Мини гэс для дачи: Как обеспечить дачу дешевым электричеством от микро-ГЭС — Российская газета

Содержание

Гидроэлектростанция в системе городского водопровода — Энергетика и промышленность России — № 20 (328) октябрь 2017 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 20 (328) октябрь 2017 года

Однако мысль таким образом получить энергию лишь несколько лет назад пришла южнокорейскому дизайнеру Райану Джон Ву Чою. Ее он представил на выставке промышленных проектов «International Design Excellence Awards». Его система «ES Pipe Waterwheel» – миниатюрная гидроэлектростанция, которая может быть установлена в любой квартире. Чой оснастил водопроводные трубы системой мини-турбин, очень простых в установке. Они могут быть вмонтированы по всей длине водопровода, существенно сокращая счета за электроэнергию.

По типу деривационных ГЭС

Но не только Чою пришла эта идея. Американские инженеры из компании Lucid Energy предложили установить в системе водопровода города Портленда штата Орегон мини-турбины, которые вращались бы за счет течения по трубам питьевой воды в местах естественного склона.

За основу был взят принцип работы деривационных гидроэлектростанций безнапорного типа, где поток воды за счет естественного уклона реки приводит в движение лопасти турбины и заставляет вращаться ее вал, соединенный с вырабатывающим электроэнергию генератором. Такие турбины и предложили установить в системе городского водопровода инженеры из Lucid Energy.

Главным достоинством технологии является полное отсутствие негативного воздействия на окружающую среду, а также невысокая себестоимость полученной электроэнергии. Разумеется, мощность одной установки невелика, учитывая диаметр трубы, однако несколько мини-ГЭС способны полностью взять на себя снабжение небольшого учреждения, а также снизить расходы на электроэнергию местных жителей.

Кроме того, размещение в водопроводе связки мини-агрегатов поспособствует снижению тарифной стоимости питьевой воды за счет уменьшения затрат на электроснабжение устройств по ее очистке. Вдобавок разработки оснащаются специальными датчиками для определения основных параметров воды на обозначенном участке, что должно упростить работу коммунальным службам.

При этом вставки из специальных секций труб с размещенной в них турбиной лишь незначительно повлияют на скорость течения воды и не потребуют внесения корректировок в штатный режим функционирования всей системы городского водоснабжения.

Количество генерируемой установками Lucid Energy электроэнергии за счет монтажа секций с турбинами и генераторами полностью обеспечит электроэнергией порядка 250 домов.

Поскольку в трубах вода практически не прекращает движение, вырабатываться электроэнергия может круглосуточно, невзирая на неблагоприятные внешние погодные условия, которые влияют на работу солнечных батарей и ветроагрегатов. Размещать мини-ГЭС предлагается лишь на тех участках трубопровода, где для этого имеется подходящий наклон и вода движется под действием силы тяжести, а не прокачивается насосом. В противном случае эффективность установки окажется не столь высокой и финансово неоправданной.

Авторы идеи уверены, что перспективность внедрения их детища в таких штатах, как, например, Калифорния, где 20 % от общего количества потребленной электроэнергии приходится на работу системы центрального водоснабжения, бесспорно высока.

Простая альтернатива

Мини-гидроэлектростанции – вообще одно из лучших решений по вопросу альтернативных источников получения электричества. Их можно установить в загородном доме, на даче. Минус подобных сооружений в том, что их возведение возможно только в определенных условиях – необходимо наличие водяного потока. К тому же возведение данной конструкции у себя во дворе требует разрешения местных органов власти.

Принцип работы мини-гидроэлектростанции для дома достаточно прост. На турбину падает вода, заставляя вращаться лопасти. Они, в свою очередь, за счет крутящего момента или перепада давления приводят в движение гидропривод. От него передается полученная мощность на электрогенератор, который и вырабатывает электричество.

В настоящее время схема ГЭС чаще всего укомплектовывается системой управления. Это позволяет конструкции работать в автоматическом режиме. В случае необходимости (к примеру, аварии) имеется возможность перехода на ручное управление.

Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку.

Но, как видим, инженеры придумали электростанцию и в бытовом водоводе.

Кстати, мини-гидроэлектростанции можно установить даже в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Помимо естественного уклона необходим подходящий диаметр трубы.

Виды мини-ГЭС

Мини-гидроэлектростанции чаще всего относятся к одному из следующих типов, которые различаются принципом работы: водяное колесо (традиционный тип, наиболее простой в исполнении), пропеллер (для потока шириной более десяти метров), гирлянда (для рек с несильным потоком; усиление скорости течения воды дают дополнительные сооружения, ротор Дарье (чаще – для промышленных предприятий). Преимущество этих вариантов в том, что они не требуют строительства плотины.

Водяное колесо – это классический вид ГЭС, который наиболее популярен для частного сектора. Мини-гидроэлектростанции данного типа представляют собой большое колесо, способное вращаться. Его лопасти опускаются в воду. Вся остальная часть конструкции находится над руслом, заставляя двигаться весь механизм. Мощность передается через гидропривод генератору, вырабатывающему ток.

Пропеллерная станция – на раме в вертикальном положении располагается ротор и подводный ветроагрегат, опускаемый под воду. Ветряк имеет лопасти, которые вращаются под воздействием потока воды. Лопасти приводятся в движение за счет возникающей подъемной силы, а не за счет давления воды. Направление движения лопастей перпендикулярно направлению течения потока. Этот процесс похож на работу ветровых электростанций, только работает под водой.

Гирляндная ГЭС – представляют собой трос, натянутый над руслом и закрепленный в опорном подшипнике. На нем в виде гирлянды навешены и жестко закреплены турбины небольшого размера и веса (гидровингроторы). Они состоят из двух полуцилиндров. За счет совмещения осей при опускании в воду в них создается крутящий момент. Это приводит к тому, что трос изгибается, натягивается и начинает вращаться. В данной ситуации трос можно сравнивать с валом, который служит для передачи мощности. Один из концов троса соединен с редуктором. На него и передается мощность от вращения троса и гидровингроторов. Недостаток данного вида – создаваемая им опасность для окружающих. Подобного рода станции допустимо использовать только в безлюдных местах.

Ротор Дарье – мини-гидроэлектростанция, названная в честь ее разработчика Жоржа Дарье, – представляет собой ротор, на котором находятся лопасти. Для каждой из лопастей в индивидуальном порядке подбираются нужные параметры. Ротор опускается под воду в вертикальном положении. Лопасти вращаются за счет перепада давления, возникающего под действием протекания по их поверхности воды. Этот процесс подобен подъемной силе, заставляющей самолеты взлетать. Здесь направление потока не имеет значения, но конструкция достаточно сложна для монтажа.
Построить водяную станцию для получения электроэнергии можно даже самостоятельно. Тем более что для частного дома количество необходимой энергии невелико.

Как построить мини-ГЭС на даче? Виды и советы для строительства

Загрузка. ..

Гидроэлектростанция — очень удобное сооружение, которое может добывать энергию из природных ресурсов. Такой энергии будет вполне хватать на некоторые нужды загородного дома. ГЭС существует несколько разновидностей.

Большинство гидроэлектростанций работают с помощью силы течения водного потока. Для того чтобы узнать с какой скоростью он протекает, нам понадобится любой легкий предмет, например пенопласт. Его нужно опустить в воду и засечь время, за которое он проплывет расстояние длиной в 10 м. Полученное число разделить на количество секунд. Исходя из результатов, можно уже судить какая из ГЭС подойдёт для вашего водоема.

Гирляндная ГЭС гидравлическими винтами

Для того чтобы была возможность добывать из неё энергию потребуется стальной трос и роторы. Также необходимо подыскать водоем, в котором будет течение воды. Такой способ использовали ещё несколько десятков лет назад. Фея помощью можно добывать около 1,5 — 2 кВт энергии. Но стоит учесть, что скорость потока воды должно быть около 3 м. в секунду, а сам водоём около 1 метра глубиной.

Современные технологии на сегодняшний день предлагают более усовершенствованные материалы для изготовления такой гидроэлектростанции. Благодаря ним коэффициент полезного давления можно получить максимально высокий.

Этот способ достаточно простой, но всё же не всегда удастся его применить в реальной жизни. Ведь некоторые водоёмы на зиму замерзают, а ваши соседи вряд ли оценят такой способ добычи энергии.

Производители придумали современные аналоги такой установки. Её не требуется протягивать через весь водоем. Достаточно просто погрузить на небольшую глубину или закрепить над водой.

Водяное колесо

Является замечательным вариантом для получения энергии.

Существует несколько разновидностей колеса:

  • нижнебойные;
  • среднебойные;
  • верхнебойные.

Его не требуется опускать на большую глубину. Принцип его работы заключается в вращении. Лопасти, которые расположены на колесе, будут помогать вращаться ему с помощью течения. Не так-то просто изготовить такую конструкцию в домашних условиях. Гораздо легче её приобрести на рынке.

Третий вид ГЭС — ротор Дарье

Установка довольно простая. Эта конструкция имеет вертикальную ось, которая вращается и тем самым генерирует электроэнергию. Жорж Жан-Мари Дарье является создателем такого оборудования. Такая гидроэлектростанция прекратит работать только тогда, когда наступят холод,а и водоём замёрзнет.

Пропеллер

Его конструкция напоминает ветряные электростанции, которые необходимо погружать под воду. Устанавливать его нужно против потока. Оснащен двух сантиметровыми лопастями, которых достаточно для получения энергии при скорости течения 1 — 2 м. в секунду. Если скорость потока воды будет больше, то придётся увеличить размер лопастей. Но это установки немного другой принцип действия, чем на Ротор Дарье. Конструкция работает за счет силы подъема. Вода не увеличивает давление.

Каждая из гидроэлектростанции имеет свои плюсы и минусы.

К недостатком относятся:

  • не безопасность конструкции;
  • очень маленький коэффициент полезного давления;
  • трудности в изготовлении и установке;
  • необходимо найти реку с сильным течением;
  • скорее всего, придется получить одобрение со стороны управляющих органов;

Преимущества:

  • некоторые конструкции способны вырабатывать энергию вне зависимости от быстроты течения воды;
  • экономия;
  • дешёвые материалы для её создания;
  • экологический чистый источник энергии;
  • может работать круглосуточно без перебоев;
  • подойдёт маленькие и неглубокий водоем;
  • предельно допустимый уровень шума;
  • если Вы задумали соорудить гидроэлектростанцию мощность, которой менее 100 киловатт, то не придется получать разрешение на установку;
  • такой способ добычи электроэнергии можно использовать для нескольких домов.

Гораздо проще любую установку приобрести на рынке. Но если всё же решили самостоятельно попробовать соорудить её, то потребуются такие материалы как:

  • листы какого-либо металла, толщина которого 5 мм;
  • материал для изготовления лопастей;
  • специальные диски для тормозов;
  • подшипники и вращающийся вал;
  • листы фанеры;
  • магниты.

Не забудьте обзавестись сварочным аппаратом, молотком, линейкой и отверткой.

Но, если вы всё правильно рассчитаете, сделайте свою конструкцию максимально безопасной и ознакомьтесь с инструкцией по изготовлению гидроэлектростанции, использование и получение полезных ресурсов у вас не возникнет никаких трудностей. Она будет приносить только пользу.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Загрузка…

«Росатом» свяжет Венгрию с Африкой – Газета Коммерсантъ № 55 (6049) от 31.03.2017

«Росатом» начнет продвижение своих мини-ГЭС мощностью до 2 МВт, выпускаемых подконтрольной госкорпорации венгерской Ganz, с Южной Африки, рассчитывая в перспективе реализовать здесь до 300 МВт малой гидрогенерации.

Кроме того, мини-ГЭС будут предлагаться в Юго-Восточной Азии и странах СНГ.

«Росатом» определился с ключевыми рынками для продвижения своих мини-ГЭС — это будет Центральная и Южная Африка, Юго-Восточная Азия, страны СНГ. Как рассказали «Ъ» в «Атомэнергомаше» (АЭМ, машиностроительный холдинг госкорпорации), агентом по продажам такого оборудования в Африке станет южноафриканская Blue World Power and Energy Services. Энергодефицит в регионе, который можно было бы закрыть малой генерацией, в АЭМ оценили в 2 ГВт, как говорит директор по международной деятельности холдинга Роман Мурашов, АЭМ намерен в перспективе закрыть 10-15% от этого объема — 200-300 МВт.

Речь идет о поставках мини-ГЭС контейнерного типа мощностью 0,3-2 МВт, выпускаемых венгерской Ganz (входит в АЭМ, основная специализация — насосное оборудование), станции могут ставиться на небольших водоемах и не требуют постоянного персонала. По данным АЭМ, средняя расчетная себестоимость электроэнергии мини-ГЭС за жизненный цикл (30 лет) — $0,06 за 1 кВт ч.

В ряде стран Африки цены на электроэнергию заметно выше (например, в Конго — до $3 за 1 кВт ч). В АЭМ оценили окупаемость мини-ГЭС в три года при коэффициенте использования установленной мощности до 93%. При серийном производстве в АЭМ рассчитывают выйти на цену мини-ГЭС «ниже €1 тыс.» за 1 МВт, говорит господин Мурашов.

Первую мини-ГЭС приобрела в конце прошлого года грузинская International Energy Company (в контракте есть возможность закупки дополнительных станций). Целевой рынок в Африке — «ограниченные в доступе к ЛЭП труднодоступные районы, например места добычи полезных ископаемых», поясняет Роман Мурашов. По его словам, выбор ЮАР как первого региона продвижения основан на развитости местной финансовой и промышленной инфраструктуры, этому способствовало и наличие в стране представительства структур «Росатома» (эта страна уже несколько лет считается одним из наиболее перспективных рынков для строительства АЭС, но до тендеров пока дело не дошло). Другими возможными рынками поставок господин Мурашов назвал страны СНГ и Юго-Восточной Азии.

Рынок Европы, напротив, высококонкурентен, считает топ-менеджер, плюс там сделан акцент на стационарных мини-ГЭС в немобильном исполнении.

В России сейчас действует как минимум два механизма поддержки малой и зеленой генерации — обязательная закупка розничной выработки возобновляемых источников энергии (ВИЭ) электросетями для покрытия потерь и договоры на покупку мощности (ДПМ ВИЭ) для оптового энергорынка,— гарантирующие возврат инвестиций за счет повышенных платежей. Но в АЭМ признают, что конкретных договоренностей в РФ на поставки мини-ГЭС нет. Как поясняет Роман Мурашов, в России продвижение венгерских станций затруднено из-за низкого курса рубля и ограничений на закупки зарубежной техники.

Первый замгендиректора «РусГидро» Владимир Маркин признает, что основным направлением развития являются малые ГЭС, ориентированные на конкретного потребителя, как правило, удаленного от централизованного энергоснабжения. Госкомпания сейчас строит малую ГЭС на реке Большой Зеленчук (1,3 МВт) и разрабатывает проектную документацию еще для трех. Малый объем выпуска оборудования для малых ГЭС в РФ господин Маркин объяснил отсутствием масштабного спроса, оборудование для новых проектов является уникальным, что повышает цену. Удельный уровень капзатрат для малых ГЭС выше, чем для более крупных, признает он, но эффективность малых и мини-ГЭС может быть повышена за счет новых технологических разработок.

Владимир Дзагуто, Татьяна Дятел


Мини-ГЭС для зарядки гаджетов в походе и на даче

Германские разработчики создали необычное портативное зарядное устройство для телефонов. Новинка носит имя Blue Freedom и работает благодаря проточной воде, взяв это устройство с собой на дачу или в поход, вы всегда сможете зарядить свой телефон. При этом, устройство имеет очень компактные параметры и простую конструкцию в составе которой только микротурбина, генератор на пять Ватт и аккумулятор с объемом в 5000 мА*ч.

Принцип работы устройства достаточно прост, его нужно поместить в поток воды, но часть куда подключается гаджет должна остаться снаружи, далее турбина начинает вращаться, а устройство заряжаться. Как сообщили создатели, направление потока воды не играет важной роли, а еще, устройство не зависит от температуры воды (она может варьироваться от пяти и до сорока градусов тепла). Разницы между обычной зарядкой и при помощи мини-ГЭС совершенно нет.

Портативное зарядное устройство обязательно придется по вкусу тем, кто любит путешествия и часто выходит за пределы цивилизации. Ведь мини-ГЭС легко обеспечит человека энергией для телефона, и он сможет постоянно поддерживать связь с миром. К значимым преимуществам зарядки можно отнести и то, что устройство совершенно не зависит от света солнца, ему нужна только вода, а это позволяет заряжать гаджеты даже ночью.

Кроме того, вода может похвастаться КПД в девяносто процентов, а солнце дает только пятнадцать процентов. Это так же дает основание полагать, что в ближайшем будущем таких полезных, простых и главное функциональных разработок будет становиться еще больше.

Вес Блу Фридом составляет всего четыреста грамм, диаметр двадцать сантиметров, а толщина пять с половиной сантиметров. Такие скромные параметры позволяют легко носить устройство в сумке.

По состоянию на сегодня, прототип успешно прошел все тесты и его создатели начали работать над тем, чтоб запустить серийное производство. Но, для этого потребуются вложения со стороны инвесторов, которых еще предстоит найти.

До тех пор, пока Блу Фридом не появился в свободной продаже, все путешественники могут воспользоваться такой функциональной и практичной новинкой, как МИЭ (мобильный источник энергии) Travel, представляющий собой энергетический чемодан. Эта новинка позволит и осветить место привала, и зарядить все необходимое. Устройство представляет собой солнечную мини электростанцию, в составе которой есть светодиодные лампы, кабели зарядки от авто, кабель для прямого подключения к батарее, нож и зажигалку для походов, а также несколько других полезных элементов.

Новинка имеет вид чемодана, корпус которого выполнен из высокопрочного пластика, поэтому его очень удобно носить с собой без риска повреждения. Солнечные панели тоже входят в состав чемодана, но их нужно покупать отдельно. Стоит отметить, что мощность панелей не может превышать двухсот ватт, но и этого более чем достаточно для того, чтоб решить все проблемы, которые могут возникнуть во время похода.

Дата публикации: 15.01.2016

Похожие записи:

Водяная мельница для электричества. Мини-гидроэлектростанции для частного дома, дачи. В чём смысл этой переделки и что мы имеем на выходе

Если у Вашего жилища протекает река или даже небольшой ручей, то с помощью самодельной мини ГЭС Вы можете получить бесплатную электроэнергию. Возможно это будет не очень большое пополнение бюджета, но осознание того, что у Вас есть своя собственная электроэнергия — стоит гораздо дороже. Ну а если, например на даче, нет центрального электроснабжения — то даже небольшие мощности электроэнергии будут просто необходимы. И так, для создания самодельной гидроэлектростанции необходимо как минимум два условия — наличие водяного ресурса и желание.

Если и то и другое присутствует, то то первое, что нужно сделать – это измерить скорость потока реки. Сделать это очень просто — бросаете в реку веточку и замерьте время, в течении которого она проплывет 10 метров. Поделив метры на секунды, вы получите скорость течения в м/с. Если скорость меньше 1 м/с, то продуктивной мини ГЭС не получится. В этом случае можно попробовать увеличить скорость потока искусственно заузив русло или сделав небольшую плотину, если имеете дело с не большим ручьем.

Для ориентира, можно использовать соотношение между скоростью потока в м/с и мощностью снимаемой электроэнергии с вала винта в кВт (диаметр винта 1 метр). Данные экспериментальные, в реальности полученная мощность зависит от многих факторов, но для оценки подойдет.Так:

0.5 м/с – 0.03 кВт,
0.7 м/с – 0.07 кВт,
1 м/с – 0.14 кВт,
1.5 м/с – 0.31 кВт,
2 м/с – 0.55 кВт,
2.5 м/с – 0.86 кВт,
3 м/с -1.24 кВт,
4 м/с – 2.2 кВт и т.д.

Мощность самодельной мини ГЭС пропорциональна кубу скорости потока. Как уже указывалось, если скорость течения недостаточная, попробуйте ее искусственно увеличить, если это конечно возможно.

Типы мини-ГЭС

Существует несколько основных вариантов самодельных мини гидроэлектростанций.

Водяное 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.

Ротор Дарье

Это ротор с вертикальной осью вращения, используемый для генерации электрической энергии. 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. Эта конструкция была запатентована Жорж Жан-Мари Дарье, французским авиационным инженером в 1931 году. Также часто используется в конструкциях ветрогенераторов.

Гирляндная ГЭС

Гидроэлектростанция состоит из легких турбин — гидровингроторов, нанизанных и жестко закрепленными в виде гирлянды на тросе, переброшенном через реку. Один конец троса закрепляется в опорном подшипнике, второй — вращает ротор генератора. Трос в этом случае играет роль своеобразного вала, вращательное движение которого передается к генератору. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос.

Пропеллер

Также заимствован из конструкций ветровых электростанций, такой себе «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. Пропеллер движется не за счет давления воды, а за счет возникновения подъемной силы. Так же как крыло самолета. Лопасти пропеллера движутся поперек потока, а не увлекаются потоком в направлении течения.

Преимущества и недостатки различных систем самодельной мини ГЭС

Недостатки гирляндной ГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих (длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это своего рода небольшая плотина. Целесообразно использовать в безлюдных, удаленных местах с соответствующими предупредительными знаками. Возможно потребуется разрешение властей и экологов. Второй вариант — небольшой ручей у Вас в огороде.
Ротор Дарье — сложен в расчете и 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 — это плюс.

Наибольшее распространение при построении самодельных гидроэлектростанций получили схемы пропеллера и водяного колеса. Так как эти варианты сравнительно просты в изготовлении, требуют минимальных расчетов и реализуются при минимальных затратах, имеют высокий КПД, просты в настройке и эксплуатации.

Если у Вас нет водяного энергоресурса можете самостоятельно сделать домашнюю ветроэлектростанцию .

П

ример простейшей мини-ГЭС

Простейшую гидроэлектростанцию можно быстро соорудить из обычного велосипеда с динамкой для велофары. Из оцинкованного железа или не толстого листового алюминия надо заготовить несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Эти лопасти устанавливаются между спицами любым подручным способом или заранее заготовленными креплениями.
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. С глубиной погружения колеса с лопастями в воду можете поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.
Вариант походной ветроэлектростанции рассматривался ранее.

Такая микро ГЭС не занимает много места и отлично послужит велотуристам — главное наличие ручья или речушки — что обычно и есть в месте разбивки лагеря. Мини ГЭС из велосипеда сможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны или другие гаджеты.

Меня всегда привлекало получение бесплатной энергии из природных ресурсов. И как-то у меня зародилась идея сделать простую мини электростанцию, которая бы вырабатывала электричество из проходящего мимо водяного ручья.

Все началось с идеи использовать барабан старой стиральной машины в качестве водяного колеса – миниатюрной самодельной гидроэлектростанции.


К барабану с помощью металлических уголков были прикреплены прямые лопасти из влагостойкой фанеры.


Крутящий момент с водяного колеса передается за счет ремня на велосипедную динамо-машину (генератор постоянного тока). Выработанная электроэнергия поступает на светодиод. Достаточно рукой слегка прокрутить колесо, и светодиод начнет мигать.


Основа всей конструкции – велосипедная рама.


Два подшипника позволяют водяному колесу свободно крутится.


Первые испытания на маленькой речке показали, что водяное колесо на раме установлено слишком высоко, что не дает потоку воды его нормально раскручивать.
После небольших изменений в конструкции рамы колесо стало располагаться ниже и скорость вращения резко возросла. Как результат, начала вращаться динамо-машина и светодиод на 4,5 В загорелся.


Вот так из старого хлама получилась самодельная гидроэлектростанция.
Далее мини ГЭС в сборе была установлена на небольшой ручей.


Вырабатывает она всего несколько вольт, но их достаточно для свечения светодиода.


Это был неплохой эксперимент для начала.

Дальнейшее усовершенствование в проекте

Дальнейшее усовершенствование водяного колеса должны затронуть:
  • Построить мини-дамбу для увеличения напора воды. При этом полностью речку не планируется перегораживать, чтобы рыба могла уходить во втором потоке.
  • Под дамбой установить трубу, по которой вода будет поступать на самодельную турбину. В трубе устроить кожух из транспортерной резиновой ленты. Перекрыв поток воды через трубу можно провести обслуживание механизмов.
  • По расчетам, турбина будет выдавать мощность примерно в два раза больше, чем водяное колесо. Кроме того, замена водяного колеса на турбину должна снять проблему замерзания в зимнее время.
  • Поток воды будет раскручивать турбину, передавая крутящий момент генератору. Держаться турбина будет на двух подшипниках, изготовленных из массива дерева. При регулярном смазывании они прослужат долго. Упорная шайба будет удерживать механизм от бокового смещения.
  • Изготовить металлические лопатки, рассчитав угол, под которым их нужно загнуть (от этого параметра зависит мощность гидроэлектростанции). Лопатки прикрутить нужно будет с использованием резиновых прокладок, чтобы избежать их отрыва.
  • Для передачи крутящего момента использовать собранный из труб вал.
  • Установить генератор. На генератор поставить шкив меньшего размера, чем установленный на валу. Это позволит повысить обороты, что необходимо для эффективной работы генератора.
Генератор должен выдавать порядка 600 Вт электроэнергии. Это даст возможность подключать бытовую технику. Если следующий этап эксперимента завершится удачно, можно будет подумать о дальнейшей модернизации с тем, чтобы вырабатывать несколько киловатт электроэнергии.

В связи с постоянным удорожанием углеводных энергоносителей, специалисты обращают все большее внимание на преимущества, которые дает использование электроэнергии, полученной более экономным способом. Одним из самых экономных и экологически чистых…

В связи с постоянным удорожанием углеводных энергоносителей, специалисты обращают все большее внимание на преимущества, которые дает использование электроэнергии, полученной более экономным способом. Одним из самых экономных и экологически чистых способов получения электроэнергии является гидроэлектростанция для дома, затраты на которую сводятся к первичному строительству и техническому обслуживанию оборудования. Но не каждая местность имеет природные возможности для строительства подобных сооружений, для которых необходим мощный водный поток и большой перепад высот, создаваемых плотиной, в этом случае на помощь энергетикам приходят мини ГЭС.

Принцип работы и мини ГЭС

Принцип работы этого оборудования достаточно прост, что добавляет ему надежности. Водный поток, попадая на лопасти турбины, вращает гидропривод, сопряженный с электрогенератором, который и обеспечивает выработку электроэнергии под управлением контролирующей системы.
Современные мини ГЭС оборудованы системой управления, дающей возможность осуществлять работу в автоматическом режиме с мгновенным переходом на ручное управление в случае возникновения аварийной ситуации. Многоуровневая система защиты позволяет избежать перегрузок оборудования при изменении внешних условий. Конструкция станций позволяет минимизировать проведение строительных работ во время установки необходимого оборудования.

Разновидности мини ГЭС

Мини гидроэлектростанция – это оборудование мощностью от 1 до 3000 кВт, которое включает в себя водозаборное устройство (турбину), генерирующий энергоблок и систему управления оборудованием.
В зависимости от используемых водных ресурсов мини ГЭС делятся на несколько категорий:

  • русловые станции, использующие энергию небольших рек с организованными водохранилищами. Применяются в основном на равнинной местности;
  • стационарные станции, использующие энергию быстрого течения при эксплуатации горных рек;
  • станции, использующие перепады водного потока на промышленных предприятиях;
  • мобильные станции, использующие для организации потока армированные рукава.

Согласно ожидаемому напору водного потока проектируется соответствие гидроагрегата и его турбины мощности электрогенерирующего блока для обеспечения необходимой частоты вращения генератора и облегчения создания необходимой частоты тока.

Для различных условий работы мини ГЭС разработаны соответствующие конструкции турбин:

  • при большом напоре водяного потока более 60 м применяют радиально-осевые и ковшовые турбины;
  • при средней интенсивности потока 25 — 60 м хорошо зарекомендовали себя турбины поворотно-лопастной и радиально-осевой конструкции;
  • на низконапорных потоках выгодней использовать поворотно-лопастные и пропеллерные конструкции, помещенные в железобетонные камеры.

Видео домашней гидроэлектростанции сделанной своими руками

Особенности подключения мини ГЭС

Устройство этого оборудования позволяет подключать станции непосредственно к сети электроснабжения, в этом случае используется синхронный генератор. Для создания локальной сети используют асинхронный агрегат, который комплектуется блоком балластной нагрузки, необходимой для рассеивания избыточной мощности во избежание выхода из строя систем подачи электроэнергии и скачкообразных изменений основных параметров сети.

Преимущества и недостатки мини ГЭС

К преимуществам работы подобных систем можно отнести:

  • экологическую безопасность оборудования и отсутствие необходимости затопления больших площадей;
  • низкую стоимость получаемой электроэнергии, которая в разы дешевле вырабатываемой на ТЭС;
  • простоту и надежность применяемого оборудования и возможность его работы в автономном режиме;
  • неисчерпаемость используемого природного ресурса

К недостаткам относятся:

  • перебои в электроснабжении определенных регионов при выходе оборудования из строя, с случае использования мини ГЭС, как локального источника. Это компенсируется наличием аварийного источника энергоснабжения, подключаемого автоматически;
  • слабая производственная и ремонтная база этой отрасли энергообеспечения в нашей стране.

Сила водного потока – это возобновляемый природный ресурс, позволяющий получать практически бесплатное электричество. Подаренная природой энергия предоставит возможность сэкономить на коммунальных услугах и решить проблему с подзарядкой техники.

Если рядом с вашим домом протекает ручей или река, ими стоит воспользоваться. Они смогут обеспечить электроэнергией участок и дом. А уж если построена гидроэлектростанция своими руками, экономический эффект возрастает в разы.

В представленной статье детально описаны технологии изготовления частных гидротехнических сооружений. Мы рассказали о том, что потребуется для устройства системы и подключения ее к потребителям. У нас вы узнаете о всех вариантах миниатюрных поставщиков энергии, собранных из подручных материалов.

Гидроэлектростанции – это сооружения, способные преобразовать энергию движения воды в электричество. пока активно эксплуатируются только на Западе. На территории нашей страны эта перспективная отрасль лишь делает первые робкие шаги.

Галерея изображений

Экология потребления.Наука и техника:Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы по мощности сравнимы с солнечными батареями и ветряками, но производят гораздо больший объем электроэнергии.

Поскольку тарифы на электроэнергию в последнее время начали расти, все большую актуальность среди населения приобретают возобновляемые источники электроэнергии, позволяющие получать электричество практически бесплатно. Среди известных человечеству подобных источников стоит выделить солнечные батареи, ветрогенераторы, а также домашние гидроэлектростанции. Но последние являются достаточно сложными, ведь работать им приходится в очень агрессивных условиях. Хотя это вовсе не говорит, что мини-ГЭС своими руками соорудить невозможно.

Чтобы сделать все правильно и качественно, главное – подобрать правильные материалы. Они должны обеспечивать максимальную долговечность работы станции. Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы, мощность которых сравнима с аналогичной у солнечных батарей и ветряков, могут производить гораздо больший объем энергии. Но хотя от материалов и зависит многое, на них все не заканчивается.

РАЗНОВИДНОСТИ МИНИ-ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Существует большое количество разнообразных вариаций мини-ГЭС, каждая из которых имеет свои преимущества, особенности и недостатки. Выделяют следующие виды этих устройств:

  • гирляндную;
  • пропеллерную;
  • ротор Дарье;
  • водяное колесо с лопастями.

Гирляндная ГЭС состоит из троса, на котором закреплены роторы. Такой трос перетягивают через реку и погружают в воду. Поток воды в реке начинает вращать роторы, которые в свою очередь крутят трос, на одном конце которого расположен подшипник, а на втором – генератор.

Следующий вид – это водяное колесо с лопастями. Его устанавливают перпендикулярно водной глади, погружая меньше чем наполовину. Поскольку поток воды воздействует на колесо, оно вращается, и заставляет крутиться генератор для мини-ГЭС, на котором закреплено это колесо.


Что касается пропеллерной ГЭС, то представляет она собой ветряк, расположенный под водой с вертикальным ротором. Ширина лопастей у такого ветряка не превышает 2 сантиметров. Подобной ширины для воды хватает, ведь именно такой номинал позволяет производить максимальное количество электроэнергии при минимальном сопротивлении. Правда, эта ширина оптимальна только для скорости потока до 2 метров в секунду.

Что касается других условий, то параметры лопастей ротора рассчитывают отдельно. А ротор Дарье является вертикально расположенным ротором, действует который по принципу перепада давления. Все происходит аналогично с крылом самолета, на который воздействует подъемная сила.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ


Если рассматривать гирляндную ГЭС, то у нее имеется ряд очевидных недочетов. Во-первых, длинный трос, используемый в конструкции, представляет опасность для окружающих. Также большую опасность представляют скрытые под водой роторы. Ну а вдобавок, стоит отметить низкие показатели КПД и большую материалоемкость.

Что касается недостатков ротора Дарье, то чтобы устройство начало вырабатывать электроэнергию, его нужно предварительно раскрутить. Правда, при этом отбор мощности производится прямо над водой, так что как бы ни изменился поток воды, генератор будет вырабатывать электричество.

Все вышеперечисленное является факторами, которые делают более популярными гидротурбину для мини-ГЭС и водяные колеса. Если рассматривать ручное сооружение подобных устройств, то они не так уж и сложны. А в добавок, при минимальных затратах такие мини-ГЭС способны выдавать максимальные показатели КПД. Так что критерии популярности очевидны.

С ЧЕГО НАЧИНАТЬ СТРОИТЕЛЬСТВО

Возведение мини-ГЭС своими руками стоит начинать с измерения скоростных показателей течения рек. Это делается очень просто: достаточно отметить вверх по течению расстояние в 10 метров, взять в руки секундомер, бросить щепку в воду, и засечь время, за которое она пройдет отмеренную дистанцию.

В конечном итоге, если 10 метров разделить на количество затраченных секунд, получится скорость реки в метрах в секунду. Стоит учитывать, что нет толку сооружать мини-ГЭС в местах, в которых скорость потока не превышает 1 м/с.


Если нужно разобраться, как делают мини-ГЭС в местности, где небольшая скорость реки, то можно попытаться добиться увеличения потока путем организации перепада высот. Сделать это можно через установку сливной трубы в водоем. При этом диаметр трубы будет непосредственно влиять на скорость потока воды. Чем меньше будет диаметр, тем быстрее будет течение.

Подобный подход позволяет организовать мини-ГЭС даже в том случае, если возле дома будет проходить небольшой ручеек. То есть на нем организовывается разборная плотина, ниже которой производится монтаж непосредственно мини-гидроэлектростанции для питания дома и бытовых приборов. опубликовано

Гидроэлектростанция своими руками на приусадебном участке

Самодельная мини гидроэлектростанция, сделанная своими руками: фото с описанием, а также несколько видео где показана работа мини ГЭС.

У автора возле придомового участка протекает небольшой ручей, это натолкнуло его на мысль о постройке мини гидроэлектростанции чтобы иметь возможность получить дополнительную электроэнергию для освещения дома и работы маломощных бытовых приборов.

Далее представлены фото с описанием самоделки.

Первым делом автор построил из камней и бетона на ручье запруду, чтобы создать направленный поток воды на турбину.

Турбина была изготовлена самостоятельно из влагостойкой фанеры толщиной 13 мм.

В результате получилось колесо диаметром 1200 мм и шириной 600 мм, конструкцию дополнительно покрыли водоотталкивающим покрытием.

Крепление под турбину сделано из дубового бруса, вся установка закреплена анкерами к бетонному основанию, отлитому на дне ручья.

В этой самодельной мини ГЭС использован генератор Wind blue Power Permanent Magnet Generator, он способен вырабатывать 12 V уже при 130 оборотах в минуту. Обычный автомобильный генератор сюда не подходит, так как выдает 12 V более чем на 1000 об/мин. Крутящий момент передаётся из турбины на генератор цепной передачей.

По началу турбина вращалась не достаточно быстро и автор решил сделать под запрудой дополнительную ступень, на которой вода собиралась в узкое жерло и с большей силой падала на лопасти колеса.

К генератору подключена пара автомобильных аккумуляторов 12V по 110А и инвертор.

Выходная мощность мини гидроэлектростанции — 50 Вт, на пике выдает до 500 Вт.

На мой взгляд, задумка неплохая, установку можно усовершенствовать, конечно её мощности не хватит для полноценного энергоснабжения дома, но как дополнительный источник бесплатного электричества вполне подойдёт.

Рекомендую посмотреть несколько видео от автора самоделки.

Колесо турбина для генератора.

Самодельная мини ГЭС в работе.

Видео: турбина гидроэлектростанции при полной нагрузке.

Гидроэлектростанция своими руками: как соорудить автономную мини-ГЭС

Сила водного потока – это возобновляемый природный ресурс, использование которого позволит получать практически бесплатное электричество, сэкономить на коммунальных услугах или решить проблему с подзарядкой техники.

Если рядом с вашим домом протекает ручей или река, гидроэлектростанция своими руками из подручных материалов – реальный выход из положения. Но прежде рассмотрим, какие могут быть варианты мини-ГЭС и как они работают.

Гидроэлектростанции непромышленного назначения

Гидроэлектростанции – это сооружения, способные преобразовать энергию движения воды в электричество. Это могут быть плотины на больших реках, вырабатывающие от десятка до нескольких сотен магаватт или мини-ГЭС с максимальной мощностью в 100 кВт, которых вполне достаточно для нужд частного дома. Вот о последних и узнаем подробней.

Гирляндная станция с гидровинтами

Конструкция состоит из цепи роторов, закрепленных на гибком стальном тросе, перетянутом поперек реки. Сам трос исполняет роль вращательного вала, один конец которого фиксируется на опорном подшипнике, а второй – активирует вал генератора.

Каждый гидроротор «гирлянды» способен вырабатывать около 2 кВт энергии, правда, скорость водного потока для этого должна быть не менее 2,5 метров в секунду, а глубина водоема не превышать 1,5 м.


Принцип действия гирляндной ГЭС прост: напор воды раскручивает гидровинты, а те вращают трос и заставляют генератор вырабатывать энергию

Гирляндные станции с успехом использовались еще в середине прошлого века, но роль винтов тогда играли самодельные пропеллеры и даже консервные банки. Сегодня же производители предлагают несколько видов роторов для различных условий эксплуатации. Они комплектуются лопастями разного размера, изготовленными из листового металла, и позволяют получить максимальный КПД от работы станции.

Но хотя в изготовлении этот гидрогенератор достаточно прост, его эксплуатация предполагает ряд специальных условий, не всегда осуществимых в реальной жизни. Такие сооружения перегораживают русло реки, и вряд ли соседи по берегу, не говоря уже о представителях экологических служб, разрешат использовать энергию потока для ваших целей.

Кроме того, в зимний период установку использовать можно только на незамерзающих водоемах, а в условиях сурового климата – консервировать или демонтировать. Поэтому гирляндные станции возводятся временно и преимущественно в безлюдной местности (например, около летних пастбищ).


Роторные станции мощностью от 1 до 15 кВт/час вырабатывают до 9,3 МВт за месяц и позволяют самостоятельно решить проблему с электрификацией в регионах, отдаленных от централизованных магистралей

Современный аналог гирляндной установки – погружные или наплывные рамные станции с поперечными роторами. В отличие от своей гирляндной предшественницы, эти конструкции не перегораживают всю реку, а задействуют только часть русла, причем установить их можно на понтоне/плоте или вовсе опустить на дно водоема.

Вертикальный ротор Дарье

Ротор Дарье – устройство турбины, которое получило название в честь своего изобретателя в 1931 г. Система состоит из нескольких аэродинамических лопастей, зафиксированных на радиальных балках, и работает за счет перепада давления по принципу «подъемного крыла», который широко задействован в кораблестроительстве и авиации.

Хотя такие установки больше используются для создания ветрогенераторов, они могут работать и с водой. Но в этом случае нужны точные расчеты, чтобы подобрать толщину и ширину лопастей в соответствии с силой водного потока.


Ротор Дарье напоминает «ветряк», только установленный под водой, причем работать он может вне зависимости от сезонных колебаний скорости потока

Для создания локальных гидростанций вертикальные роторы используется редко. Несмотря на неплохие показатели КПД и кажущуюся простоту конструкции, оборудование достаточно сложное в эксплуатации, так как перед началом работу систему нужно «раскрутить», зато и остановить запущенную станцию сможет только замерзание водоема. Поэтому используется ротор Дарье преимущественно на промышленных предприятиях.

Подводный пропеллер-«ветряк»

По сути, это самый простой воздушный ветряк, только устанавливается он под водой. Размеры лопастей, чтобы обеспечить максимальную скорость вращения и минимум сопротивления, рассчитываются в зависимости от силы движения потока. Например, если скорость течения не превышает 2 м/сек, то ширина лопасти должна быть в пределах 2-3 см.


Подводный пропеллер несложно сделать своими руками, но он подходит только для глубоких и быстрых рек – на мелком водоеме вращающиеся лопасти могут нанести травмы рыбакам, купальщикам, водоплавающим птицам и животным

Такой ветряк устанавливается «навстречу» потоку, но его лопасти работают не за счет давления водного напора, а благодаря возникновению подъемной силы (по принципу самолетного крыла или винта корабля).

Водяное колесо с лопастями

Водяное колесо – один из простейших вариантов гидравлического двигателя, известный еще со времен Римской Империи. Эффективность его работы во многом зависит от типа источника, на котором его установили.


Подливное колесо может вращаться только благодаря скорости потока, а наливное – с помощью напора и веса воды, ниспадающей сверху на лопасти

В зависимости от глубины и русла водотока можно установить различные типы колес:

  • Подливные (или нижнебойные) – подойдут для мелководных рек с быстрым течением.
  • Среднебойные – располагаются в руслах с природными каскадами так, чтобы поток попадал приблизительно на середину вращающегося барабана.
  • Наливные (или верхнебойные) – устанавливаются под плотиной, трубой или в нижней части естественного порога, чтобы ниспадающая вода продолжила путь через вершину колеса.

Но принцип работы у всех вариантов один и тот же: вода попадает на лопасти и приводит в действие колесо, которое заставляет вращаться генератор для миниэлектростанции.

Производители гидрооборудования предлагают готовые турбины, лопасти которых специально адаптированы под определенную скорость водного потока. Но домашние умельцы изготавливают барабанные конструкции по старинке – из подручных материалов.


Обустройство собственной гидростанции – один из самых бюджетных и экологичных способов обеспечения энергетическими ресурсами дачи, фермерского хозяйства или туристической базы

Возможно, отсутствие оптимизации отразится на показателях КПД, зато себестоимость самодельного оборудования обойдется в разы дешевле покупного аналога. Поэтому водяное колесо наиболее популярный вариант для организации собственной мини-ГЭС.

Условия для установки гидроэлектростанции

Несмотря на заманчивую дешевизну энергии, вырабатываемую гидрогенератором, важно учесть особенности водного источника, ресурсы которого вы планируете задействовать для собственных нужд. Ведь далеко не каждый водоток подойдет для эксплуатации мини-ГЭС, тем более круглогодичной, поэтому не помешает иметь в резерве возможность подключения к централизованной магистрали.

Несколько «за» и «против»

Основные плюсы индивидуальной гидроэлектростанции очевидны: недорогое оборудование, которое вырабатывает дешевое электричество, да еще и природе не вредит (в отличие от плотин, перекрывающих ток реки). Хотя абсолютно безопасной систему назвать нельзя – все-таки вращающиеся элементы турбин могут нанести травмы жителям подводного мира и даже людям.


Чтобы предупредить несчастные случаи, гидростанцию нужно оградить, а если система полностью скрыта водой – установить на берегу предупреждающий знак

Преимущества мини-ГЭС:

  • В отличие от других «бесплатных» энергоисточников (солнечных батарей, ветрогенераторов), гидросистемы могут работать вне зависимости от времени суток и погоды. Единственное, что может им помешать – замерзание водоема.
  • Для установки гидрогенератора необязательно наличие большой реки – те же водяные колеса с успехом можно использовать даже в мелких (но быстрых!) ручьях.
  • Установки не выделяют вредных веществ, не загрязняют воду и работают практически бесшумно.
  • Для монтажа мини-ГЭС мощностью до 100 кВт не нужно оформлять разрешительную документацию (хотя все зависит от местных властей и типа установки).
  • Избыток электричества можно продавать в соседние дома.
  • Что касается недостатков – серьезной помехой для продуктивной эксплуатации оборудования может стать недостаточная сила течения. В этом случае придется возводить вспомогательные сооружения, что сопряжено с дополнительными затратами.

    Измерение силы водного потока

    Первое, что нужно сделать, чтобы задуматься о виде и способе монтажа станции – измерить скорость водного потока на облюбованном источнике. Самый простой способ – опустить на стремнину любой легкий предмет (например, теннисный мячик, кусок пенопласта или рыбацкий поплавок) и засечь секундомером время, за которое он проплывет расстояние до какого-нибудь ориентира. Стандартная дистанция для «заплыва» — 10 метров.


    Если водоем находится далековато от дома, можно построить отводной канал или трубопровод, и заодно и позаботиться о перепадах высоты

    Теперь нужно пройденное расстояние в метрах разделить на количество секунд – это и будет скорость течения. Но если полученное значение будет меньше 1 м/сек, потребуется возвести искусственные сооружения, чтобы ускорить поток перепадами высот. Это реально осуществить с помощью разборной плотины или неширокой сливной трубы. Но без хорошего течения от идеи с гидростанцией придется отказаться.

    Изготовление ГЭС на основе водяного колеса

    Разумеется, собрать «на коленке» и возвести махину, предназначенную для обслуживания предприятия или населенного пункта даже из десятка домов – идея из области фантастики. Но соорудить своими руками мини-ГЭС для экономии электричества – вполне реально. Причем задействовать можно как готовые комплектующие, так и подручные материалы.

    Поэтому рассмотрим пошагово изготовление наиболее простого сооружения – водяного колеса.

    Необходимые материалы и инструменты

    Чтобы сделать своими руками мини-ГЭС, нужно подготовить сварочный аппарат, болгарку, дрель и набор вспомогательных инструментов — молоток, отвертку, линейку.

    Из материалов понадобятся:

    • Уголки и листовой металл толщиной не менее 5 мм.
    • Трубы из ПВХ или оцинкованной стали для изготовления лопастей.
    • Генератор (можно использовать готовый покупной или сделать самому, как в данном примере).
    • Тормозные диски.
    • Вал и подшипники.
    • Фанера.
    • Полистироловая смола для заливки ротора и статора.
    • Медный провод на 15 мм для самодельного генератора.
    • Неодимовые магниты.

    Учтите, что конструкция колеса будет постоянно контактировать с водой, поэтому металлические и деревянные элементы необходимо выбирать с защитой от влаги (или позаботится об их пропитке и покраске самостоятельно). В идеале, фанеру можно заменить пластиком, но деревянные детали проще достать и придать им нужную форму.

    Сборка колеса и изготовление сопла

    Основой для самого колеса могут стать два стальных диска одинакового диаметра (если есть возможность достать стальной барабан от кабеля – отлично, это намного ускорит процесс сборки).

    Но если металла в подручных материалах не нашлось, можно вырезать круги и из водостойкой фанеры, хотя прочность и срок службы даже обработанного дерева не сравнится со сталью. Затем на одном из дисков нужно прорезать круглое отверстие под установку генератора.

    После этого изготавливаются лопасти, а их понадобится не меньше 16 шт. Для этого оцинкованные трубы разрезаются вдоль на две или четыре части (зависит от диаметра). Затем места резки и саму поверхность лопастей нужно отшлифовать, чтобы уменьшить потери энергии при трении.


    Лопасти устанавливаются под наклоном примерно в 40-45 градусов – это поможет увеличить площадь поверхности, на которую будет воздействовать сила потока

    Расстояние между двумя боковыми дисками должно быть максимально приближено к длине лопастей. Чтобы наметить место для расположения будущих ступиц, рекомендуется сделать шаблон из фанеры, на котором будет обозначено место для каждой детали и отверстия для фиксации колеса к генератору. Готовую разметку можно прикрепить на внешней стороне одного из дисков.

    Затем круги устанавливаются параллельно друг к другу с помощью стержней со сплошной резьбой, а лопасти привариваются или фиксируются болтами в нужных позициях. Барабан будет вращаться на подшипниках, а в качестве опоры используется рама из уголков или труб небольшого диаметра.


    На этом этапе сборку барабана можно считать законченной, осталось оснастить его самодельным генератором и соплом, направляющим поток воды

    Сопло предназначено для водных источников каскадного типа – такая установка позволит использовать энергию потока по максимуму. Изготавливается этот вспомогательный элемент путем выгибания листового металла с последующей сваркой швов, а после насаживается на трубу.

    Однако если в вашей местности протекает равнинная река без порогов и других высотных препятствий, в этой детали нет необходимости.


    Важно, чтобы ширина выходного отверстия сопла соответствовала ширине самого колеса, иначе часть потока будет идти «вхолостую», не попадая на лопасти

    Теперь колесо нужно насадить на ось и установить на подпорку из сваренных или скрепленных болтами уголков. Осталось сделать генератор (или установить готовый) и можно отправляться к реке.

    Генератор своими руками

    Для изготовления самодельного генератора нужно сделать обмотку и заливку статора, для чего понадобятся катушки со 125-ю витками медной проволоки на каждой. После их соединения вся конструкция заливается полиэстеровой смолой.


    Каждая фаза состоит из трех последовательно прикрепленных мотков, поэтому соединение можно сделать в форме звезды или треугольника с несколькими наружными выводами

    Теперь нужно подготовить фанерный шаблон, совпадающий по размерам с тормозным диском. На деревянном кольце выполняется разметка и делаются прорези для установки магнитов (в данном случае использовались неодимовые магниты толщиной 1,3 см, шириной 2,5 см и длиной 5 см). Затем полученный ротор также заливается смолой, а после просушки — присоединяется к барабану колеса.


    Водяное колесо с ротором из тормозных дисков и генератором из мотков медной проволоки — окрашенное, презентабельное и готовое к эксплуатации

    Последним монтируется алюминиевый кожух с амперметром, закрывающий выпрямители. Задача этих элементов – преобразовывать трехфазный ток в постоянный.


    После установки колеса в поток небольшой речки с каскадом или отводной трубой, можно рассчитывать на производительность мини-ГЭС в 1,9А * 12В при 110 оборотах за минуту

    Чтобы в колесо не попадали листья, песок и другой мусор, принесенный с потоком, желательно поставить перед устройством защитную сетку.

    Также можно поэкспериментировать с зазорами между магнитами и катушками с увеличенным количеством витков для увеличения КПД гидростанции.

    Выводы и полезное видео по теме

    Пример работающей гидроустановки с самодельным генератором на базе трехфазного двигателя:

    Мини-ГЭС, сконструированная по принципу водяного колеса:

    Станция на основе велосипедного колеса – интересный вариант решения проблемы с энергообеспечением на отдыхе вдали от цивилизации:

    Как видите, построить водяную миниэлектростанцию своими руками не так уж и сложно. Но так как большинство расчетов и параметров для ее комплектующих определяется «на глазок», следует быть готовым к возможным поломкам и сопутствующим затратам.

    Если вы чувствуете нехватку знаний и опыта в данной сфере, стоит довериться специалистам, которые выполнят все необходимые расчеты, посоветуют оптимальное для вашего случая оборудование и качественно произведут его установку.

    Гидроэнергетика | Умные дома

    Гидравлические системы бывают всех размеров

    Большинство бытовых систем вырабатывают менее 5 кВт электроэнергии — этого достаточно для питания одного объекта в зависимости от модели использования. Это так называемые схемы «микрогидро».

    Если вы находитесь в сельской местности и на вашем участке есть ручей с надежным потоком, микрогидроэнергетика может быть рентабельной и экологически чистой альтернативой дизельному генератору или местным линиям связи.

    Схемы мини-гидроэлектростанций больше, чем микрогидравлические, и обычно имеют пиковую мощность от 5 до 20 кВт, но могут быть и больше. Некоторые схемы мини-гидроэлектростанций достаточно велики, чтобы обеспечивать электричеством небольшие общины или деревни. Например, Haast получает электроэнергию от мини-гидрогенератора мощностью 900 кВт.

    Как работает микрогидро

    В типичной микрогидро системе вода течет вниз по трубам в небольшую турбину, которая приводит в действие электрогенератор.

    Некоторое количество электроэнергии можно использовать немедленно, а остальное можно хранить в банке батарей или даже отправить обратно в сеть.

    Точная установка зависит от обстоятельств вашей собственности.

    Сколько он может произвести?

    Количество электроэнергии, которое вы можете произвести, зависит от того, сколько воды течет в ручье, и перепада высоты от точки, где вода течет в трубу до турбины (это называется «напор»).

    Практическое правило: расход (литры в секунду) x напор (метры) x 10 = максимальная выходная электрическая мощность (ватты). Таким образом, поток, падающий со скоростью 10 литров в секунду на высоту 5 метров, даст максимальную мощность 500 Вт.

    Имейте в виду, что это максимальная мощность. На самом деле трение и неэффективность генератора могут снизить выходную мощность — иногда даже наполовину.

    Среднее домашнее хозяйство в Новой Зеландии потребляет около 10 000 кВт / ч электроэнергии в год (чуть менее 27,5 кВт / ч каждый день).

    Подходит для всех домов?

    Micro-hydro действительно подходит только для сельской собственности с ручьем — с достаточным потоком. Лучше всего работает, если:

    • ручей летом не пересыхает (иначе понадобится альтернативный источник питания)
    • ручей не затопляет (это может привести к повреждению оборудования, если не спроектирован тщательно)
    • наклон достаточно крутой (для преодоления трения в трубах)
    • есть разумная голова (см. Выше).

    Один из способов увеличить напор — использовать плотину. Однако создание плотины даже на малых реках может быть трудным мероприятием для получения разрешения на использование ресурсов, если только нет существующей плотины, которую можно модернизировать для выработки электроэнергии.

    Микрогидросистемам не нужно возводить плотины или нарушать работу ручьев или рек. Многие микрогидравлические схемы работают за счет отвода меньших объемов воды по трубам и каналам перед возвратом воды в русло ручья.

    Вам нужно будет уточнить в вашем местном совете, что права на воду вверх по течению не были переданы кому-либо еще, и в большинстве случаев вам потребуется согласие совета на использование ручья для производства электроэнергии.

    Типы систем

    Каждая микрогидравлическая система должна быть спроектирована специально для конкретного потока и требований пользователя. Лучше оставить дизайн своему поставщику, так как есть о чем подумать, в том числе:

    • эффективный и практичный дизайн
    • конструкция впуска
    • тип турбины
    • воздействие на окружающую среду
    • надежность электроснабжения
    • безопасность.

    Юридические требования

    Для установки микрогидросистемы вам может потребоваться:

    • разрешение на строительство любых построек, которые вы строите
    • — согласие ресурса на водопользование (как для забора воды, так и для возврата).

    Если вы планируете подключиться к локальной сети, вам также потребуется поговорить с сетевым поставщиком и продавцом электроэнергии.

    Все электромонтажные работы должны выполняться квалифицированным электриком, за исключением необычных ситуаций, когда напряжение ниже 32 В переменного тока или 50 В постоянного тока.

    Почему выбирают микрогидро?

    На правильном типе собственности микрогидроэнергетика — это рентабельный и экологически чистый способ производства электроэнергии. Для некоторых сельских домов это может быть гораздо более рентабельным, чем покупка и использование дизельного генератора или подключение к сети.

    Микрогидрогенерация имеет значительные экологические преимущества. Он не производит парниковых газов и сохраняет потери при передаче, которые возникают, когда электричество генерируется на электростанции и отправляется в вашу собственность по национальной сети.

    Рентабельность

    Стоимость установки микрогидросистемы находится в диапазоне от 10 000 до 15 000 долларов для внутренней системы с базовой компоновкой. Есть несколько комплектов микрогидротурбин, сделанных своими руками, доступных по цене менее 3000 долларов, которые подходят для небольших водотоков, но с ними могут быть связаны дополнительные затраты на установку.

    Типичные затраты включают:

    • впускных труб — более длинные или широкие трубы будут стоить дороже
    • турбогенераторное оборудование
    • земляные работы, работы по защите плотин или наводнений
    • аккумуляторная батарея
    • электрическая система управления
    • Трудозатраты
    • , в т.ч. электрика и сантехника
    • электрических кабеля — чем дальше генератор от места подачи электроэнергии, тем дороже он будет стоить
    • затраты на строительство и согласование ресурсов.

    Затраты на техническое обслуживание обычно очень низкие. Вам нужно будет учитывать затраты на процесс согласования ресурсов, поскольку в некоторых регионах они могут превышать 1000 долларов США.

    Вы можете возместить некоторые расходы, продавая электроэнергию обратно вашей местной компании, занимающейся электросетью, если ваша собственность подключена к сети и ваша линейная компания готова заключить с вами договор.

    Особенно стоит рассмотреть схему микрогидравлики, если альтернатива:

    • покупка нового дизельного генератора или
    • платит за дорогое подключение к местным линиям.

    Воздействие на пресноводных рыб

    В Новой Зеландии есть несколько видов местных пресноводных рыб и беспозвоночных, обитающих в небольших ручьях и водотоках. В основном они очень маленькие и прячутся под камнями, поэтому вы их не замечаете.

    Раньше они были гораздо более обычными, но их среда обитания сокращается по мере осушения водно-болотных угодий, перекрытия ручьев и вырубки деревьев и кустарников.

    Многие находятся под угрозой исчезновения — узнайте больше на веб-сайте Департамента охраны природы.

    Некоторые из этих рыб могут уйти очень далеко вверх по течению.Они могут даже взбираться на водопады, если держатся близко к скале. Но они не могут подпрыгнуть даже на небольшой вертикальный перепад.

    Рыба не может пробиться против течения через турбину и трубу, и все, что упадет через турбину, вероятно, не выживет.

    Если вы отведете только часть потока вашего ручья через водозаборный экран и позаботитесь о защите среды обитания, у рыбы будет шанс выжить.

    Для установки микрогидравлической системы вам потребуется согласие ресурса, и в ходе этого процесса будет учтено влияние на экологию ручья.

    Техническое обслуживание

    Микрогидравлические системы не требуют особого обслуживания и служат хорошо при правильной конструкции. Требования к обслуживанию несложные, и большую часть работы вы можете выполнить самостоятельно.

    Однако вам потребуются полные и четкие письменные инструкции от вашего поставщика — большинство специалистов не знакомы с этими системами. Всегда следуйте инструкциям производителя.

    Электромонтажные работы с сетевым напряжением (230 В) должны выполняться квалифицированным электриком.

    Некоторое оборудование может быть опасным.Убедитесь, что посторонние люди не имеют к нему доступа.

    Прямо над генератором должен быть клапан, позволяющий перекрывать воду. Всегда включайте и выключайте этот клапан медленно, чтобы избежать сильного повышения давления.

    Малые гидроэнергетические компании надеются, что их время сиять, поскольку Колорадо движется в сторону возобновляемых источников энергии будущего

    НАШЕ — Лето было засушливым. Вода низкая. Таким образом, кислотность протекающей реки Ункомпагре после того, как она просачивается через изрезанный минами перевал Красная гора, настолько высока, что она разъедает трубы, питающие турбины Эрика Якобсона.

    Это означает, что его небольшая гидроэлектростанция не вырабатывает много электроэнергии. Но даже в разгар зимы Гидроэлектростанция Урей — одна из старейших действующих электростанций в стране — может вырабатывать более 4 миллионов киловатт-часов электроэнергии в год, чего достаточно для питания около 40 домов.

    «Это очень старая система, это точно», — говорит Якобсон, когда столетние колеса Пелтона крутятся на прибрежной электростанции, которая в 1886 году начала искры электричества.«Пока мы переносим его в 21 век, он крутится и кричит, но он по-прежнему отлично работает».

    С тех пор, как в 1992 году Эрик Якобсон купил гидроэлектростанцию ​​Орей, он потратил более 1 миллиона долларов на восстановление плотины, замену труб и модернизацию здания ГЭС. Станция является одной из старейших гидроэлектростанций в США, вырабатывающей достаточно энергии для освещения 40 домов в течение года. (Нина Риджио, специально для The Colorado Sun)

    Пока Запад борется с более теплым и сухим климатом, истощающим реки и угрожающим крупным гидроэнергетическим проектам на водохранилищах, таких как озеро Мид и озеро Пауэлл, независимые поставщики гидроэнергетики надеются, что их время наконец-то наступило — особенно как Колорадо губернатор.Джаред Полис настаивает на том, чтобы к 2040 году весь штат работал на возобновляемых источниках энергии.

    БОЛЬШЕ: Энергетические компании Колорадо делают большие ставки на нулевые выбросы, поскольку в штате обсуждают будущее 100% возобновляемых источников энергии

    Сторонники малой гидроэнергетики отстаивают сила, скрывающаяся в движущейся воде почти два десятилетия без особого успеха, их аплодисменты отражаются от солнечных батарей, ветряных турбин и гигантских плотин на крупных реках. За последние 15 лет количество гидроэлектростанций в Колорадо оставалось около 60, с мощностью около 680 000 мегаватт-часов электроэнергии в год.

    Гидроэнергетика обеспечивает около 5 процентов всей электроэнергии, используемой в Колорадо, и эта доля практически не изменилась за последнее десятилетие.

    Даже после более чем 15-летнего действия федерального законодательства и законодательства штата, стимулов и программ, направленных на поощрение большего числа проектов малых гидроэлектростанций, рост гидроэнергетики Колорадо остановился.

    Старинные латунные датчики на гидроэлектростанции Урей. (Нина Риджио, специально для The Colorado Sun)

    голосующих в Колорадо в 2004 году одобрили первый в стране стандарт возобновляемой энергии, согласно которому к 2015 году основные поставщики должны обеспечивать 10 процентов электроэнергии из возобновляемых источников.Законодательный орган штата увеличил этот минимальный процент возобновляемой энергии в три раза с 2004 года, при этом действующее законодательство требует, чтобы к 2020 году 20 процентов энергии, вырабатываемой совместными предприятиями, приходилось на возобновляемые источники энергии.

    Федеральный Закон об эффективности регулирования гидроэнергетики 2013 г. авторство представителя США Диана ДеГетт, штат Денвер, и аналогичное законодательству Колорадо, разрешило проекты малых гидроэлектростанций — до 5 мегаватт — запланированные для существующих трубопроводов, таких как туннели, каналы и другие искусственные сооружения, для получения разрешения на лицензирование в качестве всего 60 дней.

    В следующем году Конгресс принял закон, оптимизирующий процесс утверждения Бюро мелиорации гидроэнергетических проектов, а также финансирующий длинный список стимулов для разработчиков.

    Туннель Ганнисон, открытый в 1909 году, уже более века питает сельскохозяйственные угодья долины Ункомпагре. Туннель несет воду из реки Ганнисон в Черном каньоне в систему каналов к востоку от Монтроуза. Вода из туннеля питает малые гидроэлектростанции. (Уильям Вуди, специально для The Colorado Sun)

    Тем не менее, этого было недостаточно, чтобы дать толчок волне гидроэнергетики следующего поколения.С 2014 года Федеральная комиссия по регулированию энергетики одобрила 107 небольших проектов по прокладке трубопроводов мощностью около 33 мегаватт электроэнергии.

    Прошлой осенью ДеГетт и республиканец из Северной Каролины Ричард Хадсон еще больше отменили регулирование в отношении уже не крошечных гидроэнергетических проектов. Закон о водной инфраструктуре Америки позволил проектам гидроэлектростанций мощностью до 40 мегаватт обойти еще более дорогостоящие и обременительные требования FERC и получить более быстрое лицензирование с утверждением всего за 45 дней.

    Колорадо, где вода сливается с гор и отводится через тысячи миль искусственных сооружений, стал национальным лидером в области малых гидроэнергетических проектов, изменив парадигму с больших плотин на генераторы размером с седан в канавах.

    Недавно построенная гидроэлектростанция вырабатывает электроэнергию внутри гидроэлектростанции DMEA, используя воду из туннеля Ганнисон 4 июня 2013 года недалеко от Монтроуза. (Уильям Вуди, специально для The Colorado Sun)

    Прошлым летом U.Оценка потенциала гидроэнергетики в муниципальных системах водоснабжения, финансируемая Министерством энергетики, показала, что простые гидроэлектрические генераторы, встроенные в существующие туннели, каналы и трубопроводы, могут вырабатывать более 34 мегаватт электроэнергии, чего достаточно для питания от 25 000 до 34 000 домов в Колорадо. Проект партнерства в области гидроэнергетики министерства сельского хозяйства штата Колорадо показывает, что гидроэнергетический потенциал существующих оросительных систем под давлением может генерировать еще 30 мегаватт электроэнергии.

    Таким образом, за тем, как Колорадо перемещает воду, достаточно энергии для более чем 65 000 домов.

    «Сейчас мы только подходим к тому моменту, когда люди даже понимают, что это существует как возможность. Наш текущий нормативный режим на протяжении десятилетий сдерживал развитие гидроэнергетики », — сказал Курт Джонсон, сторонник гидроэнергетики, соавтор« Справочника по малой гидроэнергетике 2015 года »Энергетического управления штата Колорадо.

    БОЛЬШЕ: Джаред Полис хочет, чтобы Колорадо на 100% питалось от возобновляемых источников энергии, но говорить проще, чем ходить пешком который позволит фермерам, владельцам ранчо и муниципалитетам модернизировать существующие трубопроводы для установки малых гидроэнергетических систем с помощью быстрого телефонного звонка.Его миссия в течение последнего десятилетия заключалась в том, чтобы облегчить нормативные издержки и бремя, которым были погребены гидроэнергетические проекты.

    Когда Джонсон смотрит на новое федеральное законодательство, многочисленные стимулы, повышенное внимание к возобновляемым источникам энергии и пострадавшим от засухи водопользователям, направленным на повышение эффективности, он надеется, что рассвет малой гидроэнергетики наступил.

    «Моя мечта — получить в мир, где гидроэнергетика подобна солнечной энергии на крыше », — сказал он.

    Вода отводится в гидроэлектростанцию, расположенную на канале, питаемом водой из туннеля Ганнисон 4 июня 2013 г. недалеко от Монтроуза.(Уильям Вуди, специально для The Colorado Sun)

    Это требует скачка в гидротехнике, когда модульную систему можно просто подключить к существующим трубопроводам, так же как солнечную батарею можно установить на крыше дома. И время для этой технологии близко, поскольку эффективность водопользования становится обязательной в условиях 19-летней засухи, которая кажется новой нормой. Так, например, когда фермер переходит на систему орошения трубопровода, почему бы не подумать о том, чтобы задействовать это давление, чтобы включить небольшую турбину, которая может вырабатывать электричество, питающее сеть, сказал Джонсон.

    «Нам нужно добиться того, чтобы он работал по принципу« включай и работай », и вы можете вынуть один кусок трубы и заменить его секцией, генерирующей энергию, и подключить ее к стене», — сказал Джонсон, отметив, что экономические возможности от продажи электроэнергии обратно поставщикам энергии — нетто-счетчики — это еще один стимул для водопользователей устанавливать водопроводные гидроэлектростанции. «Слава новому губернатору за то, что он поставил такие амбициозные цели, но если у меня есть сообщение прямо сейчас, это« Время зря тратит здесь людей.«Hydro должна стать частью наших целей в области возобновляемых источников энергии. При таком количестве проектов с нулевым воздействием на окружающую среду просто имеет смысл их строить ».

    Гидроэнергетика не сложна. Движущаяся вода вращает турбины. Турбины вырабатывают электричество.

    Вернувшись на берег реки Ункомпагре, Якобсон использует вековое оборудование для выработки электроэнергии для Энергетической ассоциации Сан-Мигеля, которая покупает его электроэнергию с 2011 года. Он купил электростанцию ​​в результате банкротства Колорадо-Юте Электрик Ассоциация. аукцион 1992 года за 10 долларов.

    Он пришел на аукцион, готовый заплатить справедливую рыночную стоимость, но когда он понял, что он единственный участник торгов, прошедший предварительную квалификацию с лицензией FERC — от его работы над культовой Bridal Veil Powerhouse над Теллуридом — он проиграл. Он потратил много денег на то, чтобы запустить заброшенную электростанцию, но она работает уже четверть века, и пара сотрудников держит все под контролем.

    «Эти маленькие независимые электростанции должны быть важной частью любого энергетического портфеля, потому что наш пик весной и летом приходится на вечер, когда солнце и ветер довольно хорошо исчезают, поэтому вам не нужны накопители энергии, как вам. только ветер или солнце », — сказал Якобсон.

    Вода из туннеля Ганнисона течет через систему каналов недалеко от Монтроуза 4 июня 2013 года. (Уильям Вуди, специально для The Colorado Sun)

    Завод Джейкобсона в Орей является частью сети исторических электростанций, которые привели к электрификации Америки. Гидроэлектростанция Эймса возле Офира была построена в 1890 году энергетическим предпринимателем из Теллурида Люсьеном Л. Нанном и Джорджем Вестингаузом. Это была первая в мире электростанция, передающая переменный ток с использованием технологии, изобретенной Николой Тесла.

    Гидроэлектростанция 1905 года, построенная рядом с первоначальной гидроэлектростанцией Эймса, сегодня эксплуатируется компанией Xcel Energy. Роторы с того первоначального завода в Эймсе были перемещены на электростанцию ​​Орей, чтобы преобразовать ее в переменный ток. Сегодня ржавые роторы стоят у края проезжей части завода.

    ПОДРОБНЕЕ: Дополнительная информация об окружающей среде от The Colorado Sun.

    Унаследованные генерирующие станции, такие как Ames и Ouray, возможно, не доставляют огромных объемов электроэнергии — в отличие от гидроэлектростанций на водохранилище Риджуэй или пяти генераторов Delta-Montrose Electric Association в округе Монтроуз на Южном канале Ассоциации водопользователей Uncompahgre.Но исторические заводы, а также новые проекты показывают, как даже несколько вращающихся турбин могут отводить проходящую воду, чтобы удовлетворить потребности жителей Западного склона в чистой энергии.

    Энергетическая ассоциация Сан-Мигель, обслуживающая клиентов в семи округах Западного Колорадо, увидела, что все большее число ее членов используют собственные разработанные гидроэлектростанции, сказал Алекс Шелли, представитель ассоциации.

    «Гидроэнергетика — это хорошая возможность для нашего региона», — сказал Шелли.«Все эти виды партнерства — прекрасный способ для людей воспользоваться той властью, которую мы имеем вокруг нас».

    The Colorado Sun не имеет платного доступа, то есть читателям не нужно платить за доступ к историям. Мы считаем, что люди, затронутые проблемой, должны видеть жизненно важную информацию, будь то кризис общественного здравоохранения, журналистские расследования или ответственность законодателей.

    Этот отчет зависит от поддержки таких читателей, как вы. Всего за 5 долларов в месяц вы можете инвестировать в информированное сообщество.

    Факты и информация о гидроэнергетике

    Люди веками использовали энергию речных течений, используя водяные колеса, вращаемые реками, первоначально для обработки зерна и ткани. Сегодня гидроэнергетика обеспечивает около 16 процентов мировой электроэнергии, вырабатывая электроэнергию во всех штатах США, кроме двух.

    Гидроэнергетика стала источником электроэнергии в конце 19 века, через несколько десятилетий после того, как британско-американский инженер Джеймс Фрэнсис разработал первую современную водяную турбину.В 1882 году первая в мире гидроэлектростанция начала работать в Соединенных Штатах вдоль реки Фокс в Аплтоне, штат Висконсин.

    Как работает гидроэнергетика

    Типичная гидроэлектростанция — это система, состоящая из трех частей: электростанции, на которой вырабатывается электричество, плотины, которую можно открывать или закрывать для управления потоком воды, и резервуара, в котором хранится вода. Вода за плотиной проходит через водозабор и толкает лопасти турбины, заставляя их вращаться.Турбина вращает генератор для производства электроэнергии.

    Количество электроэнергии, которое может быть произведено, зависит от того, как далеко падает вода и сколько воды проходит через систему. Электроэнергия может транспортироваться по дальним линиям электропередачи в дома, фабрики и предприятия. Другие типы гидроэлектростанций используют сток через водный путь без плотины.

    Крупнейшие гидроэлектростанции

    Китай, Бразилия, Канада, США и Россия входят в пятерку крупнейших производителей гидроэнергии.Крупнейшая в мире гидроэлектростанция с точки зрения установленной мощности — Три ущелья (Санся) на реке Янцзы в Китае, ширина которой 1,4 мили (2,3 км) и высота 607 футов (185 метров). Объект, который фактически вырабатывает больше всего электроэнергии в год, — это завод Итайпу, расположенный на реке Парана между Бразилией и Парагваем.

    Самая большая гидроэлектростанция в Соединенных Штатах находится на плотине Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне, штате, который получает около двух третей электроэнергии за счет гидроэнергетики.

    Гидроэнергетика за и против

    Гидроэнергетика имеет несколько преимуществ. После того, как плотина построена и оборудование установлено, источник энергии — проточная вода — становится бесплатным. Это чистый источник топлива, возобновляемый снегом и дождями. Гидроэлектростанции могут поставлять большие объемы электроэнергии, и их относительно легко настроить в соответствии с потребностями, контролируя поток воды через турбины.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    1/10

    1/10

    Река Хила извивается через национальный лес Гила в Нью-Мексико. Эта свободно текущая река высыхает из-за чрезмерного использования и изменения климата снежного покрова. Он сталкивается с потенциально масштабным проектом по отводу воды от верхней части реки Нью-Мексико.

    Река Хила извивается через национальный лес Гила в Нью-Мексико.Эта свободно текущая река высыхает из-за чрезмерного использования и изменения климата снежного покрова. Он сталкивается с потенциально масштабным проектом, который отвлечет воду от верхней части реки Нью-Мексико.

    Фотография Майкла Мелфорда, Nat Geo Image Collection

    Но проекты крупных плотин могут разрушить речные экосистемы и окружающие сообщества, нанося вред дикой природе и вытесняя жителей. Например, плотина «Три ущелья» привела к перемещению примерно 1,2 миллиона человек и затопила сотни деревень.

    Плотины также не позволяют рыбе, такой как лосось, плавать вверх по течению и нереститься. Хотя такое оборудование, как рыболовные лестницы, предназначено для того, чтобы лосось мог подниматься и преодолевать плотины и заходить в районы нереста вверх по течению, такие меры не всегда эффективны. В некоторых случаях рыбу собирают и возят на грузовиках вокруг препятствий. Тем не менее, наличие плотин гидроэлектростанций часто может изменить характер миграции и нанести ущерб популяциям рыб. Например, в бассейне реки Колумбия на северо-западе Тихого океана лосось и стальной лосось потеряли доступ к примерно 40 процентам своей исторической среды обитания из-за плотин.

    Гидроэлектростанции также могут вызывать низкий уровень растворенного кислорода в воде, что вредно для речной среды обитания. Также могут пострадать и другие дикие животные: в Индонезии гидроэнергетический проект угрожает редким орангутанам тапанули, потому что он может разрушить их среду обитания.

    Изменение климата и повышенный риск засухи также влияют на гидроэлектростанции мира. Согласно исследованию 2018 года, в западной части США выбросы углекислого газа за 15-летний период были на 100 мегатонн выше, чем обычно, поскольку коммунальные предприятия обратились к углю и газу для замены гидроэнергетики, потерянной из-за засухи.

    Даже перспектива получения безуглеродной электроэнергии от гидроэнергетики была подорвана открытиями о том, что разлагающийся органический материал в водохранилищах выделяет метан, мощный парниковый газ, который способствует глобальному потеплению.

    Однако некоторые утверждают, что воздействие гидроэнергетики на окружающую среду может быть смягчено и оставаться низким по сравнению со сжиганием ископаемого топлива. В некоторых местах проекты малых гидроэлектростанций могут использовать преимущества существующих водных потоков или инфраструктуры. Специальные водозаборники и турбины могут помочь обеспечить лучшую аэрацию воды, сбрасываемой из плотины, для решения проблемы низкого растворенного кислорода.Плотины можно планировать более стратегически, чтобы, например, пропустить рыбу, в то время как потоки воды у существующих плотин можно калибровать, чтобы дать экосистемам больше времени на восстановление после циклов наводнений. И продолжаются исследования способов сделать проекты гидроэнергетики более дружественными по отношению к окружающим их экосистемам.

    Растущее движение также работает над сносом плотин, которые больше не функционируют или не нужны по всему миру, с целью восстановления большего количества естественных рек и многих благ, которые они приносят дикой природе и людям, включая отдых.

    Глубоко в пустыне, энергетические компании пробираются в

    СУЛТАН, Вашингтон. Крупное коммунальное предприятие находится на пороге строительства гидроэлектростанции на живописном ручье на северо-западе Тихого океана, но этот план еще не вызвал обычного сопротивления.

    Частично это связано с тем, что одобренный проект, который включает строительство плотины на притоке под названием Янгс-Крик, настолько мал и удален, что не получил особого внимания. Это сгенерирует только около 7.5 мегаватт мощности на пике, электроэнергии достаточно для питания от 3500 до 7500 домов. Напротив, гораздо более крупный гидроэлектрический проект Генри М. Джексона на соседней реке Султан может производить до 112 мегаватт, что достаточно для 56 000–112 000 домов.

    Небольшие гидроэлектростанции, такие как Янгс-Крик, вырастают по всей стране, и только в одном штате Вашингтон в результате федерального исследования было выявлено около 500 потенциальных участков. Энергоменеджеры ищут способы удовлетворить растущий спрос на электроэнергию, не обращаясь к таким источникам, как угольные электростанции, которые, как широко считается, способствуют глобальному потеплению.Производство электроэнергии из ручьев и рек, хотя это часто вызывает споры, дает мало выбросов.

    «Мы находимся в ситуации, когда мы делаем то, что хотят наши клиенты и общество», — говорит Стив Кляйн, генеральный директор муниципального коммунального округа Снохомиш к северу от Сиэтла, который возглавляет Янгс-Крик и планирует еще 10 .

    Но тенденция малых гидроэлектростанций начинает вызывать удивление в экологических и рекреационных кругах, особенно на Западе, где происходит большая часть деятельности.Беспокойство вызывает то, что десятки, если не сотни плотин и небольших электростанций могут индустриализировать обширные районы впечатляющих отдаленных районов, обеспечивая при этом относительно небольшую мощность. Критики говорят, что помимо разрушения дорогих рафтинговых рафтинговых маршрутов, эти проекты могут убить рыбу, а также уничтожить среду обитания для других диких животных, таких как медведи и орлы, с дорогами, линиями электропередачи и другой инфраструктурой.

    гидро — Ассоциация возобновляемых источников энергии Монтаны

    Гидроэнергетика в Монтане имеет долгую историю, и на самом деле плотины гидроэлектростанций в настоящее время составляют одну треть от общего объема выработки электроэнергии в Монтане, уступая только угольным электростанциям.Хотя большинство потенциальных крупномасштабных гидроэлектростанций в Монтане было разработано, все еще существует большой потенциал для небольших гидроэнергетических систем. Более того, малые гидроэнергетические проекты не подвержены значительному воздействию на окружающую среду крупных плотин, поскольку они не требуют затопления больших участков земли для создания водохранилищ. Технически малые гидросистемы имеют мощность от 100 кВт до 10 МВт, а микрогидро системы меньше 100 кВт.

    Как разместить микрогидро проект

    Самый очевидный старт для микрогидро проекта — проточная вода.Права на воду являются важной отправной точкой для этих систем, поэтому вам следует обращаться в Департамент природных ресурсов Монтаны по вопросам доступа. После того, как вы определили доступ, следующим шагом будет определение расхода реки или ручья и напора (перепад высоты по вертикали от всасывания до турбины). Эти последние два фактора будут определять потенциальную выходную мощность вашей системы. Если вы не знаете, как их измерить (или даже если да!), Вам следует поговорить со своим установщиком, чтобы определить эти факторы и каков ваш производственный потенциал электроэнергии.Это поможет вам понять, стоит ли строить.

    Многие удаленные жилые дома в Монтане находятся рядом с ручьями, которые могут производить электричество с помощью очень маленьких гидрогенераторов. Эти системы обычно стоят отдельно от более крупных электрических систем (т.е. они являются автономными установками) и вырабатывают электроэнергию только для одного дома или ранчо. Если ваш объект расположен рядом с линиями электропередач, вы можете рассмотреть возможность подключения к сети с помощью программы сетевого учета.

    Зачем нужны компоненты?

    Компоненты микрогидросистемы обычно включают: всасывающую конструкцию для отсеивания мусора; труба или канал для транспортировки воды от забора к турбине; а также турбина и генератор, которые преобразуют поток воды в электричество.Как и другие системы возобновляемых источников энергии, микрогидравлические системы могут быть подключенными к сети или вне сети.

    Могу ли я интегрировать микрогидравлическую систему в существующую трубу или другую инфраструктуру?

    Большинство традиционных гидротурбин преобразуют весь потенциал давления в трубопроводе в энергию. Это затрудняет использование трубопроводов, которые обычно используются для доставки воды в жилые дома, поскольку для домов требуется минимальное давление воды, а турбины будут снижать это давление для выработки энергии.Последние разработки в конструкции турбин привели к созданию турбин, которые можно использовать в качестве редукционных клапанов, которые по-прежнему подают воду с полезным давлением на выходной стороне турбины. Эти турбины открыли возможность использования многих существующих трубопроводов для гидроэнергетических проектов, которые раньше были невозможны. Обсудите этот вариант со своим установщиком.

    Какие льготы и налоговые льготы доступны?

    Есть несколько вариантов, которые стоит рассмотреть. Посетите нашу страницу Финансирование и поощрения, чтобы получить дополнительную информацию о ваших возможностях.Вы также должны узнать, как чистые измерения могут повлиять на ваши инвестиции. (Да, небольшие гидросистемы можно измерять чистыми счетчиками!)

    Где найти установщик?

    В столбце с правой стороны этой страницы указано количество установщиков, работающих в Монтане. Все эти компании являются членами MREA! Вы также можете посетить наш полный каталог установщиков, чтобы увидеть интерактивную карту установщиков.

    Где я могу найти дополнительную информацию?

    Неполный список книг по микрогидро:

    • Руководство по гидроэнергетике, Canyon Industries Serious
    • Microhydro: решения для гидроэнергетики от экспертов, Скотт Дэвис
    • Руководство по разработке малой гидроэлектростанции, ESHA и Celso Penche
    • Планирование и установка микрогидравлических систем, Крис Эллиотт
    • Справочник по гидроэнергетике, Джон Гулливер и Роджер Арндт

    Объяснение гидроэнергетики — У.S. Управление энергетической информации (EIA)

    Гидроэнергетика — это энергия движущейся воды

    Люди давно используют силу воды, текущей в ручьях и реках, для производства механической энергии. Гидроэнергетика была одним из первых источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и до 2019 года гидроэнергетика была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.

    В 2020 году на гидроэлектроэнергию приходилось около 7.3% от общего объема производства электроэнергии в коммунальном масштабе США 1 и 37% от общего объема производства электроэнергии из возобновляемых источников в коммунальном масштабе. Доля гидроэлектроэнергии в общем объеме производства электроэнергии в США со временем снизилась, в основном из-за увеличения производства электроэнергии из других источников.

    Гидроэнергетика зависит от круговорота воды

    • Солнечная энергия нагревает воду на поверхности рек, озер и океанов, что приводит к ее испарению.
    • Водяной пар конденсируется в облака и выпадает в виде осадков — дождя и снега.
    • Осадки собираются в ручьях и реках, которые впадают в океаны и озера, где они испаряются и снова начинают цикл.

    Количество осадков, которые стекают в реки и ручьи в географической области, определяет количество воды, доступной для производства гидроэлектроэнергии. Сезонные колебания количества осадков и долгосрочные изменения в структуре осадков, такие как засухи, могут иметь большое влияние на доступность производства гидроэлектроэнергии.

    Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

    Источник: Управление долины Теннесси (общественное достояние)

    Гидроэлектроэнергия вырабатывается с помощью движущейся воды

    Поскольку источником гидроэлектроэнергии является вода, гидроэлектростанции обычно располагаются на источнике воды или рядом с ним. Объем потока воды и изменение высоты — или падения, часто называемого напором — от одной точки к другой определяют количество доступной энергии в движущейся воде.Как правило, чем больше расход воды и чем выше напор, тем больше электроэнергии может производить гидроэлектростанция.

    На гидроэлектростанциях вода течет по трубе или напорному водопроводу , затем толкает лопасти турбины и вращает их, вращая генератор для выработки электроэнергии.

    Обычные гидроэлектростанции включают

    • Русловые системы , где сила течения реки оказывает давление на турбину.Сооружения могут иметь водослив в водотоке для отвода потока воды к гидротурбинам.
    • Системы хранения , где вода накапливается в резервуарах, созданных плотинами на ручьях и реках, и сбрасывается через гидротурбины по мере необходимости для выработки электроэнергии. Большинство гидроэнергетических объектов США имеют плотины и водохранилища.

    Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором представляют собой тип гидроаккумулирующей системы, в которой вода перекачивается из источника воды в водохранилище на более высоком уровне и сбрасывается из верхнего водохранилища в гидротурбины, расположенные ниже верхнего водохранилища.Электроэнергия для перекачки может поставляться гидротурбинами или другими типами электростанций, включая ископаемое топливо или атомные электростанции. Они обычно перекачивают воду в хранилище, когда спрос на электроэнергию и затраты на ее производство и / или когда оптовые цены на электроэнергию относительно низкие, и высвобождают накопленную воду для выработки электроэнергии в периоды пикового спроса на электроэнергию, когда оптовые цены на электроэнергию относительно высоки. Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние водохранилища, чем они производят с накопленной водой.Таким образом, гидроаккумулирующие сооружения имеют чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии. Управление энергетической информации США классифицирует выработку электроэнергии на гидроаккумулирующих гидроэлектростанциях как отрицательную.

    История гидроэнергетики

    Гидроэнергетика — один из старейших источников энергии для производства механической и электрической энергии, и до 2019 года она была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.Тысячи лет назад люди использовали гидроэнергетику, чтобы крутить гребные колеса на реках для измельчения зерна. До того, как в Соединенных Штатах стали доступны паровая энергия и электричество, зерновые и лесопильные заводы питались напрямую от гидроэлектроэнергии. Первое промышленное использование гидроэлектроэнергии для выработки электроэнергии в Соединенных Штатах было в 1880 году для питания 16 щеточно-дуговых ламп на фабрике стульев Росомахи в Гранд-Рапидс, штат Мичиган. Первая в США гидроэлектростанция для продажи электроэнергии открылась на реке Фокс недалеко от Аплтона, штат Висконсин, 30 сентября 1882 года.

    В Соединенных Штатах работает около 1450 обычных и 40 гидроаккумулирующих электростанций. Самая старая действующая гидроэлектростанция в США — это гидроэлектростанция Whiting в Уайтинге, штат Висконсин, которая была введена в эксплуатацию в 1891 году и имеет общую генерирующую мощность около 4 мегаватт (МВт). Большая часть гидроэлектроэнергии в США производится на крупных плотинах на крупных реках, и большинство из этих плотин гидроэлектростанций были построены до середины 1970-х годов федеральными правительственными агентствами. Самый крупный U.Гидроэнергетический объект Южной и крупнейшая электростанция США по генерирующей мощности — это гидроэлектростанция Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне с общей генерирующей мощностью 6765 МВт.

    1 Электростанции коммунального назначения имеют не менее 1 мегаватта общей мощности по выработке электроэнергии. Генерирующая мощность — это чистая летняя мощность.

    Последнее обновление: 8 апреля 2021 г.

    Где вырабатывается гидроэлектроэнергия — U.S. Управление энергетической информации (EIA)

    Большая часть гидроэнергетических мощностей США находится на Западе

    Традиционные гидроэлектростанции есть почти в каждом штате. Большая часть гидроэлектроэнергии вырабатывается на крупных плотинах, построенных федеральным правительством, и многие из крупнейших плотин гидроэлектростанций находятся на западе Соединенных Штатов.

    Около половины общей мощности обычных гидроэлектростанций США сосредоточено в Вашингтоне, Калифорнии и Орегоне. 1 Вашингтон имеет самые обычные гидроэнергетические генерирующие мощности среди всех штатов и является местом расположения плотины Гранд-Кули, крупнейшего гидроэнергетического объекта США и крупнейшей электростанции США по генерирующей мощности. В Нью-Йорке самая большая мощность по выработке традиционной гидроэлектроэнергии среди всех штатов к востоку от реки Миссисипи, за ним следует Алабама.

    В 2020 году общая летняя генерирующая мощность традиционной гидроэлектроэнергии в США составила 79 946 мегаватт (МВт), или около 80 миллионов киловатт.

    • Вашингтон27%
    • Калифорния 13%
    • Орегон 10%
    • Нью-Йорк 6%
    • Алабама 4%

    Производство гидроэлектроэнергии зависит от уровня осадков

    Поскольку производство гидроэлектроэнергии в конечном итоге зависит от осадков, а уровни осадков меняются сезонно и ежегодно, рейтинг каждого штата в годовом производстве гидроэлектроэнергии может отличаться от его рейтинга по генерирующей мощности.

    В 2020 году общая выработка традиционной гидроэлектроэнергии в США составила около 291 миллиарда киловатт-часов (кВтч), что составляет около 7,3% от общего объема выработки электроэнергии коммунальными предприятиями США.

    • Вашингтон26%
    • Орегон 12%
    • Нью-Йорк11%
    • Калифорния 7%
    • Алабама 4%

    ГАЭС

    В 2020 году общая мощность гидроаккумулирующих гидроаккумуляторов составляла около 22 894 МВт в 18 штатах, а на 5 штатов, вместе взятых, приходился 61% от общей мощности по стране.

    • Калифорния 17%
    • Вирджиния 14%
    • Южная Каролина 12%
    • Мичиган 10%
    • Грузия8%

    Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние водохранилища, чем они производят с накопленной водой. Таким образом, гидроаккумулирующие сооружения имеют чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии. Управление энергетической информации США классифицирует выработку электроэнергии на гидроаккумулирующих гидроэлектростанциях как отрицательную.

    Большинство плотин не было построено для выработки электроэнергии

    Лишь небольшой процент плотин в Соединенных Штатах вырабатывает электроэнергию. Большинство плотин были построены для орошения и борьбы с наводнениями и не имеют генераторов гидроэлектроэнергии. По оценкам Министерства энергетики США, в 2012 году у несамоэнергетических плотин в Соединенных Штатах была в общей сложности 12 000 МВт потенциальной гидроэнергетической мощности.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.