Міні-гідроелектростанції для приватного будинку, дачі

Регулярний зростання цін на електроенергію змушує багатьох замислюватися над питанням альтернативних джерел отримання електрики. Одне з кращих рішень в даному випадку – гідроелектростанція. Пошуки вирішення даного питання стосуються не тільки масштабів країни. Все частіше можна побачити міні-гідроелектростанції для будинку (дачі). Витрати в такому разі будуть тільки на будівництво і технічне обслуговування. Мінус подібного споруди в тому, що його зведення можливо тільки в певних умовах. Необхідно наявність водяного потоку. До того ж зведення цієї конструкції у себе у дворі вимагає дозволу місцевих органів влади.

Схема міні-гідроелектростанції

Принцип роботи гідроелектростанції для будинку досить простий. Схема споруди виглядає наступним чином. На турбіну падає вода, змушуючи обертатися лопаті. Вони, у свою чергу, за рахунок крутного моменту або перепаду тиску приводять у рух гідропривід. Від нього передається отримана потужність на електрогенератор, який і виробляє електрику. В даний час схема ГЕС найчастіше укомплектовується системою управління. Це дозволяє конструкції працювати в автоматичному режимі. У разі необхідності (наприклад, аварії) є можливість переходу на ручне управління.

Різновиди міні-ГЕС

Варто розуміти, що міні-гідроелектростанції дозволяють отримувати не більше трьох тисяч кіловат. Це максимальна потужність подібного споруди. Точне значення буде залежати від типу ГЕС і конструкції використовуваного обладнання.


В залежності від виду водяного потоку виділяють наступні типи станцій:

Руслові, характерні для рівнин. Вони встановлюються на річках з несильним потоком.

Стаціонарні використовують енергію водних річок з швидким потоком води.

ГЕС, що встановлюються в місцях перепаду водного потоку. Зустрічаються найчастіше в промислових організаціях.

Мобільні, які будуються із застосуванням армованого рукава.

Для будівництва ГЕС достатньо навіть невеликого струмка, що протікає по ділянці. Власники будинків з центральним водопостачанням не повинні впадати у відчай. Однієї з американських компаній розроблена станція, яку можна вбудовувати в водоснабжающую систему будинку. В водопровід вбудовується турбіна маленьких розмірів, яка приходить в рух за рахунок потоку води, що рухається самопливом. Це знижує швидкість потоку води, але знижує собівартість електроенергії. До того ж дана установка повністю безпечна. Влаштовуються навіть міні-гідроелектростанції в каналізаційній трубі. Але їх будівництво потребує створення певних умов. Вода по трубі повинна стікати природним чином за рахунок ухилу. Друга вимога – діаметр труби повинен бути придатним для влаштування обладнання. А це неможливо зробити в окремо вартому будинку.

Класифікація міні-ГЕС

Міні-гідроелектростанції (будинки, в яких вони використовуються, у більшості належать до приватного сектору) найчастіше відносяться до одного з наступних типів, які різняться принципом роботи:

Водяне колесо – традиційний тип, який найбільш простий у виконанні.

Пропелер. Використовують в тих випадках, коли річка має річище шириною більше десяти метрів.

Гірлянда встановлюється на річках з несильним потоком. Для посилення швидкості течії води використовують додаткові споруди.

Ротор Дар'є встановлюється зазвичай на промислових підприємствах.

Поширеність цих варіантів обумовлена тим, що вони не вимагають будівництва греблі.

Водяне колесо

Це класичний вид ГЕС, який найбільш популярний для приватного сектору. Міні-гідроелектростанції даного типу являють собою велике колесо, що здатне обертатися. Його лопаті опускаються в воду. Вся інша частина конструкції знаходиться над руслом, змушуючи рухатися весь механізм. Потужність передається через гідропривід генератора, що виробляє струм.

Пропелерна станція

На рамі у вертикальному положенні розташований ротор і підводний вітряк, опускається під воду. Вітряк має лопаті, що обертаються під дією потоку води. Краще чинять опір лопаті шириною два сантиметри (при швидкому потоці, швидкість якого, тим не менш, не перевищує двох метрів у секунду). В даному випадку лопаті приводяться в рух за рахунок виникаючої підйомної сили, а не за рахунок тиску води. Причому напрямок руху лопатей перпендикулярно до напрямку течії потоку. Цей процес схожий на роботу вітрових електростанцій, тільки працює під водою.

Гирляндная ГЕС

Даного типу міні-гідроелектростанції являють собою трос, натягнутий над руслом і закріплений у опорному підшипнику. На ньому у вигляді гірлянди навішені і жорстко закріплені турбіни невеликого розміру і ваги (гидровингротори). Вони складаються з двох напівциліндрів. За рахунок суміщення осей при зануренні у воду в них створюється крутний момент. Це призводить до того, що трос згинається, натягують і починає обертатися. В даній ситуації трос можна порівнювати з валом, який служить для передачі потужності. Один з кінців троса з'єднаний з редуктором. На нього і передається потужність від обертання троса і гидровингроторов.
Підвищити потужність станції допоможе наявність декількох «гірлянд». Їх можна з'єднати між собою. Навіть це не сильно підвищує ККД даної ГЕС. Це один з мінусів такого спорудження. Ще один недолік цього виду – створювана їм небезпеку для оточуючих. Подібного роду станції допустимо використовувати тільки в безлюдних місцях. Наявність попереджувальних знаків обов'язково.

Ротор Дар'є

Міні-гідроелектростанція для приватного будинку даного виду названа так на честь її розробника - Жоржа Дарині. Запатентована конструкція була ще в 1931 році. Являє собою ротор, на якому знаходяться лопаті. Для кожної з лопатей в індивідуальному порядку підбираються потрібні параметри. Ротор опускається під воду у вертикальному положенні. Лопаті обертаються за рахунок перепаду тиску, що виникає під дією протікання по їх поверхні води. Цей процес подібний підйомної силі, змушує злітати літаки. Даний вид ГЕС має хороший показник ККД. Втричі перевага – напрям потоку не має значення. З недоліків даного виду електростанцій можна виділити складну конструкцію і непростий монтаж.

Переваги міні-ГЕС

Незалежно від виду конструкції міні-гідроелектростанції мають низку переваг:

Екологічно безпечні, не виробляють шкідливих для атмосфери речовин.

Процес отримання електрики проходить без утворення шуму.

Вода залишається чистою.

Електрика виробляється постійно, незалежно від часу доби або погодних умов.

Для облаштування станції достатньо навіть невеликого струмка.

Надлишок електроенергії можна продати сусідам.

Не потрібно багато дозвільної документації.

Міні-гідроелектростанція своїми руками

Побудувати водяну станцію для отримання електроенергії можна самостійно. Для приватного будинку досить двадцяти кіловат на добу. З таким значенням впорається навіть міні-ГЕС, зібрана своїми руками. Але при цьому слід пам'ятати, що даний процес характеризується рядом особливостей:

Точні розрахунки провести досить важко.

Розміри, товщина елементів вибирається «на око», тільки досвідченим шляхом.

Саморобні споруди не мають захисних елементів, що призводить до частих поломок і пов'язаних з цим витрат.

Тому якщо немає досвіду і певних знань в даній сфері, краще відмовитися від ідеї подібного роду. Дешевше може виявитися придбання вже готової станції. Якщо наважуєтеся робити все своїми руками, то необхідно починати з виміру швидкості потоку води в річці. Адже від цього залежить потужність, яку можна отримати. Якщо швидкість буде менше одного метра в секунду, то будівництво міні-гідроелектростанції в даному місці не виправдає себе. Ще один етап, який не можна опускати – це розрахунки. Необхідно ретельно розрахувати розмір витрат, які підуть на будівництво станції. В результаті може виявитися, що гідроелектростанція – не кращий варіант. Тоді варто звернути увагу на інші види альтернативної електроенергії. Міні-гідроелектростанція може стати оптимальним рішенням у питанні економії витрат на електроенергію. Для її будівництва необхідно наявність річки неподалік від будинку. В залежності від бажаних характеристик можна підібрати підходящий варіант ГЕС. При правильному підході виконати подібну споруду можна навіть своїми руками.