МикроГЭС

генератор переменного тока. По проводам электричество  идет к батареям. Затем,

от батарейного  ящика турбинного генератора к месту  использования. Вода,

проходя через  турбину, падает в дренажную канаву, по которой и возвращается в

реку. Поскольку  такая микро ГЭС заряжает батареи  безостановочно, то к вечеру,

когда для  освещения домов и потребляющих постоянный ток приборов

необходимо  наибольшее количество энергии,

батареи будут  полностью заряжены.

Система для  получения переменного тока.

Переменный  ток можно получать двумя способами.

Первый –  с помощью генератора получать постоянный ток, который затем с

помощью стандартного электронного модуля конвертируется в  переменный ток,

напряжением и частотой соответствующий нагрузке.

Другой метод  – для более крупных систем. Он заключается в использовании

стандартного  асинхронного (индукционного) двигателя переменного тока.

Получаемый  переменный ток частотой и напряжением  также соответствует

нагрузке.

Технические детали работы этой системы описаны  в разделе асинхронных

(индукционных) двигателей, используемых как дополнительные  генераторы. 

Системы с малым гидростатическим напором и большим расходом воды

Во многих случаях системы с большим  гидростатическим напором не могут

использоваться. Причинами этого могут быть:

1. равнинная  местность

2. конфликт  с уже существующими ирригационными  системами

3. слишком большие затраты на водовод.

Тем не менее, микро ГЭС может работать при  достаточном расходе воды и

гидростатическом  напоре всего в 10 футов (в некоторых  случаях меньше). Для

этого можно  построить канал (ирригационную  канаву), небольшую дамбу или

плотину. В таких случаях для приведения в движения генератора могут

использоваться  поперечные, пропеллерные или вертикальные турбины. Иногда,

когда турбина  большая, а скорость ее вращения маленькая, для того, чтобы

достигнуть  необходимой скорости вращения генератора используются шкивы и

ремни. 

Калькуляции

Для определения  потенциальной мощности можно использовать следующую

формулу. Количество электроэнергии, получаемой на каком-то конкретном месте,

можно рассчитать, используя следующее уравнение:

P = .0098 Q Hg

P = мощность (kW)

Q= расход  воды (л / сек)

Hg = полный  гидростатический напор (м)

Для начала, предположим, что КПД Вашей системы  равняется 50 %. Затем, для

определения количества получаемой электроэнергии, используется формула: P=

5QHg

Таким образом, необходимый для получения данного количества энергии

гидростатический  напор равен:

Hg = P/5Q

Величина  гидростатического напора может  быть значительной (как в водопаде)

или небольшой. Реально получается, что энергия  будет зависеть от того, на

сколько эффективно вода доставляется от вершины конструкции до ее основания

(зависит  от длины, размера и типа  используемой трубы). Затем, на  сколько

эффективно  энергия конвертируется в электричество. Далее, электроэнергия

передается  от генератора до места использования  – жилых зданий, механизмов, и

т.д. На этом участке также теряется часть  энергии. Обычно высокоэффективная

энергосистема требует более высоких затрат.

При условии, что система обладает достаточным  гидростатическим напором и

расходом (дебитом) воды, рассматриваются другие аспекты – затраты на рабочую

силу, материалы  и проч. В каждом отдельном случае эти компоненты широко

разнятся. 

Инструкции  для гидростатического  напора и расхода (дебита) воды

Для используемой Вами микро ГЭС нужно будет  направить по трубам поток воды

от места  выше по течению к турбине. Чем  больше перепад высот и расход воды,

тем больше электроэнергии будет генерировать Ваша микро ГЭС.

Рис.1

А: заборное устройство B: подводящий канал \ водовод C: турбинный водовод D:

силовая установка E: отводящий водовод F: линия электропередач G:

трансформатор H: деревня \ дом.

Место для  Вашей микро ГЭС должно быть выбрано  с использованием следующих

критериев (см. рис. 1)

· Выбрать место для силовой установки

· Выбрать место для заборного устройства, которое должно находиться выше

турбинного  генератора, (предпочтительно на расстоянии не более 500 м.)

· По возможности, начертите карту местности, которая поможет определить

место для  заборного устройства и турбинного генератора. Это поможет

производить максимальное количество электроэнергии. 

Инструкции  по измерению расхода (дебита) воды

Если поток  можно блокировать, то следуйте приведенной  ниже процедуре.

Если же в потоке на столько много воды, что блокировать его нельзя, то и

расход воды в нем, соответственно, более чем достаточен для микро ГЭС. 

Необходимое оборудование.

1. емкость известного объема (мин. 20 л)

2. труба диаметром 10 см.

3. часы с секундной стрелкой

Рис. 2 Измерение  расхода (дебита) воды

Описание  процедуры (см. рис. 2)

1. Отметьте V емкости (_____ л)

2. Поместите трубу в поток воды. Трубу нужно, по возможности, поместить

в воду таким  образом, чтобы вся вода потока направлялась через нее

(использовать  временную дамбу).

3. Подставьте емкость под нижний конец трубы и засеките время,

необходимое для наполнения емкости. Отметьте время в сек.

4. Расход воды = ________ л \ сек. 

Инструкция  для измерения  гидростатического  напора (расстояния по вертикали от заборного устройства до турбины) Необходимое оборудование

· прямой шест с отметкой 1.5 м от одного из концов

· уровень

· указатель – на пример, кусок яркой материи, который можно увидеть с

большой дистанции

· напарник, который этот маркер будет носить

Описание  процедуры: (см. рис. 3)

1. встаньте на предполагаемом месте турбинного генератора, поставьте

шест вертикально.

2. (по рисунку) Поставьте уровень на верхний край шеста (на высоте

1.5 м). Следите  за тем, чтобы уровень был  горизонтален. В

направлении источника воды отметьте точку на склоне, лежащую на

уровне взгляда, т.е. на 1.5 м.

3. Укажите напарнику на какое место положить маркер. Затем, идете к

напарнику, который не должен сходить с места.

4. Повторить шаги 2 и 3 – пока не достигнете предполагаемого места

заборного устройства. Количество замеров нужно  отмечать очень

внимательно.

5. Полная величина гидронапора = 1.5 х кол-во замеров (м)

6. запишите результат в пункте 7 «Запроса о микро ГЭС» 

Турбины

Существуют 2 основных разновидности турбин:

1. реактивные  турбины, которые включают в  себя пропеллерные и диагональные

турбины

2. активные, которые включают в себя ковшовые турбины (турбины Пелтона),

гидротурбины  с наклонной осью и турбины  поперечного потока.

Для вращения лопастей во всех них используется давление воды. В свою очередь,

лопасти вращают  генератор, который и производит электроэнергию.

Реактивные  турбины используются при низком давлении, активные турбины – при

высоком. 

Оптимальный выбор типа турбины, в основном, зависит  от 3-х факторов:

· Н – гидростатический напор (м.)

· Р – требуемая мощность (kW)

· N – скорость вращения работающей турбины (об \ мин.)

Отношение этих величин показаны уравнением: Ns = No P / H 5 / 4

Где Ns –  скорость вращения турбины (об / мин.)

Скорости  вращения различных типов турбин:

Pelton (ковшовая)12-30*

Turgo (с наклонной  осью) 20-70

Crossflow (турбина  поперечного тока) 20-80

Francis (диагональная) 80-400

Propellor and Kaplan (пропеллерная и турбина Каплана) 340-1000

*Об / мин 

Факторы, которые используются для определения  технической обоснованности проекта микро ГЭС:

А: место  расположения

· Название

· Фотографии различных планов предполагаемого мета для ГЭС

· Описание части реки (ручья) в том месте, где будет установлено заборное

устройство (глубина, ширина, валуны, тип дна  – каменное или песчаное, вода

– мутная или  прозрачная, и т. д.)

· Расход (дебит) воды на настоящий момент _______л / сек. (см. инструкцию по

измерению расхода воды)

· Минимальный расход воды в течение обычного года _______ л/сек.

(основанием  служит цифра расхода воды  на настоящий момент)

· Максимальный расход воды в течение обычного года _______ л/сек.

(основанием служит цифра расхода воды на настоящий момент)

· Полный гидростатический напор ____ м (см. инструкцию по измерению)

· Расстояние от реки до заборного устройства ____ м (на пример, возможно

придется  прокопать канаву – для того, чтобы вода падала с более крутого

склона и  длина трубы была меньше)

· Расстояние от заборного устройства до места расположения батарей

турбинного  генератора ______ м.