Kekuatan aliran air adalah sumber semula jadi yang boleh diperbaharui yang membolehkan anda menerima elektrik hampir percuma. Tenaga yang disumbangkan oleh alam akan memberi peluang untuk menjimatkan utiliti dan menyelesaikan masalah pengisian semula peralatan.
Sekiranya sungai atau sungai mengalir berhampiran rumah anda, ia sesuai untuk digunakan. Mereka akan dapat membekalkan elektrik ke plot dan rumah. Dan walaupun stesen janakuasa hidroelektrik dibina sendiri, kesan ekonomi meningkat dengan ketara.
Artikel yang dibentangkan menerangkan secara terperinci teknologi pembuatan struktur hidraulik swasta. Kami membincangkan perkara yang diperlukan untuk menyediakan sistem dan menghubungkannya dengan pengguna. Di sini anda akan belajar mengenai semua pilihan untuk pembekal tenaga miniatur, yang dipasang dari bahan improvisasi.
Loji Tenaga Hidroelektrik
Loji tenaga hidroelektrik adalah struktur yang mampu mengubah tenaga pergerakan air menjadi elektrik. Pembekal elektrik alternatif "hijau" masih dieksploitasi secara aktif hanya di Barat. Di wilayah negara kita, industri yang menjanjikan ini hanya mengambil langkah penakut pertama.
Galeri Imej
Foto dari
Menjana elektrik dengan mengaut potensi air adalah salah satu bidang tenaga hijau yang menjanjikan. Kelebihannya adalah penggunaan sumber bebas planet yang tidak habis-habisnya dengan kerosakan paling sedikit terhadap persekitaran semula jadi.
Objek yang terlibat dalam bidang tenaga hidro kecil termasuk loji kuasa hidroelektrik mini yang menghasilkan dari 3-100 kW hingga 25 MW
Untuk mendapatkan elektrik semasa menggunakan tenaga air, tidak perlu memiliki sungai gunung yang bergelora atau membangun bendungan besar. Cukup untuk menyempitkan dasar sungai atau sungai kecil
Turbin stesen janakuasa hidroelektrik kecil dapat dipaksa untuk memutar bahkan saluran yang agak kecil, di mana air berasal dari takungan atau sungai yang berdekatan
Loji tenaga hidro kecil yang terletak betul-betul di aliran air sederhana, tetapi tidak membenarkan mengatur kekuatan dan jumlah limpasan. Kemungkinan penyesuaian akan menyediakan takungan miniatur
Yang paling menjanjikan untuk penganjuran stesen janakuasa mini hidroelektrik adalah aliran gunung dengan perbezaan ketinggian ciri dalam saluran. Walau bagaimanapun, keadaan serupa juga dapat dibuat untuk sungai yang mengalir di sepanjang kawasan rata.
Segala jenis putaran dan pusaran air yang boleh dibina secara buatan dengan menuangkan struktur konkrit akan membantu meningkatkan prestasi stesen janakuasa hidroelektrik mini.
Untuk meningkatkan kecekapan, pemaju tenaga air kecil meningkatkan turbin. Sebagai contoh, roda konvensional dengan bilah diganti dengan skru berbalik
Menggunakan air untuk menjana elektrik
Salah satu pilihan tradisional untuk tenaga hidro kecil
Penyempitan saluran untuk pemulihan tenaga
Peranti yang diarahkan bilah
Pilihan dekat empangan dengan takungan kecil
Perbezaan ketinggian di saluran sungai atau sungai
Putaran yang dibina secara buatan
Turbin jenis skru kecekapan tinggi
Loji tenaga hidro swasta kecil boleh menjadi empangan di sungai-sungai besar, menghasilkan dari selusin hingga beberapa ratus megawatt atau stesen janakuasa hidroelektrik mini dengan kuasa maksimum 100 kW, yang cukup untuk keperluan rumah persendirian. Inilah yang terakhir dan ketahui lebih lanjut.
Stesen skru hidraulik
Reka bentuknya terdiri daripada rantai rotor yang dipasang pada kabel keluli fleksibel, ditarik di seberang sungai. Kabel itu sendiri memainkan peranan poros putaran, salah satu hujungnya terpaku pada galas sokongan, dan yang lain mengaktifkan batang penjana.
Setiap rotor hidraulik "garland" mampu menghasilkan tenaga sekitar 2 kW, namun, kadar aliran air untuk ini harus sekurang-kurangnya 2.5 meter sesaat, dan kedalaman takungan tidak boleh melebihi 1.5 m.
Prinsip pengoperasian stesen janakuasa hidroelektrik mudah: tekanan air memutar skru hidraulik, dan mereka memutar kabel dan memaksa penjana untuk menghasilkan tenaga
Stesen garland berjaya digunakan pada pertengahan abad yang lalu, tetapi kemudian peranan skru dimainkan oleh baling-baling buatan sendiri dan juga tin timah. Hari ini, pengeluar menawarkan beberapa jenis rotor untuk pelbagai keadaan operasi.
Mereka dilengkapi dengan bilah pelbagai saiz yang diperbuat daripada logam lembaran, dan membolehkan anda mendapatkan kecekapan maksimum dari operasi stesen.
Tetapi walaupun hidrogenerator ini agak mudah dibuat, pengoperasiannya melibatkan sebilangan keadaan khas yang tidak selalu dapat dilaksanakan dalam kehidupan nyata. Struktur sedemikian menyekat dasar sungai, dan tidak mungkin tetangga di sepanjang pantai, apatah lagi wakil perkhidmatan alam sekitar, akan membenarkan penggunaan tenaga aliran untuk tujuan anda.
Selain itu, pada musim sejuk, pemasangan hanya dapat digunakan di badan air yang tidak beku, dan di iklim yang keras ia dapat dipelihara atau dibongkar. Oleh itu, stesen garland dibina sementara dan terutama di kawasan sepi (contohnya, berhampiran padang rumput musim panas).
Stesen rotor dengan kapasiti 1 hingga 15 kW / j menghasilkan sehingga 9.3 MW sebulan dan membolehkan anda menyelesaikan masalah elektrik secara bebas di kawasan yang jauh dari lebuh raya terpusat
Analog moden pemasangan rantai daisy adalah stesen kerangka tenggelam atau pasang surut dengan rotor melintang. Tidak seperti pendahulunya garland, struktur ini tidak menyekat seluruh sungai, tetapi hanya menggunakan sebahagian saluran, dan ia dapat dipasang di ponton / rakit atau diturunkan sepenuhnya ke dasar takungan.
Pemutar menegak Daria
Rotor Darier adalah alat turbin, yang dinamakan sebagai penghormatan kepada penciptanya pada tahun 1931. Sistem ini terdiri daripada beberapa bilah aerodinamik yang dipasang pada balok radial dan berfungsi kerana tekanan berbeza mengikut prinsip "sayap pengangkat", yang banyak digunakan dalam pembuatan kapal dan penerbangan.
Walaupun tanaman ini lebih banyak digunakan untuk membuat penjana angin, mereka dapat bekerja dengan air. Tetapi dalam kes ini, pengiraan yang tepat diperlukan untuk memilih ketebalan dan lebar bilah sesuai dengan kekuatan aliran air.
Rotor Darier menyerupai "kincir angin", hanya dipasang di bawah air, dan dapat berfungsi tanpa mengira turun naik kadar aliran musiman
Rotor menegak jarang digunakan untuk membuat loji tenaga hidro tempatan. Walaupun terdapat petunjuk prestasi yang baik dan kesederhanaan reka bentuk, peralatan ini agak sukar untuk dikendalikan.
Sebelum memulakan kerja, sistem perlu "tidak berputar", tetapi hanya pembekuan takungan yang dapat menghentikan stesen berjalan. Oleh itu, rotor Darier digunakan terutamanya di perusahaan industri.
Penyelesaian yang menarik dalam bidang merancang loji tenaga air kecil dengan turbin yang beroperasi secara menegak dicadangkan oleh penemu Austria Franz Zotloterer:
Galeri Imej
Foto dari
Stesen mini aksi graviti pusaran air
Pembinaan saluran berasingan dengan pusaran air
Turbin di pusat putaran
Pengumpul Tenaga yang Dihasilkan
Kelebihan pusaran air yang tepat dianggap sebagai pemuliharaan sumber ikan. Pengoperasian turbin menegak tidak membahayakan organisma hidup di sungai. Di samping itu, lumpur tidak berlama-lama di dinding struktur kerana pergerakan khusus aliran air.
Baling-baling bawah air
Sebenarnya, ini adalah turbin angin paling mudah, ia hanya dipasang di bawah air. Dimensi bilah untuk memastikan kelajuan putaran maksimum dan rintangan minimum dikira bergantung pada kekuatan aliran. Sebagai contoh, jika halaju aliran tidak melebihi 2 m / s, maka lebar bilah harus berada dalam 2-3 cm.
Baling-baling bawah air mudah dibuat dengan tangan anda sendiri, tetapi hanya sesuai untuk sungai dalam dan cepat - di kolam cetek, pisau berputar boleh menyebabkan kecederaan pada nelayan, perenang, unggas air dan haiwan
Kincir angin seperti itu dipasang "ke arah" aliran, tetapi bilahnya tidak berfungsi kerana tekanan tekanan air, tetapi kerana berlakunya daya angkat (berdasarkan prinsip sayap kapal terbang atau baling-baling kapal).
Roda air dengan bilah
Roda air adalah salah satu versi motor hidraulik termudah, yang dikenali sejak zaman Empayar Rom. Keberkesanan kerjanya banyak bergantung pada jenis sumber di mana ia dipasang.
Roda pemutus dapat berputar hanya kerana laju aliran, dan roda pemutus dapat diputar dengan bantuan tekanan dan berat air yang mengalir dari atas ke bilah
Bergantung pada kedalaman dan saluran saluran air, pelbagai jenis roda dapat dipasang:
- Kapal selam (atau rendah diri) - Sesuai untuk sungai cetek dengan aliran cepat.
- Midbottom - terletak di saluran dengan lata semula jadi sehingga aliran mengalir kira-kira di tengah dram berputar.
- Pukal (atau cerucuk tinggi) - dipasang di bawah empangan, paip atau di bahagian bawah ambang semula jadi, sehingga air yang jatuh terus melalui bahagian atas roda.
Tetapi prinsip operasi untuk semua pilihan adalah sama dan sama: air memasuki bilah dan menggerakkan roda, yang menjadikan penjana untuk loji kuasa mini berputar.
Pengilang peralatan hidraulik menawarkan turbin luar rak yang bilahnya disesuaikan khas untuk kadar aliran air tertentu. Tetapi tukang rumah membuat pembinaan drum dengan cara lama - dari bahan improvisasi.
Pemilihan foto berikut akan membantu anda mengetahui langkah-langkah membina versi termudah dari stesen hidroelektrik mini:
Galeri Imej
Foto dari
Langkah 1: Menyempitkan saluran dan membentuk delta
Langkah 2: Memotong bahagian untuk pemasangan turbin
Langkah 3: Memperbaiki bilah pada turbin sementara
Langkah 5: Memasang sokongan di saluran aliran
Langkah 5: Memasang turbin pada struktur sokongan
Langkah 6: Menyambungkan Penjana dan Bateri
Langkah 7: Belt Drive
Langkah 8: Menguji peranti selepas pemasangan
Mungkin kurangnya pengoptimuman akan mempengaruhi petunjuk kecekapan, tetapi kos peralatan rumah akan berharga beberapa kali lebih murah daripada rakan yang dibeli. Oleh itu, roda air adalah pilihan yang paling popular untuk mengatur stesen janakuasa mini hidroelektrik anda sendiri.
Syarat-syarat pemasangan stesen janakuasa hidroelektrik
Walaupun murahnya tenaga yang dihasilkan oleh hidrogenerator, penting untuk mempertimbangkan ciri sumber air, sumber yang anda rancangkan untuk digunakan untuk keperluan anda sendiri.
Memang, tidak setiap saluran air sesuai untuk mengendalikan stesen janakuasa mini hidroelektrik, terutama sepanjang tahun, jadi tidak ada salahnya memiliki kemampuan untuk menyambung ke lebuh raya terpusat di kawasan simpanan.
Beberapa kebaikan dan keburukan
Kelebihan utama stesen janakuasa hidroelektrik adalah jelas: peralatan murah yang menghasilkan elektrik murah tidak membahayakan alam semula jadi (tidak seperti empangan yang menyekat arus sungai). Walaupun sistem ini tidak dapat disebut sebagai benar-benar selamat, elemen turbin yang masih berputar dapat menyebabkan kecederaan pada penduduk dunia bawah laut dan bahkan pada orang.
Untuk mengelakkan berlakunya kemalangan, stesen janakuasa hidroelektrik mesti dilindungi, dan jika sistem tersembunyi sepenuhnya oleh air - pasang tanda amaran di pantai
Kelebihan mini-hidro:
- Tidak seperti sumber tenaga "percuma" lain (panel suria, penjana angin), sistem hidraulik dapat berfungsi tanpa mengira waktu siang atau cuaca. Satu-satunya perkara yang dapat menghalangnya ialah pembekuan takungan.
- Tidak perlu mempunyai sungai besar untuk memasang hidrogenerator - roda air yang sama dapat berjaya digunakan walaupun dalam aliran kecil (tetapi cepat!)
- Pemasangan tidak mengeluarkan bahan berbahaya, tidak mencemarkan air dan berfungsi hampir tanpa suara.
- Untuk pemasangan loji kuasa hidroelektrik mini dengan kuasa hingga 100 kW, tidak perlu mengeluarkan izin (walaupun semuanya bergantung kepada pihak berkuasa tempatan dan jenis pemasangannya).
- Lebihan elektrik boleh dijual ke rumah jiran.
Mengenai kekurangan, kekurangan aliran boleh menjadi halangan serius bagi operasi peralatan yang produktif. Dalam kes ini, perlu membina struktur tambahan, yang memerlukan biaya tambahan.
Sekiranya tenaga berpotensi sungai berdekatan tidak mencukupi untuk penjanaan elektrik dalam jumlah yang cukup untuk penggunaan praktikal, perlu diperhatikan kaedah pembinaan penjana angin. Kincir angin akan berfungsi sebagai pelengkap yang berkesan.
Pengukuran Aliran Air
Perkara pertama yang perlu anda lakukan untuk memikirkan bentuk dan kaedah pemasangan stesen adalah dengan mengukur kelajuan aliran air pada sumber yang dipilih.
Cara termudah adalah dengan menurunkan sebarang objek ringan (misalnya, bola tenis, sekeping busa polistirena atau pelampung memancing) ke jeram dan menghentikan waktu di mana perenang akan berenang jarak ke beberapa mercu tanda. Jarak standard untuk "berenang" adalah 10 meter.
Sekiranya kolam jauh dari rumah, anda boleh membina saluran cawangan atau saluran paip, dan pada masa yang sama menjaga perbezaan ketinggian
Sekarang anda perlu membahagikan jarak yang dilalui dalam meter dengan jumlah saat - ini akan menjadi kelajuan arus. Tetapi jika nilai yang diperoleh kurang dari 1 m / s, perlu membuat struktur buatan untuk mempercepat aliran dengan perbezaan ketinggian.
Ini boleh dilakukan dengan menggunakan empangan yang boleh dilipat atau paip longkang yang sempit. Tetapi tanpa aliran yang baik, idea stesen hidroelektrik harus ditinggalkan.
Pengeluaran loji tenaga hidro berdasarkan roda air
Sudah tentu, untuk mengumpulkan "dengan satu lutut" dan membangun sebuah raksasa yang dirancang untuk melayani perusahaan atau penempatan bahkan dari selusin rumah adalah idea dari alam fantasi. Tetapi untuk membina stesen hidroelektrik mini dengan tangan anda sendiri untuk menjimatkan elektrik adalah sangat nyata. Selain itu, anda boleh menggunakan komponen siap dan bahan improvisasi.
Oleh itu, kami mempertimbangkan pembuatan langkah demi langkah struktur termudah - roda air.
Bahan dan alat yang diperlukan
Untuk membuat stesen hidroelektrik mini dengan tangan anda sendiri, anda perlu menyiapkan mesin kimpalan, penggiling, gerudi dan satu set alat bantu - tukul, pemutar skru, pembaris.
Dari bahan yang anda perlukan:
- Sudut dan logam lembaran dengan ketebalan sekurang-kurangnya 5 mm.
- Paip yang diperbuat daripada PVC atau keluli tergalvani untuk pembuatan bilah.
- Generator (anda boleh menggunakan yang sudah siap atau membuatnya sendiri, seperti dalam contoh ini).
- Cakera brek.
- Poros dan galas.
- Papan lapis.
- Resin polistirena untuk mengisi rotor dan stator.
- Kawat tembaga 15 mm untuk penjana sementara.
- Magnet Neodymium.
Sila ambil perhatian bahawa reka bentuk roda akan sentiasa bersentuhan dengan air, oleh itu elemen logam dan kayu mesti dipilih dengan perlindungan dari kelembapan (atau menjaga impregnasi dan mengecat sendiri). Sebaik-baiknya, papan lapis boleh diganti dengan plastik, tetapi bahagian kayu lebih senang diperoleh dan dibentuk.
Pemasangan roda dan pembuatan muncung
Asas roda itu sendiri boleh menjadi dua cakera keluli dengan diameter yang sama (jika mungkin untuk mendapatkan tong besi dari kabel - baik, ini akan mempercepat proses pemasangan).
Tetapi jika logam tidak dijumpai pada bahan yang ada di tangan, adalah mungkin untuk memotong bulatan dari papan lapis kalis air, walaupun kekuatan dan ketahanan kayu yang dirawat tidak dapat dibandingkan dengan baja. Kemudian pada salah satu cakera anda perlu memotong lubang bulat untuk memasang penjana.
Selepas itu, bilah dibuat, dan mereka memerlukan sekurang-kurangnya 16 buah. Untuk ini, paip tergalvani dipotong memanjang menjadi dua atau empat bahagian (bergantung pada diameternya).Kemudian, tapak pemotong dan permukaan bilah itu mesti diampelas untuk mengurangkan kehilangan tenaga semasa geseran.
Bilah dipasang pada sudut sekitar 40-45 darjah - ini akan membantu meningkatkan luas permukaan, yang akan dipengaruhi oleh daya aliran
Jarak antara dua cakera sisi harus sedekat mungkin dengan panjang bilah. Untuk menggariskan tempat untuk lokasi hub masa depan, disarankan untuk membuat templat dari papan lapis, di mana tempat untuk setiap bahagian dan lubang untuk memasang roda ke penjana akan ditunjukkan. Tanda siap boleh dipasang di bahagian luar salah satu pemacu.
Kemudian bulatan dipasang selari antara satu sama lain menggunakan batang berulir pepejal, dan bilah dikimpal atau dipasang dengan bolt pada kedudukan yang diinginkan. Drum akan berputar pada bantalan, dan bingkai sudut atau paip berdiameter kecil digunakan sebagai penyangga.
Pada tahap ini, pemasangan drum dapat dianggap lengkap, masih perlu dilengkapi dengan penjana buatan sendiri dan muncung yang mengarahkan aliran air
Muncung direka untuk sumber air dari jenis lata - penyediaan sedemikian akan memungkinkan untuk menggunakan tenaga aliran secara maksimum. Elemen tambahan ini dibuat dengan membongkok logam lembaran dengan kimpalan jahitan berikutnya, dan kemudian dipasang pada paip.
Walau bagaimanapun, jika sungai yang rata mengalir di kawasan anda tanpa jeram dan halangan ketinggian lain, perincian ini tidak diperlukan.
Penting bahawa lebar lubang keluar muncung sesuai dengan lebar roda itu sendiri, jika tidak, bahagian aliran akan terbiar tanpa jatuh ke bilah
Sekarang roda perlu dipasang pada gandar dan dipasang pada penyokong dari sudut yang dikimpal atau disekat bersama. Masih ada untuk membuat generator (atau memasangnya siap) dan anda boleh pergi ke sungai.
Penjana DIY
Untuk membuat penjana buatan sendiri, anda perlu membuat penggulungan dan pengisi stator, yang mana anda memerlukan gegelung dengan 125 putaran dawai tembaga pada setiap satu. Setelah bergabung dengan mereka, keseluruhan struktur dituangkan dengan resin poliester.
Setiap fasa terdiri daripada tiga gegelung yang dilampirkan berturut-turut, sehingga sambungan dapat dibuat dalam bentuk bintang atau segitiga dengan beberapa petunjuk luaran
Sekarang anda perlu menyediakan templat papan lapis dengan ukuran yang sama dengan cakera brek.
Tanda dibuat pada cincin kayu dan slot dibuat untuk memasang magnet (dalam kes ini, magnet neodymium setebal 1.3 cm, lebar 2.5 cm dan panjang 5 cm digunakan). Kemudian rotor yang dihasilkan juga diisi dengan resin, dan setelah pengeringan dipasang pada roda roda.
Roda air dengan pemutar cakera brek dan penjana gegelung dawai tembaga - dicat, rapi dan siap digunakan
Sarung aluminium yang terakhir dipasang dengan ammeter, meliputi penerus. Tugas elemen-elemen ini adalah untuk menukar arus tiga fasa menjadi arus terus.
Setelah memasang roda di aliran sungai kecil dengan lata atau paip pintas, anda boleh bergantung pada prestasi stesen janakuasa hidroelektrik mini pada 1.9A * 12V pada 110 putaran seminit
Untuk mengelakkan daun, pasir dan puing-puing lain yang dibawa bersama arus dari jatuh ke roda, disarankan untuk meletakkan jaring pelindung di hadapan peranti.
Anda juga boleh bereksperimen dengan jurang antara magnet dan gegelung dengan peningkatan jumlah putaran untuk meningkatkan kecekapan stesen hidroelektrik.
Anda akan belajar tentang semua jenis sumber tenaga alternatif dengan membaca artikel mengenai pengenalan "teknologi hijau" dalam kehidupan seharian.
Video # 1. Contoh pemasangan hidraulik yang berfungsi dengan penjana buatan sendiri berdasarkan enjin tiga fasa:
Video # 2. Loji tenaga hidro mini berkuasa air:
Video # 3. Sebuah stesen yang menggunakan roda basikal adalah penyelesaian yang menarik untuk masalah bekalan tenaga semasa bercuti jauh dari peradaban:
Seperti yang anda lihat, membina loji kuasa mini air dengan tangan anda sendiri tidak begitu sukar. Tetapi kerana kebanyakan pengiraan dan parameter untuk komponennya ditentukan "oleh mata", seseorang harus bersedia untuk kemungkinan kerosakan dan kos yang berkaitan.
Sekiranya anda merasa kurang pengetahuan dan pengalaman dalam bidang ini, anda harus mempercayai pakar yang akan melakukan semua pengiraan yang diperlukan, memberi nasihat kepada peralatan yang sesuai untuk kes anda dan memasangnya dengan cara yang berkualiti.
Sila tulis komen di blok di bawah. Berkongsi maklumat menarik dan cadangan berguna, tinggalkan foto tematik. Mungkin anda ingin memberitahu bagaimana anda membina stesen janakuasa hidroelektrik anda sendiri di tapak pinggir bandar? Kami dengan senang hati akan membaca kisah anda mengenai proses peranti dan operasi.