Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Делимся опытом, Интересные электротехнические новинки » Самодельная мини-ГЭС и ее промышленные аналоги
Количество просмотров: 266219
Комментарии к статье: 27


Самодельная мини-ГЭС и ее промышленные аналоги


Самодельная ГЭСВ 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

Самодельная ГЭСВодяное 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.

Смотрите также здесь: Мини- и микро-ГЭС - популярные конструкции и применение

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?

Самодельная ГЭСЕсли 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

Самодельная ГЭСВ 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.

Яков Кузнецов

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Делимся опытом, Интересные электротехнические новинки

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Мини- и микро-ГЭС - популярные конструкции и применение
  • Вертикальные ветрогенераторы с ротором Дарье
  • Самодельный ветрогенератор и его промышленные аналоги
  • Как сделать ветрогенератор своими руками
  • Ветрогенераторы в России: как выбрать, смонтировать и избежать разочаровани ...
  • Современные ветрогенераторы "готовятся" к приему ветра задолго до его поя ...
  • Ветряные мельницы Halladay и Jacobs на американских равнинах - первые ветро ...
  • Как определить скорость вращения электродвигателя
  • 5 необычных конструкций ветрогенераторов
  • Короткозамкнутый и фазный ротор - в чем различие
  • Категория: Делимся опытом, Интересные электротехнические новинки

    Самоделки, Источники энергии

      Комментарии:

    #1 написал: Леонид Алексеевич |

    -"Зато такой генератор (при равной мощности с ветряком и солнечной батареей) выдаст, за равный промежуток времени, гораздо больше энергии".

    -Это как?

      Комментарии:

    #2 написал: Игорь |

    Отвечая на вопрос Леонида Алексеевича..

    Очевидно имеется в виду, что для ветряка и солнечной батареи указывается номинальная мощность, а в безветренную погоду ветряк, в облачность и ночью солнечная батарея, при все своей заявленной мощности не дадут вам ничего, в отличие от постоянно текущей реки.

      Комментарии:

    #3 написал: GekaP |

    Каким образом решался или планировался вопрос о противодействии торможению генератора при увеличении нагрузки, либо вопрос о поддержании параметров выдаваемого уровня напряжения и мощности на зажимах генератора?

      Комментарии:

    #4 написал: Александр |

    Подскажите, пожалуйста, тоже делаю водяное колесо. с механикой вопросов нет, от дизельгенераторов на 25кВт по оборотам генератор подходит (1500 об/мин). А дальше чем больше читаю статей, тем всё выглядит непонятней. Пятиметровое колесо вращается со скоростью 30 об/мин, повышающий редуктор (несколько ступеней) повышает до 1500 об/мин. А что с электрикой не знаю. Подскажите. Понимаю, что выгляжу хуже чайника, но Хэлп плиз. Может схемку кто еще даст...

      Комментарии:

    #5 написал: Gerewsteri |

    Думаю что вам понравится статья ... (удалено администратором сайта)

      Комментарии:

    #6 написал: andy78 |

    Gerewsteri, думаю что не понравится. Как же надоели эти злостные спамеры! Ребята, не спамьте. Бесполезно все это. Все равно все левые ссылки по удаляю. Оставляю комменты только по теме статей, например, в данном случае, только про самодельные мини-ГЭС. А все остальное в ТОПКУ! Так что не тратьте понапрасну свое время! Я всегда на страже! :-)

    Андрей Повный

      Комментарии:

    #7 написал: Андрей |

    Юридические вопросы создания миниГЭС для подачи электричества в дачный поселок. Не могу найти. Может, кто-нибудь подскажет?

      Комментарии:

    #8 написал: Андрей |

    Проблему с частотой вращения генератора планирую решить с помощью вариаторов от снегохода. У кого какие мнения??

      Комментарии:

    #9 написал: Виталий |

    Дешевле купить сейчас бензиновый или дизельный генератор. Чем строить мини ГЭс или ветряк

      Комментарии:

    #10 написал: Сегрей Викторович |

    Купить генератор дешевле. А если добавить бензин, масло и расходники на первый год эксплуатации, то уже не дешевле. А если на этот год расписать амортизацию самого генератора, то ГЭС дешевле получится. В году 8760ч. Посмотрите срок службы всяких ХОНД - 20000ч, а  китайцы стыдливо молчат. У них ресурс 3000-5000ч. Т.е. они изотрутся не доработав до года и их ремонт будет нецелесообразен.

      Комментарии:

    #11 написал: Евгений |

    помогу с изготовлением Микро ГЭС или ветряка

    страничка вконтакте id229603839

      Комментарии:

    #12 написал: Бахтиёр Турсунов |

    Требуется ГЭС, мощность 1250 КвА/час. Река проточная, режим движения воды ламинарная. При необходимости можем замерить скорость воды.

      Комментарии:

    #13 написал: ERG |

    Может кому вот это будет полезно erg.ucoz.org/index/articles/0-42

    Проблема в том, что агрегат по такой технологии получается достаточно большой - метра 3-4 в диаметре. Но зато и мощности по расчетам будет выдавать раз в пять-шесть больше, чем любой другой такого же размера

    Сейчас пытаемся с одной китайской компанией реализовать пилотный проект.

    Кому интересно - может поподробней.

      Комментарии:

    #14 написал: Святослав |

    Уважаемый автор, Яков Кузнецов!
    Хочу задать важный, для меня, вопрос: 
    При наличии скорости водного потока - 150 л/сек, асинхронника - 5 кВт и турбинки типа, "пропеллер" - можно ли, с применением гидронасадок и редукторов, получить на выходе, искомые 3-5 кВт или же, только изготавливать "водное колесо", по описанному Вами, способу?
    С уважением, Святослав Ковтун. 

      Комментарии:

    #15 написал: LELIK |

    СПАСИБО ЗА СТАТЬЮ, НЕ МОГЛИ БЫ СБРОСИТЬ ЧЕРТЕЖИ В МОЙ АДРЕС shahmat999@mail.ru

      Комментарии:

    #16 написал: Сергей |

    Здравствуйте,
    Очень актуальная тема у нас в Дальневосточном регионе,
    силами нашей компании собираем сейчас прототип микро Гэс,
    экономически получается для региона выгодно в сравнении с китайскими электростанциями при существующей стоимости бензина или диз топлива более 40 руб.
    Оптимальная мощность получается 3,5 квт с минимальными затратами на производство.
    А что касается ветряков и солнечных батарей, многое зависит от климата. Так что преимущества микро Гэс очевидны. 

      Комментарии:

    #17 написал: Алексей |

    Здравствуйте! Отличная статья, автору зачёт. Вроде все просто, доступно и понятно, но возникает вопрос: как быть зимой, когда реки и ручьи покрываются толстым льдом? Какие решения можете предложить?

      Комментарии:

    #18 написал: расых |

    Есть нормальный поток воды, думаю литров 500 в минутут, высота столба 2м, по моим подсчетам 20-30 квт даст. Задача - нужна турбина на одном валу с генератором герметичная мобильная в домашних условиях не выполнимая - кто может что подсказать.

      Комментарии:

    #19 написал: Aqil |

    Здравствуйте. Я хотел бы сделать подобное в Грузии. Мой мейл agil336@mail.ru. Хотелось бы пообщаться с вами. Буду рад вашему письму. Всего хорошего.

      Комментарии:

    #20 написал: Артур |

    Доброго времени суток, инженеры.
    Очень интересна данная тема, есть желание запитать  домик в лесу. Домик стоит на берегу речки, глубиной метров 5. Шириной метров 20.
    Речка замерзает в декабре, лед трогается в феврале.
    Потребность в электричестве круглогодичная.

    Поэтому думается сделать подводную ГЭС.
    Насколько это реально? При условии, что делать буду своими руками.
    Как размещать агрегаты? Водонепроницаемый асинхронный двигатель? Или валы тянуть через трубу на берег?
    Какое оборудование должно быть на берегу? Аккумуляторы? Трансформаторы? Стабилизаторы? В случае, если получится накапливать электроэнергию, то требуется всего 1-2 кВт. в час.
    Может у кого есть личный опыт? пишите сюда и на typ4k@mail.ru

      Комментарии:

    #21 написал: Flex |

    ГЭС - это хоршо. если ваш дом стоит на самом берегу реки и в непосредственной близости от станции. Если дом удален, то затея бесполезная, почему?

    1. Охрана объекта...  разберут на металлолом.
    2. Потери в линиях.
    3. Колебание частоты вырабатываемого напряжения в периоды изменения уровня воды, скорость воды меняется.
    4. Ледоходы... все снесет.
    5. Государство воду контроллирует (нужны договора, согласования и оплата за аренду т.д) Недавно получили писльмо от мин. природы.
    6. Малая эффективность на малых напорах и потоках (это известный фактор, можно габаритами и увеличением стоимости выйти) 
    7. Сложность обслуживания в зимнее время, в половодье и т.д.
    8. Большая ответственность за дураков, которые могут туда залезти, могут дети попасть под лопасти (нужны ограждения.)
    9. Нужна защита от плывущего мусора, льда и т.д. (удорожание станции)
    10.нет смысла менее 5 кВт станцию производить вообще (если на один дом)
    11. Дорогие линии электропередач, которые идут от станции к дому.

    Как правило дом стоит не на берегу реки, а в километре. Вот и посчитаем , во что это удовольствие нам с вами обойдется.

    Я считаю, что  эффективность комплексных станций (ветер солнце пока ) выше.
    Вот такая станция в средней полосе дает 300-400 кВт в месяц без струда.  
    Посмотрите на сайте ООО "Деалан Энерго" каокасные станции.  

    Мы производим и ветро и гидро станции. Я сам отдаю предпочтение ветру-солнцу, тем станциям, которые на ыидео.   Они стоят рядом с домом, никто не украдет, работают на ветре до 45 м/сек. Множество защит, читсая энергия.  

    Я подчеркиваю тот факт, что мы при всем этом производим и гидро станции.

    Удачи в выборем все участникам темы.  Тема очень хорошая...Спасибо автору. 

      Комментарии:

    #22 написал: Кемал |

    Погружной шнековый будет работать и подольдом трудность, он капсульнй (уплотнеие) и корпус для регулироваия водоизмещеня (каку подводной лодки) и самое главное его не заметно. Успеха!

      Комментарии:

    #23 написал: евгений |

    Cколько будет стоить колесо с лопостями готовое от 2м до 3м в диаметре. У меня возле дома река с постояным течением и не замерзает тец збрасывает тёплую воду.

      Комментарии:

    #24 написал: Владимир Николаевич |

    Простой вопрос пожалуй, ан нет. Чертижи и размеры водяного колеса. Клянусь нигде не найдёте - Государственная тайна. Разрешительная система для монтажа мини ГЭС не нужна. Есть статья. Из того что нашёл - больше всего понравилась мини ГЭС от Португальской фирмы. Они сотрудничают с немецкой фирмой Браун и используют их эл.генераторы. Мощность 2.5,3.5, 7.0 11.0 квт. Цена комплекта станции на 2.5 квт. 6.840 тыс.евро это 484 тысячи рублей. Кому интересно пишите отвечу. Занимался этим вопросом больше месяца, голова кипит, надо сделать перерыв. Всем спасибо. Что хочется сказать не думайте, что это совсем даром это очень дорого для всех простых людей.

    По разным причинам не всем понятны все эти расчёты, но хочется либо сделать, либо купить  Думайте, но не сбрасывайте со счетов причуды матушки природы. Это вопрос первостепенный. Если этот вопрос ставить для фермы и как говорится не на одно поколение в семье, то это безусловно в любом случае выгодно то есть оправданно! Всем удачи и наилучших пожеланий !

      Комментарии:

    #25 написал: Александр |

    Коллеги, есть в наличии чертежи и схемы мини ГЭС Линева - прошу откликнуться умельцев, готовых соорудить данный агрегат cepbuc1@mail.ru 

      Комментарии:

    #26 написал: Михаил |

    Все прочитал, все понравилось! Вот только вопрос с зимой у меня не укладывается! Что делать со станцией зимой!?

      Комментарии:

    #27 написал: Олег |

    Строительство каналов, создание водохранилищ, возведение плотин, перераспределение водных ресурсов приводят к значительным изменениям природной среды, как положительным, так и негативным. Эти изменения влияют на условия жизни людей и на состояние их здоровья. Преобразования природной среды меняют условия обитания возбудителей и переносчиков ряда инфекционных и паразитарных заболеваний. Кроме того, изменения гидрологического режима приводит к значительным изменениям циркуляции химических соединений в окружающей среде, что может влиять на все виды водопользования, как в положительном, так и в отрицательном отношении. К сожалению, негативных примеров сегодня больше. Вот почему медико-биологический прогноз последствий строительства того или иного гидротехнического объекта должен стать неотъемлемой частью каждой стадии проектирования.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.