Как сделать электростанцию на дровах своими руками

Технологии

Как мы уже знаем, принцип работы ГЭС основан на использовании механический энергии падающей воды, которая в дальнейшем с помощью турбины и генератора преобразуется в электрическую. Сами турбины могут быть установлены либо в дамбе, либо возле нее. В некоторых случаях применяют трубопровод, через который вода, находящаяся ниже уровня дамбы, проходит под высоким давлением.

Индикаторов мощности любой ГЭС несколько: расход воды и гидростатический напор. Последний показатель определяется разницей высот между начальной и конечной точкой свободного падения воды. При создании проекта станции на одном из этих показателей основывают всю конструкцию.

Известные сегодня технологии производства электричества позволяют получать высокий КПД при преобразовании механической энергии в электрическую. Иногда он в несколько раз превышает аналогичные показатели тепловых электростанций. Столь высокая эффективность достигается за счет применяемого на гидроэлектростанции оборудования. Оно надежное и относительно простое в использовании. К тому же за счет отсутствия топлива и выделения большого количества тепловой энергии срок службы подобного оборудования достаточно большой. Поломки здесь случаются крайне редко. Считается, что минимальный срок службы генераторных установок и вообще сооружений – около 50 лет. Хотя на самом деле даже сегодня вполне успешно функционируют гидроэлектростанции, которые были построены в тридцатых годах прошлого века.

Солнечная электростанция для дома своими руками

Конструкция самодельньной солнечной электростанции, построенной своими руками, представляет собой сочетание самодельной солнечной батареи и системы накопления и расходования электроэнергии. В такой электростанции наиболее дорогостоящей частью является набор солнечных элементов, которые необходимо поместить в защитный поддон. После соединения солнечной панели с аккумулирующей системой остается правильно установить и ориентировать фотопанели.

В некоторых конструкциях солнечных панелей для этого предусматриваются специальные стойки, позволяющие регулировать угол наклона панели и фиксировать азимутальную ее ориентацию. Это позволяет обеспечить максимальность количества получаемой электроэнергии в зависимости от положения солнца.

Бизнес выбирает варианты энергоснабжения: электросети или автономная электростанция?

Существуют два основных варианта получения электроэнергии. Первый способ, который сразу приходит на ум предпринимателю и кажется ему самым простым и эффективным, — подключиться к общим электросетям в обличье гарантирующего поставщика, который осуществляет продажу электрической энергии конечному потребителю. Эта же схема подходит в случае уже имеющегося подключения к сети, но нехватки электрической мощности.

Естественно, главное, что беспокоит бизнесмена на этом этапе: — сколько будет стоить электроэнергия и какие ее количества и мощности он сможет получить.

Стоимость электроэнергии будет зависеть, конечно, от тарифов, а электрическая мощность — от наличия свободного резерва вблизи имеющейся площадки. В конечном итоге, так или иначе, электроэнергия будет отпускаться по счетчику, по тарифам для промышленных предприятий, которые в России остаются высокими и увеличиваются каждый год на 10-15%.

Первая во всём

ГЭС-1 во многом опережала другие электростанции. В 1899 году отсюда проложили кабель для питания первой московской трамвайной линии. В 1926-м здесь создали первый в СССР центральный диспетчерский пункт, в 1933-м ввели в эксплуатацию первую отечественную теплофикационную трубу мощностью 12 мегаватт, а в 1946-м ГЭС первой в стране стала использовать газ в качестве топлива. В 2001 году на станции ввели первую в отечественной энергетике полностью автоматизированную водоподготовительную установку, которая увеличивает срок службы основного оборудования.

Вот только первой электростанцией Москвы ГЭС-1 не была. С 1888-го на Большой Дмитровке работала центральная электростанция постоянного тока «Георгиевская». Сейчас её здание занимает выставочный зал «Новый Манеж». Такое же будущее ждёт и бывшую ГЭС-2, где откроют центр современного искусства.

Компания «Мосэнерго», в структуре которой работает ГЭС-1, в этом году также готовится к открытию новой музейной экспозиции. В этом году «Мосэнерго» и вся столичная энергосистема отмечают 130-летие со дня образования. К этой памятной дате на ТЭЦ-20, расположенной на юго-западе столицы, планируется открытие музея Мосэнерго и энергетики Москвы, в котором будут собраны архивные документы, старые и новые интерактивные макеты станций, оборудование технологической цепочки производства электроэнергии и тепла.

Архивные фото предоставлены музеем истории Мосэнерго

Принцип действия

Схема плотины гидроэлектростанции

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и, как следствие, концентрации реки в определённом месте, или деривацией — естественным потоком воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается всё энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет своё определённое деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию потока воды в электрическую энергию. Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля работы ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Особенности

• Стоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.
• Турбины ГЭС допускают работу во всех режимах от первой до максимальной мощности и позволяют плавно изменять мощность при необходимости, выступая в качестве регулятора выработки электроэнергии.
• Гидроагрегат очень быстро набирает мощность после подачи воды (от нуля до полной мощности — от 30 секунд до 2 минут), что позволяет использовать ГЭС в маневренном режиме.
• Сток реки является возобновляемым источником энергии.
• Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое, чем тепловых станций.
• Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей, чем тепловые станции.
• Водохранилища часто занимают значительные территории, но примерно с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, посёлки).
• Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.
• Водохранилища ГЭС, с одной стороны, улучшают судоходство, но с другой — требуют применения шлюзов для перевода судов с одного бьефа на другой.
• Водохранилища делают климат более умеренным.

Автономное электроснабжение — миниэлектростанция для частного дома

Современный человек не представляет свое существование без электроэнергии. Вся бытовая техника нуждаются в подключении к электросети. Живя в квартире, с этим нет проблем, но проживая в коттедже или частном доме, не всегда есть возможность подключения к общей системе электроэнергии. Поэтому хозяину необходимо иметь миниэлектростанцию для частного дома. Еще ее называют генератором. Радует многообразие моделей, представленных производителями. Все отличаются характеристиками и ценами.

Какие бывают миниэлектроснатции?

Для того чтобы правильно выбрать электростанцию для частного дома, нужно определиться, какой вид оптимально подходит для ваших задач. Существует четыре вида миниэлектростанций:

• Портативные, работающие на бензине;
• Портативные, работающие на дизеле;
• Стационарные, работающие на дизеле;
• Генераторы, работающие на газе.

Портативные миниэлектростанции, работающие на бензине, представлены небольшого размера агрегатом, который запускается в ручную.

Здесь нет системы охлаждения двигателя, работать он может от 500 до 1500 часов. Используют данную электростанцию чаще в быту и ее самое главное достоинство в дешевизне.

Автономное электроснабжение частного дома с помощью портативных дизельных генераторов имеет небольшие размеры, но используется в производстве. Данный вид устройства самостоятельно запускается в работу и имеет вес 200-300 кг. Стационарные генераторы, работающие с помощью дизеля, имеют отличие в большом размере и высокой мощности.

Данные аппараты прекрасно подойдут и для огромного особняка, и для целого производства. Самые главные достоинства это то, что их легко использовать, они долговечные и нешумные. Очень много моделей существует с различными встроенными функциями.

Электростанции для частного дома, которые функционируют на газе, являются очень качественными и мощными.

Они легко могут обеспечить абсолютно любой объект подачей бесперебойного напряжения. Весят такие генераторы не больше 80 кг, но работают они намного дольше и эффективнее.

А если использовать магистральный газ, можно существенно сэкономить.

Преимущества миниэлектростанций

Достоинства генераторов помогут вам определиться с покупкой быстрее. Преимущества миниэлектростанций для частных домов:

• То, что двигатель запускается автоматически, позволяет пользоваться генератором автономно;
• От того, какое количество топлива залито, зависит и время работы;
• Разная стоимость. Цена формируется на основании стоимости генератора. Можно приобрести миниэлектростанцию от 5000 рублей.
• Если в установке мощный генератор (5-6 кВт), можно подключить большой дом.

Владея этой информацией об электростанциях для частных домах, можно отправиться их покупать.

Покупка миниэлектростанции

Приобретая электростанцию для частного дома необходимо учесть следующие нюансы:

Для выбора правильной мощности миниэлектростанции для частного дома нужно просчитать необходимое количество электроэнергии для всех нужд.

Но еще нужно не забыть о резерве мощностей, как правило, он равен 10-20%. Электростанции могут быть трехфазными и однофазными.

Сейчас при производстве больше используют однофазную систему, а трехфазная – уже устарела.

Управление данными аппаратами осуществляется автоматически, вручную или электростартером. Лучше для автономного электроснабжения частных домов приобретать генераторы, которыми можно управлять без человеческого вмешательства. Настройки каждого аппарата являются индивидуальными и зависят от модели, производителя.

Расчет мощности и условия эксплуатации миниэлектростанций

Расчет мощности напрямую зависит от того, какую технику необходимо подключать к миниэлектростанции для частного дома. Приведем показатели для примерного расчета мощности:

• Освещение дома, телевизор – 0,7 кВт;
• Освещение помещения, телевизор, компьютер – 1,3 кВт;
• Освещение здания, телевизор, компьютер, микроволновка, утюг – 2 кВт;
• Освещение помещения, телевизор, компьютер, микроволновка, утюг, пылесос, электроинструмент – более 3 кВт.

Электростанцию для частного дома лучше всего разместить в отдельной комнате, где вы сможете обеспечить защиту от влаги.

Кое-какие модели сразу оснащены необходимой степенью защиты и могут работать во влажную погоду.

Помещение для автономного электроснабжения частного дома должно иметь в обязательном порядке вытяжку, вентиляцию, автоматический огнетушитель.

Мини–ГЭС — гидрогенератор Hydro Induction Power

Мини–ГЭС — трансформатор/выпрямитель

Каждая мини–ГЭС поставляется с трансформаторами, выпрямителями, предохранителями и амперметром, который должен быть установлен в закрытом помещении, рядом с аккумуляторами. Установка дополнительных выключателей или предохранителей не требуется. Регулятор напряжения в комплект не входит.

Рекомендуется устанавливать регулятор постоянного тока в качестве основного или запасного регулятора.

Мы предлагаем 3 модификации мини–ГЭС

Мини–ГЭС — дополнительная информация

Бесколлекторные индукционные гидротурбины:

Высота Истока: 18.29 – 152.4 м Скорость потока: 0,63 – 37,85 л/с Максимальная мощность: 600 – 3 600 Ватт КПД: 30% – 6% Напряжение: 120 – 480 Вольт Напряжение аккумуляторов: 12 В, 24 В, 48 В.

Мини–ГЭС — цены

Тип рабочего колеса — Фрэнсиса (Френсиса) Быстроходность турбины — 46 Разносная скорость — 1,4 * оптимальная частота вращений в минуту Количество лопастей — 9 Размеры рабочего колеса — 203 мм и 254 мм Материал рабочего колеса — 303 and 304 Нержавеющая сталь Вес рабочего колеса — при размере 254 мм вес 11,3 кг Спиральная камера — из трапециевидного профиля Материал корпуса — 304 Нержавеющая сталь Размер впускного патрубка — 254 мм Количество направляющих лопаток — 1 – Отсоединяемая носовая лопатка Общий вес спиральной камеры и впуска — 52 кг Регулировка — Дополнительный клапан–бабочка Сбросная труба — Расширение от 7,5° до 15°, длина — 380 мм Необходимые простенки между сбросными трубами — 558 mm Подшипники — конические валы Смазочный материал — легкое масло Уплотняющий материал — Керамика с углеродным покрытием, конструкция из нержавеющей стали Выключение — Автоматическое (устанавливается дополнительно) Общий вес без генератора — 105 kg КПД — Оценочный 77% Производство электроэнергии — при размере рабочего колеса 203 мм — 360–3 400 Ватт; при размере рабочего колеса 254 мм — 520–2 200 Ватт

Электростанция своими руками

В условиях удаленности от централизованной системы электроснабжения (на даче, за городом) необходимость в поиске подходящего источника электрической энергии приводит к рассмотрению вариантов постройки электростанции своими руками. Чаще всего при этом рассматриваются проекты экологических электростанций, источником энергии которых являются природные факторы. К таким электростанциям относят ветряные, солнечные и водяные. Предлагаемые в продаже подобные агрегаты, как правило, имеют слишком высокую стоимость и не всегда удовлетворяют требованиям конкретной ситуации со стороны потребителей электроэнергии.

Немаловажным минусом покупных электростанций является необходимость единовременно затратить довольно значительные денежные средства, что не всегда реализуемо. В то же время электростанция своими руками – это проект, который можно создавать постепенно, затраты на него растягиваются во времени, а результат от ее работы можно ощутить с проверкой на практических примерах

Важно понимать, что каким бы ни был источник энергии (солнце, ветер или вода), самодельная электростанция в любом случае должна иметь в своем составе аккумуляторный накопитель электрической энергии и электронную систему, управляющую работой электроэнергетического комплекса

Ветряная электростанция для дома своими руками

Для того, чтобы создать ветряную электростанцию своими руками, необходимо сконструировать ветродвигательную установку, присоединить к ней электрический генератор и подключить его выход к системе управления накоплением и расходованием электроэнергии. В качестве ветродвигательной установки чаще всего рассматривают варианты с горизонтальным и вертикальным вращением ротора ветряной электростанции. Конструктивно вариант вертикальной оси вращения ротора представляется более реализуемым из-за простоты конструкции. Она представляет собой вал, на котором крепятся параллельные ему лопасти.

Каждая лопасть – это кусок листового материала (сталь, дюралюминий, многослойная лакированная фанера и т.п.), изогнутый по дуге так, что бы получилось подобие крыла. Оно имеет прямоугольную форму и крепится к валу длинной стороной параллельно оси его вращения. На валу может быть несколько таких лопастей. В более сложных конструкциях ветровых электростанций предусматривается механизм изменения углового положения лопастей. Это позволяет регулировать воздушное сопротивление агрегата и минимизировать его в случае возникновения слишком сильного ветра (чтобы избежать разрушения конструкции).

Солнечная электростанция для дома своими руками

Конструкция самодельньной солнечной электростанции, построенной своими руками, представляет собой сочетание самодельной солнечной батареи и системы накопления и расходования электроэнергии. В такой электростанции наиболее дорогостоящей частью является набор солнечных элементов, которые необходимо поместить в защитный поддон. После соединения солнечной панели с аккумулирующей системой остается правильно установить и ориентировать фотопанели.

В некоторых конструкциях солнечных панелей для этого предусматриваются специальные стойки, позволяющие регулировать угол наклона панели и фиксировать азимутальную ее ориентацию. Это позволяет обеспечить максимальность количества получаемой электроэнергии в зависимости от положения солнца.

Водяная электростанция своими руками

БКак и в варианте ветряного энергоагрегата, в состав гидроэлектростанции входит лопастная установка, электрогенератор и конструкция, объединяющая все эти устройства в одну систему. В качестве электрогенератора можно использовать соответствующий узел от легкового или грузового автомобиля в комплексе с его электрической обвязкой.

Исключаем муки подключения к электросети и платежи по высоким тарифам – строим собственную электростанцию!

Исключить проблемы электросетевого энергоснабжения можно пойдя более современным путем решения вопроса электроснабжения предприятия — а именно,построив собственный энергоцентр требуемой мощности. Что может стать определяющими факторами, влияющими на принятие решения о строительстве автономной электростанции?

Как правило, отношение к строительству собственной газовой электростанции со стороны бизнеса весьма настороженное. Сказывается и новизна проектов автономного электроснабжения, и нежелание организаций заниматься непрофильным делом, и отсутствие возможности реализации избытков произведенной электроэнергии.

За рубежом автономные энергоцентры работают по следующей схеме: мини-ТЭЦ покрывает базовую нагрузку объекта, а пики потребления берутся из внешней электросети. Если же произведенная энергоцентром мощность больше нагрузки собственного потребителя, то излишки электрической энергии по установленному тарифу продаются (!) другим потребителям через внешние сети. К сожалению, в России эта схема не работает, так как излишки производимой таким образом электроэнергии малы, и «не интересны» для покупки внешней электросетью.

Кстати, надо отметить, что для подключения автономной электростанции к внешней электросети необходимо, прежде всего, получить согласие самой сетевой компании. С технической же стороны эта задача разрешима и не затратна с финансовой точки зрения.

Предприниматель, как правило, не всегда хорошо себе представляет, из чего должна состоять электростанция, какое основное и дополнительное оборудование должно быть установлено, кто и как должен создавать, согласовывать и утверждать этот проект, а затем и строить энергоцентр. А после сдачи в эксплуатацию – как все это эксплуатировать и снабжать запасными частями.

Между тем количество автономных электростанций малой и средней мощности в мире исчисляется тысячами. Подавляющее большинство таких электростанций работает на природном газе – на сегодняшний день, самом экономически оправданном виде топлива. Основным генерирующим оборудованием автономной электростанции, как правило, являются микротурбины, газопоршневые или газотурбинные установки.

Проблемы подключения к электросети

Чем характерна процедура подключения к сети и получение лимитов на мощность и количество электроэнергии? Каковы российские реалии при подключении к электросетям общего пользования?

Прежде всего, предприниматель столкнется с необходимостью выполнения технических условий сетевой компании, которая будет поставлять ему электроэнергию. Все начнется с заявки в соответствующую территориальную компанию. Заявка рассматривается в законодательно оговоренный срок, и в случае положительного решения между потребителем и энергосбытовой компанией заключается договор.

В зависимости от предполагаемого количества электроэнергии, а также от наличия или отсутствия инфраструктуры передачи электроэнергии — трансформаторных подстанций (ТП), линий электропередач (ЛЭП) или электрокабелей — заказчику придется за свой счет построить ТП либо, в случае нехватки пропускной способности, модернизировать питающие его трансформаторы, высоковольтные ячейки, ЛЭП и т.д.

А после этого безвозмездно передать все оборудование на баланс сетевой компании! Ориентировочная стоимость трансформаторной подстанции высокой степени готовности 6,3/0,4 кВ в зависимости от мощности (до 5 МВт) начинается от 2 млн. рублей. Причем трансформаторные подстанции отличаются друг от друга по составу оборудования и исполнению, невозможно определить её стоимость при отсутствии проектной документации.

Проектная документация на трансформаторной подстанции оплачивается отдельно, как и дополнительные услуги-работы, среди которых:  

• проекта прокладки сетей,
• монтаж, наладка и сдача ТП эксплуатирующей организации,
• шеф-монтаж поставляемого оборудования,
• техническая поддержка заказчика.

Каждая высоковольтная ячейка обходится в среднем в 600 тысяч рублей. Строительство ЛЭП с напряжением 6,3 кВ обойдется в среднем от 250.000 до 700.000 рублей за 1 км трассы. Прокладка силового кабеля — в зависимости от сложности прокладки, плюс немалая стоимость собственно кабеля.

Кроме прямых затрат на строительство заказчику требуется разработать и согласовать во всех необходимых инстанциях проект, который должен разрабатываться как на новое строительство, так и на модернизацию существующего оборудования.

Отсюда и соответствующие сроки присоединения, которые зависят как напрямую от объема требуемых работ, так и косвенно — от наличия резерва мощности и планов по вводу генерирующих мощностей территориальной компанией.

Официальная стоимость подключения к сетям среднего напряжения от 6 до 20 кВ каждого нового или дополнительного киловатта составляет (в зависимости от региона России) от 10 до 45 тыс. рублей. Стоимость подключения в Москве соответствует верхней границе указанного диапазона, а в центре столицы она достигает 102.000 рублей за 1 кВт!

Пройдя все инстанции, построив всю необходимую сетевую инфраструктуру, разработав и согласовав проекты по строительству и модернизации, заплатив за подключение к энергосети и потратив огромное количество времени и денег на проектировщиков и подрядчиков, предприниматель остается один на один с сетевой компанией. Он абсолютно не застрахован от роста тарифов на электроэнергию, перебоев с ее поставками, а также от ее неудовлетворительного качества энергоснабжения.

Термоэлектрогенераторы

Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье – достаточно интересный вариант.

Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электроэнергии через проводники, состоящие из двух разнородных материалов, на одном из контактов происходит поглощение тепла, а на втором – выделение.

Причем эффект этот обратный – если с одной стороны проводник разогревать, а со второй – охлаждать, то в нем будет образовываться электроэнергия.

Именно обратный эффект используется в электростанциях на дровах. При сгорании они разогревают одну половину пластины (она и является термоэлектрогенератором), состоящую их кубиков, сделанных из разных металлов, а вторая же ее часть – охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на выводах пластины появляется электроэнергия.

Но есть у такого генератора несколько нюансов. Один из них – параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температуры на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использование регулятора напряжения.

Второй нюанс заключается в том, что выделяемая энергия – лишь побочный эффект, большая часть энергии при сгорании дров просто преобразуется в тепло. Из-за этого КПД такого типа станции не очень высокая.

К достоинствам электростанций с термоэлектрогенераторами относятся:

• Длительный срок службы (нет подвижных частей);
• Одновременно вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использоваться для обогрева или приготовления пищи;
• Бесшумность работы.

Электростанции на дровах, использующие принцип Пельтье, — достаточно распространенный вариант, и выпускаются как портативные устройства, которые способны лишь выделить электроэнергии для зарядки маломощных потребителей (телефона, фонаря), так и промышленные, способные запитать мощные агрегаты.

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.