Микро гэс на ручье

Дата публикации: 14 марта 2017

В настоящее время всё больше стран в мире выделяют колоссальные средства на развитие и внедрение возобновляемых источников энергии, понимая, что получать её посредством сжигания углеводородов – это всё равно, что пилить сук, на котором сидишь. К тому же, этот вид генерации достаточно дорогой и малоэффективный.

Кроме того, мировые торги нефтью контролируются правительством США, значит, развитие собственных источников ВИЭ способствует частичному уходу от долларовой зависимости.

Наиболее популярными являются солнечные и ветровые установки, хотя КПД последних не превышает 15 — 20% — солнце светит только днём, а ветер дует не всегда. Малая гидроэнергетика даёт энергию круглосуточно и стабильно, но несправедливо отодвинута на последнее место.

Доминирует предвзятое мнение, что течение равнинной реки не способно выдать большую мощность, а получать приличную можно лишь при наличии перепада воды, в виде плотины, или скорости течения не менее 2 – х м/с, как в случае горных рек. Практически все конструкции гидроустановок, предлагаемые современным рынком, адаптированы именно к таким условиям эксплуатации, других просто нет. Есть небольшой сегмент в виде нано — ГЭС, но их мощность рассчитана лишь на зарядку сотового телефона. К сожалению, наличие подобных условий в нашей стране весьма ограничено, и равнинные реки, которых подавляющее большинство, никак не подпадают под эту категорию.

Существует три причины, по которым гидроэнергетика признана дорогой и малоэффективной:

• Первая — озвучена выше. Сооружение плотин занятие дорогое и долгосрочное, с большим периодом окупаемости, а желающих жить в горах очень мало.
• Вторая — использование традиционных видов движителей, КПД которых не превышает 30 — 40%, при этом имеют малые обороты вращения, что чревато большими потерями на повышающем редукторе;
• Третья – расчёт мощности потока производиться по старой академической формуле, которая в корне не соответствует истинному положению дел, именно для текущей воды. Официальная наука утверждает, что скорость ветра менее 6,0 м/с и воды менее 1,0 м/с не рентабельны. Ветер при скорости 10,0 м/с и вода при 1,0 м/с способны выдать лишь 0,5 кВт/м2. Это полный абсурд.

Нашей команде удалось выявить и устранить выше перечисленные недостатки в процессе практических испытаний собственных установок. Результаты наших скромных достижений представлены ниже.

Верторная микро – ГЭС

Разработана для эксплуатации на равнинных реках с малыми скоростями течения 0,6 – 0,9 м/с, а с применением ускорителей – от 0,4 м/с. Вес 12 кг, КПД до 70%, в отличие от ортогональной схемы и традиционного винта вращается в два раза быстрее, развивая 90 – 120 об/мин. на холостом ходу.

При скорости воды 0,7 м/с уверенно выдаёт 1,0 кВт/м2 чистой мощности. В реке располагается горизонтально (минимальная глубина 0,5м) или вертикально, если позволяют условия. Обороты основного вала регулируются ступенчато, а мощность — путём увеличения или уменьшения количества рабочих секций. Себестоимость изготовления, в среднем, 3000 рублей за киловатт, без генератора и редуктора.

Семкленовая микро – ГЭС

Представляет из себя новый вид винта, и в отличие от традиционного, вращается в 2,0 – 2,5 раза быстрее. Работает на реках со средними скоростями течения 0,9 – 1,5 м/с, а с ускорителями от 0,6 м/с. Вес 6 кг, КПД 50%, при скорости течения 1,0 м/с уверенно выдаёт 1,7 кВт/м2 чистой мощности.

Обороты вала регулируются ступенчато, а мощность только размерами винта или скоростью течения. Себестоимость изготовления, в среднем, 1000 рублей/1,0 кВт, без генератора и редуктора.

Дополнительная функции и оснастка для эксплуатации микро – ГЭС

1. Из вышесказанного, очевидно, что данные установки способны генерировать большую мощность при малых скоростях течения. Этот факт подтолкнул нас к созданию дополнительной оснастки для работы микро – ГЭС в условиях спокойной воды, т.е. озеро, пруд, залив и т.д. Установка, вращаясь по кругу при определённой постоянной скорости посредством маломощного мотор – редуктора, приводит во вращение движитель, который, в свою очередь, соединён с генератором. Конечная мощность на порядок больше, чем привод.

2. Наши установки, помимо выработки электроэнергии, могут быть использованы как мощный вращательный привод для множества агрегатов и оборудования, например:

• — качать воду из реки с производительностью от нескольких десятков литров до 3 – х м3/час, давление может достигать 2 атмосфер (то есть 2 кг/см.кв.);
• — вращать наждак, сверлильный станок, бетономешалку, дробилку, мини–пилораму, дерево- и металло-обрабатывающие станки максимальной мощностью до 10 кВт, при наличии соответствующих условий эксплуатации. КПД данного привода в 2 – 3 раза выше, чем применение электроинструмента, и безопасно.

3. Большинство равнинных рек имеют слабое течение 0,4 – 0,6 м/с. Для увеличения скорости на нужном участке реки разработаны ускорители потока. Данные конструкции способны ускорить его на 30 – 300%, соответственно, мощность возрастёт в геометрической прогрессии. По форме просты, но достаточно габаритны, можно устанавливать как временно, так и постоянно.

4. Кроме того, обе конструкции адаптированы для работы в зимний период, непосредственно подо льдом. Разработана специальная оснастка, позволяющая функционировать в морозы до — 40 0 .

Подводя итог, следует перечислить все достоинства и преимущества данных микро – ГЭС:

• большая выходная мощность при малых скоростях течения, от 0,4 м/с и более, работают практически на любых равнинных реках;
• способность генерировать электроэнергию в условиях спокойной воды;
• возможность вращения различных видов агрегатов без электроэнергии;
• высокий КПД установок, до 70%;
• малый вес, от 12 кг;
• низкая себестоимость изготовления, от 1000 рублей за 1,0 кВт, без генератора и редуктора;
• способность работать круглый год, зимой и летом.

Серийное производство и реализация данных установок не встретит на рынке жёсткой конкуренции, фактически она отсутствует.

Подобного универсального оборудования нет ни в России, ни в мире.

Бутусов Иван Николаевич, [email protected]

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Дата публикации: 14 марта 2017

В настоящее время всё больше стран в мире выделяют колоссальные средства на развитие и внедрение возобновляемых источников энергии, понимая, что получать её посредством сжигания углеводородов – это всё равно, что пилить сук, на котором сидишь. К тому же, этот вид генерации достаточно дорогой и малоэффективный.

Кроме того, мировые торги нефтью контролируются правительством США, значит, развитие собственных источников ВИЭ способствует частичному уходу от долларовой зависимости.

Наиболее популярными являются солнечные и ветровые установки, хотя КПД последних не превышает 15 — 20% — солнце светит только днём, а ветер дует не всегда. Малая гидроэнергетика даёт энергию круглосуточно и стабильно, но несправедливо отодвинута на последнее место.

Доминирует предвзятое мнение, что течение равнинной реки не способно выдать большую мощность, а получать приличную можно лишь при наличии перепада воды, в виде плотины, или скорости течения не менее 2 – х м/с, как в случае горных рек. Практически все конструкции гидроустановок, предлагаемые современным рынком, адаптированы именно к таким условиям эксплуатации, других просто нет. Есть небольшой сегмент в виде нано — ГЭС, но их мощность рассчитана лишь на зарядку сотового телефона. К сожалению, наличие подобных условий в нашей стране весьма ограничено, и равнинные реки, которых подавляющее большинство, никак не подпадают под эту категорию.

Существует три причины, по которым гидроэнергетика признана дорогой и малоэффективной:

• Первая — озвучена выше. Сооружение плотин занятие дорогое и долгосрочное, с большим периодом окупаемости, а желающих жить в горах очень мало.
• Вторая — использование традиционных видов движителей, КПД которых не превышает 30 — 40%, при этом имеют малые обороты вращения, что чревато большими потерями на повышающем редукторе;
• Третья – расчёт мощности потока производиться по старой академической формуле, которая в корне не соответствует истинному положению дел, именно для текущей воды. Официальная наука утверждает, что скорость ветра менее 6,0 м/с и воды менее 1,0 м/с не рентабельны. Ветер при скорости 10,0 м/с и вода при 1,0 м/с способны выдать лишь 0,5 кВт/м2. Это полный абсурд.

Нашей команде удалось выявить и устранить выше перечисленные недостатки в процессе практических испытаний собственных установок. Результаты наших скромных достижений представлены ниже.

Верторная микро – ГЭС

Разработана для эксплуатации на равнинных реках с малыми скоростями течения 0,6 – 0,9 м/с, а с применением ускорителей – от 0,4 м/с. Вес 12 кг, КПД до 70%, в отличие от ортогональной схемы и традиционного винта вращается в два раза быстрее, развивая 90 – 120 об/мин. на холостом ходу.

При скорости воды 0,7 м/с уверенно выдаёт 1,0 кВт/м2 чистой мощности. В реке располагается горизонтально (минимальная глубина 0,5м) или вертикально, если позволяют условия. Обороты основного вала регулируются ступенчато, а мощность — путём увеличения или уменьшения количества рабочих секций. Себестоимость изготовления, в среднем, 3000 рублей за киловатт, без генератора и редуктора.

Семкленовая микро – ГЭС

Представляет из себя новый вид винта, и в отличие от традиционного, вращается в 2,0 – 2,5 раза быстрее. Работает на реках со средними скоростями течения 0,9 – 1,5 м/с, а с ускорителями от 0,6 м/с. Вес 6 кг, КПД 50%, при скорости течения 1,0 м/с уверенно выдаёт 1,7 кВт/м2 чистой мощности.

Обороты вала регулируются ступенчато, а мощность только размерами винта или скоростью течения. Себестоимость изготовления, в среднем, 1000 рублей/1,0 кВт, без генератора и редуктора.

Дополнительная функции и оснастка для эксплуатации микро – ГЭС

1. Из вышесказанного, очевидно, что данные установки способны генерировать большую мощность при малых скоростях течения. Этот факт подтолкнул нас к созданию дополнительной оснастки для работы микро – ГЭС в условиях спокойной воды, т.е. озеро, пруд, залив и т.д. Установка, вращаясь по кругу при определённой постоянной скорости посредством маломощного мотор – редуктора, приводит во вращение движитель, который, в свою очередь, соединён с генератором. Конечная мощность на порядок больше, чем привод.

2. Наши установки, помимо выработки электроэнергии, могут быть использованы как мощный вращательный привод для множества агрегатов и оборудования, например:

• — качать воду из реки с производительностью от нескольких десятков литров до 3 – х м3/час, давление может достигать 2 атмосфер (то есть 2 кг/см.кв.);
• — вращать наждак, сверлильный станок, бетономешалку, дробилку, мини–пилораму, дерево- и металло-обрабатывающие станки максимальной мощностью до 10 кВт, при наличии соответствующих условий эксплуатации. КПД данного привода в 2 – 3 раза выше, чем применение электроинструмента, и безопасно.

3. Большинство равнинных рек имеют слабое течение 0,4 – 0,6 м/с. Для увеличения скорости на нужном участке реки разработаны ускорители потока. Данные конструкции способны ускорить его на 30 – 300%, соответственно, мощность возрастёт в геометрической прогрессии. По форме просты, но достаточно габаритны, можно устанавливать как временно, так и постоянно.

4. Кроме того, обе конструкции адаптированы для работы в зимний период, непосредственно подо льдом. Разработана специальная оснастка, позволяющая функционировать в морозы до — 40 0 .

Подводя итог, следует перечислить все достоинства и преимущества данных микро – ГЭС:

• большая выходная мощность при малых скоростях течения, от 0,4 м/с и более, работают практически на любых равнинных реках;
• способность генерировать электроэнергию в условиях спокойной воды;
• возможность вращения различных видов агрегатов без электроэнергии;
• высокий КПД установок, до 70%;
• малый вес, от 12 кг;
• низкая себестоимость изготовления, от 1000 рублей за 1,0 кВт, без генератора и редуктора;
• способность работать круглый год, зимой и летом.

Серийное производство и реализация данных установок не встретит на рынке жёсткой конкуренции, фактически она отсутствует.

Подобного универсального оборудования нет ни в России, ни в мире.

Бутусов Иван Николаевич, [email protected]

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Микро — ГЭС – это электростанция, обладающие малой мощностью (до 100,0 кВт), служащие для производства электрической энергии, путем преобразования кинетической энергии воды.

Принцип действия

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

Источником энергии могут служить:

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

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

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

Преимущества использования микро — ГЭС:

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

В зависимости от способа использования энергии воды, микро — ГЭС подразделяются на:

1. Плотинные.
   В основу способа создания водного напора, положено строительство плотины, от которой по специальному желобу (трубе), потоки воды направляются к турбине.
2. Деривационные.
   При устройстве микро — ГЭС данного типа, используется естественный напор воды (быстрые, горные реки). В этом случае часть воды отводится из русла реки и направляется к турбине, после чего, вода сбрасывается в основное русло.
3. Плотинно-деривационные.
   данном типе электростанций, используется как естественный напор, так и напор, создаваемый плотиной.
4. Свободно-поточные.
   Данный тип микро — ГЭС не предполагает строительства напорных сооружений, кинетическая энергия воды используется в ее свободном течении, путем установки специальных устройств, наплавного или погружного вида.

Производители и цены

В настоящее время, все большее количество людей интересуется альтернативными источниками энергии, а соответственно и спрос, на оборудование, используемое для производства энергии возрастает. В связи с этим, производством подобного оборудования, занимаются компании во многих странах мира, в том числе и в России.

Оборудование для микро — ГЭС, как по отдельным узлам, так и комплектами, в нашей стране занимаются:

1. Компания ООО «АЭнерджи», г. Москва.
   Предприятие производит оборудование для различных направлений производства электрической энергии с использованием альтернативных источников (ветрогенраторы, солнечные электростанции и т.д.). В линейке выпускаемых товаров, энергетическое оборудование для микро и мини – ГЭС.
2. Межотраслевое научно-техническое объединение «МНТО ИНСЭТ» г. Санкт-Петербург.
   Компания выполняет весь комплекс работ от проектирования до сдачи под ключ готового
   объекта строительства. В линейке выпускаемой продукции микро – ГЭС с различными
   видами рабочего колеса и мощностью от 5,0 до 180,0 кВт, а также разнообразные
   гидроагрегаты.

Стоимость комплекта оборудования, в зависимости от типа электростанции и ее мощности – от 350000,00 рублей.

Среди зарубежных производителей, наиболее известна продукция таких компаний, как:

1. «CINK Hydro-Energy» Республика Чехия.
   Компания производит комплекты гидроэлектростанции с горизонтальными и вертикальными турбинами, мощностью от 5,0 до 3000 кВт, а также микротурбины.
   Стоимость комплектов от 500000,00 рублей.
2. «Micro hydro power» Китай.
   Компания производит комплекты гидроэлектростанции мощностью от 1,0 до 3000 кВт. Стоимость составляет от 300000,00 до 4000000,00 рублей.
3. Инженерно-техническая фирма ОсОО «Гидропоника» г. Бишкек, Кыргызстан.
   Фирма производит гидроэлектростанции мощностью от 0,5 до 5,0 кВт. Стоимость составляет от 60000,00 до 300000,00 рублей.

Как сделать своими руками

Для того, чтобы сделать простейшее устройство для получения электрической энергии, необходимо иметь навыки работы с ручным инструментом, свободное время, желание и водоем.

В качестве источника электрической энергии можно использовать автомобильный генератор, для вращения ротора которого, необходимо изготовить следующую конструкцию.

• В соответствии с имеющимся водоемом необходимо решить, какой вариант колеса будет применен – вертикальный или горизонтальный. Это влияет на пространственную конструкцию собираемой установки.
• В качестве колеса, используется любое имеющееся в наличии. Хорошо подойдет велосипедное колесо.
• К ободу колеса прикрепляются лопасти, которые изготавливаются из металла, твердого пластики или иного материала, имеющегося в наличии.
• На вал колеса крепится шестеренка или шкив. В зависимости от закрепленного элемента, в дальнейшем будет выполняться цепная или ременная передача.
• Колесо крепится на конструкции и помещается в воду, с таким расчетом, чтобы при горизонтальном размещении колеса, 1/3 находились над поверхностью воды, при вертикальном расположении – вода поступала на лопасти, а ось колеса была вне воды.
• В зависимости от водного объекта, выполняется установка генератора. Это можно выполнить непосредственно на собранной металлической конструкции, либо установить на берегу.
• На вал генератора устанавливается шестерня или шкив, которые должны быть меньшего диаметра, чем установленные на колесе.
• Выполняется соединение шкивов или шестерен, установленных на колесе и валу генератора.

Установка готова к работе.

Такой вариант получения электрической энергии можно использовать туристам и путешественникам для подзарядки мобильных телефонов, планшетов и иного не энергоемкого оборудования.

Микро — ГЭС на ручье

При проживании в сельской местности или имея дачный участок, вблизи с которым протекает ручей, можно решить вопрос с электроснабжением этих объектов, путем монтажа микро – ГЭС, на таком водном объекте.
Для электроснабжения подобного объекта, уже будет недостаточно автомобильного генератора, потому как установленная мощность, даже дачного домика значительно больше, чем подобное устройство может произвести.
Наиболее верное решение – это приобрести комплект микро – ГЭС мощностью до 10,0 кВт, и выполнить монтаж самостоятельно. Это позволит снизить затраты, а сам процесс монтажа, способен выполнить даже человек с минимальными познаниями в механике и электротехнике.

В комплект подобного оборудования, как правило, входят следующие элементы:

• Гидротурбина.
• Мультипликатор, для увеличения оборотов вала генератора по отношению к обротам турбины.
• Устройство, обеспечивающее саморазгон турбины.
• Комплект трубопроводов.
• Генератор.
• Система управления и автоматики.

В зависимости от расхода воды, который обеспечивает ручей, выбирается тип турбины, это как правило пропеллерная или диагональная конструкция.
В соответствии с инструкциями производителя осуществляется монтаж оборудования и подключение потребителей.

Микро – ГЭС водоворотного типа

Установки, работающие на принципе водоворота, целесообразно устанавливать на малых реках и полноводных ручьях. Мощность подобного типа микро – ГЭС составляет до 100,0 кВт.
При строительстве подобных станций, монтируется специальный желоб, в который поступают водные массы из реки или ручья. В нижней точке желоба изготавливается цилиндрическое сооружение внизу которого устраивается отверстие. Вода поступает по желобу в приемник-цилиндр двигаясь по касательной к стенкам последнего, в следствии чего, внутри цилиндра, закручивается в водовороте, скорость ее движения увеличивается, и она вытекает через нижнее отверстие, попадая на лопасти турбины.
Благодаря постоянному вращению воды гидроэлектростанции подобного типа работают в круглогодичном цикле. Недостатком водоворотных микро-ГЭС является высокая стоимость, обусловленная большим объемом бетонных работ.

Плюсы и минусы

Использования микро – ГЭС, позволяет получить положительный эффект от их использования в экономической и социальной сферах и экологической безопасности территорий, где строятся подобные сооружения.
Производство электрической энергии позволяет обеспечить энергетическую независимость и безопасность территории, отдельного предприятия или объекта недвижимости. При строительстве не требуется сооружение больших гидротехнических сооружений, и как следствие, снижение стоимости строительно-монтажных работ.
Важным достоинством малой гидроэнергетики является экологическая безопасность подобных установок. На флору и фауну не оказывается каких-либо вредных воздействий, качество воды остается неизменным.

Суммируя плюсы использования микро – ГЭС, к их положительным свойствам можно отнести следующие:

• Экологичность и безопасность установок;
• Энергия воды – это возобновляемый и неисчерпаемый источник энергии;
• Способность установок работать в автономном режиме;
• Вырабатываемая электрическая энергия обладает низкой себестоимостью;
• Продолжительные сроки эксплуатации;
• Техническая надежность установок.

У любого технического объекта, на ряду с положительными свойствами, всегда есть и отрицательные. Для сложных технических сооружений, которыми являются микро – ГЭС, возможно наличие нештатных ситуаций, в результате которых, производство электрической энергии может быть прекращено, в связи с чем, потребители будут обесточены.
Сезонность работы станций, также является недостатком подобных установок. Это определяет регионы использования или необходимость устройства специальных устройств и конструкций.

Объединяя минусы использования микро – ГЭС, к их отрицательным свойствам можно отности:

• Васокая стоимость оборудования и выполнения строительно-монтажных работ;
• Выведение из общего пользования значительных площадей (затопление, при строительстве плотин и водохранилищ);
• Ограниченность использования, обусловленная возможностью монтажа установок и климатом региона установки оборудования;
• Наличие потенциальной опасности для живых организмов, обитающих в водоемах.

Использование малых гидроэлектростанций является одним из направлений развития возобновляемых источников энергии и уже сегодня конкурирует с традиционными источниками получения электрической энергии, являясь эффективным направлением развития альтернативной энергетики.