Сила водного потока – это возобновляемый природный ресурс, позволяющий получать практически бесплатное электричество. Подаренная природой энергия предоставит возможность сэкономить на коммунальных услугах и решить проблему с подзарядкой техники.
Если рядом с вашим домом протекает ручей или река, ими стоит воспользоваться. Они смогут обеспечить электроэнергией участок и дом. А уж если построена гидроэлектростанция своими руками, экономический эффект возрастает в разы.
В представленной статье детально описаны технологии изготовления частных гидротехнических сооружений. Мы рассказали о том, что потребуется для устройства системы и подключения ее к потребителям. У нас вы узнаете о всех вариантах миниатюрных поставщиков энергии, собранных из подручных материалов.
Содержание статьи:
Гидроэлектростанции непромышленного назначения
Гидроэлектростанции – это сооружения, способные преобразовать энергию движения воды в электричество. пока активно эксплуатируются только на Западе. На территории нашей страны эта перспективная отрасль лишь делает первые робкие шаги.
Галерея изображений
Фото из
Получение электроэнергии при извлечении потенциала воды — одно из перспективных направлений «зеленой» энергетики. Ее плюсы заключаются в использовании неисчерпаемых бесплатных ресурсов планеты с нанесением наименьшего ущерба природной обстановке
К объектам, задействованным в сфере малой гидроэнергетики, относятся мини гидроэлектростанции, вырабатывающие от 3-100 кВт до 25 МВт
Для получения электричества при использовании энергии воды необязательно наличие бурной горной реки или сооружение большой плотины. Достаточно сузить русло небольшой речки или ручья
Турбину небольшой гидроэлектростанции сможет заставить вращаться даже относительно небольшой по объему канал, в который вода поступает из близлежащего водоема или речки
Небольшие ГЭС, устроенные прямо в потоке воды просты, но не позволяют регулировать силу и объем стока. Возможность регулировки обеспечит миниатюрное водохранилище
Наиболее перспективными для организации мини ГЭС являются горные ручьи с характерной разницей высот в русле. Однако подобные условия можно создать и для речки, текущей по равнинной местности
Повысить производительность миниатюрной ГЭС помогут всевозможные водообороты и завихрения, которые можно соорудить искусственно, путем заливки бетонных конструкций
Для увеличения КПД разработчиками малых гидроэлектростанций усовершенствуются турбины. К примеру, обычное колесо с лопастями заменяется многовитковым шнеком
Использование воды для получения электроэнергии
Один из традиционных вариантов малой гидроэнергетики
Сужение канала для извлечения энергии
Устройство направленного на лопасти канала
Приплотинный вариант с небольшим водохранилищем
Разница высоты в русле ручья или речки
Искусственно сооруженное завихрение
Шнековый тип турбины с повышенным КПД
Небольшими частными гидроэлектростанциями могут быть плотины на больших реках, вырабатывающие от десятка до нескольких сотен мегаватт или мини-ГЭС с максимальной мощностью в 100 кВт, которых вполне достаточно для нужд частного дома. Вот о последних и узнаем подробней.
Гирляндная станция с гидровинтами
Конструкция состоит из цепи роторов, закрепленных на гибком стальном тросе, перетянутом поперек реки. Сам трос исполняет роль вращательного вала, один конец которого фиксируется на опорном подшипнике, а второй – активирует вал генератора.
Каждый гидроротор «гирлянды» способен вырабатывать около 2 кВт энергии, правда, скорость водного потока для этого должна быть не менее 2,5 метров в секунду, а глубина водоема не превышать 1,5 м.
Принцип действия гирляндной ГЭС прост: напор воды раскручивает гидровинты, а те вращают трос и заставляют генератор вырабатывать энергию
Гирляндные станции с успехом использовались еще в середине прошлого века, но роль винтов тогда играли самодельные пропеллеры и даже консервные банки. Сегодня же производители предлагают несколько видов роторов для различных условий эксплуатации.
Они комплектуются лопастями разного размера, изготовленными из листового металла, и позволяют получить максимальный КПД от работы станции.
Но хотя в изготовлении этот гидрогенератор достаточно прост, его эксплуатация предполагает ряд специальных условий, не всегда осуществимых в реальной жизни. Такие сооружения перегораживают русло реки, и вряд ли соседи по берегу, не говоря уже о представителях экологических служб, разрешат использовать энергию потока для ваших целей.
Кроме того, в зимний период установку использовать можно только на незамерзающих водоемах, а в условиях сурового климата – консервировать или демонтировать. Поэтому гирляндные станции возводятся временно и преимущественно в безлюдной местности (например, около летних пастбищ).
Роторные станции мощностью от 1 до 15 кВт/час вырабатывают до 9,3 МВт за месяц и позволяют самостоятельно решить проблему с электрификацией в регионах, отдаленных от централизованных магистралей
Современный аналог гирляндной установки – погружные или наплывные рамные станции с поперечными роторами. В отличие от своей гирляндной предшественницы, эти конструкции не перегораживают всю реку, а задействуют только часть русла, причем установить их можно на понтоне/плоте или вовсе опустить на дно водоема.
Вертикальный ротор Дарье
Ротор Дарье – устройство турбины, которое получило название в честь своего изобретателя в 1931 г. Система состоит из нескольких аэродинамических лопастей, зафиксированных на радиальных балках, и работает за счет перепада давления по принципу «подъемного крыла», который широко задействован в кораблестроительстве и авиации.
Хотя такие установки больше используются для создания ветрогенераторов, они могут работать и с водой. Но в этом случае нужны точные расчеты, чтобы подобрать толщину и ширину лопастей в соответствии с силой водного потока.
Ротор Дарье напоминает «ветряк», только установленный под водой, причем работать он может вне зависимости от сезонных колебаний скорости потока
Для создания локальных гидростанций вертикальные роторы используется редко. Несмотря на неплохие показатели КПД и кажущуюся простоту конструкции, оборудование достаточно сложное в эксплуатации.
Перед началом работы систему нужно «раскрутить», зато и остановить запущенную станцию сможет только замерзание водоема. Поэтому используется ротор Дарье преимущественно на промышленных предприятиях.
Интересное решение в сфере проектирования малых ГЭС с вертикально работающей турбиной предложил австрийский изобретатель Франц Цотлётерер:
Галерея изображений
Фото из
Мини станция водоворотно-гравитационного действия
Сооружение отдельного канала с водоворотом
Турбина в центре вращения
Устройства для сбора вырабатываемой энергии
Веским плюсом водоворотных станций вполне обоснованно считается сохранение рыбных ресурсов. Работа вертикальной турбины не наносит вреда живым организмам реки. К тому же на стенках сооружений не задерживается тина из-за специфического движения потока воды.
Подводный винтовой пропеллер
По сути, это самый простой воздушный ветряк, только устанавливается он под водой. Размеры лопастей, чтобы обеспечить максимальную скорость вращения и минимум сопротивления, рассчитываются в зависимости от силы движения потока. Например, если скорость течения не превышает 2 м/сек, то ширина лопасти должна быть в пределах 2-3 см.
Подводный пропеллер несложно сделать своими руками, но он подходит только для глубоких и быстрых рек – на мелком водоеме вращающиеся лопасти могут нанести травмы рыбакам, купальщикам, водоплавающим птицам и животным
Такой ветряк устанавливается «навстречу» потоку, но его лопасти работают не за счет давления водного напора, а благодаря возникновению подъемной силы (по принципу самолетного крыла или винта корабля).
Водяное колесо с лопастями
Водяное колесо – один из простейших вариантов гидравлического двигателя, известный еще со времен Римской Империи. Эффективность его работы во многом зависит от типа источника, на котором его установили.
Подливное колесо может вращаться только благодаря скорости потока, а наливное – с помощью напора и веса воды, ниспадающей сверху на лопасти
В зависимости от глубины и русла водотока можно установить различные типы колес:
- Подливные (или нижнебойные) – подойдут для мелководных рек с быстрым течением.
- Среднебойные – располагаются в руслах с природными каскадами так, чтобы поток попадал приблизительно на середину вращающегося барабана.
- Наливные (или верхнебойные) – устанавливаются под плотиной, трубой или в нижней части естественного порога, чтобы ниспадающая вода продолжила путь через вершину колеса.
Но принцип работы у всех вариантов один и тот же: вода попадает на лопасти и приводит в действие колесо, которое заставляет вращаться генератор для миниэлектростанции.
Производители гидрооборудования предлагают готовые турбины, лопасти которых специально адаптированы под определенную скорость водного потока. Но домашние умельцы изготавливают барабанные конструкции по старинке – из подручных материалов.
Ознакомиться с шагами сооружения простейшего варианта мини ГЭС поможет следующая фото-подборка:
Галерея изображений
Фото из
Шаг 1: Сужение русло и формирование перепада
Шаг 2: Раскрой деталей для сборки турбины
Шаг 3: Фиксация лопастей в самодельной турбине
Шаг 5: Установка опоры в русле ручья
Шаг 5: Установка турбины на опорную конструкцию
Шаг 6: Подключение генератора и аккумуляторов
Шаг 7: Устройство ременной передачи
Шаг 8: Тестирование устройства после сборки
Возможно, отсутствие оптимизации отразится на показателях КПД, зато себестоимость самодельного оборудования обойдется в разы дешевле покупного аналога. Поэтому водяное колесо наиболее популярный вариант для организации собственной мини-ГЭС.
Условия для установки гидроэлектростанции
Несмотря на заманчивую дешевизну энергии, вырабатываемую гидрогенератором, важно учесть особенности водного источника, ресурсы которого вы планируете задействовать для собственных нужд.
Ведь далеко не каждый водоток подойдет для эксплуатации мини-ГЭС, тем более круглогодичной, поэтому не помешает иметь в резерве возможность подключения к централизованной магистрали.
Несколько «за» и «против»
Основные плюсы индивидуальной гидроэлектростанции очевидны: недорогое оборудование, которое вырабатывает дешевое электричество, да еще и природе не вредит (в отличие от плотин, перекрывающих ток реки). Хотя абсолютно безопасной систему назвать нельзя – все-таки вращающиеся элементы турбин могут нанести травмы жителям подводного мира и даже людям.
Чтобы предупредить несчастные случаи, гидростанцию нужно оградить, а если система полностью скрыта водой – установить на берегу предупреждающий знак
Преимущества мини-ГЭС:
- В отличие от других «бесплатных» энергоисточников (солнечных батарей, ветрогенераторов), гидросистемы могут работать вне зависимости от времени суток и погоды. Единственное, что может им помешать – замерзание водоема.
- Для установки гидрогенератора необязательно наличие большой реки – те же водяные колеса с успехом можно использовать даже в мелких (но быстрых!) ручьях.
- Установки не выделяют вредных веществ, не загрязняют воду и работают практически бесшумно.
- Для монтажа мини-ГЭС мощностью до 100 кВт не нужно оформлять разрешительную документацию (хотя все зависит от местных властей и типа установки).
- Избыток электричества можно продавать в соседние дома.
Что касается недостатков – серьезной помехой для продуктивной эксплуатации оборудования может стать недостаточная сила течения. В этом случае придется возводить вспомогательные сооружения, что сопряжено с дополнительными затратами.
Если потенциальной энергии расположенной рядом реки при приблизительном расчете не хватит на выработку электричества в объеме, достаточном для практического применения, стоит обратить внимание на . Ветряк послужит эффективным дополнением.
Измерение силы водного потока
Первое, что нужно сделать, чтобы задуматься о виде и способе монтажа станции, – измерить скорость водного потока на облюбованном источнике.
Самый простой способ – опустить на стремнину любой легкий предмет (например, теннисный мячик, кусок пенопласта или рыбацкий поплавок) и засечь секундомером время, за которое он проплывет расстояние до какого-нибудь ориентира. Стандартная дистанция для «заплыва» – 10 метров.
Если водоем находится далековато от дома, можно построить отводной канал или трубопровод, и заодно и позаботиться о перепадах высоты
Теперь нужно пройденное расстояние в метрах разделить на количество секунд – это и будет скорость течения. Но если полученное значение будет меньше 1 м/сек, потребуется возвести искусственные сооружения, чтобы ускорить поток перепадами высот.
Это реально осуществить с помощью разборной плотины или неширокой сливной трубы. Но без хорошего течения от идеи с гидростанцией придется отказаться.
Изготовление ГЭС на основе водяного колеса
Разумеется, собрать «на коленке» и возвести махину, предназначенную для обслуживания предприятия или населенного пункта даже из десятка домов – идея из области фантастики. Но соорудить своими руками мини-ГЭС для экономии электричества – вполне реально. Причем задействовать можно как готовые комплектующие, так и подручные материалы.
Поэтому рассмотрим пошагово изготовление наиболее простого сооружения – водяного колеса.
Необходимые материалы и инструменты
Чтобы сделать своими руками мини-ГЭС, нужно подготовить сварочный аппарат, болгарку, дрель и набор вспомогательных инструментов – молоток, отвертку, линейку.
Из материалов понадобятся:
- Уголки и листовой металл толщиной не менее 5 мм.
- Трубы из ПВХ или оцинкованной стали для изготовления лопастей.
- Генератор (можно использовать готовый покупной или сделать самому, как в данном примере).
- Тормозные диски.
- Вал и подшипники.
- Фанера.
- Полистироловая смола для заливки ротора и статора.
- Медный провод на 15 мм для самодельного генератора.
- Неодимовые магниты.
Учтите, что конструкция колеса будет постоянно контактировать с водой, поэтому металлические и деревянные элементы необходимо выбирать с защитой от влаги (или позаботится об их пропитке и покраске самостоятельно). В идеале, фанеру можно заменить пластиком, но деревянные детали проще достать и придать им нужную форму.
Сборка колеса и изготовление сопла
Основой для самого колеса могут стать два стальных диска одинакового диаметра (если есть возможность достать стальной барабан от кабеля – отлично, это намного ускорит процесс сборки).
Но если металла в подручных материалах не нашлось, можно вырезать круги и из водостойкой фанеры, хотя прочность и срок службы даже обработанного дерева не сравнится со сталью. Затем на одном из дисков нужно прорезать круглое отверстие под установку генератора.
После этого изготавливаются лопасти, а их понадобится не меньше 16 шт. Для этого оцинкованные трубы разрезаются вдоль на две или четыре части (зависит от диаметра). Затем места резки и саму поверхность лопастей нужно отшлифовать, чтобы уменьшить потери энергии при трении.
Лопасти устанавливаются под наклоном примерно в 40-45 градусов – это поможет увеличить площадь поверхности, на которую будет воздействовать сила потока
Расстояние между двумя боковыми дисками должно быть максимально приближено к длине лопастей. Чтобы наметить место для расположения будущих ступиц, рекомендуется сделать шаблон из фанеры, на котором будет обозначено место для каждой детали и отверстия для фиксации колеса к генератору. Готовую разметку можно прикрепить на внешней стороне одного из дисков.
Затем круги устанавливаются параллельно друг к другу с помощью стержней со сплошной резьбой, а лопасти привариваются или фиксируются болтами в нужных позициях. Барабан будет вращаться на подшипниках, а в качестве опоры используется рама из уголков или труб небольшого диаметра.
На этом этапе сборку барабана можно считать законченной, осталось оснастить его самодельным генератором и соплом, направляющим поток воды
Сопло предназначено для водных источников каскадного типа – такая установка позволит использовать энергию потока по максимуму. Изготавливается этот вспомогательный элемент путем выгибания листового металла с последующей сваркой швов, а после насаживается на трубу.
Однако если в вашей местности протекает равнинная река без порогов и других высотных препятствий, в этой детали нет необходимости.
Важно, чтобы ширина выходного отверстия сопла соответствовала ширине самого колеса, иначе часть потока будет идти «вхолостую», не попадая на лопасти
Теперь колесо нужно насадить на ось и установить на подпорку из сваренных или скрепленных болтами уголков. Осталось сделать генератор (или установить готовый) и можно отправляться к реке.
Генератор своими руками
Для изготовления самодельного генератора нужно сделать обмотку и заливку статора, для чего понадобятся катушки со 125-ю витками медной проволоки на каждой. После их соединения вся конструкция заливается полиэстеровой смолой.
Каждая фаза состоит из трех последовательно прикрепленных мотков, поэтому соединение можно сделать в форме звезды или треугольника с несколькими наружными выводами
Теперь нужно подготовить фанерный шаблон, совпадающий по размерам с тормозным диском.
На деревянном кольце выполняется разметка и делаются прорези для установки магнитов (в данном случае использовались неодимовые магниты толщиной 1,3 см, шириной 2,5 см и длиной 5 см). Затем полученный ротор также заливается смолой, а после просушки – присоединяется к барабану колеса.
Водяное колесо с ротором из тормозных дисков и генератором из мотков медной проволоки – окрашенное, презентабельное и готовое к эксплуатации
Последним монтируется алюминиевый кожух с амперметром, закрывающий выпрямители. Задача этих элементов – преобразовывать трехфазный ток в постоянный.
После установки колеса в поток небольшой речки с каскадом или отводной трубой, можно рассчитывать на производительность мини-ГЭС в 1,9А * 12В при 110 оборотах за минуту
Чтобы в колесо не попадали листья, песок и другой мусор, принесенный с потоком, желательно поставить перед устройством защитную сетку.
Также можно поэкспериментировать с зазорами между магнитами и катушками с увеличенным количеством витков для увеличения КПД гидростанции.
О всех видах вы узнаете, ознакомившись со статьей, посвященной внедрению в быт “зеленых технологий”.
Выводы и полезное видео по теме
Видео #1. Пример работающей гидроустановки с самодельным генератором на базе трехфазного двигателя:
Видео #2. Мини-ГЭС, сконструированная по принципу водяного колеса:
Видео #3. Станция на основе велосипедного колеса – интересный вариант решения проблемы с энергообеспечением на отдыхе вдали от цивилизации:
Как видите, построить водяную миниэлектростанцию своими руками не так уж и сложно. Но так как большинство расчетов и параметров для ее комплектующих определяется «на глазок», следует быть готовым к возможным поломкам и сопутствующим затратам.
Если вы чувствуете нехватку знаний и опыта в данной сфере, стоит довериться специалистам, которые выполнят все необходимые расчеты, посоветуют оптимальное для вашего случая оборудование и качественно произведут его установку.
Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Делитесь интересными сведениями и полезными рекомендациями, оставляйте тематические фото. Возможно, вы хотите рассказать, как соорудили собственными руками действующую гидроэлектростанцию на загородном участке? Будем рады прочитать ваш рассказ о процессе устройства и эксплуатации.
Сделать миниатюрную гидроэлектростанцию для освещения, зарядки телефонов и прочих нужд, довольно просто. Такую электростанцию можно соорудить на даче, в походе — при разбивке палаточного городка и везде где нет электричества, но есть ручей или родник. И у вас будет собственный источник тока, который будет абсолютно бесплатен и работать 24 часа в сутки.
Понадобится
Данная гидротурбина вырабатывает напряжение в промежутке 12-22 В и выдает мощность в районе 10-20 Вт.
Ставим мини гидроэлектростанцию на ручье
Выбираем и находи ручей. Он не обязательно должен иметь сильное течение.
Отрезаем от бутылки половину. И вставляем горлышком в шланг. Это будет своеобразная заборная воронка воды.
Опускаем ее в ручей и подпираем камнями, чтобы всю конструкцию не смыло.
Теперь вода отлично затекает прямо в шланг.
Прокладываем шланг вдоль ручья.
В результате, в шланге образуется давление воды. И чем длиннее будет шланг и круче уклон, тем сильнее будет давление в нем.
К мини турбине прикручиваем шаровый кран, трубку-переходник на шланг.
Одеваем переходник на шланг.
Наша ГЭС готова к работе! Открываем шаровый кран.
Турбина работает. Замеряем выходное напряжение. Оно, в данный момент, равно 17 В.
Подключаем лампочку на 12 В — 3 Вт.
Электричества хватает с лихвой.
Мощность турбины хватает, чтобы подключить даже два источника света.
Если напор воды в шланге позволяет, то на выход можно поставить не одну, а даже две турбины последовательно.
Я думаю применение данной конструкции точно найдется.
Смотрите видео
Мини-гидроэлектростанции для частного дома, дачи
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.
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.
Водяное колесо
Это классический вид ГЭС, который наиболее популярен для частного сектора. Мини-гидроэлектростанции данного типа представляют собой большое колесо, способное вращаться. Его лопасти опускаются в воду. Вся остальная часть конструкции находится над руслом, заставляя двигаться весь механизм. Мощность передается через гидропривод генератору, вырабатывающему ток.
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.
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.
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.
Что если зонтик сможет заряжать ваш телефон или освещать дорогу под дождем? Ученые создали высокоэффективный генератор, вырабатывающий энергию из воды.
Разработчики надеются, что наряду с солнечной и ветровой энергией, новый метод получения электричества из возобновляемого источника энергии поможет преодолеть мировой энергетический кризис.
Технология получения электричества с помощью воды не нова, но исследователи смогли значительно повысить эффективность генератора за счет особого покрытия, секрет которого не разглашается. Одна капля позволяет генерировать достаточно энергии, чтобы питать 100 маленьких светодиодных лампочек, а четыре капли заставляют светиться почти 1500 светодиодов.
То есть мгновенная мощность, создаваемая их генератором с особым покрытием, в тысячи раз выше, чем у аналогичных устройств без данного покрытия.
«Значимость этой технологии заключается в том, что на каждую каплю падающего дождя приходится больше электрической мощности, что делает устройство гораздо эффективнее при преобразовании энергии из падающих капель в электричество», — говорит соавтор исследования и профессор химия из университета Небраски-Линкольна Сяо Чен Цзэн.
Wang et. al. / City University
Высокая эффективность генератора достигается не только за счет покрытия. Ученые заметили, что генератор не создавал пика электрической мощности, когда капли первоначально ударялись о его поверхность. Пик наблюдался только когда капля разрушалась и растекалась при ударе. То есть растекающаяся капля, касающаяся алюминиевого электрода на поверхности прибора, создавала замкнутую цепь. Авторы пишут, что капля действовала как резистор, а покрытие — как конденсатор.
Это позволило поверхности с покрытием сохранять заряд от непрерывно падающих капель, а затем высвобождать его, когда капли растекаются и соединяют два конца цепи.
Как заявил ведущий автор исследования и профессор машиностроения в Городском университете Гонконга Зуанкай Ван, устройство способно генерировать энергию и от водяного волнения, и даже в водопроводных трубах, для чего не требуются падающие капли.
Генератор, работающий на воде
В старом светодиодном фонарике сдох аккумулятор и Игорь Белецкий решил обратиться к одной из древнейших технологий получения электричества, которой сотни, если не тысячи лет. Решил сделать простейший генератор, способный работать на воде, который может послужить моделью более мощного устройства, если увеличить его габариты.
Все знают, что если взять два электрода из разных металлов, например медь и цинк и погрузить их в самую обычную питьевую воду, замкнуть цепь, то вы получите эту самую простую примитивную батарейку, и по ней уже пойдет ток. При этом напряжение холостого хода одной такой пары составит порядка 0,8 вольта, причем это напряжение не зависит от размера электродов. От площади электрода будет зависеть только сила тока.
Чтобы повысить напряжение генератора для вашего потребителя, просто нужно сделать несколько таких пар электродов и соединить их последовательно.
Генератор на воде
Например пять пар о таких электродов соединим последовательно, поместив в 5 стаканчиков с обычной водой. Соединим все последовательно и получим одну батарейку с напряжением 4,26 вольта. То есть это напряжение, светодиоды будут светить.
Но, как вы заметили, напряжение начинает падать, то есть эта батарея начинает просаживаться. Это говорит о том, что на обычной воде даже такая мизерная нагрузка, как светодиоды – это много для такой батарейки. Поэтому, так как ее очень легко делать, лучше все-таки таких модулей батарей сделать побольше и тогда вы гарантированно получите свечение ваших светодиодов на длительное время.
Вариант генератора со стаканчиками конечно же чисто демонстрационный для понимания конструкции и принципа работы, сам по себе он не практичен, потому что не габаритен.
Для своего же светодиодного фонарика автор ролика сделал несколько другую конструкцию генератора. Батарейка состоит из шестнадцати плоских элементов, они между собой соединены последовательно. Каждая из них представляет из себя полиэтиленовый пакетик размером десять на десять сантиметров. Под этот размер нарезал цинк и медь. Цинк пришлось купить, это единственное, чего под рукой не было. Это тонкий лист толщиной 0,3 миллиметра. Стоит он не дорого. Медная фольга была в мастерской.
Режем по размеру, между ними кладем прокладочку из тряпки для мытья посуды. Потом все это заливаем водой. В каждой пакетик по 5-10 миллилитров воды.
Все. Генератор в походном варианте готов. Не совсем практичная модель, так как мало воды и не полностью вся площадь электродов погружена в воду. Хорошо было бы для каждый такой батареи сделать отдельный отсек из пластика. Жесткий, чтобы можно было туда электроды вставить с прокладкой, сверху залить водой и они полностью были бы в воде.
Допустим, сутки проработал у вас этот фонарь, вы просто потом взяли воду слили, а новую налили. Это как бы быстрая перезарядка этого элемента, потому что все равно воду придется менять. Но на скорую руку созданный вариант тоже в принципе сгодится, чтобы не заморачиваться с пластиком.
Генератор на воде оказался вполне работоспособным. Такой батарейкой можно запитать, например, приемник.
Изначально идея была проверить эту схему для более практичного применения, например, зарядить мобильный телефон. Там ток нужен то порядка 0,5 ампера. Но, собранная схема не позволяет получить больше 20-30 миллиампер на воде. Получить нужный ток на таких габаритах электродов нереально. Для светодиодов этого достаточно, это нормально, но для получения тока в пол ампера нужен химический электролит.
Сделанный генератор, работающий на воде, только в ознакомительных целях, чтобы вы знали, что такой метод простой и элементарной есть и его можно легко реализовать. Если вы пользуетесь фонариком светодиодным каждый день, таскаете с собой, то альтернативы аккумулятору нет.
Водород – почти идеальное топливо для нашей планеты. Проблема лишь в том, что встречается он на планете только в сочетании с другими веществами. В чистом виде водорода на Земле – лишь 0,00005%. В связи с этим весьма актуален вопрос конструирования водородных генераторов. Не стоит забывать, что водород – нескончаемый источник энергии, практически находящийся у нас под ногами.
Устройство и принцип работы генератора водорода
Как это работает
Классический аппарат для выработки водорода включает в себя трубку небольшого диаметра, зачастую — с круглым сечением. Под ней расположены спецячейки с электролитом. Сами частицы алюминия располагаются в нижнем сосуде. Электролит в данном случае подходит только щелочного типа. Над подающим насосом установлен резервуар, где собирается конденсат. В некоторых моделях применяется 2 насоса. Температура контролируется прямо в ячейках.
Генератор получает газ из воды. Ее качество напрямую влияет на количество примесей в готовом продукте. Так, если в генератор попадает вода с высокой концентрацией посторонних ионов, то ей сперва предстоит пройти через деионизационный фильтр.
Вот как происходит процесс получения газа:
- Дистиллят расщепляется на кислород (O) и водород (H) в процессе электролиза.
- O2 поступает в питающий бак, а затем уходит в атмосферу в виде побочного продукта.
- h3 поставляется в сепаратор, отделяется от воды, которая затем снова поступает в питающий бак.
- Водород повторно пропускается сквозь разделяющую мембрану, которая извлекает из него остатки кислорода, а затем попадает в хроматографическое оборудование.
Метод электролиза
Как уже упоминалось выше, в мире практически нет таких же неиссякаемых энергоисточников, как водород. Не следует забывать, что Мировой океан на 2/3 состоит из этого элемента, а во всей Вселенной h3 на пару с гелием занимает наибольший объем. Но чтобы получить чистый водород, нужно расщепить воду на частицы, а сделать это не очень просто.
Ученые после многолетних ухищрений изобрели метод электролиза. Этот метод основывается на помещении в воду на близком расстоянии друг от друга двух пластин из металла, которые подсоединены к источнику большого напряжения. Далее подается питание – и большой электропотенциал фактически разрывает молекулу воды на компоненты, в результате чего высвобождается 2 атома водорода (HH) и 1 — кислорода (O).
Данный газ (HHO) был назван в честь ученого австралийского ученого Юлла Брауна, который в 1974 году запатентовал создание электролизера.
Топливная ячейка Стенли Мейера
Ученый из США Стенли Мейер изобрел такую установку, которая использовала не сильный электропотенциал, а токи определенной частоты. Молекула воды раскачивается в такт изменяющимся электрическим импульсам и входит в резонанс. Постепенно он набирает мощность, которой хватает для разделения молекулы на составляющие. Для такого воздействия нужны в десятки раз меньшие токи, чем для функционирования стандартного электролизного агрегата.
ВАЖНО! За свое изобретение Мейер поплатился жизнью. Его убили, по слухам, по заказу магнатов, так как его изобретение могло на корню убить нефтяной бизнес. Тем не менее, некоторые наработки ученого сохранились, поэтому у его современников есть возможность пытаться делать такие аппараты.
Преимущества газа Брауна как источника энергии
- Вода, из которой получают HHO, присутствует на нашей планете в огромном количестве. Соответственно, источники водорода практически неиссякаемы.
- При сгорании газа Брауна образуется водяной пар. Его можно вновь конденсировать в жидкость и применять как сырье еще раз.
- Сжигание HHO не приводит к выбросу каких-либо вредных веществ в атмосферу и не образует побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что газ Брауна — самое экологичное топливо в мире.
- При использовании водородного генератора выделяется водяной пар. Его количества хватает, чтобы длительное время поддерживать в помещении комфортную для человека влажность.
ВАЖНО! Водород можно получить также путем крекинга – переработки нефти (газ выделяет как побочный продукт). Этот метод дешевле, чем получение путем электролиза, но могут возникнуть сложности с транспортировкой газа. Кроме того, полученный при электролизе газ гораздо чище, чем выработанный путем крекинга.
Область использования генератора водорода
h3 — это современный энергоноситель, который активно используется во многих промышленных сферах. Вот лишь некоторые:
- выработка хлористого водорода (HC)l;
- выработка горючего для ракетных установок;
- изготовление аммиака;
- обработка металла и резка по нему;
- разработка удобрений для дачных участков;
- синтез азотной кислоты;
- создание метилового спирта;
- пищевая промышленность;
- производство соляной кислоты;
- создание систем «теплый пол».
Кроме того, HHO стал весьма полезен и в быту, правда, с оговорками. Прежде всего, его используют для автономных систем отопления. Кроме того, газ Брауна добавляют в бензин, пытаясь обмануть двигатель и сэкономить на топливе.
В обоих случаях есть свои особенности. Так, при организации домашнего обогрева нужно учесть, что температура горения HHO на порядок выше, чем у метана. В связи с этим необходимо приобрести специальный недешевый котел с термостойким соплом. В противном случае, владелец и его дом будут в немалой опасности.
Что касается применения генератора в машине, то порой система может сработать – если её сконструировали верно. Но идеальные параметры или коэффициент прироста мощности найти практически нереально. Кроме того, не совсем понятно, насколько снизится срок службы двигателя, а уж его замена влетит «в копеечку».
Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома
Создание водородного агрегата дома – задача не из легких. Нужно вооружиться не только рядом инструментов, но и соответствующими знаниями, а также схемами.
Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи
Устройство состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для питания, водяного затвора, проводов и шлангов, соединяющих конструкцию. На сегодняшний день известны несколько схем электролизеров, где в качестве электродов применяются пластины или трубки.
Также популярностью пользуются аппараты сухого электролиза. В отличие от классического варианта, в этом агрегате не пластины помещаются в ёмкость с жидкостью, а сама вода направляется в щель между плоскими электродами.
Выбор материалов для строительства генератора водорода
Для изготовления генератора дома не нужны никакие особенные и необычные инструменты. Вот что потребуется подготовить:
- ножовку для работы с металлическими изделиями;
- дрель и сверла к ней;
- комплект гаечных ключей;
- плоская и шлицевая отвертки;
- угловая шлифмашина («болгарка») с кругом для резки металла;
- мультиметр и расходомер;
- линейка;
- маркер.
Генератор водорода своими руками: инструкция
Процесс стартует с создания ячейки производства водорода. По габаритам она должна быть чуть менее внутренних параметров длины и ширины корпуса генератора. По высоте она составляет 2/3 высоты главного корпуса. Ячейку делают из текстолита или оргстекла (толщина стенки 5-7 мм). Для этого нарезаются по размерам 5 пластин, из которых клеится прямоугольник, а его нижняя часть ничем не закрывается.
При помощи шлифмашины из листа нержавейки вырезают пластины электродов. По размеру они должны быть меньше боковых стенок на 10 – 20 мм.
ВАЖНО! Чтобы получать достаточное количество HHO, нержавейку следует обработать наждаком с обеих сторон.
В каждой пластине требуется просверлить по 2 отверстия: для подачи воды в пространство между электродами и для отвода газа Брауна.
В оргалитовые стенки вставляются штуцеры подачи воды и отбора газа. Стыки, где они были присоединены, тщательно обрабатываются герметиком. В одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают шпильки, а затем приступают к укладке электродов.
ВАЖНО! Плоскость пластинчатых электродов должна быть ровной, иначе элементы могут вызвать замыкание.
Пластины открепляют от боков реактора с использованием уплотнительных колец, которые можно сделать из силикона, паронита или иного материала. Уложив последнюю пластину, монтируют уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывают второй оргалитовой стенкой. Полученную конструкцию скрепляют при помощи шайб и гаек.
Генератор подсоединяется к ёмкости с водой и бабблеру с применением шлангов из полиэтилена. Контактные площадки электродов соединяют между собой, после чего к ним подсоединяют питание. На ячейку подают напряжение от ШИМ-генератора.
Водород в домашних условиях: есть ли выгода
Сразу отметим: использовать водородный генератор для отопления дома невыгодно. Вы потратите больше электричества на выделение чистого h3, чем получите энергии после его сжигания. Так, на 1 кВт теплоты затрачивается 2 кВт электроэнергии, то есть, выгоды никакой. Проще установить дома любой из электрических котлов.
Чтобы заменить 1 литр бензина для автомобиля, потребуется 4766 литров чистого водорода или 7150 л гремучего газа, 1/3 которого — это кислород. Пока что даже лучшие умы мира не разработали агрегат, способный выдать подобную производительность.
Обслуживание генераторов водорода
Оборудование подлежит тщательному уходу. Специалисты советуют придерживаться следующих советов:
- не улучшать и не изменять самостоятельно генератор даже при наличии профессионального инженерного чертежа;
- рекомендовано установить на оборудование специальные датчики температуры внутри теплообменника, что даст возможность контролировать процесс перегрева воды;
- запорную арматуру можно установить в горелку и подключить ее к датчику температурных показателей. Это даст прибору возможность нормально охлаждаться.
Самодельный генератор позволяет получить водород, но применяется он в основном для экспериментов и газосварки. Чтобы обогреть немалое строение, КПД аппарата попросту не хватит. И при этом не стоит забывать о низком КПД устройства, а также хлопотах и затратах при его сборке.
Невозможно перечислить все причины, по которым вы хотите построить генератор DIY.
Возможно, вы готовитесь к длительной чрезвычайной ситуации и хотите, чтобы вырабатывали свою собственную энергию, если сеть будет уничтожена.
Возможно, вы живете в хижине в пустыне, поддерживаемой землей при поддержке Матери Природы.
Возможно, вы мечтаете об автономной независимости и самостоятельности.
Возможно, вы хотели бы сбить несколько долларов со счета за электричество или даже полностью избавиться от него.
Может быть, вам не хочется тратить деньги на что-то вроде генератора электроэнергии Patriot.
Или, может быть, вы хотите сделать это ради чистой радости создания функциональной науки.
Независимо от вашей причины, цель всегда одна и та же; для производства и потребления собственного электричества.
Теперь, чтобы жить вне сети, не нужно электричество.Вы можете уйти из сетки без него. Человеческие существа выжили во всем мире десятки тысяч лет без него.
Это возможных , чтобы разбить лагерь и поддерживать себя без электричества. Вместо лампочек используйте свечи. Забудьте о печи, используйте тепло от камина. Вместо духовки используйте дровяную печь и толстые одеяла. Вы можете сделать это с правильным набором книг по выживанию и ноу-хау лесника.
Но электричество делает жизнь намного проще.И большинство также согласится, что это делает лучше.
Например, холодильник и морозильник — очень сложная техника, без которой мы не можем жить в современном обществе.
Но электричество — это инструмент выживания, как и любой другой, просто нематериальный и нематериальный. Но чрезвычайно полезно.
Электричество — это универсальный инструмент, который помогает достичь многих целей, связанных с выживанием. Тепло, свет, кулинария, развлечения, связь, строительство.
Приложения бесконечны.
Самое приятное то, что создание DIY-генераторов не требует интеллекта Николая Тесла.
Или даже степень в области электротехники.
Вы можете купить генераторы энергии и установить их на свое имущество. Или вы можете построить свой собственный. DIY генераторы являются чрезвычайно полезными инструментами. И они могут даже способствовать повышению устойчивости вашего аванпоста.
Создание собственного генератора — это навык, который имеет огромное значение в ситуации «SHTF».Даже если вы не планируете сегодня делать генератор «сделай сам», просто знание «как» — это ценный навык, которым вы можете воспользоваться.
Как способ познакомить вас с квалифицированным выживанием, мы раздаем наш полный предварительный контрольный список # 78. Нажмите здесь, чтобы получить бесплатную копию .
Принципы производства электроэнергии
Прежде чем мы перейдем к различным генераторам DIY, которые вы можете построить, давайте рассмотрим общую концепцию. Все электрические генераторы имеют одинаковые основные принципы.Так что это действительно важные концепции для понимания.
Каждый раз, когда вы используете электричество, вы используете энергию, которая пришла откуда-то еще. Будь то угольная электростанция, водопровод или ветряная электростанция, энергия исходит от какой-то другой формы энергии.
Вы преобразуете один вид энергии ( ветер, вода, геотермальная энергия, сгорание ) в другой ( электричество ).
Итак, как вы превращаете энергию движущейся воды в электроэнергию, хранящуюся в батарее?
Независимо от того, какие именно генераторы DIY вы собираетесь построить, эти две части очень важны: статор и ротор.
Статор — это стационарная оболочка с ротором, который вращается внутри статора. Ротор заполнен магнитами, которые при вращении внутри статора генерируют электрический ток.
Этот ток улавливается встроенными катушками статора и передается в блок хранения.
Теперь для хранения электричества, вырабатываемого статором и ротором, вам нужна батарея.
Существует множество коммерческих аккумуляторов, предназначенных исключительно для хранения собственной энергии.Как правило, чем больше батарея, тем больше энергии вы можете хранить.
Если вы планируете часто использовать свой генератор, я бы порекомендовал приобрести большую батарею. Один со значительным потенциалом накопления энергии. Или, что еще лучше, блок батарей, соединенных последовательно.
Если вы просто хотите заряжать камеру и фонарик от электросети, идеальны маленькие батареи.
Теперь можно создать собственную батарею, но лично я бы лучше восстановил старую батарею. Это проще и менее опасно.
Если вы хотите узнать, как восстановить старые батареи, посетите этот курс EZ Battery Reconditioning.
Как способ познакомить вас с квалифицированным выживанием, мы раздаем наш полный предварительный контрольный список # 78. Нажмите здесь, чтобы получить бесплатную копию .
Создание самодельных генераторов своими руками
Существует несколько способов снятия кожи с кошки. Правильно? Если вы хотите сделать электричество своими руками, вы можете смотреть в небо, смотреть в море, смотреть в землю, смотреть в свой гараж…
Потенциал для выработки электроэнергии есть везде.
Это хорошо, потому что, независимо от ситуации, есть возможность для выработки электроэнергии. Вам просто нужно понять, как использовать это.
По этой причине я составил очень краткий, но исчерпывающий список генераторов DIY.
1 — Bicycle Generator:
Я поставил этот первый, потому что это такая простая идея.
Поворачивая шестерни ( или колесо ) вашего велосипеда, вы превращаете его в ротор. Таким образом, вы можете производить электричество и одновременно тренироваться.
Нужно кипятить воду? Нет проблем, потратьте двадцать минут на самодельный генератор велосипедов , и вы готовите!
Нужна лампа для чтения? Педаль, пока вы читаете, и у вас будет свет, пока вы на велосипеде!
Очевидно, что это требует физического труда. Вы не будете обогревать большое домашнее хозяйство с помощью велосипедного генератора. Но если вам нужно электричество для небольших, быстрых задач, велосипедный генератор — это здоровый способ справиться с этим.
Вам даже не понадобится целый велосипед для этой установки — вы можете построить генератор велосипедов, используя старые детали велосипеда.Так что нет необходимости разбирать свой дорогой жучок на велосипеде.
В следующем видео они используют беговую дорожку для преобразования мощности ног в электрические вольты, здесь вы можете получить беговую дорожку.
2 — Гидроэлектрический генератор:
Я собираюсь пойти дальше и назову гидроэлектростанцию ЛУЧШЕЙ опцией в этом списке. Потому что — это надежно, непротиворечиво и чрезвычайно эффективно.
Гидроэлектростанция используется уже тысячи и тысячи лет.Древние греки были впервые приписаны превращению движущейся воды в измельченную пшеницу. Они не использовали электричество, но они использовали энергию. Они превратили проточную воду в полезную задачу по приготовлению муки.
Какая именно концепция лежит в основе производства гидроэлектроэнергии?
Водяные колеса — самый популярный способ получения гидроэлектроэнергии. При установке колеса в движущуюся воду движение воды передается вращающемуся колесу. Это колесо затем прикрепляется к ротору.И энергия собирается Stator перед передачей в батарею.
Многие ручьи и реки текут с почти постоянной скоростью. Таким образом, гидроэлектроэнергия вырабатывается круглосуточно, непрерывно — эффективно и результативно.
К сожалению, самостоятельно построить и установить работающую гидроэлектростанцию сложно. Не невозможно, но требует много предвидения, подготовки и планирования.
И, конечно, поблизости вам также нужен проточный водоем. Так что они не зависят от местоположения, что делает их относительно редкими.
3 — Энергия ветра:
Сразу за гидроэлектростанцией ветер является одним из следующих лучших вариантов.
Основная идея та же: большие лопасти улавливают импульс ветра и передают его в установку ротора / статора.
К сожалению, ветряные турбины представляют проблему для среднего Джо. Они обычно требуют постоянного обслуживания и технического обслуживания.
Вот почему большинство крупных ветряных электростанций имеют команду высококвалифицированных, высококвалифицированных инженеров.Они специально обучены управлять этими ветряными турбинами. Но это становится легче.
Наиболее важным аспектом настройки ветряной турбины является инвестирование в эффективную установку ротора / статора. Установка турбины, которая позволяет вам захватывать как можно больше ветра.
Однако, это действительно работает только в ветреных регионах. Ветер не приносит пользы, если вы живете в месте, где воздух постоянно неподвижен ( или даже непредсказуемый ).
Вам нужно много последовательных, надежных ветров, если вы хотите, чтобы ваш электрический ветрогенератор своими руками окупился.
А вот подробное видео о том, как превратить старую аккумуляторную дрель в ветротурбину.
Дополнительным преимуществом энергии ветра и воды является то, что они экологически устойчивы. Использование этих природных ресурсов ( ветровых и водных потоков ) для выработки электроэнергии не выделяет загрязняющих веществ в процессе.
Как способ познакомить вас с квалифицированным выживанием, мы раздаем наш полный предварительный контрольный список # 78. Нажмите здесь, чтобы получить бесплатную копию .
4 — Генератор рукоятки:
У меня есть фонарик, который не требует зарядки, и не меняются батареи. Это ручной фонарик.
Все, что вам нужно сделать, это провернуть рукоятку, пока вы не создадите достаточно трения, чтобы привести в действие вещь. Это базовый тип ручного генератора, и тот, который вы можете построить, похож на него.
Это электрическое поколение похоже на велосипедный генератор.Он преобразует энергию человека в электрическую энергию. Другими словами, вы получаете то, что вкладываете в это.
Если вам нужно экономить калории из-за недостатка пищи, то генератор ручной рукоятки — плохой выбор. Но если вы потерялись в море и вам нужно обратиться за помощью, очень полезно иметь ручной генератор света.
Это ситуативно — генератор с рукояткой — не лучший вариант, , но он подойдет в крайнем случае.
Вот видео о том, как превратить старую аккумуляторную дрель в генератор ручной рукоятки.
5 — Теплогенератор компоста
Как насчет выработки тепла из отходов?
Теперь тепло — это не электричество , однако тепло — это форма энергии, которая очень полезна.
Также интересно использовать компостные материалы ( древесной щепы, обрезки травы, мульчи, сена и т. Д. ) для выработки большого количества тепла. Тепло можно использовать для обогрева небольшого дома, теплицы, или даже для обогрева джакузи.
Единственное предостережение: вам необходимо запустить насос для циркуляции воды.Таким образом, в то время как эта установка вырабатывает тепло, для ее запуска требуется некоторое количество энергии.
6 — Генератор энергии атмосферы
Наша атмосфера полна этой потенциальной электрической энергии, ожидающей, пока ее не подключат. Но это проблема, как вы можете использовать эту энергию для использования и потребления?
Возможно генерировать небольшое количество «свободной» энергии, но , о котором я знаю, не было изобретено, чтобы сделать это в большом масштабе . Тем не менее, это источник энергии, за которым нужно следить, потому что в нашем современном мире постоянно создаются и развиваются новые изобретения.
7 — Солнечная энергия
Все знают о солнечной энергии, и многие дома полностью или частично питаются от солнечной энергии.
Теперь солнечные лучи свободны, но собирает их и превращает в полезную энергию — нет.
Тем не менее, вы можете значительно сократить расходы на установку солнечной системы, если вы понимаете, как она работает и как создать свою собственную систему солнечной энергии DIY.
Если вы заинтересованы в правильной настройке системы DIY Solar Energy, ознакомьтесь с DIY Home Energy.
Если вы хотите приобрести портативный генератор солнечной энергии, посетите The Patriot Power Generator.
8 — Генератор биогаза
Общая идея генератора биогаза довольно проста. Вам просто нужен источник органических отходов, таких как сельскохозяйственных отходов , навоза , муниципальных отходов , растительных материалов, сточных вод , зеленых отходов или пищевых отходов . Затем вы берете эти органические отходы и помещаете их в большую мусорную корзину или резервуар, называемый варочным котлом.
В реакторе вы заполняете его определенным соотношением органического материала и воды.
Когда органические отходы разрушаются, они выделяют тепло и газ.
Этот биогаз может затем привести в действие генератор , который затем преобразует дешевый ( часто бесплатно ) «биогаз отходов» в электричество.
Если это звучит как установка, в которой вы заинтересованы, чтобы получить некоторые чертежи для сборки, посмотрите Liberty Generator.
Приложения выживания для электричества своими руками
Должно быть очевидно, что электричество облегчает жизнь. Качество человеческой жизни во всем мире взлетело, когда оно стало общим ресурсом.
Но для наглядности приведем краткий список применений электричества для выживания:
Тепло —
Во-первых, наиболее значительное использование электричества для выживания — это способность генерировать тепло. Особенно в зимние месяцы и в прохладных регионах.
Наличие метода быстрого и эффективного утепления вашего укрытия абсолютно меняет игру.
Приготовление пищи —
С электричеством вам не нужно будет разжигать огонь каждый раз, когда вы хотите готовить.Вам также не нужно держать под рукой большой запас сухих дров (, хотя я настоятельно рекомендую его ).
Но жизнь проще с использованием конфорок, электрических жаровней, тостеров или кастрюль. Все это значительно облегчает приготовление пищи.
Еще более важно иметь возможность готовить еду в чрезвычайной ситуации.
Освещение —
Аварийные свечи и газовые фонари имеют ностальгическую привлекательность и работают в краткосрочной перспективе. Но мы все знаем, что они не самый эффективный или самый эффективный способ освещения комнаты.
Современные светодиодные электрические лампы потребляют очень мало энергии и служат очень долго. Есть также много вариантов перезаряжаемых фонарей, фонариков и ламп. Это эффективно и безопасно для окружающей среды.
Развлечения —
Верьте или нет, развлечения могут быть таким же ценным источником выживания, как и свежие продукты, потому что они сохраняют ваше здоровье — что неоценимо в ситуации выживания. Черт, здравомыслие — ценный ресурс в любой ситуации.
Зарядка мобильного телефона или небольшого радиоприемника может превратить несчастные обстоятельства в сносные.
Конечно, библиотека книг по выживанию и игральных карт на выживание также является бесплатной формой развлечений.
Кино / Фотосъемка —
Камеры и видеокамера используют электричество и требуют батарей для работы. Поэтому, если вам нужно дождаться выстрела, вам, возможно, придется использовать небольшой генератор энергии DIY для зарядки и питания вашего оборудования.
Пытки ваших врагов —
Вы видели фильм Taken? Ну, в этом Лиам Нисон использует автомобильный аккумулятор, чтобы пытать и допросить похитителей его дочери.Это довольно жестоко — , но человек, это делает работу.
В любом случае, если вам нужна форма «расширенного опроса», вам предложат электричество.
Как способ познакомить вас с квалифицированным выживанием, мы раздаем наш полный предварительный контрольный список # 78. Нажмите здесь, чтобы получить бесплатную копию .
Последнее слово
Электричество — один из самых эффективных инструментов выживания, когда-либо использованных человеком. Это облегчает жизнь на Земле. Мы используем его для достижения бесконечного количества целей.
И самое главное, энергия повсюду — только вас и ваших генераторов DIY.
Извлеките его из ветра или воды, используйте свою физическую силу или перенесите его из другого источника энергии.
Если вы понимаете концепцию сбора энергии, вы далеко пойдете. Если вы сохраните эти принципы в памяти, у вас есть возможность создать генератор практически с нуля практически в любом месте.
Теперь это уверенность в себе.
Как способ познакомить вас с квалифицированным выживанием, мы раздаем наш # 78 полный контрольный список. Нажмите здесь, чтобы получить бесплатную копию .
Помните: подготовьтесь, адаптируйтесь и преодолевайте,
Jack «Just In Case» Джек
P.s. Вы знаете, где находится ближайший к вам ядерный бункер?
В США много естественных ядерных убежищ, которые абсолютно бесплатны.И один из них возле твоего дома.
Нажмите здесь, чтобы увидеть ближайший к вашему дому естественный ядерный бункер?
Нажмите на изображение выше, чтобы узнать, где вам нужно укрыться.Похожие
.Как вырабатывается электричество
В 1831 году ученый Майкл Фарадей обнаружил, что когда магнит перемещается внутри катушки с проволокой, в ней течет электрический ток. Генератор
Распространенным методом производства электроэнергии являются генераторы с электромагнитом — магнит, вырабатываемый электричеством, а не традиционный магнит. Генератор имеет ряд изолированных катушек из проволоки, которые образуют неподвижный цилиндр. Этот цилиндр окружает вращающийся электромагнитный вал. Когда электромагнитный вал вращается, он индуцирует небольшой электрический ток в каждой секции катушки провода. Каждая секция катушки провода становится маленьким, отдельным электрическим проводником.Малые токи отдельных секций объединяются в один большой ток. Этот ток — это электричество, которое движется по линиям электропередачи от генераторов к потребителям.
Электрический генератор
Источник: адаптировано из энергии для хранения (общественное достояние)
Большая часть производства электроэнергии в США происходит от электростанций, которые используют турбину или аналогичную машину для привода генераторов электроэнергии.
Турбина преобразует потенциальную и кинетическую энергию движущейся жидкости (жидкости или газа) в механическую энергию. В турбогенераторе движущаяся жидкость, такая как вода, пар, газообразные продукты сгорания или воздух, проталкивает ряд лопастей, установленных на валу, который вращает вал, соединенный с генератором. Генератор, в свою очередь, преобразует механическую энергию в электрическую энергию на основе взаимосвязи между магнетизмом и электричеством.
Различные типы турбин включают паровые турбины, турбины внутреннего сгорания (газовые), водяные (гидроэлектрические) турбины и ветряные турбины.В паровых турбинах горячая вода и пар производятся путем сжигания топлива в котле или с помощью теплообменника для улавливания тепла от жидкости, нагретой, например, солнечной или геотермальной энергией. Пар приводит в движение турбину, которая питает генератор. Топливо или источники энергии, используемые для паровых турбин, включают биомассу, уголь, геотермальную энергию, нефтяное топливо, природный газ, ядерную энергию и солнечную тепловую энергию. Большинство крупнейших электростанций в США имеют паровые турбины.
Газовые турбины сгорания, которые похожи на реактивные двигатели, сжигают газообразное или жидкое топливо, чтобы произвести горячие газы, чтобы вращать лопасти в турбине.
Двигатели внутреннего сгорания, такие как дизельные двигатели, также используются для производства механической энергии для работы генераторов электроэнергии. Генераторы с дизельными двигателями используются во многих отдаленных деревнях на Аляске и широко используются для энергоснабжения на строительных площадках, а также для аварийного или резервного энергоснабжения зданий и электростанций. Генераторы дизельных двигателей могут использовать различные виды топлива, включая нефтяной дизель, биодизель, природный газ, биогаз и пропан. Небольшие генераторы двигателя внутреннего сгорания, работающие на бензине, природном газе или пропане, обычно используются строительными бригадами и торговцами, а также для аварийного электроснабжения домов.
Комбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ), иногда называемые когенераторами , используют тепло, которое не преобразуется напрямую в электричество в паровой турбине, турбине внутреннего сгорания или генераторе двигателя внутреннего сгорания для других целей, таких как космос отопление или промышленное тепло. Некоторые электростанции используют неиспользованное тепло или газообразные продукты сгорания из одной турбины, такой как газовая турбина, для выработки большего количества электроэнергии в другой турбине, такой как паровая турбина. Эта система из двух отдельных генераторов, использующих один источник топлива, называется комбинированным циклом.ТЭЦ и электростанции с комбинированным циклом являются одними из наиболее эффективных способов преобразования топлива в полезную энергию.
Гидроэлектрические турбины используют воду для вращения лопастей турбины, а ветряные турбины используют ветер.
Электрогенераторы, в которых не используются турбины, включают солнечные фотоэлектрические элементы, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество, и топливные элементы, которые преобразуют топливо, такое как водород, в электричество посредством химического процесса.
- паровых турбин61%
- турбины сгорания24%
- гидроэлектрических турбин7%
- ветряных турбин7%
- солнечных фотоэлектрических систем1%
- двигателей внутреннего сгорания <1%
Последнее обновление: 5 ноября 2019
,Питание поколения: производство электроэнергии
Генерация Электроны
Существует много способов производства электроэнергии. Электроны может течь между некоторыми различными материалами, обеспечивая ток, как в обычная батарея. В то время как надежные и портативные, химические батареи работают вниз быстро. Для обеспечения большого количества устойчивой мощности, требуемой В современных обществах были построены крупные электростанции. Большинство электростанций сделать электричество с помощью машины под названием генератор.
Ротор турбины 1925 года для генератора Westinghouse, Картинка # 21.035, Научная служба Коллекция исторических изображений, Национальный музей американской истории
Генераторыимеют две важные части: ротор (который вращается) и статор (который остается неподвижным). Генераторы использовать принцип электромагнитной индукции, который использует соотношение между магнетизмом и электричеством. В больших генераторах переменного тока внешняя оболочка с мощными магнитами вращается вокруг неподвижной «арматуры» который намотан тяжелой проволокой.По мере движения магниты наводят электрический ток в проводе.
Важно признать, что электричество не добывается и не собирается, его необходимо изготовить. И так как это не легко хранится в количестве, он должен быть изготовлен во время спроса. Электричество это форма энергии, но не источник энергии. Различные генерирующие установки использовать различные источники энергии для производства электроэнергии. Два самых распространенных Типы — «Тепловые установки» и «Кинетические установки».
Тепловой Генераторные установки
Тепловые установки используют энергию тепла для производства электроэнергии.Вода нагревается в котле до тех пор, пока она не станет высокотемпературным паром. это затем пар направляется через турбину, к которой прикреплено множество лопастей вентилятора на вал. Когда пар движется по лопастям, он заставляет вал вращение. Этот вращающийся вал соединен с ротором генератора, и генератор вырабатывает электричество.
Схема термического (масло
сжигание) установка в системе Hydro-Québec
Copyright, Hydro-Québec
Ископаемое топливо растения
Ископаемое топливо — это остатки растения и жизнь животных, которые жили давно.Подвергается воздействию высоких температур и давлений в течение миллионов лет под землей эти останки были преобразованы на формы углерода: уголь, нефть и природный газ. В отличие от самого электричества, ископаемое топливо может храниться в больших количествах. После 100 лет исследований и развитие, ископаемые заводы, как правило, надежны, и проблемы которые происходят, как правило, ограничены местным районом. Многие электрические утилиты эксплуатировали заводы, работающие на ископаемом топливе, и эти заводы (в настоящее время полностью оплачено) очень выгодно бегать.Это не только увеличивает прибыль утилита, но снижает прямые расходы для пользователей.
Однако, заводы по производству ископаемого топлива могут создавать серьезные экологические проблемы. При сжигании этого топлива образуется диоксид серы. загрязнение воздуха окисью азота требует дорогостоящих скрубберов. Сточные Воды из использованного пара может переносить загрязняющие вещества в водосборники. Даже с очень хороший контроль загрязнения, все еще производится отходы. Углекислый газ газ и зола являются текущими проблемами.
Кроме того, ископаемое топливо не возобновимо.Они заняли миллионы лет, и в какой-то момент они закончатся. Извлечение и транспортировка их для использования создали экологические проблемы. Добыча угля и разливов нефти в море может привести к катастрофическим последствиям. на экосистемы.
Когенерация
Нефть стала слишком дорогой для большинства электростанции. Уголь и природный газ в настоящее время дешевы в США и используется чаще. Эти два вида топлива используются более эффективно в «когенерационных» установках.Когенерация не новая идея, и использует преимущества работы многих крупных потребителей электроэнергии. Многие заводы использовать пар в процессе их производства. Утилиты часто производят и продают пар для этих клиентов, а также для запуска собственных генераторов.
Вместо того, чтобы просто сгущаться и утомлять отработанный пар после прохождения через турбину, «верхний цикл» когенераторы передают этот полезный товар ближайшим покупателям. «Дно цикла» когенераторы работают в обратном направлении и используют отходящий пар из промышленных обработка для привода турбин.За счет повторного использования пара тепловая эффективность при когенерации Растения могут превышать 50%.
Недавно разработанные когенерационные установки использовать новые материалы и конструкции для повышения надежности и контролировать как тепловое и атмосферное загрязнение. Поскольку эти новые технологии разработаны в растения с самого начала, они дешевле в установке. Экономика и способность технологии когенерации позволяет многим станциям возвращаться сжигать уголь без превышения стандартов качества воздуха. «Оборотные Котлы с кипящим слоем, селективные каталитические (и некаталитические) Системы очистки «Редукция» и «Нулевой сброс» примеры технологий, используемых для контроля различных экологических проблемы.
Комбинированный цикл и растения биомассы
Некоторые заводы природного газа могут производить электричество без пар. Они используют турбины, очень похожие на турбины. Вместо сжигания реактивного топлива и создания тяги, однако эти агрегаты горят естественным газ и мощность генератора. Газотурбинные генераторы были популярны для много лет, потому что они могут быть запущены быстро в ответ на временные спрос на электроэнергию растет.Более новый поворот — «Комбинированный цикл» завод, который использует газовые турбины таким образом, но затем направляет горячие выхлопной газ в котел, который делает пар, чтобы повернуть другой ротор. это существенно повышает общую эффективность генераторной установки.
В дополнение к этим инновациям некоторые тепловые установки разрабатываются для сжечь «биомассу». (показан завод по производству биомассы во Флориде, Изображение авторских прав США Генерация). Термин относится к древесным отходам или какой-либо другой возобновляемый растительный материал.Например, Окееланта Когенерация Завод во Флориде сжигает отходы багассы при переработке сахарного тростника операции в течение одной части года, и отходов древесины во время выращивания сезон.
Ядерная Растения
Хотя есть некоторые важные технические (и социальные) различия атомные электростанции являются тепловые электростанции, которые производят электричество во многом так же, как заводы по производству ископаемого топлива. Разница в том, что они генерировать пар, используя тепло деления атома, а не путем сжигания уголь, нефть или газ.Затем пар превращает генератор, как в других тепловых растения.
Схема АЭС в Гидро-Квебеке
система
, Hydro-Québec
Атомные станции не используют большое количество топлива и не заправляются часто, в отличие от угольной электростанции, которая должна иметь железнодорожные нагрузки топлива поставляется регулярно. Тот факт, что парниковые газы и частицы в воздухе Они минимальны во время нормальной работы, что делает атомную энергетику привлекательной для многих, кто обеспокоен качеством воздуха.Сточные Воды горячее, чем у ископаемого завода, и большие градирни предназначены для решения этой проблемы.
Тем не менее, стремление к ядерной области Власть в США пошатнулась перед лицом обеспокоенности общественности по поводу безопасности, экологии и экономики. Поскольку больше механизмов безопасности было указано, стоимость строительства и системы сложности росли. Кроме того, заводы показали некоторые неожиданные причуды, такие как трубы котла преждевременно изнашиваются. Ядерные инженеры утверждают, что ранние проблемы с ядерной Заводы подлежат техническим исправлениям и работают над новыми «по своей сути» безопасные »заводские конструкции.Противники утверждают, что просто используя уран и Плутоний как топливо создает слишком много проблем и рисков, не приносящих никакой пользы технологии должно быть.
Пока что одна проблема, которая не имеет была решена проблема утилизации ядер отработавшего топлива и загрязненных принадлежностей который может оставаться опасным в течение тысяч лет. Постоянное захоронение в Геологически устойчивые местоположения — это план, осуществляемый в настоящее время, хотя это все еще очень спорный.
Громкие аварии на Трехмильной Остров в 1979 году и Чернобыль в 1986 году были, для атомная промышленность, общественные катастрофы.Продолжающиеся экономические проблемы сделали атомные станции гораздо менее привлекательными для инвестиций. Даже при том, что это произвело 22% электричества Америки в 1996 году будущее ядерной энергетики в этой стране неопределенно и горячо обсуждается.
Kinetic Генераторные установки
Гидроэлектростанции и ветряные мельницы также преобразуйте энергию в электричество. Вместо тепловой энергии они используют кинетическая энергия или энергия движения. Движущийся ветер или вода (иногда упоминается как «белый уголь») вращается турбина, которая в свою очередь вращается ротор генератора.Поскольку топливо не сжигается, загрязнение воздуха производится. Ветер и вода являются возобновляемыми ресурсами и, в то время как есть было много последних технических новинок, у нас долгая история использования эти источники энергии. Однако существуют проблемы даже с этими технологиями.
Гидроэлектрический Растения
В эксплуатации находятся два основных типа гидроэлектростанций. Один тип, завод по течению реки, берет энергию от быстро движущихся тока крутить турбину.Поток воды в большинстве рек может варьироваться широко в зависимости от количества осадков. Следовательно, есть несколько подходящих участки для речных растений.
Мост гидроэлектрический растения используют резервуар для компенсации периодов засухи и для повысить давление воды в турбинах. Эти искусственные озера покрывают большие районы, часто создающие живописные спортивные и развлекательные объекты. Массивные плотины Требуются также удобны для контроля наводнений. В прошлом мало кто сомневался распространенное предположение, что выгоды перевешивают затраты.
Эти затраты связаны с потерей земли погруженный в водохранилище. Дамбы сместили людей и уничтожили дикую жизнь места обитания и археологические раскопки. Взрыв плотины может быть катастрофическим. Некоторые экологические можно избежать затрат благодаря продуманному дизайну; использование рыбных лестниц для разрешения Рыба, чтобы путешествовать вокруг плотины является одним хорошим примером. Тем не менее, другие расходы остаются, и протесты против некоторых недавних гидроэнергетических проектов стали такими же злыми как антиядерные протесты.
Специальный тип гидроэнергетики называется «Насосное хранилище».Некоторые негидроэлектростанции могут воспользоваться периоды низкого спроса (и низкие затраты) путем закачки воды в резервуар. Когда спрос растет, часть этой воды направляется через гидротурбину генерировать электричество. Так как «пиковые нагрузки» генерирующих блоков (используются для удовлетворения скачков временного спроса), как правило, более дорогие в эксплуатации, чем агрегаты с «базовой нагрузкой» (которые работают большую часть времени), хранилище с насосом это один из способов повысить эффективность системы.
Ветер Мощность
Ветропаркам не нужны резервуары и не создавать загрязнения воздуха.Небольшие ветряные мельницы могут обеспечить энергией человека дома. Воздух несет гораздо меньше энергии, чем вода, однако, гораздо больше нужно вращать роторы. Нужно либо несколько очень больших ветряных мельниц или много маленьких, чтобы управлять коммерческой ветряной электростанцией. В любом случае, строительство затраты могут быть высокими.
Как русловые гидроэлектростанции, там ограниченное количество подходящих мест, где предсказуемо дует ветер. Даже в таких местах турбины часто должны иметь специальную передачу, чтобы ротор вращался с постоянной скоростью в несмотря на переменную скорость ветра.Некоторые находят меньше технических проблем с установками, которые могут превратить живописный гребень или перейти в уродливую сталь лес, или это может нанести ущерб птицам.
Альтернатива Поколение
Другие типы электростанций не использовать традиционное оборудование для производства электроэнергии. Геотермальные установки заменят котлы с самой Землей. Фотогальваника («PV») и топливо Клетки идут дальше, полностью обходясь без турбогенераторов. Эти альтернативные энергетические технологии развивались в течение нескольких десятилетий, и сторонники считают, что техническая и политическая ситуация их на рынок.
Геотермальная Растения
Давление, радиоактивный распад и лежащие в его основе расплавленная порода делает глубокие места в земной коре действительно горячими. Яркий Пример тепла, доступного под землей, видно, когда извергаются гейзеры, отправляя пар и горячая вода высоко в воздухе. Естественные источники пара и горячей воды привлекают внимание энергетиков с начала этого века.
При нажатии на этот естественно созданный тепловой энергия, геотермальные установки обеспечивают электричество с низким уровнем загрязнения.Есть несколько различных сортов растений, и продукт из геотермальная площадка используется для отопления, а также производства электроэнергии. Поиск подходящих сайтов может быть затруднен, хотя в качестве технических нововведений происходят больше сайтов, которые становятся практичными. Использование геотермальных источников также может имеют эффект «выключения» природных гейзеров, и эта возможность должны быть приняты во внимание на этапе планирования.
Солнечная Мощность
Солнечные батареи или «фотоэлектрические» не используйте генератор; они генератор.Обычно расположены в панелях, эти устройства используют способность света вызывать ток течь в некоторых веществах. Ряд ячеек соединены вместе и ток течет от панели, когда солнечный свет падает на нее. Они не производят загрязнение при работе, и большинство ученых прогнозируют, что запас топлива продлится не менее 4 миллиардов лет.
Солнечные батареи были относительно дорогими чтобы сделать, и, конечно, они не будут работать ночью или в ненастную погоду. Некоторые о процессах, необходимых для их производства, в последнее время были поставлены под вопрос в области охраны окружающей среды.Не весь солнечный свет, падающий на солнечный элемент, превращается в электричество, и повышение эффективности было медленной работой. Тем не менее, идея использование всего этого свободного солнечного света остается мощным стимулом для солнечного мощность.
Топливо Ячейки
Ценится за их полезность на космических кораблях, топливные элементы химически объединяют вещества для выработки электроэнергии. Пока это может звучать очень похоже на батарею, топливные элементы питаются от непрерывный поток топлива.В США Space Shuttle, например, топливные элементы объединить водород и кислород для производства воды и электричества.
Топливные элементы, как правило, были дорогими сделать и не очень подходит для больших установок. Тем не менее, они представляют «модульная» технология в этом качестве может быть добавлена в небольших приращения (5 — 20 МВт) по мере необходимости, позволяющие коммунальным предприятиям сократить оба капитала расходы и сроки строительства. Исследования, кажется, обещают; одна испытательная установка в Йонкерсе, штат Нью-Йорк, может вырабатывать 200 кВт с использованием газа, созданного в ходе работы очистных сооружений.Кроме того, заводы по производству топливных элементов используются для центральной энергетики в Японии.
Децентрализованное поколение
Предельная полезность топливных элементов или фотоэлектрических не может лежать с большими центральными генерирующими установками В эпоху до великого континентальные сети проводов, небольшая генераторная станция на помещение имело экономический смысл для многих деловых и промышленных потребителей электроэнергии. Поскольку двигатели и оборудование были усовершенствованы и разработаны для использования преимуществ новое энергоснабжение, все больше потребителей электрифицировали свой бизнес и дома.
В начале 20 -го века, малые генерирующие компании консолидированы и независимы Растения медленно исчезали. Просто стало экономичнее покупать власть от централизованно расположенной утилиты, а не генерировать ее на месте. Крупные региональные энергетические пулы выросли, так как компании подключили свои передачи системы и общий резервный потенциал. «Экономия от масштаба» стала сторожевые слова.
Это может измениться в 21 st Century.По мере совершенствования технологии производства электроэнергии и защиты окружающей среды касается роста, сама концепция крупных централизованных генерирующих станций идет под вопросом. Например, в большинстве случаев это неэкономично для обогрева домов и предприятий из центрального расположения. Индивидуальные печи обеспечить тепло для отдельных зданий, с топливом, предоставляемым ассоциированным транспортные и распределительные системы. Бензиновые или дизельные генераторы обеспечить децентрализованное питание зданий в чрезвычайных ситуациях, хотя они не экономичен для полной занятости.Продолжение технических улучшений в топливные элементы или фотоэлектрические элементы могут изменить эту экономику. Эта возможность Особенно привлекателен, учитывая стоимость и возражения против строительства крупные линии электропередач.
,Понимание электричества
В Южной Африке наш самый распространенный источник энергии — уголь. Большая часть нашего угля низкого качества с низкой теплотворной способностью и высоким содержанием золы. Большинство наших месторождений угля, которые подходят для дешевой выработки электроэнергии, находятся в восточной и юго-восточной части Гаутенга и в северной части Свободного государства. В Гаутенге он обычно встречается на небольших глубинах и в толстых швах, тогда как в Квазулу-Натале швы глубже и тоньше, но более высокого качества.
Eskom использует угольные электростанции для производства примерно 90% своей электроэнергии.Eskom использует более 90 миллионов тонн угля в год. Добыча угля в Южной Африке относительно дешева по сравнению с остальным миром. Эти низкие затраты оказали важное влияние на процветание и потенциал развития страны. В Европе, напротив, расходы почти в четыре раза выше.
Как производится электричество
В серии «Энергия» мы обсудили различные «ингредиенты» для электричества, основы электричества как формы энергии. Но как это на самом деле генерируется?
Майкл Фарадей обнаружил в 1831 году, что магниты и движущаяся проволока оказывали странное влияние друг на друга, когда они двигались близко друг к другу.Фактически, Фарадей обнаружил, что механическая энергия, используемая для перемещения магнита внутри катушки с проволокой, может быть преобразована в электрическую энергию, которая течет по проводу. Именно это простое открытие привело к современным электростанциям.
На крупных электростанциях огромные магниты вращаются внутри огромных катушек из изолированного металлического провода. Именно здесь используются первичные источники энергии.
Существует несколько способов использования первичных источников энергии для «привода» генератора.В Южной Африке мы используем главным образом тепловую энергию для производства электроэнергии, которая нам нужна.
А тепловая электростанция
Уголь, нефть, газ и ядерное топливо могут использоваться для нагрева воды и превращения ее в пар при высоких температурах и давлениях. Это делается в котлах или реакторах. Очень горячий пар при температуре от 500 до 535 ° С выпускается и вращает большую турбину, соединенную с вращающимся магнитом, и вырабатывается электричество. Таким образом, энергия в топливе была преобразована в электричество.Поэтому электростанцию можно определить как преобразователь энергии.
Конечно, есть много других способов, с помощью которых можно генерировать электричество, например, используя природу.
Ветроэнергетика
Сила ветра, использовавшаяся веками для перекачки воды и измельчения кукурузы, является наиболее перспективной. возобновляемый источник энергии для производства электроэнергии.
Традиционная голландская ветряная мельница была переработана, чтобы стать самой совершенной аэродинамической машиной с лопастями, разработанными для максимально эффективного улавливания ветра.Эти ветряные мельницы связаны с генераторами, где вырабатывается электричество.
Гидроэлектростанция
В горных странах гидроэлектроэнергия является важным источником. Однако в Южной Африке его наиболее важной ролью является хранение «электричества» для удовлетворения непредвиденных потребностей или внезапного сбоя в работе электростанции с базовой нагрузкой. Эти гидрогенерирующие установки также называют пиковыми электростанциями.
В Южной Африке работают две системы.Это обычные гидро и накачанные системы хранения. В обычной системе вода хранится за стеной плотины. Вода может быть выпущена, чтобы привести в движение огромные турбины, которые связаны с генераторами для производства электроэнергии. Электростанция обычно расположена близко к стене плотины.
Другая система использует насосное хранилище. Это единственный практический способ хранения «электричества» в больших масштабах. Идея состоит в том, чтобы просто использовать избыточное электричество — например, ночью или в выходные дни, когда мы используем меньше электроэнергии (непиковые периоды), — чтобы перекачивать воду в водохранилище на вершине горы.Эта вода также может быть использована в качестве дополнения для других водных схем.
В случае нехватки электроэнергии от других электростанций, верхний резервуар может быть очень быстро опорожнен обратно через турбину для регенерации электричества. Другими словами, двигатель, который приводил насос в действие, становится генератором, приводимым в движение турбиной.
Производство электроэнергии на этих станциях ограничено, так как они зависят от уровня воды в плотинах или реках, что, в свою очередь, зависит от количества осадков в его водосборном бассейне.
Геотермальная энергия
Земля является практически неисчерпаемым резервуаром естественного тепла, который в некоторых местах достигает поверхности в виде источников, гейзеров и вулканов в некоторых странах. Горячие источники образуются из-за подземных вод, поднимающихся через глубокие разломы в земле. В некоторых местах подземные источники достаточно горячие, чтобы производить пар на поверхности Земли или вблизи нее, и это может стоить использовать для производства электроэнергии, как это происходит в Исландии, Италии, Новой Зеландии и Кении.
Солнечная энергия
Солнечная энергия улавливается, концентрируется и хранится зелеными растениями для производства топлива, но есть возможности использовать ее непосредственно для производства электричества.
Успех солнечных элементов, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество, поощрил идею солнечной энергии как чистого и бесплатного источника электричества. Солнечные батареи обеспечивают потребность в электроэнергии для большинства спутников на орбите вокруг Земли.
На поверхности Земли наши потребности в энергии более существенны, и атмосфера снижает интенсивность солнца.Очень большие площади солнечных панелей необходимы для производства полезного количества электроэнергии. Стоимость инвестиций, хотя и падает, все еще очень высока. Но солнечные элементы находят множество применений в солнечных странах для питания предупреждающих маяков, микроволновых повторителей, насосов для воды и метеостанций и т. Д. Также возможно ограниченное использование в домашних условиях. Eskom и другие поставщики энергии работают вместе, поставляя своим клиентам источник энергии, то есть газ для приготовления пищи и электричество через солнечные системы для освещения, радио и телевидения.
Приливная сила
Сила притяжения Солнца и Луны поднимает и опускает море вокруг нашего побережья два раза в день и дает приливы до 8 метров — огромный ресурс природной энергии, если ее можно использовать. Электричество может быть произведено через заграждение, особый тип плотины, построенной через устье реки, которая допускает подъемную волну для создания напора воды, а затем выпускает воду через турбины в заграждении. Эти турбины также связаны с генератором.
Мощность волны
Океанские волны, генерируемые комбинацией эффектов ветра и вращения Земли, представляют собой огромный резервуар природной энергии.
Чтобы преобразовать движение волн вверх и вниз в плавное вращение генератора, требуется значительная изобретательность. Была разработана воздушная турбина с двумя наборами лопастей для вращения вала в одном и том же направлении в зависимости от того, в каком направлении течет воздух. Это используется в волновых устройствах с колеблющейся колонной, в которых движение волны вверх и вниз нагнетает воздух внутрь и наружу большой стальной или бетонной камеры.
Генераторы
Генератор электростанции, эквивалентный стержневому магниту Фарадея, представляет собой мощный электромагнит, катушка которого подается на постоянный ток для создания магнитного поля.Он установлен на центральном вращающемся валу и называется ротором. Вокруг ротора расположен ряд катушек, называемых статором, в которых электрическое напряжение генерируется вращающимся магнитным полем. Ротор и статор могут весить несколько сотен тонн.
Ротор, соединенный с турбиной, вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту — 50 циклов в секунду — для выработки переменного тока с частотой 50 герц (циклов в секунду). Современные генераторы (на тепловых электростанциях), как правило, вырабатывают 500–600 мегаватт электроэнергии — этого достаточно, чтобы зажечь 5–6 млн. Луковиц мощностью 100 Вт.Как уже упоминалось, другие электростанции могут вырабатывать от 1 кВт до 250 МВт электроэнергии, например, ветер, прилив, волна и т. д.
Как электричество попадает в ваш дом Когда вы в следующий раз включите электрический свет или телевизор, остановитесь на мгновение, чтобы подумать обо всей работе, которая была проделана для выработки (производства) электричества и доставки его к вашему дому.
Электростанции по всей Южной Африке связаны линиями электропередач и опорами, которые называются пилонами. Передача — это слово из глагола «передавать», которое означает «отправлять из одного места в другое».Линии электропередачи посылают электричество через толстые алюминиевые и медные провода. Сеть линий электропередачи называется Национальной сетью.
Для того, чтобы электричество передавалось безопасно и эффективно, оно должно быть под высоким напряжением (давлением) и низким током. Это связано с тем, что если ток слишком велик, кабель слишком сильно нагревается и даже плавится, а если напряжение слишком низкое, энергия практически не переносится. Помните, что нам нужно напряжение вольт, чтобы позволить нам передавать электричество на огромные расстояния.Генераторы на электростанциях вырабатывают электроэнергию на 20000 вольт. Это напряжение повышается или преобразуется до того, как оно будет подано на напряжение 132000, 275000, 400000 или даже 765000 вольт на передающую сеть. Эти очень высокие напряжения необходимы для проталкивания необходимого потока электроэнергии по проводам и снижения затрат.
Электроэнергия преобразуется до 11 000 вольт для местного распределения, а затем дополнительно снижается в соответствии с потребностью — например, 240 (220) вольт для бытового использования.Электричество, поступающее в ваш дом при напряжении 240 вольт, было насыщенным путешествием. От начальной высоковольтной сети передачи до низковольтной распределительной сети. Путешествуя по земле и (возможно) под землей на многие километры, она много раз преображалась на пути.
Вы, вероятно, видели некоторое оборудование, которое выполняет эти операции в вашем регионе. Они известны как подстанции, которые можно найти во многих размерах — маленькие трансформаторы, установленные на деревянных столбах, большие трансформаторы, расположенные за высокими заборами, и огромные массивы устройств странной формы на участках, занимающих несколько гектаров.
(См .: Как вырабатывается электричество)
Трансформаторы
Трансформатор — это очень простое устройство. Переменный ток пропускается через первичную катушку провода, которая создает переменное магнитное поле в кольцевом сердечнике из мягкого железа. Это, в свою очередь, создает напряжение во вторичной катушке, из которой может быть получен выходной ток. Если вторичная катушка имеет больше витков, чем первичная, выходное напряжение выше, чем входное напряжение.Это повышающий трансформатор. Понижающий трансформатор имеет больше витков в первичной обмотке, чем во вторичной обмотке, чтобы уменьшить напряжение.
(см .: Как передается электричество)
(См .: Как распределяется электричество)
Спрос и предложение
Электроэнергия должна вырабатываться, так как необходимые батареи не способны хранить огромное количество.
Не существует реалистичного способа хранения большого количества электричества, необходимого для распределения пользователю.Таким образом, количество, подаваемое в сетку, всегда должно соответствовать тому, что вывозят клиенты. Это меняется не только изо дня в день, но с минуты на минуту.
По мере увеличения спроса необходимо задействовать больше станций. Это запланировано заранее, потому что для многих типов электростанций операции запуска и останова являются медленными и сложными. Экономика также важна, потому что некоторые станции производят (поставляют) электроэнергию дешевле, чем другие.
Но общее соображение всегда заключается в том, что электроснабжение должно быть последовательным и надежным — качественный продукт.Многое из электрического и электронного оборудования, которое мы используем, зависит от напряжения и частоты, которые остаются точными и постоянными.
Структура суточного спроса может быть предсказана очень точно, если не произойдет ничего неожиданного, такого как внезапное ухудшение погоды.
Основные пики обычно происходят около 6:00 утра и длится до полудня. Второй пиковый период обычно длится с 17:00 до 21:00. Увеличение спроса утром связано со многими основными отраслями, такими как горнодобывающая, металлургическая, железная дорога и т. Д.который входит в производство.
В Южной Африке национальный центр управления в Симмерпане, Джермистон, контролирует сеть электропередачи по всей стране. Они знают, каков основной спрос на Южную Африку и соседние государства, которым мы также поставляем немного электроэнергии.
Каждая электростанция в сети Eskom будет информировать национальный контроль о своих возможностях, обеспечивая доступность электроэнергии, когда клиенты этого хотят. Таким образом, национальный контроль всегда будет гарантировать, что мы отвечаем требованиям клиента, обеспечивая непрерывность поставок.
Электричество, поставляемое всеми различными генерирующими станциями, должно поступать в сеть с точно правильными напряжением и частотой. Перед включением в сеть генератор запускается на правильной скорости, соответствующей частоте системы. Турбины вращаются со скоростью до 3000 оборотов в минуту. Поступающий генератор синхронизирован с сетью с переменным током, который уже течет. Генерируемая мощность (электричество) для общественного питания имеет форму переменного тока (AC).
Частота энергосистемы (системы) (50 Гц) поддерживается на очень близких границах — системное время должно соответствовать стандартному времени. Частота системы также является индикатором для контроля системы, какова потребность в электроэнергии в любой данный момент времени.
.