Автономная мини-гидроэлектростанция (ГЭС) своими руками

Содержание

Принцип действия

Принцип действия микро — ГЭС аналогичен действию больших и малых гидроэлектростанций. Разница заключается лишь в мощности установленного оборудования и количества вырабатываемой электрической энергии. Производство электрического тока осуществляет генератор, вращательное движение ротора которому, передается с гидравлической турбины. Для того, чтобы турбина пришла во вращательное движение, создается напор воды, на водоеме, где установлена мини ГЭС. Это может быть напор, создаваемый естественным течением водных масс, либо создаваемый путем строительства плотины или иного технического сооружения. В определенных случаях, могут быть использованы оба способа создания напора одновременно. Под действием напора, потоки воды устремляются в требуемом направлении, в створе их движения монтируется турбина, на лопасти которой и поступает энергия движущихся водных масс. Эта кинетическая энергия воды, преобразуется турбиной, во вращательное движение, которое посредством механической передачи (редуктор) и передается на вал генератора.

Источником энергии могут служить:

реки различных размеров и интенсивности течения и ручьи,
перепады высот на водосбросах водоемов различного назначения;
технологические водотоки;
перепады высот на трубопроводах различного назначения.

В зависимости от вида используемого оборудования и способа его установки, принцип работы гидроэлектростанции, может различаться. Это могут быть следующие варианты:

Принцип «водяного колеса» – при этом варианте, приемное колесо частично погружается в воду параллельное ее поверхности. Водные потоки, перемещаясь по естественному руслу, давят на лопасти, размещенные на колесе, и приводят его во вращение. Колесо, в свою очередь, посредством редуктора и прочих механических устройств, создает вращательное движение генератора.
Конструкция в виде гирлянды – с противоположных берегов монтируется трос, на котором установлены специальные роторы. Вода, перемещаясь вращает роторы, вращательное движение которых передается на трос. Трос вращаясь, передает вращательное движение на генератор, установленный на берегу.
С использованием ротора Дарье – в принцип работы турбины, заложено использование разности давлений на лопастях ротора.
С использованием принципа пропеллера – лопасти устройства помещены в воду и под воздействие воды приходят во вращательное движение, которое и передается на вал генератора, вырабатывающего электрический ток.

Преимущества использования микро — ГЭС:

Отсутствует необходимость в изменении естественного ландшафта местности;
На качество воду не оказывается стороннее воздействие, она сохраняет свои свойства;
Не зависимость от воздействия природных явлений;
Возможность использования в круглогодичном цикле работы;
Нет необходимости в строительстве дорогостоящих гидротехнических сооружений.

Варианты включения микро-ГЭС в автономную энергосистему

Возможны только два способа интеграции таких устройств для автономного электроснабжения:

1.Базовый.

Вся домашняя энергосистема будет опираться на микро-ГЭС. Такой вариант возможен только в том случае, если рядом с домом есть добротный источник воды. В идеальном случае – река. Родник или ручей тоже могут заложить фундамент под такой проект, но это зависит от мощности водоносного слоя и объема вытекающей воды за единицу времени. Например, в Адыгее или на Алтае, есть масса родников, от которых берут воду местные жители для бытовых нужд, но 99% таких источников дают в лучшем случае 0,3-0,5 л/с.

2.Комбинированный (гидроаккумулятор).

Это принципиально другой подход, который доступен всем, но потребует первоначальных затрат. Смысл его в том, что основным источником электроэнергии служат солнечные батареи. Их берут в избыточном объёме для конкретного объекта, например если дом требует 3 кВт, то фотоэлементы должны производить 5 кВт. Излишки электроэнергии не запасают в блоки аккумуляторов, а тут же используют для подъёма воды в искусственный водоём.

Например, фекальный насос Зубр потребляет 1,5 кВт, но за час поднимает 22 кубометра воды на высоту 12-14 м. За 10 часов работы он сможет поднять около 200 тонн жидкого энергоносителя.

При включении в схему микро-ГЭС с турбиной Тюрго мощностью 1,5 кВт, в ночное время она будет расходовать около 36 тонн воды в час, выдавая положенные 1500 ватт.

Это приблизительно 200/36 ≈ 5,5 часов беспрерывной работы автономной энергосистемы в ночное время. Если добавить ещё 5-6 панелей фотоэлементов и 1 насос, то за день можно закачать в гидроаккумулятор 400 тонн воды, и автономность системы вырастет до 11 часов.

Характеристики искусственного водоёма

Для расчёта определим объём гидроаккумулятора в 400 м3. В самом простом представлении, это круглый котлован с подложкой из геотекстиля. Размеры определяются по формуле S=πR2. Если глубину ограничить 2 метрами, то площадь водного зеркала должна быть около 200 м2, подставив данные в формулу получим диаметр ≈ 16 м.

Извлечённый грунт можно использовать для отсыпки дамбы вокруг водоёма,и повышения уровня воды. Даже отсыпка всего 1 метра по высоте, даст дополнительные 200 кубометров объёма!

Чтобы не копать грунт, можно соорудить искусственный водоём заливкой огромного бетонного кольца. Например, длина окружности данного пруда составит около 50 м. При высоте бьефа 2 м и толщине 15 см, потребуется около 15 м3 фибробетона для боковых стен.

Объём работ при беглой оценке кажется чрезвычайно огромным, а целесообразность такого сооружения абсолютно бессмысленной. Однако всё познаётся в сравнении.

Мини ГЭС своими руками

Для того чтобы изготовить своими руками необходима смекалка, умение работать руками и водный объект, да кое-что по мелочам, как то автомобильный генератор, колесо от любого средства передвижения и передаточный механизм (шкивы, шестерни, зубчатая передача).

В начале необходимо изготовить водяное колесо. Для этого берется колесо от велосипеда, мотоцикла или автомобиля. По диаметру колеса крепятся лопасти, для это можно использовать любой материал, лишь бы он был прочным и не гнулся – железо, фанера, твердый пластик, эбонит и т.д. Крепить лучше всего болтовым соединением, чтобы была возможность заменить поврежденные в процесс работы лопасти. Лопасти располагаются на равном расстоянии друг от друга.

Изготавливается каркас, на котором закрепляется колесо. В местах крепления к каркасу необходимо предусмотреть установку подшипников в которые вставляется ось вращения колеса. На один конец оси монтируется большой шкив или большая по размеру звездочка. На ось генератора насаживается малый шкив или меньшая звездочка.

О типах мини-ГЭС

Малая гидроэнергетика сегодня развивается, и это отличное решение экономии энергетических ресурсов. Генератор для мини-ГЭС можно приобрести в магазине, а можно изготовить самим.

Всего существует несколько вариантов изготовления МГЭС:

Водяное колесо. Оно представляет собой большой барабан с лопастями, размещенными между круглыми поверхностями. Устанавливается перпендикулярно относительно потока вода. Погружено в воду примерно на половину ширины лопасти. Имеются конструкции колес-турбин с лопатками, предназначенными для данного потока воды, но эти конструкции сложные, и их лучше всего приобрести в магазине.
Ротор Дарье. Мини-гидроэлектростанция такого рода оснащена механизмом, имеющим ось вращения, расположенную вертикально. Используется для преобразования электроэнергии. За счет обтекания жидкости между конструктивными элементами создается давление. Эффект ее работы напоминает мореходные суда на подводных крыльях. Этот принцип применяется в конструкциях ветрогенераторов.
Гирляндная гидроэлектростанция. На тросе, расположенном перпендикулярно реке, размещены легкие турбины, напоминающие по внешнему виду гирлянды. Трос выполняется функцию вала, а движение вращения передается генератору. Поток, созданный водой, обеспечивает вращение роторов, а роторы способствуют вращению троса.
Пропеллер. Ротор расположен вертикально, как у конструкций электростанций, работающих от ветра, и исполняет роль пропеллера. В отличие от воздушного устройства, у лопастей этого устройства небольшая ширина, и их размер может быть всего 2 см. Так будет обеспечиваться высокая скорость вращения и минимальное сопротивление. При больших скоростных потоках воды возможно использование и иных размеров. Движение пропеллера обеспечивается за счет силы подъема воды, а не за счет ее давления. Это можно сравнить с крылом самолета. Движение лопастей, относительно потока, перпендикулярно, а не по течению воды.

Портативная гидроэлектростанция удобна в использовании, их конструкции просты.

Достоинства мини-ГЭС

https://youtube.com/watch?v=V0tlwl5kPPs

Малые ГЭС обладают рядом преимуществ:

мини-гидротурбина работает тихо, без шума;
отсутствуют выбросы вредных веществ в атмосферу при функционировании;
никаким образом не влияет на качественные характеристики воды;
не зависит от внешних условий;
малые ГЭС вырабатывают энергию в течение суток бесперебойно;
для обеспечения работы можно воспользоваться даже небольшим ручьем;
при наличии излишков энергии, ее можно реализовывать и получать доход;
для обеспечения выработки энергии гидростанциями не нужно оформлять разрешение.

Сегодня малые ГЭС России пользуются небывалой популярностью. Их несложно выполнить самостоятельно, а можно приобрести в магазине. Малая гидроэнергетика – это прибыльное дело.

Недостатки

Наряду с достоинствами, малые ГЭС имеют некоторые недостатки:

Гирляндная малая ГЭС несет в себе опасность для окружающих: подвижные части скрыты в воде, трос имеет большую длину.
Невысокий КПД.
Ротор Дарье. Этот водяной генератор сложен в изготовлении.

Малые ГЭС рекомендуется устанавливать, взвесив все положительные и отрицательные стороны

Важно сделать правильный выбор: какую именно конструкцию изготовить, чтобы эффект от работы был обеспечен

Гибридные гидроэлектростанции

В том случае, если для ваших потребностей нужно больше электрической энергии, чем генерирует домашняя ГЭС, оптимальный вариант – установка электростанции гибридного типа и дизель-генератора. Но такая конструкция имеет несколько недостатков, среди которых:

Большой уровень шума и не риск загрязнения окружающей среды.
На их эксплуатацию требуются значительные материальные затраты. Цена электрики, которая сгенерируется с помощью такого оборудования, составит, примерно 20 руб. за кВт/ч.
При регулярных отключениях дизель-генераторов, значительно уменьшается их термин эксплуатации, существенно падает КПД генератора.

Оптимальное решение при установке гибридной электростанции – использование дизель-генераторов в качестве резерва. Они будут отключены, если потребителю выдаётся необходимая мощность. Как только самодельная ГЭС прекращает вырабатывать энергию нужной мощности, включается дизель-генератор и восполняет недостаток электроэнергии.

Преимущества и сфера использования маслостанции гидравлического типа

Если сравнивать гидравлическую маслостанцию со стандартным компрессором, то она выделяется такими преимуществами:

снижение расходов, которые уходят на перевозку оборудования, а также на монтаж, обслуживание и подключение маслостанции;
компактные размеры облегчают транспортировку и эксплуатацию устройства;
низкий уровень потребления топлива;
высокая производительность и эффективность применения устройства;
маслостанция обладает более низкой выработкой шума, чем компрессор;
устройство характеризуется широкой сферой использования, возможно подключение маслостанции к агрегатам и оборудованию различной мощности и назначения;
простота и легкость работы на оборудовании не требует найма и обучения специалистов.

Сфера использования гидравлических маслостанций в основном направлена на обеспечение работоспособности гидравлических приборов и инструментов. При помощи гидравлической маслостанции возможен запуск практически любого механизма. Поэтому они имеют довольно широкую область применения.

Гидравлическая маслостанция способна работать:

со статическим гидравлическим инструментом;
с электромонтажным оборудованием;
с динамическим инструментом гидравлического типа;
с оборудованием строительного или железнодорожного назначения;
со шламовыми помпами;
с буровым оборудованием;
с термопластавтоматами;
с прессами;
с системами, которые занимаются подъемом и перемещением больших и габаритных конструктивных объектов;
с испытательными стендами;
с технологическим оборудованием.

Гидравлические маслостанции используются для перекачивания и очищения масла. Они способны подавать масло в отдельные части машинного оборудования, производить смазку и охлаждение его элементов. При помощи гидравлической маслостанции производится испытание гидравлических цилиндров, машин, аппаратуры и трубопроводных систем.

Основные сферы применения гидравлических маслостанций:

промышленная;
металлургическая;
строительная;
энергетическая;
сельскохозяйственная;
транспортная.

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.

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.

Примеры изготовления

Можно привести несколько примеров самодельных мини ГЭС. Начнем с простейшего, который не отнимет у вас много времени, но поможет создать представление, как это работает.

Возьмем обычный велосипед с велогенератором (динамо машиной) и велофарой. Из кровельного железа или из листового алюминия вырежем несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Лопасти устанавливаются между спицами, для крепления их края загибают плоскогубцами вокруг спиц. Так как металл лопастей тонкий, это не сложно сделать.

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.

Такая мини ГЭС, зто большое подспорье велотуристам, если они остановились на берегу реки с быстрым течением. Вода поможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны. С глубиной погружения колеса можно поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.

Другой пример гидрогенератора – это мини ГЭС для электроснабжения небольшого фермерского хозяйства, мощностью 3-5 кВт. Мощность потока, вращающего колесо, составляет примерно 100 литров в секунду. Для изготовления использовались только подручные материалы, из тех. Что можно найти на свалке.

Ротор-колесо был сделан из металлического барабана от кабеля. Диаметр барабана 2200 мм. Барабан разрезали болгаркой и переварили. Расстояние между щечками составило 300 мм. Под углом 45 градусов к радиусу вварили 18 лопастей. Материал лопастей – это остатки от разрезанного барабана. Барабан вращается на подшипниках, в качестве опоры для конструкции применена рама из труб или уголков.

Самодельные лопасти

На колесе смонтирован цепной редуктор, с коэффициентом передачи равным четырем. Далее вращение передается через карданный вал от «Жигулей» ВАЗ 2101. Кардан позволяет уменьшить вибрацию и снизить требования к соосности привода и генератора. Генератор и прочая электрика и механика, связанная с ним, закрыты водонепроницаемым кожухом (контейнером). Это сделано из соображений безопасности и долговечности.

Внутри кожуха установлен повышающий редуктор с коэффициентом 40 и трехфазный генератор. Скорость вращения генератора примерно 3000 оборотов в минуту. Общий коэффициент редуцирования двух редукторов (цепного и шестеренчатого) 160. Таким образом, водяное колесо вращается со скоростью около 18-20 оборотов в минуту.

В качестве генератора был использован списанный асинхронный двигатель, блок управления взят от старой списанной кормодробилки 1953 года выпуска. От генератора до фермы протянут кабель ВВГ НГ 2х4 квадрата. Кабель закреплен на самодельных столбах.

Материалы и изготовление обошлись в 1500 $. Большая часть денег это оплата рабочим и сварщику. Сумма может быть и меньше, ведь у нас есть много свалок, куда выбрасывают вполне работоспособное оборудование и собственные голова и руки помогут вам экономить деньги.

Ротор Дарье

Мини-гидроэлектростанция для частного дома данного вида названа так в честь ее разработчика — Жоржа Дарье. Запатентована данная конструкция была еще в 1931 году. 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.

Данный вид ГЭС имеет хороший показатель КПД. Втрое преимущество – направление потока не имеет значение.

Из недостатков данного вида электростанций можно выделить сложную конструкцию и непростой монтаж.

Пропеллерная станция

На раме в вертикальном положении располагается ротор и подводный ветряк, опускаемый под воду. Ветряк имеет лопасти, которые вращаются под воздействием потока воды. Лучшее сопротивление оказывают лопасти шириной два сантиметра (при быстром потоке, скорость которого, тем не менее, не превышает двух метров в секунду).

В данном случае лопасти приводятся в движение за счет возникающей подъемной силы, а не за счет давления воды. Причем направление движения лопастей перпендикулярно направлению течения потока. Этот процесс похож на работу ветровых электростанций, только работает под водой.

Классификация мини-ГЭС

Мини-гидроэлектростанции (дома, в которых они используются, в большинстве относятся к частному сектору) чаще всего относятся к одному из следующих типов, которые различаются принципом работы:

Водяное колесо – традиционный тип, который наиболее прост в исполнении.
Пропеллер. Используют в тех случаях, когда река имеет русло шириной более десяти метров.
Гирлянда устанавливается на реках с несильным потоком. Для усиления скорости течения воды используют дополнительные сооружения.
Ротор Дарье устанавливается обычно на промышленных предприятиях.

Распространенность этих вариантов обусловлена тем, что они не требуют строительства плотины.

Ротор Дарье

Данный вид ГЭС имеет хороший показатель КПД. Втрое преимущество – направление потока не имеет значение.

Из недостатков данного вида электростанций можно выделить сложную конструкцию и непростой монтаж.

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.

Виды мини гидроэлектростанций

К мини электростанциям относятся генерирующие устройства мощностью от 1 до 3000 кВт. Принципиально ТЭС состоит из:

турбины (водозаборного устройства);
генерирующего блока;
системы управления.

По типу водных ресурсов, используемых для генерации, мини ГЭС бывают:

Русловые. Такие станции строятся на небольших равнинных реках с водохранилищами.
Горные. Стационарные станции, которые используют энергию быстрого горного течения.
Промышленные. Станции, использующие перепады потока воды на промпредприятиях.
Мобильные. Станции, использующие для водного потока армированные рукава.

Преимущества и недостатки микрогидроэнергетики

К преимуществам мини гэс для дома можно отнести:

Экологическая безопасность (с оговорками для рыб-мальков) оборудования и отсутствие необходимости затопления больших площадей с колоссальным материальным ущербом;
Экологическая чистота получаемой энергии. Отсутствует влияние на свойства и качество воды. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения;
Низкую стоимость получаемой электроэнергии, которая в разы дешевле вырабатываемой на ТЭС;
Простоту и надёжность применяемого оборудования, и возможность его работы в автономном режиме (как в составе, так и вне сети электроснабжения). Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению;
Полный ресурс работы станции — не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта);
неисчерпаемость используемых для выработки энергии ресурсов.

Основной недостаток микро-гэс это относительная опасность для обитателей водной фауны, т.к. вращающиеся лопатки турбин, особенно в скоростных потоках, могут представлять угрозу для рыб или мальков. Условным недостатком можно так же считать ограниченность применения технологии.

Устройство мини-ГЭС: теория и практика

В качестве источника энергии для мини-ГЭС из автомобильного генератора могут выступать:

реки, их отдельные течения и небольшие ручьи, текущие в направлении вниз;
водоемы с перепадами высот;
технологические водотоки;
разница уровней в структуре трубопроводов.

Использовать энергию воды для выработки электричества способны следующие конструкции:

Водяное колесо. Вращающаяся конструкция частично погружена в воду, где на нее воздействует внутреннее течение. Благодаря механической передаче вращательное движение поступает на генераторную установку, выступающую началом цепи питания подключенных потребителей.
Конструкция в виде гирлянды. Трос с набором роторов монтируется через источник воды по принципу моста. Вращательное движение роторов под действием воды передается на опору и далее запускает генератор.
Ротор Дарье. Вращение лопастей такой конструкции обусловлено разницей давления на поверхность каждого крыла.
Модель в виде пропеллера. Лопасти полностью погружены в воду и движутся в ее толще, передавая вращательное движение на вал генератора.

Преимущества и недостатки мини-ГЭС

Об эффективности и целесообразности сооружения собственной мини-ГЭС из автомобильного генератора свидетельствует возрастающий интерес интернет-пользователей к тематической литературе и видеосюжетам, посвященным данному вопросу. Многочисленные достоинства применения конструкции подтверждены в ходе любительских испытаний и практического применения установок. Особо стоит отметить:

минимальное вмешательство в естественный ландшафт;
отсутствие вредного влияния на химический состав воды;
незначительную зависимость работоспособности установки от внешних условий;
возможность эксплуатации в режиме нон-стоп;
дешевизну конструкции, ее доступность для любого домашнего умельца.

В числе достоинств самой гидроустановки стоит отметить техническую простоту и надежность, длительный срок эксплуатации, способность работать в автономном режиме без внешних источников питания. При условии грамотного расчета и правильной сборки неисчерпаемая энергия воды даст значительное количество электроэнергии с низкой себестоимостью, которую можно направить для питания небольшого жилого или вспомогательного объекта. Единственное ограничение здесь — сезонное замерзание водоема в условиях пониженных температур. На этот случай следует предусмотреть наличие альтернативного источника энергии.

Особенности гидротурбин для мини ГЭС

Могут быть использованы в системах очистки для получения качественной питьевой воды.
Возможно подключение промышленного генератора.
Повышенные требования к надежности генератора.

Некоторые характеристики технического плана:

Перепад высот: 3 — 200 м
Водорасход: 0,03 — 13 кубических метра в секунду
Мощность: 5 — 3 000 кВт
Число лопаток, расположенных на осевом секторе: 37
КПД: 84% — 87%

Конечно, мини ГЭС вряд ли смогут стать основным источником энергии, однако их использование вполне целесообразно в качестве средства уменьшения нагрузки на основную питающую энергосеть, особенно в периоды пикового потребления.

Составные части Мини ГЭС

Гидротурбина с лопатками, соединённая валом с генератором
Генератор. Предназначен для выработки переменного тока. Присоединяется к валу турбины. Параметры генерируемого тока быть относительно нестабильны, однако ничего похожего на скачки мощности при ветряной генерации не происходит;
Блок управления гидротурбиной обеспечивает пуск и останов гидроагрегата, автоматическую синхронизацию генератора при подключении к энергосистеме, контроль режимов работы гидроагрегата, аварийную остановку.
Блок балластной нагрузки, предназначенный для рассеивания неиспользуемой потребителем на данный момент мощность, позволяет избежать выхода из строя электрогенератора и системы контроля и управления.
Контроллер заряда/ стабилизатор: предназначен для управления зарядом аккумуляторных батарей, контроля поворота лопастей и преобразования напряжения.
Банк АКБ: накопительная ёмкость, от размера которой зависит продолжительность функционирования в автономном режиме питаемого ею объекта.
Инвертор, во многих гидрогенерирующих системах применяются инверторные системы. При наличии банка АКБ и контроллера заряда, гидросистемы мало чем отличаются от других систем, применяющих ВИЭ.

Плюсы и минусы гидроэлектростанций

Плюсы и минусы ГЭС и созданных водохранилищ занесены в таблицу.

Преимущества ГЭС	Недостатки ГЭС
Практически полная возобновляемость источника энергии	Выбросы в атмосферу водяного пара, являющегося вторым (после CO₂) парниковым газом по влиянию на глобальное потепление
Отсутствие токсических выбросов в атмосферу	Заболачивание земель
Долгая эксплуатация (более 100 лет)	Изменение фауны, миграция животных в затопленных районах
Усиленное размножение рыб в водохранилищах	Перекрывание рек для нереста рыб
Дешевизна получаемой энергии	Переформирование русел рек
Улучшение условий для орошения и судоходства	Влияние на климат (становится более умеренным)