Planta de energía hidroeléctrica sin costura con sus propias manos. Plantas hidroeléctricas sin represas (HPP) de bricolaje. Midiendo la fuerza del flujo de agua

Para empezar, decidamos sobre el principio de funcionamiento y los tipos de pequeñas centrales hidroeléctricas. La corriente del río o la corriente de agua que cae hace girar las palas de la turbina y la tubería hidráulica, que está conectada a un generador eléctrico, este último y genera electricidad. Las plantas de energía hidroeléctrica compactas modernas tienen control automático con la capacidad de cambiar instantáneamente al modo manual en caso de una emergencia. Los diseños de centrales hidroeléctricas de planta moderna permiten minimizar la producción de obra de construcción durante la instalación de equipos.

Tipos de mini centrales hidroeléctricas

Las mini centrales eléctricas incluyen dispositivos de generación con una capacidad de 1 a 3000 kW. En principio, el TPP consta de:

1. turbinas (toma de agua);
2. unidad generadora;
3. sistemas de control.

Por el tipo de recurso hídrico utilizado para la generación, las mini centrales hidroeléctricas son:

• Canal. Estas estaciones están construidas sobre pequeños ríos planos con embalses.
• Montaña. Estaciones estacionarias que utilizan la energía de una rápida corriente de montaña.
• Industrial. Estaciones que utilizan diferencias de caudal de agua en empresas industriales.
• Móvil. Estaciones que utilizan mangas reforzadas para el flujo de agua.

Los tipos de represas de las estaciones son muy potentes, pero la construcción de la represa es cara y, en este caso, no se puede prescindir de los permisos. Comunicarse con funcionarios de nuestro país no es solo complicarse la vida, sino cuestionar la implementación de las mejores intenciones, por lo que abandonaremos esta aventura de inmediato.

Cómo funciona la mini central hidroeléctrica

Se puede seleccionar un diagrama esquemático del funcionamiento de una central hidroeléctrica entre varias opciones:

• Central hidroeléctrica Garland. De una orilla a la otra del río, se coloca bajo el agua un cable con rotores ensartados. La corriente hace girar los rotores y, en consecuencia, el propio cable. Un extremo del cable está en el cojinete, el otro está conectado al generador.
• Hélice. Una estructura submarina que se asemeja a una turbina eólica con palas estrechas y un rotor vertical. Una hoja con un ancho de solo 20 mm a alta velocidad de rotación proporcionará una resistencia mínima. Una hoja de este ancho se selecciona con un caudal de 0,8 a 2,0 m por segundo.
• Rueda de agua. Una rueda de paletas parcialmente sumergida en el arroyo y en ángulo recto con la superficie del agua. El chorro de agua presiona las palas, haciendo girar la rueda.
• Rotor Daria. Rotor vertical con superficies de palas complejas. El fluido que fluye alrededor de las palas crea diferentes presiones, debido a las cuales se produce la rotación.

La foto muestra una mini central hidroeléctrica basada en una rueda hidráulica.

Cómo evaluar la capacidad potencial de una mini central hidroeléctrica

Antes de construir una mini central hidroeléctrica, debe determinar con sus propias manos la potencia con la que puede contar. Existe una relación de referencia entre el caudal de agua y la potencia que se puede extraer del eje en kW con un diámetro de hélice de 1 m.

El caudal se determina midiendo el tiempo que tarda un chip en viajar una cierta distancia cuando se lanza al agua. Habiendo hecho cálculos simples, obtenemos el caudal en metros por segundo. Si en este caso la velocidad es inferior a 1 m / s, la construcción de una central hidroeléctrica será económicamente inconveniente.

A un caudal de 2,5 m / s, la potencia será de 0,86 kW, a 3 m / s - 1,24 kW, a 4 m / s - 2,2 kW. La relación se describe mediante la relación: la potencia de la central hidroeléctrica es proporcional al cubo del caudal de agua. Si la tasa de flujo en el sitio de la construcción propuesta es baja, puede intentar aumentarla con un dispositivo para diferenciar las alturas de flujo o instalando una tubería de drenaje con un diámetro variable en la salida del depósito. Cuanto menor sea el diámetro de la tubería de salida, mayor será el caudal.

Cómo hacer una mini central hidroeléctrica en casa.

El principio de funcionamiento de una pequeña central hidroeléctrica casera se puede entender con el ejemplo de una bicicleta con un faro y una dinamo (generador).

1. A partir de la plancha del techo, hacemos tres palas con una longitud igual al radio de la rueda de la bicicleta (la distancia desde el buje central hasta la llanta de la rueda) y de 3-4 cm de ancho.
2. Instalamos las cuchillas entre los radios de la rueda, doblando el borde de la cuchilla alrededor de los radios para sujetar. Las palas deben estar alineadas uniformemente manteniendo los mismos ángulos entre ellas.
3. Sumergimos la rueda con palas en un río rápido a una profundidad de un tercio a la mitad del diámetro de la rueda. La electricidad generada será suficiente, por ejemplo, para encender una carpa.

Dibujo de una de las opciones para la construcción de una mini central hidroeléctrica

Un ejemplo es una pequeña central hidroeléctrica para una granja con una capacidad de 3-5 kW a partir de materiales de desecho:

1. El rotor se puede hacer con un tambor de cable de metal viejo con un diámetro de 2,2 m. Con una amoladora y soldando en un ángulo de 45 grados con el radio, debe soldar 18 cuchillas. El rotor gira sobre cojinetes. Soporte - tubo de metal o esquina.
2. En el rotor, debe instalar un reductor de cadena con una relación de transmisión (relación de transmisión) 4. Además, la rotación se transmitirá a través del eje cardán VAZ 2101. El uso del cardán reducirá la vibración y la alineación de la transmisión y el generador. cuando se usa el eje no será crítico.
3. Necesitará un equipo elevador (factor - 40) y un generador trifásico. La velocidad de rotación del generador es de aproximadamente 3000 rpm. La relación de reducción total de las dos cajas de cambios es 40 x 4 = 160. El generador debe cubrirse con una cubierta para protegerlo de la humedad y la seguridad. La rotación de diseño de la rueda hidráulica debe ser de aproximadamente 20 revoluciones por minuto.
4. Se puede adaptar un motor asíncrono para un generador, y la unidad de control se puede tomar de cualquier máquina pequeña. Necesitará una longitud de cable VVG NG 2x4 desde el rotor hasta los edificios agrícolas.

conclusiones

Los costos totales de fabricación serán de aproximadamente 10-15 mil rublos. El principal rubro de gastos es el salario de un soldador y un trabajador que ayuda a realizar y montar la estructura.

Las principales ventajas de dichos equipos son el bajo costo de la electricidad, la seguridad ambiental, la fuente inagotable de energía y la simplicidad de diseño.

Entre todas las fuentes de energía alternativas, las centrales hidroeléctricas son las más populares. Este hecho se puede explicar de manera bastante simple: con la misma inversión, el rendimiento es mucho mayor. El único inconveniente es que se necesita un río o arroyo para un funcionamiento estable.

Clasificación de mini centrales hidroeléctricas

Según el principio de funcionamiento, existen cuatro tipos principales de centrales hidroeléctricas:

• Guirnalda de la central hidroeléctrica, se utilizan estructuras hidráulicas adicionales para mejorar el flujo de agua;
• rueda hidráulica clásica, la opción más sencilla, para una central hidroeléctrica de fabricación propia;
• hélice, adecuada si el lecho del río tiene más de 10 m de ancho;
• rotor Daoye se utiliza para la fabricación de microcentrales hidroeléctricas industriales.

Lo que todos estos tipos de centrales hidroeléctricas tienen en común es que no necesitan construir una presa para su funcionamiento. Esta estructura es una instalación de ingeniería cara y de alta precisión, cuya construcción cuesta varias veces más que la propia central hidroeléctrica.

El segundo criterio por el cual deben dividirse las pequeñas centrales hidroeléctricas es la posibilidad de su uso para fines domésticos e industriales. El caso es que un mismo tipo de central hidroeléctrica puede tener varias opciones para suministrar y sacar agua. Esto hace posible crear plantas de energía que pueden operar en un sistema de tuberías cerrado. Son relevantes para fábricas y empresas, cuyo proceso de producción está asociado con un alto consumo de agua. Además, la capacidad de la instalación debe corresponder a la necesidad de energía eléctrica.

Las instalaciones domésticas son mucho más sencillas y económicas. Pero su instalación solo es posible si hay una fuente constante de agua. En este caso, no estamos hablando del sistema municipal de suministro de agua.

Ventajas de las mini centrales hidroeléctricas

• funciona casi en silencio y no contamina la atmósfera;
• no afecta la calidad del agua de ninguna manera, si se desea, se instalan filtros en el sistema de drenaje, lo que hace que el agua sea apta para beber;
• el trabajo de la estación no depende de las condiciones climáticas, la electricidad se genera las 24 horas del día;
• incluso un pequeño arroyo es suficiente para el funcionamiento de una central hidroeléctrica;
• existe la oportunidad de vender el excedente de electricidad a los vecinos;
• no es necesario recoger certificados y permisos.

Comparación de mini centrales hidroeléctricas caseras y de fábrica.

Para uso doméstico, no necesita más de 20 kW por día. Esto no es tanto, por tanto, se cuestiona la viabilidad de adquirir una central hidroeléctrica fabricada por un método industrial. Parece que no hay dificultades para fabricar una unidad hidroeléctrica de tipo rueda o hélice. Pero en la práctica, surgen varios problemas.

En primer lugar, es difícil realizar los cálculos necesarios, en segundo lugar, el espesor y tamaño de las piezas se seleccionan exclusivamente por experiencia, y en tercer lugar, las centrales hidroeléctricas caseras se fabrican sin elementos de protección, lo que conduce a averías permanentes y, como consecuencia, resultado, desperdicio adicional.

Si no hay experiencia en energía hidroeléctrica, es mejor abandonar la idea de una instalación de fabricación propia. Es mucho más fácil y seguro negociar el problema con los vecinos y aunar esfuerzos para comprar una HPP de fábrica con garantía de calidad. Además, las empresas vendedoras de estas unidades realizan su instalación.

Resumen de los fabricantes de mini centrales hidroeléctricas

De hecho, no muchas empresas se dedican a la producción de mini centrales hidroeléctricas. Las empresas intermediarias tratan de no revelar esta información, ya que perderán la mayor parte de los ingresos. Entre aquellas fábricas en las que realmente vale la pena confiar, hay que destacar CINK Hydro-Energy. Es un líder mundial reconocido en el desarrollo de equipos hidráulicos.

Sin embargo, antes de contactar al gerente de la empresa, es necesario calcular los costos de procesamiento, logística e instalación de la información. En la mayoría de los casos, la cantidad resultará no mucho menor que la de los intermediarios.

¿Qué empresa pedir una mini central hidroeléctrica?

Teniendo en cuenta que el equipo es bastante caro y se requieren cálculos matemáticos exactos para la fabricación, tiene sentido ponerse en contacto con empresas que se han establecido positivamente en el mercado. La energía alternativa es una nueva dirección para nuestro país, por lo que la lista es bastante pequeña.

1. AEnergy es el mayor proveedor de centrales hidroeléctricas de alta calidad, la empresa ofrece una gama completa de servicios desde la recopilación y procesamiento de información hasta la instalación de una central hidroeléctrica.

2. INSET es una empresa de San Petersburgo. Se dedica de forma independiente a la fabricación de centrales hidroeléctricas, por lo que es personalmente responsable de la calidad. Las ventajas de la cooperación son que es posible encargar una microcentral hidroeléctrica de 5 a 10 kW.

3. Hydroponics es otra empresa nacional que fabrica de forma independiente centrales hidroeléctricas. Todos los productos tienen una garantía de 10 años. El modelo más interesante es Shar-Bulak con una potencia de 5 kW.

4. NPO Inversion es una oficina de diseño que se especializa en el desarrollo de fuentes de energía alternativas y estándar. Características distintivas: la presencia de centrales hidroeléctricas no estándar con una capacidad de 7,5 y 12,5 kW.

5. La energía microhidráulica es una empresa china que vende varios electrodomésticos relativamente económicos.

Es en este lugar donde intentaremos hacer nuestra nueva central hidroeléctrica. Anteriormente, en este estanque, ya se intentó crear una central hidroeléctrica casera desde una rueda de ardilla con transmisión por correa hasta un generador (por cierto, se muestra en la foto al final del artículo), que dio una corriente de aproximadamente 1 amperio, esto fue suficiente para alimentar varias bombillas y un receptor de radio en nuestro pequeño pabellón de caza ... Esta planta de energía ha funcionado con éxito durante más de 2 años, y decidimos crear una versión más poderosa de una versión similar de una planta de energía hidroeléctrica en el sitio de esta mini represa.

Para la fabricación de una central hidroeléctrica de mini presa por m2, necesitará:

Esquinas y recortes de chapa;
- Discos para ruedas (usados ​​del cuerpo de un generador Onan averiado);
- Generador (estaba hecho de dos discos con un diámetro de 11 pulgadas de frenos de disco Dodge);
- El eje de transmisión y los cojinetes: parece ser también de Dodge, no lo recordamos exactamente, por lo que los quitamos con nuestras propias manos de algún otro producto casero;
- alambre de cobre con una sección transversal de aproximadamente 15 mm;
- algo de madera contrachapada;
- imanes;
- Resina de poliestireno para el llenado del rotor y el estator.

Proceso de manufactura

Las hojas de la rueda motriz están hechas de un tubo de acero de 4 pulgadas cortado en 4 partes.

Hicimos una plantilla que ayudó a colocar el agujero. Las superficies laterales de la rueda son llantas de 12 ".

Realizamos una plantilla con la que marcamos los agujeros para los bujes (5 piezas), así como la posición del ángulo de las palas. En una rueda de este tipo, cuando se ve de lado, el agua golpea desde arriba, aproximadamente a las 10 en punto, pasa por el medio de la rueda y sale por la parte inferior, a las 5 en punto, de modo que el agua golpea la rueda. dos veces. Observamos una gran cantidad de fotografías e intentamos simular el ancho y el ángulo de las palas. La foto de arriba muestra las marcas de los bordes de las palas y los orificios para sujetar la rueda al generador. La rueda tiene 16 palas.

La plantilla estaba pegada a uno de los discos: la futura superficie lateral de la rueda, sujetamos ambos discos juntos. En la foto de arriba se muestran pequeños orificios para colocar las cuchillas.

Haga un espacio de 10 '' entre los discos utilizando pernos roscados sólidos y alinéelos con el mayor cuidado posible antes de instalar las cuchillas.

El proceso de soldadura de la rueda se muestra en la foto de arriba. Es muy importante que las palas estén hechas de tubo de acero galvanizado. Antes de soldar, es necesario pelar el zinc de los bordes de las palas, ya que durante la soldadura el metal galvanizado desprende gases tóxicos, que tratamos de evitar.

La rueda terminada de nuestra futura central hidroeléctrica, sin generador. En el otro lado de la rueda (opuesto al generador) en el disco lateral hay un orificio de 4 pulgadas de diámetro para atornillar fácilmente al generador, así como para limpiar, para meter la mano y quitar palos y otros desechos que riegan. puede llevar dentro.

La boquilla tiene el mismo ancho (10 ") que la rueda y aproximadamente 1" de alto desde el extremo por donde sale el agua. El área de la boquilla es ligeramente menor que el tubo de 4 pulgadas en el que se coloca la boquilla. En la foto de arriba, doblamos una hoja de metal con nuestras propias manos como boquilla.

Ponemos la rueda en el eje, nuestra central hidroeléctrica está casi lista, solo queda hacer e instalar el generador. Toda la estructura es móvil. Podemos mover la boquilla hacia adelante, hacia atrás, hacia arriba, hacia abajo. La rueda y el generador pueden moverse hacia adelante y hacia atrás.

Fabricación de un generador para nuestra central hidroeléctrica.>

Hacemos el bobinado del estator y lo preparamos para verter. El devanado consta de 9 bobinas, cada bobina consta de 125 vueltas de hilo de cobre de 1,5 mm. Cada fase consta de 3 bobinas conectadas en serie, sacamos 6 extremos, para que podamos hacer una conexión tanto en estrella como en delta.

Y este es el estator, después del llenado. (Usamos resina de poliéster para rellenarlo) Su diámetro es de 14 pulgadas (35,5 cm), el grosor es de 0,5 pulgadas 1,3 cm.

Hacemos una plantilla de madera contrachapada, para marcar para imanes.

La foto muestra una plantilla y uno de los discos de freno (futuro rotor).

Colocamos 12 imanes de 2,5 x 5 cm de tamaño, 1,3 cm de grosor según la plantilla preparada.

Llene el rotor con resina de poliéster y cuando la resina se seque, el rotor estará listo para su uso.

Así es como nuestra central hidroeléctrica casi terminada se ve completa con un generador.

Foto del otro lado. Debajo de la cubierta de aluminio hay dos puentes rectificadores de CA trifásica a CC. Escala de amperímetro - hasta 6A. En este estado, cuando el espacio de aire entre los rotores magnéticos se reduce a un límite, la máquina produce 12,5 voltios a 38 rpm.

En el rotor magnético trasero, hay 3 tornillos de ajuste para ajustar el espacio de aire, de modo que el generador pueda girar más rápido según sea necesario, esperando encontrar el óptimo.

En su tiempo libre, 17 personas participaron en la creación de la central hidroeléctrica.

Procedemos a la fabricación de sujetadores, para esto, primero limpiamos todo el óxido de la chapa y las esquinas, imprimación y pintura, esto por supuesto no es necesario, pero es más hermoso, y la vista será comercializable.

Nuestro generador de rueda hidráulica está listo, ¡todo lo que necesita hacer es instalarlo!

Hubiera sido bueno construir un protector contra salpicaduras para un generador que gira con la rueda, pero nunca encontramos un material adecuado. Por eso, decidimos hacerlo más tarde, si la central hidroeléctrica comienza a funcionar.

Otra foto de un generador con rueda hidráulica. La boquilla aún no se ha instalado, está en la parte trasera de la carrocería y la instalaremos próximamente.

La foto muestra el lugar donde queremos ponerlo. Una tubería de 4 "sale del fondo de la presa, con una caída de aproximadamente 3 pies. Tomamos solo una pequeña parte del flujo de agua.

Se trata de nuestra antigua microcentral hidroeléctrica, que funciona desde hace 2 años, incluidos los inviernos. Fue suficiente para 1 amperio (12 vatios) más o menos. Esta es una rueda de ardilla, con una transmisión por correa al motor desde un transmisor de computadora de Ametek. La tensión de la correa es fundamental para una operación exitosa y debe ajustarse con frecuencia. Esperamos haber construido algo mejor que esto.

Nuestra central hidroeléctrica está instalada, la estamos ajustando. Finalmente, llegamos a los parámetros teóricamente predichos: el mejor resultado se obtiene cuando el agua entra a las 10 horas de la llanta y sale alrededor de las 5 horas.

¡Funciona! La salida es de aproximadamente 2 amperios (1,9 para ser exactos). No es posible aumentar la corriente. Los ajustes no son fáciles: cada movimiento de la rueda requiere un movimiento correspondiente de la boquilla y viceversa. También podemos cambiar el espacio de aire y cambiar la conexión de estrella a delta. El resultado es claramente mejor para la estrella: la potencia es mayor que la del triángulo a las mismas rpm. Terminamos con una estrella, con un espacio de 1,25 pulgadas (bastante).

La máquina de escribir se puede hacer un poco más barata usando imanes menos potentes y un espacio de aire más pequeño ... o puede entregar más corriente con los mismos imanes, un espacio más pequeño y más vueltas en las bobinas. Nos ocuparemos de esto algún día. Mientras tanto, la rueda produce 160 rpm en ralentí, 110 rpm bajo carga, produciendo 1,9 A x 12V.
Tuvimos mucho placer, fue muy divertido y la mini central hidroeléctrica funciona bien. Todavía necesitamos una pantalla para el generador, ¡el río está lleno de arena negra! Cada pocas horas, debe limpiar los rotores magnéticos de la acumulación de arena. Es necesario colocar una pantalla o colocar un par de potentes imanes en la entrada de la tubería.

Basado en materiales del sitio: Otherpower.com

Si su casa tiene un río o incluso un pequeño arroyo, entonces con la ayuda de una mini central hidroeléctrica de fabricación propia, puede obtener electricidad gratis. Quizás esto no sea una reposición muy grande del presupuesto, pero darse cuenta de que tiene su propia electricidad es mucho más costoso. Bueno, si, por ejemplo, en una casa de campo, no hay una fuente de alimentación central, simplemente se necesitarán incluso pequeñas capacidades de energía. Entonces, para crear una central hidroeléctrica de fabricación propia, se necesitan al menos dos condiciones: la disponibilidad de un recurso hídrico y un deseo.

Si ambos están presentes, lo primero que debe hacer es medir el caudal del río. Es muy simple hacer esto: arroje una ramita al río y mida el tiempo durante el cual nadará 10 metros. Al dividir metros por segundos, obtienes la velocidad actual en m / s. Si la velocidad es inferior a 1 m / s, una mini central hidroeléctrica productiva no funcionará. En este caso, puede intentar aumentar el caudal estrechando artificialmente el canal o haciendo una pequeña presa si se trata de un arroyo pequeño.

Como guía, puede utilizar la relación entre el caudal en m / sy la potencia extraída del eje de la hélice en kW (diámetro de la hélice 1 metro). Estos datos son experimentales, en realidad la potencia obtenida depende de muchos factores, pero es apta para su evaluación.

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, etc.

Energía mini central hidroeléctrica casera proporcional al cubo del caudal. Como ya se mencionó, si el caudal es insuficiente, intente aumentarlo artificialmente, si es posible, por supuesto.

Tipos de mini centrales hidroeléctricas.

Hay varias opciones básicas para mini centrales hidroeléctricas caseras.

Rueda de agua

Es una rueda de paletas montada perpendicular a la superficie del agua. La rueda está sumergida menos de la mitad en la corriente. El agua presiona las palas y hace girar la rueda. También hay ruedas de turbina con palas especiales optimizadas para el chorro de fluido. Pero se trata de estructuras bastante complejas, más hechas en fábrica que en casa.

Rotor Darrieus

Es un rotor de eje vertical que se utiliza para generar energía eléctrica. Un rotor vertical que gira debido a la diferencia de presión entre sus palas. La diferencia de presión se crea debido al flujo de líquido alrededor de superficies complejas. El efecto es similar al levantamiento de hidroalas o al levantamiento del ala de un avión. Este diseño fue patentado por Georges Jean-Marie Darier, un ingeniero aeronáutico francés en 1931. También se utiliza a menudo en la construcción de turbinas eólicas.

Central hidroeléctrica Garlandnaya

La central hidroeléctrica consta de turbinas ligeras: rotores hidráulicos, ensartados y fijados rígidamente en forma de guirnalda en un cable tirado a través del río. Un extremo del cable se fija en el cojinete de soporte, el otro hace girar el rotor del generador. En este caso, el cable juega el papel de una especie de eje, cuyo movimiento de rotación se transmite al generador. El flujo de agua hace girar los rotores, los rotores hacen girar el cable.

Hélice

También se tomó prestado de los diseños de las plantas de energía eólica, una especie de "turbina eólica submarina" con un rotor vertical. A diferencia de una hélice de aire, una hélice submarina tiene un ancho mínimo de palas. Para el agua basta con un ancho de pala de tan solo 2 cm, con este ancho habrá mínima resistencia y máxima velocidad de rotación. Este ancho de hoja se eligió para un caudal de 0,8 a 2 metros por segundo. A velocidades más altas, otras dimensiones probablemente sean óptimas. La hélice no se mueve debido a la presión del agua, sino a la generación de sustentación. Como el ala de un avión. Las palas de la hélice se mueven a través del flujo en lugar de ser arrastradas por el flujo en la dirección del flujo.

Ventajas y desventajas de varios sistemas de mini centrales hidroeléctricas caseras.

Defectos central hidroeléctrica garland obvio: alto consumo de material, peligro para los demás (cable submarino largo, rotores ocultos en el agua, bloqueo del río), baja eficiencia. La central hidroeléctrica Garland es una especie de presa pequeña. Adecuado para su uso en lugares desiertos y remotos con señales de advertencia adecuadas. Puede requerir permiso de autoridades y ambientalistas. La segunda opción es un pequeño arroyo en su jardín.
Rotor Darrieus- Difícil de calcular y fabricar. Al comienzo del trabajo, debe desenroscarlo. 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. Dicho rotor girará con cualquier cambio en la dirección del flujo; esto es una ventaja.

El más extendido en Construcción de centrales hidroeléctricas de fabricación propia. Conseguí los diagramas de la hélice y la rueda hidráulica. Dado que estas opciones son relativamente fáciles de fabricar, requieren cálculos mínimos y se implementan a un costo mínimo, tienen una alta eficiencia y son fáciles de configurar y operar.

Si no dispone de energía hídrica, puede hacer su propio parque eólico casero.

PAGS Ejemplo de la minicentral hidroeléctrica más sencilla

La planta de energía hidroeléctrica más simple se puede construir rápidamente a partir de una bicicleta normal con un dínamo de faro de bicicleta. Se deben preparar varias palas de hierro galvanizado o de chapa de aluminio no grueso (2-3). Las hojas deben ser largas desde la llanta de la rueda hasta el buje y de 2 a 4 cm de ancho. Estas hojas se instalan entre los radios de la forma que se pueda o sujetadores previamente preparados.
Si está utilizando dos cuchillas, colóquelas una frente a la otra. Si desea agregar más hojas, divida la circunferencia de la rueda por el número de hojas e instálelas a intervalos iguales. Puede experimentar con la profundidad de inmersión de la rueda de paletas en el agua. Por lo general, está sumergido de un tercio a la mitad.
La opción de un parque eólico en marcha se consideró anteriormente.

Una microcentral hidroeléctrica de este tipo no ocupa mucho espacio y servirá perfectamente a los ciclistas, lo principal es la presencia de un arroyo o riachuelo, que suele ser el caso en el camping. Una mini central hidroeléctrica de una bicicleta podrá encender una carpa y cargar teléfonos celulares u otros dispositivos.

La potencia del flujo de agua es un recurso natural renovable, cuyo uso te permitirá obtener electricidad prácticamente gratis, ahorrar en servicios públicos o solucionar el problema de recarga de equipos.

Si un arroyo o río fluye cerca de su casa, una planta de energía hidroeléctrica con sus propias manos de materiales de desecho es una verdadera salida. Pero primero, consideremos cuáles pueden ser las opciones para las mini centrales hidroeléctricas y cómo funcionan.

Centrales hidroeléctricas no industriales

Las centrales hidroeléctricas son estructuras que pueden convertir la energía del movimiento del agua en electricidad. Pueden ser represas en grandes ríos, que generan de diez a varios cientos de megavatios, o mini centrales hidroeléctricas con una potencia máxima de 100 kW, que es suficiente para las necesidades de una casa particular. Averigüemos más sobre este último.

Estación de guirnaldas con tornillos hidráulicos

La estructura consta de una cadena de rotores fijados a un cable de acero flexible que cruza el río. El cable en sí desempeña el papel de un eje giratorio, un extremo del cual se fija en el cojinete de soporte y el otro, activa el eje del generador.

Cada rotor hidráulico de la "guirnalda" es capaz de generar unos 2 kW de energía, sin embargo, la velocidad del flujo de agua para ello debe ser de al menos 2,5 metros por segundo, y la profundidad del depósito no debe superar los 1,5 m.

El principio de funcionamiento de la central hidroeléctrica Garland es simple: la presión del agua hace girar los tornillos hidráulicos, y hacen girar el cable y obligan al generador a generar energía.

Las estaciones Garland se utilizaron con éxito a mediados del siglo pasado, pero luego las hélices caseras e incluso las latas desempeñaron el papel de tornillos. Hoy en día, los fabricantes ofrecen varios tipos de rotores para diferentes condiciones de funcionamiento. Están equipados con palas de diferentes tamaños, fabricadas en chapa metálica, y le permiten obtener la máxima eficiencia en el funcionamiento de la estación.

Pero aunque este hidrogenerador es bastante sencillo de fabricar, su funcionamiento presupone una serie de condiciones especiales que no siempre son factibles en la vida real. Tales estructuras bloquean el lecho del río y es poco probable que los vecinos de la orilla, sin mencionar a los representantes de los servicios ambientales, le permitan utilizar la energía del arroyo para sus propósitos.

Además, en invierno, la instalación solo se puede utilizar en masas de agua no heladas, y en un clima severo, se puede conservar o desmantelar. Por lo tanto, las estaciones de guirnaldas se erigen temporal y principalmente en áreas deshabitadas (por ejemplo, cerca de los pastos de verano).

Las estaciones rotativas con una capacidad de 1 a 15 kW / h generan hasta 9,3 MW por mes y le permiten resolver de forma independiente el problema de la electrificación en regiones alejadas de las carreteras centralizadas.

El análogo moderno de la instalación de guirnaldas son estaciones de marco sumergibles o de entrada con rotores transversales. A diferencia de su predecesor de guirnaldas, estas estructuras no bloquean todo el río, sino que usan solo una parte del canal, y pueden instalarse en un pontón / balsa o bajarse completamente hasta el fondo del embalse.

Rotor vertical Darrieus

El rotor Darrieus es un dispositivo de turbina que recibió su nombre de su inventor en 1931. El sistema consta de varias palas aerodinámicas fijadas sobre vigas radiales y funciona por presión diferencial según el principio de "ala de elevación", que se utiliza ampliamente en la construcción naval y la aviación.

Aunque este tipo de instalaciones se utilizan más para crear aerogeneradores, también pueden funcionar con agua. Pero en este caso, se necesitan cálculos precisos para elegir el grosor y el ancho de las palas de acuerdo con la fuerza del flujo de agua.

El rotor Darrieus se asemeja a un "molino de viento", solo se instala bajo el agua y puede funcionar independientemente de las fluctuaciones estacionales en el caudal.

Los rotores verticales rara vez se utilizan para crear centrales hidroeléctricas locales. A pesar de los buenos indicadores de eficiencia y la aparente simplicidad del diseño, el equipo es bastante difícil de operar, ya que antes de comenzar a trabajar, el sistema debe "desenroscarse", pero solo la congelación del depósito puede detener la estación en funcionamiento. Por tanto, el rotor Darrieus se utiliza principalmente en plantas industriales.

Hélice submarina - "turbina eólica"

De hecho, esta es la turbina de viento de aire más simple, solo que se instala debajo del agua. Las dimensiones de las palas se calculan de acuerdo con la fuerza del flujo para asegurar la máxima velocidad de rotación y la mínima resistencia. Por ejemplo, si la velocidad actual no supera los 2 m / s, el ancho de la hoja debe estar dentro de los 2-3 cm.

Una hélice submarina es fácil de hacer con sus propias manos, pero solo es adecuada para ríos profundos y rápidos: en una masa de agua poco profunda, las palas giratorias pueden dañar a pescadores, bañistas, aves acuáticas y animales.

Dicha turbina eólica se instala "opuesta" al flujo, pero sus palas no funcionan debido a la presión de la cabeza de agua, sino debido a la aparición de una fuerza de elevación (según el principio del ala de un avión o la hélice de un barco).

Rueda de agua de paleta

Una rueda hidráulica es una de las variantes más simples de un motor hidráulico, conocida desde los días del Imperio Romano. La eficiencia de su trabajo depende en gran medida del tipo de fuente en la que se instaló.

La rueda de llenado solo puede girar debido al caudal y la rueda de llenado, debido a la presión y el peso del agua que cae desde arriba sobre las cuchillas.

Dependiendo de la profundidad y el canal del curso de agua, se pueden instalar diferentes tipos de ruedas:

• Gravedad (o fondo de pozo): adecuado para ríos poco profundos con un flujo rápido.
• Perforación media: se ubican en canales con cascadas naturales para que el flujo caiga aproximadamente en el medio del tambor giratorio.
• A granel (o por encima de la cabeza): instalado debajo de una presa, tubería o en la parte inferior de un umbral natural, de modo que el agua que cae continúa su camino a través de la parte superior de la rueda.

Pero el principio de funcionamiento para todas las opciones es el mismo: el agua entra en las palas y mueve la rueda, lo que hace que el generador de la minicentral gire.

Los fabricantes de equipos hidráulicos ofrecen turbinas listas para usar, cuyas palas están especialmente adaptadas para un caudal de agua específico. Pero los artesanos caseros fabrican estructuras de tambor a la antigua usanza, a partir de materiales de desecho.

La disposición de su propia central hidroeléctrica es una de las formas más económicas y respetuosas con el medio ambiente de proporcionar recursos energéticos a una casa de verano, una granja o una base turística.

Quizás la falta de optimización afectará los indicadores de eficiencia, pero el costo del equipo casero costará varias veces más barato que el análogo comprado. Por lo tanto, la rueda hidráulica es la opción más popular para organizar su propia mini central hidroeléctrica.

Condiciones para la instalación de una central hidroeléctrica.

A pesar de la tentadora baratura de la energía generada por el generador hidroeléctrico, es importante tener en cuenta las peculiaridades de la fuente de agua, cuyos recursos planea utilizar para sus propias necesidades. Después de todo, no todos los cursos de agua son adecuados para el funcionamiento de una mini central hidroeléctrica, sobre todo durante todo el año, por lo que no está de más tener en reserva la capacidad de conectarse a una línea principal centralizada.

Varios pros y contras

Las principales ventajas de una central hidroeléctrica individual son obvias: equipos económicos que generan electricidad barata, además, no dañan la naturaleza (a diferencia de las represas que cortan el flujo del río). Aunque el sistema no puede considerarse absolutamente seguro, los elementos giratorios de las turbinas pueden dañar a los habitantes del mundo submarino e incluso a las personas.

Para evitar accidentes, la central hidroeléctrica debe estar cercada, y si el sistema está completamente oculto por el agua, se debe instalar una señal de advertencia en la orilla.

Ventajas de las mini centrales hidroeléctricas:

1. A diferencia de otras fuentes de energía "gratuitas" (paneles solares, generadores eólicos), los sistemas hidráulicos pueden funcionar independientemente de la hora del día y del clima. Lo único que puede prevenirlos es la congelación del depósito.
2. Para instalar un generador hidroeléctrico, no es necesario tener un río grande; las mismas ruedas hidráulicas se pueden usar con éxito incluso en arroyos pequeños (¡pero rápidos!).
3. Las unidades no emiten sustancias nocivas, no contaminan el agua y funcionan prácticamente en silencio.
4. Para la instalación de mini centrales hidroeléctricas con una capacidad de hasta 100 kW, no es necesario tramitar permisos (aunque todo depende de las autoridades locales y del tipo de instalación).
5. El excedente de electricidad se puede vender a las casas vecinas.

En cuanto a las desventajas, la intensidad de corriente insuficiente puede convertirse en un serio obstáculo para el funcionamiento productivo del equipo. En este caso, deberán erigirse estructuras auxiliares, lo que está asociado con costos adicionales.

Midiendo la fuerza del flujo de agua

Lo primero que debe hacer para pensar en el tipo y método de instalación de la estación es medir la velocidad del flujo de agua en la fuente elegida. La forma más fácil es bajar cualquier objeto ligero (por ejemplo, una pelota de tenis, un trozo de espuma de poliestireno o un flotador de pesca) a los rápidos y usar un cronómetro para marcar el tiempo que le tomará nadar la distancia hasta algún punto de referencia. La distancia estándar para "nadar" es de 10 metros.

Si el depósito está lejos de la casa, puede construir un canal de ramificación o tubería y, al mismo tiempo, cuidar las diferencias de altura.

Ahora debe dividir la distancia recorrida en metros por la cantidad de segundos; esta será la velocidad de la corriente. Pero si el valor resultante es menor a 1 m / s, será necesario erigir estructuras artificiales para acelerar el flujo con desniveles. Esto se puede hacer usando una presa plegable o un tubo de drenaje estrecho. Pero sin un buen caudal, habrá que abandonar la idea de una central hidroeléctrica.

Fabricación de centrales hidroeléctricas a base de rueda hidráulica

Por supuesto, montar "sobre la rodilla" y erigir un coloso diseñado para servir a una empresa o un asentamiento incluso desde una docena de casas es una idea del reino de la fantasía. Pero es muy posible construir una mini central hidroeléctrica con sus propias manos para ahorrar electricidad. Además, puede utilizar tanto componentes confeccionados como materiales improvisados.

Por lo tanto, consideraremos paso a paso la fabricación de la estructura más simple: una rueda hidráulica.

Materiales y herramientas necesarios

Para hacer una mini central hidroeléctrica con sus propias manos, debe preparar una máquina de soldar, una amoladora, un taladro y un conjunto de herramientas auxiliares: un martillo, un destornillador, una regla.

De los materiales que necesitarás:

• Esquinas y chapa de al menos 5 mm de espesor.
• Tubos de PVC o acero galvanizado para la fabricación de palas.
• Generador (puede usar uno comprado listo para usar o hacerlo usted mismo, como en este ejemplo).
• Discos de freno.
• Eje y cojinetes.
• Madera contrachapada.
• Resina de poliestireno para fundición de rotor y estator.
• Alambre de cobre de 15 mm para generador casero.
• Imanes de neodimio.

Tenga en cuenta que la estructura de la rueda estará constantemente en contacto con el agua, por lo tanto, los elementos de metal y madera deben seleccionarse con protección contra la humedad (o cuidar su impregnación y pintura por sí mismos). Idealmente, la madera contrachapada se puede reemplazar por plástico, pero las piezas de madera son más fáciles de alcanzar y dar forma.

Montar la rueda y hacer la boquilla.

La base de la rueda en sí puede ser dos discos de acero del mismo diámetro (si es posible sacar el tambor de acero del cable, genial, esto acelerará enormemente el proceso de ensamblaje).

Pero si no hay metal en los materiales disponibles, puede cortar círculos de madera contrachapada impermeable, aunque la resistencia y la vida útil de la madera incluso tratada no se pueden comparar con el acero. Luego, en uno de los discos, debe cortar un orificio redondo para instalar el generador.

Después de eso, se hacen las cuchillas y necesitarán al menos 16 piezas. Para ello, los tubos galvanizados se cortan longitudinalmente en dos o cuatro partes (según el diámetro). Luego, los puntos de corte y la superficie misma de las hojas deben lijarse para reducir la pérdida de energía debido a la fricción.

Las palas están colocadas en una inclinación de aproximadamente 40-45 grados; esto ayudará a aumentar el área de superficie sobre la que actuará la fuerza del flujo.

La distancia entre los dos discos laterales debe ser lo más cercana posible a la longitud de las hojas. Para delinear la ubicación de los futuros bujes, se recomienda hacer una plantilla de madera contrachapada, que indicará la ubicación de cada parte y los orificios para fijar la rueda al generador. Las marcas terminadas se pueden colocar en el exterior de uno de los discos.

Luego, los círculos se colocan paralelos entre sí utilizando varillas roscadas sólidas y las hojas se sueldan o atornillan en las posiciones deseadas. El tambor girará sobre cojinetes, y como soporte se utiliza un marco hecho de esquinas o tubos de pequeño diámetro.

La boquilla está diseñada para fuentes de agua de tipo cascada; una instalación de este tipo le permitirá utilizar la energía del flujo al máximo. Este elemento auxiliar se fabrica doblando la chapa, luego soldando las costuras y luego empujando sobre la tubería.

Sin embargo, si un río plano fluye en su área sin rápidos y otros obstáculos de gran altitud, este detalle no es necesario.

Es importante que el ancho de la salida de la boquilla se corresponda con el ancho de la propia rueda, de lo contrario parte del flujo quedará "inactivo", sin caer sobre las palas.

Ahora la rueda debe montarse en el eje e instalarse en un soporte de esquinas soldadas o atornilladas. Queda por hacer un generador (o instalar uno ya hecho) y puedes ir al río.

Generador de bricolaje

Para hacer un generador casero, debe hacer un devanado y llenar el estator, para lo cual necesita bobinas con 125 vueltas de alambre de cobre en cada una. Después de conectarlos, toda la estructura se rellena con resina de poliéster.

Cada fase consta de tres bobinas conectadas en serie, por lo que la conexión se puede realizar en forma de estrella o delta con varios cables externos.

Ahora necesita preparar una plantilla de madera contrachapada que coincida con el tamaño del disco de freno. En el anillo de madera, se hacen marcas y ranuras para instalar los imanes (en este caso, se utilizaron imanes de neodimio de 1,3 cm de espesor, 2,5 cm de ancho y 5 cm de largo). Luego, el rotor resultante también se llena con resina y, después del secado, se une al tambor de la rueda.

Rueda hidráulica con rotor de disco de freno y generador de alambre de cobre - pintado, presentable y listo para usar

El último montado es una carcasa de aluminio con amperímetro, que cubre los rectificadores. La tarea de estos elementos es convertir la corriente trifásica en corriente continua.

Después de instalar la rueda en el flujo de un pequeño río con una cascada o un ramal, puede contar con el rendimiento de una mini central hidroeléctrica en 1.9A * 12V a 110 rpm.

Para evitar que hojas, arena y otros escombros traídos con el chorro de agua caigan en la rueda, es aconsejable colocar una malla protectora delante del dispositivo.

También puede experimentar con los espacios entre los imanes y las bobinas con un mayor número de vueltas para aumentar la eficiencia de la planta de energía.

Video útil sobre el tema.

Un ejemplo de una unidad hidráulica en funcionamiento con un generador casero basado en un motor trifásico:

Mini central hidroeléctrica, diseñada según el principio de una rueda hidráulica:

Una estación basada en una rueda de bicicleta es una opción interesante para resolver el problema del suministro de energía en vacaciones lejos de la civilización:

Como puede ver, construir una minicentral de agua con sus propias manos no es tan difícil. Pero dado que la mayoría de los cálculos y parámetros para sus componentes se determinan "a ojo", debe estar preparado para posibles averías y costos asociados.

Si sientes falta de conocimiento y experiencia en esta área, debes confiar en los especialistas que realizarán todos los cálculos necesarios, asesorarán el equipo que sea óptimo para tu caso e instalarlo con alta calidad.

sovet-ingenera.com

Mini centrales hidroeléctricas para una casa particular, cabañas de verano.

El aumento regular de los precios de la electricidad hace que mucha gente piense en el tema de las fuentes alternativas de electricidad. Una de las mejores soluciones en este caso es una central hidroeléctrica. La búsqueda de una solución a este problema no solo concierne a la escala del país. Cada vez más a menudo se pueden ver mini centrales hidroeléctricas para hogares (cabañas de verano). En este caso, los costes serán únicamente de construcción y mantenimiento. La desventaja de tal estructura es que su construcción es posible solo bajo ciertas condiciones. Se requiere un flujo de agua. Además, la construcción de esta estructura en su jardín requiere el permiso de las autoridades locales.

Mini diagrama de planta de energía hidroeléctrica.

El principio de funcionamiento de una central hidroeléctrica para un hogar es bastante simple. El esquema de construcción es el siguiente. El agua cae sobre la turbina, lo que obliga a girar las palas. Ellos, a su vez, ponen en movimiento un actuador hidráulico debido al par o la presión diferencial. Desde él, la potencia recibida se transmite a un generador eléctrico, que genera electricidad.

Actualmente, un esquema de planta de energía hidroeléctrica suele estar equipado con un sistema de control. Esto permite que la estructura funcione en modo automático. Si es necesario (por ejemplo, una emergencia), es posible cambiar al control manual.

Variedades de mini centrales hidroeléctricas.

Debe entenderse que las mini centrales hidroeléctricas no pueden generar más de tres mil kilovatios. Esta es la capacidad máxima de dicha estructura. El valor exacto dependerá del tipo de central hidroeléctrica y del diseño de los equipos utilizados.

Dependiendo del tipo de caudal de agua, se distinguen los siguientes tipos de estaciones:

• Canal, característico de los llanos. Se instalan en ríos de bajo caudal.
• Estacionaria utiliza la energía de los ríos de agua con un flujo de agua rápido.
• Centrales hidroeléctricas instaladas en lugares donde cae el caudal de agua. Se encuentra con mayor frecuencia en organizaciones industriales.
• Móviles, que se construyen mediante una funda reforzada.

Para la construcción de una central hidroeléctrica, incluso un pequeño arroyo que fluye a través del sitio es suficiente. Los propietarios de viviendas con suministros de agua centralizados no deberían desesperarse.

Una de las empresas estadounidenses ha desarrollado una estación que puede integrarse en el sistema de suministro de agua de la casa. Una turbina de pequeño tamaño está incorporada en el sistema de suministro de agua, que se pone en movimiento debido al flujo de agua que se mueve por gravedad. Esto reduce el caudal de agua, pero reduce el costo de la electricidad. Además, esta instalación es completamente segura.

Incluso se están construyendo mini centrales hidroeléctricas en la tubería de alcantarillado. Pero su construcción requiere la creación de ciertas condiciones. El agua debe drenar de forma natural a través de la tubería debido a la pendiente. El segundo requisito es que el diámetro de la tubería sea adecuado para el dispositivo. Y esto no se puede hacer en una vivienda unifamiliar.

Clasificación de mini centrales hidroeléctricas.

Las mini centrales hidroeléctricas (las casas en las que se utilizan son principalmente del sector privado) pertenecen con mayor frecuencia a uno de los siguientes tipos, que difieren en el principio de funcionamiento:

• La rueda hidráulica es del tipo tradicional y es la más fácil de implementar.
• Hélice. Se utilizan en los casos en que el río tiene un cauce de más de diez metros de ancho.
• La guirnalda se instala en ríos con poco caudal. Para aumentar la velocidad del flujo de agua, se utilizan estructuras adicionales.
• El rotor Darrieus se suele instalar en plantas industriales.

La prevalencia de estas opciones se debe al hecho de que no requieren la construcción de una presa.

Rueda de agua

Este es un tipo clásico de central hidroeléctrica, que es más popular para el sector privado. Las mini centrales hidroeléctricas de este tipo son una gran rueda que puede girar. Sus hojas se hunden en el agua. El resto de la estructura se asienta sobre el canal, lo que obliga a todo el mecanismo a moverse. La energía se transmite a través de un accionamiento hidráulico a un generador que genera corriente.

Estación de hélice

El rotor y el molino de viento submarino, que se bajan bajo el agua, se encuentran en posición vertical en el marco. La turbina eólica tiene palas que giran bajo la influencia del flujo de agua. La mejor resistencia la proporcionan las palas con un ancho de dos centímetros (con un flujo rápido, cuya velocidad, sin embargo, no supera los dos metros por segundo).

En este caso, las palas se ponen en movimiento debido al levantamiento resultante y no debido a la presión del agua. Además, la dirección de movimiento de las palas es perpendicular a la dirección del flujo. Este proceso es similar al funcionamiento de los parques eólicos, excepto que funciona bajo el agua.

Central hidroeléctrica Garlandnaya

Este tipo de minicentral hidroeléctrica es un cable estirado sobre el lecho y fijado en un cojinete de apoyo. Sobre él, en forma de guirnalda, se cuelgan y se fijan rígidamente turbinas de pequeño tamaño y peso (rotores hidráulicos). Constan de dos semicilindros. Debido a la alineación de los ejes al bajar al agua, se genera un par en ellos. Esto hace que el cable se doble, se estire y comience a girar. En esta situación, el cable se puede comparar con el eje, que se utiliza para transmitir potencia. Uno de los extremos del cable está conectado a la caja de cambios. La potencia se le transmite por la rotación del cable y el rotor hidráulico.

La presencia de varias "guirnaldas" ayudará a incrementar la capacidad de la estación. Se pueden conectar entre sí. Incluso esto no aumenta mucho la eficiencia de esta central hidroeléctrica. Ésta es una de las desventajas de tal estructura.

Otro inconveniente de este tipo es el peligro que crea para los demás. Este tipo de estación solo se puede utilizar en lugares deshabitados. Se requieren señales de advertencia.

Rotor Darrieus

Una mini central hidroeléctrica para una casa privada de este tipo lleva el nombre de su desarrollador, Georges Darier. Este diseño fue patentado en 1931. Es un rotor en el que se ubican las palas. Para cada una de las palas, los parámetros requeridos se seleccionan individualmente. El rotor se baja al agua en posición vertical. Las palas giran debido a la caída de presión que surge del flujo de agua sobre su superficie. Este proceso es similar al levantamiento que obliga a los aviones a despegar.

Este tipo de central hidroeléctrica tiene un buen factor de eficiencia. La triple ventaja es que la dirección del flujo no importa.

Las desventajas de este tipo de planta de energía son un diseño complejo y una instalación difícil.

Las ventajas de las mini centrales hidroeléctricas

Independientemente del tipo de construcción, las mini centrales hidroeléctricas tienen una serie de ventajas:

• Respetuoso con el medio ambiente, no produce sustancias nocivas para la atmósfera.
• El proceso de generación de electricidad se lleva a cabo sin generar ruido.
• El agua permanece limpia.
• La electricidad se genera de forma continua, independientemente de la hora del día o de las condiciones meteorológicas.
• Incluso una pequeña corriente es suficiente para equipar la estación.
• El excedente de electricidad se puede vender a los vecinos.
• No necesitas mucha documentación permisiva.

Mini central hidroeléctrica de bricolaje

Puedes construir una estación de agua para generar electricidad tú mismo. Para una casa particular, veinte kilovatios por día son suficientes. Incluso una mini central hidroeléctrica autoensamblada puede hacer frente a tal valor. Pero debe recordarse que este proceso se caracteriza por una serie de características:

• Es difícil realizar cálculos precisos.
• Las dimensiones y espesores de los elementos se eligen "a ojo", solo empíricamente.
• Las estructuras de fabricación propia no tienen elementos de protección, lo que conduce a averías frecuentes y costos asociados.

Por tanto, si no hay experiencia y cierto conocimiento en este ámbito, es mejor abandonar una idea de este tipo. La compra de una estación prefabricada puede resultar más barata.

Si aún decide hacer todo usted mismo, debe comenzar midiendo la velocidad del flujo de agua en el río. Después de todo, el poder que se puede obtener depende de esto. Si la velocidad es inferior a un metro por segundo, la construcción de una mini central hidroeléctrica en este lugar no dará sus frutos.

Otro paso que no se puede omitir son los cálculos. Es necesario calcular cuidadosamente la cantidad de costos que se destinarán a la construcción de la estación. Como resultado, puede resultar que una central hidroeléctrica no sea la mejor opción. Entonces debes prestar atención a otros tipos de electricidad alternativa.

Una mini central hidroeléctrica puede ser la mejor solución en términos de ahorro de costes energéticos. Para su construcción es necesario contar con un río cerca de la casa. Dependiendo de las características deseadas, puede elegir una versión adecuada de la central hidroeléctrica. Con el enfoque correcto, incluso puede hacer una estructura de este tipo con sus propias manos.

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Electricidad gratis - mini central hidroeléctrica de bricolaje

Si su casa tiene un río o incluso un pequeño arroyo, entonces con la ayuda de una mini central hidroeléctrica de fabricación propia, puede obtener electricidad gratis. Quizás esto no sea una reposición muy grande del presupuesto, pero darse cuenta de que tiene su propia electricidad es mucho más costoso. Bueno, si, por ejemplo, en una casa de campo, no hay una fuente de alimentación central, simplemente se necesitarán incluso pequeñas capacidades de energía. Entonces, para crear una central hidroeléctrica de fabricación propia, se necesitan al menos dos condiciones: la disponibilidad de un recurso hídrico y un deseo.

Si ambos están presentes, lo primero que debe hacer es medir el caudal del río. Es muy simple hacer esto: arroje una ramita al río y mida el tiempo durante el cual nadará 10 metros. Al dividir metros por segundos, obtienes la velocidad actual en m / s. Si la velocidad es inferior a 1 m / s, una mini central hidroeléctrica productiva no funcionará. En este caso, puede intentar aumentar el caudal estrechando artificialmente el canal o haciendo una pequeña presa si se trata de un arroyo pequeño.

Como guía, puede utilizar la relación entre el caudal en m / sy la potencia extraída del eje de la hélice en kW (diámetro de la hélice 1 metro). Estos datos son experimentales, en realidad la potencia obtenida depende de muchos factores, pero es apta para su evaluación.

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, etc.

La potencia de una mini central hidroeléctrica de fabricación propia es proporcional al cubo del caudal. Como ya se mencionó, si el caudal es insuficiente, intente aumentarlo artificialmente, si es posible, por supuesto.

Tipos de mini centrales hidroeléctricas.

Hay varias opciones básicas para mini centrales hidroeléctricas caseras.

Rueda de agua

Es una rueda de paletas montada perpendicular a la superficie del agua. La rueda está sumergida menos de la mitad en la corriente. El agua presiona las palas y hace girar la rueda. También hay ruedas de turbina con palas especiales optimizadas para el chorro de fluido. Pero se trata de estructuras bastante complejas, más hechas en fábrica que en casa.

Rotor Darrieus

Es un rotor de eje vertical que se utiliza para generar energía eléctrica. Un rotor vertical que gira debido a la diferencia de presión entre sus palas. La diferencia de presión se crea debido al flujo de líquido alrededor de superficies complejas. El efecto es similar al levantamiento de hidroalas o al levantamiento del ala de un avión. Este diseño fue patentado por Georges Jean-Marie Darier, un ingeniero aeronáutico francés en 1931. También se utiliza a menudo en la construcción de turbinas eólicas.

Central hidroeléctrica Garlandnaya

La central hidroeléctrica consta de turbinas ligeras: rotores hidráulicos, ensartados y fijados rígidamente en forma de guirnalda en un cable tirado a través del río. Un extremo del cable se fija en el cojinete de soporte, el otro hace girar el rotor del generador. En este caso, el cable juega el papel de una especie de eje, cuyo movimiento de rotación se transmite al generador. El flujo de agua hace girar los rotores, los rotores hacen girar el cable.

Hélice

También se tomó prestado de los diseños de las plantas de energía eólica, una especie de "turbina eólica submarina" con un rotor vertical. A diferencia de una hélice de aire, una hélice submarina tiene un ancho mínimo de palas. Para el agua basta con un ancho de pala de tan solo 2 cm, con este ancho habrá mínima resistencia y máxima velocidad de rotación. Este ancho de hoja se eligió para un caudal de 0,8 a 2 metros por segundo. A velocidades más altas, otras dimensiones probablemente sean óptimas. La hélice no se mueve debido a la presión del agua, sino a la generación de sustentación. Como el ala de un avión. Las palas de la hélice se mueven a través del flujo en lugar de ser arrastradas por el flujo en la dirección del flujo.

Ventajas y desventajas de varios sistemas de mini centrales hidroeléctricas caseras.

Las desventajas de la central hidroeléctrica Garland son obvias: alto consumo de material, peligro para los demás (cable submarino largo, rotores ocultos en el agua, bloqueo del río), baja eficiencia. La central hidroeléctrica Garland es una especie de presa pequeña. Adecuado para su uso en lugares desiertos y remotos con señales de advertencia adecuadas. Puede requerir permiso de autoridades y ambientalistas. La segunda opción es un pequeño arroyo en su jardín. El rotor Darrieus es difícil de calcular y fabricar. Al comienzo del trabajo, debe desenroscarlo. 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. Dicho rotor girará con cualquier cambio en la dirección del flujo; esto es una ventaja.

Los más comunes en la construcción de centrales hidroeléctricas de fabricación propia fueron los esquemas de la hélice y la rueda hidráulica. Dado que estas opciones son relativamente fáciles de fabricar, requieren cálculos mínimos y se implementan a un costo mínimo, tienen una alta eficiencia y son fáciles de configurar y operar.

Si no dispone de energía hídrica, puede hacer su propio parque eólico casero.

Un ejemplo de la minicentral hidroeléctrica más sencilla

La planta de energía hidroeléctrica más simple se puede construir rápidamente a partir de una bicicleta normal con un dínamo de faro de bicicleta. Se deben preparar varias palas de hierro galvanizado o de chapa de aluminio no grueso (2-3). Las hojas deben ser largas desde la llanta de la rueda hasta el buje y de 2 a 4 cm de ancho. Estas hojas se instalan entre los radios de la forma que se pueda o sujetadores previamente preparados. Si está utilizando dos cuchillas, colóquelas una frente a la otra. Si desea agregar más hojas, divida la circunferencia de la rueda por el número de hojas e instálelas a intervalos iguales. Puede experimentar con la profundidad de inmersión de la rueda de paletas en el agua. Por lo general, está sumergido de un tercio a la mitad. La opción de un parque eólico en marcha se consideró anteriormente.

Una microcentral hidroeléctrica de este tipo no ocupa mucho espacio y servirá perfectamente a los ciclistas, lo principal es la presencia de un arroyo o riachuelo, que suele ser el caso en el camping. Una mini central hidroeléctrica de una bicicleta podrá encender una carpa y cargar teléfonos celulares u otros dispositivos.

bazila.net

Planta de energía hidroeléctrica de bricolaje en una parcela personal.

Mini central hidroeléctrica de fabricación propia, hecha a mano: una foto con una descripción, así como varios videos que muestran el trabajo de una mini central hidroeléctrica.

El autor tiene un pequeño arroyo que fluye cerca de la parcela de la casa, esto lo llevó a pensar en construir una mini central hidroeléctrica para poder obtener electricidad adicional para iluminar la casa y operar electrodomésticos de bajo consumo.

La turbina se fabricó independientemente de madera contrachapada resistente a la humedad de 13 mm de espesor.

El resultado fue una rueda con un diámetro de 1200 mm y un ancho de 600 mm, la estructura se cubrió adicionalmente con un revestimiento repelente al agua.

El soporte de la turbina está hecho de vigas de roble, toda la unidad está anclada a una base de hormigón fundida en el fondo del arroyo.

Esta mini central hidroeléctrica casera utiliza un Generador de Imán Permanente Wind blue Power, es capaz de generar 12 V ya a 130 rpm. Un generador de automóvil convencional no es adecuado aquí, ya que produce 12 V a más de 1000 rpm. El par se transmite desde la turbina al generador mediante una transmisión por cadena.

Al principio, la turbina no giraba lo suficientemente rápido y el autor decidió hacer una etapa adicional debajo de la presa, en la que el agua se recogía en un respiradero estrecho y caía con mayor fuerza sobre las palas de las ruedas.

Un par de baterías de automóvil de 110 A 12V y un inversor están conectados al generador.

La potencia de salida de la mini central hidroeléctrica es de 50 W, en su punto máximo emite hasta 500 W.

En mi opinión, la idea no es mala, la instalación se puede mejorar, por supuesto, su capacidad no será suficiente para una fuente de alimentación completa de la casa, pero como fuente adicional de electricidad gratuita es bastante adecuada.

Rueda de turbina para generador.

Mini central hidroeléctrica casera en el trabajo.

Video: Una turbina hidroeléctrica a plena carga.

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Hágalo usted mismo mini central hidroeléctrica: ¿es real?

Dado que las tarifas eléctricas han comenzado a subir recientemente, las fuentes renovables de electricidad están cobrando cada vez más importancia entre la población, lo que permite obtener electricidad prácticamente de forma gratuita. Entre las fuentes conocidas por la humanidad, cabe destacar los paneles solares, los generadores eólicos y las centrales hidroeléctricas domésticas. Pero estos últimos son bastante difíciles, porque tienen que trabajar en condiciones muy agresivas. Aunque esto no significa en absoluto que sea imposible construir una mini central hidroeléctrica con tus propias manos.

Para hacer todo de manera correcta y eficiente, lo principal es elegir los materiales adecuados. Deben garantizar la máxima durabilidad de la estación. Los generadores hidroeléctricos caseros de fabricación propia, cuya potencia es comparable a la de los paneles solares y las turbinas eólicas, pueden producir una cantidad mucho mayor de energía. Pero aunque mucho depende de los materiales, no termina ahí.

Variedades de mini centrales hidroeléctricas.

Existe una gran cantidad de variaciones diferentes de mini centrales hidroeléctricas, cada una de las cuales tiene sus propias ventajas, características y desventajas. Se distinguen los siguientes tipos de estos dispositivos:

• guirnalda;
• hélice;
• Rotor Darrieus;
• rueda de agua con palas.

La central hidroeléctrica Garland consta de un cable sobre el que se fijan los rotores. Tal cuerda se tira a través del río y se sumerge en agua. El flujo de agua en el río comienza a girar los rotores, que a su vez tuercen el cable, en un extremo del cual hay un cojinete y en el otro, un generador.

El siguiente tipo es una rueda de agua con palas. Se instala perpendicular a la superficie del agua, sumergido en menos de la mitad. Dado que el flujo de agua afecta a la rueda, ésta gira y hace girar el generador de la minicentral hidroeléctrica, sobre la que se fija esta rueda.

Noria clásica - viejo bien olvidado

En cuanto a la central hidroeléctrica de hélice, se trata de una turbina eólica ubicada bajo el agua con un rotor vertical. El ancho de las palas de dicho molino de viento no supera los 2 centímetros. Este ancho es suficiente para el agua, porque es esta clasificación la que le permite producir la máxima cantidad de electricidad con la mínima resistencia. Es cierto que este ancho es óptimo solo para caudales de hasta 2 metros por segundo.

Como para otras condiciones, los parámetros de las palas del rotor se calculan por separado. Y el rotor Darrieus es un rotor posicionado verticalmente que funciona según el principio de presión diferencial. Todo sucede de la misma manera con el ala de un avión, que se ve afectada por la sustentación.

Ventajas y desventajas

Si consideramos una central hidroeléctrica Garland, entonces tiene una serie de deficiencias obvias. En primer lugar, el cable largo utilizado en la construcción es peligroso para los demás. Los rotores ocultos bajo el agua también son un gran peligro. Bueno, además, cabe destacar las bajas tasas de eficiencia y el alto consumo de material.

En cuanto a las desventajas del rotor Darrieus, para que el dispositivo comience a generar electricidad, primero debe desenroscarse. Es cierto que en este caso, la toma de fuerza se lleva a cabo directamente sobre el agua, por lo que no importa cómo cambie el flujo de agua, el generador generará electricidad.

Todo lo anterior son factores que hacen que la miniturbina hidráulica y la rueda hidráulica sean más populares. Si consideramos la construcción manual de tales dispositivos, entonces no son tan difíciles. Y además, a un costo mínimo, estas mini centrales hidroeléctricas son capaces de entregar indicadores de máxima eficiencia. Entonces, los criterios de popularidad son obvios.

Dónde comenzar la construcción

La construcción de una mini central hidroeléctrica con sus propias manos debe comenzar midiendo los indicadores de velocidad del flujo de los ríos. Esto se hace de manera muy simple: simplemente marque una distancia de 10 metros río arriba, levante un cronómetro, arroje un chip al agua y observe el tiempo que tarda en cubrir la distancia medida.

En última instancia, si se dividen 10 metros por el número de segundos invertidos, se obtiene la velocidad del río en metros por segundo. Hay que tener en cuenta que no tiene sentido construir minicentrales hidroeléctricas en lugares donde el caudal no supere 1 m / s.

Si el depósito está lejos, puede construir un canal de derivación.

Si necesita averiguar cómo se fabrican las mini centrales hidroeléctricas en un área donde la velocidad del río es baja, puede intentar lograr un aumento en el flujo organizando una diferencia de altura. Esto se puede hacer instalando una tubería de drenaje en el depósito. En este caso, el diámetro de la tubería afectará directamente al caudal del agua. Cuanto menor sea el diámetro, más rápido será el flujo.

Este enfoque le permite organizar una mini central hidroeléctrica, incluso si un pequeño arroyo fluye cerca de la casa. Es decir, se organiza una presa plegable, debajo de la cual se instala directamente una mini central hidroeléctrica para alimentar la casa y los electrodomésticos.

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Generador de agua a partir del aire »Productos caseros útiles

El dispositivo, el principio de funcionamiento del generador de agua El generador de agua es un marco piramidal con un relleno que absorbe la humedad. El marco piramidal está formado por cuatro postes pos. 3, soldado a la base de la pos. 4, hecho de una esquina de metal. Se suelda una malla metálica en el espacio entre las esquinas de la pos base. 15: de abajo a la base con la ayuda de las superposiciones pos. 6, se adjunta un palet de polietileno pos. 5 con un agujero en el medio. El espacio interior del marco de malla está densamente (pero sin deformación de las paredes) lleno de material absorbente de humedad. En el exterior, se coloca una cúpula transparente en el marco piramidal pos. 1, que se fija con cuatro tirantes pos. 8 y amortiguador pos. 14.

El generador de agua tiene dos ciclos de trabajo: absorción de la humedad del aire por la llenadora; evaporación de la humedad del relleno, seguida de su condensación en las paredes de la cúpula. A medida que se pone el sol, la cúpula transparente se eleva para proporcionar acceso de aire al relleno; el relleno absorbe la humedad durante la noche. Por la mañana, la cúpula se baja y se sella con un amortiguador; el sol evapora la humedad del relleno, el vapor se acumula en la parte superior de la pirámide, el condensado fluye por las paredes de la cúpula hasta el palet y llena el recipiente con agua a través del orificio.

Fabricación de un generador de agua La preparación para la fabricación de un generador de agua comienza con la recogida del relleno. Los trozos de papel de periódico se utilizan como relleno; El papel de los periódicos debe tomarse libre de tipos tipográficos para evitar la contaminación del agua resultante con compuestos de plomo. El trabajo de recogida del papel llevará mucho tiempo, y durante este tiempo se van realizando el resto de elementos del generador de agua. La base está soldada a partir de esquinas metálicas con dimensiones de estante de 35x35 mm, cuatro soportes están soldados desde abajo, pos. 10 de las mismas esquinas y ocho soportes pos. 13. Los soportes están interconectados por varillas de acero pos. 17 930 mm de largo; diámetro 10 mm. En la parte superior de los estantes de las esquinas, se suelda una malla metálica con un tamaño de malla de 15x15 mm. diámetro del alambre de malla 1,5-2 mm. Se cortan cuatro superposiciones de la cinta de acero pos. 6. Se perforan orificios con un diámetro de 4.5 mm a través de los orificios en los revestimientos en las esquinas de la base y se corta una rosca para los tornillos VM 5. Luego, la base se instala en el lugar especificado para GW en la parcela de jardín, huerta, etc. El lugar debe elegirse de manera que el GW no esté sombreado por árboles y edificios.

Después de elegir el lugar de apoyo, la base se fija en el suelo con mortero de cemento. Se permite soldar almohadillas de soporte con un diámetro de 100 mm desde una hoja de acero con un espesor de 2 mm a los soportes. Posteriormente, en las esquinas del cuadrado de la base, se sueldan alternativamente cuatro postes de modo que las secciones de los postes con una longitud de 30 mm queden en el centro de la base a una altura de aproximadamente 1,5 m. Los postes están reforzados con travesaños, que se sueldan a los postes desde el interior.

El material de los travesaños es el mismo que el de los montantes. Luego un palet, pos. 5; los bordes de la paleta, que estarán debajo de los revestimientos, están metidos hacia adentro para fortalecer el punto de sujeción. Se corta un orificio redondo con un diámetro de 70 mm en el centro del palet para el drenaje del agua. Los bordes de los orificios también se pueden reforzar soldando una tira de polietileno adicional. Además, el marco de malla se fija en los bastidores, que es una red de pesca de malla fina con un tamaño de malla de 15x15 mm. La red se ata a las rejillas y los bordes de la paleta de malla metálica con una trenza de algodón para que la red quede tensa entre las rejillas. También es recomendable atar la red a los travesaños, dividiendo el volumen interno de la pirámide en dos compartimentos. Antes de atar la red al pilar delantero, los compartimentos (comenzando desde la parte superior) del marco de malla resultante se llenan herméticamente con trozos de papel de periódico arrugados. Rellene de tal manera que no quede espacio libre dentro de la pirámide y el saliente de las paredes de malla sea mínimo. Luego comienzan a hacer una cúpula transparente. Está hecho de película de polietileno, que se corta según el dibujo pos. 1 y está soldado con un soldador a lo largo de los planos A, A1. Realice la costura sin sobrecalentamiento para que el polietileno no se vuelva quebradizo en la soldadura. Para evitar la violación de la integridad de la cúpula en la parte superior de la pirámide, se cubre con una especie de "tapa" de polietileno - fragmento B según el dibujo de pos. 1. Luego, después de colocar el fragmento B en la pirámide, coloque con cuidado la cúpula en el marco. Habiendo enderezado la cúpula, los bordes de los planos C se sueldan entre sí: se obtiene una especie de "faldón". Un anillo pos. Está hecho de un tubo de goma. 9, que se coloca en la pirámide. Se atan cuatro estrías con ganchos al anillo, pos. 11. La parte inferior de la cúpula transparente ("faldón") se presiona firmemente contra las esquinas de la base mediante un amortiguador. El amortiguador es un anillo de goma de 5000 mm de largo y 50 mm de ancho hecho de una venda de goma. En ausencia de polietileno del área requerida para la cúpula, se suelda a partir de varios fragmentos de polietileno. Para soldar polietileno, se recomienda utilizar un soldador con una potencia de 40-65 W, en cuya punta se hace una ranura, se fija un disco de metal de 3-5 mm de espesor en la ranura del eje.

Funcionamiento del generador de agua Con la puesta del sol, la cúpula transparente se pliega hasta el nivel de los travesaños y se fija en esta posición con estrías, colocando ganchos en las varillas, pos. 17. Durante la noche, el papel absorbe la humedad y, por la mañana, se baja la cúpula, fijando su borde inferior en la base con un amortiguador. Durante el día, el sol calentará la pirámide, la humedad del papel se evaporará, el vapor, a medida que se enfría, se condensa en las paredes en agua, que fluye hacia abajo. El agua se recoge colocando un recipiente debajo del orificio del palé de plástico. Al atardecer, el ciclo se repite. Se recomienda cambiar el papel en HV cada temporada; para el invierno, la cúpula debe almacenarse en el interior. También se recomienda cambiar la cúpula tras la pérdida de transparencia de sus paredes. Durante el funcionamiento, es necesario controlar la integridad del domo.

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