У статті наведено опис і досвід застосування різних саморобних і промислових міні-ГЕС.

Останнім часом, через зростання тарифів на електроенергію, все більш актуальними стають поновлювані джерела практично безкоштовної енергії.

З відомої класичної тріади: сонячні батареї , вітрогенератори , Гідрогенератори (ГЕС), останні найбільш складні. Вони, по-перше, працюють в агресивних умовах, а по-друге, мають максимальну напрацювання за рівний проміжок часу.

При виготовленні саморобного гідрогенератора потрібно більше попрацювати і вибрати більш якісні матеріали, щоб забезпечити його довговічність. Зате такий генератор (при рівній потужності з вітряком і сонячною батареєю) видасть, за рівний проміжок часу, набагато більше енергії.

Що і як робити?

Найбільш просто робити бесплотинной ГЕС, тому що спорудження греблі досить складне і дороге справу і часто вимагає узгодження з місцевою владою або, принаймні, з сусідами. Бесплотинной ГЕС називають проточними. Існує чотири основні варіанти таких пристроїв: водяне колесо, гірляндного ГЕС, ротор Дарині і пропелер.

Типи міні-ГЕС

Водяне колесо, це колесо з лопатями, встановлене перпендикулярно поверхні води. Колесо занурене в потік менше ніж наполовину. Вода тисне на лопаті і обертає колесо. Існують також колеса-турбіни зі спеціальними лопатками, оптимізованими під струмінь рідини. Але це досить складні конструкції швидше заводського, ніж саморобного виготовлення.

Гірляндного ГЕС є трос, з жорстко закріпленими на ньому роторами. Трос перекинутий з одного берега річки на інший. Ротори як намисто нанизані на трос і повністю занурені в воду. Потік води обертає ротори, ротори обертають трос. Один кінець троса з'єднаний з підшипником, другий з валом генератора.

Ротор Дарині, це вертикальний ротор, який обертається за рахунок різниці тисків на його лопатях. Різниця тисків створюється за рахунок обтікання рідиною складних поверхонь. Ефект подібний підйомній силі судів на підводних крилах або підйомної сили крила літака.

Пропелер - це підводний «вітряк» з вертикальним ротором. На відміну від повітряного, підводний пропелер має лопаті мінімальної ширини. Для води досить ширини лопаті всього в 2 см. При такій ширині буде мінімальний опір і максимальна швидкість обертання. Така ширина лопатей вибиралася для швидкості потоку 0.8-2 метра в секунду. При великих швидкостях, можливо, оптимальні інші розміри.

Дивіться також тут: Міні- і мікро-ГЕС - популярні конструкції і застосування

Переваги та недоліки різних систем для створення саморобної ГЕС

Недоліки гірляндного ГЕС очевидні: велика матеріаломісткість, небезпека для оточуючих (довгий підводний трос, приховані в воді ротори, перегороджування річки), низький ККД. Гірляндного ГЕС - це невелика гребля. Ротор Дарині складний у виготовленні, на початку роботи його потрібно розкрутити. Але він привабливий тим, що вісь ротора розташована вертикально і відбір потужності можна виробляти над водою, без додаткових передач. Такий ротор буде обертатися при будь-якій зміні напрямку потоку.

Таким чином, з точки зору простоти виготовлення і отримання максимального ККД з мінімальними витратами, необхідно вибрати конструкцію типу водяне колесо або пропелер. Більшість саморобок використовують саме ці варіанти.

З чого почати?

Якщо ви зважилися побудувати свою міні-ГЕС, то перше, що потрібно зробити - це виміряти швидкість течії річки. Здійснити це досить просто: озбройтеся секундоміром, відміряйте кроками 10 метрів вгору за течією, киньте у воду тріску і заміряйте час проходження цих 10 метрів. Поділивши метри на секунди, ви отримаєте швидкість потоку. Досвід показав, що якщо швидкість менше 1 м / с, то ефективної ГЕС не вийде.

Для прикладу, можна навести співвідношення, отримане експериментальним шляхом, між швидкістю потоку м / с і потужністю знімається з вала гвинта кВт (діаметр гвинта 1 метр). Отже: 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 і т.д. Потужність пропорційна кубу швидкості потоку. Якщо швидкість потоку в вашому водоймищі недостатня, спробуйте організувати достатній перепад висот для потоку рідини.

Це можна зробити, встановивши зливну трубу зі ставка або уклавши струмочок в трубу і організувавши плавну зміну діаметра труби. Чим менше буде діаметр в кінці труби, тим більше буде швидкість потоку. Якщо поруч з вами протікає тільки невеличкий струмок, то можна зробити маленьку розбірну греблю, а за греблею поставити вашу ГЕС.

приклади виготовлення

Можна навести кілька прикладів саморобних міні-ГЕС. Почнемо з найпростішого, який не відніме у вас багато часу, але допоможе створити уявлення, як це працює.

Візьмемо звичайний велосипед з велогенераторів ( динамо машиною ) І велофари. З покрівельного заліза або з листового алюмінію виріжемо кілька лопатей (2-3). Лопаті повинні бути довжиною від обода колеса до втулки, а шириною 2-4 см. Лопаті встановлюються між спицями, для кріплення їх краю загинають плоскогубцями навколо спиць. Так як метал лопатей тонкий, це не складно зробити.

Якщо ви використовуєте дві лопаті, то встановіть їх навпроти один одного. Якщо захочете додати більшу кількість лопатей, то розділіть окружність колеса на число лопатей і встановіть їх через рівні проміжки.

Така мікро ГЕС, зто велика підмога велотуристам, якщо вони зупинилися на березі річки з швидкою течією. Вода допоможе висвітлювати намет і заряджати мобільні телефони. З глибиною занурення колеса можна поекспериментувати. Зазвичай його занурюють від однієї третини до половини.

Інший приклад гідрогенератора - це мікро-ГЕС для електропостачання невеликого фермерського господарства, потужністю 3-5 кВт. Потужність потоку, що обертає колесо, становить приблизно 100 літрів в секунду. Для виготовлення використовувалися тільки підручні матеріали, з тих. Що можна знайти на смітнику.

Ротор-колесо було зроблено з металевого барабана від кабелю. Діаметр барабана 2200 мм. Барабан розрізали болгаркою і переварили. Відстань між щічками склало 300 мм. Під кутом 45 градусів до радіусу вварили 18 лопатей. Матеріал лопатей - це залишки від розрізаного барабана. Барабан обертається на підшипниках, в якості опори для конструкції застосована рама з труб або куточків.

На колесі змонтований ланцюговий редуктор, з коефіцієнтом передачі дорівнює чотирьом. Далі обертання передається через карданний вал від «Жигулів» ВАЗ 2101. Кардан дозволяє зменшити вібрацію і знизити вимоги до співвісності приводу і генератора. Генератор і інша електрика і механіка, пов'язана з ним, закриті водонепроникним кожухом (контейнером). Це зроблено з міркувань безпеки і довговічності.

Усередині кожуха встановлений підвищувальний редуктор з коефіцієнтом 40 і трифазний генератор. Швидкість обертання генератора приблизно 3000 оборотів в хвилину. Загальний коефіцієнт редукування двох редукторів (ланцюгового і шестеренчатого) 160. Таким чином, водяне колесо обертається зі швидкістю близько 18-20 оборотів в хвилину.

Як генератор був використаний списаний асинхронний двигун, блок управління узятий від старої списаної кормодробилки 1953 випуску. Від генератора до ферми протягнуть кабель ВВГ НГ 2х4 квадрата. Кабель закріплений на саморобних стовпах.

Матеріали і виготовлення обійшлися в 10000 рублів. Велика частина грошей це зарплата робітників і зварювальника. Сума може бути і менше, адже в Росії так багато смітників, куди викидають цілком працездатний обладнання і власні голова і руки допоможуть вам економити гроші.

Що пропонує промисловість

На даний момент мало вітчизняних підприємств пропонують міні ГЕС за прийнятними цінами. Напрірмер, аналогічна мініГЕС (3-5кВт) обійшлася б в 300-400 тисяч рублів. Більш детально з конкретикою питання можна ознайомитися за посиланнями:

http://www.intersolar.ru/catalog/hydro/renewable/ - каталог матеріалів,

http://energyservice.sitecity.ru/stext_1101130058.phtml - гідророгенератори і гідроенергетика від ТзОВ "Гідропоніка",

http://www.inversiya.com/alternativ/001.htm - міні-гідроелектростанції від "НВО Інверсія",

http://www.inset.ru/r_offers/MHPP-10Pr.htm - мікроГЕС10Пр від "МНТО ІНСЕТ",

http://www.avante.com.ua/rus/price/catalog/tmc_el01937.htm - Мікрогідроелектростанція ПР-5-Г-20 від фірми "Аванте",

http://iis97.narod.ru/pr12.htm - цікаві рукавні всесезонні гідроелектростанції Луч-1 і Луч-2,

http://promcomplex.ru/rukavnaya_perenosnaya_gi - рукавна переносна гідроелектростанція РПГЕС-1,5,

http://www.powerpal.com/ - гідрогенератори в Канаді,

http://www.rusphysics.ru/articles/221/ - незвичайні бесплотинной ГЕС нового покоління,

http://www.ntpo.com/techno/techno2_2/10.shtml - ще про безгребельні ГЕС,

http://the-mostly.narod.ru/misc/garland_hydro_electrical_plant.html - гірляндного гес,

http://www.sgp.uz/userfiles/MikroGES%20rus-new.pdf - посібник із застосування,

http://www.lpelectric.ro/ro/products/hydro/turbine_ro.html - мікро гідротурбіна,

http://www.made-in-china.com/products-search/hot-china-products/Hydro_Turbine.html - гідрогенератори, вироблені в Китаї.

http://alt-energy.org.ua/2009/08/19/barzhi-generatory-gidrokineticheskoj-energii/ - баржі, генератори гідрокінетіческой енергії.

висновки

Чим довше живеш, тим більше розумієш, що криза гніздиться в головах наших керівників. Росія самодостатня країна, тому що в ній є все - ресурси, талановиті люди і мільйон напрямків для бажаючих щось змінити на краще. Нам є, до чого прагне - найдовший шлях починається з першого кроку. Ви можете це зробити і опишіть свої досягнення. Поділіться своїм досвідом.

Яків Кузнецов