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Mini centrale idroelettrica fatta in casa e suoi analoghi industriali
L'articolo descrive e sperimenta l'uso di varie mini centrali idroelettriche domestiche e industriali.
Di recente, a causa dell'aumento delle tariffe elettriche, le fonti rinnovabili di energia quasi gratuita stanno diventando sempre più rilevanti.
Dalla famosa triade classica: pannelli solari, generatori eolici, idrogeneratori (HPS), questi ultimi sono i più complessi. In primo luogo, lavorano in condizioni aggressive e, in secondo luogo, hanno il tempo di funzionamento massimo per un periodo di tempo uguale.
Nella produzione di un idrogeneratore fatto in casa, è necessario lavorare di più e scegliere materiali migliori per garantirne la durata. Ma un tale generatore (con uguale potenza con una turbina eolica e una batteria solare) produrrà, per un periodo di tempo uguale, molta più energia.
Cosa e come fare?
Il modo più semplice per realizzare centrali idroelettriche innocue, perché la costruzione della diga è piuttosto complicata e costosa e spesso richiede un coordinamento con le autorità locali o, almeno, con i vicini. Le centrali idroelettriche innocue sono chiamate a flusso. Esistono quattro opzioni principali per tali dispositivi: una ruota idraulica, una centrale idroelettrica a ghirlanda, un rotore Darier e un'elica.
Tipi di mini-idro
Ruota idraulica, Questa è una ruota con pale montate perpendicolarmente alla superficie dell'acqua. La ruota è meno della metà immersa nel flusso. L'acqua preme sulle pale e ruota la ruota. Ci sono anche ruote di turbine con pale speciali ottimizzate per un flusso fluido. Ma questi sono disegni piuttosto complessi, piuttosto realizzati in fabbrica che fatti in casa.
Centrale idroelettrica di ghirlanda rappresenta un cavo, con i rotori rigidamente fissati su di esso. Un cavo viene lanciato da una sponda all'altra. I rotori sono come perline infilate su un cavo e completamente immerse nell'acqua. Il flusso di acqua ruota i rotori, i rotori ruotano il cavo. Un'estremità del cavo è collegata al cuscinetto, l'altra all'albero del generatore.
Rotor darya, Questo è un rotore verticale che ruota a causa della differenza di pressione sulle sue pale. La differenza di pressione è creata dal flusso di fluido su superfici complesse. L'effetto è simile al sollevamento degli aliscafi o al sollevamento di un'ala di aeroplano.
elica - Questo è un "mulino a vento" sottomarino con un rotore verticale. A differenza dell'aria, l'elica subacquea ha pale di larghezza minima. Per l'acqua è sufficiente una larghezza della lama di soli 2 cm, con questa larghezza si avrà una resistenza minima e una velocità di rotazione massima. Questa larghezza della lama è stata selezionata per una portata di 0,8-2 metri al secondo. Alle alte velocità, altre dimensioni possono essere ottimali.
Vedi anche qui:Mini e micro centrali idroelettriche - design e applicazioni popolari
Vantaggi e svantaggi di vari sistemi per creare una stazione idroelettrica improvvisata
carenze centrale idroelettrica ghirlanda ovvio: elevato consumo di materiale, pericolo per gli altri (un lungo cavo sottomarino, rotori nascosti nell'acqua, blocco del fiume), bassa efficienza. La centrale idroelettrica della ghirlanda è una piccola diga. Rotor darya difficile da fabbricare, all'inizio del lavoro deve essere slegato. Ma è interessante in quanto l'asse del rotore è posizionato verticalmente e la presa di forza può essere eseguita sopra l'acqua, senza ingranaggi aggiuntivi. Un tale rotore ruoterà con qualsiasi cambiamento nella direzione del flusso.
Pertanto, dal punto di vista della semplicità di fabbricazione e dell'ottenimento della massima efficienza al minimo costo, è necessario scegliere un tipo di progettazione ruota idraulica o elica. La maggior parte dei prodotti fatti in casa usa queste stesse opzioni.
Da dove cominciare?
Se decidi tu costruisci il tuo mini idro, quindi la prima cosa da fare è misurare la velocità del fiume. Per ottenere ciò è abbastanza semplice: armarsi di un cronometro, misurare a passi di 10 metri a monte, lanciare un nastro nell'acqua e misurare il tempo di passaggio di questi 10 metri.Dividendo i metri per secondi, si ottiene la portata. L'esperienza ha dimostrato che se la velocità è inferiore a 1 m / s, una centrale idroelettrica efficace non funzionerà.
Ad esempio, possiamo fornire una relazione ottenuta sperimentalmente tra la portata m / se la potenza rimossa dall'albero della vite kW (diametro della vite 1 metro). Quindi: 0,5 m / s - 0,03 kW, 0,7 m / s - 0,07 kW, 1 - 0,14, 1,5 - 0,31, 2 - 0,55, 2,5 - 0,86, 3 -1,24, 4 - 2,2, ecc. La potenza è proporzionale al cubo della velocità del flusso. Se la portata nel tuo stagno non è sufficiente, prova a disporre una differenza di altezza sufficiente per il flusso del fluido.
Questo può essere fatto installando un tubo di scarico da uno stagno o racchiudendo un flusso in un tubo e organizzando un cambiamento regolare nel diametro del tubo. Minore è il diametro all'estremità del tubo, maggiore è la portata. Se solo un piccolo ruscello scorre vicino a te, puoi creare una piccola diga pieghevole e posizionare la tua centrale idroelettrica dietro la diga.
Esempi di produzione
Può condurre alcuni esempi di mini centrali idroelettriche fatte in casa. Cominciamo con il più semplice, che non richiede molto tempo, ma aiuta a creare un'idea di come funziona.
Prendi una bici normale con un generatore di biciclette (macchina della dinamo) e luci per bici. Dal ferro del tetto o dalla lamiera di alluminio, abbiamo ritagliato diverse lame (2-3). Le lame devono essere lunghe tra il cerchione e il mozzo e larghe 2-4 cm Le lame sono installate tra i raggi, per fissare i bordi sono piegate con una pinza attorno ai raggi. Poiché il metallo delle lame è sottile, non è difficile da fare.
Se si utilizzano due lame, installarli uno di fronte all'altro. Se si desidera aggiungere più lame, dividere la circonferenza della ruota per il numero di lame e impostarle a intervalli regolari.
Una tale micro-centrale idroelettrica è di grande aiuto per i ciclisti se si fermano sulla riva di un fiume con una corrente veloce. L'acqua aiuterà a illuminare la tenda e a caricare i telefoni cellulari. Puoi sperimentare la profondità delle ruote. Di solito è immerso da un terzo alla metà.
Un altro esempio di idrogeneratore è centrale idroelettrica per l'alimentazione di una piccola azienda agricola, con una potenza di 3-5 kW. Il flusso di potenza che ruota la ruota è di circa 100 litri al secondo. Per la fabbricazione di materiali usati solo improvvisati, di quelli. Cosa si può trovare nella discarica.
La ruota del rotore era costituita da un tamburo metallico da un cavo. Il diametro del tamburo è di 2200 mm. Il tamburo fu tagliato con una smerigliatrice e digerito. La distanza tra le guance era di 300 mm. Ad un angolo di 45 gradi rispetto al raggio, sono state saldate 18 lame. Il materiale delle lame sono i resti del tamburo tagliato. Il tamburo ruota su cuscinetti, una struttura di tubi o angoli viene utilizzata come supporto per la struttura.
Un cambio a catena è montato sulla ruota, con un rapporto di trasmissione di quattro. Inoltre, la rotazione viene trasmessa attraverso l'albero di trasmissione dallo Zhiguli VAZ 2101. Il cardano può ridurre le vibrazioni e i requisiti per l'allineamento dell'azionamento e del generatore. Il generatore e altri componenti elettrici e meccanici ad esso associati sono chiusi con un involucro impermeabile (contenitore). Questo viene fatto per sicurezza e durata.
All'interno dell'involucro sono installati un ingranaggio step-up con un coefficiente di 40 e un generatore trifase. La velocità di rotazione del generatore è di circa 3000 rpm. Il coefficiente di riduzione totale di due cambi (catena e ingranaggio) è 160. Pertanto, la ruota idraulica ruota a una velocità di circa 18-20 giri al minuto.
Un motore a induzione dismesso fu usato come generatore; l'unità di controllo fu presa da un vecchio frantumatore per mangimi dismesso fabbricato nel 1953. Un cavo di VVG NG 2x4 quadrati viene allungato dal generatore alla fattoria. Il cavo è montato su pali improvvisati.
I materiali e la produzione costano 10.000 rubli. La maggior parte dei soldi è lo stipendio dei lavoratori e un saldatore. L'importo potrebbe essere ancora inferiore, perché in Russia ci sono così tante discariche in cui vengono lanciate attrezzature completamente efficienti e la tua testa e le tue mani ti aiuteranno a risparmiare denaro.
Cosa offre l'industria
Attualmente, poche imprese nazionali offrono mini idro a prezzi ragionevoli. Ad esempio, un mini HPP simile (3-5 kW) costerebbe 300-400 mila rubli. Maggiori dettagli sulle specifiche del problema sono disponibili ai link:
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