Wenn in der Nähe Ihres Hauses ein Fluss oder sogar ein kleiner Bach fließt, können Sie mit Hilfe eines selbstgebauten Mini-Wasserkraftwerks kostenlosen Strom beziehen. Vielleicht ist das keine allzu große Belastung für das Budget, aber die Erkenntnis, dass man über einen eigenen Strom verfügt, kostet viel mehr. Wenn es beispielsweise in einer Datscha keine zentrale Stromversorgung gibt, sind auch geringe Strommengen einfach notwendig. Um ein selbstgebautes Wasserkraftwerk zu errichten, sind daher mindestens zwei Bedingungen erforderlich – die Verfügbarkeit einer Wasserressource und der Wunsch.

Wenn beides vorhanden ist, muss zunächst die Fließgeschwindigkeit des Flusses gemessen werden. Das geht ganz einfach: Werfen Sie einen Zweig in den Fluss und messen Sie die Zeit, in der er 10 Meter schwimmt. Wenn Sie Meter durch Sekunden dividieren, erhalten Sie die aktuelle Geschwindigkeit in m/s. Wenn die Geschwindigkeit weniger als 1 m/s beträgt, funktioniert ein produktives Mini-Wasserkraftwerk nicht. In diesem Fall können Sie versuchen, die Fließgeschwindigkeit zu erhöhen, indem Sie den Kanal künstlich verengen oder bei einem kleinen Bach einen kleinen Damm errichten.

Als Anhaltspunkt können Sie das Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit in m/s und der der Propellerwelle entnommenen Stromleistung in kW (Schraubendurchmesser 1 Meter) heranziehen. Die Daten sind experimentell; in der Realität hängt die resultierende Leistung von vielen Faktoren ab, ist aber für eine Auswertung geeignet. Also:

0,5 m/s – 0,03 kW,
0,7 m/s – 0,07 kW,
1 m/s – 0,14 kW,
1,5 m/s – 0,31 kW,
2 m/s – 0,55 kW,
2,5 m/s – 0,86 kW,
3 m/s -1,24 kW,
4 m/s – 2,2 kW usw.

Leistung hausgemachtes Mini-Wasserkraftwerk proportional zur dritten Potenz der Strömungsgeschwindigkeit. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit nicht ausreicht, versuchen Sie, wie bereits angedeutet, diese künstlich zu erhöhen, sofern dies natürlich möglich ist.

Arten von Mini-Wasserkraftwerken

Es gibt mehrere Hauptoptionen für selbstgebaute Mini-Wasserkraftwerke.

Wasserrad

Dabei handelt es sich um ein Rad, dessen Flügel senkrecht zur Wasseroberfläche angebracht sind. Das Rad ist weniger als zur Hälfte in die Strömung eingetaucht. Wasser drückt auf die Schaufeln und dreht das Rad. Es gibt auch Turbinenräder mit speziellen, für die Flüssigkeitsströmung optimierten Schaufeln. Aber das reicht komplexe Designs mehr fabrikgefertigt als hausgemacht.

Rotor Daria

Dies ist ein Rotor mit vertikaler Achse, der zur Erzeugung verwendet wird elektrische Energie. Vertikaler Rotor, das sich aufgrund des Druckunterschieds an seinen Schaufeln dreht. Der Druckunterschied entsteht durch die Flüssigkeitsströmung um komplexe Oberflächen. Der Effekt ähnelt dem Auftrieb eines Tragflügelboots oder dem Auftrieb eines Flugzeugflügels. Dieses Design wurde 1931 von Georges Jean-Marie Darrieux, einem französischen Luftfahrtingenieur, patentiert. Wird auch häufig in der Konstruktion von Windkraftanlagen verwendet.

Wasserkraftwerk Garlyandnaya

Ein Wasserkraftwerk besteht aus leichten Turbinen – hydraulischen Propellern, die in Form einer Girlande an einem über den Fluss geworfenen Kabel aufgereiht und starr befestigt sind. Ein Ende des Kabels ist im Stützlager befestigt, das andere Ende dreht den Generatorrotor. In diesem Fall übernimmt das Kabel die Rolle einer Art Welle, deren Drehbewegung auf den Generator übertragen wird. Der Wasserfluss dreht die Rotoren, die Rotoren drehen das Kabel.

Propeller

Auch den Konstruktionen von Windkraftanlagen entlehnt, eine Art „Unterwasserwindturbine“ mit vertikalem Rotor. Im Gegensatz zu einem Luftpropeller hat ein Unterwasserpropeller Flügel mit minimaler Breite. Für Wasser reicht eine Klingenbreite von nur 2 cm aus, bei einer solchen Breite ist der Widerstand minimal und maximale Geschwindigkeit Drehung. Diese Breite der Schaufeln wurde für eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,8-2 Metern pro Sekunde gewählt. Bei höheren Geschwindigkeiten können andere Größen optimal sein. Der Propeller bewegt sich nicht aufgrund des Wasserdrucks, sondern aufgrund der Erzeugung von Auftriebskraft. Genau wie ein Flugzeugflügel. Die Propellerblätter bewegen sich quer zur Strömung, anstatt in Strömungsrichtung gezogen zu werden.

Vor- und Nachteile verschiedener selbstgebauter Mini-Wasserkraftwerkssysteme

Mängel Wasserkraftwerk Garland Offensichtlich: hoher Materialverbrauch, Gefahr für andere (langes Unterwasserkabel, im Wasser versteckte Rotoren, Blockierung des Flusses), geringer Wirkungsgrad. Das Wasserkraftwerk Garland ist eine Art kleiner Staudamm. Es empfiehlt sich der Einsatz in unbewohnten, abgelegenen Gebieten mit entsprechenden Warnschildern. Möglicherweise ist eine Genehmigung von Behörden und Umweltschützern erforderlich. Die zweite Möglichkeit ist ein kleiner Bach in Ihrem Garten.
Rotor Daria- schwer zu berechnen und herzustellen. Zu Beginn der Arbeit müssen Sie es abwickeln. Aber es ist attraktiv, weil die Rotorachse vertikal angeordnet ist und die Kraftabnahme über Wasser ohne zusätzliche Getriebe erfolgen kann. Ein solcher Rotor dreht sich bei jeder Änderung der Strömungsrichtung – das ist ein Pluspunkt.

Am häufigsten, wenn Gebäude hausgemachte Wasserkraftwerke erhielt Schaltpläne des Propellers und des Wasserrades. Da diese Optionen relativ einfach herzustellen sind, benötigen sie Mindestzahlungen und werden umgesetzt bei minimale Kosten, haben einen hohen Wirkungsgrad, sind einfach einzurichten und zu bedienen.

Wenn Sie keine Wasserenergiequelle haben, können Sie Ihr eigenes Windkraftwerk bauen.

P ein Beispiel für das einfachste Mini-Wasserkraftwerk

Aus einem gewöhnlichen Fahrrad mit dynamischem Scheinwerfer lässt sich schnell das einfachste Wasserkraftwerk bauen. Mehrere Klingen (2-3) müssen aus verzinktem Eisen oder dünnem Aluminiumblech hergestellt werden. Die Klingen sollten die Länge von der Radfelge bis zur Nabe haben und 2–4 cm breit sein. Diese Klingen werden mit einer beliebigen verfügbaren Methode oder mit vorbereiteten Befestigungselementen zwischen den Speichen montiert.
Wenn Sie zwei Klingen verwenden, platzieren Sie diese einander gegenüber. Wenn Sie weitere Klingen hinzufügen möchten, teilen Sie den Umfang des Rades durch die Anzahl der Klingen und installieren Sie diese in gleichen Abständen. Sie können mit der Eintauchtiefe des Rades mit Schaufeln ins Wasser experimentieren. Normalerweise ist es zu einem Drittel bis zur Hälfte eingetaucht.
Schon früher wurde über die Möglichkeit einer Wanderwindkraftanlage nachgedacht.

Ein solches Mikro-Wasserkraftwerk nimmt nicht viel Platz ein und ist ideal für Radfahrer geeignet – Hauptsache, es gibt einen Bach oder Bach – und das ist normalerweise der Ort, an dem das Lager aufgebaut wird. Ein Mini-Wasserkraftwerk von einem Fahrrad aus kann ein Zelt beleuchten und aufladen Handys oder andere Gadgets.

Die Kraft des Wasserflusses ist erneuerbar natürliche Ressource, so dass Sie praktisch zurechtkommen kostenloser Strom. Die von der Natur gespendete Energie bietet die Möglichkeit, Geld zu sparen Dienstprogramme und das Problem mit der Aufladeausrüstung lösen.

Wenn in der Nähe Ihres Hauses ein Bach oder Fluss fließt, lohnt es sich, diesen zu nutzen. Sie können das Grundstück und das Haus mit Strom versorgen. Und wenn Sie mit eigenen Händen ein Wasserkraftwerk bauen, erhöht sich der wirtschaftliche Effekt deutlich.

Der vorgestellte Artikel beschreibt ausführlich die Herstellungstechnologien privater Wasserbauwerke. Wir haben darüber gesprochen, was erforderlich ist, um das System einzurichten und mit den Verbrauchern zu verbinden. Hier erfahren Sie alle Möglichkeiten für Miniatur-Energieversorger aus Schrott.

Wasserkraftwerke sind Bauwerke, die die Energie der Wasserbewegung in Elektrizität umwandeln können. Bisher werden sie nur im Westen aktiv genutzt. In unserem Land macht diese vielversprechende Branche nur die ersten zaghaften Schritte.

Bildergalerie

Als nächstes folgen Entwürfe, deren Prototyp das Freistrom-Wasserkraftwerk (Modell 1964) von V. Blinov war.

Die besprochenen Wasserkraftwerke sind Freistromkraftwerke mit einer eher originellen Turbine aus sogenannten Savonius-Rotoren, die auf einer gemeinsamen (vielleicht flexiblen, zusammengesetzten) Arbeitswelle aufgereiht sind. Für ihre Installation sind keine Dämme oder andere große Wasserbauwerke erforderlich. Sie sind in der Lage, auch in flachem Wasser mit voller Effizienz zu arbeiten, was diese Wasserkraftwerke in Kombination mit der Einfachheit, Kompaktheit und Zuverlässigkeit des Designs sehr vielversprechend für Landwirte und Gärtner macht, deren Grundstücke in der Nähe kleiner Wasserläufe (Flüsse) liegen , Bäche und Gräben).

Im Gegensatz zu Staudämmen nutzen Freiflusswasserkraftwerke bekanntermaßen nur die kinetische Energie des fließenden Wassers. Um die Leistung zu bestimmen, gibt es eine Formel:

N=0,5*p*V3*F*n (1),

N - Leistung an der Arbeitswelle (W),
- p - Dichte des Wassers (1000 kt/m3),
- V – Fließgeschwindigkeit des Flusses (m/s),
- F - Querschnittsfläche des aktiven (tauchbaren) Teils des Arbeitskörpers der hydraulischen Maschine (m2),
- n - Energieumwandlungseffizienz.

Wie aus Formel 1 ersichtlich ist, beträgt die Flussgeschwindigkeit 1 m/s pro Sekunde Quadratmeter Der Querschnitt des aktiven Teils der hydraulischen Maschine hat im Idealfall (bei n=1) eine Leistung von nur 500 W. Dieser Wert ist eindeutig gering industrielle Nutzung, aber völlig ausreichend für das Nebengrundstück eines Bauern oder Sommerbewohners. Darüber hinaus kann sie durch den Parallelbetrieb mehrerer „Wasserenergie-Girlanden“ gesteigert werden.

Und noch eine Feinheit. Die Geschwindigkeit des Flusses ist in seinen verschiedenen Abschnitten unterschiedlich. Bevor Sie mit dem Bau eines Mini-Wasserkraftwerks beginnen, ist es daher notwendig, das Energiepotenzial Ihres Flusses mit der beschriebenen einfachen Methode zu ermitteln. Erinnern wir uns nur daran, dass die vom Messschwimmer zurückgelegte Strecke geteilt durch die Zeit, die er verstreicht, der durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich entspricht. Es ist auch zu beachten: Dieser Parameter ändert sich je nach Jahreszeit.

Daher sollten Auslegungsberechnungen auf der Grundlage der durchschnittlichen Flussgeschwindigkeit (über den geplanten Betriebszeitraum des Kleinwasserkraftwerks) durchgeführt werden.

Abb.1. Savonius-Rotoren für selbstgebaute Girlanden-Mini-Wasserkraftwerke:

a, b - Klingen; 1 - quer, 2 - Ende.

Als nächstes müssen Sie die Größe des aktiven Teils der hydraulischen Maschine und seinen Typ bestimmen. Denn das gesamte Mini-Wasserkraftwerk soll möglichst einfach und unkompliziert in der Herstellung sein geeigneter Typ Der Konverter ist ein Savonius-Rotor in End-End-Bauweise. Beim Arbeiten mit vollständigem Eintauchen in Wasser kann der Wert F angenommen werden gleich dem Produkt Rotordurchmesser D durch seine Länge L, und n=0,5. Die Rotationsfrequenz f wird mit einer für die Praxis akzeptablen Genauigkeit nach der Formel ermittelt:

f=48V/3,14D (U/min) (2).

Um das Wasserkraftwerk möglichst kompakt zu gestalten, sollte die in der Berechnung angegebene Leistung mit der tatsächlichen Last korreliert werden, deren Stromversorgung durch das Mini-Wasserkraftwerk erfolgen sollte (da im Gegensatz zu einer Windkraftanlage der Strom). wird kontinuierlich in das Verbrauchernetz eingespeist). In der Regel wird dieser Strom für die Beleuchtung, den Betrieb von Fernseher, Radio und Kühlschrank verwendet. Darüber hinaus ist nur letzteres den ganzen Tag über ständig in Betrieb. Die restlichen Elektrogeräte funktionieren hauptsächlich abends. Auf dieser Grundlage ist es ratsam, sich auf die maximale Leistung einer „Wasserenergie-Girlande“ von etwa 250-300 W zu konzentrieren und die Spitzenlast mit einer Batterie abzudecken, die von einem Mini-Wasserkraftwerk geladen wird.

Die Übertragung des Drehmoments von der Arbeitswelle eines Wasserkraftwerks auf die Riemenscheibe eines elektrischen Generators erfolgt üblicherweise über ein Zwischengetriebe. Streng genommen kann dieses Element jedoch ausgeschlossen werden, wenn der bei der Konstruktion eines Mikrowasserkraftwerks verwendete Generator eine Betriebsdrehzahl von weniger als 750 U/min hat. Auf die direkte Kommunikation muss man allerdings oft verzichten. Tatsächlich für die überwiegende Mehrheit der Generatoren Inlandsproduktion Arbeitsgeschwindigkeit Die Rotation zu Beginn der „Leistungsverteilung“ liegt im Bereich von 1500–3000 U/min. Dies bedeutet, dass eine zusätzliche Koordination zwischen den Wellen des Wasserkraftwerks und dem elektrischen Generator erforderlich ist.

Nachdem wir nun den vorläufigen theoretischen Teil hinter uns haben, werfen wir einen Blick auf konkrete Designs. Jedes davon hat seine eigenen Vorteile.

Hier handelt es sich zum Beispiel um ein halbstationäres Free-Flow-Mini-Wasserkraftwerk mit einer horizontalen Anordnung von zwei koaxialen, um 90° gegeneinander gedrehten (zur Erleichterung des Selbststarts) und starr verbundenen Querrotoren vom Typ Savonius. Darüber hinaus bestehen die Hauptteile und Komponenten dieses selbstgebauten Wasserkraftwerks aus Holz, dem erschwinglichsten und „gehorsamsten“ Baumaterial.

Das geplante Mini-Wasserkraftwerk ist tauchfähig. Das heißt, sein Stützrahmen liegt quer zum Gewässergrund und wird mit Abspannseilen oder Stangen verstärkt (wenn sich beispielsweise Gehwege, ein Bootssteg usw. in der Nähe befinden). Dies geschieht, um zu verhindern, dass das Bauwerk vom Wasserlauf selbst mitgerissen wird.

Abb.2. Tauchfähiges Mini-Wasserkraftwerk mit horizontalen Querrotoren:
1 - Basisholm (Balken 150x100, 2 Stk.), 2 - unterer Querträger (Brett 150x45, 2 Stk.), 3 - mittlerer Querträger (Balken 150x120, 2 Stk.), 4 - Setzstufe (Rundholz mit Durchmesser 100, 4 Stk.), 5 oberer Holm (Brett 150x45, 2 Stk.), 6 - oberer Querträger (Brett 100x40, 4 Stk.), 7 - Zwischenwelle (Edelstahl, Stange mit einem Durchmesser von 30) , 8 - Flaschenzug, 9 - konstanter Generatorstrom, 10 - „Gander“ mit Porzellanrolle und Zweikern Isolierter Draht, 11 - Grundplatte (Brett 200x40), 12 - Antriebsriemenscheibe, 13 - Holzlagerbaugruppe (2 Stk.), 14 - Rotor „Wasserenergiegirlande“ (D600, L1000, 2 Stk.), 15 Scheibe (von geklopft in a Schildbretter 20-40 mm dick, 3 Stk.); Metallelemente Befestigungen (einschließlich Streben, Naben der Außenscheiben) sind nicht dargestellt.

Natürlich sollte die Tiefe des Flusses am Aufstellungsort des Mini-Wasserkraftwerks geringer sein als die Höhe des Tragrahmens. Andernfalls ist es sehr schwierig (wenn nicht unmöglich), zu verhindern, dass Wasser in den Stromgenerator gelangt. Nun, wenn der Ort, an dem sich das Mini-Wasserkraftwerk befinden soll, eine Tiefe von mehr als 1,5 m hat oder große Wassermengen und Fließgeschwindigkeiten vorhanden sind, die im Laufe des Jahres stark schwanken (was übrigens durchaus der Fall ist). typisch für schneegespeiste Wasserläufe). dieses Design Es empfiehlt sich die Ausrüstung mit Schwimmern. Dadurch kann es auch leicht bewegt werden, wenn es an einem Fluss installiert wird.

Der Tragrahmen eines Mini-Wasserkraftwerks ist ein rechteckiger Rahmen aus Holz, Brettern und kleinen Baumstämmen, der mit Nägeln und Draht (Kabeln) befestigt wird. Metallteile der Konstruktion (Nägel, Bolzen, Klammern, Winkel etc.) sollten möglichst aus Metall bestehen aus Edelstahl oder andere korrosionsbeständige Legierungen.

Da der Betrieb eines solchen Mini-Wasserkraftwerks unter russischen Bedingungen oft nur saisonal möglich ist (aufgrund des Zufrierens der meisten Flüsse), wird nach Ablauf der Betriebszeit das gesamte an Land gezogene Bauwerk einer gründlichen Inspektion unterzogen. Faule werden rechtzeitig ersetzt Holzelemente, rostig, trotz Maßnahmen ergriffen Vorsichtsmaßnahmen, Metallteile.

Eine der Hauptkomponenten unseres Mini-Wasserkraftwerks ist eine „Wasserenergie-Girlande“ aus zwei starr befestigten (und auf der Arbeitswelle ein einziges Ganzes bildenden) Rotoren. Ihre Scheiben lassen sich problemlos aus 20-30 mm dicken Brettern herstellen. Machen Sie dazu einen Schild daraus und bilden Sie mit einem Zirkel einen Kreis mit einem Durchmesser von 600 mm. Anschließend wird jedes Brett entsprechend der erhaltenen Kurve zugeschnitten. Nachdem die Werkstücke auf zwei Streifen zusammengeschlagen wurden (um die erforderliche Steifigkeit zu erzielen), wiederholen sie alles dreimal – entsprechend der Anzahl der benötigten Scheiben.

Für die Lamellen empfiehlt es sich, diese aus Dachblech herzustellen. Oder noch besser, aus zylindrischen rostfreien Behältern (Fässern) geeigneter Größe, die (entlang der Achse) halbiert sind und in denen normalerweise landwirtschaftliche Düngemittel und andere aggressive Materialien gelagert und transportiert werden. Im Extremfall können die Klingen auch aus Holz gefertigt sein. Ihr Gewicht wird jedoch (insbesondere nach einem längeren Aufenthalt im Wasser) deutlich zunehmen. Und dies sollte bei der Errichtung von Mini-Wasserkraftwerken auf Schwimmern beachtet werden.

An den Enden der „Wasserenergie-Girlande“ sind Stachelstützen angebracht. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um kurze Zylinder mit breitem Flansch und einem Endschlitz für einen Schlüssel. Der Flansch wird mit vier Schrauben an der entsprechenden Rotorscheibe befestigt.

Um die Reibung zu reduzieren, sind an den mittleren Querträgern Lager angebracht. Und da gewöhnliche Kugel- oder Rollenlager für den Einsatz im Wasser ungeeignet sind, verwenden sie... selbstgebaute Holzlager. Das Design jeder von ihnen besteht aus zwei Klammern und Einlegebrettern mit einem Loch für den Durchgang einer Zapfenstütze. Darüber hinaus sind die mittleren Lagerschalen so positioniert, dass die Holzfasern parallel zur Welle verlaufen. Darüber hinaus wird durch besondere Maßnahmen eine sichere Fixierung der Einlegebretter gegen seitliches Verschieben gewährleistet. Dies geschieht mittels Spannschrauben.

Abb. 3. Gleitlagermontage:
1 - Crimpwinkel (St3, Streifen 50x8, 4 Stk.), 2 - mittlerer Rahmenquerträger, 3 - Crimpeinsatz (aus Hartholz, 2 Stk.), 4 austauschbarer Einsatz (aus Hartholz, 2 Stk.) , 5 – M10-Schraube mit Grover-Mutter und Unterlegscheibe (4 Sätze), 6 – M8-Bolzen mit zwei Muttern und Unterlegscheiben (2 Stk.).

Als Stromgenerator wird im betrachteten Mikrowasserkraftwerk jeder Autogenerator eingesetzt. Sie erzeugen 12-14 V Gleichstrom und können problemlos an beide angeschlossen werden Batterie und Elektrogeräte. Die Leistung dieser Maschinen beträgt etwa 300 W.

Ganz akzeptabel für selbstgemacht und der Entwurf eines tragbaren Mini-Wasserkraftwerks mit einer vertikalen Anordnung einer „Girlande“ und eines Generators. Ein solches Wasserkraftwerk ist laut dem Autor der Entwicklung am wenigsten materialintensiv. Die tragende Struktur der Anlage, die ihre Position im Flussbett fixiert, ist ein hohler Stahlstab (z. B. aus Rohrstücken). Seine Länge richtet sich nach der Beschaffenheit des Gewässerbodens und der Strömungsgeschwindigkeit. Darüber hinaus würde das scharfe Ende der Stange, das in den Boden getrieben wird, die Stabilität des Mini-Wasserkraftwerks und seine Nichtstörung durch die Strömung gewährleisten. Möglicherweise zusätzliche Nutzung Dehnungsstreifen.
Nachdem die aktive Oberfläche des Rotors mithilfe der Formel (1) ermittelt und die Tiefe des Flusses am Aufstellungsort des Kleinwasserkraftwerks gemessen wurde, lässt sich der Durchmesser der hier verwendeten Savonius-Rotoren leicht berechnen. Um die Konstruktion einfach und selbststartend zu gestalten, empfiehlt es sich, eine „Wasserenergie-Girlande“ aus zwei Rotoren herzustellen, die so verbunden sind, dass die Rotorblätter des ersten um 90° relativ zum zweiten (entlang der Rotationsachse) versetzt sind. Um die Betriebseffizienz zu erhöhen, ist die Struktur auf der Anströmseite außerdem mit einem Schild ausgestattet, der die Rolle einer Leitschaufel übernimmt. Nun, die Arbeitswelle ist in den Gleitlagern der oberen und unteren Stützen gelagert. Grundsätzlich können für eine kurze Betriebszeit eines Kleinwasserkraftwerks (z. B. bei einer Wanderung) auch Kugellager eingesetzt werden großer Durchmesser. Befindet sich jedoch Sand oder Schlamm im Wasser, müssen diese Geräte nach jedem Gebrauch mit klarem Wasser abgewaschen werden.

Reis. 4. Mini-Wasserkraftwerk mit vertikaler Anordnung von Endrotoren:
1 - Stützstange, 2 - untere Lagerbaugruppe, 3 - Scheibe „Wasserenergiegirlande“ (3 Stk.), 4 - Rotor (D600, 2 Stk.), 5 - obere Lagerbaugruppe, 6 - Arbeitswelle, 7 - Getriebe, 8 - elektrischer Generator, 9 - „Gander“ mit Porzellanrolle und zweiadrigem isoliertem Draht, 10 - Generatorbefestigungsklemme, 11 - bewegliche Führungsplatte; a, b - Klingen: Die Streben am oberen Ende der Stützstange sind nicht dargestellt.

Abhängig vom Gewicht der „Wasserenergie-Girlande“ und der Notwendigkeit, sie in Einzelteile zu zerlegen, werden die Stützen mit der Stange verschraubt und verschweißt. Das obere Ende der Arbeitswelle der hydraulischen Maschine ist gleichzeitig die Eingangswelle des Multiplikators, für den (als einfachste und technologisch fortschrittlichste) ein Riemen verwendet werden kann.

Der Stromgenerator stammt wiederum aus einem Auto. Die Befestigung an der Stützstange erfolgt einfach mit einer Klemme. Und die vom Generator kommenden Leitungen selbst müssen zuverlässig wasserdicht sein. In den Abbildungen werden die genauen geometrischen Proportionen des Zwischengetriebes nicht dargestellt, da diese von den Parametern des jeweiligen Generators abhängen. Nun, Antriebsriemen können aus einem alten Autoschlauch hergestellt werden, indem man ihn in 20 mm breite Streifen schneidet und ihn dann zu Bündeln verdreht.

Für die Stromversorgung kleiner Dörfer eignet sich ein von V. Blinov entworfenes Girlanden-Mini-Wasserkraftwerk, das nichts anderes als eine Kette tonnenförmiger Savonius-Rotoren mit einem Durchmesser von 300-400 mm ist, die an einem flexiblen, gespannten Kabel befestigt sind über den Fluss. Ein Ende des Kabels ist an der Gelenkhalterung befestigt, das andere über einen einfachen Multiplikator an der Generatorwelle. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,5-2,0 m/s erreicht die Rotorkette bis zu 90 U/min. Und die geringe Größe der Elemente der „Wasserenergie-Girlande“ ermöglicht den Betrieb dieses Kleinwasserkraftwerks an Flüssen mit einer Tiefe von weniger als einem Meter.

Es muss gesagt werden, dass es V. Blinov vor 1964 gelang, mehrere tragbare und stationäre Mini-Wasserkraftwerke nach eigenem Entwurf zu bauen, von denen das größte ein Wasserkraftwerk war, das in der Nähe des Dorfes Porozhki (Region Twer) errichtet wurde. Ein Girlandenpaar trieb hier zwei handelsübliche Auto- und Traktorgeneratoren mit einer Gesamtleistung von 3,5 kW an.

MK 10 1997 I. Dokunin

Am häufigsten unter alternative Quellen Energiequellen sind Windgeneratoren, sie sind jedoch weitgehend von den Wetterbedingungen abhängig. Bei Windstille oder schwacher Windströmung sind sie wirkungslos. Für normale Operation Solche Generatoren eignen sich für Gebiete, in denen die durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit nicht weniger als 5-6 m/s und mehr beträgt.

In Russland gibt es nicht viele Gebiete mit starken Winden, die Steppen und die Schwarzmeerküste des Kuban, die Fernostküste und bis zu ein Dutzend unbewohnte oder kleine Gebiete.

IN mittlere Spur In den Bergen des Kaukasus, des Urals, des Altai und anderen Regionen, in denen es kleine, aber schnell fließende Flüsse, Nebenflüsse und Bäche gibt, vergessen die Menschen die Möglichkeit des Einsatzes von Wasserkraftgeneratoren.

Es ist nicht rational, ihre Nutzung zu verweigern; dies ist eine garantierte Stromquelle, denn ein Fluss mit stabilem Pegel und stabiler Strömung ist viel zuverlässiger als ein wechselhafter Wind.

Leistungsberechnung und Designauswahl

Im Wesentlichen unterscheidet sich der elektrische Teil eines Windgenerators nicht von einem Hydrogenerator; das Prinzip ähnelt der Umwandlung mechanischer Rotationsenergie in elektrische Energie.

Der Unterschied in der Antriebskraft ist Wind oder Wasser, die Antriebsvorrichtungen werden grundsätzlich unterschiedlich sein. Anstelle eines Propellers verwenden Hydrogeneratoren Räder Trommeltyp mit Klingen.

Es ist nicht schwer, einen eigenen hydraulischen Generator zusammenzubauen, wenn er an der richtigen Stelle wächst. Wenn Sie einen Windgenerator haben, müssen Sie nur noch einen hydraulischen Antrieb für seine Drehung entwerfen und zusammenbauen.

In solchen Fällen muss der Generator mitdrehen die erforderliche Geschwindigkeit Oft ist es erforderlich, Getriebe einzusetzen, um die Kraft und Drehzahl zu verändern, die vom Wasserdurchfluss abhängen.

Es wird berechnet, dass die Leistung des Füllrades deutlich größer ist als die des Füllrades; beim Füllen fällt der Wasserstrom von oben auf die Schaufeln des Antriebsrades, das Füllrad rotiert mit der Strömung von unten.

Verwenden Sie daher, je nach Ihren Bedingungen, wann immer möglich die Füllradkonstruktion. Allerdings hat ein solches Rad auch seine Nachteile:

• drehen Sie es langsamer
• erfordert den Bau zusätzlicher Strukturen

Das Foto oben zeigt ein Füllrad mit Direktantrieb an einem selbstgebauten Permanentmagnet-Scheibengenerator, dessen Konstruktion weiter unten erläutert wird.

Fahrzeugelemente können in Antriebskonstruktionen verwendet werden:

• Festplatten
• Sterne
• Getriebe
• Ketten und Gürtel

Teilweise werden sogar Getriebe von Mopeds und Motorrädern verwendet und Schaufeln an die Scheiben großer Traktorräder geschweißt.

Optionen für verwendete Generatoren und Lastanschlüsse

Generatoren können für Autos, Busse und vor allem langsamlaufende Traktoren verwendet werden Permanentmagnete.

Sie sind zuverlässiger, einfacher zu bedienen und zu reparieren und haben keine Bürsten.

1. Generator G250-G1 2. P362 Relais-Regler 3. Autobatterie 4. Amperemeter 5 und 6 Schalter 7 Sicherung 8 Kraftstoffversorgung.

Abhängig von Ihren Bedingungen und Fähigkeiten können Sie 24-V-Generatoren verwenden.

1. Generator G-228 2. Spannungsregler 11.3702 3. 12V-Batterien in Reihe geschaltet 4. Amperemeter zur Messung des Ladestroms 5 und 6 Schalter 7. Last.

Im einfachsten Fall können Sie 6ST-75-Batterien verwenden, aus Gründen der Zuverlässigkeit ist es jedoch natürlich besser, neue Lithium-Ionen-Starterbatterien einzubauen. Sie sind natürlich teurer, aber leichter als Blei-Säure-Batterien, kleiner in der Größe, größer in der A/H-Kapazität, deutlich länger in der Lebensdauer und in jeder Hinsicht besser als Blei-Batterien.

Dies entscheidet jeder für sich, je nach Verwendungszweck des Generators, Betriebsbedingungen und finanziellen Möglichkeiten.

Wenn Sie einen Wasserkraftgenerator zur Stromversorgung elektrischer Haushaltsgeräte verwenden möchten, die für die Stromversorgung eines Industrienetzes mit 220/50 Hz ausgelegt sind, müssen Sie Spannungs- und Stromwandler verwenden.

Diese Geräte D.C. Batterien mit 12 oder 24 V werden umgewandelt Wechselstrom Spannung 220V. Sie sind in unterschiedlichen Kapazitäten erhältlich; Sie müssen je nach Strom auswählen, welche maximale Last Sie verwenden möchten.

Sie werden gemäß obigem Diagramm anstelle der Last angeschlossen; der einfachste Konverter mit geringer Leistung kann selbst zusammengebaut werden.

Diese Schaltung wurde jahrelang getestet, funktioniert wie eine Uhr, ist einfach und erfordert keine Konfiguration. Der Nachteil ist, dass es sich um eine geringe Leistung von 100 W handelt.

Verwenden Sie sparsame Leuchtstofflampen mit 13–15 W oder LED-Lampen mit 5–10 W, um nachts ein Privathaus, eine Garage und sogar einen Garten zu beleuchten. 15-W-Lampen sind genauso hell wie 80-W-Glühlampen.

Wenn Sie mehr Leistung benötigen, um das Stromnetz vollständig zu betreiben, können Sie Industriekonverter kaufen. Es gibt ein großes Sortiment an 12/220-V-Geräten; 24/220V; 48/220 V, Leistung bis zu 5 kW oder mehr.

Der Pulso IMU-800 Wechselrichter wandelt 12V Gleichstrom in 220V/50Hz Wechselstrom um. maximale Ausgangsleistung 800W. Das ist genug
genug für Beleuchtung, Anschluss eines Fernsehers, Kühlschrank; für Bügeleisen und Boiler werden leistungsstärkere Wechselrichter benötigt.

Zusammenbau eines selbstgebauten Magnetgenerators

Viele Menschen stellen mit ihren eigenen Händen einen Wasserkraftgenerator her, indem sie einen Generator mit Neodym-Magneten zusammenbauen. Als Basis, auf der die gesamte Struktur montiert wird, können Sie eine Autoradnabe mit Bremsscheibe nehmen.

Werkseitig montiert, zuverlässig und gut ausgewuchtet; am rotierenden Teil sind Scheiben mit Permanentmagneten angebracht, zwischen denen die Scheibe mit den Rotorwicklungen befestigt wird.

Der Vorteil eines Permanentmagnetgenerators besteht darin, dass das Magnetfeld kontrolliert wird. Dies wird erreicht:

• minimaler Spalt zwischen Rotor und Stator
• durch eine magnetisch leitende Scheibe Stromleitungen Alle Magnete sind miteinander verbunden

Daher müssen die Scheiben des rotierenden Rotors magnetisch leitend sein, bei einem anderen Material halbiert sich die Generatorleistung. Wir teilen die Scheiben in 12 identische Sektoren auf und kleben sie dann in jedem Sektor gleichmäßig entlang des Umfangs der Scheibe. Sekundenkleber Magnete mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Dicke von 5 mm.

Die Pole der Magnete wechseln sich durch eins ab (S-N-S-N...) und so weiter im Kreis. Sie können die Anzahl der Magnete und Wicklungen erhöhen, es werden mehr Pole vorhanden sein, wodurch Sie bei niedrigeren Geschwindigkeiten mehr Leistung erzielen können.

Aber in unserem Fall erzeugen 12 Magnete, Wicklungen mit 08-1 mm Draht, je 100 Windungen, ausreichend Strom, um eine 12 V-Starterbatterie zu laden.

Ein Rad mit einem Durchmesser von 5 m, das sich mit einer Drehzahl von 150 U/min dreht, erzeugt einen Strom von mindestens 1A; bei 200 U/min erreicht der Ladestrom 4A, das ist völlig ausreichend.

Wicklungsanschlussplan

Wir machen den Durchmesser der Scheibe auf 30-35 cm, abhängig von der Größe der von Ihnen gewählten Nabe.

In unserer Version sind die Magnete rund, aber es ist besser, rechteckige 35x25x5mm einzubauen, je größer der Magnetfluss und damit die Leistung des Generators.

Gleichzeitig sind die Statorwicklungen oval, so groß wie Magnete. Beim Einbau des Stators müssen die Magnete mit der Mitte der Wicklungen übereinstimmen.

Die Dicke der Statorscheibe mit Wicklungen muss der Dicke der Scheiben mit Magneten entsprechen. Wir legen die Wicklungen auf eine Sperrholzscheibe und schalten sie entsprechend der vorgegebenen Sternschaltung in Reihe miteinander.

Nach dem Verbinden und Isolieren der Kontakte werden die Drähte sorgfältig verlegt Innendurchmesser damit sie die rotierenden Teile der Struktur nicht berühren. Danach werden sie gefüllt Epoxidharz. Aus Gründen der Zuverlässigkeit können Sie die gegossene Oberfläche mit Glasfaser abdecken, etwas andrücken und die Glasfaser anschließend noch einmal großzügig mit Epoxidharz tränken.

Solche Maßnahmen sind ausgeschlossen mechanischer Schaden Wicklungen und Eindringen von Feuchtigkeit. Nach dem Trocknen montieren wir die Generatorplatten auf der Nabenplattform.

Durch die Befestigungslöcher stecken wir die erste Scheibe auf die langen Bolzen der rotierenden Nabenscheibe und fixieren die Magnete nach außen mit Spannmuttern.

Als nächstes wird die Statorscheibe mit den Wicklungen aufgesetzt, und zuletzt wird die zweite Scheibe mit Magneten im Inneren aufgesetzt. Die Scheiben werden mit Spannmuttern so befestigt, dass der Abstand zwischen ihnen über die gesamte Ebene gleichmäßig ist und nicht mehr als 3 mm beträgt. Nach dem Zusammenbau drehen, um Vibrationen und Unrundheit zu prüfen, und bei Bedarf anpassen.

Wenn Sie zu Hause einen Wasserstoffgenerator mit Ihren eigenen Händen zusammenbauen, müssen Sie verstehen, dass der direkte Anschluss des Generators an das Rad die Konstruktion vereinfacht, dies ist jedoch nicht immer der Fall ideale Bedingungen Versorgung des Rades mit Wasser.

An einigen Stellen ist es erforderlich, Drehmomentübertragungssysteme über ein System aus zusätzlichen Wellen, Zahnrädern oder Riemenantrieben zu verwenden, wodurch die Leistung verringert wird.

Für diejenigen, die nicht viel basteln, bohren und kleben wollen, gibt es das durchaus einfache Optionen Sie können einen zuverlässigen chinesischen Generator mit Handantrieb oder besser gesagt Fußantrieb kaufen. Solche Generatoren werden in Fahrradsimulatoren eingesetzt, sie verbinden Geschäftliches mit Vergnügen und sind in Notsituationen praktisch.

Generatoren NJB-800-12 sind sehr praktisch Schönes Design, kompakt.

Bei einer Drehzahl von 250 U/min beträgt die Ausgangsleistung 500 W, bei 500 U/min 800 W. 12V.

Es lässt sich bequem im Kofferraum eines Autos zu einem Campingplatz transportieren und dort nutzen Wasservorräte Sie müssen nur die Klingen am Rad befestigen.

Alles ist gut, aber es gibt einen Nachteil: Es kostet fast 30.000 Rubel, nicht jeder kann es sich leisten. Wenn eine geeignete Wasserquelle vorhanden ist, moderne Technologien ermöglichen es Ihnen, unabhängig voneinander einen zuverlässigen Hydrogenerator zu bauen Hauptelement In diesem Projekt ist es Ihr Wunsch. So erstellen Sie einen manuellen Generator im Video:

Lassen Sie uns zunächst das Funktionsprinzip und die Arten von Kleinwasserkraftwerken definieren. Die Strömung eines Flusses oder eines fallenden Wasserstrahls dreht die Turbinenschaufeln und eine hydraulische Rohrleitung, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist – dieser erzeugt Strom. Moderne Kompaktwasserkraftwerke haben automatische Kontrolle mit der Möglichkeit, bei Bedarf sofort in den manuellen Modus zu wechseln Notfallsituation. Die Konstruktion moderner Fabrikwasserkraftwerke ermöglicht eine Minimierung der Produktion Bauarbeiten bei der Installation von Geräten.

Arten von Mini-Wasserkraftwerken

Zu den Minikraftwerken zählen Erzeugungsanlagen mit einer Leistung von 1 bis 3000 kW. Im Wesentlichen besteht das Wärmekraftwerk aus:

1. Turbinen (Wassereinlassgerät);
2. Erzeugungsblock;
3. Kontroll systeme.

Je nach Art der zur Erzeugung genutzten Wasserressourcen handelt es sich bei Mini-Wasserkraftwerken um:

• Kanalflüsse. Solche Stationen werden an kleinen Tieflandflüssen mit Stauseen gebaut.
• Berg. Stationäre Stationen, die die Energie schneller Gebirgsströmungen nutzen.
• Industriell. Stationen, die Unterschiede im Wasserfluss in Industrieunternehmen nutzen.
• Handy, Mobiltelefon. Stationen mit verstärkten Schläuchen für den Wasserfluss.

Staudammstationen zeichnen sich durch eine hohe Leistung aus, der Bau eines Staudamms ist jedoch teuer und in diesem Fall ist es unmöglich, auf Genehmigungen zu verzichten. Sich mit den Beamten in unserem Land einzulassen bedeutet nicht nur, das Leben zu verkomplizieren, sondern auch die Umsetzung am meisten in Frage zu stellen gute Absichten, also lasst uns diese Idee sofort aufgeben.

Wie funktioniert ein Mini-Wasserkraftwerk?

Das Prinzipschema des Betriebs eines Wasserkraftwerks kann aus mehreren Optionen ausgewählt werden:

• Wasserkraftwerk Garland. Von einem Flussufer zum anderen wird unter Wasser ein Kabel mit daran aufgereihten Rotoren verlegt. Der Strom dreht die Rotoren und damit das Kabel selbst. Ein Ende des Kabels liegt in einem Lager, das andere ist mit dem Generator verbunden.
• Propeller. Eine Unterwasserstruktur, die einer Windkraftanlage mit schmalen Rotorblättern und einem vertikalen Rotor ähnelt. Eine Klinge mit einer Breite von nur 20 mm bietet bei hoher Rotationsgeschwindigkeit einen minimalen Widerstand. Ein Blatt dieser Breite wird bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,8–2,0 m pro Sekunde ausgewählt.
• Wasserrad. Ein Rad mit Schaufeln, das teilweise in die Strömung eingetaucht ist und im rechten Winkel zur Wasseroberfläche steht. Der Wasserfluss drückt auf die Schaufeln und dreht das Rad.
• Rotor Daria. Vertikalrotor mit komplexen Blattoberflächen. Die um die Schaufeln strömende Flüssigkeit erzeugt unterschiedliche Drücke, wodurch eine Rotation entsteht.

Das Foto zeigt ein Mini-Wasserkraftwerk auf Basis eines Wasserrades

So schätzen Sie die potenzielle Kapazität von Mini-Wasserkraftwerken ein

Bevor Sie mit Ihren eigenen Händen ein Mini-Wasserkraftwerk bauen, müssen Sie die Leistung ermitteln, mit der Sie rechnen können. Es besteht ein Bezugsverhältnis zwischen der Fließgeschwindigkeit des Wassers und der Leistung, die bei einem Schneckendurchmesser von 1 m aus dem Schacht in kW entnommen werden kann.

Die Geschwindigkeit der Strömung wird ermittelt, indem man die Zeit misst, die ein ins Wasser geworfener Splitter benötigt, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen. Durch einfache Berechnungen erhalten wir die Strömungsgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde. Wenn drin in diesem Fall Wenn die Geschwindigkeit weniger als 1 m/s beträgt, ist der Bau eines Wasserkraftwerks wirtschaftlich nicht sinnvoll.

Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,5 m/s beträgt die Leistung 0,86 kW, bei 3 m/s - 1,24 kW, bei 4 m/s - 2,2 kW. Der Zusammenhang wird durch die Abhängigkeit beschrieben: Die Leistung eines Wasserkraftwerks ist proportional zur dritten Potenz der Wasserströmungsgeschwindigkeit. Wenn die Fließgeschwindigkeit an der geplanten Baustelle gering ist, können Sie versuchen, diese durch den Einbau eines Fließhöhenunterschieds oder durch den Einbau eines Abflussrohrs mit variablem Durchmesser am Auslass des Stausees zu erhöhen. Je kleiner der Austrittsdurchmesser des Rohres ist, desto höher ist die Durchflussmenge.

Wie man zu Hause ein Mini-Wasserkraftwerk baut

Das Funktionsprinzip eines kleinen selbstgebauten Wasserkraftwerks lässt sich am Beispiel eines Fahrrads mit Scheinwerfer und Dynamo (Generator) nachvollziehen.

1. Aus Dacheisen fertigen wir drei Klingen mit einer Länge, die dem Radius des Fahrradrads (dem Abstand von der Mittelnabe zur Radfelge) und einer Breite von 3-4 cm entspricht.
2. Wir installieren die Klingen zwischen den Speichen des Rads und biegen die Kante der Klinge um die Speichen, um sie zu befestigen. Die Klingen sollten gleichmäßig ausgerichtet sein und dabei die gleichen Winkel zwischen ihnen beibehalten.
3. Wir tauchen das Rad mit den Schaufeln in einen schnellen Fluss bis zu einer Tiefe von einem Drittel bis der Hälfte des Raddurchmessers. Der erzeugte Strom reicht beispielsweise aus, um ein Zelt anzuzünden.

Zeichnung einer der Optionen für den Bau eines Mini-Wasserkraftwerks

Ein Beispiel wäre ein kleines Wasserkraftwerk für Bauernhof Leistung 3-5 kW aus Schrott:

1. Der Rotor kann aus einer alten Metallkabeltrommel mit einem Durchmesser von 2,2 m hergestellt werden. Mit einer Schleifmaschine und Schweißen im 45-Grad-Winkel zum Radius müssen 18 Schaufeln geschweißt werden. Der Rotor dreht sich auf Lagern. Unterstützung – Metallrohr oder Winkel.
2. Am Rotor müssen Sie ein Kettengetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis (Übersetzungsverhältnis) von 4 installieren. Als nächstes wird die Drehung über die Antriebswelle des VAZ 2101 übertragen. Durch die Verwendung einer Antriebswelle werden Vibrationen und die Koaxialität des Antriebs reduziert Generator bei Verwendung der Welle ist unkritisch.
3. Sie benötigen ein Übersetzungsgetriebe (Koeffizient - 40) und einen Drehstromgenerator. Die Drehzahl des Generators beträgt ca. 3000 U/min. Das Gesamtuntersetzungsverhältnis der beiden Getriebe beträgt 40 x 4 = 160. Der Generator sollte mit einem Gehäuse abgedeckt werden, um ihn vor Feuchtigkeit und Sicherheit zu schützen. Die geschätzte Drehung des Wasserrads sollte etwa 20 Umdrehungen pro Minute betragen.
4. Als Generator kann ein Asynchronmotor adaptiert werden, die Steuereinheit kann von jeder Kleinmaschine übernommen werden. Sie benötigen ein VVG NG-Kabel mit einer Länge von 2x4 vom Rotor zu den Wirtschaftsgebäuden.

Schlussfolgerungen

Die gesamten Herstellungskosten werden etwa 10-15.000 Rubel betragen. Der Hauptausgabenposten ist Lohn Schweißer und Arbeiter helfen bei der Herstellung und Montage der Struktur.

Die Hauptvorteile solcher Geräte sind die geringen Stromkosten, Umweltsicherheit, Unerschöpflichkeit der Energiequelle und Einfachheit des Designs.