Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Делимся опытом, Интересные электротехнические новинки

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.

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


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Делимся опытом, Интересные электротехнические новинки

Другие статьи:

  • Самодельный ветрогенератор и его промышленные аналоги
  • Ветрогенераторы в России: как выбрать, смонтировать и избежать разочаровани ...
  • Современные ветрогенераторы "готовятся" к приему ветра задолго до его поя ...
  • 5 необычных конструкций ветрогенераторов
  • Механические и электрические характеристики асинхронных электродвигателей
  • Самодельная электростанция

  •  
      Комментарии:

    #1 написал: Леонид Алексеевич | [цитировать]

     
     

    -"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 | [цитировать]

     
     

    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 | [цитировать]

     
     

    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 | [цитировать]

     
     

    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 | [цитировать]

     
     

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

      Комментарии:

    #6 написал: andy78 | [цитировать]

     
     

    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 | [цитировать]

     
     

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

      Комментарии:

    #8 написал: Андрей | [цитировать]

     
     

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

      Комментарии:

    #9 написал: Виталий | [цитировать]

     
     

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

      Комментарии:

    #10 написал: Сегрей Викторович | [цитировать]

     
     

    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 | [цитировать]

     
     

    помогу с изготовлением Микро ГЭС или ветряка

    страничка вконтакте id229603839

      Комментарии:

    #12 написал: Бахтиёр Турсунов | [цитировать]

     
     

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

      Комментарии:

    #13 написал: ERG | [цитировать]

     
     

    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 | [цитировать]

     
     

    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 | [цитировать]

     
     

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

      Комментарии:

    #16 написал: Сергей | [цитировать]

     
     

    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 | [цитировать]

     
     

    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?

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK