Mini- und Kleinwasserkraftwerke - beliebte Designs und Anwendungen

Wenn Sie sich die heutige industrielle Energie ansehen und die Dynamik der Entwicklungen auf dem Gebiet der alternativen Energie berücksichtigen, können Sie leicht feststellen, dass sich hier seit langem ein solches Stereotyp gebildet hat: Ein flacher Fluss ist grundsätzlich nicht zur Stromerzeugung in Wasserkraftwerken geeignet.

Große Wasserkraftwerke werden mit Geräten gebaut, die ursprünglich für die Erzeugung großer elektrischer Kapazitäten an steilen Kanten oder an Gebirgsflüssen ausgelegt waren, wo der Wasserdurchfluss mindestens 2 m / s erreicht.

Stromaggregate für solche Wasserkraftwerke sind nicht für den Betrieb an einem relativ schwachen Strom eines Tieflandflusses geeignet. Für diese Zwecke (für alle Flüsse) werden nur Wanderspielzeug zum Aufladen von Mobiltelefonen für ein paar Watt verkauft ...

Der Bau eines Staudamms für den anschließenden Bau eines industriellen Wasserkraftwerks ist natürlich ein teures Unterfangen, das sich lange auszahlt, und es macht keinen Sinn, ein traditionelles Wasserkraftwerk an einem flachen Fluss zu errichten. Selbst wenn eine herkömmliche Antriebsvorrichtung an einem einfachen Fluss installiert ist, kann sie aufgrund ihres Wirkungsgrads bei niedrigen Geschwindigkeiten keine normale Leistung erzielen, insbesondere unter Berücksichtigung von Verlusten am Getriebe.

Schließlich sind diejenigen Formeln, die besagen, dass eine Wassergeschwindigkeit von weniger als 2 m / s nicht für Wasserkraft geeignet ist, einfach nicht für kleine Ströme ausgelegt. Hier sind andere Formeln und unterschiedliche Erzeugungsansätze erforderlich als in großen industriellen Wasserkraftwerken.

Stellen Sie sich vor, wie Hydraulikanlagen mit geringem Stromverbrauch die unzugänglichen Gebiete unseres Landes mit Strom versorgen könnten und die geringen Baukosten sich schnell auszahlen würden. Auf kleinen Bächen können Sie bereits Mini- und Mikro-Wasserkraftwerke bauen. Wie würde sich dies auf die Entwicklung alternativer Energien auswirken, deren Potenzial in Russland nur zu einem Bruchteil eines Prozentes ausgeschöpft wird?

Ein Mini-Wasserkraftwerk reicht aus, um ein Feriendorf, ein Herrenhaus, einen Bauernhof oder einen Bauernhof in der Nähe eines Flusses zu versorgen, wo es jedoch unmöglich ist, ein normales Stromnetz zu verlegen. Auch in Wasserversorgungs- und Sanitäranlagen ist es grundsätzlich möglich, Kleinstwasserkraftwerke einzurichten. Darüber hinaus reifen die Entwürfe von Kleinwasserkraftwerken in den Köpfen fürsorglicher, kreativer Menschen seit langem.

Schauen wir uns die beliebtesten Designs hausgemachter Mini-Wasserkraftwerke an. Kleine kleine Wasserkraftwerke fließen also immer Wasserkraftwerke mit einer Leistung von mehreren hundert Watt bis zu mehreren zehn Kilowatt, wobei die Energie des freien Flusses genutzt wird, dessen Rotoren auf unterschiedliche Weise angeordnet werden können. Es gibt drei Haupttypen von Rotoren für Mini-Wasserkraftwerke: ein Wasserrad, eine Girlande und einen Propeller.

Das Wasserrad ist senkrecht zum Fluss installiert und taucht weniger als die Hälfte der Schulterblätter in das Wasser ein. Der Strom dreht das Rad und stößt gegen die Schaufeln, und das Rad dreht den Rotor des Generators (durch einen Kardan, ein Zahnrad oder ein anderes Zahnrad). Dies ist der einfachste und vielseitigste Turbinentyp für Mini-Hydro: Sie sind am wenigsten sperrig, nehmen die kleinste Fläche ein und haben den höchsten Wirkungsgrad.

Solche Räder können am Fluss oder sogar an einem kleinen Gebirgsbach installiert werden. In hausgemachten Modellen findet man häufig einen Auto-Generator, der als Generator in Permanentmagnete umgewandelt wurde. Die Leistung von Radmodellen erreicht Einheiten von Kilowatt.

Ein Girlanden-Wasserkraftwerk besteht aus langen Kabeln, an denen nacheinander zylindrische Rotoren befestigt sind, die von einem Flussufer zum anderen übertragen werden. Die im Wasser eingetauchten Rotoren drehen sich entlang des Flusses und drehen die Kabel in Rotation, und die Kabel drehen den Generatorrotor durch die Zahnräder.

Eine solche Konstruktion ist ziemlich materialintensiv und in gewisser Weise gefährlich, weil sie das Flussbett wie einen Damm blockiert.

Eine Variation dieser Idee sind Rotoren mit Schaufeln auf einer rotierenden Achse, die die Rotation durch einen Kardan auf einen Synchrongenerator übertragen. Generatoren dieser Art werden pro Kilowatteinheit hergestellt.

Propeller - es sieht aus wie eine Windkraftanlage mit dünnen Blättern, die unter Wasser umgestürzt und in einem Rohr installiert sind. Die Dicke der Schaufeln und der Rohrdurchmesser hängen von der Strömungsgeschwindigkeit am Installationsort des Rotors ab. Die Drehung wird hier über das Getriebe auf den Generatorrotor übertragen.

Dieser Turbinentyp erweist sich als der spezialisierteste, da die Turbine ausschließlich für die Strömungsverhältnisse am Installationsort hergestellt wird, so dass die Wassergeschwindigkeit im Rohr zunimmt.

Generatoren dieses Typs werden nicht nur von Amateuren unabhängig hergestellt, sondern auch von der Industrie: Ein japanisches Unternehmen produziert solche Generatoren mit einer Leistung von 250 Watt.

Ebenso wichtig ist die im Mini-Wasserkraftwerk installierte Kraftausrüstung. Es sollte mit dem Druck und der Durchflussrate zusammenarbeiten, über eine Stabilisierung und Elektronik verfügen und auf die manuelle Steuerung umschalten können. Es sollte mit allen Arten von Schutzmaßnahmen ausgestattet sein, auch vor Notsituationen.