Гідроенергетика – один з найстаріших напрямків енергетики в цілому, що не дивно, адже в даному випадку мова йде про отримання енергії з поновлюваного, практично нескінченного джерела. Протягом багатьох століть люди тим чи іншим чином використовували енергію води, починаючи від найпростіших водяних млинів і закінчуючи сучасними гідроелектростанціями.
Але лише недавно з’явився напрямок, який називається мікрогідроенергетикою, тобто виникли гідроелектростанції малої потужності, за допомогою яких можна організувати автономне енергопостачання заміського будинку, фермерського господарства і т.д. Фактично для цього досить невеликого струмка.
Гідроенергетика: Плюси і мінуси
У порівнянні з іншими пристроями для отримання енергії, які працюють від поновлюваних джерел (вітрогенератори, сонячні батареї), гідрогенератори є найскладнішими. Однак у них є безсумнівний плюс: гідрогенератор, рівний по потужності із сонячними батареями і вітрогенераторами, проте за однаковий проміжок часу виробляє більше енергії.
Крім того, гідрогенератори відрізняються довговічністю: термін їх служби складає до 40 років, при цьому період окупності близько 3-5 років (залежно від складності, потужності і надійності пристрою). Виходячи з цих міркувань, гідрогенератор – цілком прийнятний варіант для заміського будинку (зрозуміло, за наявності доступу до гідроресурсів).
Класифікація
1. Класифікація гідрогенераторів по вигляду використовуваних для роботи гідроресурсів:
- руслові або приплотинні міні-ГЕС з невеликими водосховищами;
- стаціонарні міні-ГЕС, що використовують енергію вільного руху води;
- міні-ГЕС, що використовують перепади рівнів води;
- мобільні контейнерні міні-ГЕС.
2. Класифікація міні-ГЕС по максимальному напору води:
- високонапірні (понад 60 м);
- середньонапірні (більше 25 м);
- низьконапірні (3-25 м).
Саме від напору води залежить вживане обладнання.
Так, ковшові турбіни використовуються для високонапірних ГЕС.
Ковшова турбіна для середньонапірних і високонапірних ГЕС
Поворотно-лопатеві – для середньонапірних і низьконапірних.
Поворотно-лопатеві турбіни
А радіально-осьові – для високо-напірних і середньонапірних.
Вибираючи варіант малої ГЕС, враховуйте, що навіть при доступі до гідроресурсів не завжди існує можливість звести греблю. При всій екологічності гідрогенератора гребля впливає не тільки на ту ділянку, де безпосередньо знаходиться, тому для її спорудження потрібно отримати різні узгодження і дозволи у місцевої влади і сусідів. Крім того, пристрій греблі вимагає значних фінансових вкладень.
Тому власникам заміських будинків рекомендується використовувати бесплотинні (проточні) малі ГЕС.
Як збільшити швидкість водного потоку
Добре, якщо у вашому розпорядженні виявилися річка або струмок зі швидкістю потоку, достатньою для установки гідрогенератора, тобто більше 1 м/с. Однак це швидше виняток, ніж правило.
Співвідношення між швидкістю потоку і потужністю, що знімається з вала гвинта діаметром 1 м
Якщо швидкість водного потоку занадто мала, це зовсім не означає, що потрібно відмовитися від міні-ГЕС.
Швидкість можна збільшити одним з двох способів: або звузити русло водного потоку, або організувати для нього перепад висот.
Перший спосіб варто застосовувати в тому випадку, якщо у вашому розпорядженні є невеличкий струмок, який можна загнати в трубу, причому її діаметр на виході повинен бути менше діаметра на вході.
Другий спосіб хороший, якщо у вас є, наприклад, ставок: досить встановити зливну трубу зі ставка, щоб отримати необхідну швидкість за рахунок перепаду висот.
Корисні поради
Плануючи установку міні-ГЕС, обов’язково виміряйте швидкість водного потоку, так як це впливає на конструктивні особливості устаткування. Врахуйте, що швидкість водного потоку змінюється в залежності від сезону, тому при розрахунках прийнято брати середньорічну швидкість (якщо гідрогенератор планується експлуатувати цілий рік) або середню швидкість за період експлуатації (при сезонній роботі міні-ГЕС).
