Гидроэлектростанция своими руками: как соорудить автономную мини-гэс

Простейшая мини гидроэлектростанция станция своими руками

Создать собственную мини-ГЭС своими руками способен почти каждый. Примеры? Многие туристы для получения освещения в условиях похода используют обыкновенный велосипед, на котором и передвигаются. На любое колесо велосипеда они устанавливают между спицами перемычки из кусков, скажем, тонкого железа и сначала руками, а затем плоскогубцами заводят края листа за спицу, тем самым фиксируя перемычку. Длина перемычки должна соответствовать половине диаметра колеса, то есть перекрывать расстояние от обода до втулки. По сути, она должна быть равна длине спицы. Оптимальным будет установить четыре таких перемычки по типу сторон света: Север, Юг, Запад, Восток. Далее потребуется обычный велогенератор и фонарик подключенный к нему.

Пора выбираться в поход. На ночлег нужно остановиться у реки. Ну и пусть, что комары закусают! Зато получится сделать видео вечеринки, наделать фотографий у костра. Это же очень живописно! Вода в реке должна иметь заметное течение и тогда наша походная мини гидроэлектростанция будет работать. «Да будет свет!» — сказал монтер и сделал замыкание. Нет, это не про нас.

«Да будет свет!» — сказал турист и опустил колесо с перемычками из железа на треть в воду бегущей реки. Сам велосипед ставится на небольшую подставку, или подвешивается за дерево или колышек на берегу так, чтобы колесо на треть было погружено в поток. Вода давит на перемычки, крутит колесо, генератор преобразует энергию воды в ток и мини-фонарик освещает место стоянки.

Нет риска, что батарейки попались бракованные, как в случае применения обычного фонаря, нет риска, что они «сядут», их не надо брать собой в поход в большом количестве. Течение реки никуда не исчезнет. Туристы, чаще всего, предпочитают останавливаться в проверенных местах. Так что, единожды получив электрический ток посредством минивело-ГЭС на месте ночлега, они будут помнить это место и постараются коротать темное время суток именно здесь.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Принцип работы гидроэлектростанции для дома достаточно прост. Схема сооружения выглядит следующим образом. На турбину падает вода, заставляя вращаться лопасти. Они, в свою очередь, за счет крутящего момента или перепада давления приводят в движение гидропривод. От него передается полученная мощность на электрогенератор, который и вырабатывает электричество.

В настоящее время схема ГЭС чаще всего укомплектовывается системой управления. Это позволяет конструкции работать в автоматическом режиме. В случае необходимости (к примеру, аварии) имеется возможность перехода на ручное управление.

https://youtube.com/watch?v=uChNzJ2d3Jo

Построить водяную станцию для получения электроэнергии можно самостоятельно. Для частного дома достаточно двадцати киловатт в сутки. С таким значением справится даже мини-ГЭС, собранная своими руками. Но при этом следует помнить, что данный процесс характеризуется рядом особенностей:

• Точные расчеты провести достаточно трудно.
• Размеры, толщина элементов выбирается «на глаз», только опытным путем.
• Самодельные сооружения не имеют защитных элементов, что приводит к частым поломкам и связанным с этим затратам.

Если все же решаетесь делать все своими руками, то начинать необходимо с измерения скорости потока воды в реке. Ведь от этого зависит мощность, которую можно получить. Если скорость будет меньше одного метра в секунду, то строительство мини-гидроэлектростанции в данном месте не оправдает себя.

Еще один этап, который нельзя опускать – это расчеты. Необходимо тщательно рассчитать размер затрат, которые уйдут на строительство станции. В результате может оказаться, что гидроэлектростанция – не лучший вариант

Тогда стоит обратить внимание на другие виды альтернативной электроэнергии

Мини-гидроэлектростанция может стать оптимальным решением в вопросе экономии затрат на электроэнергию. Для ее строительства необходимо наличие реки недалеко от дома. В зависимости от желаемых характеристик можно подобрать подходящий вариант ГЭС. При правильном подходе выполнить подобное сооружение можно даже своими руками.

Особенности возведения и эксплуатации

Выбор определенной модификации ГЭС определяется особенностями местности и расчетной эффективностью речного потока. Общая схема всех видов в обязательном порядке включает сорозаборные решетки на входных отверстиях, центр управления и контроля, площадку для обслуживания электрооборудования и трансформаторы, преобразующие вырабатываемое электричество в 220 V или другой необходимый стандарт напряжения.

Для сооружения генератора ГЭС используют распространенные унифицированные элементы. Все оборудование износостойкое, обладает большим сроком эксплуатации и минимальными требованиями к обслуживанию. Но в целом устройство каждой станции уникально. Конструкцию, привязанную к конкретному географическому району, нельзя повторить, как нельзя найти и две идентичные по условиям бассейна реки.

Разобравшись, как работает гидроэлектростанция, можно сформулировать ее преимущества относительно ТЭС и АЭС:

• вода — возобновляемый и чистый источник энергии;
• высокий КПД;
• отсутствие расходов на топливо;
• снижение затрат на обслуживание и персонал;
• низкий уровень риска аварий.

Причина, по которой выработка электроэнергии ГЭС составляет лишь около 20% от мирового производства электричества, заключается в необратимом влиянии на экосистему по всему руслу реки и ирригацию прилегающих территорий. Размеры всего гидроузла, включая водохранилище, достигают сотен тысяч га. До сих пор не существует надежных методов комплексной оценки масштабов такого влияния.

Типовая схема гидростанции

1. Бак
2. Насос
3. Фильтр напорный
4. Фильтр всасывающий
5. Фильтр сливной
6. Предохранительный клапан
7. Гидрораспределитель

Бак

Гидравлический бак служит для хранения циркулирующей в гидросистеме рабочей жидкости, выделения из нее воздуха и частичного охлаждения. При проектирования бака должны быть обеспечены нормальные условия всасывания и деаэрации рабочей жидкости. Размеры и форма бака тесно связаны с температурным режимом в гидроприводе, поскольку через стенки бака в окружающую среду передается некоторая часть тепловой энергии, выделяемой в процессе функционирования гидросистемы. В процессе производства все баки подвергаются обязательной проверке на герметичность и последующей окраске с использованием специальных технологий и материалов, стойких к горячему маслу. Для контроля уровня жидкости в гидробаке имеется визуальный индикатор уровня. Слив жидкости осуществляется через сливное отверстие или кран, расположенные в нижней части гидравлического бака. Нами разработаны гидравлические баки различных конструкций и типоразмеров, ознакомиться с которыми Вы можете в соответствующем разделе каталога.

Насос

Гидравлические насосы являются силовыми элементами гидропривода, преобразующими механическую энергию вращения приводного вала в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости, которая подается по трубопроводам к гидродвигателям. Наиболее распространенный тип насосного агрегата для нагнетания гидравлической жидкости в систему изготавливается на базе шестеренного насоса. Диапазон рабочих давлений от 2 до 310 бар, производительности от 0,5 до 100 л/мин (стандартная линейка насосов) и выше 100 л/мин. вплоть до 5000 л/мин. (поставляются под заказ). Подобные решения широко применяются в мобильной и индустриальной технике. Следующий тип насосных агрегатов – с пластинчатыми насосами. Данный тип насосов обеспечивает более равномерную подачу в сравнении с шестеренными насосами и большую производительность. Диапазон рабочих давлений несколько ниже и редко превышает 160 бар (импортной промышленностью выпускаются насосы на 210 и более бар). Пластинчатые насосы могут выпускаться одно- и двухпоточными, с фиксированной и регулируемой производительностью, а также сквозным валом для установки дополнительного насоса, например, шестеренного. Данный тип насосов распространен в станкостроении и гидроприводах широкого круга применения. Насосные агрегаты с аксиально-поршневыми насосами отличаются компактностью и вытекающей из этого минимальной массой. За счет использования рабочих органов, обладающих небольшими радиальными размерами и, следовательно, сравнительно малым моментом инерции, в таких машинах реализуется возможность быстрого регулирования частоты вращения. Помимо этого, к преимуществам аксиально-поршневых насосов относится способность к функционированию при высоком давлении (до 400 бар) и высокие значения коэффициента полезного действия (до 95%). Среди недостатков машин этого типа следует отметить солидную стоимость, сложность конструкции, а также существенную пульсацию подачи. Аксиально-поршневые насосы получили наиболее широкое применение в гидроприводах машин, работающих в средних и тяжелых режимах внешних нагрузок с большой частотой включения. Возможно изготовление агрегатов с 2-3 поточными насосами приводимыми в движение одним электродвигателем, что позволяет уменьшить габариты системы и использовать различные комбинации производительности и давления при решении широкого круга задач.

Схема подключения обмоток

Подключение обмоток

Диаметр диска делаем 30-35 см в зависимости от размеров ступицы, которую вы выбрали.

В нашем варианте магниты круглые, но лучше ставить прямоугольные 35х25х5мм, больше магнитный поток, соответственно больше мощность генератора.

При этом, обмотки статора делаются овальные, с размеры магнитов. При установке статора магниты должны совпадать с центром обмоток.

После соединения и изоляции контактов, провода аккуратно укладываются по внутреннему диаметру так, чтобы не касались вращающихся частей конструкции. После чего заливаются эпоксидной смолой. Для надежности можно залитую поверхность накрыть стекловолокном, немного прижать, потом сверху еще раз обильно пропитать стеклоткань эпоксидной смолой.

Через отверстия для крепления, надеваем первый диск на длинные болты вращающегося диска ступицы, магниты наружу фиксируем зажимными гайками.

Следующий одевается диск статора с обмотками и в последнюю очередь второй диск магнитами во внутрь. Диски фиксируются натяжными гайками так, чтобы зазор между ними был равномерный по всей плоскости и составлял не более 3мм. После сборки прокрутите для проверки на отсутствие вибрации и биений, при необходимости отрегулируйте.

Собирая гидрогенератор своими руками в домашних условиях, вы должны понимать, что прямое соединение генератора с колесом упрощает конструкцию, но не всегда бывают такие идеальные условия подачи водного потока на колесо.

Для тех, кто не хочет много мотать, сверлить и клеить есть совсем простые варианты можно купить надежный китайский генератор, ручного привода, точнее ножного. Такие генераторы применяют в велосипедных тренажерах, совмещают приятное с полезным, удобные при чрезвычайных ситуациях.

Генератор с ножным приводом

Генераторы NJB-800-12 очень практичны, имеют красивый дизайн, компактные.

При скорости вращения 250 оборотов на выходе мощность 500Вт, при 500 оборотах 800Вт. 12В.

Его удобно перевозить в багажнике автомобиля на кемпинг, для использования водных ресурсов надо присоединить только лопасти на колесо.

Все хорошо, но один недостаток: стоит это почти 30 тыс. рублей, не каждый может себе позволить. При наличии подходящего водного источника, современные технологии позволяют самостоятельно сделать надежный гидрогенератор, самый главный элемент в этом проекте это ваше желание. Как сделать ручной генератор на видео:

https://youtube.com/watch?v=x0joOR3DE40

Альтернативная энергетика

Устройство мини-ГЭС: теория и практика

В качестве источника энергии для мини-ГЭС из автомобильного генератора могут выступать:

• реки, их отдельные течения и небольшие ручьи, текущие в направлении вниз;
• водоемы с перепадами высот;
• технологические водотоки;
• разница уровней в структуре трубопроводов.

Использовать энергию воды для выработки электричества способны следующие конструкции:

• Водяное колесо. Вращающаяся конструкция частично погружена в воду, где на нее воздействует внутреннее течение. Благодаря механической передаче вращательное движение поступает на генераторную установку, выступающую началом цепи питания подключенных потребителей.
• Конструкция в виде гирлянды. Трос с набором роторов монтируется через источник воды по принципу моста. Вращательное движение роторов под действием воды передается на опору и далее запускает генератор.
• Ротор Дарье. Вращение лопастей такой конструкции обусловлено разницей давления на поверхность каждого крыла.
• Модель в виде пропеллера. Лопасти полностью погружены в воду и движутся в ее толще, передавая вращательное движение на вал генератора.

Преимущества и недостатки мини-ГЭС

Об эффективности и целесообразности сооружения собственной мини-ГЭС из автомобильного генератора свидетельствует возрастающий интерес интернет-пользователей к тематической литературе и видеосюжетам, посвященным данному вопросу. Многочисленные достоинства применения конструкции подтверждены в ходе любительских испытаний и практического применения установок. Особо стоит отметить:

• минимальное вмешательство в естественный ландшафт;
• отсутствие вредного влияния на химический состав воды;
• незначительную зависимость работоспособности установки от внешних условий;
• возможность эксплуатации в режиме нон-стоп;
• дешевизну конструкции, ее доступность для любого домашнего умельца.

В числе достоинств самой гидроустановки стоит отметить техническую простоту и надежность, длительный срок эксплуатации, способность работать в автономном режиме без внешних источников питания. При условии грамотного расчета и правильной сборки неисчерпаемая энергия воды даст значительное количество электроэнергии с низкой себестоимостью, которую можно направить для питания небольшого жилого или вспомогательного объекта. Единственное ограничение здесь — сезонное замерзание водоема в условиях пониженных температур. На этот случай следует предусмотреть наличие альтернативного источника энергии.

Работа турбогенератора

Неявнополюсные роторы (рис. 10 и 11) применя­ют в синхронных машинах большой мощности, имеющих частоту вращения п = 1500÷3000 об/мин. Изготовление ма­шин большой мощности с такими частотами вращения при явнополюсной конструкции ротора невозможно по услови­ям механической прочности ротора и крепления полюсов и обмотки возбуждения.

Неявнополюсные роторы имеют главным образом син­хронные генераторы, предназначенные для непосредствен­ного соединения с паровыми турбинами. Такие машины на­зывают турбогенераторами. Турбогенераторы для тепловых электрических станций имеют частоту вращения 3000 об/мин и два полюса, а для атомных станций — 1500 об/мин и четыре по­люса. Ротор турбогенераторов выполняют массивным из цельной стальной поковки. Для роторов турбогенерато­ров большой мощности применяют высококачественную хромоникелевую или хромоникельмолибденовую сталь. По условиям механической прочности диаметр ротора при частоте вращения 3000 об/мин не должен превышать 1,2-1,25 м. Чтобы обеспечить необходимую меха­ническую жесткость, активная длина ротора должна быть не больше 6,5 м.

На рис. 10 дан общий вид, а на рис. 11 — поперечный разрез двухполюсного ротора тур­богенератора.

На наружной поверхности ротора фрезеруют пазы прямоугольной формы, в которые укладывают катушки обмотки возбуждения. Примерно на одной трети полюс­ного деления обмотку не укладывают, и эта часть образует так называемый большой зубец, через который проходит основная часть магнитного потока генератора. Иногда в большом зубце выполняют пазы, которые образуют вен­тиляционные каналы. Из-за больших центробежных сил, действующих на об­мотку возбуждения, ее крепление в пазах производят с по­мощью немагнитных металлических клиньев. Немагнитные клинья ослабляют магнитные потоки пазового рассеяния, которые могут вызывать насыщение зубцов и приводить к уменьшению полезного потока. Пазы большого зубца за­крывают магнитными клиньями. Лобовые части обмотки закрепляют роторными бандажами. Обмотка ротора имеет изоляцию класса В или F. Выводы от обмотки возбуждения подсоединяют к контактным кольцам на роторе. Вдоль оси ротора по всей его длине просверливают цент­ральное отверстие, которое служит для исследования ма­териала центральной части поковки и для разгрузки по­ковки от опасных внутренних напряжений. На рис. 12 дан общий вид турбогенератора. В турбогенераторах функ­цию демпферной обмотки выполняют массивное тело рото­ра и клинья.

Кроме турбогенераторов с неявнополюсным ротором вы­пускают быстроходные синхронные двигатели большой мощности — турбодвигатели.

Турбогенератор мощностью 1200 Мвт (напряжение 24 кв, частота вращения ротора 50 сек —1, кпд 99%).

Большая советская энциклопедия

Эффекты от накопления

1. Использование накопителей позволит оптимизировать график нагрузки на наиболее дорогое генерирующее оборудование, что приведет к сокращению расхода углеводородного топлива, увеличит надежность электроснабжения.
2. Накопители позволят создать энергетический резерв без избыточной работы генерирующих мощностей. Обеспечат спокойное прохождение ночного минимума и дневного максимума нагрузок.
3. Исключаются перебои в питании, создается резерв на случай аварий. Электроэнергия становится дешевле.
4. Появляется возможность накапливать излишки энергии от источников распределенной генерации и для индивидуальных резервов.

Разновидности мини-ГЭС

Стоит понимать, что мини-гидроэлектростанции позволяют получать не более трех тысяч киловатт. Это максимальная мощность подобного сооружения. Точное значение будет зависеть от типа ГЭС и конструкции используемого оборудования.

В зависимости от вида водяного потока выделяют следующие типы станций:

• Русловые, характерные для равнин. Они устанавливаются на реках с несильным потоком.
• Стационарные используют энергию водных рек с быстрым потоком воды.
• ГЭС, устанавливающиеся в местах перепада водного потока. Встречаются чаще всего в промышленных организациях.
• Мобильные, которые строятся с применением армированного рукава.

Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку. Владельцы домов с центральным водоснабжением не должны отчаиваться.

Одной из американских компаний разработана станция, которую можно встраивать в водоснабжающую систему дома. В водопровод встраивается турбина маленьких размеров, которая приходит в движение за счет потока воды, двигающегося самотеком. Это снижает скорость потока воды, но снижает себестоимость электроэнергии. К тому же данная установка полностью безопасна.

Устраиваются даже мини-гидроэлектростанции в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Вода по трубе должна стекать естественным образом за счет уклона. Второе требование – диаметр трубы должен быть подходящим для устройства оборудования. А это невозможно сделать в отдельно стоящем доме.

О принципе работы установки Тариэля Капанадзе

Этот знаменитый генератор свободной энергии своими руками (25кВт, 100 кВт) собран по принципу, описанному Николо Тесла еще в прошлом столетии. Данная резонансная система способна выдавать напряжение, в разы превосходящее начальный импульс

Важно понимать, что это не «вечный двигатель», а машина для получения электричества из природных источников, находящихся в свободном доступе

Для получения тока в 50 Гц используются 2 генератора с прямоугольным импульсом и силовые диоды. Для заземления используется ферритовый стержень, который, собственно, и замыкает поверхность Земли на заряд атмосферы (эфира, по Н. Тесла). Коаксиальный кабель применяется для подачи мощного выходного напряжения на нагрузку.

Говоря простыми словами, генератор свободной энергии своими руками (2014, схема Т. Капанадзе), получает только начальный импульс от 12 В источника. Устройство способно постоянно питать током нормального напряжения стандартные электроприборы, обогреватели, освещение и так далее.

Собранный генератор свободной энергии своими руками с самозапиткой устроен так, чтобы замкнуть цепь. Некоторые умельцы пользуются таким способом для подзарядки аккумулятора, дающего начальный импульс системе

В целях собственной безопасности важно учитывать тот факт, что выходное напряжение системы имеет высокие показатели

Если забыть об осторожности, можно получить сильнейший удар током. Так как генератор свободной энергии своими руками 25кВт может принести как пользу, так и опасность

Так как генератор свободной энергии своими руками 25кВт может принести как пользу, так и опасность

Так как генератор свободной энергии своими руками 25кВт может принести как пользу, так и опасность.

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.

Гидрогенератор LPWG

Гидрогенератор LPWG

• 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

Мощность

• 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.

Гидроэлектростанции используют силу воды для получения электрической энергии. Самостоятельно изготовленные станции решают проблему удаленности от централизованных электросетей или помогают сэкономить на электричестве.

В заключение

Теперь вы понимаете принцип работы ГЭС, преобразовывающих механическую энергию потока воды в электрическую. Несмотря на достаточно простую идею получения энергии, комплекс оборудования и новые технологии делают подобные сооружения сложными. Впрочем, по сравнению с атомными электростанциями они действительно являются примитивными.

Гидрогенератор на одной из кубанских ГЭС

Все мы приблизительно представляем, что для промышленной выработки электрической энергии люди используют атомные, ветровые и гидроэлектростанции. За исключением первого варианта, практически каждый может установить такие генераторы у себя дома, и пользоваться практически бесплатной энергией, естественно, при соблюдении определенных условий. Например, чтобы поставить у себя ветряк, необходимо проживать в достаточно ветреном районе, где средняя скорость ветра будет составлять 5-6 м/с, соответственно, для водяной установки требуется наличие реки.

Гидрогенераторы имеют неоспоримое преимущество перед ветряными аналогами – их работа не зависит от условий погоды, речной поток практически не меняет скорости, что в значительной мере упрощает конструкцию агрегата. Сегодня мы поговорим с вами про устройство гидрогенератора, расскажем много интересного про их параметры и характеристики, а также попробуем собрать такое устройство своими руками.

• Строение гидрогенераторов и их типы Конструкции гидрогенераторов
• Генератор подвесного типа

• Станция гирляндного типа