Что нужно для строительства гэс

К мини электростанциям относятся генерирующие устройства мощностью от 1 до 3000 кВт. Принципиально ТЭС состоит из:

1. турбины (водозаборного устройства);
2. генерирующего блока;
3. системы управления.

По типу водных ресурсов, используемых для генерации, мини ГЭС бывают:

• Русловые. Такие станции строятся на небольших равнинных реках с водохранилищами.
• Горные. Стационарные станции, которые используют энергию быстрого горного течения.
• Промышленные. Станции, использующие перепады потока воды на промпредприятиях.
• Мобильные. Станции, использующие для водного потока армированные рукава.

Плотинные типы станций отличаются высокой мощностью, но строительство плотины обходится дорого, да и без разрешений в этом случае не обойтись. Связываться с чиновниками в нашей стране – не просто усложнить себе жизнь, а ставить под сомнение реализацию самых благих намерений, поэтому откажемся от этой затеи сразу.

Устройство гидрогенератора для электростанций

На тех электростанциях, которые используют поток воды для получения энергии, устройство гидрогенератора сравнимо с устройством двигателя. Они не только вырабатывают, но и потребляют энергию. Они отличаются улучшенной конструкцией подпятника, которая даёт возможность ротору крутиться в любую сторону.

Строительство Иркутской ГЭС 1954 год

Если гидрогенератор капсульный и горизонтальный, то это герметичная капсула, которая имеет в своём устройстве не только гидрогенератор, но и гидротурбину, а также все необходимые системы для обеспечения её работы. Эта капсула помещается под ток воды на станции.

Как работает мини ГЭС

Принципиальную схему работы ГЭС можно выбрать из нескольких вариантов:

• Гирляндная ГЭС. С одного берега реки на другой под водой проложен трос с нанизанными на него роторами. Течение вращает роторы и, соответственно, сам трос. Один конец троса в подшипнике, другой соединен с генератором.
• Пропеллер. Подводная конструкция, напоминающая ветряк с узкими лопастями и вертикальным ротором. Лопасть шириной всего 20 мм при большой скорости вращения обеспечит минимальное сопротивление. Лопасть такой ширины выбирается при скорости потока 0,8–2, 0 м в сек.
• Водяное колесо. Колесо с лопастями, частично погруженное в поток, и расположенное под прямым углом к поверхности воды. Поток воды давит на лопасти, вращая колесо.
• Ротор Дарье. Вертикальный ротор со сложными поверхностями лопастей. Жидкость, обтекая лопасти, создает разное давление, за счет чего происходит вращение.

На фото мини ГЭС на основе водяного колеса

5 Классификация

По способу расположения:

• Вертикальные
• Горизонтальные

Чаще используются именно вертикальные гидрогенераторы, т.к. они более устойчивы к нагрузкам, создаваемым потоком воды. Выделяют два основных типа вертикальных генераторов:

Как работает гидроэлектростанция

Рисунок 4 – Генераторы подвесного и зонтичного типа

Отличаются в основном расположением подпятника. В подвесных генераторах подпятник опирается на на верхнюю крестовину, расположенную на станине статора. В зонтичных подпятник расположен под ротором и опирается на нижнюю крестовину облегченной конструкции.

При частотах вращения до 200 об/мин гидрогенераторы выполняются преимущественно в зонтичном исполнении, свыше 200 об/мин – в подвесном. При частотах вращения свыше 250 об/мин вертикальные гидрогенераторы выполняются исключительно в подвесном исполнении.

При зонтичной конструкции иногда удается снизить высоту агрегата и машинного зала за счет облегчения верхней крестовины и этим уменьшить также массу агрегата и расход материалов.

Как оценить потенциальную мощность мини ГЭС

До строительства мини гидроэлектростанции своими руками нужно определить мощность, на которую можно рассчитывать. Существует справочное соотношение между скоростью потока воды и мощностью, которая может сниматься с вала в кВт при диаметре винта 1 м.

Скорость потока определяется замером времени, за которое щепка, брошенная в воду, пройдет определенное расстояние. Сделав несложные расчеты, получим скорость потока в метрах в секунду. Если в данном случае скорость менее 1 м/сек, то строительство ГЭС будет экономически нецелесообразно.

При скорости потока 2,5 м/с мощность составит 0,86 кВт, при 3 м/с – 1,24 кВт, при 4 м/с – 2,2 кВт. Соотношение описывается зависимостью: мощность ГЭС пропорциональна кубу скорости потока воды. Если скорость потока на участке предполагаемого строительства мала, ее можно попытаться увеличить устройством перепада высот потока или установкой сливной трубы с изменяемым диаметром на выходе из водоема. Чем меньше будет диаметр трубы на выходе, тем больше получится скорость потока.

Список литературы

1.Мустафин М.А., Шидерова Р.М., Алексеев С.Б., Алмуратова Н.К. – «Электромеханика и электротехническое оборудование. Методические указания к расчетно-графической работе». – Алматы: АУЭС, 2011. 2.Копылов И.П. – «Электрические машины: Учебник для вузов». – 3-е издание, испр. – Москва: Высшая школа, Логос, 2000. 3.ГОСТ 19431-84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения» 4.Электрические сети и системы: Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 10.04 всех форм обучения. — Норильск, 1991.

Как сделать мини ГЭС в домашних условиях

Принцип работы небольшой самодельной ГЭС можно понять на примере велосипеда с фарой и динамо-машиной (генератором).

1. Из кровельного железа делаем три лопасти длиной, равной радиусу велосипедного колеса (расстоянию от центральной втулки до обода колеса) и шириной 3-4 см.
2. Устанавливаем лопасти между спицами колеса, загнув для крепления край лопасти вокруг спиц. Лопасти должны быть выставлены равномерно с сохранением одинаковых углов между ними.
3. Погружаем колесо с лопастями в быструю реку на глубину от трети до половины диаметра колеса. Вырабатываемой электроэнергии будет достаточно, например, для освещения палатки.

Чертеж одного из вариантов строительства мини ГЭС

Примером может служить небольшая ГЭС для фермерского хозяйства мощностью 3-5 кВт из подручных материалов:

1. Ротор можно сделать из старого металлического кабельного барабана диаметром 2,2 м. При помощи болгарки и сварки под углом 45 градусов к радиусу нужно вварить 18 лопастей. Вращается ротор на подшипниках. Опора – труба металлическая или уголок.
2. На роторе нужно установить цепной редуктор с передаточным числом (коэффициентом передачи) 4. Далее вращение будет передаваться через карданный вал ВАЗ 2101. Использование кардана уменьшит вибрацию, а также соосность привода и генератора при использовании вала будет некритичной.
3. Понадобятся повышающий редуктор (коэффициент – 40) и трехфазный генератор. Скорость вращения генератора около 3000 об/мин. Общий коэффициент редукции двух редукторов составит 40 х 4 = 160. Генератор следует закрыть кожухом для защиты от влаги и безопасности. Расчетное вращение водяного колеса должно составить около 20 оборотов в минуту.
4. Под генератор можно приспособить асинхронный двигатель, а блок управления взять от любого небольшого станка. Понадобится кабель ВВГ НГ 2х4 длиной от ротора до фермерских построек.

4 Характеристики

В настоящее время номинальная мощность гидрогенераторов составляет в среднем 200-400 МВА, частота вращения — 150-400 об/мин, коэффециент мощности – 0,85-0,95. Ротор имеет большое количество пар полюсов и его диаметр в некоторых случаях может доходить до 16 метров.

Статор (рис.3) располагается внутри специального кожуха и является разборным для упрощения транспортировки и монтирования.

Рисунок 3 – Статор

Напряжение статора влияет на стоимость аппарата. Как правило, оно равно 15-20 кВ. В качестве систем возбуждения широко применяются системы с тиристорными преобразователями и трехфазными мостовыми системами выпрямления. Системы возбуждения призваны обеспечивать ток и напряжение, которые превышают номинальные не более, чем на 10%.

Выводы

Суммарные расходы на изготовление составят около 10-15 тысяч рублей. Основная статья расходов – заработная плата сварщику и рабочему, помогающим сделать и собрать конструкцию.

Главными преимуществами такого оборудования являются низкая стоимость электроэнергии, экологическая безопасность, неисчерпаемость источника энергии и простота конструкции.

Регулярный рост цен на электроэнергию заставляет многих задумываться над вопросом альтернативных источников получения электричества. Одно из лучших решений в данном случае – гидроэлектростанция. Поиски решения данного вопроса касаются не только масштабов страны. Все чаще можно увидеть мини-гидроэлектростанции для дома (дачи).

Затраты в таком случае будут только на строительство и техническое обслуживание. Минус подобного сооружения в том, что его возведение возможно только в определенных условиях. Необходимо наличие водяного потока. К тому же возведение данной конструкции у себя во дворе требует разрешения местных органов власти.

Схема мини-гидроэлектростанции

Принцип работы гидроэлектростанции для дома достаточно прост. Схема сооружения выглядит следующим образом. На турбину падает вода, заставляя вращаться лопасти. Они, в свою очередь, за счет крутящего момента или перепада давления приводят в движение гидропривод. От него передается полученная мощность на электрогенератор, который и вырабатывает электричество.

В настоящее время схема ГЭС чаще всего укомплектовывается системой управления. Это позволяет конструкции работать в автоматическом режиме. В случае необходимости (к примеру, аварии) имеется возможность перехода на ручное управление.

6 Расшифровка условных обозначений

Гидрогенераторы имеют следующие условные обозначения: СВ — синхронный, вертикальный, с косвенным воздушным охлаждением обмоток статора и ротора; СВИ — синхронный, вертикальный; И — условное обозначение станции; СВО — синхронный, вертикальный, обратимый, т. е. может работать в режиме генератора или электродвигателя; СВФ — синхронный, вертикальный, форсированный, с непосредственным охлаждением обмотки статора водой и ротора воздухом или водой; СГ — синхронный, горизонтальный; СГКВ — синхронный, горизонтальный капсульный с непосредственным охлаждением обмоток статора и ротора водой; ВГС — вертикальный генератор, синхронный; ВГСФ — вертикальный генератор, синхронный, форсированный, с непосредственным охлаждением обмотки статора водой и ротора воздухом; ВГДС — вертикальный генератор-двигатель, синхронный. Цифрой после условного обозначения типа основного исполнения гидрогенератора (ВГС2, СВ1, СВ2 и др.) обозначена его модификация,

После буквенного обозначения серии следует дробное число, числитель которого соответствует наружному диаметру, а знаменатель — длине сердечника статора в сантиметрах. Последние цифры обозначают число полюсов ротора, а следующий за ними индекс указывает на климатическое исполнение и категорию размещения гидрогенератора по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70 (У — умеренное; ХЛ — холодное; Т — тропическое; ТВ — тропическое влажное).

Разновидности мини-ГЭС

Стоит понимать, что мини-гидроэлектростанции позволяют получать не более трех тысяч киловатт. Это максимальная мощность подобного сооружения. Точное значение будет зависеть от типа ГЭС и конструкции используемого оборудования.

В зависимости от вида водяного потока выделяют следующие типы станций:

• Русловые, характерные для равнин. Они устанавливаются на реках с несильным потоком.
• Стационарные используют энергию водных рек с быстрым потоком воды.
• ГЭС, устанавливающиеся в местах перепада водного потока. Встречаются чаще всего в промышленных организациях.
• Мобильные, которые строятся с применением армированного рукава.

Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку. Владельцы домов с центральным водоснабжением не должны отчаиваться.

Одной из американских компаний разработана станция, которую можно встраивать в водоснабжающую систему дома. В водопровод встраивается турбина маленьких размеров, которая приходит в движение за счет потока воды, двигающегося самотеком. Это снижает скорость потока воды, но снижает себестоимость электроэнергии. К тому же данная установка полностью безопасна.

Устраиваются даже мини-гидроэлектростанции в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Вода по трубе должна стекать естественным образом за счет уклона. Второе требование – диаметр трубы должен быть подходящим для устройства оборудования. А это невозможно сделать в отдельно стоящем доме.

Классификация мини-ГЭС

Мини-гидроэлектростанции (дома, в которых они используются, в большинстве относятся к частному сектору) чаще всего относятся к одному из следующих типов, которые различаются принципом работы:

• Водяное колесо – традиционный тип, который наиболее прост в исполнении.
• Пропеллер. Используют в тех случаях, когда река имеет русло шириной более десяти метров.
• Гирлянда устанавливается на реках с несильным потоком. Для усиления скорости течения воды используют дополнительные сооружения.
• Ротор Дарье устанавливается обычно на промышленных предприятиях.

Распространенность этих вариантов обусловлена тем, что они не требуют строительства плотины.

Пропеллерная станция

На раме в вертикальном положении располагается ротор и подводный ветряк, опускаемый под воду. Ветряк имеет лопасти, которые вращаются под воздействием потока воды. Лучшее сопротивление оказывают лопасти шириной два сантиметра (при быстром потоке, скорость которого, тем не менее, не превышает двух метров в секунду).

В данном случае лопасти приводятся в движение за счет возникающей подъемной силы, а не за счет давления воды. Причем направление движения лопастей перпендикулярно направлению течения потока. Этот процесс похож на работу ветровых электростанций, только работает под водой.

Расчёт гидрогенератора

Под создание каждой новой гидроэлектростанции, производят расчёт гидрогенератора, который будет там работать. Для начала проектируют размеры статора и ротора, длину обмоток и изоляции, конструктивные элементы и узлы, а также общее крепление всех частей. Все расчёты выполняются профессионалами на заводах-изготовителях.

Очень большим заводом является предприятие «Элсиб» производящее такие генераторы. А, так же огромное предприятие Силовые машины о котором наверное все знают. Расчет выполняют специалисты, а мы с вами будем пользоваться на благо плодами их труда.

Гирляндная ГЭС

Данного типа мини-гидроэлектростанции представляют собой трос, натянутый над руслом и закрепленный в опорном подшипнике. На нем в виде гирлянды навешены и жестко закреплены турбины небольшого размера и веса (гидровингроторы). Они состоят из двух полуцилиндров. За счет совмещения осей при опускании в воду в них создается крутящий момент.

Это приводит к тому, что трос изгибается, натягивается и начинает вращаться. В данной ситуации трос можно сравнивать с валом, который служит для передачи мощности. Один из концов троса соединен с редуктором. На него и передается мощность от вращения троса и гидровингроторов.

Ротор Дарье

Мини-гидроэлектростанция для частного дома данного вида названа так в честь ее разработчика — Жоржа Дарье. Запатентована данная конструкция была еще в 1931 году. Представляет собой ротор, на котором находятся лопасти. Для каждой из лопастей в индивидуальном порядке подбираются нужные параметры. Ротор опускается под воду в вертикальном положении.

Лопасти вращаются за счет перепада давления, возникающего под действием протекания по их поверхности воды. Этот процесс подобен подъемной силе, заставляющей самолеты взлетать.

Данный вид ГЭС имеет хороший показатель КПД. Втрое преимущество – направление потока не имеет значение.

Из недостатков данного вида электростанций можно выделить сложную конструкцию и непростой монтаж.

Преимущества мини-ГЭС

Независимо от вида конструкции мини-гидроэлектростанции обладают рядом преимуществ:

• Экологически безопасны, не вырабатывают вредных для атмосферы веществ.
• Процесс получения электричества проходит без образования шума.
• Вода остается чистой.
• Электричество вырабатывается постоянно, вне зависимости от времени суток или погодных условий.
• Для обустройства станции достаточно даже небольшого ручья.
• Излишек электроэнергии можно продать соседям.
• Не нужно много разрешающей документации.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Построить водяную станцию для получения электроэнергии можно самостоятельно. Для частного дома достаточно двадцати киловатт в сутки. С таким значением справится даже мини-ГЭС, собранная своими руками. Но при этом следует помнить, что данный процесс характеризуется рядом особенностей:

• Точные расчеты провести достаточно трудно.
• Размеры, толщина элементов выбирается «на глаз», только опытным путем.
• Самодельные сооружения не имеют защитных элементов, что приводит к частым поломкам и связанным с этим затратам.

Поэтому если нет опыта и определенных знаний в данной сфере, лучше отказаться от идеи подобного рода. Дешевле может оказаться приобретение уже готовой станции.

Если все же решаетесь делать все своими руками, то начинать необходимо с измерения скорости потока воды в реке. Ведь от этого зависит мощность, которую можно получить. Если скорость будет меньше одного метра в секунду, то строительство мини-гидроэлектростанции в данном месте не оправдает себя.

Еще один этап, который нельзя опускать – это расчеты. Необходимо тщательно рассчитать размер затрат, которые уйдут на строительство станции. В результате может оказаться, что гидроэлектростанция – не лучший вариант. Тогда стоит обратить внимание на другие виды альтернативной электроэнергии.

Мини-гидроэлектростанция может стать оптимальным решением в вопросе экономии затрат на электроэнергию. Для ее строительства необходимо наличие реки недалеко от дома. В зависимости от желаемых характеристик можно подобрать подходящий вариант ГЭС. При правильном подходе выполнить подобное сооружение можно даже своими руками.

Малые гидротурбины весьма специфичны в принципе своего действия в отличие от турбин обычных ГЭС. Процесс работы микро гидротурбины интересен тем, что свойства ее строения могут обеспечить под конкретный объект тот объем водных масс, который будет поступать на части гидротурбины (лопасти), приводить в рабочее состояние генератор (генератор играет роль выработки электроэнергии).

Процесс усиления напора воды обеспечивается образованием «деривации» — сходов воды в свободном течении (при условии, что эта микро ГЭС деривационного типа) или плотиной (условие – мини ТЭС по типу плотины).

Принципы работы гидрогенераторов

У всех гидрогенераторов, в отличии от других роторных установок, достаточно маленькая скорость оборотов в минуту. Она редко превышает значение 500. А вот диаметр их турбин обычно огромный – до 25 метров. Это обусловлено сразу несколькими факторами.

Во-первых, вертикальной ориентацией генераторов, так как большинство из них имеют именно такое исполнение, а во-вторых, спецификой работы. Если же устройство имеет горизонтальную направленность, то принцип работы гидрогенератора меняется, ведь жёсткость и устойчивость такой конструкции обеспечить крайне тяжело. Схема гидрогенераторов: где раздобыть?

При покупке гидрогенератора у производителя, Вы получаете подробную инструкцию по эксплуатации и все схемы гидрогенераторов, которые необходимы для обслуживания, диагностики и проведения ремонтных работ на установке. В случае утери таких схем, их можно найти на сайте производителя, заказать отдельно или же найти в открытом доступе на специализированных ресурсах по гидрогенераторам в сети Интернет.

Желательно не жалеть и покупать качественные агрегаты и запчасти к ним.

Мощность мини ГЭС

Уровень мощности мини ГЭС напрямую зависит от условий, в которых ее гидротехнические свойства находятся:

1. Расход воды – это тот объем водных масс (л), который проходит через турбину за определенный промежуток времени. Принято за этот промежуток принимать 1-2 секунды.
2. Напор воды – расстояние между двумя противоположными точками водной массы (одна расположена вверху, другая в нижней части). Напор имеет ряд характерных особенностей, от которых зависят и виды микро ГЭС (высокий напор, средний напор, низкий напор)

Особенность работы микро ГЭС оценивается с точки зрения ее территориального размещения. Например, напорная микро ГЭС осуществляет работу по типу отведения водных потоков по особому каналу, сделанному из дерева, находящегося под определенным углом наклона, что позволяет воде быстрее протекать. Напор воды в таком ГЭС зависит от того, насколько этот канал длинный. Далее вода перетекает в напорный трубопровод, после чего попадает в гидроагрегат, который располагается в нижней части. Затем переработанная вода путем выдавливания направляется обратно место истока.

Основные типы гидрогенераторов

В обычном понимании, гидрогенераторы – это особые синхронные устройства вертикального типа, которые производят своё вращение от гидротурбины. Но есть и капсульные, и горизонтальные гидрогенераторы, принцип работы которых несколько отличается от вертикальных, являющихся нормой. Такие типы гидрогенераторов используются на особых участках рек. Это научное понятие, а типы основные мы рассмотрели выше. Это большие гидроагрегаты для ГЭС, микро-ГЭС для дома, мини-ГЭС для большого дома или хозяйства и малые-ГЭС для поселков.

Расположение мини ГЭС

Важно заметить, что положение гидротурбины в зависимости от вида построения может быть разным:

1. Горизонтальное положение. Такое положение гидротурбины приводит к естественному увеличению размеров самой мини ГЭС (с помощью турбинного вала, который так же увеличивает размер, системы энергии при вращении, а так же изменение масштабов машинного зала). Однако стоит отметить, что строительство подобных гидротурбин не является более сложным в сравнении с остальными, а даже наоборот, упрощает его.
2. Вертикальное расположение. Данный вид расположения способствует уменьшению размеров ГЭС, позволяет улучшить баланс осевых линий, ее компактности. Такое размещение более сложное в построении, так как создается необходимость детального баланса оси во вращательном элементе. Так же в такой ситуации важно более тщательно отнестись к обязательному положению рабочего пола, когда он будет в одну горизонтальную линию и его прочностных характеристик, что бы они были в состоянии выдержать вес всего построения. Вертикальное расположение усиливает давление на ось конструкции.

Турбины для мини ГЭС

Теперь поговорим непосредственно о гидротурбинах для мини ГЭС и о том, что нам необходимо для ее строительства. Характеристики и особенности эксплуатации гидротурбины:

1. Температура воды, которая подается в турбину, должна превышать +4 °С.
2. Температура, которая должна быть в блоковом модуле +15 °С и выше.
3. Звуковое давление, источник которого находится за 1 м от гидротурбины, составляет 80 дБ и не более.
4. Наружная поверхность гидротурбины должна быть разогрета до температуры не выше +45°С при условии, что температура воздуха вокруг +25°С.

Рассмотрим пример хорошо сбалансированной и работающей гидротурбиной в идеальных условиях.

Допустим, что мы имеем проточную гидротурбину, радиальную, напоростурйную со средним напором, которая обеспечивает тангенциальную подачу воды на лопасти, вал горизонтальный. Такие типы труб относят к классу «тихих». Они имеют особенность приспособления к окружающей среде, месту установки и различным перепадам высотных давлений. Если расход воды резко меняется, то в турбине применяется конструкция двухкамерного мешка, что делает работу устройства более качественной.

Корпус любой гидротурбины изготавливается из стали конструкционного типа, она прочная и надежная. Затраты на материалы, строительство значительно снижены по сравнению с гидротурбинами для обычных ГЭС. Самый распространенный материал, используемый для строительства гидротурбины, будет выдерживать перепады от 90 до 120 метров, некоторые детали изготавливаются из нержавеющей стали (корпус, трубопроводы).

В гидротурбинах нового поколения есть возможность заменять генератор и рабочее колесо без сильной деформации и перебирания. Стоит отметить, что рабочее колесо имеет свойство самоочищаться благодаря водным потокам, которые в процессе своей работы проходят через область рабочего колеса. Во время проектирования генератора и самой гидротурбины принимается рад мер, позволяющий снизить кавитационный уровень. Нынешние гидротурбины на 100 процентов лишены этой проблемы.

Главная» часть гидротурбины – это рабочее колесо. Материалом для изготовления лопаток зачастую является сталь профильного типа. Лопатки в силу своих свойств могу создавать усилие осевого уровня, облегчая работу подшипникам, а сами рабочие колеса находятся на постоянном балансе. Продолжительность работы оси рабочего колеса определяется ее положением, для более долгой работы ее устанавливают на подшипниковый уровень.

Что такое гидрогенератор?

В общенаучном понимании, гидрогенератор – это электроустановка, которая способна вырабатывать электроэнергию для гидроэлектростанций. Их устройство и параметры жёстко регламентированы требованиями государственных и международных стандартов. Они бывают, как очень большие для станций вырабатывающих энергию для городов, так и маленькие.

Последние можно использовать в своем подсобном хозяйстве, установив на речку. Или снабжать электроэнергией поселок или деревню. Правда выгодно? Смотрим на картинку ниже. Это огромный генератор установленный на Ирганайской ГЭС.

Правда большой? Станция находится в республике Дагестан, Уцкульский район, р. Аварское Койсу. В год такая станция вырабатывает почти 1300 млн кВтхчасов электроэнергии. Ввели в эксплуатацию первый агрегат в 1998 году.

Является филиалом ОАО «РусГидро» — «Дагестанский филиал». Мощность 400 МВт. Очень большая энергия, поэтому в процессе работы обмотки и части генератора сильно нагреваются, для их охлаждения используются воздухоохладители во работающие на охлаждение с использованием воды. Станция по показателям является третьей на Кавказе, после Грузинской и Российской.

Для грузинской станции в 2014 году мы изготовили воздухоохладители во 2100 улучшенной конструкции с учетом особенностей станции. В 2015 году планируется модернизация следующих блоков.

Не много о станции и станциях

Состоит из самих блоков станции с оборудование, плотины и водохранилища глубиной 83 метра, очень глубоко. В 2006 году на полную мощность запустили два из 4-х гидроагрегатов. В России на конец 2013 года работали уже 102 станции мощность более 100 МВт! И еще больше менее мощных. О самых маленьких мы сейчас поговорим.

И так идем далее.

Мы рассмотрели большие агрегаты, но есть и маленькие, которые удобно использовать в не больших районах.

Микро-ГЭС

Это называется микро-ГЭС. Ваш дом может быть автономным. Всего навсего нужна река рядом с вашей крепостью и тогда вы становитесь независимым от внешних источников. Мощность такой малютки может быть до 4000 Вт! Надо больше?

Установите несколько, затрат минимум, а каков эффект.

Цена от 6000 рублей. Учитывая, что я плачу за электроэнергию порядка 2500 рублей, то можно и задуматься о покупке. Раз заплатил и всё! И вас никто не отключит, за не уплату так скажем. А, если не хватит такого моторчика можно всегда установить более мощную установку, это уже мини-ГЭС.

Мини-ГЭС

Можно и поставить мощней в случае необходимости рассчитав сколько у вас приборов потребляющих энергию, просто сложив мощности и плюс 25% про запас, как говорится, чтоб все было ок! Ниже на картинке такая мини-ГЭС мощность 20кВт.

Есть и мощней конечно. Можно сложиться и купить более мощную ГЭС для обеспечения целого поселка или деревни. Наш завод производит запчасти к гидротурбинам и гидрогенераторам промышленного и бытового назначения. И так идем далее.

Источник: math-nttt.ru

Мини гэс своими руками

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.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Построить водяную станцию для получения электроэнергии можно самостоятельно. Для частного дома достаточно двадцати киловатт в сутки. С таким значением справится даже мини-ГЭС, собранная своими руками. Но при этом следует помнить, что данный процесс характеризуется рядом особенностей:

• Точные расчеты провести достаточно трудно.
• Размеры, толщина элементов выбирается «на глаз», только опытным путем.
• Самодельные сооружения не имеют защитных элементов, что приводит к частым поломкам и связанным с этим затратам.

Поэтому если нет опыта и определенных знаний в данной сфере, лучше отказаться от идеи подобного рода. Дешевле может оказаться приобретение уже готовой станции.

Если все же решаетесь делать все своими руками, то начинать необходимо с измерения скорости потока воды в реке. Ведь от этого зависит мощность, которую можно получить. Если скорость будет меньше одного метра в секунду, то строительство мини-гидроэлектростанции в данном месте не оправдает себя.

Еще один этап, который нельзя опускать – это расчеты. Необходимо тщательно рассчитать размер затрат, которые уйдут на строительство станции. В результате может оказаться, что гидроэлектростанция – не лучший вариант

Тогда стоит обратить внимание на другие виды альтернативной электроэнергии

Мини-гидроэлектростанция может стать оптимальным решением в вопросе экономии затрат на электроэнергию. Для ее строительства необходимо наличие реки недалеко от дома. В зависимости от желаемых характеристик можно подобрать подходящий вариант ГЭС. При правильном подходе выполнить подобное сооружение можно даже своими руками.

С ЧЕГО НАЧИНАТЬ СТРОИТЕЛЬСТВО

Возведение мини-ГЭС своими руками стоит начинать с измерения скоростных показателей течения рек. Это делается очень просто: достаточно отметить вверх по течению расстояние в 10 метров, взять в руки секундомер, бросить щепку в воду, и засечь время, за которое она пройдет отмеренную дистанцию.

В конечном итоге, если 10 метров разделить на количество затраченных секунд, получится скорость реки в метрах в секунду. Стоит учитывать, что нет толку сооружать мини-ГЭС в местах, в которых скорость потока не превышает 1 м/с.

Если нужно разобраться, как делают мини-ГЭС в местности, где небольшая скорость реки, то можно попытаться добиться увеличения потока путем организации перепада высот. Сделать это можно через установку сливной трубы в водоем. При этом диаметр трубы будет непосредственно влиять на скорость потока воды. Чем меньше будет диаметр, тем быстрее будет течение.

Подобный подход позволяет организовать мини-ГЭС даже в том случае, если возле дома будет проходить небольшой ручеек. То есть на нем организовывается разборная плотина, ниже которой производится монтаж непосредственно мини-гидроэлектростанции для питания дома и бытовых приборов. опубликовано econet.ru

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! econet

Присоединяйтесь к нам в , , Одноклассниках

Разновидности мини-ГЭС

Стоит понимать, что мини-гидроэлектростанции позволяют получать не более трех тысяч киловатт. Это максимальная мощность подобного сооружения. Точное значение будет зависеть от типа ГЭС и конструкции используемого оборудования.

В зависимости от вида водяного потока выделяют следующие типы станций:

• Русловые, характерные для равнин. Они устанавливаются на реках с несильным потоком.
• Стационарные используют энергию водных рек с быстрым потоком воды.
• ГЭС, устанавливающиеся в местах перепада водного потока. Встречаются чаще всего в промышленных организациях.
• Мобильные, которые строятся с применением армированного рукава.

Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку. Владельцы домов с центральным водоснабжением не должны отчаиваться.

Одной из американских компаний разработана станция, которую можно встраивать в водоснабжающую систему дома. В водопровод встраивается турбина маленьких размеров, которая приходит в движение за счет потока воды, двигающегося самотеком. Это снижает скорость потока воды, но снижает себестоимость электроэнергии. К тому же данная установка полностью безопасна.

Устраиваются даже мини-гидроэлектростанции в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Вода по трубе должна стекать естественным образом за счет уклона. Второе требование – диаметр трубы должен быть подходящим для устройства оборудования. А это невозможно сделать в отдельно стоящем доме.

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.

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.

Ротор Дарье

Мини-гидроэлектростанция для частного дома данного вида названа так в честь ее разработчика — Жоржа Дарье. Запатентована данная конструкция была еще в 1931 году. Представляет собой ротор, на котором находятся лопасти. Для каждой из лопастей в индивидуальном порядке подбираются нужные параметры. Ротор опускается под воду в вертикальном положении.

Лопасти вращаются за счет перепада давления, возникающего под действием протекания по их поверхности воды. Этот процесс подобен подъемной силе, заставляющей самолеты взлетать.

Данный вид ГЭС имеет хороший показатель КПД. Втрое преимущество – направление потока не имеет значение.

Из недостатков данного вида электростанций можно выделить сложную конструкцию и непростой монтаж.

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.

Гирляндная ГЭС

Данного типа мини-гидроэлектростанции представляют собой трос, натянутый над руслом и закрепленный в опорном подшипнике. На нем в виде гирлянды навешены и жестко закреплены турбины небольшого размера и веса (гидровингроторы). Они состоят из двух полуцилиндров. За счет совмещения осей при опускании в воду в них создается крутящий момент.

Это приводит к тому, что трос изгибается, натягивается и начинает вращаться. В данной ситуации трос можно сравнивать с валом, который служит для передачи мощности. Один из концов троса соединен с редуктором. На него и передается мощность от вращения троса и гидровингроторов.

Повысить мощность станции поможет наличие нескольких «гирлянд». Их можно соединить между собой. Даже это не сильно повышает КПД данной ГЭС. Это один из минусов подобного сооружения.

Еще один недостаток данного вида – создаваемая им опасность для окружающих. Подобного рода станции допустимо использовать только в безлюдных местах. Наличие предупредительных знаков обязательно.

Схема мини-гидроэлектростанции

Принцип работы гидроэлектростанции для дома достаточно прост. Схема сооружения выглядит следующим образом. На турбину падает вода, заставляя вращаться лопасти. Они, в свою очередь, за счет крутящего момента или перепада давления приводят в движение гидропривод. От него передается полученная мощность на электрогенератор, который и вырабатывает электричество.

В настоящее время схема ГЭС чаще всего укомплектовывается системой управления. Это позволяет конструкции работать в автоматическом режиме. В случае необходимости (к примеру, аварии) имеется возможность перехода на ручное управление.

Преимущества и недостатки микрогидроэнергетики

К преимуществам мини гэс для дома можно отнести:

• Экологическая безопасность (с оговорками для рыб-мальков) оборудования и отсутствие необходимости затопления больших площадей с колоссальным материальным ущербом;
• Экологическая чистота получаемой энергии. Отсутствует влияние на свойства и качество воды. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения;
• Низкую стоимость получаемой электроэнергии, которая в разы дешевле вырабатываемой на ТЭС;
• Простоту и надёжность применяемого оборудования, и возможность его работы в автономном режиме (как в составе, так и вне сети электроснабжения). Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению;
• Полный ресурс работы станции — не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта);
• неисчерпаемость используемых для выработки энергии ресурсов.

Основной недостаток микро-гэс это относительная опасность для обитателей водной фауны, т.к. вращающиеся лопатки турбин, особенно в скоростных потоках, могут представлять угрозу для рыб или мальков. Условным недостатком можно так же считать ограниченность применения технологии.

Составные части Мини ГЭС

• Гидротурбина с лопатками, соединённая валом с генератором
• Генератор. Предназначен для выработки переменного тока. Присоединяется к валу турбины. Параметры генерируемого тока быть относительно нестабильны, однако ничего похожего на скачки мощности при ветряной генерации не происходит;
• Блок управления гидротурбиной обеспечивает пуск и останов гидроагрегата, автоматическую синхронизацию генератора при подключении к энергосистеме, контроль режимов работы гидроагрегата, аварийную остановку.
• Блок балластной нагрузки, предназначенный для рассеивания неиспользуемой потребителем на данный момент мощность, позволяет избежать выхода из строя электрогенератора и системы контроля и управления.
• Контроллер заряда/ стабилизатор: предназначен для управления зарядом аккумуляторных батарей, контроля поворота лопастей и преобразования напряжения.
• Банк АКБ: накопительная ёмкость, от размера которой зависит продолжительность функционирования в автономном режиме питаемого ею объекта.
• Инвертор, во многих гидрогенерирующих системах применяются инверторные системы. При наличии банка АКБ и контроллера заряда, гидросистемы мало чем отличаются от других систем, применяющих ВИЭ.

Выводы и полезное

Источник: oboiman.ru

Российская гидроэнергия утекает сквозь пальцы

Фото с сайта roscongress.org

Российская гидроэнергетическая отрасль сегодня находится в парадоксальном положении. Страна обладает колоссальным гидроэнергетическим потенциалом, оцениваемым в более чем 800 млрд кВт-ч в год, но использует его всего на 22%, в то время как передовые в этом отношении державы задействуют 80-95% своих возможностей. Казалось бы, в условиях энергетического перехода, когда на первый план выходят возобновляемые источники энергии (ВИЭ), гидроэнергетика должна считаться приоритетом и активно развиваться, но этого не происходит. При этом и государство, и бизнес заявляют о заинтересованности в строительстве ГЭС, однако запустить новые крупные проекты что-то мешает. Участники одной из сессий «Российской энергетической недели» попытались дать ответ, почему так происходит.

Как отметил заместитель министра энергетики РФ Евгений Грабчак, гидроэнергетика важна и нужна, знания и опыт для ее развития в стране есть – но для того, чтобы запустить новые стройки, чего-то не хватает. Из его слов следовало, что гидроэнергетический бизнес, состоящий всего из двух компаний, проигрывает в конкуренции за государственное внимание и поддержку другим энергетическим отраслям.

Бизнес такая констатация не устроила. «Чем вас больше – тем громче надо кричать, и тогда получите денег? Это точно не так должно работать», – парировал руководитель энергетического бизнеса En+ Group Михаил Хардиков. На один вложенный в гидроэнергетику рубль ВВП получает 2,5 рубля, мультипликативный эффект от строительства ГЭС в разы превышает любые гипотетические краткосрочные эффекты от инвестиций в тепловую генерацию, отметил он. Государство должно активнее помогать отрасли, подчеркнул Михаил Хардиков, причем время не ждет – без практики можно потерять имеющиеся компетенции. «Строительство новых ГЭС должно учитываться в энергостратегии, – уверен он. – Призываю к тому, чтобы они вошли в стратегию наравне с тепловыми станциями, которых большинство».

Сейчас ТЭС находятся в более благоприятном положении – например, им обеспечены выгодные государственные механизмы окупаемости проектов нового строительства и модернизации. En+ Group устанавливает новое российское оборудование на своих ГЭС в рамках программы «Новая энергия» полностью на рыночных условиях, заметил Михаил Хардиков, причем за счет этого оборудования уже достигла эффекта в виде дополнительной энергии, сопоставимой с выработкой 400-мегаваттной ТЭС.

Важное преимущество ГЭС заключается в том, что это не только возобновляемая, но и чистая энергетика, которую можно использовать в целях снижения углеродного следа. En+ Group подтвердила по международной методике экологичность всех своих станций, отметил Михаил Хардиков. Это поможет En+ Group в достижении нулевого баланса парниковых выбросов к 2050 году – цели, установленной в соответствии с принципами, заложенными еще основателем компании Олегом Дерипаской. Так что ГЭС способны играть значительную роль в процессе декарбонизации.

ГЭС не требуют топлива, их плотины рассчитаны на 100 лет эксплуатации, период между заменами основного оборудования составляет до 50 лет – в масштабах десятилетий это почти что «вечный двигатель», заметил гендиректор «РусГидро» Виктор Хмарин: «Наши зарубежные коллеги ставят ГЭС на каждом ручье, даже на канализациях и мелиоративных каналах – везде, где поток достаточен для того, чтобы проворачивать турбину». Для России это оптимальный вид возобновляемой энергетики, уверен Виктор Хмарин, ведь в стране нет такой инсоляции, как в арабских странах, а устойчивые ветры характерны для мест, где мало населения и потребителей. Кроме того, гидроэлектростанции и каскады водохранилищ незаменимы в предотвращении наводнений, а эта проблематика из-за потепления климата становится все актуальнее, добавил руководитель «РусГидро».

Строительство новых ГЭС создает много положительных социальных, экономических и экологических эффектов для регионов, отметил директор Института экономики и регулирования инфраструктурных отраслей «Высшей школы экономики» Илья Долматов. Так, крупная станция мощностью 1 ГВт дает ежегодный прирост ВРП на более чем 30 млрд руб. и более 4 млрд руб. налогов в региональный бюджет, способствует занятости и повышению качества жизни. Роль ГЭС в декарбонизации пока не монетизируется, но за счет сокращения выбросов CO2 потенциальный эффект может составить порядка 5 млрд руб. Вдобавок развитие водного хозяйства, рыбоводства и других отраслей, включая туризм, в совокупности могут принести еще 300 млн руб. в год. Высокую заинтересованность в строительстве ГЭС подтвердил глава Республики Саха (Якутия) Айсен Николаев: «Страна на Восток поворачивается, соответственно, для развития промышленности на Дальнем Востоке нужна энергия, а самая дешевая и качественная на сегодняшний день энергия – это гидроэнергетика».

Нет более маневренных источников регулирования для энергосистемы, чем ГЭС и гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) – за 4 минуты они достигают 100-процентной нагрузки, обратил внимание исполнительный директор ассоциации «Гидроэнергетика России» Олег Лушников. Строительство ГЭС, по его словам, – общемировой тренд: ежегодно их совокупная мощность прирастает на 20 ГВт. Это не такой стремительный рост, как у ветряных и солнечных станций, но там используются короткие деньги с быстрой отдачей, в то время как ГЭС строятся 7-10 лет, а эксплуатируются в течение 100 лет, отметил эксперт. В мире на ГЭС приходится 60% выработки всей возобновляемой генерации в мире, в России эти станции сокращают парниковые выбросы на 200 млн т, добавил он.

Объективная необходимость в развитии гидроэнергетики в России есть, констатировал председатель правления «Системного оператора Единой энергетической системы» Федор Опадчий. По консервативным прогнозам, увязанным с низкоуглеродной повесткой, текущая доля ГЭС в выработке электроэнергии в России – 20% – сохранится до 2050 года и далее, напомнил он, – но для этого при растущем потреблении будут нужны дополнительные 22 ГВт новых станций. Пока запланировано строительство восьми ГЭС и шести ГАЭС суммарной установленной мощностью 4725 МВт и 6540 МВт соответственно.

В нынешних регуляторных и рыночных условиях выполнить эти планы экономически затруднительно. Главные проблемы заключаются в больших капитальных затратах на строительство ГЭС и его длительных сроках. Нужно научиться оценивать комплексный эффект, который дают ГЭС, призвал Федор Опадчий. Он не исчерпывается выработкой электроэнергии и мощности – следует учитывать, например, отсутствие необходимости развития магистральных сетей, как в случае с ВИЭ, противопаводковый эффект, влияние ГЭС на развитие дорожной сети (плотины станций часто используются как мостовые сооружения). «Интеграция ГЭС в энергосистему в отличие от ВИЭ практически не связана с поиском дополнительных источников регулирования баланса и частоты в энергосистеме, – заметил эксперт. – ГЭС сами являются источником регулирования, и наличие ГЭС в энергосистеме позволяет достаточно эффективно вводить другие типы генерации, в частности, атомные станции и тем более ВИЭ».

«Что-то нужно делать со стоимостью капитала, потому что его привлечение на рыночных условиях не укладывается в 100-летний цикл работы станций», – добавил Федор Опадчий, отметив в этой связи возможность монетизации вклада ГЭС в снижение выбросов CO2. По его словам, в «длинных» программных документах должны появиться объекты ГЭС и под них – механизмы дешевого финансирования. В конечном счете развитие гидроэнергетики – это вопрос поиска правильной экономической модели, подчеркнул эксперт. «Роль государства крайне важна, потому что только государство может принять во внимание эффекты соседних отраслей или задачи климатической повестки», – уверен Федор Опадчий.

Источник: www.ng.ru