Гидроэлектростанции используют силу воды для выработки электроэнергии. Самодельные станции решают проблему удаленности от централизованных электросетей или помогают экономить электроэнергию.
Преимущества и недостатки ГЭС
Гидроэлектростанции имеют следующие преимущества перед другими видами альтернативных источников энергии:
- Они не зависят от погоды и времени суток (в отличие от солнечных электростанций). Это позволяет генерировать больше энергии с предсказуемой скоростью.
- Мощность источника (река или ручей) можно регулировать. Для этого достаточно ограничить русло плотиной или обеспечить перепад уровней воды.
- Гидроустановки не издают шума (в отличие от ветряков).
- Для многих типов маломощных станций разрешение на установку не требуется.
К недостаткам самодельных гидроэлектростанций можно отнести невозможность работы в морозы. Кроме того, водная среда агрессивна, поэтому детали станции должны быть водонепроницаемыми и прочными.
Скорость течения и способы его усиления
При проектировании мини-ГЭС для использования в качестве альтернативного источника энергии для собственного дома следует учитывать следующие факторы:
- Близость реки к дому. Устанавливать самодельный привод из дома не стоит. Чем длиннее установка, тем ниже КПД, поскольку часть энергии будет теряться при передаче. Кроме того, сложнее защитить свой ГЭС от кражи или повреждения.
- Достаточный расход или возможность увеличения. Мощность привода увеличивается экспоненциально по мере увеличения скорости воды.
Найти скорость несложно. Бросьте в воду кусок пенопласта или теннисный мяч и засеките время, чтобы он проплыл определенное расстояние. Затем разделите метры на секунды, чтобы найти свою скорость. Минимальная достаточная скорость воды для самодельной гидроэлектростанции – 1 м/с.
Если расход вашей реки или ручья ниже этого значения, небольшая плотина или толкатель увеличат его. Но эти варианты могут вызвать дополнительные проблемы. Строительство плотины требует разрешения властей, а также согласия соседей.
Мини-гидроэлектростанция своими руками
Конструкция гидроэлектростанции достаточно сложная, поэтому своими силами можно будет построить только небольшую станцию, которая будет экономить электроэнергию или обеспечивать энергией скромное домашнее хозяйство. Ниже приведены два примера реализации самодельной гидроэлектростанции.
Как сделать мини-ГЭС из велосипеда
Этот вариант гидроэлектростанции идеален для езды на велосипеде. Он компактный и легкий, но сможет питать небольшой лагерь, разбитый на берегу ручья или реки. Полученного тока хватает для вечернего освещения и зарядки мобильных устройств.
Для установки привода необходимо:
- Переднее колесо велосипеда.
- Велосипедный генератор, используемый для питания велосипедных фонарей.
- Домашние листья. Их предварительно вырезают из алюминиевого листа. Ширина лопастей должна быть от двух до четырех сантиметров, а длина от ступицы колеса до обода. Листьев может быть любое количество, они должны располагаться на одинаковом расстоянии друг от друга.
Чтобы запустить такую станцию, достаточно погрузить колесо в воду. Глубина погружения определяется экспериментально, примерно от одной трети до половины колеса.
Как построить мини-ГЭС на основе водяного колеса
Чтобы построить более мощную станцию для постоянного использования, потребуются более прочные материалы. Лучше всего подходят металлические и пластиковые элементы, которые проще защитить от воздействия водной среды. Но подойдут и деревянные детали, если их пропитать специальным раствором и покрасить водостойкой краской.
Станция требует следующие предметы:
- Стальной барабан из троса (диаметром 2,2 метра). Из него делают рабочее колесо. Для этого барабан разрезается на части и снова сваривается на расстоянии 30 сантиметров. Листья (18 штук) делаются из остатков барабана. Они привариваются к радиусу под углом 45 градусов. Для поддержки всей конструкции делается каркас из уголков или труб. Колесо вращается на подшипниках.
- На колесо устанавливается цепной редуктор (передаточное число должно быть четыре). Для облегчения сближения приводного и генераторного валов, а также для уменьшения вибраций вращение передается через кардан от старой машины.
- Генератор подходит для асинхронного двигателя. К нему следует добавить еще один редуктор с коэффициентом около 40. Так для трехфазного генератора с 3000 оборотов в секунду, при общем передаточном коэффициенте 160 число оборотов уменьшится до 20 оборотов в минуту.
- Поместите все электрооборудование в водонепроницаемый контейнер.
Описываемый исходный материал легко найти на свалке или у знакомых. Для резки стального барабана болгаркой и для сварки можно заплатить специалистам (или сделать все самому). В результате гидроэлектростанция мощностью до 5 кВт обойдется в небольшую сумму.
Получить электричество из воды не так уж и сложно. Сложнее построить автономную систему электроснабжения на базе самодельной ГЭС, поддерживать станцию в исправном состоянии и обеспечивать безопасность людей и животных вокруг нее.