自己動手做水電站：如何建造一個自主的小型水電站

安裝水力發電廠的條件

儘管水力發電機產生的能源具有誘人的廉價性，但重要的是要考慮水源的特徵，即您計劃將其資源用於自己的需求。事實上，並非每條河道都適合小型水電站的運行，尤其是全年運行，因此保留連接到集中式乾線的能力並沒有什麼壞處

畢竟，並不是每條河道都適合小型水電站的運行，尤其是全年運行，因此能夠連接到中央儲備幹線並沒有什麼壞處。

一些優點和缺點

單個水力發電站的主要優勢是顯而易見的：廉價的設備可以產生廉價的電力，甚至不會危害自然（不像阻止河流流動的水壩）。儘管該系統不能被稱為絕對安全，但渦輪機的旋轉元件仍然可以傷害水下世界的居民甚至人。

為防止事故發生，水電站必須用柵欄圍起來，如果系統完全被水遮住，必須在岸上安裝警告標誌。

小型水電站的優點：

1. 與其他“免費”能源（太陽能電池板、風力渦輪機）不同，水力系統可以不受一天中的時間和天氣的影響。唯一能阻止他們的是水庫結冰。
2. 要安裝水力發電機，不必有一條大河流 - 即使在小（但很快！）溪流中也可以成功使用相同的水車。
3. 安裝不排放有害物質，不污染水，幾乎無聲地工作。
4. 對於容量高達 100 kW 的小型水力發電廠的安裝，不需要許可證（儘管一切都取決於地方當局和安裝類型）。
5. 多餘的電力可以賣給附近的房子。

至於缺點，電流強度不足會成為設備生產運行的嚴重障礙。在這種情況下，有必要建造輔助結構，這會帶來額外的成本。

如果附近河流的勢能通過近似計算不足以產生足夠實際使用的電量，則值得關注建造風力渦輪機的方法。風車將作為一個有效的補充

測量水流的強度

為了考慮安裝站的類型和方法，首先要做的是測量所選水源的水流速度。

最簡單的方法是將任何輕的物體（例如，網球、一塊泡沫塑料或釣魚浮標）降低到急流上，並用秒錶記錄它游到某個地標所需的時間。標準游泳距離為10米。

如果水庫離家較遠，可以建導流渠或管道，同時注意高低差

現在您需要將經過的距離（以米為單位）除以秒數——這將是當前的速度。但是，如果獲得的值小於 1 m / s，則需要架設人工結構以通過高度差來加速流動。

這可以藉助可折疊的水壩或狹窄的排水管來完成。但是如果沒有好的電流，水電站的想法就不得不放棄了。

自己動手做的微型水電站

水電站的設計相當複雜，所以可以自己建一個小水電站，既可以節省電力，也可以為普通家庭提供能源。下面是兩個實施自製水電站的例子。

如何用自行車製作小型水力發電廠

這個版本的水力發電站非常適合騎自行車旅行。它小巧輕便，但能夠為小溪或河岸上的小營地提供能量。由此產生的電力足以用於夜間照明和為移動設備充電。

要安裝車站，您需要：

• 自行車的前輪。
• 用於為自行車燈供電的自行車發電機。
• 自製刀片。它們是由鋁板預先切割而成。葉片的寬度應為 2 至 4 厘米，長度應為從輪轂到輪輞。可以有任意數量的刀片，它們需要放置在彼此相同的距離處。

要啟動這樣一個站，將輪子浸入水中就足夠了。浸入深度是通過實驗確定的，從車輪的大約三分之一到一半。

如何建立一個基於水車的微型水電站

為了建造一個更強大的永久使用站，將需要更耐用的材料。金屬和塑料元素最適合，它們更容易免受水生環境的影響。但是，如果木部件用特殊溶液浸漬並塗上防水塗料，它們也適用。

車站需要以下物品：

• 來自電纜的鋼捲筒（直徑 2.2 米）。轉子輪由它製成。為此，將滾筒切成小塊並在 30 厘米的距離處再次焊接。刀片（18 片）由鼓的殘餘物製成。它們以 45 度角焊接到半徑上。為了支撐整個結構，框架由角落或管道製成。輪子在軸承上旋轉。
• 車輪上裝有鏈條減速器（齒輪比應為四）。為了更容易將驅動軸和發電機軸連接在一起，並減少振動，旋轉是通過舊車的萬向節傳遞的。
• 該發電機適用於異步電動機。應另加一個係數約為 40 的齒輪減速器。那麼對於一個 3000 轉/秒的三相發電機，總減量係數為 160，轉數將減少到 20 轉/分鐘。
• 將所有電氣設備放入防水容器中。

所描述的源材料很容易在垃圾填埋場或朋友那裡找到。對於用磨床切割鋼桶和焊接，您可以支付專家費用（或自己做所有事情）。因此，容量高達 5 kW 的水力發電站將花費少量費用。

從水中取電並不難。以國產水電站為基礎建設自主供電系統，維護電站正常運行，保障周邊人畜安全，難度較大。

應用領域和優勢

使用油站的一種替代方法是使用壓縮機型裝置。但是，如果我們比較這些類型的裝置，則用於液壓驅動的液壓動力裝置具有許多優勢。

1. 由於此類設備的尺寸更緊湊，因此在運輸、安裝和操作上花費的資金要少得多。
2. 在液壓油站的運行過程中，消耗的能源要少得多，這也導致財務成本的降低。
3. 與壓縮機設備相比，油站具有更高的生產率和使用效率。
4. 區分此類設備的廣泛多功能性使您可以將其連接到各種類型和容量的設備。
5. 與壓縮機設備相比，油站在運行過程中發出的噪音要小得多。
6. 由於易於使用和維護，無需吸引經過專門培訓的高素質人員來使用此類設備。

作為液壓彎管機一部分的泵站

自然地，水力發電廠用於裝備安裝了液壓驅動器的設備。事實上，在這些設備的幫助下，幾乎可以為任何目的啟動一個機制。這就是液壓式油站成功應用於許多領域的原因。此類設備的技術能力和多功能性使其可用於：

• 靜態型液壓工具；
• 電氣安裝設備；
• 動態型液壓工具；
• 鐵路和建築設備；
• 渣漿泵和泵；
• 鑽井設備；
• 注塑機；
• 沖壓設備；
• 借助它們舉起和移動笨重的負載的設備；
• 配備試驗台；
• 各種用途的技術設備。

車床油站

它們使用液壓式油站，泵送和淨化油，以及潤滑和冷卻設備的工作元件，用於各種用途。在需要測試管道系統、液壓設備、液壓缸和各種設備的情況下，油站非常活躍。

如果我們談論最活躍地使用液壓油站的活動領域，那麼這應該包括：

• 機械工業;
• 冶金;
• 活力;
• 建造;
• 農業;
• 運輸部門。

尋找合適的水

最近，我看到一個短視頻，展示了在一個普通的印度村莊，一所西方大學的學生如何決定製作一個迷你水電站。那片荒野沒有電，年輕人都在逃往城市，但如果你給居民點燈會發生什麼？村里沒有這樣的河流，但有一個水庫。一個盛有大量水的天然碗位於村莊的略上方。學生們想到了什麼？

他們用他們聰明的頭腦意識到，既然這裡沒有來自大自然的流動，它可以被創造出來！在僱工的手中，安裝了一根直徑一米的有蓋長管，一端靠近水庫，另一端——在下面，通入一條流動緩慢的小河。由於高差，蓄水池裡的水順著管道沖下來，越來越快，在出口處已經形成了一股相當強大的水流，靠在微型水電站的葉片上。封閉水庫水的管道從山坡上流下，風景如畫，彷彿一條巨大的蟒蛇從上到下緩緩爬行，它的大小讓當地人感到恐懼。我想用手觸摸它，感受它，感受它的力量。

如果印度村莊也有類似的東西，那麼為什麼不嘗試在俄羅斯村莊做同樣的事情呢？如果附近沒有湍急的河流，但有水庫，那麼建造小型水電站也是可能的。你只需要看地形，但有一點很清楚：水庫——不管是自然的還是人工的——應該位於比安裝水電站的地方更高的地方。如果高度差異很大 - 更好！水流會自上而下變得更強，這意味著接收到的電力的可能功率會增加。

無需購買昂貴的管道來組織人工水流。你可以自己動手做一種排水溝，讓水庫裡的水沿著它加速。首先，最好採取任何一般的臨時方法，舊管道，儘管暫時直徑很小，並建造一個從位於上方的水庫中排水的試驗版本。所以可以測量流速（我之前已經寫過如何做到這一點）。如果附近有快速流動的河流，則無需建造水壩或排水溝，或人為地創造水流。串、螺旋槳、Dardieu 轉子或水輪形式的迷你 HPP 可以毫無問題地安裝在這些地方。

保護建築物很重要。如何？在小型水電站前，應安裝網狀防護屏，或擴散器，以便沿河漂浮的樹木碎片，甚至整根原木，以及活魚和死魚，各種垃圾，不要落在渦輪葉片上，而是飄過去

加蘭水電站

這種類型的微型水電站是一根拉長在通道上並固定在支撐軸承中的電纜。在其上，以花環的形式懸掛並剛性固定小尺寸和重量的渦輪機（液壓轉子）。它們由兩個半圓柱體組成。由於軸的對齊，當下降到水中時，會在其中產生扭矩。這導致電纜彎曲、拉伸並開始旋轉。在這種情況下，可以將電纜比作用於傳輸動力的軸。繩索的一端連接到變速箱。電力通過電纜和液壓割炬的旋轉傳遞給它。

幾個“花環”的存在將有助於增加車站的力量。它們可以相互連接。即使這樣也不會大大提高這個HPP的效率。這是這種結構的缺點之一。

這種類型的另一個缺點是它給他人帶來的危險。這種車站只能在人煙稀少的地方使用。警告標誌是強制性的。

微型水力發電站的組成部分

• 帶有通過軸連接到發電機的葉片的水輪機
• 發電機。設計用於產生交流電。附在渦輪軸上。發電電流的參數可能相對不穩定，但在風力發電過程中不會出現電涌等現象；
• 水輪機控制單元提供液壓單元的啟動和關閉、發電機連接到電力系統時的自動同步、控制液壓單元的運行模式和緊急停止。
• 鎮流器負載單元，設計用於消耗消費者當前未使用的電力，可以避免發電機和監控系統的故障。
• 充電控制器/穩定器：設計用於控制電池的充電，控制葉片的旋轉和電壓轉換。
• 電池組：一種存儲容量，其大小決定了由它供電的對象自主運行的持續時間。
• 逆變器，逆變器系統用於許多水力發電系統。在存在電池組和充電控制器的情況下，液壓系統與使用可再生能源的其他系統沒有太大區別。

迷你PSP

上世紀中葉，英國發明家阿爾文·史密斯提出了一種波浪式小型抽水蓄能電站的原創設計。該裝置基於兩個能夠相對移動的浮子。上層隨波蕩盪，下層借助鍊子和錨與海床相連。使用在阿基米德力和重力作用下膨脹和折疊的伸縮管，根據海平面自動調整上浮子位置的高度，海平面由於潮汐而不斷變化。浮子之間是一個“泵站”（一個帶有雙作用活塞的氣缸，可在上下移動時泵送水）。它為土地，為山提供水。在山上，他們佈置了一個水池，水在其中積聚，並在高峰時段被釋放回海中，沿途旋轉水輪機。

該工廠能夠將海水提升到高達 200 m 的高度並產生 0.25 MW 的功率。

* * *

俄羅斯的自然條件非常有利於小水電的發展，以目前的信息水平和各種材料，只要有合適的河流，工匠們甚至可以用自己的雙手製作微型水電站或流。因此，小水電站作為替代能源，有機會在我國再次普及。

典型的水電站示意圖

1. 坦克
2. 泵
3. 壓力過濾器
4. 吸濾器
5. 排水過濾器
6. 安全閥門
7. 液壓閥

坦克

液壓油箱用於儲存在液壓系統中循環的工作流體，從中釋放空氣並對其進行部分冷卻。在設計罐體時，必須保證工作流體的正常吸入和脫氣條件。油箱的尺寸和形狀與液壓驅動器中的溫度狀況密切相關，因為在液壓系統運行期間釋放的部分熱能通過油箱壁傳遞到環境中。在生產過程中，所有儲罐都經過強制性洩漏測試，並使用耐熱油的特殊技術和材料進行後續噴漆。有一個可視液位指示器來控制液壓油箱中的液位。流體通過位於液壓油箱底部的排放孔或水龍頭排放。我們開發了各種設計和尺寸的液壓油箱，您可以在目錄的相應部分找到這些油箱。

泵

液壓泵是液壓動力元件，它將驅動軸的旋轉機械能轉換為工作流體流的液壓能，通過管道供應給液壓馬達。用於將液壓流體泵入系統的最常見類型的泵單元是在齒輪泵的基礎上製造的。工作壓力範圍從 2 到 310 bar，性能從 0.5 到 100 l/min（泵的標準範圍）和高於 100 l/min。高達 5000 升/分鐘。 （根據要求提供）。此類解決方案廣泛用於移動和工業技術。下一種類型的抽油機是葉片泵。與齒輪泵相比，這種類型的泵提供更均勻的流量和更高的生產率。工作壓力範圍稍低，很少超過 160 bar（進口行業生產 210 bar 或更高的泵）。葉片泵可以生產為單流和雙流，具有固定和可調節的容量，以及用於安裝附加泵（例如齒輪泵）的通軸。這種類型的泵在機床製造和液壓驅動中很常見，應用範圍很廣。帶有軸向柱塞泵的泵組的特點是結構緊湊，重量輕。由於使用具有小徑向尺寸的工作體，因此具有相對小的慣性矩，在這種機器中實現了快速速度控制的可能性。此外，軸向柱塞泵的優勢包括能夠在高壓（高達 400 bar）和高效率值（高達 95%）下運行。在這種類型的機器的缺點中，應該注意固體成本、設計的複雜性以及顯著的進給脈動。軸向柱塞泵最廣泛地用於以高切換頻率在中等和重型外部負載模式下運行的機器的液壓驅動。可以製造帶有由一台電動機驅動的 2-3 個管道泵的單元，這使得可以減小系統的尺寸並使用各種性能和壓力的組合來解決廣泛的問題。

微水電的優缺點

家用迷你水電的優點包括：

• 設備的生態安全（保留魚苗），無需淹沒大面積造成巨大物質損失的區域；
• 所接收能量的生態清潔度。對水的性質和質量沒有影響。水庫既可用於漁業活動，也可作為人口的供水來源；
• 發電成本低，比火電廠發電便宜幾倍；
• 所用設備的簡單性和可靠性，以及離線操作的可能性（作為供電網絡的一部分和外部）。它們產生的電流在頻率和電壓方面滿足GOST的要求；
• 車站全壽命至少40年（大修前至少5年）；
• 用於產生能源的資源取之不盡用之不竭。

微型水電的主要缺點是對水生動物群的居民相對危險，因為。旋轉的渦輪葉片，特別是在高速水流中，會對魚或魚苗構成威脅。有條件的缺點也可以被認為是對技術的有限使用。

關於小型水電站的種類

小水電在發展的今天，是節約能源的絕佳方案。小型水電站的發電機可以在商店購買，也可以自己製作。

總的來說，製造 SHPP 有幾種選擇：

1. 水輪。它是一個大滾筒，刀片放置在圓形表面之間。垂直於水流安裝。浸入水中大約刀片寬度的一半。渦輪葉輪設計可提供為給定水流設計的葉片，但這些設計很複雜，最好從商店購買。
2. 轉子達里亞。這種小型水力發電站配備有具有垂直定位的旋轉軸的機構。用來轉換電能。由於結構元件之間的流體流動，會產生壓力。她的工作效果讓人聯想到適航的水翼艇。該原理應用於風力渦輪機的設計。
3. 加蘭水電站。在垂直於河流的電纜上，放置了輕型渦輪機，外觀類似於花環。電纜起到軸的作用，旋轉運動被傳遞到發電機。水產生的流動驅動轉子，轉子幫助旋轉電纜。
4. 螺旋槳。轉子垂直放置，就像在風力發電廠的設計中一樣，起到螺旋槳的作用。與空氣裝置不同的是，該裝置的葉片寬度較小，其尺寸可小至2厘米，這樣可以保證較高的轉速和最小的阻力。對於大的高速水流，也可以使用其他尺寸。螺旋槳的運動是由水的上升力提供的，而不是由它的壓力提供的。它可以比作飛機的機翼。葉片相對於水流的運動是垂直的，而不是沿著水流。

便攜式水電站使用方便，設計簡單。

小型水電站的優勢

小水電站有很多優點：

• 微型水輪機運行安靜，無噪音；
• 運行過程中無有害物質排放到大氣中；
• 不會以任何方式影響水的質量特性；
• 不依賴於外部條件；
• 小型水力發電廠在白天不間斷地發電；
• 甚至可以使用很小的流來確保工作；
• 如果有多餘的能源，可以出售並獲得收入；
• 為確保水力發電廠發電，無需頒發許可證。

如今，俄羅斯的小水電站享有前所未有的普及。它們很容易自己製作，或者您可以在商店購買。小水電是一項有利可圖的業務。

缺陷

除了優點外，小水電站還有一些缺點：

1. 一個花環小水電站給別人帶來危險：運動部件隱藏在水中，電纜很長。
2. 效率低。
3. 轉子達里亞。這種水發生器很難製造。

建議在稱量所有正反面後安裝小型 HPP

做出正確的選擇很重要：做什麼樣的設計才能保證作品的效果

私人住宅的微型水力發電站

不斷上漲的電價和缺乏足夠的容量使家庭對免費可再生能源的使用產生了相關問題。與其他可再生能源相比，微型水力發電廠很受關注，因為與風車和太陽能電池具有相同的功率，它們能夠在相同的時間內產生更多的能量。他們使用的一個自然限制是缺乏河流

如果你家附近有一條小河流過，一條溪流，或者湖泊溢洪道有海拔變化，那麼你就具備了安裝小型水電站的所有條件。花在購買上的錢將很快得到回報 - 無論天氣條件和其他外部因素如何，您都將在一年中的任何時候獲得廉價電力。

表明 SHPPs 使用效率的主要指標是水庫的流量。如果速度小於 1 m/s，則需要採取額外的措施來加速它，例如，做一個變截面的旁路通道或組織一個人為的高度差。

此外，確定農場所需的功率和通道的幾何特徵。在選擇安裝的微型水電站的類型和設計時，所有這些指標都被考慮在內。