Vandkraftværker med deres egne hænder: hvordan man bygger et autonomt minivandkraftværk

Betingelser for installation af et vandkraftværk

På trods af vandkraftens fristende billighed er det vigtigt at overveje egenskaberne ved den vandkilde, hvis ressourcer du planlægger at bruge til dine egne behov. Når alt kommer til alt, er ikke alle vandløb egnede til drift af minivandkraftværker, endsige året rundt, så det skader ikke at have muligheden for at forbinde til den centraliserede motorvej i reserve.

Ikke alle vandløb vil være egnede til udnyttelse af et minivandkraftværk, og slet ikke hele året rundt, så det vil ikke skade at have mulighed for at blive tilsluttet til et centralt ledningsnet.

Et par fordele og ulemper

De vigtigste fordele ved et individuelt vandkraftværk er indlysende: billigt udstyr, som producerer billig elektricitet, og som stadig ikke skader naturen (i modsætning til dæmninger, der blokerer flodens strømning). Systemet er dog ikke helt sikkert - de roterende elementer i møllerne kan stadig skade undervandsbeboere og endda mennesker.

For at undgå ulykker bør vandkraftværket være indhegnet, eller hvis anlægget er helt skjult af vand, bør der opsættes et advarselsskilt på kysten.

Fordele ved et minivandkraftværk:

1. I modsætning til andre "gratis" energikilder (solpaneler, vindmøller) kan vandkraftanlæg fungere uafhængigt af tidspunktet på dagen eller vejret. Det eneste, der kan forhindre dem i at gøre det, er, at reservoiret fryser til.
2. En stor flod er ikke nødvendig for en vandkraftgenerator - de samme vandhjul kan med succes anvendes selv i små (men hurtige!) vandløb.
3. Anlæggene udleder ingen forurenende stoffer, forurener ikke vandet og er næsten lydløse.
4. Der er ikke behov for tilladelser til installation af minivandkraftværker på op til 100 kW (dette afhænger dog af de lokale myndigheder og af værkstypen).
5. Overskydende elektricitet kan sælges til nabohusene.

Hvad angår ulemperne, kan utilstrækkelige flowhastigheder være en alvorlig hindring for udstyrets produktive drift. I dette tilfælde skal der opføres ekstra strukturer, hvilket vil medføre yderligere omkostninger.

Hvis den potentielle energi fra en nærliggende flod ikke er tilstrækkelig til at generere nok elektricitet til praktiske formål, er det værd at overveje, hvordan man kan bygge vindmøller. En effektiv tilføjelse til vindmøllen

Måling af vandgennemstrømningen

Den første ting, du skal overveje, når du beslutter dig for typen og metoden for installationen, er at måle vandgennemstrømningen ved den ønskede kilde.

Den nemmeste måde er at smide en let genstand (f.eks. en tennisbold, et stykke skumgummi eller en fiskeflåd) ned i strømmen og måle med et stopur, hvor lang tid det tager den at tilbagelægge afstanden til et landmærke. Standarddistancen for en "svømmetur" er 10 meter.

Hvis vandområdet ligger lidt langt fra huset, kan du anlægge en kanal eller et rør og også tage højde for højdeforskelle.

Divider nu den tilbagelagte afstand i meter med antallet af sekunder - dette er den aktuelle hastighed. Men hvis denne værdi er mindre end 1 m/sek., skal der etableres kunstige strukturer for at fremskynde strømmen ved hjælp af gradienterne.

Dette kan gøres ved hjælp af et sammenklappeligt overløb eller et udgangsrør med lavt flow. Men uden en god vandføring må idéen om et vandkraftværk opgives.

Mini vandkraftværk med dine egne hænder

Opførelsen af et vandkraftværk er ret kompliceret, så du kan kun bygge dig selv en lille station, som vil spare på elektricitet eller levere energi til en beskeden husstand. Nedenfor er der to eksempler på, hvordan man bygger et hjemmelavet vandkraftværk.

Sådan laver du et minivandkraftværk ud af en cykel

Denne HPP er ideel til cykelture. Den er kompakt og let, men den kan drive en lille lejr ved bredden af en bæk eller flod. Elektriciteten er tilstrækkelig til aftenbelysning og opladning af mobile enheder.

Du skal bruge følgende til at opsætte stationen:

• Et forhjul fra en cykel.
• En generator, der bruges til at drive cykellanterner.
• Hjemmelavede knive. Disse skal være foreskåret af aluminiumsplader. Bladene skal være to til fire centimeter brede, og længden skal være fra hjulets nav til fælgen. Der kan være et vilkårligt antal knive, og de skal have samme afstand til hinanden.

For at drive en sådan station er det tilstrækkeligt at nedsænke hjulet i vand. Dybden af nedsænkningen bestemmes eksperimentelt, ca. en tredjedel til halvdelen af hjulet.

Hvordan man bygger et minivandkraftværk baseret på et vandhjul

Hvis du vil bygge en kraftigere plante til permanent brug, skal du bruge stærkere materialer. Det bedste valg er metal- og plastelementer, som er lettere at beskytte mod vandpåvirkninger. Men trædele er også velegnede, hvis de imprægneres med en særlig opløsning og males med vandfast maling.

Følgende elementer er nødvendige for stationen:

• Stålkabeltromle (2,2 meter i diameter). Du laver hjulrotoren af den. Det skæres i stykker og svejses på ny i en afstand af 30 centimeter. Bladene (18 stk.) er fremstillet af resterne af tromlen. De er svejset på radius i en vinkel på 45 grader. Til at bære hele konstruktionen er der lavet en ramme af vinkler eller rør. Hjulet roterer på lejer.
• Der monteres en kædereduktionsanordning (gearingsforholdet skal være fire) på hjulet. For at bringe drivakslen og generatorakslen lettere sammen og for at reducere vibrationer overføres rotationen via en kardan fra en ældre bil.
• En asynkronmotor er velegnet som generator. Hertil kommer en anden gearkasse med et forhold på ca. 40. For en trefaset generator med 3.000 omdrejninger pr. sekund ved et samlet reduktionsforhold på 160 vil antallet af omdrejninger falde til 20 omdrejninger pr. minut.
• Læg alle elektriske dele i en vandtæt beholder.

De beskrevne råmaterialer kan nemt findes på en skrotplads eller hos bekendte. Du kan betale en specialist for at skære ståltromlen til med en boltsaks og svejse den (eller du kan gøre det selv). I sidste ende vil et vandkraftværk med en kapacitet på op til 5 kW koste et ubetydeligt beløb.

Det er ikke så svært at få elektricitet fra vand. Det er vanskeligere at opbygge et autonomt strømforsyningssystem på grundlag af et hjemmelavet vandkraftværk, at vedligeholde værket i funktionsdygtig stand og at sikre sikkerheden for mennesker og dyr omkring det.

Anvendelse og fordele

Et alternativ til at bruge en olietankstation er at bruge en kompressoranlæg. Når man sammenligner disse typer anlæg, er der dog en række fordele ved hydrauliske aggregater.

1. På grund af deres mindre størrelse koster de betydeligt mindre at transportere, installere og drive.
2. Hydrauliske aggregater bruger meget mindre energi, hvilket også reducerer de finansielle omkostninger.
3. Sammenlignet med kompressorudstyr er hydrauliske aggregater mere produktive og effektive i deres anvendelse.
4. Deres alsidighed gør dem velegnede til brug i en lang række maskiner og kapaciteter.
5. Sammenlignet med kompressorudstyr udsender oliestationer meget mindre støj under drift.
6. Den nemme brug og vedligeholdelse gør det unødvendigt at ansætte specialuddannet, højt kvalificeret personale til at betjene dette udstyr.

Pumpestation som en del af en hydraulisk rørbøjemaskine

Hydrauliske aggregater anvendes naturligvis til at drive udstyr med hydraulisk drev. Faktisk kan sådanne enheder bruges til at drive næsten alle maskiner. Det er derfor, at hydrauliske aggregater anvendes med succes på mange områder. De tekniske egenskaber og alsidigheden af disse enheder gør dem velegnede til:

• hydraulisk værktøj af statisk type;
• elektrisk installationsudstyr;
• hydraulisk værktøj af dynamisk type;
• jernbane- og entreprenørmateriel;
• pumper og gyllepumper;
• boreudstyr;
• sprøjtestøbemaskiner;
• Udstyr til presning;
• udstyr til løft og håndtering af store og tunge byrder;
• udstyr til prøvebænke;
• teknologisk udstyr til forskellige formål.

Drejebænk olie station

Ved hjælp af hydrauliske oliesmøreanlæg kan man pumpe og rense olie samt smøre og køle arbejdselementer i forskelligt udstyr. Oliekraftværker anvendes i vid udstrækning i de tilfælde, hvor det er nødvendigt at teste rørledningssystemer, hydraulisk udstyr, hydrauliske cylindre og forskelligt udstyr.

Når vi taler om de aktivitetsområder, hvor hydrauliske væskekraftværker anvendes mest aktivt, er de

• teknik;
• metallurgi;
• energiindustrien;
• konstruktion;
• landbrug;
• Transport.

På jagt efter det rigtige vand

Jeg så for nylig en kort video, der viser, hvordan studerende på et vestligt college i en almindelig indisk landsby besluttede at lave et mini-vandkraftværk. Der er ingen elektricitet i landsbyen, de unge flygter til byerne, men hvad sker der, hvis man giver landsbyboerne lys? Der er ikke nogen egentlig flod i landsbyen, men der er et vandområde. En naturlig skål med rigelige mængder vand ligger lige over landsbyens niveau. Hvad fandt eleverne frem til?

De havde det i deres hoveder, at hvis der ikke er noget flow fra naturen, kan det skabes! Ved hjælp af lejede arbejdere blev der installeret et langt, overdækket rør med en meters diameter, og den ene ende af det blev lukket i reservoiret, mens den anden ende, nedenunder, gik ud til en lille og langsomt strømmende flod. Højdeforskellen fik vandet fra reservoiret til at løbe ned ad røret og accelererede mere og mere, og ved udløbet blev der allerede skabt en ret kraftig strøm, som hvilede mod bladene på minivandkraftværket. Røret, der omslutter vandet i reservoiret, løber så malerisk ned ad bjergsiden, at det ser ud som om en kæmpe pyton langsomt kravler ned fra oven og skræmmer de lokale med sin størrelse. Du vil røre ved den, føle den, mærke dens kraft.

Hvis noget lignende skabes i en indisk landsby, hvorfor så ikke prøve det i en russisk landsby? Hvis der ikke er en hurtigt strømmende flod i nærheden, men der er et vandområde, kan du også bygge et minivandkraftværk her. Man skal blot se på terrænet, men én ting er klart: reservoiret - hvad enten det er naturligt eller kunstigt - skal ligge højere end det sted, hvor vandkraftværket skal installeres. Hvis højdeforskellen er markant - endnu bedre! Vandstrømmen vil være stærkere fra top til bund, hvilket vil øge den mulige kapacitet af den producerede elektricitet.

Det er ikke nødvendigt at købe dyre rør for at skabe en kunstig vandstrøm. Du kan lave en rutsjebane med dine egne hænder og lade vandet fra dammen løbe ned ad rutsjebanen indtil videre. Til at begynde med er det bedre at tage ethvert middel til rådighed, gamle rør, uanset hvor lille en diameter de hidtil har haft, og bygge en prøveversion af at dræne vandet fra dammen ovenover. På denne måde kan flowet måles (jeg har allerede skrevet om, hvordan man gør det tidligere). Hvis der er en hurtigt strømmende flod i nærheden, er der ikke behov for at bygge dæmninger eller render og ikke behov for at skabe en kunstig vandstrøm. Mini-vandkraftværker i form af en bøtte, en propel, en Dardier-rotor eller et vandhjul kan installeres på sådanne steder uden problemer.

Det vil være vigtigt at beskytte strukturen. Hvordan? Foran minivandkraftværket bør der installeres en beskyttelsesskærm eller en diffuser, så affald, der flyder ned ad floden, eller endog hele træstammer, samt levende og døde fisk og affald af enhver art ikke falder ned på turbinebladene og flyder forbi.

Garland vandkraftværk

Denne type mini-vandkraftværk er et kabel, der er spændt ud over en bund og fastgjort i et bærelager. Turbiner af lille størrelse og vægt (hydro-propeller) er ophængt og fastgjort til den i form af en krans. De består af to halvcylindre. Ved at justere akserne, når de sænkes ned i vandet, skabes der et drejningsmoment i dem. Dette får rebet til at bøje, strække sig og begynde at rotere. I denne situation kan rebet sammenlignes med en aksel, der bruges til at overføre kraft. Den ene ende af rebet er forbundet med gearkassen. Det er her, at kraften fra roteringen af rebet og vandkraftmotorerne overføres.

Det er muligt at øge stationens effekt ved at have flere "daisy chains". De kan forbindes med hinanden. Selv dette øger ikke effektiviteten af et givet vandkraftværk væsentligt. Dette er en af ulemperne ved en sådan konstruktion.

En anden ulempe ved denne type er den fare, som den udgør for andre. Denne type station må kun anvendes i områder uden opsyn. Advarselsskilte er obligatoriske.

Komponenter i et mini-vandkraftværk

• Hydraulisk turbine med vinger, forbundet til generatoren
• Generator. Anvendes til at generere vekselstrøm. Fastgjort til turbineakslen. Parametrene for den genererede strøm er relativt ustabile, men ikke som strømstød ved vindkraftproduktion;
• Styringsenheden for hydroturbinen sikrer start og stop af hydroenheden, automatisk synkronisering af generatoren, når den er tilsluttet elnettet, styring af hydroenhedens driftstilstande og nødstop.
• Ballastblokken, der er konstrueret til at aflede den strøm, som forbrugeren ikke bruger i øjeblikket, forhindrer, at generatoren og kontrol- og overvågningssystemet går i stykker.
• Opladningsregulator/stabilisator: designet til at styre batteriopladning, regulering af bladrotation og spændingsomdannelse.
• Batteribank: lagerkapacitet, hvis størrelse er afgørende for varigheden af den autonome drift af det anlæg, der drives af den.
• Inverter: Mange vandkraftanlæg anvender invertersystemer. Med en batteribank og en ladningsregulator adskiller vandkraftanlæg sig ikke meget fra andre anlæg, der anvender vedvarende energikilder.

Mini hydro

I midten af sidste århundrede foreslog den britiske opfinder Alvin Smith et originalt design til et bølgedrevet lille vandkraftværk med lagring af vandkraft. Anlægget er baseret på to flydere, der kan bevæge sig i forhold til hinanden. Den øverste svajer i bølgerne, mens den nederste er forbundet til havbunden med en kæde og et anker. Der er en automatisk justering af højden af den øverste flyder afhængigt af havniveauet, som konstant ændrer sig på grund af tidevandet, ved hjælp af et teleskoprør, der udvides og foldes ud og ind under påvirkning af de arkimediske kræfter og tyngdekraften. Mellem flyderne er der en "pumpestation" (en cylinder med et dobbeltvirkende stempel, der pumper vand op og ned, mens den bevæger sig op og ned). Den pumper vandet til landet, til bjergene. Der bygges et bassin i bjergene, hvor vandet oplagres og frigives tilbage i havet i spidsbelastningstimerne, idet en vandturbine roterer undervejs.

Anlægget kan løfte havvand op til 200 meter og producere 0,25 MW.

* * *

De naturlige forhold i Rusland er meget gunstige for udvikling af vandkraft i lille skala, og med den nuværende tilgængelighed af oplysninger og alle mulige materialer kan håndværkere selv lave et minivandkraftværk med deres egne hænder, hvis blot der var en passende flod eller å til rådighed. Derfor har små vandkraftværker som alternative energikilder alle muligheder for at blive udbredt igen i vores land.

Et typisk skema for et vandkraftværk

1. Tank
2. Pumpe
3. Trykfilter
4. Sugefilter
5. Drænfilter
6. Aflastningsventil
7. Retningsventil

Hydraulisk tank

Hydrauliktanken bruges til at opbevare den hydrauliske væske, der cirkulerer i det hydrauliske system, og til at trække luften ud af den og køle den delvist. Ved konstruktionen af tanken skal det sikres, at der er normale betingelser for sugning og udluftning af hydraulikvæsken. Tankens dimensioner og form er tæt forbundet med temperaturforholdene i det hydrauliske drev, da en del af den varmeenergi, der frigives under hydrauliksystemets drift, overføres gennem tankens vægge til omgivelserne. Under produktionen underkastes alle tanke obligatoriske tæthedsprøver og efterfølgende maling ved hjælp af særlige teknologier og materialer, der er modstandsdygtige over for varm olie. Der findes en visuel niveauindikator til at kontrollere væskestanden i hydrauliktanken. Væsken aftappes via et afløb eller en hane på undersiden af tanken. Vi har udviklet hydrauliske tanke i forskellige designs og størrelser, som du kan finde i kataloget.

Pumpe

Hydraulikpumper er kraftelementer i hydrauliske drev, som omdanner mekanisk energi fra drejning af drivakslen til hydraulisk energi fra arbejdsvæske, der strømmer gennem rørledninger til hydrauliske motorer. Den mest almindelige type pumpeenhed til at sætte tryk på hydraulikvæske i systemet er baseret på en tandhjulspumpe. Arbejdstryk fra 2 til 310 bar og kapaciteter fra 0,5 til 100 liter/min (standardområde) og over 100 liter/min op til 5.000 liter/min. (fås efter anmodning). Sådanne løsninger anvendes i vid udstrækning i mobile og industrielle applikationer. Den næste type pumpeenhed er lamelpumper. Denne pumpetype giver en mere ensartet levering sammenlignet med tandhjulspumper og en højere kapacitet. Arbejdstrykområdet er noget lavere og overstiger sjældent 160 bar (importerede industrier producerer pumper til 210 bar og mere). Pumperne kan fremstilles som enkelt- eller dobbeltstrømspumper, med fast eller justerbar kapacitet, samt med gennemgående aksel til montering af ekstra pumpe, f.eks. tandhjulspumpe. Denne type pumpe er almindelig i værktøjsmaskiner og hydrauliske drev til en lang række forskellige anvendelser. Pumpeenheder med aksialstempelpumper er kendetegnet ved deres kompakte design og den deraf følgende minimale vægt. På grund af de lave radiale dimensioner og dermed et relativt lavt træghedsmoment er det muligt at foretage hurtig hastighedsregulering i disse maskiner. Derudover omfatter fordelene ved aksialstempelpumperne også høj trykkapacitet (op til 400 bar) og høj effektivitet (op til 95 %). Ulemperne er de høje omkostninger, kompleksiteten i designet og den høje pulsation i leveringen. Aksialstempelpumper er mest udbredt i hydrauliske drev til maskiner, der arbejder under middelstore og store eksterne belastninger med høj skiftefrekvens. Enhederne kan bygges med 2-3 pumper i rækkefølge, der drives af én elektrisk motor, hvilket reducerer systemets dimensioner og muliggør forskellige kombinationer af ydeevne og tryk til en lang række applikationer.

Fordele og ulemper ved mikrovandkraft

Fordelene ved et minivandkraftværk til hjemmet er bl.a.:

• Udstyrets miljøvenlighed (med forbehold for små fisk) og ingen behov for at oversvømme store områder med enorme materielle skader;
• Økologisk renhed af den producerede energi. Der er ingen indvirkning på vandets egenskaber og kvalitet. Vandreservoirer kan bruges både til fiskeri og som vandkilde til husholdningerne;
• Lave omkostninger til den producerede elektricitet, som er mange gange billigere end den elektricitet, der produceres af TPP'er;
• Det anvendte udstyrs enkelhed og pålidelighed og evnen til at fungere i stand-alone-tilstand (både i og uden for strømforsyningsnettet). Den elektriske strøm, de genererer, opfylder GOST-kravene til frekvens og spænding;
• Anlæggets fulde levetid er mindst 40 år (mindst 5 år før eftersyn);
• Uudtømmelighed af de ressourcer, der anvendes til energiproduktion.

Den største ulempe ved mikrogasanlæg er den relative fare for vandlevende dyr, da roterende turbineblade, især i højhastighedsstrømme, kan udgøre en trussel mod fisk eller yngel. Den begrænsede anvendelse af teknologien kan også betragtes som en ulempe.

Om typerne af minivandkraftværker

Små vandkraftværker er under udvikling i dag, og det er en fremragende løsning til at spare på energiressourcerne. Du kan købe en generator til et minivandkraftværk i en butik, eller du kan lave din egen.

Der er flere muligheder for at lave et lille vandkraftværk:

1. Vandhjul. Det er en stor tromle med knive placeret mellem cirkulære flader. Den monteres vinkelret på vandstrømmen. Den er nedsænket i vand, der er ca. halvt så bredt som bladets bredde. Der findes turbinehjul med blade, der er designet til en given vandstrøm, men disse konstruktioner er komplicerede og kan bedst købes i en butik.
2. Darier-rotor. Et sådant mini-vandkraftværk har en mekanisme med en rotationsakse, der er placeret lodret. Det bruges til at omdanne elektricitet. Trykket skabes af væskestrømmen mellem strukturelementerne. Dens virkning minder om hydrofoildrevne sejlskibe. Dette princip anvendes i vindmøllekonstruktioner.
3. Et vandkraftværk i krans. På et kabel vinkelret på floden er der letvægtsmøller, der ligner guirlander i udseende. Kablet fungerer som en aksel, og rotationsbevægelsen overføres til generatoren. Den strøm, der skabes af vandet, sikrer, at rotorerne roterer, og rotorerne bidrager til kablets rotation.
4. Propeller. Rotoren er placeret lodret, som i vindkraftværker, og fungerer som en propel. I modsætning til en antenneanordning har bladene på denne anordning en lille bredde, og kan være så små som 2 cm. Dette sikrer høj omdrejningshastighed og minimal modstand. Ved høje vandhastigheder kan der også anvendes andre størrelser. Propellens bevægelse skyldes vandets løftekraft, ikke vandets tryk. Det kan sammenlignes med vingen på en flyvemaskine. Bladene bevæger sig i forhold til strømmen vinkelret på strømmen og ikke nedstrøms.

Bærbare vandkraftværker er nemme at bruge og enkle at konstruere.

Fordele ved mini-HPP'er

Små vandkraftværker har en række fordele:

• mini-hydroturbinen arbejder stille og støjfrit;
• ingen skadelige emissioner til atmosfæren under drift;
• ikke påvirker vandkvaliteten på nogen måde;
• afhænger ikke af ydre forhold;
• små vandkraftværker producerer energi kontinuerligt hele dagen;
• selv en lille bæk kan bruges til at levere strøm;
• Hvis der er overskudsenergi til rådighed, kan den sælges og skabe indkomst;
• Vandkraftværker behøver ikke en tilladelse for at producere energi.

I dag nyder små vandkraftværker i Rusland en hidtil uset popularitet. Det er ikke svært at lave dem selv, eller du kan købe dem i en butik. Små vandkraftværker er en rentabel forretning.

Ulemper

Ved siden af fordelene har små vandkraftværker også nogle ulemper:

1. Et lille vandkraftværk i daisy-kæde udgør en fare for andre: de bevægelige dele er skjult i vandet, og rebet er langt.
2. Lav effektivitet.
3. Darier-rotor. Denne vandgenerator er vanskelig at lave.

Det anbefales, at små HPP'er installeres efter at have afvejet fordele og ulemper

Det er vigtigt at træffe det rigtige valg: hvilken slags konstruktion skal man bygge for at sikre effekten af arbejdet

Mini-vandkraftværker til private hjem

Stigende elpriser og mangel på tilstrækkelig kapacitet gør gratis brug af vedvarende energi i hjemmet til et presserende problem. I sammenligning med andre vedvarende energikilder er minivandkraftværker interessante, fordi de kan producere lige så meget energi som vind- eller solkraftværker på samme tidshorisont. En naturlig begrænsning for deres anvendelse er, at der ikke er en flod

Hvis der løber en lille flod eller bæk i nærheden af dit hus, eller hvis der er fald i søens overløb, er du godt placeret til at installere et minivandkraftværk. De penge, du bruger på det, vil hurtigt betale sig - du vil få billig elektricitet på alle tider af året, uanset vejrforhold eller andre eksterne faktorer.

Den vigtigste indikator for effektiviteten af et SHPP er strømningshastigheden i reservoiret. Hvis hastigheden er mindre end 1 m/s, bør der træffes yderligere foranstaltninger for at fremskynde den, f.eks. ved at lave en omløbskanal med et variabelt tværsnit eller ved at tilrettelægge en kunstig højdeændring.

Derefter bestemmes den kapacitet, som bedriften har brug for, og kanalens geometri. Alle disse indikatorer tages i betragtning ved valget af typen og udformningen af det mikro-HPK, der skal installeres.