Kendin yap hidroelektrik santral: özerk bir mini hidroelektrik santral nasıl inşa edilir

Su akışının gücü, neredeyse bedava elektrik elde etmenizi sağlayan yenilenebilir bir doğal kaynaktır.Doğanın bağışladığı enerji, kamu hizmetlerinden tasarruf etme ve ekipmanı yeniden şarj etme sorununu çözme fırsatı sağlayacaktır.

Evinizin yakınında akan bir dere veya nehir varsa, bundan faydalanmaya değer. Siteye ve eve elektrik sağlayabilecekler. Ve kendi ellerinizle bir hidroelektrik santral inşa ederseniz ekonomik etki önemli ölçüde artar.

Sunulan makale, özel hidrolik yapıların üretim teknolojilerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Sistemi kurmak ve tüketicilere bağlamak için neler gerektiğini konuştuk. Burada hurda malzemelerden monte edilen minyatür enerji tedarikçilerine yönelik tüm seçenekleri öğreneceksiniz.

Endüstriyel olmayan hidroelektrik santraller

Hidroelektrik santraller su hareketinin enerjisini elektriğe dönüştürebilen yapılardır. Alternatif Yeşil Enerji Tedarikçileri şu ana kadar yalnızca Batı'da aktif olarak sömürülüyorlar. Ülkemizde umut vaat eden bu sektör henüz ilk ürkek adımlarını atıyor.

Küçük özel hidroelektrik santraller, büyük nehirler üzerinde on ila birkaç yüz megavat üreten barajlar veya özel bir evin ihtiyaçları için oldukça yeterli olan maksimum 100 kW güce sahip mini hidroelektrik santraller olabilir. İkincisi hakkında daha fazla bilgi edelim.

Hidrolik vidalı Garland istasyonu

Yapı, nehir boyunca uzanan esnek bir çelik kabloya bağlı bir rotor zincirinden oluşuyor. Kablonun kendisi, bir ucu destek yatağına sabitlenmiş, diğeri jeneratör şaftını çalıştıran bir dönme şaftı rolünü oynar.

Çelenklerin her bir hidrolik rotoru yaklaşık 2 kW enerji üretme kapasitesine sahiptir, ancak bunun için suyun akış hızı saniyede en az 2,5 metre olmalı ve rezervuarın derinliği 1,5 m'yi geçmemelidir.

Garland hidroelektrik santralinin çalışma prensibi basittir: su basıncı, kabloyu döndüren ve jeneratörü enerji üretmeye zorlayan hidrolik vidaları döndürür.

Garland istasyonları geçen yüzyılın ortalarında başarıyla kullanıldı, ancak daha sonra pervanelerin rolü ev yapımı pervaneler ve hatta teneke kutular tarafından oynandı. Günümüzde üreticiler, çeşitli çalışma koşulları için çeşitli tipte rotorlar sunmaktadır.

Farklı boyutlarda, sacdan yapılmış kanatlarla donatılmış olup, istasyonun çalışmasından maksimum verim elde etmenizi sağlar.

Ancak bu hidrojeneratörün üretimi oldukça basit olmasına rağmen, çalışması gerçek hayatta her zaman mümkün olmayan bir takım özel koşullar gerektirir. Bu tür yapılar nehir yatağını bloke ediyor ve çevre hizmetleri temsilcilerinin yanı sıra kıyı boyunca komşularınızın derenin enerjisini amaçlarınız için kullanmanıza izin vermesi pek olası değil.

Ayrıca kışın tesisat sadece donmayan rezervuarlarda kullanılabilir ve sert iklimlerde muhafaza edilebilir veya sökülebilir. Bu nedenle çelenk istasyonları geçici olarak ve çoğunlukla ıssız bölgelerde (örneğin yazlık meraların yakınında) kurulur.

1 ila 15 kW/saat kapasiteye sahip döner istasyonlar ayda 9,3 MW'a kadar üretim yapar ve merkezi otoyollardan uzak bölgelerdeki elektrifikasyon sorununu bağımsız olarak çözmenize olanak tanır

Çelenk kurulumunun modern bir analogu, enine rotorlara sahip dalgıç veya yüzer çerçeve istasyonlarıdır. Önceki çelenklerden farklı olarak, bu yapılar nehrin tamamını kapatmıyor, sadece nehir yatağının bir kısmını kullanıyor ve bir duba/sal üzerine kurulabiliyor, hatta rezervuarın dibine indirilebiliyor.

Dikey Daria rotoru

Darrieus rotoru, adını 1931 yılındaki mucidinden alan bir türbin cihazıdır. Sistem, radyal kirişlere sabitlenmiş birkaç aerodinamik kanattan oluşur ve gemi yapımı ve havacılıkta yaygın olarak kullanılan “kaldırma kanadı” prensibini kullanarak diferansiyel basınçla çalışır.

Bu tür tesisler çoğunlukla rüzgar jeneratörü oluşturmak için kullanılsa da su ile de çalışabilirler. Ancak bu durumda kanatların kalınlığını ve genişliğini su akışının kuvvetine göre seçmek için hassas hesaplamalar yapılması gerekir.

Daria rotoru, yalnızca su altına monte edilen bir “yel değirmenine” benzemektedir ve akış hızındaki mevsimsel dalgalanmalardan bağımsız olarak çalışabilmektedir.

Yerel hidroelektrik santralleri oluşturmak için dikey rotorlar nadiren kullanılır. İyi verimlilik göstergelerine ve tasarımın görünürdeki basitliğine rağmen, ekipmanın çalıştırılması oldukça karmaşıktır.

Çalışmaya başlamadan önce sistemin "döndürülmesi" gerekir, ancak yalnızca rezervuarın donması çalışan istasyonu durdurabilir. Bu nedenle Darrieus rotoru esas olarak endüstriyel işletmelerde kullanılmaktadır.

Avusturyalı mucit Franz Zotleterer, dikey olarak çalışan bir türbine sahip küçük hidroelektrik santrallerin tasarlanması alanında ilginç bir çözüm önerdi:

Jakuzi istasyonlarının önemli bir avantajı, haklı olarak balık kaynaklarının korunması olarak kabul edilmektedir. Dikey bir türbinin çalışması nehirdeki canlı organizmalara zarar vermez. Ayrıca su akışının spesifik hareketi nedeniyle çamur yapıların duvarlarında oyalanmaz.

Sualtı vidalı pervane

Aslında bu en basit hava yel değirmenidir, ancak su altına kurulur. Maksimum dönüş hızı ve minimum direnci sağlamak için kanatların boyutları akış kuvvetine bağlı olarak hesaplanır.Örneğin akıntı hızı 2 m/sn'yi geçmiyorsa bıçağın genişliği 2-3 cm arasında olmalıdır.

Bir su altı pervanesini kendi ellerinizle yapmak kolaydır, ancak yalnızca derin ve hızlı nehirler için uygundur - sığ bir su kütlesinde dönen bıçaklar balıkçıların, yüzücülerin, su kuşlarının ve hayvanların yaralanmasına neden olabilir

Böyle bir yel değirmeni akışa "doğru" kurulur, ancak kanatları su basıncının basıncı nedeniyle değil, kaldırma kuvvetinin oluşması nedeniyle (bir uçak kanadı veya bir geminin pervanesi prensibine göre) çalışır.

Bıçaklı su çarkı

Su çarkı, Roma İmparatorluğu'ndan beri bilinen hidrolik motorun en basit versiyonlarından biridir. Operasyonunun verimliliği büyük ölçüde kurulduğu kaynağın türüne bağlıdır.

Dökme çarkı yalnızca akışın hızından dolayı dönebilir, doldurma çarkı ise ancak yukarıdan bıçakların üzerine düşen suyun basıncı ve ağırlığının yardımıyla dönebilir.

Su yolunun derinliğine ve yatağına bağlı olarak farklı tipte tekerlekler takılabilir:

• Sos (veya alt) – hızlı akıntılı sığ nehirler için uygundur.
• Orta menzilli – akışın yaklaşık olarak dönen tamburun ortasına düşmesini sağlayacak şekilde doğal basamaklı kanallara yerleştirilir.
• Sıvı (veya havai) – Düşen suyun çarkın üzerinden yoluna devam etmesini sağlayacak şekilde bir barajın, borunun altına veya doğal bir akıntının dibine monte edilir.

Ancak tüm seçeneklerin çalışma prensibi aynıdır: su kanatların üzerine düşer ve bir tekerleği hareket ettirir, bu da mini elektrik santralinin jeneratörünün dönmesine neden olur.

Hidrolik ekipman üreticileri, kanatları belirli bir su akış hızına özel olarak uyarlanmış hazır türbinler sunmaktadır.Ancak ev ustaları davul yapılarını eski moda yöntemle - hurda malzemelerden yapıyor.

Aşağıdaki fotoğraf seçimi, mini hidroelektrik santralin en basit versiyonunu inşa etme adımlarını tanımanıza yardımcı olacaktır:

Belki optimizasyon eksikliği verimlilik göstergelerini etkileyecektir, ancak ev yapımı ekipmanın maliyeti, satın alınan bir analogdan birkaç kat daha ucuz olacaktır. Bu nedenle, kendi mini hidroelektrik santralinizi organize etmek için su çarkı en popüler seçenektir.

Hidroelektrik santral kurma koşulları

Hidrojeneratör tarafından üretilen enerjinin cazip ucuzluğuna rağmen, kaynaklarını kendi ihtiyaçlarınız için kullanmayı planladığınız su kaynağının özelliklerini dikkate almak önemlidir.

Sonuçta, her su yolu, özellikle yıl boyunca bir mini hidroelektrik santralin çalıştırılmasına uygun değildir, bu nedenle, merkezi bir ana hatta bağlanma olasılığını yedekte bulundurmanın zararı olmaz.

Birkaç artı ve eksi

Bireysel bir hidroelektrik santralinin temel avantajları açıktır: Ucuz elektrik üreten ve aynı zamanda doğaya zarar vermeyen ucuz ekipman (bir nehrin akışını engelleyen barajların aksine). Sistem kesinlikle güvenli olarak adlandırılamasa da türbinlerin dönen elemanları yine de su altı dünyasında yaşayanların ve hatta insanların yaralanmasına neden olabilir.

Kazaları önlemek için hidroelektrik santralin etrafı çitle çevrilmeli, sistem tamamen su tarafından gizleniyorsa kıyıya uyarı levhası konulmalıdır.

Mini hidroelektrik santrallerin avantajları:

1. Diğer “bedava” enerji kaynaklarının (güneş panelleri, rüzgar jeneratörleri) aksine, hidrolik sistemler günün saatine ve hava durumuna bakılmaksızın çalışabilmektedir. Onları durdurabilecek tek şey rezervuarın donmasıdır.
2. Bir hidrojeneratör kurmak için büyük bir nehre sahip olmak gerekli değildir - aynı su çarkları küçük (ama hızlı!) Derelerde bile başarıyla kullanılabilir.
3. Üniteler zararlı madde yaymaz, suyu kirletmez ve neredeyse sessiz çalışır.
4. 100 kW'a kadar kapasiteye sahip bir mini hidroelektrik santral kurmak için izin almanıza gerek yoktur (her şey yerel makamlara ve kurulum türüne bağlı olmasına rağmen).
5. Fazla elektrik komşu evlere satılabilir.

Dezavantajlara gelince, yetersiz akım gücü, ekipmanın verimli çalışmasına ciddi bir engel oluşturabilir. Bu durumda ek maliyetler gerektiren yardımcı yapıların inşa edilmesi gerekli olacaktır.

Yaklaşık bir hesaplamaya göre yakındaki bir nehrin potansiyel enerjisi, pratik kullanım için yeterli hacimde elektrik üretmek için yeterli değilse, dikkat etmeye değer. rüzgar jeneratörü yapım yöntemleri. Bir yel değirmeni etkili bir katkı görevi görecektir.

Su akış kuvvetinin ölçülmesi

İstasyonun kurulum tipini ve yöntemini düşünmek için yapmanız gereken ilk şey, en sevdiğiniz kaynaktaki su akış hızını ölçmektir.

En kolay yol, herhangi bir hafif nesneyi (örneğin bir tenis topu, bir parça köpük plastik veya bir balıkçı şamandırası) akıntıya indirmek ve bir kronometre kullanarak belirli bir dönüm noktasına kadar olan mesafeyi yüzmek için geçen süreyi ölçmektir. . “Yüzme” için standart mesafe 10 metredir.

Rezervuar evden uzaktaysa, bir yönlendirme kanalı veya boru hattı inşa edebilir ve aynı zamanda yükseklik farklarını da giderebilirsiniz.

Şimdi kat edilen mesafeyi metre cinsinden saniye sayısına bölmeniz gerekiyor - bu akıntının hızı olacaktır.Ancak ortaya çıkan değer 1 m/sn'nin altında ise kot değişimlerinden dolayı akışı hızlandıracak yapay yapıların yapılması gerekecektir.

Bu, katlanabilir bir baraj veya dar bir drenaj borusu yardımıyla yapılabilir. Ancak iyi bir akış olmazsa hidroelektrik santral fikrinden vazgeçilmesi gerekecektir.

Su çarkına dayalı hidroelektrik santral üretimi

Elbette bir işletmeye hizmet etmek veya bir düzine evden oluşan yerleşime hizmet etmek için tasarlanmış bir devi bir araya getirmek ve dikmek, bilim kurgu dünyasından bir fikirdir. Ancak elektrikten tasarruf etmek için kendi ellerinizle bir mini hidroelektrik santral inşa etmek oldukça mümkün. Üstelik hem hazır bileşenleri hem de doğaçlama malzemeleri kullanabilirsiniz.

Bu nedenle, en basit yapının - su çarkının - üretimini adım adım ele alacağız.

Gerekli malzemeler ve araçlar

Kendi elinizle bir mini hidroelektrik santral yapmak için, bir kaynak makinesi, açılı taşlama makinesi, matkap ve bir dizi yardımcı alet - çekiç, tornavida, cetvel - hazırlamanız gerekir.

İhtiyacınız olacak malzemeler:

• En az 5 mm kalınlığında köşeler ve saclar.
• Bıçak yapımı için PVC veya galvanizli çelik borular.
• Jeneratör (bu örnekte olduğu gibi hazır olanı kullanabilir veya kendiniz yapabilirsiniz).
• Fren diskleri.
• Şaft ve rulmanlar.
• Kontrplak.
• Rotor ve statorun dökümü için polistiren reçine.
• Ev yapımı bir jeneratör için 15 mm bakır tel.
• Neodim mıknatıslar.

Lütfen tekerlek yapısının sürekli olarak suyla temas halinde olacağını unutmayın, bu nedenle metal ve ahşap elemanların neme karşı korunacak şekilde seçilmesi gerekir (veya bunları kendiniz emprenye edip boyamaya dikkat edin). İdeal olarak kontrplak plastikle değiştirilebilir, ancak ahşap parçaların elde edilmesi ve istenilen şekle getirilmesi daha kolaydır.

Tekerlek montajı ve nozul imalatı

Tekerleğin temeli aynı çapta iki çelik disk olabilir (çelik tamburu kablodan çıkarmak mümkünse - harika, bu montaj sürecini büyük ölçüde hızlandıracaktır).

Ancak eldeki malzemelerde metal bulunmazsa, su geçirmez kontrplaktan daireler kesebilirsiniz, ancak işlenmiş ahşabın gücü ve hizmet ömrü bile çelikle karşılaştırılamaz. Daha sonra jeneratörü kurmak için disklerden birinde yuvarlak bir delik açmanız gerekir.

Bundan sonra bıçaklar yapılır ve en az 16 parçaya ihtiyaç duyulacaktır. Bunu yapmak için galvanizli borular uzunlamasına iki veya dört parçaya kesilir (çapa bağlı olarak). Daha sonra sürtünmeden kaynaklanan enerji kaybını azaltmak için kesme alanları ve bıçakların yüzeyi cilalanmalıdır.

Kanatlar yaklaşık 40-45 derecelik bir açıyla monte edilir; bu, akış kuvvetinden etkilenecek yüzey alanının artmasına yardımcı olacaktır.

İki yan disk arasındaki mesafe, bıçakların uzunluğuna mümkün olduğu kadar yakın olmalıdır. Gelecekteki göbeklerin konumunu işaretlemek için, her parçanın konumunu ve tekerleği jeneratöre sabitlemek için gereken deliği işaretleyecek kontrplaktan bir şablon yapılması önerilir. Bitmiş işaretler disklerden birinin dışına iliştirilebilir.

Daha sonra daireler, yekpare dişli çubuklar kullanılarak birbirine paralel olarak monte edilir ve bıçaklar, istenen konumlara kaynaklanır veya cıvatalanır. Tambur yataklar üzerinde dönecek ve destek olarak açılı veya küçük çaplı borulardan oluşan bir çerçeve kullanılacaktır.

Bu aşamada, tamburun montajı tamamlanmış sayılabilir, geriye kalan tek şey onu ev yapımı bir jeneratör ve su akışını yönlendiren bir ağızlık ile donatmaktır.

Nozül, kademeli tip su kaynakları için tasarlanmıştır - böyle bir kurulum, akış enerjisini maksimumda kullanmanıza izin verecektir. Bu yardımcı eleman, sacın bükülmesi, ardından dikişlerin kaynaklanması ve ardından bir boruya monte edilmesiyle yapılır.

Ancak bölgenizde akıntı veya diğer yüksek irtifa engellerinin bulunmadığı düz bir nehir varsa bu ayrıntıya gerek yoktur.

Meme çıkışının genişliğinin tekerleğin genişliğine karşılık gelmesi önemlidir, aksi takdirde akışın bir kısmı "boşta" kalacak ve kanatlara ulaşamayacaktır.

Artık tekerleğin aksa monte edilmesi ve kaynaklı veya cıvatalı köşelerden oluşan bir desteğe monte edilmesi gerekiyor. Geriye kalan tek şey bir jeneratör yapmak (veya hazır bir tane kurmak) ve nehre gidebilirsiniz.

DIY jeneratör

Ev yapımı bir jeneratör yapmak için, her birinde 125 tur bakır tel bulunan bobinlere ihtiyaç duyacağınız statoru sarmanız ve doldurmanız gerekir. Bunları bağladıktan sonra tüm yapı polyester reçine ile doldurulur.

Her faz seri olarak bağlanan üç çileden oluşur, böylece bağlantı birkaç harici kabloyla yıldız veya üçgen şeklinde yapılabilir.

Şimdi fren diskinin boyutuna uygun bir kontrplak şablonu hazırlamanız gerekiyor.

Ahşap halkanın üzerine işaretler yapılır ve mıknatısların takılması için yuvalar yapılır (bu durumda 1,3 cm kalınlığında, 2,5 cm genişliğinde ve 5 cm uzunluğunda neodim mıknatıslar kullanılmıştır). Daha sonra ortaya çıkan rotor da reçine ile doldurulur ve kuruduktan sonra tekerlek tamburuna bağlanır.

Fren disklerinden yapılmış rotoru ve bakır tel bobinlerinden yapılmış jeneratörü olan su çarkı - boyalı, şık ve kullanıma hazır

Takılacak son şey, redresörleri kaplayan ampermetreli alüminyum bir kasadır. Bu elemanların görevi üç fazlı akımı doğru akıma dönüştürmektir.

Tekerleği kademeli veya çıkış borusuyla küçük bir nehrin akışına monte ettikten sonra, 110 rpm'de 1,9A * 12V mini hidroelektrik santral performansına güvenebilirsiniz

Akışın getirdiği yaprak, kum ve diğer kalıntıların çarkın içine girmesini önlemek için cihazın önüne koruyucu bir ağ yerleştirilmesi tavsiye edilir.

Ayrıca hidrolik istasyonun verimliliğini artırmak için mıknatıslar ve bobinler arasındaki boşlukları artan dönüş sayısıyla denemeler yapabilirsiniz.

Tüm türler hakkında alternatif enerji kaynakları "Yeşil teknolojilerin" günlük hayata tanıtılmasına adanmış makaleyi okuyarak öğreneceksiniz.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı videolar

Video #1. Üç fazlı bir motora dayalı ev yapımı bir jeneratörle çalışan bir hidrolik tesisat örneği:

2. video. Su çarkı prensibine göre tasarlanmış mini hidroelektrik santral:

Video #3. Bisiklet tekerleğine dayalı bir istasyon, medeniyetten uzakta tatilde enerji temini sorununu çözmek için ilginç bir seçenektir:

Gördüğünüz gibi, kendi ellerinizle bir mini su elektrik santrali inşa etmek o kadar da zor değil. Ancak bileşenlerine ilişkin hesaplamaların ve parametrelerin çoğu "gözle" belirlendiğinden, olası arızalara ve ilgili maliyetlere hazırlıklı olmalısınız.

Bu alanda bilgi ve deneyim eksikliği hissediyorsanız gerekli tüm hesaplamaları yapacak, durumunuza en uygun ekipmanı önerecek ve verimli bir şekilde kuracak uzmanlara güvenmelisiniz.

Lütfen aşağıdaki bloğa yorumlarınızı yazın. İlginç bilgileri ve faydalı önerileri paylaşın, tematik fotoğraflar bırakın.Belki bize kendi ellerinizle bir banliyö arsasında işleyen bir hidroelektrik santralini nasıl kurduğunuzu anlatmak istersiniz? Cihazın süreci ve çalışmasıyla ilgili hikayenizi okumaktan mutluluk duyacağız.