Міні-ГЕС власними руками

Альтернативні енергетичні технології впевнено набирають обертів по всьому світі. І причин тому декілька. Перш за все, альтернативна енергетика спрямована на використання поновлюваних джерел енергії, таких як: сонце, вітер, тепло надр, хвильова енергія і інших для виробництва електричної енергії. Крім невичерпності, альтернативні види енергії найбільш часто мають другий суттєвий плюс – вони не несуть небезпеки для навколишнього середовища, що просто необхідно з урахуванням сучасної екології на планеті.

Незважаючи на те, що вітряні генератори і сонячні панелі вже давно прикрашають ландшафти різних країн, для багатьох людей альтернативні енергетичні технології залишаються чимось фантастичним і футуристичним. Разом з цим, в основі більшості альтернативних технологій лежить сама звичайна електротехніка, яка з успіхом використовується в промисловості і побуті ось уже більше століття. Це, в свою чергу, може говорити про те, що для застосування сучасних енергетичних технологій не обов’язково мати профільну освіту та спеціальне обладнання: досить лише умілих рук, голови на плечах і кмітливості. З успіхом підтверджують це припущення багато умільців, які власноруч конструюють продуктивні енергетичні установки. На жаль, бум альтернативної енергетики ще не досяг країн пострадянського простору, тому втілення «кулібінських» ідей в наших краях поодинокі. А ось на американському континеті справи йдуть трохи інакше – аматорські енергетичні споруди користуються там великою популярністю, адже вони дозволяють економити значні фінансові кошти, які зазвичай забирають платежі за електричну енергію.

Однією з таких непрофесійних енергетичних установок є проект мініатюрної гідроелектростанції, автором якого є винахідливий американець. Подібну електростанцію можуть без особливих складнощів побудувати всі ті, чий будинок розташований неподалік від річки, причому у самого автора проекту на всі роботи пішло лише три дні. Варто, однак, відзначити, що без додаткових знань і базового технічного оснащення це було б зовсім не просте завдання.

На початковому етапі було вирішено підготувати залізні куточки і нарізати листи заліза під потрібні розміри. Потім з генератора, котрий вийшов з ладу були виготовлені диски. Саме їх далі було використано для колеса турбіни майбутньої міні-ГЕС. Два гальміві ротори по 11 дюймів  в діаметрі були використані для виготовлення власне  самого електричного генератора. При створенні міні-ГЕС була  також використана маточина колеса, яку запозичили зі старого «Доджа».

Наступний етап створення технічної частини мініатюрної гідроелектростанції передбачав створення лопатей турбіни. Для цього були використані чотиридюймові труби зі сталі, які необхідно було розрізати на 4 частини.

Далі американець зайнявся виготовленням точного шаблону 12-тидюймових коліс, на них було нанесено  розмітку необхідних отворів та 16-ти місць для майбутніх лопатей. Використання такого підходу дозволить забезпечити високу точність виготовлення, в результаті чого виготовлені колеса будуть строго відповідати розмірам використовуваної маточини. Шаблон був надійно прикріплений до диска турбіни, після чого були акуратно висвердлені всі необхідні для закріплення лопатей отвори. Як видно з наведених фотографій, свердління виконувалося на спеціальному верстаті. Якщо ж ви вирішите свердлити отвори в більш домашніх умовах, рекомендуємо проявити максимум уваги, адже від точності операцій на даному етапі залежить ефективність всієї установки. Саме час згадати дідівський метод: «сім разів відміряй, один раз відріж».

Після свердління необхідних отворів, диски були з’єднані прутами із міцної сталі, розмір яких складав 10 дюймів (наведені розміри навмисно залишені не в прийнятих в нас  одиницях виміру – сантиметрах чи міліметрах, щоб стаття максимально відповідала оригіналу). Прути були встановлені таким чином, щоб уникнути негативного впливу на наступні виробничі процеси, зокрема для приварювання лопатей.

Дуже важливо знати властивості використовуваних матеріалів. Так в цьому конкретному випадку, поверхня диска була очищена від захисного шару на основі цинку, незважаючи на те, що покриття оберігає деталь від корозійного впливу. Це пов’язано з тим, що при використанні гальванізованого зварювання, цинк почав би виділяти токсичний газ, створюючи тим самим реальну небезпеку для здоров’я конструктора.

В отриманій моделі американець вирішив  зробити 4-хдюймових отвір з метою суттєвого полегшення встановлення електричного генератора та для того, щоб була забезпечена  реальна можливість легкого доступу до внутрішнього устаткування турбіни з непідключеного до генератора боку.

Задля посилення припливу води в  турбіну, до труби, подаючої воду  була приєднана особлива насадка, виготовлена із зігнутого листа металу, розмір якого становив 1 на 10 дюймів.

Після виконаних технічних маніпуляцій можна було переходити  безпосередньо до з’єднання готових частин мініатюрної гідроелектростанції, що і було здійснено. Коли все було готове, перед очима конструктора постала майбутня турбіна.

Власне, турбіна тепер практично повністю була готова до використання. Настала черга виготовлення найважливішої, а для багатьох і найскладнішої, складової мініатюрної гідроелектростанції – електричного генератора. Електричні генератори вже довгий час використовуються людством, тому вони бувають різних видів, які забезпечують різну ефективність виробництва електричної енергії і можуть застосовуватися в тих чи інших випадках. Американець  з дроту з діаметром в розмірі 17  виготовив статор. Він  являв собою 9 однакових кілець, на кожне з яких було щільно намотано 125 витків. Слід окремо зазначити, що  для  підтримки статора в чистоті і забезпечення його ефективної безперебійної роботи категорично необхідно використовувати захисний кожух (що й зробив герой нашої розповіді). В іншому випадку встановлені магніти можуть притягувати до себе пісок.

Далі американський конструктор приступив до виготовлення роторів, які на своїх краях мали 12 магнітів однакового розміру (1х2х0.5 дюймів). З’єднання ротора та статора він виготовив  з використанням сплаву поліестеру із скловолокном. В результаті, власне, і вийшов сам генератор.

Сконструйований американцем генератор був закріплений з одного боку турбіни. З вільною боку до нього був прикріплений перетворювач, припасований в спеціальний захисний кожух, виготовлений  з алюмінію. Його призначення, як ви вже, напевно, самі здогадалися – перетворення отриманого трифазного змінного струму в постійний електричний струм. Відповідно до проведених вимірів, потужність установки склала12,5 Ват при 38-ми оборотах на хвилину.

Найближчий до турбіни ротор оснащений трьома спеціальними отворами, які дозволяють здійснювати контроль відстані між усіма роторами, що в свою чергу означає контроль швидкості роботи електричного генератора, зробленого своїми руками.

Заключний етап виготовлення невеликої ГЕС своїми руками – очистка отриманого генератора від забруднень і видалення іржі. Після цього всі поверхні були заґрунтовані і ретельно пофарбовані, оскільки мініатюрна гідроелектростанція буде використовуватися в умовах екстремальної вологості. Проведені операції значною мірою сприяли якісному поліпшенню зовнішнього вигляду установки, практично підвівши її за цим показником під рівень промислових аналогів. Ну що ж, установка повністю готова і можна зробити її установку і випробування в реальних умовах.

У випадку американського конструктора неподалік від його будинку протікав струмок, звідки по 3-хфутовій трубі, діаметр якої становить 4дюйми, вода була направлена до виготовленому своїми руками генератора.

Останнім штрихом установки мініатюрної гідроелектростанції була регуляція кута нахилу подачі води.  Вже установлене і відрегульване обладнання міні-ГЕС було запущене в роботу. Проведені виміри показали, що швидкість обертання турбіни американця в середньому трохи перевищує  110 об. / хв. Від такого такого обертання турбіна стабільно забезпечує струм в 2 ампери

Отримана ефективність не межа – збільшити обсяг виробленої установкою енергії можна за рахунок більш точного регулювання кута нахилу живильної труби, а також варіацією розташування роторів електричного генератора відносно один одного.