Гидроэлектростанция своими руками: как соорудить автономную мини-гэс

Зарядить телефон и компьютер на природе можно портативной турбиной

Куда бы вы не поехали, на природу, в горы, на море всегда можно взять с собой маленькую турбину, которая при потоках ветра начнет вырабатывать электричество и зарядит все ваши гаджеты. С такой турбиной на природе можно быть спокойным, ведь у вас всегда будет возможность связаться с внешним миром и не остаться без средств связи…

Сегодня автономные зарядные устройства, используемые возобновляемые источники энергии становятся все более популярными! Собственно, в них на рынке нет недостатка, но как правило такие агрегат имеют очень большой размер.

Будь то большие солнечные батареи, которыми можно заряжать гаджеты в походе, например, или же знаменитая печка BioLite, которая заряжает ваши гаджеты, когда вы готовите.

Поэтому всегда особенно интересно видеть новые изобретения, которые позволяют нам на природе, вдалеке от цивилизации и линий электропередач, оставаться на связи с близкими и заряжать наши гаджеты.

Гениальные изобретения в экологической сфере

Важно

Одна из последних новинок рынка — Waterlily Seaformatics – это портативная турбина, которая вырабатывает электричество и от воды, и от ветра. Агрегат маленький и легкий, весит он около килограмма и имеет диаметр всего 7дюймов (18 см), поэтому его легко можно просто бросить в рюкзак и взять с собой, отправляясь в поход или на природу.

Как это работает? Достаточно поместить турбину в проточную воду, будь то бегущая река или просто журчащий ручей, чтобы гаджет начал вырабатывать энергию, а вы могли зарядить ваш смартфон или другие гаджеты.

Турбина работает при скорости течения воды от 1 до 11 км/ч, но максимальная мощность достигается в то случае, если скорость течения будет составлять примерно 7 км/ч. 4,5 миль в час.

Турбина имеет специальный кабель, который защищен от воды – поэтому, вы можете оставаться на берегу и использовать получаемую энергию в то время, когда агрегат находится в водном потоке.

https://youtube.com/watch?v=yb6Tz8DTVnk

Если поблизости нет источника воды, не беспокойтесь. Waterlily также действует как ветряная турбина, способная производить электричество при минимальных скоростях ветра 3 м/с и достигая пиковой мощности при скорости ветра около 12,5 м/с. Также турбина будет работать при скорости ветра до 16 м/с.

В закрытом положении эти жалюзи вырабатывают электро-энергию (+Видео)

Компания производитель — Seaformatics – сейчас активно работает над добавлением рукоятки в устройство. Речь идет о приспособлении, которое позволит туристу крутить турбину на манер динамо-машинки в том случае, если других источников энергии найти не удалось.

Компания также создает велосипедное крепление и трос для буксировки Waterlily – с их помощью турист сможет вырабатывать энергию во время езды на своем велосипеде или же во время занятий греблей или перемещении по рекам на байдарках или других лодках.

В такой случае можно будет зарядить внутреннюю батарею Waterlily, а уже потом использовать энергию по своему усмотрению.

Микротурбина — основные характеристики

Современный цифровой регулятор мощности со встроенным защитным реле позволяет производить микротурбинному генератору электроэнергию в следующем виде:

  • синхронный переменный ток в режиме параллельной работы с сетью
  • переменный ток в режиме автономной работы

Использование воздушных подшипников устраняет необходимость использования моторного и турбинного масла или других жидких лубрикантов. Воздушное охлаждение всей системы (микротурбины и регулятора) устраняет необходимость использования жидких хладагентов. Микротурбинный двигатель имеет только одну подвижную деталь: нет зубчатых сцеплений, ремней или оборудования с приводом от турбины. Современная система контроля сгорания топлива в микротурбине устраняет необходимость использования керамики и других дорогостоящих материалов, и обеспечивает низкий уровень выбросов. Встроенный рекуператор (теплообменник) удваивает тепловую эффективность микротурбинного генератора. Цифровая система контроля микротурбинного генератора обеспечивает надежное бортовое и удаленное управление, мониторинг и диагностику оборудования.

Газотурбинная блочно-модульная электростанция ГТЭС «Урал-4000» мощностью 4 МВт

Газотурбинная блочно-модульная электростанция ГТЭС «Урал-4000» предназначена для производства и обеспечения электроэнергией промышленных и бытовых потребителей, а при использовании котла-утилизатора – для совместного производства электрической энергии, горячей воды и пара. ГТЭС «Урал-4000» может использовать в качестве топлива попутный нефтяной газ, обеспечивая его утилизацию на объектах  добычи и переработки нефти и газа.

Газотурбинные электростанции используются при строительстве новых объектов и реконструкции существующих муниципальных котельных, ГРЭС и ТЭЦ, а также объектов ЖКХ.

ГТЭС «Урал-4000», разработанные и серийно выпускаемые ОАО «Авиадвигатель», поставляются в полной заводской готовности, размещаются как внутри помещения, так и на открытой площадке и могут использоваться:

  • в качестве основного или резервного источника питания;
  • автономно или параллельно с другими источниками электроэнергии;
  • при строительстве новых объектов для производства электроэнергии, тепла и пара, а также на объектах ЖКХ и при реконструкции существующих муниципальных котельных, ГРЭС и ТЭЦ.

Имеются модификации электростанции «Урал-2500», «Урал-6000» мощностью 2,5 и 6 МВт.

Описание

Основными узлами электростанции являются газотурбинная установка ГТУ-4П и генератор, размещённые в шумотеплоизолирующем контейнере.

Электростанция укомплектована всеми необходимыми системами обеспечения (топливной, пусковой, масляной и другими) и вспомогательными устройствами.

ГТУ-4П имеет сертификат соответствия РФ, а ГТЭС «Урал-4000» и ее модификации — стандарт соответствия требованиям системы добровольной сертификации в электроэнергетике «ЭНСЕРТИКО» и разрешение Ростехнадзора РФ на применение, наличие которых дает преимущество при принятии решений о закупках оборудования для топливно-энергетического комплекса.  

ГТЭС поставляется в виде блока высокой заводской готовности, который можно транспортировать железнодорожным, автомобильным и водным транспортом.

ОАО «Авиадвигатель» обеспечивает авторский надзор, гарантийное, послепродажное обслуживание и конструкторское сопровождение производства, монтажа, пусконаладки, эксплуатации и ремонта изготовленной продукции в рамках действующей сертифицированной системы менеджмента качества, соответствующей требованиям ИСО 9001-2001.

Основные данные в условиях ISO

Номинальная мощность на клеммах генератора, МВт 4,13
Тепловая мощность на выхлопе при tвых.=110 оС, Гкал/ч 8,3
Суммарный КПД электроагрегата (электр.+тепл.), % 80
Температура газа за силовой турбиной (на выхлопе), оС 414
Расход газа за силовой турбиной (на выхлопе), кг/с 29,8
Эквивалентный уровень звука при обслуживании, не более, дБА 80
 Ресурс, ч:-до капитального ремонта-назначенный 30 000120 000

 Топливо:

  • природный газ по ГОСТ 5542 или ОСТ 51.40;
  • попутный нефтяной газ, дизельное топливо и другие виды топлива по согласованию с ОАО «Авиадвигатель».

Преимущества ГТЭС

  • Не требуется строительство дополнительных зданий, что ведет к снижению капитальных затрат при строительстве объекта.
  • Минимальное количество обслуживающего персонала позволяет снизить эксплуатационные расходы.
  • Имеют высокую степень заводской готовности, что значительно снижает сроки монтажа, пусконаладочных работ и ввода объектов в эксплуатацию.
  • Все оборудование полностью удовлетворяет экологическим требованиям по эмиссии вредных веществ и шуму.
  • Возможна работа как параллельно в сеть, так и автономно, что существенно повышает энергобезопасность объектов, позволяя при аварийном отключении потребителей от сети автоматически переходить на локальную нагрузку, предотвращая тем самым негативные последствия аварий в сети.
  • Короткий срок окупаемости ГТЭС — 3…5 лет.
  • Блочно-модульная конструкция.
  • Высокая надежность, подтвержденная опытом эксплуатации.
  • Оперативное и качественное техобслуживание специалистами компании.
  • Высокая эффективность в когенерационном цикле.

Микро — ГЭС на ручье

При проживании в сельской местности или имея дачный участок, вблизи с которым протекает ручей, можно решить вопрос с электроснабжением этих объектов, путем монтажа микро – ГЭС, на таком водном объекте. Для электроснабжения подобного объекта, уже будет недостаточно автомобильного генератора, потому как установленная мощность, даже дачного домика значительно больше, чем подобное устройство может произвести. Наиболее верное решение – это приобрести комплект микро – ГЭС мощностью до 10,0 кВт, и выполнить монтаж самостоятельно. Это позволит снизить затраты, а сам процесс монтажа, способен выполнить даже человек с минимальными познаниями в механике и электротехнике.

В комплект подобного оборудования, как правило, входят следующие элементы:

  • Гидротурбина.
  • Мультипликатор, для увеличения оборотов вала генератора по отношению к обротам турбины.
  • Устройство, обеспечивающее саморазгон турбины.
  • Комплект трубопроводов.
  • Генератор.
  • Система управления и автоматики.

В зависимости от расхода воды, который обеспечивает ручей, выбирается тип турбины, это как правило пропеллерная или диагональная конструкция. В соответствии с инструкциями производителя осуществляется монтаж оборудования и подключение потребителей.

Микротурбинный генератор С200 — снижение пиковой нагрузки и резервное энергоснабжение

Микротурбина может работать как параллельно с сетью, так и в автономном режиме. С помощью двухмодового контроллера (DMSC) можно запрограммировать микротурбину на автоматическое включение и выключение на периоды падения / восстановления подачи мощности электросетью. Высоконадежные экологически чистые микротурбины идеально подходят для производства электроэнергии в целях снижения пиковой нагрузки и резервного энергоснабжения. Микротурбина может уменьшать пиковую нагрузку на сеть в периоды максимального потребления, повышая при этом надежность электроснабжения и уменьшая затраты на оплату счетов за использование электроэнергии.

Трудности согласования

Однако, зажечь одну свечу, образно говоря, это одно, а вот зажечь тысячи, дать людям свет, как то сделал Прометей, это совсем иное дело. Компактная гидроэлектростанция как источник электричества своим появлением в обыденном применении может нарушить устоявшуюся картину и состояние дел.

Крупнейшие монополии привыкли, что именно они производят электроэнергию для малых поселений, сбытовые дочерние структуры привыкли получать деньги за доставку товара – КВт\час потребителю. Куда в эту схему вписать мини — ГЭС? Да еще не подконтрольную монополистам? Сразу скажу, что согласовать такой проект с местными властями в России будет непросто, как впрочем, и всякое иное новое дело. Но результат стоит затраченных усилий.

В целом под компактной (мини) гидроэлектростанцией подразумевается такая станция, что выдает мощность до 100 квт. Народные умельцы, работая руками и головой, могут достаточно легко соорудить сию полезную штуку у себя в поселке или деревне, даже в частном домовладении. Но только если имеются соответствующие природные условия и желание что-то создать НОВОЕ, сэкономить денег, то есть в будущем меньше платить за электричество.

Если вы посмотрите видео, или фото некоторых мини- ГЭС, то увидите, что подчас они выглядят весьма странно. Но ведь для современников Леонардо Да Винчи его махолеты с огромными крыльями тоже казались по меньшей мере странными, а своими дерзкими опытами и идеями великий итальянец и вовсе наводил ужас на многих людей своего времени. Ну и что? Людей тех мы не помним. А чертежи и творения Леонардо будут жить в веках. Стройте мини-ГЭС своими руками, экспериментируйте, дерзайте! Природа и потомки скажут вам лишь «Спасибо»!

Михаил Берсенев

В Таджикистане тоже есть умельцы, не хуже индийских:

https://youtube.com/watch?v=uChNzJ2d3Jo

Инструменты

Среди всех альтернативных источников энергии, наибольшей популярностью пользуются гидроэлектростанции. Этот факт объясняется достаточно просто – при тех же капиталовложениях, отдача значительно больше. Единственный недостаток в том, что для стабильной работы необходима река или ручей.

В зависимости от принципа работы выделяют четыре основных типа гидроэлектростанций:

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.

Теперь нужно подготовить фанерный шаблон, совпадающий по размерам с тормозным диском.

Производители установок и оборудования

Производством оборудования для мини ГЭС занимается ограниченное количество предприятий как в нашей стране, так и за рубежом. Объясняется это ограниченностью применения малых гидроэлектростанций обусловленную малым наличием необходимых водных объектов, а также тенденциями развития энергетики в разных странах.

Производством оборудования для мини ГЭС занимается ограниченное количество предприятий как в нашей стране, так и за рубежом. Объясняется это ограниченностью применения малых гидроэлектростанций обусловленную малым наличием необходимых водных объектов, а также тенденциями развития энергетики в разных странах.

Преимущества и недостатки ГЭС

Гидроэлектростанции обладают следующими преимуществами перед другими видами альтернативных источников энергии:

  • Не зависят от погоды и времени суток (в отличие от солнечных электростанций). Это позволяет вырабатывать большее количество энергии с предсказуемой скоростью.
  • Мощность источника (реки или ручья) можно регулировать. Для этого достаточно заузить русло плотиной либо обеспечить перепад высот воды.
  • Гидроустановки не издают никакого шума (в отличие от ветряков).
  • Для многих типов станций небольшой мощности не требуется никаких разрешений на установку.

К минусам самодельных ГЭС относится невозможность работать в мороз. Кроме того, водная среда является агрессивной, поэтому детали станции должны быть водостойкими и прочными.

Если скорость течения вашей реки или ручья ниже этого значения, то ее усилит маленькая плотина либо сужающаяся труба. Но эти варианты могут вызвать дополнительные трудности. Строительство плотины требует разрешения от властей, а также согласия соседей.

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

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:

  1. 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.
  2. Для установки гидрогенератора необязательно наличие большой реки – те же водяные колеса с успехом можно использовать даже в мелких (но быстрых!) ручьях.
  3. Установки не выделяют вредных веществ, не загрязняют воду и работают практически бесшумно.
  4. Для монтажа мини-ГЭС мощностью до 100 кВт не нужно оформлять разрешительную документацию (хотя все зависит от местных властей и типа установки).
  5. 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.

Если потенциальной энергии расположенной рядом реки при приблизительном расчете не хватит на выработку электричества в объеме, достаточном для практического применения, стоит обратить внимание на способы сооружения ветрогенераторов. Ветряк послужит эффективным дополнением

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.

Микротурбинные электростанции — надежность и экономичность

Двигатель микротурбинной электростанции состоит, как правило, всего из одной движущейся детали — вращающегося вала, на котором размещены электрический генератор, компрессор и непосредственно микротурбина.

В силовых агрегатах микротурбинных электростанций обычно не используются редукторы или другие механические приводы, следствием чего является высокая надежность микротурбин.

Уникальной конструктивной особенностью двигателя микротурбинной электростанции являются воздушные подшипники, которые удерживают вал ротора генератора на воздушной подушке. Воздушные подшипники обеспечивают скорость вращения вала ~ 95 000 оборотов в минуту.

Эта инновация микротурбинной электростанции дает возможность отказаться от использования масла, высокий расход которого у других видов оборудования составляет значительную часть эксплуатационных затрат.

Генератор микротурбинной электростанции охлаждается набегающим потоком воздуха, что исключает необходимость системы жидкостного охлаждения и повышает надежность и экономичность оборудования.

В процессе работы двигателя микротурбинной электростанции не возникает значительных трений и вибраций, поэтому риск отказов и поломок минимален.

К примеру, механическое устройство любого поршневого двигателя значительно сложнее, чем у силового агрегата микротурбинной электростанции: в нём огромное количество движущихся частей. Соответственно, риск механической поломки существенно выше.

Получить квалифицированную консультацию можно по многоканальному телефону: +7 (495) 649-81-79

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Построить водяную станцию для получения электроэнергии можно самостоятельно. Для частного дома достаточно двадцати киловатт в сутки. С таким значением справится даже мини-ГЭС, собранная своими руками. Но при этом следует помнить, что данный процесс характеризуется рядом особенностей:

  • Точные расчеты провести достаточно трудно.
  • Размеры, толщина элементов выбирается «на глаз», только опытным путем.
  • Самодельные сооружения не имеют защитных элементов, что приводит к частым поломкам и связанным с этим затратам.

Поэтому если нет опыта и определенных знаний в данной сфере, лучше отказаться от идеи подобного рода. Дешевле может оказаться приобретение уже готовой станции.

Если все же решаетесь делать все своими руками, то начинать необходимо с измерения скорости потока воды в реке. Ведь от этого зависит мощность, которую можно получить. Если скорость будет меньше одного метра в секунду, то строительство мини-гидроэлектростанции в данном месте не оправдает себя.

Еще один этап, который нельзя опускать – это расчеты. Необходимо тщательно рассчитать размер затрат, которые уйдут на строительство станции. В результате может оказаться, что гидроэлектростанция – не лучший вариант

Тогда стоит обратить внимание на другие виды альтернативной электроэнергии

Мини-гидроэлектростанция может стать оптимальным решением в вопросе экономии затрат на электроэнергию. Для ее строительства необходимо наличие реки недалеко от дома. В зависимости от желаемых характеристик можно подобрать подходящий вариант ГЭС. При правильном подходе выполнить подобное сооружение можно даже своими руками.

Сегодня покажем самодельную мини гидроэлектростанцию на малой реке. Эта гэс работает надежно. Чтобы создать перепад уровня воды, создана дамба. При этом река не перегорожена полностью. Основной поток уходит в сторону. Рыба и прочая живность могут спокойно перемещаться по ней. Под дамбой установлена труба, на выходе закреплена самодельная турбина. Поток воды малой речки, проходя через трубу, раскручивают эту турбину, передавая крутящий момент генератору.

Поначалу использовали водяные колеса, но, как показала практика, кпд у них ниже и мощность примерно вдвое меньше.

Сейчас перекроем воду в трубе, чтобы показать, как устроена турбина. Держится на двух подшипниках из дерева. Упорная шайба удерживает колесо бокового смещения.

На выходе трубы, чтобы направлять поток воды на лопатке, сделан своеобразный кожух из транспортерной и резиновой ленты, которая использовалась в шахте. Путём подбора установлено, что такая форма лопаток оптимальная.

Когда лопатки под большим углом, мощностью только уменьшилась. Чтобы они не отрывались и они не трескались вот вибрации, прикрутили, проложив резину.

Крутящий момент на генератор передается через вал, собранный из труб. На изгибах установлены гранаты от автомобиля ваз. В других местах нехитрые соединения.

Всё это держится на деревянных подшипниках, при регулярном смазывании работают уже не один год. Под навесом неподалеку установлен генератор. На валу большой шкив комбайна. Но генератор меньшего размера. Это позволяет повысить обороты, что необходимо для эффективной его работы. При желании ремень можно перекинуть на циркулярную пилу. Мощности водяной турбины вполне достаточно.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Пример работающей гидроустановки с самодельным генератором на базе трехфазного двигателя:

Видео #2. Мини-ГЭС, сконструированная по принципу водяного колеса:

Видео #3. 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.

Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Делитесь интересными сведениями и полезными рекомендациями, оставляйте тематические фото. Возможно, вы хотите рассказать, как соорудили собственными руками действующую гидроэлектростанцию на загородном участке? Будем рады прочитать ваш рассказ о процессе устройства и эксплуатации.