Dammloses Wasserkraftwerk zum Selbermachen. Dammlose Wasserkraftwerke (WKW) zum Selbermachen. Messung der Stärke des Wasserflusses

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 verfügen über eine automatische Steuerung mit der Möglichkeit, im Notfall sofort auf manuellen Betrieb umzuschalten. Die Konstruktion moderner Fabrikwasserkraftwerke ermöglicht es, den Bauaufwand bei der Geräteinstallation zu minimieren.

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 unseres Landes einzulassen, macht nicht nur das Leben komplizierter, sondern stellt auch die Umsetzung der besten Absichten in Frage, daher werden wir 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. Liegt in diesem Fall die Geschwindigkeit unter 1 m/s, 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 einen landwirtschaftlichen Betrieb mit einer Leistung von 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 2x4 langes VVG-NG-Kabel vom Rotor zu den Wirtschaftsgebäuden.

Schlussfolgerungen

Die gesamten Herstellungskosten werden etwa 10-15.000 Rubel betragen. Der Hauptausgabenposten ist der Lohn des Schweißers und des Arbeiters, der bei der Herstellung und Montage der Struktur hilft.

Die Hauptvorteile solcher Geräte sind niedrige Stromkosten, Umweltsicherheit, Unerschöpflichkeit der Energiequelle und einfache Konstruktion.

Unter allen alternativen Energiequellen sind Wasserkraftwerke die beliebtesten. Diese Tatsache lässt sich ganz einfach erklären – bei gleicher Investition ist die Rendite viel höher. Der einzige Nachteil besteht darin, dass für einen stabilen Betrieb ein Fluss oder Bach erforderlich ist.

Klassifizierung von Mini-Wasserkraftwerken

Je nach Funktionsprinzip gibt es vier Haupttypen von Wasserkraftwerken:

• Wasserkraftwerksgirlande, zusätzliche hydraulische Strukturen werden verwendet, um den Wasserfluss zu verbessern;
• ein klassisches Wasserrad, die einfachste Option für ein selbstgebautes Wasserkraftwerk;
• Propeller, geeignet, wenn das Flussbett mehr als 10 m breit ist;
• Der Daoye-Rotor wird für die Herstellung industrieller Mikrowasserkraftwerke verwendet.

Allen Wasserkraftwerken dieser Art ist gemeinsam, dass für ihren Betrieb kein Staudamm gebaut werden muss. Bei dieser Konstruktion handelt es sich um ein hochpräzises und teures Ingenieurobjekt, dessen Bau um ein Vielfaches teurer ist als das Wasserkraftwerk selbst.

Das zweite Kriterium, nach dem Kleinwasserkraftwerke unterteilt werden sollten, ist die Möglichkeit der Anwendung für häusliche und industrielle Zwecke. Der Punkt ist, dass ein und derselbe Typ eines Wasserkraftwerks über mehrere Optionen für die Zu- und Ableitung von Wasser verfügen kann. Dadurch ist es möglich, Kraftwerke zu schaffen, die in einem geschlossenen Rohrleitungssystem betrieben werden können. Sie sind für Fabriken und Unternehmen relevant, deren Produktionsprozesse große Mengen Wasser erfordern. Darüber hinaus muss die Leistung der Anlage dem Strombedarf entsprechen.

Hausinstallationen sind viel einfacher und kostengünstiger. Ihre Installation ist jedoch nur möglich, wenn eine ständige Wasserquelle vorhanden ist. In diesem Fall geht es nicht um die kommunale Wasserversorgung.

Vorteile von Mini-Wasserkraftwerken

• arbeitet nahezu geräuschlos und belastet die Atmosphäre nicht;
• beeinträchtigt die Wasserqualität in keiner Weise; auf Wunsch werden Filter in das Entwässerungssystem eingebaut, wodurch das Wasser zum Trinken geeignet ist;
• der Betrieb der Station ist wetterunabhängig, Strom wird 24 Stunden am Tag erzeugt;
• schon ein kleiner Bach reicht für den Betrieb eines Wasserkraftwerks;
• es besteht die Möglichkeit, überschüssigen Strom an Nachbarn zu verkaufen;
• Es ist nicht erforderlich, Zertifikate und Genehmigungen einzuholen.

Vergleich von selbstgebauten und werkseigenen Mini-Wasserkraftwerken

Für den Hausgebrauch benötigen Sie nicht mehr als 20 kW pro Tag. Das ist nicht viel, so dass die Machbarkeit der Anschaffung eines industriell gefertigten Wasserkraftwerks in Frage gestellt wird. Es scheint, dass es keine Schwierigkeiten gibt, eine hydraulische Station vom Rad- oder Propellertyp herzustellen. In der Praxis treten jedoch eine Reihe von Problemen auf.

Erstens ist es schwierig, die notwendigen Berechnungen durchzuführen, zweitens werden Dicke und Größe der Teile ausschließlich experimentell ausgewählt, drittens werden selbstgebaute Wasserkraftwerke ohne Schutzelemente hergestellt, was zu ständigen Ausfällen und in der Folge führt zusätzlicher Abfall.

Wenn Sie keine Erfahrung mit Wasserkraft haben, sollten Sie besser auf die Idee einer selbstgebauten Installation verzichten. Es ist viel einfacher und zuverlässiger, das Problem mit Ihren Nachbarn zu besprechen und gemeinsam ein fabrikgefertigtes Wasserkraftwerk mit Qualitätsgarantie zu kaufen. Darüber hinaus führen die Unternehmen, die diese Anlagen verkaufen, deren Installation durch.

Überprüfung der Hersteller von Mini-Wasserkraftwerken

Tatsächlich beschäftigen sich nicht viele Unternehmen mit der Produktion von Mini-Wasserkraftwerken. Vermittlerunternehmen versuchen, diese Informationen nicht preiszugeben, da sie sonst den Löwenanteil ihrer Einnahmen verlieren. Unter den Fabriken, denen man wirklich vertrauen kann, muss CINK Hydro-Energy hervorgehoben werden. Es ist ein anerkannter Weltmarktführer in der Entwicklung hydraulischer Ausrüstung.

Bevor Sie sich jedoch an den Unternehmensleiter wenden, müssen Sie die Kosten für Informationsverarbeitung, Logistik und Installation kalkulieren. In den meisten Fällen wird der Betrag nicht viel geringer sein als der der Vermittler.

Bei welchem ​​Unternehmen kann man ein Mini-Wasserkraftwerk bestellen?

Da die Ausrüstung recht teuer ist und die Herstellung genaue mathematische Berechnungen erfordert, ist es sinnvoll, sich an Unternehmen zu wenden, die sich am Markt positiv bewährt haben. Alternative Energie ist eine neue Richtung für unser Land, daher ist die Liste recht klein.

1. AEnergy ist der größte Anbieter hochwertiger Wasserkraftwerke. Das Unternehmen bietet ein umfassendes Leistungsspektrum von der Sammlung und Verarbeitung von Informationen bis zur Installation eines Wasserkraftwerks.

2. INSET ist ein Unternehmen aus St. Petersburg. Sie stellt selbstständig Wasserkraftwerke her und ist daher persönlich für die Qualität verantwortlich. Der Vorteil der Zusammenarbeit besteht darin, dass es möglich ist, ein Kleinstwasserkraftwerk für 5-10 kW zu bestellen.

3. Hydroponics ist ein weiteres inländisches Unternehmen, das unabhängig Wasserkraftwerke herstellt. Die Garantie für alle Produkte beträgt 10 Jahre. Das interessanteste Modell ist Shar-Bulak mit einer Leistung von 5 kW.

4. NPO Inversion – ein Designbüro, das sich auf die Entwicklung alternativer und standardmäßiger Energiequellen spezialisiert hat. Besondere Merkmale sind das Vorhandensein von nicht standardmäßigen Wasserkraftwerken mit einer Leistung von 7,5 und 12,5 kW.

5. Micro Hydro Power ist ein chinesisches Unternehmen, das mehrere relativ kostengünstige Haushaltseinheiten verkauft.

An diesem Ort werden wir versuchen, unser neues Wasserkraftwerk zu errichten. Zuvor wurde an diesem Teich bereits versucht, ein selbstgebautes Wasserkraftwerk aus einem Eichhörnchenrad mit Riemenantrieb bis hin zu einem Generator zu bauen (auf dem Foto am Ende des Artikels ist es übrigens zu sehen), das produzierte Ein Strom von etwa 1 Ampere reichte aus, um mehrere Glühbirnen und ein Radio in unserem kleinen Jagdschloss mit Strom zu versorgen. Dieses Kraftwerk war mehr als zwei Jahre lang erfolgreich in Betrieb und wir beschlossen, anstelle dieses Minidamms eine leistungsstärkere Version eines ähnlichen Wasserkraftwerks zu bauen.

Um ein Mini-Staudamm-Wasserkraftwerk auf dem M zu bauen, benötigen Sie:

Blechreste und -ecken;
- Radscheiben (aus dem Gehäuse eines ausgefallenen Onan-Generators verwendet);
- Generator (er bestand aus zwei Scheiben mit einem Durchmesser von 11 Zoll von Dodge-Scheibenbremsen);
- Die Antriebswelle und die Lager scheinen ebenfalls von Dodge zu stammen, wir erinnern uns nicht mehr genau, also haben wir sie mit unseren eigenen Händen von einem anderen selbstgemachten Produkt entfernt;
- Kupferdraht mit einem Querschnitt von ca. 15 mm;
- etwas Sperrholz;
- Magnete;
- Polystyrolharz zum Füllen von Rotor und Stator.

Herstellungsprozess

Wir fertigen die Antriebsradschaufeln aus einem 4-Zoll-Stahlrohr, das in 4 Teile geschnitten ist.

Wir haben eine Schablone angefertigt, die uns beim Auslegen des Lochs geholfen hat. Die Seitenflächen des Rades sind Scheiben mit einem Durchmesser von 12 Zoll.

Wir fertigen eine Schablone an, mit der wir die Löcher für die Naben (5 Stück) sowie die Position des Winkels der Schaufeln markieren. Wenn man in einem solchen Rad von der Seite schaut, trifft das Wasser etwa bei 10 Uhr oben auf, durchläuft die Mitte des Rades und tritt unten bei 5 Uhr wieder aus, sodass das Wasser auf das Rad trifft zweimal. Wir haben eine große Anzahl von Fotos überprüft und versucht, die Breite und den Winkel der Rotorblätter zu simulieren. Auf dem Foto oben sind Markierungen für die Kanten der Schaufeln und Löcher zur Befestigung des Rades am Generator zu sehen. Das Rad hat 16 Klingen.

Die Schablone wurde auf eine der Scheiben geklebt – die zukünftige Seitenfläche des Rades; wir haben beide Scheiben zusammengeklemmt. Das Foto oben zeigt das Bohren kleiner Löcher zum Positionieren der Klingen.

Wir schaffen mit massiven Gewindebolzen einen Abstand von 10 Zoll zwischen den Scheiben und richten sie vor dem Einbau der Messer so sorgfältig wie möglich aus.

Der Radschweißvorgang ist auf dem Foto oben dargestellt. Es ist sehr wichtig, dass die Klingen aus verzinktem Stahlrohr bestehen. Vor dem Schweißen muss das Zink von den Kanten der Klingen entfernt werden, da verzinktes Metall beim Schweißen giftige Gase abgibt, die wir zu vermeiden versuchen.

Das fertige Rad unseres zukünftigen Wasserkraftwerks, ohne Generator. Auf der anderen Seite des Rades (gegenüber dem Generator) befindet sich in der Seitenscheibe ein Loch mit 4 Zoll Durchmesser – zum leichteren Anschrauben an den Generator und auch zum Reinigen, damit Sie hineingreifen und Stöcke und anderes entfernen können Schmutz, den das Wasser hineintragen könnte.

Die Düse hat die gleiche Breite (10 Zoll) wie das Rad und ist am Ende, wo das Wasser austritt, etwa 1 Zoll hoch. Die Düsenfläche ist etwas kleiner als das 4-Zoll-Rohr, auf dem die Düse montiert ist. Auf dem Foto oben biegen wir mit unseren eigenen Händen ein Blech für eine Düse.

Wir setzen das Rad auf die Achse, unser Wasserkraftwerk ist fast fertig, es bleibt nur noch die Herstellung und Installation des Generators. Die gesamte Struktur ist beweglich. Wir können die Düse vorwärts, rückwärts, oben und unten bewegen. Das Rad und der Generator können sich vorwärts und rückwärts bewegen.

Herstellung eines Generators für unser Wasserkraftwerk.>

Wir fertigen die Statorwicklung und bereiten sie für den Guss vor. Die Wicklung besteht aus 9 Spulen, jede Spule besteht aus 125 Windungen Kupferdraht mit einem Querschnitt von 1,5 mm. Jede Phase besteht aus 3 in Reihe geschalteten Spulen, wir haben 6 Enden herausgeführt, sodass wir sowohl eine Stern- als auch eine Dreieckschaltung herstellen können.

Und das ist der Stator nach dem Befüllen. (Wir verwenden Polyesterharz zum Füllen) Sein Durchmesser beträgt 14 Zoll (35,5 cm), die Dicke beträgt 0,5 Zoll 1,3 cm.

Wir fertigen eine Schablone aus Sperrholz – zum Markieren für Magnete.

Das Foto zeigt eine Schablone und eine der Bremsscheiben (zukünftiger Rotor).

Wir ordnen 12 Magnete mit den Maßen 2,5 x 5 cm und 1,3 cm Dicke nach der vorbereiteten Vorlage an.

Wir füllen den Rotor mit Polyesterharz und wenn das Harz trocknet, ist der Rotor einsatzbereit.

So sieht unser fast fertiggestelltes Wasserkraftwerk komplett mit Generator aus.

Foto von der anderen Seite. Unter der Aluminiumabdeckung befinden sich zwei Brückengleichrichter von 3-Phasen-Wechselstrom auf Gleichstrom. Amperemeterskala – bis 6A. In diesem Zustand erzeugt die Maschine 12,5 Volt bei 38 U/min, wenn der Luftspalt zwischen den Magnetrotoren auf das Limit reduziert wird.

Im hinteren Magnetrotor befinden sich 3 Einstellschrauben zur Einstellung des Luftspalts, sodass der Generator je nach Bedarf schneller drehen kann, in der Hoffnung, das Optimum zu finden.

In ihrer Freizeit beteiligten sich 17 Personen am Bau des Wasserkraftwerks.

Beginnen wir mit der Herstellung von Verbindungselementen; dazu reinigen wir zunächst das Blech und die Ecken vom gesamten Rost, grundieren und lackieren, das ist natürlich nicht nötig, aber so sieht es schöner aus und es sieht vermarktbar aus.

Unser Generator mit Wasserrad ist fertig, es muss nur noch installiert werden!

Es wäre schön, einen Spritzschutz für den Generator zu bauen, der sich mit dem Rad dreht, aber wir haben nie ein geeignetes Material gefunden. Deshalb haben wir uns entschieden, dies später zu tun, wenn das Wasserkraftwerk in Betrieb geht.

Ein weiteres Foto des Generators mit Wasserrad. Die Düse ist noch nicht installiert, sie befindet sich auf der Rückseite des Gehäuses und wir werden sie bald installieren.

Das Foto zeigt die Stelle, an der wir es platzieren möchten. Ein 4-Zoll-Rohr ragt etwa 3 Fuß tief aus der Unterseite des Damms heraus. Wir nehmen nur einen kleinen Teil des Wasserdurchflusses auf.

Dies ist unser altes Kleinwasserkraftwerk, das zwei Jahre lang, auch im Winter, in Betrieb war. Es reichte für etwa 1 Ampere (12 Watt). Dies ist ein Eichhörnchenrad mit Riemenantrieb zum Motor von einem Computer-Streamer von Ametek. Die Riemenspannung ist für den erfolgreichen Betrieb von entscheidender Bedeutung und muss häufig angepasst werden. Wir hoffen, dass wir etwas Besseres geschaffen haben.

Hier steht unser Wasserkraftwerk, wir bauen es gerade auf. Schließlich kommen wir zu den theoretisch vorhergesagten Parametern: Das beste Ergebnis wird erzielt, wenn Wasser bei 10 Uhr an der Felge eindringt und etwa um 5 Uhr wieder austritt.

Es funktioniert! Die Ausgangsleistung beträgt etwa 2 Ampere (1,9 um genau zu sein). Es ist nicht möglich, den Strom zu erhöhen. Die Einstellungen sind nicht einfach vorzunehmen – jede Bewegung des Rades erfordert eine entsprechende Bewegung der Düse und umgekehrt. Wir können auch den Luftspalt ändern und die Verbindung von Stern auf Dreieck ändern. Das Ergebnis ist beim Stern deutlich besser – die Leistung ist höher als beim Dreieck bei gleicher Geschwindigkeit. Am Ende entschieden wir uns für ein Kettenblatt mit 1,25 Zoll Spielraum (ziemlich viel).

Die Maschine kann durch die Verwendung weniger leistungsstarker Magnete und eines kleineren Luftspalts etwas billiger gemacht werden ... oder sie kann mit den gleichen Magneten, weniger Spalt und Spulen mit mehr Windungen mehr Strom erzeugen. Wir werden das eines Tages tun. Mittlerweile produziert das Rad 160 U/min im Leerlauf, 110 U/min unter Last und erzeugt 1,9 A x 12 V.
Wir hatten viel Spaß, es hat viel Spaß gemacht und das Mini-Wasserkraftwerk funktioniert gut. Wir brauchen noch ein Sieb für den Generator – der Fluss ist voller Magnetitsand! Alle paar Stunden müssen Sie die Magnetrotoren von Sandablagerungen reinigen. Sie müssen entweder ein Sieb installieren oder ein paar starke Magnete am Eingang des Rohrs anbringen.

Basierend auf Materialien von der Website: Otherpower.com

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 Wirklichkeit hängt die resultierende Leistung von vielen Faktoren ab, ist aber für die Bewertung geeignet.

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. Dabei handelt es sich jedoch um recht komplexe Konstruktionen, die eher in der Fabrik hergestellt als selbst hergestellt werden.

Rotor Daria

Es handelt sich um einen Rotor mit vertikaler Achse, der zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet wird. Ein vertikaler Rotor, der sich aufgrund des Druckunterschieds an seinen Rotorblättern 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

Das 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 ist eine Klingenbreite von nur 2 cm ausreichend. Bei einer solchen Breite ergibt sich ein minimaler Widerstand und eine maximale Rotationsgeschwindigkeit. 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. Bevor Sie mit der Arbeit beginnen, müssen Sie sie 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 Bau hausgemachter Wasserkraftwerke erhielt Schaltpläne des Propellers und des Wasserrades. Da diese Optionen relativ einfach herzustellen sind, nur minimale Berechnungen erfordern und mit minimalen Kosten implementiert werden können, weisen sie eine hohe Effizienz auf und sind einfach zu konfigurieren 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 Blätter sollten die Länge von der Radfelge bis zur Nabe haben und 2–4 cm breit sein. Diese Blätter werden mit einer beliebigen verfügbaren Methode oder mit vorbereiteten Befestigungselementen installiert.
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 Mobiltelefone oder andere Geräte aufladen.

Die Kraft des Wasserflusses ist eine erneuerbare natürliche Ressource, deren Nutzung es Ihnen ermöglicht, praktisch kostenlosen Strom zu beziehen, Energiekosten zu sparen oder das Problem des Aufladens von Geräten zu lösen.

Wenn in der Nähe Ihres Hauses ein Bach oder Fluss fließt, ist ein selbstgebautes Wasserkraftwerk aus Schrott ein echter Ausweg. Schauen wir uns aber zunächst an, welche Möglichkeiten es für Mini-Wasserkraftwerke gibt und wie sie funktionieren.

Wasserkraftwerke für nichtindustrielle Zwecke

Wasserkraftwerke sind Bauwerke, die die Energie der Wasserbewegung in Elektrizität umwandeln können. Dies können Staudämme an großen Flüssen mit einer Leistung von zehn bis mehreren hundert Megawatt sein oder Mini-Wasserkraftwerke mit einer maximalen Leistung von 100 kW, was für den Bedarf eines Privathauses völlig ausreicht. Lassen Sie uns mehr über Letzteres herausfinden.

Girlandenstation mit hydraulischen Schrauben

Die Struktur besteht aus einer Kette von Rotoren, die an einem flexiblen Stahlseil befestigt sind, das über den Fluss gespannt ist. Das Kabel selbst übernimmt die Rolle einer Rotationswelle, deren eines Ende am Stützlager befestigt ist und deren anderes Ende die Generatorwelle aktiviert.

Jeder hydraulische Rotor der „Girlande“ kann etwa 2 kW Energie erzeugen, allerdings muss die Wasserströmungsgeschwindigkeit hierfür mindestens 2,5 Meter pro Sekunde betragen und die Tiefe des Reservoirs sollte 1,5 m nicht überschreiten.

Das Funktionsprinzip eines Girlanden-Wasserkraftwerks ist einfach: Der Wasserdruck dreht die Hydraulikschrauben, die das Kabel drehen und den Generator zur Energieerzeugung zwingen

Garland-Stationen wurden bereits Mitte des letzten Jahrhunderts erfolgreich eingesetzt, doch die Rolle von Propellern spielten damals selbstgebaute Propeller und sogar Blechdosen. Heutzutage bieten Hersteller verschiedene Rotortypen für unterschiedliche Betriebsbedingungen an. Sie sind mit Schaufeln unterschiedlicher Größe aus Blech ausgestattet und ermöglichen Ihnen eine maximale Effizienz beim Betrieb der Station.

Obwohl dieser Hydrogenerator recht einfach herzustellen ist, erfordert sein Betrieb eine Reihe besonderer Bedingungen, die im wirklichen Leben nicht immer realisierbar sind. Solche Bauwerke blockieren das Flussbett, und es ist unwahrscheinlich, dass Ihre Nachbarn am Ufer, ganz zu schweigen von Vertretern der Umweltdienste, Ihnen erlauben, die Energie des Baches für Ihre Zwecke zu nutzen.

Darüber hinaus kann die Anlage im Winter nur auf nicht gefrierenden Stauseen eingesetzt werden und in rauen Klimazonen konserviert oder demontiert werden. Daher werden Girlandenstationen vorübergehend und hauptsächlich in verlassenen Gebieten (z. B. in der Nähe von Sommerweiden) errichtet.

Rotationsstationen mit einer Leistung von 1 bis 15 kW/Stunde erzeugen bis zu 9,3 MW pro Monat und ermöglichen eine eigenständige Lösung des Elektrifizierungsproblems in Regionen abseits zentraler Autobahnen

Ein modernes Analogon einer Girlandenanlage sind Tauch- oder Schwimmrahmenstationen mit Querrotoren. Im Gegensatz zu ihren Girlanden-Vorgängern blockieren diese Bauwerke nicht den gesamten Fluss, sondern nutzen nur einen Teil des Flussbetts und können auf einem Ponton/Floß installiert oder sogar auf den Grund des Stausees abgesenkt werden.

Vertikaler Daria-Rotor

Der Darrieus-Rotor ist ein Turbinengerät, das 1931 nach seinem Erfinder benannt wurde. Das System besteht aus mehreren aerodynamischen Schaufeln, die an Radialträgern befestigt sind, und arbeitet durch Differenzdruck nach dem „Lifting-Wing“-Prinzip, das im Schiffbau und in der Luftfahrt weit verbreitet ist.

Obwohl solche Anlagen meist zur Erzeugung von Windgeneratoren verwendet werden, können sie auch mit Wasser betrieben werden. In diesem Fall sind jedoch genaue Berechnungen erforderlich, um die Dicke und Breite der Schaufeln entsprechend der Stärke des Wasserflusses auszuwählen.

Der Daria-Rotor ähnelt einer „Windmühle“, die nur unter Wasser installiert ist, und kann unabhängig von saisonalen Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit betrieben werden

Vertikalrotoren werden selten zur Errichtung lokaler Wasserkraftwerke eingesetzt. Trotz der guten Effizienzindikatoren und der scheinbaren Einfachheit des Designs ist die Bedienung der Anlage recht komplex, da das System vor Arbeitsbeginn „hochgefahren“ werden muss, aber nur das Einfrieren des Reservoirs eine laufende Station stoppen kann. Daher wird der Darrieus-Rotor hauptsächlich in Industrieunternehmen eingesetzt.

Unterwasserpropeller „Windmühle“

Tatsächlich ist dies die einfachste Luftwindmühle, nur dass sie unter Wasser installiert wird. Die Abmessungen der Schaufeln werden in Abhängigkeit von der Strömungskraft berechnet, um maximale Rotationsgeschwindigkeit und minimalen Widerstand zu gewährleisten. Wenn die aktuelle Geschwindigkeit beispielsweise 2 m/s nicht überschreitet, sollte die Breite der Klinge innerhalb von 2–3 cm liegen.

Ein Unterwasserpropeller lässt sich leicht mit eigenen Händen herstellen, ist jedoch nur für tiefe und schnelle Flüsse geeignet – in einem flachen Gewässer können rotierende Blätter Fischer, Schwimmer, Wasservögel und Tiere verletzen

Eine solche Windmühle wird „in Richtung“ der Strömung installiert, ihre Flügel funktionieren jedoch nicht aufgrund des Drucks des Wasserdrucks, sondern aufgrund der Erzeugung einer Auftriebskraft (nach dem Prinzip eines Flugzeugflügels oder eines Schiffspropellers).

Wasserrad mit Flügeln

Ein Wasserrad ist eine der einfachsten Versionen einer hydraulischen Maschine, die seit der Zeit des Römischen Reiches bekannt ist. Die Effizienz seines Betriebs hängt weitgehend von der Art der Quelle ab, auf der es installiert ist.

Das Gießrad kann sich nur durch die Strömungsgeschwindigkeit drehen, und das Füllrad kann sich nur durch den Druck und das Gewicht des von oben auf die Schaufeln fallenden Wassers drehen

Abhängig von der Tiefe und dem Grund des Gewässers können unterschiedliche Arten von Rädern eingebaut werden:

• Untergetaucht (oder am Boden fließend) – geeignet für flache Flüsse mit schneller Strömung.
• Mittlere Strömung – in Kanälen mit natürlichen Kaskaden angeordnet, so dass die Strömung etwa in der Mitte der rotierenden Trommel fällt.
• Hochwasser (oder oben montiert) – wird unter einem Damm, einem Rohr oder am unteren Ende einer natürlichen Schwelle installiert, sodass das fallende Wasser seinen Weg durch die Oberseite des Rades fortsetzt.

Das Funktionsprinzip ist jedoch bei allen Varianten gleich: Wasser fällt auf die Schaufeln und treibt ein Rad an, das den Generator für das Minikraftwerk in Rotation versetzt.

Hersteller von hydraulischen Geräten bieten fertige Turbinen an, deren Schaufeln speziell an eine bestimmte Wasserströmungsgeschwindigkeit angepasst sind. Aber Heimwerker stellen Trommelstrukturen auf altmodische Weise her – aus Abfallmaterialien.

Die Errichtung eines eigenen Wasserkraftwerks ist eine der kostengünstigsten und umweltfreundlichsten Möglichkeiten, eine Datscha, einen Bauernhof oder eine Touristenbasis mit Energieressourcen zu versorgen

Möglicherweise wirkt sich die mangelnde Optimierung auf die Effizienzindikatoren aus, aber die Kosten für selbstgebaute Geräte sind um ein Vielfaches günstiger als für gekaufte Analoggeräte. Daher ist ein Wasserrad die beliebteste Option für die Organisation eines eigenen Mini-Wasserkraftwerks.

Bedingungen für die Installation eines Wasserkraftwerks

Trotz der verlockenden Billigkeit der von einem Wasserkraftgenerator erzeugten Energie ist es wichtig, die Eigenschaften der Wasserquelle zu berücksichtigen, deren Ressourcen Sie für Ihren eigenen Bedarf nutzen möchten. Denn nicht jeder Wasserlauf ist für den Betrieb eines Kleinwasserkraftwerks, insbesondere ganzjährig, geeignet, so dass es nicht schaden kann, die Möglichkeit des Anschlusses an eine zentrale Hauptleitung in Reserve zu haben.

Ein paar Vor- und Nachteile

Die Hauptvorteile eines einzelnen Wasserkraftwerks liegen auf der Hand: kostengünstige Ausrüstung, die billigen Strom erzeugt und zudem der Natur keinen Schaden zufügt (im Gegensatz zu Dämmen, die den Fluss eines Flusses blockieren). Obwohl das System nicht als absolut sicher bezeichnet werden kann, können die rotierenden Elemente der Turbinen dennoch zu Verletzungen bei den Bewohnern der Unterwasserwelt und sogar bei Menschen führen.

Um Unfälle zu vermeiden, muss das Wasserkraftwerk eingezäunt werden, und wenn die Anlage vollständig von Wasser verdeckt wird, muss am Ufer ein Warnschild angebracht werden

Vorteile von Mini-Wasserkraftwerken:

1. Im Gegensatz zu anderen „kostenlosen“ Energiequellen (Sonnenkollektoren, Windgeneratoren) können hydraulische Systeme unabhängig von Tageszeit und Wetter betrieben werden. Das Einzige, was sie stoppen kann, ist das Einfrieren des Reservoirs.
2. Um einen Hydrogenerator zu installieren, ist kein großer Fluss erforderlich – die gleichen Wasserräder können auch in kleinen (aber schnellen!) Bächen erfolgreich eingesetzt werden.
3. Die Geräte stoßen keine Schadstoffe aus, verunreinigen das Wasser nicht und arbeiten nahezu geräuschlos.
4. Um ein Mini-Wasserkraftwerk mit einer Leistung von bis zu 100 kW zu installieren, benötigen Sie keine Genehmigungen (allerdings hängt alles von den örtlichen Behörden und der Art der Installation ab).
5. Überschüssiger Strom kann an Nachbarhäuser verkauft werden.

Was die Nachteile betrifft, kann eine unzureichende Stromstärke zu einem ernsthaften Hindernis für den produktiven Betrieb der Ausrüstung werden. In diesem Fall ist der Bau von Hilfskonstruktionen erforderlich, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.

Messung der Stärke des Wasserflusses

Um über die Art und Weise der Installation der Station nachzudenken, müssen Sie zunächst die Geschwindigkeit des Wasserflusses an Ihrer bevorzugten Quelle messen. Am einfachsten ist es, einen leichten Gegenstand (z. B. einen Tennisball, ein Stück Schaumstoff oder einen Angelschwimmer) auf die Stromschnellen abzusenken und mit einer Stoppuhr die Zeit zu messen, die er benötigt, um die Distanz zu einem Orientierungspunkt zurückzulegen . Die Standarddistanz für das „Schwimmen“ beträgt 10 Meter.

Wenn sich der Stausee weit vom Haus entfernt befindet, können Sie einen Umleitungskanal oder eine Rohrleitung bauen und gleichzeitig Höhenunterschiede berücksichtigen

Jetzt müssen Sie die zurückgelegte Strecke in Metern durch die Anzahl der Sekunden dividieren – das ist die Geschwindigkeit der Strömung. Wenn der resultierende Wert jedoch weniger als 1 m/s beträgt, müssen künstliche Strukturen errichtet werden, um die Strömung aufgrund von Höhenänderungen zu beschleunigen. Dies kann mit Hilfe eines zusammenklappbaren Damms oder eines schmalen Abflussrohrs erfolgen. Aber ohne einen guten Durchfluss muss die Idee eines Wasserkraftwerks aufgegeben werden.

Herstellung eines Wasserkraftwerks auf Basis eines Wasserrades

Natürlich ist der Zusammenbau und die Errichtung eines Kolosses, der einem Unternehmen oder einer Siedlung mit nur einem Dutzend Häusern dienen soll, eine Idee aus dem Bereich der Science-Fiction. Aber der Bau eines Mini-Wasserkraftwerks mit eigenen Händen, um Strom zu sparen, ist durchaus möglich. Darüber hinaus können Sie sowohl vorgefertigte Komponenten als auch improvisierte Materialien verwenden.

Daher werden wir Schritt für Schritt die Herstellung der einfachsten Struktur betrachten – eines Wasserrades.

Benötigte Materialien und Werkzeuge

Um mit Ihren eigenen Händen ein Mini-Wasserkraftwerk zu bauen, müssen Sie ein Schweißgerät, einen Winkelschleifer, eine Bohrmaschine und einen Satz Hilfswerkzeuge vorbereiten – einen Hammer, einen Schraubendreher, ein Lineal.

Materialien, die Sie benötigen:

• Ecken und Bleche mit einer Dicke von mindestens 5 mm.
• PVC- oder verzinkte Stahlrohre zur Herstellung von Klingen.
• Generator (Sie können einen fertigen Generator verwenden oder ihn selbst herstellen, wie in diesem Beispiel).
• Bremsscheiben.
• Welle und Lager.
• Sperrholz.
• Polystyrolharz zum Gießen von Rotor und Stator.
• 15 mm Kupferdraht für einen selbstgebauten Generator.
• Neodym-Magneten.

Bitte beachten Sie, dass die Radstruktur ständig mit Wasser in Berührung kommt. Daher müssen Metall- und Holzelemente feuchtigkeitsgeschützt ausgewählt werden (oder Sie müssen sich selbst um Imprägnierung und Lackierung kümmern). Im Idealfall kann Sperrholz durch Kunststoff ersetzt werden, Holzteile sind jedoch einfacher zu beschaffen und in die gewünschte Form zu bringen.

Radmontage und Düsenherstellung

Die Basis für das Rad selbst können zwei Stahlscheiben gleichen Durchmessers sein (wenn es möglich ist, die Stahltrommel vom Kabel zu bekommen – super, das beschleunigt den Montageprozess erheblich).

Wenn in den verfügbaren Materialien jedoch kein Metall enthalten ist, können Sie Kreise aus wasserfestem Sperrholz schneiden, wobei selbst behandeltes Holz in Bezug auf Festigkeit und Lebensdauer nicht mit Stahl zu vergleichen ist. Dann müssen Sie in eine der Scheiben ein rundes Loch schneiden, um den Generator zu installieren.

Danach werden die Klingen hergestellt und es werden mindestens 16 Stück benötigt. Dazu werden verzinkte Rohre der Länge nach in zwei oder vier Teile (je nach Durchmesser) geschnitten. Anschließend müssen die Schneidbereiche und die Oberfläche der Klingen selbst poliert werden, um den Energieverlust durch Reibung zu reduzieren.

Die Schaufeln sind in einem Winkel von ca. 40–45 Grad angebracht – dies trägt dazu bei, die Oberfläche zu vergrößern, die von der Strömungskraft beeinflusst wird

Der Abstand zwischen den beiden Seitenscheiben sollte möglichst der Länge der Messer entsprechen. Um die Position für zukünftige Naben zu markieren, wird empfohlen, eine Schablone aus Sperrholz anzufertigen, die die Position für jedes Teil und das Loch zur Befestigung des Rades am Generator markiert. Die fertigen Markierungen können außen auf einer der Scheiben angebracht werden.

Anschließend werden die Kreise mit massiven Gewindestangen parallel zueinander montiert und die Rotorblätter an den gewünschten Positionen angeschweißt oder verschraubt. Die Trommel dreht sich auf Lagern und als Stütze dient ein Rahmen aus Winkeln oder Rohren mit kleinem Durchmesser.

Die Düse ist für Wasserquellen vom Kaskadentyp ausgelegt. Mit einer solchen Installation können Sie die Strömungsenergie maximal nutzen. Dieses Hilfselement wird durch Biegen von Blechen, anschließendes Schweißen der Nähte und anschließende Montage an einem Rohr hergestellt.

Wenn Ihr Gebiet jedoch über einen flachen Fluss ohne Stromschnellen oder andere hochgelegene Hindernisse verfügt, ist diese Angabe nicht erforderlich.

Es ist wichtig, dass die Breite des Düsenauslasses der Breite des Rades selbst entspricht, da sonst ein Teil des Flusses „im Leerlauf“ bleibt und die Schaufeln nicht erreicht

Jetzt muss das Rad auf die Achse montiert und auf einem Träger aus geschweißten oder geschraubten Ecken montiert werden. Es bleibt nur noch, einen Generator zu bauen (oder einen fertigen zu installieren) und schon können Sie zum Fluss gehen.

DIY-Generator

Um einen selbstgebauten Generator herzustellen, müssen Sie den Stator wickeln und füllen, wofür Sie Spulen mit jeweils 125 Windungen Kupferdraht benötigen. Nach dem Verbinden wird die gesamte Struktur mit Polyesterharz gefüllt.

Jede Phase besteht aus drei in Reihe geschalteten Strängen, sodass die Verbindung in Form eines Sterns oder eines Dreiecks mit mehreren externen Leitungen erfolgen kann

Jetzt müssen Sie eine Sperrholzschablone vorbereiten, die der Größe der Bremsscheibe entspricht. Auf dem Holzring sind Markierungen und Schlitze für die Montage von Magneten angebracht (in diesem Fall wurden Neodym-Magnete mit einer Dicke von 1,3 cm, einer Breite von 2,5 cm und einer Länge von 5 cm verwendet). Anschließend wird der entstandene Rotor ebenfalls mit Harz gefüllt und nach dem Trocknen an der Radtrommel befestigt.

Wasserrad mit einem Rotor aus Bremsscheiben und einem Generator aus Spulen aus Kupferdraht – bemalt, vorzeigbar und betriebsbereit

Als letztes muss ein Aluminiumgehäuse mit einem Amperemeter installiert werden, das die Gleichrichter abdeckt. Die Aufgabe dieser Elemente besteht darin, Drehstrom in Gleichstrom umzuwandeln.

Nach der Installation des Rades im Flusslauf eines kleinen Flusses mit einer Kaskade oder einem Auslassrohr können Sie mit der Leistung eines Mini-Wasserkraftwerks von 1,9 A * 12 V bei 110 U/min rechnen

Um zu verhindern, dass Blätter, Sand und andere mit der Strömung mitgebrachte Fremdkörper in das Rad gelangen, empfiehlt es sich, vor dem Gerät ein Schutznetz anzubringen.

Sie können auch mit den Lücken zwischen den Magneten und Spulen mit einer erhöhten Windungszahl experimentieren, um die Effizienz der Hydraulikstation zu erhöhen.

Nützliches Video zum Thema

Ein Beispiel für eine funktionierende hydraulische Anlage mit einem selbstgebauten Generator auf Basis eines Drehstrommotors:

Mini-Wasserkraftwerk nach dem Prinzip eines Wasserrades:

Eine Station auf Basis eines Fahrradrades ist eine interessante Möglichkeit, das Problem der Energieversorgung im Urlaub fernab der Zivilisation zu lösen:

Wie Sie sehen, ist der Bau eines Wasser-Minikraftwerks mit eigenen Händen gar nicht so schwierig. Da die meisten Berechnungen und Parameter seiner Komponenten jedoch „nach Augenmaß“ ermittelt werden, sollten Sie auf mögliche Ausfälle und damit verbundene Kosten vorbereitet sein.

Wenn Ihnen in diesem Bereich Wissen und Erfahrung fehlen, sollten Sie auf Spezialisten vertrauen, die alle notwendigen Berechnungen durchführen, die für Ihren Fall optimale Ausrüstung empfehlen und diese effizient installieren.

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Mini-Wasserkraftwerke für ein Privathaus, eine Hütte

Regelmäßige Strompreiserhöhungen regen viele Menschen zum Nachdenken über alternative Stromquellen an. Eine der besten Lösungen in diesem Fall ist ein Wasserkraftwerk. Die Suche nach einer Lösung für dieses Problem betrifft nicht nur die Größe des Landes. Immer häufiger sieht man Mini-Wasserkraftwerke für zu Hause (Datscha). Die Kosten fallen in diesem Fall nur für Bau und Wartung an. Der Nachteil einer solchen Struktur besteht darin, dass ihre Errichtung nur unter bestimmten Bedingungen möglich ist. Ein Wasserdurchfluss ist erforderlich. Darüber hinaus erfordert der Bau dieser Struktur in Ihrem Garten die Genehmigung der örtlichen Behörden.

Diagramm eines Mini-Wasserkraftwerks

Das Funktionsprinzip eines Wasserkraftwerks für zu Hause ist recht einfach. Das Strukturdiagramm sieht so aus. Wasser fällt auf die Turbine und versetzt die Rotorblätter in Rotation. Sie wiederum treiben aufgrund des Drehmoments oder der Druckdifferenz den hydraulischen Antrieb an. Die empfangene Energie wird von ihm an einen elektrischen Generator übertragen, der Strom erzeugt.

Derzeit ist ein Wasserkraftwerksschema meist mit einem Steuerungssystem ausgestattet. Dadurch kann das Design automatisch arbeiten. Bei Bedarf (zum Beispiel bei einem Unfall) kann auf manuelle Steuerung umgeschaltet werden.

Arten von Mini-Wasserkraftwerken

Es versteht sich, dass Mini-Wasserkraftwerke nicht mehr als dreitausend Kilowatt produzieren können. Dies ist die maximale Leistung einer solchen Struktur. Der genaue Wert hängt von der Art des Wasserkraftwerks und der Bauart der verwendeten Ausrüstung ab.

Abhängig von der Art des Wasserflusses werden folgende Arten von Stationen unterschieden:

• Kanal, charakteristisch für Ebenen. Sie werden an Flüssen mit geringem Durchfluss installiert.
• Stationäre Systeme nutzen die Energie von Wasserflüssen mit schnellem Wasserfluss.
• Wasserkraftwerke werden an Orten installiert, an denen der Wasserdurchfluss abnimmt. Sie sind am häufigsten in Industrieunternehmen anzutreffen.
• Mobil, die aus verstärkten Schläuchen gebaut sind.

Für den Bau eines Wasserkraftwerks reicht bereits ein kleiner Bach, der durch das Gelände fließt. Besitzer von Häusern mit zentraler Wasserversorgung sollten nicht verzweifeln.

Eines der amerikanischen Unternehmen hat eine Station entwickelt, die in das Wasserversorgungssystem eines Hauses eingebaut werden kann. In das Wasserversorgungssystem ist eine kleine Turbine eingebaut, die durch den durch die Schwerkraft bewegten Wasserfluss angetrieben wird. Dies verringert die Wasserdurchflussmenge, senkt aber die Stromkosten. Darüber hinaus ist diese Installation absolut sicher.

Sogar Mini-Wasserkraftwerke werden in Abwasserrohren installiert. Doch ihr Aufbau erfordert die Schaffung bestimmter Voraussetzungen. Aufgrund des Gefälles sollte das Wasser auf natürliche Weise durch das Rohr fließen. Die zweite Voraussetzung besteht darin, dass der Rohrdurchmesser für die Installation der Geräte geeignet sein muss. Und das ist in einem separaten Haus nicht möglich.

Klassifizierung von Mini-Wasserkraftwerken

Mini-Wasserkraftwerke (die Häuser, in denen sie zumeist im privaten Sektor eingesetzt werden) gehören meist zu einem der folgenden Typen, die sich im Funktionsprinzip unterscheiden:

• Das Wasserrad ist der traditionelle Typ, der am einfachsten zu implementieren ist.
• Propeller. Sie werden dort eingesetzt, wo das Flussbett eine Breite von mehr als zehn Metern hat.
• Die Girlande wird an Flüssen mit geringem Durchfluss installiert. Um die Geschwindigkeit des Wasserflusses zu erhöhen, werden zusätzliche Strukturen verwendet.
• Der Darrieus-Rotor wird üblicherweise in Industrieunternehmen installiert.

Die Verbreitung dieser Optionen ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass sie keinen Staudammbau erfordern.

Wasserrad

Hierbei handelt es sich um einen klassischen Typ eines Wasserkraftwerks, der vor allem im Privatsektor beliebt ist. Mini-Wasserkraftwerke dieser Art sind große Räder, die sich drehen können. Seine Klingen sinken ins Wasser. Der Rest der Struktur befindet sich über dem Flussbett, wodurch sich der gesamte Mechanismus bewegt. Die Kraft wird über einen hydraulischen Antrieb an einen Generator übertragen, der Strom erzeugt.

Propellerstation

Auf dem Rahmen befinden sich in vertikaler Position ein Rotor und eine Unterwasserwindmühle, die unter Wasser abgesenkt wird. Eine Windmühle hat Flügel, die sich unter dem Einfluss des Wasserflusses drehen. Den besten Widerstand bieten zwei Zentimeter breite Schaufeln (mit schneller Strömung, deren Geschwindigkeit jedoch zwei Meter pro Sekunde nicht überschreitet).

In diesem Fall werden die Rotorblätter durch die resultierende Auftriebskraft und nicht durch den Wasserdruck angetrieben. Darüber hinaus verläuft die Bewegungsrichtung der Schaufeln senkrecht zur Strömungsrichtung. Dieser Prozess ähnelt dem von Windkraftanlagen, nur dass er unter Wasser funktioniert.

Wasserkraftwerk Garlyandnaya

Diese Art von Mini-Wasserkraftwerken besteht aus einem über ein Flussbett gespannten und in einem Stützlager befestigten Kabel. Daran werden Turbinen von geringer Größe und geringem Gewicht (hydraulische Rotoren) in Form einer Girlande aufgehängt und starr befestigt. Sie bestehen aus zwei Halbzylindern. Durch die Ausrichtung der Achsen beim Absenken ins Wasser entsteht in ihnen ein Drehmoment. Dadurch wird das Kabel gebogen, gedehnt und beginnt sich zu drehen. In dieser Situation kann das Kabel mit einer Welle verglichen werden, die der Kraftübertragung dient. Eines der Enden des Kabels ist mit dem Getriebe verbunden. Auf ihn wird die Kraft aus der Drehung des Kabels und der hydraulischen Propeller übertragen.

Das Vorhandensein mehrerer „Girlanden“ wird dazu beitragen, die Leistung der Station zu erhöhen. Sie können miteinander verbunden werden. Auch dies erhöht den Wirkungsgrad dieses Wasserkraftwerks nicht wesentlich. Dies ist einer der Nachteile einer solchen Struktur.

Ein weiterer Nachteil dieser Art ist die Gefahr, die sie für andere darstellt. Diese Art von Station kann nur an verlassenen Orten verwendet werden. Warnschilder sind erforderlich.

Rotor Daria

Ein Mini-Wasserkraftwerk für ein Privathaus dieser Art ist nach seinem Entwickler Georges Darrieus benannt. Dieses Design wurde bereits 1931 patentiert. Es handelt sich um einen Rotor, auf dem sich die Rotorblätter befinden. Die erforderlichen Parameter werden für jedes Blatt individuell ausgewählt. Der Rotor wird in vertikaler Position unter Wasser abgesenkt. Die Schaufeln drehen sich aufgrund des Druckunterschieds, der durch das über ihre Oberfläche fließende Wasser entsteht. Dieser Vorgang ähnelt dem Auftrieb, der Flugzeuge zum Abheben bringt.

Dieser Wasserkraftwerkstyp weist einen guten Wirkungsgrad auf. Dreifacher Vorteil: Die Fließrichtung spielt keine Rolle.

Zu den Nachteilen dieses Kraftwerkstyps gehören ein komplexer Aufbau und eine schwierige Installation.

Vorteile von Mini-Wasserkraftwerken

Unabhängig von der Bauart haben Mini-Wasserkraftwerke eine Reihe von Vorteilen:

• Sie sind umweltfreundlich und produzieren keine klimaschädlichen Stoffe.
• Die Stromerzeugung erfolgt geräuschlos.
• Das Wasser bleibt sauber.
• Die Stromerzeugung erfolgt kontinuierlich, unabhängig von Tageszeit und Wetterbedingungen.
• Schon ein kleiner Bach reicht aus, um eine Station einzurichten.
• Überschüssiger Strom kann an Nachbarn verkauft werden.
• Sie benötigen nicht viele Genehmigungsunterlagen.

Mini-Wasserkraftwerk zum Selbermachen

Sie können eine Wasserstation bauen, um selbst Strom zu erzeugen. Für ein Privathaus reichen zwanzig Kilowatt pro Tag. Sogar ein selbstgebautes Mini-Wasserkraftwerk kann diesen Wert bewältigen. Es ist jedoch zu bedenken, dass dieser Prozess durch eine Reihe von Merkmalen gekennzeichnet ist:

• Es ist ziemlich schwierig, genaue Berechnungen durchzuführen.
• Die Abmessungen und Dicke der Elemente werden nur experimentell „nach Augenmaß“ ausgewählt.
• Selbstgebaute Strukturen verfügen nicht über Schutzelemente, was zu häufigen Ausfällen und damit verbundenen Kosten führt.

Wenn Sie also nicht über Erfahrung und bestimmte Kenntnisse in diesem Bereich verfügen, ist es besser, diese Art von Idee aufzugeben. Es kann günstiger sein, eine fertige Station zu kaufen.

Wenn Sie sich dennoch dazu entschließen, alles selbst zu machen, müssen Sie zunächst die Geschwindigkeit des Wasserflusses im Fluss messen. Denn davon hängt die erzielbare Leistung ab. Wenn die Geschwindigkeit weniger als einen Meter pro Sekunde beträgt, ist der Bau eines Mini-Wasserkraftwerks an diesem Standort nicht gerechtfertigt.

Ein weiterer Schritt, der nicht ausgelassen werden darf, sind Berechnungen. Es ist notwendig, die Höhe der Kosten, die für den Bau der Station anfallen, sorgfältig zu kalkulieren. Daher könnte sich herausstellen, dass Wasserkraft nicht die beste Option ist. Dann sollten Sie auf andere alternative Stromarten achten.

Ein Mini-Wasserkraftwerk kann die optimale Lösung zur Energiekosteneinsparung sein. Für den Bau muss sich in der Nähe des Hauses ein Fluss befinden. Abhängig von den gewünschten Eigenschaften können Sie eine geeignete Wasserkraftwerksoption auswählen. Mit der richtigen Vorgehensweise können Sie eine solche Konstruktion sogar mit Ihren eigenen Händen herstellen.

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Kostenloser Strom – Mini-Wasserkraftwerk zum Selbermachen

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 Wirklichkeit hängt die resultierende Leistung von vielen Faktoren ab, ist aber für die Bewertung geeignet.

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.

Die Leistung eines selbstgebauten Mini-Wasserkraftwerks ist 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. Dabei handelt es sich jedoch um recht komplexe Konstruktionen, die eher in der Fabrik hergestellt als selbst hergestellt werden.

Rotor Daria

Es handelt sich um einen Rotor mit vertikaler Achse, der zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet wird. Ein vertikaler Rotor, der sich aufgrund des Druckunterschieds an seinen Rotorblättern 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

Das 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 ist eine Klingenbreite von nur 2 cm ausreichend. Bei einer solchen Breite ergibt sich ein minimaler Widerstand und eine maximale Rotationsgeschwindigkeit. 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

Die Nachteile eines Girlandenwasserkraftwerks liegen auf der Hand: hoher Materialverbrauch, Gefahr für andere (langes Unterwasserkabel, im Wasser versteckte Rotoren, Verstopfung 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. Der Daria-Rotor ist schwer zu berechnen und herzustellen. Bevor Sie mit der Arbeit beginnen, müssen Sie sie 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.

Die am weitesten verbreiteten Konstruktionen für den Bau selbstgebauter Wasserkraftwerke sind Propeller und Wasserrad. Da diese Optionen relativ einfach herzustellen sind, nur minimale Berechnungen erfordern und mit minimalen Kosten implementiert werden können, weisen sie eine hohe Effizienz auf und sind einfach zu konfigurieren und zu bedienen.

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

Ein Beispiel für ein einfaches 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 Blätter sollten die Länge von der Radfelge bis zur Nabe haben und 2–4 cm breit sein. Diese Blätter werden mit einer beliebigen verfügbaren Methode oder mit vorbereiteten Befestigungselementen installiert. 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 Mobiltelefone oder andere Geräte aufladen.

bazila.net

Wasserkraftwerk zum Selbermachen auf Ihrem eigenen Grundstück

Selbstgebautes Mini-Wasserkraftwerk, mit eigenen Händen gebaut: ein Foto mit Beschreibung sowie mehrere Videos, die den Betrieb eines Mini-Wasserkraftwerks zeigen.

Der Autor lässt einen kleinen Bach in der Nähe seines Hauses fließen, was ihn auf die Idee brachte, ein Mini-Wasserkraftwerk zu bauen, um zusätzlichen Strom für die Beleuchtung des Hauses und den Betrieb von Haushaltsgeräten mit geringem Stromverbrauch zu gewinnen.

Die Turbine wurde unabhängig aus feuchtigkeitsbeständigem Sperrholz mit einer Dicke von 13 mm hergestellt.

Das Ergebnis war ein Rad mit einem Durchmesser von 1200 mm und einer Breite von 600 mm; die Struktur wurde zusätzlich mit einer wasserabweisenden Beschichtung versehen.

Die Turbinenhalterung besteht aus Eichenholz, die gesamte Anlage ist mit Ankern auf einem am Bachgrund gegossenen Betonsockel befestigt.

Dieses selbstgebaute Mini-Wasserkraftwerk verwendet einen Wind Blue Power Permanentmagnetgenerator; es ist in der Lage, 12 V bei nur 130 U/min zu erzeugen. Ein normaler Autogenerator ist hier nicht geeignet, da dieser 12 V bei mehr als 1000 U/min erzeugt. Die Übertragung des Drehmoments von der Turbine auf den Generator erfolgt über ein Kettengetriebe.

Zunächst drehte sich die Turbine nicht schnell genug und der Autor beschloss, eine zusätzliche Stufe unter dem Damm zu errichten, bei der sich das Wasser in einer schmalen Mündung sammelte und mit größerer Wucht auf die Radschaufeln fiel.

An den Generator sind ein Paar 12V 110A Autobatterien und ein Wechselrichter angeschlossen.

Die Ausgangsleistung eines Mini-Wasserkraftwerks beträgt 50 W, in der Spitze produziert es bis zu 500 W.

Meiner Meinung nach ist die Idee nicht schlecht, die Anlage ist verbesserungswürdig, ihre Leistung reicht natürlich nicht aus, um das Haus vollständig mit Energie zu versorgen, aber als zusätzliche kostenlose Stromquelle ist sie durchaus geeignet.

Turbinenrad für Generator.

Selbstgebautes Mini-Wasserkraftwerk bei der Arbeit.

Video: Wasserkraftturbine unter Volllast.

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Mini-Wasserkraftwerk zum Selbermachen – ist es echt?

Da die Stromtarife in letzter Zeit steigen, gewinnen erneuerbare Stromquellen für die Bevölkerung immer mehr an Bedeutung und ermöglichen es ihnen, Strom nahezu kostenlos zu beziehen. Unter den der Menschheit bekannten Quellen sind Sonnenkollektoren, Windgeneratoren und Wasserkraftwerke für Privathaushalte hervorzuheben. Letztere sind jedoch recht komplex, da sie unter sehr aggressiven Bedingungen arbeiten müssen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es unmöglich ist, mit eigenen Händen ein Mini-Wasserkraftwerk zu bauen.

Um alles richtig und effizient zu machen, kommt es vor allem auf die Wahl der richtigen Materialien an. Sie müssen eine maximale Haltbarkeit der Station gewährleisten. Selbstgebaute Wasserkraftgeneratoren, deren Leistung mit der von Sonnenkollektoren und Windturbinen vergleichbar ist, können eine viel größere Energiemenge erzeugen. Aber obwohl viel von den Materialien abhängt, endet hier noch nicht alles.

Arten von Mini-Wasserkraftwerken

Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Varianten von Mini-Wasserkraftwerken, von denen jede ihre eigenen Vor- und Nachteile hat. Folgende Gerätetypen werden unterschieden:

• Girlande;
• Propeller;
• Daria-Rotor;
• Wasserrad mit Flügeln.

Ein Girlandenwasserkraftwerk besteht aus einem Kabel, an dem Rotoren befestigt sind. Ein solches Kabel wird über den Fluss gezogen und ins Wasser getaucht. Der Wasserfluss im Fluss beginnt, die Rotoren zu drehen, die wiederum das Kabel drehen, an dessen einem Ende sich ein Lager und am anderen Ende ein Generator befindet.

Der nächste Typ ist ein Wasserrad mit Schaufeln. Es wird senkrecht zur Wasseroberfläche installiert und taucht weniger als die Hälfte ein. Wenn der Wasserfluss auf das Rad einwirkt, dreht es sich und bringt den Generator für das Mini-Wasserkraftwerk, an dem dieses Rad befestigt ist, in Rotation.

Klassisches Wasserrad – ein vergessenes altes

Beim Propellerwasserkraftwerk handelt es sich um eine unter Wasser stehende Windkraftanlage mit vertikalem Rotor. Die Breite der Flügel einer solchen Windmühle beträgt nicht mehr als 2 Zentimeter. Diese Breite reicht für Wasser aus, da Sie mit dieser Leistung die maximale Strommenge bei minimalem Widerstand erzeugen können. Diese Breite ist zwar nur für Strömungsgeschwindigkeiten bis 2 Meter pro Sekunde optimal.

Für andere Bedingungen werden die Parameter der Rotorblätter separat berechnet. Und der Darrieus-Rotor ist ein vertikal positionierter Rotor, der nach dem Prinzip des Differenzdrucks arbeitet. Ähnlich verhält es sich mit einem Flugzeugflügel, der vom Auftrieb beeinflusst wird.

Vorteile und Nachteile

Wenn wir ein Girlanden-Wasserkraftwerk betrachten, weist es eine Reihe offensichtlicher Mängel auf. Erstens stellt das bei der Konstruktion verwendete lange Kabel eine Gefahr für andere dar. Auch unter Wasser versteckte Rotoren stellen eine große Gefahr dar. Darüber hinaus sind die geringen Effizienzindikatoren und der hohe Materialverbrauch erwähnenswert.

Was die Nachteile des Darrieus-Rotors angeht, muss das Gerät zuerst hochgefahren werden, damit es mit der Stromerzeugung beginnen kann. In diesem Fall wird der Strom zwar direkt über dem Wasser entnommen, sodass der Generator unabhängig von der Änderung des Wasserflusses Strom erzeugt.

All dies sind Faktoren, die hydraulische Turbinen für Mini-Wasserkraftwerke und Wasserräder immer beliebter machen. Betrachtet man den manuellen Aufbau solcher Geräte, sind sie gar nicht so kompliziert. Darüber hinaus sind solche Mini-Wasserkraftwerke bei minimalen Kosten in der Lage, maximale Effizienzindikatoren zu liefern. Die Kriterien für Popularität liegen also auf der Hand.

Wo soll mit dem Bau begonnen werden?

Der Bau eines Mini-Wasserkraftwerks mit eigenen Händen sollte mit der Messung der Geschwindigkeitsindikatoren der Flussflüsse beginnen. Das geht ganz einfach: Einfach eine Distanz von 10 Metern flussaufwärts markieren, eine Stoppuhr zur Hand nehmen, einen Chip ins Wasser werfen und die Zeit notieren, die er benötigt, um die gemessene Distanz zurückzulegen.

Wenn man schlussendlich 10 Meter durch die Anzahl der benötigten Sekunden dividiert, erhält man die Geschwindigkeit des Flusses in Metern pro Sekunde. Es ist zu bedenken, dass es keinen Sinn macht, Mini-Wasserkraftwerke an Orten zu bauen, an denen die Strömungsgeschwindigkeit 1 m/s nicht überschreitet.

Wenn der Stausee weit entfernt ist, können Sie einen Bypass-Kanal bauen

Wenn Sie herausfinden möchten, wie Mini-Wasserkraftwerke in Gebieten mit geringer Flussgeschwindigkeit gebaut werden, können Sie versuchen, den Durchfluss durch die Organisation eines Höhenunterschieds zu erhöhen. Dies kann durch die Installation eines Abflussrohrs im Tank erfolgen. In diesem Fall hat der Durchmesser des Rohrs direkten Einfluss auf die Geschwindigkeit des Wasserflusses. Je kleiner der Durchmesser, desto schneller ist die Strömung.

Dieser Ansatz ermöglicht die Organisation eines Mini-Wasserkraftwerks, selbst wenn in der Nähe des Hauses ein kleiner Bach fließt. Das heißt, darauf wird ein zusammenklappbarer Damm errichtet, unter dem ein Mini-Wasserkraftwerk direkt installiert ist, um das Haus und die Haushaltsgeräte mit Strom zu versorgen.

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Wassergenerator aus der Luft » Nützliche hausgemachte Produkte

Aufbau, Funktionsprinzip eines Wassergenerators Der Wassergenerator ist ein Pyramidenrahmen mit einem feuchtigkeitsabsorbierenden Füllstoff. Der Pyramidenrahmen wird von vier Säulen gebildet. 3, an der Basisposition angeschweißt. 4, aus Metallecke. In den Raum zwischen den Ecken des Sockels ist ein Metallgitter eingeschweißt, Pos. 15: von unten bis zur Basis mit Pads Pos. 6, eine Polyethylenschale ist angebracht, Pos. 5 mit einem Loch in der Mitte. Der Innenraum des Gitterrahmens ist dicht (jedoch ohne Verformung der Wände) mit feuchtigkeitsabsorbierendem Material gefüllt. Von außen ist auf dem Pyramidenrahmen eine transparente Posenkuppel aufgesetzt. 1, die mit vier Tragen fixiert wird, Pos. 8 und Stoßdämpfer Pos. 14.

Der Wassergenerator hat zwei Betriebszyklen: Aufnahme von Feuchtigkeit aus der Luft durch den Füllstoff; Verdunstung der Feuchtigkeit aus dem Füllstoff mit anschließender Kondensation an den Wänden der Kuppel. Bei Sonnenuntergang wird die transparente Kuppel angehoben, um Luftzugang zum Füller zu ermöglichen; Der Füllstoff nimmt die ganze Nacht über Feuchtigkeit auf. Am Morgen wird die Kuppel abgesenkt und mit einem Stoßdämpfer abgedichtet; Die Sonne verdunstet Feuchtigkeit aus dem Füllstoff, Dampf sammelt sich im oberen Teil der Pyramide, Kondenswasser fließt an den Wänden der Kuppel hinunter auf die Wanne und füllt den Behälter durch ein Loch darin mit Wasser.

Herstellung eines WassergeneratorsDie Vorbereitungen für die Herstellung eines Wassergenerators beginnen mit dem Sammeln des Füllmaterials. Als Füllstoff werden Zeitungspapierreste verwendet; Zeitungspapier sollte von der Druckschrift befreit werden, um eine Verstopfung des entstehenden Wassers durch Bleiverbindungen zu vermeiden. Das Sammeln von Papier wird viel Zeit in Anspruch nehmen. In dieser Zeit werden auch die restlichen Elemente des Wassergenerators hergestellt. Der Sockel ist aus Metallecken mit den Regalabmessungen 35x35 mm geschweißt, vier Stützen pos. 10 gleiche Ecken und acht Klammern pos. 13. Die Halterungen sind durch Stahlstangen Pos. miteinander verbunden. 17 Länge 930 mm; Durchmesser 10 mm. Auf den Eckböden ist ein Metallgitter mit einer Maschenweite von 15x15 mm angeschweißt. Maschendrahtdurchmesser 1,5-2 mm. Vier Auflagen, Pos., werden aus Stahlband geschnitten. 6. Mithilfe der Löcher in den Unterlagen werden Löcher mit einem Durchmesser von 4,5 mm in die Ecken des Sockels gebohrt und Gewinde für die VM 5-Schrauben geschnitten. Anschließend wird der Sockel an der für Warmwasser vorgesehenen Stelle im Gartengrundstück installiert , Gemüsegarten usw. Der Standort muss so gewählt werden, dass das Warmwasser nicht durch Bäume und Gebäude verschattet wird.

Nachdem Sie einen Ort zur Unterstützung des Sockels ausgewählt haben, wird dieser mit Zementmörtel im Boden befestigt. Es ist erlaubt, Stützplatten mit einem Durchmesser von 100 mm aus einem 2 mm dicken Stahlblech an die Stützen anzuschweißen. Anschließend werden in den Ecken des Grundquadrats vier Gestelle abwechselnd eingeschweißt, so dass sich in der Mitte des Grundgestells auf einer Höhe von ca. 1,5 m Abschnitte von 30 mm langen Gestellen befinden. Die Gestelle werden mit angeschweißten Querträgern verstärkt die Racks von innen.

Das Material der Querstangen ist das gleiche wie das der Gestelle. Anschließend wird aus 1 mm dicker Polyethylenfolie ein Tablett ausgeschnitten, Pos. 5; Die Kanten der Palette, die unter den Verkleidungen liegen, werden eingeschlagen, um den Befestigungspunkt zu verstärken. In der Mitte der Pfanne ist ein rundes Loch mit einem Durchmesser von 70 mm zum Ablassen des Wassers ausgeschnitten. Die Ränder der Löcher können auch durch das Aufschweißen einer zusätzlichen Polyethylenauflage verstärkt werden. Anschließend wird an den Pfosten ein Maschenrahmen befestigt, bei dem es sich um ein feinmaschiges Fischernetz mit einer Maschenweite von 15x15 mm handelt. Das Netz wird mit Baumwollband an den Pfosten und Kanten der Metallgitterpalette befestigt, sodass das Netz zwischen den Pfosten straff gespannt ist. Es empfiehlt sich auch, das Netz an den Querstangen zu befestigen und so das Innenvolumen der Pyramide in zwei Fächer zu unterteilen. Bevor das Netz an der Vordersäule befestigt wird, werden die Fächer (von oben beginnend) des resultierenden Netzrahmens dicht mit zerknitterten Zeitungspapierresten gefüllt. Die Befüllung sollte so erfolgen, dass im Inneren der Pyramide kein Freiraum verbleibt und der Überstand der Gitterwände minimal ist. Dann beginnen sie, eine transparente Kuppel zu machen. Es besteht aus Polyethylenfolie, deren Zuschnitt gemäß Zeichnung, Pos., erfolgt. 1 und mit einem Lötkolben entlang der Ebenen A, A1 verschweißt. Führen Sie die Naht ohne Überhitzung durch, damit das Polyethylen an der Schweißstelle nicht spröde wird. Um eine Beschädigung der Integrität der Kuppel an der Spitze der Pyramide zu verhindern, ist sie mit einer Art „Kappe“ aus Polyethylen abgedeckt – Fragment B gemäß Zeichnung Pos. 1. Nachdem Sie zunächst Fragment B auf der Pyramide platziert haben, platzieren Sie die Kuppel vorsichtig auf dem Rahmen. Nachdem Sie die Kuppel begradigt haben, schweißen Sie die Kanten der C-Ebenen zusammen: Es entsteht eine Art „Rock“. Ein Ring besteht aus einem Gummischlauch, Pos. 9, die auf die Pyramide gelegt wird. Vier Abspannseile mit Haken sind am Ring befestigt, Posen. 11. Die Unterseite der transparenten Kuppel („Rock“) wird mit einem Stoßdämpfer fest gegen die Ecken des Sockels gedrückt. Stoßdämpfer - ein Ring aus Gummiband, 5000 mm lang, 50 mm breit, hergestellt aus einer Gummibandage. Wenn kein Polyethylen mit der für die Kuppel erforderlichen Fläche vorhanden ist, wird es aus mehreren Polyethylenfragmenten geschweißt. Zum Schweißen von Polyethylen empfiehlt sich die Verwendung eines Lötkolbens mit einer Leistung von 40-65 W, in dessen Spitze eine 3-5 mm dicke Metallscheibe in der Nut auf der Achse befestigt ist.

Betrieb des Wassergenerators Bei Sonnenuntergang wird die transparente Kuppel auf die Höhe der Querstangen hochgeklappt und in dieser Position mit Klammern fixiert, indem Haken an den Stangen angebracht werden, Pos. 17. In der Nacht nimmt das Papier Feuchtigkeit auf und am Morgen wird die Kuppel abgesenkt und ihre Unterkante mit einem Stoßdämpfer am Sockel fixiert. Tagsüber erwärmt die Sonne die Pyramide, die Feuchtigkeit aus dem Papier verdunstet und wenn der Dampf abkühlt, kondensiert er an den Wänden zu Wasser, das nach unten fließt. Das Wasser wird gesammelt, indem ein Behälter unter das Loch in der Polyethylenpfanne gestellt wird. Bei Sonnenuntergang wiederholt sich der Zyklus. Es wird empfohlen, das Papier im GV jede Saison zu wechseln; für den Winter sollte die Kuppel drinnen gelagert werden. Es wird auch empfohlen, die Kuppel auszutauschen, wenn die Transparenz ihrer Wände verloren geht. Während des Betriebs muss die Unversehrtheit der Kuppel überwacht werden.

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