Актуальность обращения к источникам возобновляемой энергии среди владельцев частных дом обусловлена как значительным ростом тарифов на жилищно-коммунальные услуги, так и их некачественным предоставлением. Вложив средства в оборудование и усилия в его установку, в дальнейшем можно получать электроэнергию бесплатно. Дополнительным стимулом может быть и возможность продавать свое электричество энергетическим компаниям. Такой законопроект находится сейчас в стадии разработки.

Какие популярные дополнительные источники энергии известны многим? На первом месте по популярности находятся солнечные панели и коллекторы. Некоторые владельцы загородных домов, расположенных в определенных климатических и рельефных условиях, устанавливают ветрогенераторы. Мини гидроэлектростанции – нечастое явление из-за сложности конструкции, необходимости работать вблизи источника воды в достаточно агрессивных условиях. Тем не менее, используя качественные материалы при создании генератора и правильно смонтировав все части конструкции, мини-ГЭС можно довольно успешно использовать в условиях частного домовладения.

maxresdefaul1t

Принципы функционирования любой мини гидроэлектростанции не отличаются сложностью. Поток воды раскручивает лопасти ротора и, соединенный с ним гидропривод с использованием перепада давления или крутящего момента. От гидропривода полученная мощность передается генератору, который под управлением контроллера вырабатывает электроэнергию.

Рассмотрим несколько разновидностей домашних бесплотинных ГЭС, доступных для установки без согласования с региональными властями, и определим достоинства и особенности эксплуатации каждой из них.

Гирляндная ГЭС

Состоит из небольших по весу турбин, гирляндой нанизанных на трос, который, в свою очередь, переброшен через реку и закреплен в опорных подшипниках. Турбины, называемые гидровингроторами, включают в себя два полуцилиндра со смещенными осями.  При погружении их в воду, поток воды создает крутящий момент. Трос значительно выгибается по течению потока и натягивается благодаря опорным подшипникам, обеспечивающим его свободное вращение. Другим концом трос соединен с редуктором, которому передается мощность вращающихся гидровингроторов. Таким образом, трос, исполняя функции своеобразного вала, передает полученную мощность генератору.

Параллельно можно устанавливать несколько гирлянд, объединяя их между собой и повышая мощность всей мини гидроэлектростанции.

750x500-ehow-images-a07-j3-v5-make-power-water-wheel-800x800

Пропеллерная ГЭС

В состав энергоблока входит подводный ветряк на общей раме с ротором, установленным вертикально. Для свободнопоточной мини гидроэлектростанции дома в частном пользовании изготавливается ветряк с лопастями шириной до двух сантиметров, способных обеспечить наилучшее сопротивление при высокой скорости вращения. Необходимо учитывать скорость потока, ведь такие габариты лопастей подходят для скорости не более двух м/с.

Ротор Дарье

Представляет собой ротор, с индивидуально рассчитанными параметрами лопастей, расположенный под водой в вертикальном положении. Механизм разработан и назван в честь французского инженера Жоржа Дарье. Чаще используется при конструировании ветрогенератора. Вращение происходит за счет обтекания поверхности лопасти жидкостью, вследствие чего возникает перепад давления.

Водяное колесо с лопастями

kupit_gidroelektrostancii_i_gidroenergooborudovanie_v_ukraineПри словосочетании «домашняя мини-ГЭС» чаще всего представляется именно этот вид мини гидроэлектростанции. Большое вращающееся колесо, лопасти которого погружены в русло реки. Большая часть конструкции находится над водой, которая оказывает давление на лопасти и заставляет весь механизм вращаться. Движение передается на генератор, где и вырабатывается электроэнергия.

Гидроэлектростанция в системе водопровода

Американская компания Lucid Energy разработала ГЭС, встраиваемую в систему городского водопровода. Такая технология является экологически безопасной и позволяет снизить себестоимость энергии. В систему трубопровода встраиваются мини-турбины, раскручивающиеся потоком питьевой воды стекающей самотеком. Скорость потока при этом незначительно снижается.

Какую разновидность мини-ГЭС выбрать для постройки своими руками?

Определившись с потребностью в установке мини гидроэлектростанции для дома, дачи или коттеджа, необходимо выбрать тот вариант конструкции, который подходит вам больше всего. У каждой из рассмотренных разновидностей ГЭС есть ряд недостатков:

  1. Конструкция гирляндной ГЭС включает в себя длинный трос и скрытые под водой турбины, что представляет существенную опасность для окружающих. Ее можно устанавливать только в безлюдных местах с выставлением предупредительных знаков. Это, как и не самое лучшее сочетание показателей КПД к стоимость постройки, заставляет выбрать другой вариант выработки электроэнергии;
  2. У ротора Дарье хорошие показатели КПД. Также преимуществом его конструкции является то, что ротор находится под водой и на его работу не влияет изменение направления потока. При очевидных достоинствах, недостатков этого вида мини-ГЭС является его сложность в разработке, изготовлении и монтаже;
  3. Мини гидроэлектростанции в канализационной трубе отдельно стоящего дома сделать нельзя, из-за специфики разработки – вода в трубах должна течь в результате естественного уклона и необходим больший диаметр труб, нежели те, что устанавливаются при индивидуальном строительстве.

Основные критерии для принятия решения – небольшие затраты на изготовление и установку в сочетании с высоким КПД. Мини гидроэлектростанция для частного дома, изготовленная с использованием механизмов водяного колеса или пропеллера, отвечает этим запросам.

Мини-ГЭС своими руками

Получение бесплатной электроэнергии при помощи домашней ГЭС возможно при наличии водного ресурса неподалеку от вашего земельного участка. При любом строительстве начинать нужно с расчетов.

Первое, что нужно сделать – это измерить скорость потока того водного ресурса, который вы планируете использовать. Для этого достаточно иметь при себе смартфон и небольшую щепку:

  1. Сделайте отметку на берегу и отойдите от нее на 10 метров;
  2. Возьмите в руку щепку и включите секундомер;
  3. Бросьте щепку в поток и оцените время, которое ей потребуется, чтобы достичь отметки на берегу.

Чтобы узнать скорость реки нужно отмерянное расстояние в десять метров разделить на время прохождения дистанции. Если скорость потока будет меньше 1 м/c, то строительство мини-ГЭС нецелесообразно. Можно попытаться увеличить скорость потока, создав перепад высот, ведь от скорости напрямую зависит получаемая мощность электроэнергии, снимаемой с вала.

maxresdefault

Разборная плотина, построенная выше по течению, или сливная труба правильно рассчитанного диаметра, могут помочь в решении проблемы. При этом стоит оценить затраты на создание и возведение всех необходимых конструкций. Может оказаться, что мини гидроэлектростанция своими руками – это не ваш метод, и обратить внимание на другие источники альтернативной энергии.

После произведения всех расчетов выбирается подходящая конструкция и схема мини гидроэлектростанции.

Согласование постройки

Любая инициатива наказуема – это поговорка напрямую относится к строительству без соответствующего разрешения любых стационарных сооружений. Возведение механизма, использующего водные ресурсы, даже на собственном участке требует получения разрешения по представленному проекту от органа местной власти.

Покупка готовой мини гидроэлектростанции

Современные российские предприятия производят небольшие ГЭС для обеспечения автономности загородного дома. Это полностью укомплектованные и автоматизированные станции, предусматривающие защиту от перегрузок и переход на ручное управление при возникновении внештатной ситуации.

Чаще всего микро-ГЭС имеют пропеллерные, ковшовые или радиально-осевые турбины. Это производительные механизмы мощностью от 5 кВт, способные обеспечить электроэнергией не только частное домовладение, но и небольшой коттеджный поселок.

estream1

К недостаткам готовых мини-ГЭС можно отнести высокую цену, необходимость водного ресурса определенной глубины и скорости потока, а также невозможность использования в суровом климате из-за промерзания воды. Неоспоримые преимущества: экологическая безопасность, низкая стоимость произведенного киловатта, надежность конструкции и способность работать в автономном режиме.