснабжения индивидуальных домов и малых объектов.

3. По конструкции турбины

• Осевые – в агрегатах этой конструкции вода движется вдоль оси турбины и попадет на лопасти, которые приходят во вращение.
• Радиально-осевые – в этой конструкции вода изначально движется радиально по отношению оси турбины, а затем в соответствии с осью ее вращения.
• Ковшовые — вода поступает на поверхность ковша (лопатки) через сопла, благодаря которым скорость воды увеличивается, она ударяется о лопатку турбины, турбина вращается, в работу вступает следующая лопатка и процесс продолжается
• Поворотно-лопастные — лопасти поворачиваются вокруг своей оси одновременно с вращением турбины.

4. По условиям монтажа

• Высоконапорные, при перепаде более 60 метров;
• Средненапорные, с перепадом от 25 до 60 метров;
• Низконапорные, с перепадом до 25 метров.

Как оценить потенциальную мощность мини ГЭС

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

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

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

Принцип работы гидравлической маслостанции

Гидравлическую маслостанцию также называют гидроприводом, гидроагрегатом или гидравлической насосной станцией. Она предстает в виде системы, преобразовывающей энергию через управление гидравлической жидкостью.

Тип преобразующейся энергии напрямую зависит от конструктивных особенностей первичного двигателя, который является основным элементом маслостанции.

Принцип работы гидравлической маслостанции состоит в передаче вращающего момента от первоисточника механической энергии (электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания) до вала гидронасоса. При помощи всасывающего фильтра происходит всасывание рабочей жидкости, в данном случае, масла, с помощью гидронасоса. Затем РЖ передается по системе трубопровода к гидравлической аппаратуре, которая его распределяет и определяет его давление на пути к гидроцилиндру или гидромотору, выполняющим работу.

Отработанная рабочая жидкость по системе труб, проходя сливные фильтры, возвращается в гидравлический бак.

Как увеличить эффективность ГЭС

Если вам нужно немного увеличить количество генерируемой электроэнергии, можно организовать увеличение потока путём формирования перепада высот. Самое простое решение данной проблемы – установить в водоём сливную трубу. При этом необходимо учитывать диаметр самой трубы, ведь он напрямую будет сказываться на скорости потока. Чем он меньше – тем больше скорость. Данный способ позволяет установить минигидроэлектростанцию даже в том случае, если возле дома протекает небольшой ручей. Используя качественные материалы при создании генератора, мини-ГЭС можно успешно эксплуатировать это оборудование для домашних потребностей.

Производители установок и оборудования

Производством оборудования для мини ГЭС занимается ограниченное количество предприятий как в нашей стране, так и за рубежом. Объясняется это ограниченностью применения малых гидроэлектростанций обусловленную малым наличием необходимых водных объектов, а также тенденциями развития энергетики в разных странах.

Из зарубежных фирм успешно работающих в этой области бизнеса это

• «CINK Hydro-Energy» Республика Чехия – выполняет весь комплекс работ от проектирования и поставки оборудования, до монтажа и запуска установок в работу.
• «Micro hydro power» Китай – производит и реализует комплекты оборудования для небольших установок бытового применения.
• Инженерно-техническая фирма ОсОО «Гидропоника» г. Бишкек, Кыргызстан. Компания производит и реализует гидрогенераторы для малых ГЭС.

В России на этом рынке работают

• ООО «АЭнерджи» г. Москва. Компания занимается поддержкой развития альтернативных источников энергии. В области малой гидроэнергетики компания предлагает весь спектр услуг от проектирования до сервисного обслуживания сданных установок.
• Межотраслевое научно-техническое объединение «МНТО ИНСЭТ» г. Санкт-Петербург. Фирма занимается проектированием и разработкой оборудования для мини ГЭС, изготовлением и монтажом своей продукции. В линейке выпускаемой продукции имеется:
  • Мини ГЭС с пропеллерным рабочим колесом мощность от 5,0 до 100 кВт;
  • Мини ГЭС с диагональным рабочим колесом, мощностью 20,0 кВт;
  • Мини ГЭС с ковшовым рабочим колесом мощностью до 180 кВт;
  • Гидроагрегаты для малых ГЭС.
• Компания «НПО Инверсия» г. Екатеринбург. Фирма производит оборудование и комплекты мини ГЭС мощностью до 10 кВт.

Принцип действия

Основа работы мини-ГЭС такая же, как у в общем у гидроэлектростанций: преобразование энергию движения воды в электрическую. Отличие состоит только в разной мощности установок и количестве получаемой энергии.

Поток воды может создаваться естественным течением или с помощью воздвижения сооружений, например, небольшой плотины. Искусственный перепад воды усиливает напор за счет силы тяжести. Иногда используются оба способа вместе.

Вода попадает на лопасти турбины и передает им силу своего движения. Гидротурбина передает энергию вращения через редуктор или другую механическую установку на вал генератора. Вращение генератора производит электроэнергию.

Полезная информация. Если усиливается напор попадаемой воды, то ускоряется движение гидравлической турбины. Вследствие этого быстрее вращается гидрогенератор и увеличивается мощность энергии.

Изготовление ГЭС на основе водяного колеса

Разумеется, собрать «на коленке» и возвести махину, предназначенную для обслуживания предприятия или населенного пункта даже из десятка домов – идея из области фантастики. Но соорудить своими руками мини-ГЭС для экономии электричества – вполне реально. Причем задействовать можно как готовые комплектующие, так и подручные материалы.

Поэтому рассмотрим пошагово изготовление наиболее простого сооружения – водяного колеса.

Необходимые материалы и инструменты

Чтобы сделать своими руками мини-ГЭС, нужно подготовить сварочный аппарат, болгарку, дрель и набор вспомогательных инструментов — молоток, отвертку, линейку.

Из материалов понадобятся:

• Уголки и листовой металл толщиной не менее 5 мм.
• Трубы из ПВХ или оцинкованной стали для изготовления лопастей.
• Генератор (можно использовать готовый покупной или сделать самому, как в данном примере).
• Тормозные диски.
• Вал и подшипники.
• Фанера.
• Полистироловая смола для заливки ротора и статора.
• Медный провод на 15 мм для самодельного генератора.
• Неодимовые магниты.

Учтите, что конструкция колеса будет постоянно контактировать с водой, поэтому металлические и деревянные элементы необходимо выбирать с защитой от влаги (или позаботится об их пропитке и покраске самостоятельно). В идеале, фанеру можно заменить пластиком, но деревянные детали проще достать и придать им нужную форму.

Сборка колеса и изготовление сопла

Основой для самого колеса могут стать два стальных диска одинакового диаметра (если есть возможность достать стальной барабан от кабеля – отлично, это намного ускорит процесс сборки).

Но если металла в подручных материалах не нашлось, можно вырезать круги и из водостойкой фанеры, хотя прочность и срок службы даже обработанного дерева не сравнится со сталью. Затем на одном из дисков нужно прорезать круглое отверстие под установку генератора.

После этого изготавливаются лопасти, а их понадобится не меньше 16 шт. Для этого оцинкованные трубы разрезаются вдоль на две или четыре части (зависит от диаметра). Затем места резки и саму поверхность лопастей нужно отшлифовать, чтобы уменьшить потери энергии при трении.

Лопасти устанавливаются под наклоном примерно в 40-45 градусов – это поможет увеличить площадь поверхности, на которую будет воздействовать сила потока

Расстояние между двумя боковыми дисками должно быть максимально приближено к длине лопастей. Чтобы наметить место для расположения будущих ступиц, рекомендуется сделать шаблон из фанеры, на котором будет обозначено место для каждой детали и отверстия для фиксации колеса к генератору. Готовую разметку можно прикрепить на внешней стороне одного из дисков.

Затем круги устанавливаются параллельно друг к другу с помощью стержней со сплошной резьбой, а лопасти привариваются или фиксируются болтами в нужных позициях. Барабан будет вращаться на подшипниках, а в качестве опоры используется рама из уголков или труб небольшого диаметра.

На этом этапе сборку барабана можно считать законченной, осталось оснастить его самодельным генератором и соплом, направляющим поток воды

Сопло предназначено для водных источников каскадного типа – такая установка позволит использовать энергию потока по максимуму. Изготавливается этот вспомогательный элемент путем выгибания листового металла с последующей сваркой швов, а после насаживается на трубу.

Однако если в вашей местности протекает равнинная река без порогов и других высотных препятствий, в этой детали нет необходимости.

Важно, чтобы ширина выходного отверстия сопла соответствовала ширине самого колеса, иначе часть потока будет идти «вхолостую», не попадая на лопасти

Теперь колесо нужно насадить на ось и установить на подпорку из сваренных или скрепленных болтами уголков. Осталось сделать генератор (или установить готовый) и можно отправляться к реке.

Как сделать мини ГЭС в домашних условиях

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

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

Чертеж одного из вариантов строительства мини ГЭС

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

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

[spoiler title=»Источники»]

• https://lux-stahl.ru/shema/gidroelektrostanciya-dlya-doma.html
• https://altenergiya.ru/poleznye-stati/mini-ges-i-ee-princip-raboty-klassifikaciya.html
• https://IstochnikiEnergii.ru/voda/mini-ges
• https://sovet-ingenera.com/eco-energy/eko-dom/gidroelektrostanciya-svoimi-rukami.html
• https://oboiman.ru/ingeneer/avtonomnaa-mini-gidroelektrostancia-ges-svoimi-rukami.html
• https://HobbiNaMillion.ru/na-zemle/mini-ges.html
• https://alter220.ru/voda/mini-ges.html

[/spoiler]