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Mini central hidroeléctrica casera y sus análogos industriales
El artículo describe y experimenta el uso de varias mini centrales hidroeléctricas caseras e industriales.
Recientemente, debido al aumento de las tarifas de electricidad, las fuentes renovables de energía casi gratuita se están volviendo cada vez más relevantes.
De la famosa tríada clásica: paneles solares, generadores eólicos, hidrogeneradores (HPS), estos últimos son los más complejos. En primer lugar, trabajan en condiciones agresivas y, en segundo lugar, tienen un tiempo de funcionamiento máximo durante el mismo período de tiempo.
En la fabricación de un hidrogenerador casero, debe trabajar más y elegir mejores materiales para garantizar su durabilidad. Pero un generador de este tipo (con igual potencia con un molino de viento y una batería solar) dará, por un período de tiempo igual, mucha más energía.
¿Qué y cómo hacer?
La forma más fácil de hacer hidroeléctricas sin represas La construcción de presas es bastante compleja y costosa y a menudo requiere coordinación con las autoridades locales o, al menos, con los vecinos. Las centrales hidroeléctricas sin fisuras se denominan fluidas. Hay cuatro opciones principales para tales dispositivos: una rueda de agua, una central hidroeléctrica guirnalda, un rotor Darier y una hélice.
Tipos de mini-hidro
Rueda de agua, Esta es una rueda con cuchillas montadas perpendicularmente a la superficie del agua. La rueda está menos de la mitad sumergida en la corriente. El agua presiona las cuchillas y hace girar la rueda. También hay ruedas de turbina con palas especiales optimizadas para una corriente de fluido. Pero estos son diseños bastante complejos, más bien hechos en fábrica que hechos en casa.
Central hidroeléctrica Garland representa un cable, con rotores fijados rígidamente. Se lanza un cable de una orilla a otra del río. Los rotores son como cuentas colgadas en un cable y completamente sumergidas en agua. El flujo de agua gira los rotores, los rotores rotan el cable. Un extremo del cable está conectado al rodamiento, el otro al eje del generador.
Rotor darya, Este es un rotor vertical que gira debido a la diferencia de presión en sus palas. La diferencia de presión se crea por el flujo de fluido sobre superficies complejas. El efecto es similar a la elevación de hidroalas o la elevación de un ala de avión.
Hélice - Este es un "molino de viento" submarino con un rotor vertical. A diferencia del aire, la hélice submarina tiene palas de ancho mínimo. Para el agua, es suficiente un ancho de cuchilla de solo 2 cm. Con este ancho, habrá una resistencia mínima y una velocidad de rotación máxima. Este ancho de cuchilla se seleccionó para un caudal de 0,8-2 metros por segundo. A altas velocidades, otros tamaños pueden ser óptimos.
Ver también aquí:Mini y micro centrales hidroeléctricas: diseños y aplicaciones populares
Ventajas y desventajas de varios sistemas. para crear una estación hidroeléctrica improvisada
Desventajas central hidroeléctrica garland obvio: alto consumo de material, peligro para los demás (un cable submarino largo, rotores ocultos en el agua, bloqueando el río), baja eficiencia. La central hidroeléctrica Garland es una pequeña presa. Rotor darya difícil de fabricar, al comienzo del trabajo necesita ser desenredado. Pero es atractivo porque el eje del rotor está ubicado verticalmente y la toma de fuerza se puede realizar por encima del agua sin engranajes adicionales. Tal rotor rotará con cualquier cambio en la dirección del flujo.
Por lo tanto, desde el punto de vista de la simplicidad de fabricación y la obtención de la máxima eficiencia a un costo mínimo, es necesario elegir un diseño tipo rueda de agua o hélice. La mayoría de los productos caseros usan estas mismas opciones.
Por donde empezar
Si tu decides construye tu mini hidro, entonces lo primero que debe hacer es medir la velocidad del río. Para lograr esto es bastante simple: armarse con un cronómetro, medir en pasos de 10 metros aguas arriba, tirar una astilla al agua y medir el tiempo de paso de estos 10 metros.Al dividir los medidores por segundos, obtienes el caudal. La experiencia ha demostrado que si la velocidad es inferior a 1 m / s, una central hidroeléctrica efectiva no funcionará.
Por ejemplo, podemos dar una relación obtenida experimentalmente entre el caudal m / sy la potencia extraída del eje del tornillo kW (diámetro del tornillo 1 metro). Entonces: 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, etc. La potencia es proporcional al cubo de la velocidad del flujo. Si la velocidad de flujo en su estanque es insuficiente, intente organizar una diferencia de altura suficiente para el flujo de fluido.
Esto se puede hacer instalando una tubería de drenaje desde un estanque o encerrando una corriente en una tubería y organizando un cambio suave en el diámetro de la tubería. Cuanto más pequeño es el diámetro al final de la tubería, mayor es la velocidad de flujo. Si solo fluye una pequeña corriente cerca de usted, entonces puede hacer una pequeña presa plegable y colocar su central hidroeléctrica detrás de la presa.
Ejemplos de produccion
Puede conducir algunos ejemplos de mini centrales hidroeléctricas caseras. Comencemos con el más simple, que no le lleva mucho tiempo, pero ayuda a crear una idea de cómo funciona.
Tome una bicicleta normal con un generador de bicicleta (máquina de dinamo) y luces de bicicleta. Del hierro para techos o de la lámina de aluminio, cortamos varias cuchillas (2-3). Las cuchillas deben ser del largo del borde de la rueda al cubo, y de 2 a 4 cm de ancho. Las cuchillas se instalan entre los radios, para fijar sus bordes se doblan con unos alicates alrededor de los radios. Como el metal de las cuchillas es delgado, no es difícil de hacer.
Si usa dos cuchillas, instálelas una frente a la otra. Si desea agregar más cuchillas, divida la circunferencia de la rueda entre el número de cuchillas y configúrelas a intervalos regulares.
Dicha micro estación hidroeléctrica es de gran ayuda para los turistas en bicicleta si se detienen en la orilla de un río con una corriente rápida. El agua ayudará a iluminar la carpa y cargar los teléfonos celulares. Puedes experimentar con la profundidad de las ruedas. Por lo general, se sumerge de un tercio a la mitad.
Otro ejemplo de un hidrogenerador es estación de energía microhidroeléctrica para el suministro de energía de una pequeña granja con una capacidad de 3-5 kW. El flujo de potencia que hace girar la rueda es de aproximadamente 100 litros por segundo. Para la fabricación de materiales usados improvisados, de esos. Lo que se puede encontrar en el vertedero.
La rueda del rotor estaba hecha de un tambor metálico de un cable. El diámetro del tambor es de 2200 mm. El tambor se cortó con un molinillo y se digirió. La distancia entre las mejillas era de 300 mm. En un ángulo de 45 grados con respecto al radio, se soldaron 18 cuchillas. El material de las cuchillas son los restos del tambor cortado. El tambor gira sobre los cojinetes, se utiliza un marco de tuberías o esquinas como soporte para la estructura.
Una caja de cambios de cadena está montada en la rueda, con una relación de transmisión de cuatro. Además, la rotación se transmite a través del eje de transmisión desde el Zhiguli VAZ 2101. El cardan puede reducir la vibración y los requisitos para la alineación del variador y el generador. El generador y otros componentes eléctricos y mecánicos asociados con él están cerrados con una carcasa impermeable (contenedor). Esto se hace por seguridad y durabilidad.
Dentro de la carcasa, se instalan un engranaje elevador con un coeficiente de 40 y un generador trifásico. La velocidad de rotación del generador es de aproximadamente 3000 rpm. El coeficiente de reducción total de dos cajas de engranajes (cadena y engranaje) es 160. Por lo tanto, la rueda de agua gira a una velocidad de aproximadamente 18-20 revoluciones por minuto.
Se usó un motor de inducción fuera de servicio como generador; la unidad de control se tomó de una vieja trituradora de alimentación fuera de servicio fabricada en 1953. Se extiende un cable de cuadrados VVG NG 2x4 desde el generador hasta la granja. El cable está montado en postes improvisados.
Los materiales y la fabricación cuestan 10.000 rublos. La mayor parte del dinero es el salario de los trabajadores y un soldador. La cantidad puede ser aún menor, porque en Rusia hay muchos vertederos donde se arrojan equipos completamente eficientes y su propia cabeza y manos lo ayudarán a ahorrar dinero.
¿Qué ofrece la industria?
Actualmente, pocas empresas nacionales ofrecen mini hidro a precios razonables Por ejemplo, un mini HPP similar (3-5 kW) costaría 300-400 mil rublos. Puede encontrar más detalles sobre los detalles específicos del problema en los enlaces:
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