Водяные генераторы электричества: Электрогенератор водяной его преимущества и недостатки, обзор моделей

Гидроэлектростанция в системе городского водопровода - Энергетика и промышленность России - № 20 (328) октябрь 2017 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 20 (328) октябрь 2017 года

Однако мысль таким образом получить энергию лишь несколько лет назад пришла южнокорейскому дизайнеру Райану Джон Ву Чою. Ее он представил на выставке промышленных проектов «International Design Excellence Awards». Его система «ES Pipe Waterwheel» – миниатюрная гидроэлектростанция, которая может быть установлена в любой квартире. Чой оснастил водопроводные трубы системой мини-турбин, очень простых в установке. Они могут быть вмонтированы по всей длине водопровода, существенно сокращая счета за электроэнергию.

По типу деривационных ГЭС

Но не только Чою пришла эта идея. Американские инженеры из компании Lucid Energy предложили установить в системе водопровода города Портленда штата Орегон мини-турбины, которые вращались бы за счет течения по трубам питьевой воды в местах естественного склона.

За основу был взят принцип работы деривационных гидроэлектростанций безнапорного типа, где поток воды за счет естественного уклона реки приводит в движение лопасти турбины и заставляет вращаться ее вал, соединенный с вырабатывающим электроэнергию генератором. Такие турбины и предложили установить в системе городского водопровода инженеры из Lucid Energy.

Главным достоинством технологии является полное отсутствие негативного воздействия на окружающую среду, а также невысокая себестоимость полученной электроэнергии. Разумеется, мощность одной установки невелика, учитывая диаметр трубы, однако несколько мини-ГЭС способны полностью взять на себя снабжение небольшого учреждения, а также снизить расходы на электроэнергию местных жителей.

Кроме того, размещение в водопроводе связки мини-агрегатов поспособствует снижению тарифной стоимости питьевой воды за счет уменьшения затрат на электроснабжение устройств по ее очистке. Вдобавок разработки оснащаются специальными датчиками для определения основных параметров воды на обозначенном участке, что должно упростить работу коммунальным службам.

При этом вставки из специальных секций труб с размещенной в них турбиной лишь незначительно повлияют на скорость течения воды и не потребуют внесения корректировок в штатный режим функционирования всей системы городского водоснабжения.

Количество генерируемой установками Lucid Energy электроэнергии за счет монтажа секций с турбинами и генераторами полностью обеспечит электроэнергией порядка 250 домов.

Поскольку в трубах вода практически не прекращает движение, вырабатываться электроэнергия может круглосуточно, невзирая на неблагоприятные внешние погодные условия, которые влияют на работу солнечных батарей и ветроагрегатов. Размещать мини-ГЭС предлагается лишь на тех участках трубопровода, где для этого имеется подходящий наклон и вода движется под действием силы тяжести, а не прокачивается насосом. В противном случае эффективность установки окажется не столь высокой и финансово неоправданной.

Авторы идеи уверены, что перспективность внедрения их детища в таких штатах, как, например, Калифорния, где 20 % от общего количества потребленной электроэнергии приходится на работу системы центрального водоснабжения, бесспорно высока.

Простая альтернатива

Мини-гидроэлектростанции – вообще одно из лучших решений по вопросу альтернативных источников получения электричества. Их можно установить в загородном доме, на даче. Минус подобных сооружений в том, что их 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.

Принцип работы мини-гидроэлектростанции для дома достаточно прост. 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.

Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку.

Но, как видим, инженеры придумали электростанцию и в бытовом водоводе.

Кстати, мини-гидроэлектростанции можно установить даже в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Помимо естественного уклона необходим подходящий диаметр трубы.

Виды мини-ГЭС

Мини-гидроэлектростанции чаще всего относятся к одному из следующих типов, которые различаются принципом работы: водяное колесо (традиционный тип, наиболее простой в исполнении), пропеллер (для потока шириной более десяти метров), гирлянда (для рек с несильным потоком; усиление скорости течения воды дают дополнительные сооружения, ротор Дарье (чаще – для промышленных предприятий). Преимущество этих вариантов в том, 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 ветроагрегат, опускаемый под воду. Ветряк имеет лопасти, которые вращаются под воздействием потока воды. Лопасти приводятся в движение за счет возникающей подъемной силы, а не за счет давления воды. Направление движения лопастей перпендикулярно направлению течения потока. Этот процесс похож на работу ветровых электростанций, только работает под водой.

Гирляндная ГЭС – 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. Недостаток данного вида – создаваемая им опасность для окружающих. Подобного рода станции допустимо использовать только в безлюдных местах.

Ротор Дарье – мини-гидроэлектростанция, названная в честь ее разработчика Жоржа Дарье, – 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. Здесь направление потока не имеет значения, но конструкция достаточно сложна для монтажа.
Построить водяную станцию для получения электроэнергии можно даже самостоятельно. Тем более что для частного дома количество необходимой энергии невелико.

Трекеры - системы ориентации солнечных батарей

Вода это неиссякаемый источник энергии наиболее подходящий для получения электрической энергии.

В настоящее время компания «Стройимпекс Плюс» осуществляет поставки электрических мини гидроэлектростанций (Микро ГРЭС) специально разработанных для людей, живущих в отдаленных районах с отсутствием качественного электроснабжения или вовсе его отсутствие. 

 

Такого рода Мини-Генераторы состоят из наклонной турбины и альтернатора переменного тока (однофазного или трехфазного электрогенератора). Такие устройства характеризуются малым весом, и небольшими размерами.

Термин «Микро ГРЭС» обычно используется для гидроагрегатов мощностью до 100 КВт. Такой мощности бывает достаточно, чтобы дать свет в личное хозяйство или небольшой посёлок, а так же для электроснабжения небольших предприятий. Микро-ГРЭС использует энергию воды, и не требует строительства дорогостоящих плотинных сооружений.  

 

Электрогенератор, приводимый в движение силой воды, позволяет получить абсолютно бесплатную энергию. Затраты на обслуживание такого гидрогенератора минимальны, как правило все они заключаются в периодической (один раз за несколько месяцев) смазке подшипников на валу турбины.
Миниатюрные гидроэлектростанции оказались настолько популярны, что теперь их используют тысячи семей и небольших предприятий по всему миру.

Основное развитие Микро-ГРЭС получили в горных районах развивающихся стран, таких как Непал (где эксплуатируется около 2000 систем), в Гималаях, в Южной Америке, в странах вдоль Анд, таких как Перу и Боливии. Мелкие программы использования Микро ГРЭС внедрялись в холмистых районах Шри-Ланки, на Филиппинах, в Китае и в других странах мира.
В глобальном масштабе, гидроэнергетика во всем мире является самым крупным источником электроэнергии из возобновляемых источников, обеспечивающей около 16% мировой электроэнергии (3,040 ТВт*ч в 2006 году). В 1995 году, общая мощность Микро-ГРЭС в мире оценивается в 28 ГВТ, поставляя около 115 млрд. КВт электроэнергии, из которых 40% приходится на развивающиеся страны.

Большое число Малых ГРЭС систем имеют гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем одна большая гидроэлектростанция.

Микро ГРЭС не нарушают экологию, так как не требуют строительства крупных платин и затопления водой значительных площадей, что неизбежно связано с возведением крупных ГРЭС. В большинстве случаев установка такой генераторной установки вообще не требует создания плотины. Миниатюрные гидроэлектростанции выпускаются в однофазном исполнении 110В-220В., и трехфазном 380В.
Для эффективной работы такой турбины необходим очень малый поток воды (от 6 до 12 литров в секунду) при этом на выходе можно получать мощность для питаний небольшого предприятия. Мощность однофазных гидрогенераторов включает модели от 500 Вт до 10 кВт, трехфазных от 6 до 50 кВт. Устанавливаются такие генераторы, как правило, в районах, где протекают небольшие реки, или имеются водопады или плотины.

 Для обеспечения привода генератора на горной реке необходимо обеспечить забор воды выше по течению с помощью трубопровода. Диаметр водопровода зависит от мощности гидротурбины, как правило, от 50 до 300 мм. Сама турбина устанавливается ниже водозабора. При таком варианте установки гидроэлектростанции вода собирается по течению, и, направляясь по трубе, вниз служит приводом для водяной турбины.

 

В турбину вода попадает через специальное сопло, где попадает на лопасти турбины связанной с генератором переменного тока. Конструкция турбины имеет спиральный корпус, который направляет поток воды через лопасти на ротор.
Вес таких гидрогенератов в снаряженном состоянии составляет от 28 до 500 кг.
Установка подобных электростанций необычайно проста. Единственно важным критерием при установке является соблюдение перепада высот водяного гидропровода. После установки нет эксплуатационных затрат и затрат на техническое обслуживание.

Гидротурбина выполнена в одном корпусе с безщеточным генератором и блоком автоматической регулировки выходного напряжения.
Эксплуатация гидрогенератора вырабатывающего электричество не предусматривает необходимость использования в составе такой электростанции источников бесперебойного питания или аккумуляторных батарей.

elsip.ru

Сколько мощности вам нужно

Определение мощности потребителей электроэнергии

Максимальная и номинальная мощность генератора

Дополнительная помощь:

Использование в домовладении

Чтобы определить основные потребности домовладения в электроэнергии, начните с трех следующих вопросов, которые определяют самых мощных потребителей электрического тока:

1. Будет ли использоваться водяной насос или гидротрансформатор

Водяные насосы обладают мощностью от 3 кВт и выше и могут быть как однофазного (230V) так и трехфазного (400V) исполнения.

2. Какой тип и мощность системы отопления

Как пример, распространенная система отопления с газовым водогрейным котлом имеет трехфазное исполнение и потребляет энергии не менее 3 кВт.

3. Будет ли использоваться водонагреватель и, если да, то какого типа

Использование горячей воды в санитарно-гигиенических целях требует использование водонагревателей. Газовые водонагреватели потребляют меньше энергии около 2,5 кВт. Электрические водонагреватели требуют не менее 4,5 кВт.

Использование в туризме

В случае использования генератора в туристических походах и поездках, необходимо учитывать:

• максимальную мощность одновременно подключаемых электроприборов. В зависимости от этого генератор, который вы выберете, может значительно отличаться по весу, а это имеет большое значение при перемещении и транспортировке;
• продолжительность использования, которая тоже влияет на тип, габариты и вес электростанции;
• место установки генератора, из которого следует тип электростанции – инверторный (с низким уровнем шума) или традиционный (с большими возможностями подключения и эксплуатации).

Промышленное использование

Промышленные потребности в электроэнергии варьируются широко, в зависимости от того, какие инструменты вы используете. Чтобы определить ваши потребности в электроэнергии, начните с нашего руководства по оценке мощности , которое может помочь вам выполнить быструю оценку. Просто выберите инструменты, которые вы будете использовать, и посчитайте мощность.

Необходимо иметь в виду, что мощность генератора, необходимая для запуска электроинструмента или электроприбора с электродвигателем, должна быть намного выше, чем для электрических потребителей, не имеющих в своем оснащении электродвигателей. Подробнее о необходимой пусковой мощности генератора см. ниже.

Если вам нужна мощность конкретного инструмента, см. наш раздел определение мощности, необходимой для прибора ниже.

См. наш раздел управление питанием, чтобы научиться использовать небольшой генератор для получения большего количества электроэнергии.

Определение мощности потребителей электроэнергии.

Большинство потребителей электротока имеют обозначение мощности в максимальном номинальном значении.

Для большинства электроприборов и электрических двигателей требования к электрической мощности указываются в амперах.

• Маркировка снизу или сбоку
• Паспортная табличка
• Информационный блок находится на всех электродвигателях.
Имейте в виду, что:
• Для электроприборов с электродвигателями нужна дополнительная мощность для запуска – до 3-кратного значения указанной мощности.

Наше Руководство по оценке мощности также содержит указание средней мощности для большинства электроприборов.

Как перевести амперы в ватты?

На электроприборах зачастую указываются требования к мощности в амперах. На большинстве генераторов указывается производимая мощность в ваттах. К счастью, эти характеристики легко перевести из одной в другое:

• Ватт = вольт x ампер
• Ампер = ватт / вольт

Большинство электроприборов потребляют 230 вольт. В нашем руководстве по оценке мощности см. перечень способов применения электроприборов 230 вольт.

Если у вас есть две характеристики электроприбора (например, вольт, ампер), то вы можете узнать потребляемую мощность этого электроприбора (в Вт). Эта величина поможет определить номинальную мощность вашего генератора.

Максимальная и номинальная мощность генератора.

Все потребители электрического тока делятся на 2 типа.

Первый тип потребителей, такие как электролампы, электронагреватели, телевизоры, радиоприемники и т.д. называются активными потребителями.

Потребители, имеющие в своем устройстве электродвигатели, такие как электроинструменты, холодильники, вентиляторы, насосы … называются реактивными. Такие электрические потребители в момент пуска требуют дополнительной мощности от генератора.

Для того, чтобы правильно рассчитать ваши потребности в мощности, вам нужно знать какой вид потребителей необходимо будет подключить к генератору.

Активные потребители электрического тока

Активные потребители электрического тока довольно просты: они требуют одинакового количества мощности как для запуска, так и для последующей работы оборудования. Примеры активных нагрузок:

• Осветительные лампы
• Кофеварка
• Тостер

Реактивные потребители электрического тока

Реактивные потребители электрического тока имеют в своем устройстве электрический двигатель, который требует дополнительной мощности для запуска, но значительно меньше мощности для работы после запуска. Как правило, мощность запуска в 3 раза больше мощности работы. Примеры реактивных нагрузок:

• Холодильники / морозильники
• Вентиляторы печи
• Погружные насосы
• Кондиционеры
• Шлифовальные станки
• Воздушные компрессоры
• Электроинструмент

Некоторые бытовые приборы, такие как обогреватель или холодильник, имеют внутренние вентиляторы, которые запускаются с перерывами. Каждый раз для запуска вентилятора требуется дополнительная мощность. Холодильники также имеют цикл размораживания, который требует дополнительной мощности, помимо компрессора и вентиляторов.

Реактивные нагрузки могут также требовать дополнительной мощности, когда электродвигатель начинает работать. Например, когда электрическая пила начинает пилить древесину, ее потребляемая мощность будет увеличиваться. Это также необходимо учитывать при расчете мощности генератора.

Мощность моего прибора 1 000 ватт, но для его работы требуется 1 600 ватт. Почему?

На всех электрических потребителях содержится маркировка или информация с указанием мощности. Например, на фене может быть указано «1 000 Вт». Это значит, что фен сам во время своей работы потребляет 1 000 ватт электрической энергии. Но, полная потребляемая электрическая мощность, которую использует фен от розетки электропитания всегда больше чем та, которую он потребляет во время работы. Потому, что в момент включения, в данном случае фена, происходит подключение не только тепловых нагревательных элементов фена (которые являются активными потребителями), но вводится в действие вентилятор, он же электродвигатель (который является реактивным потребителем). Кроме того, со временем, потребляемая мощность такого электроприбора может вырасти из-за дополнительных потерь или нагрузок, появляющихся в связи со старением электроприбора.

Информационный блок

У всех электроприборов вы всегда можете определить необходимую потребляемую электрическую мощность, изучив информацию, предоставленную производителем или на самом электроприборе, или в руководстве по эксплуатации.

Все электрические потребители и особенно электродвигатели должны предоставлять информацию с указанием напряжения в вольтах, силе тока в ампер, фаз, мощности в ваттах.

Напряжение в Вольтах (V) – должно быть 230 или 400 V. Это означает, что двигатель может быть подключен для работы при 230В или 400В. Генераторы Honda производят напряжение 230В или 400Вольт.

Сила тока в Амперах (A) – указывает силу тока, необходимую для РАБОТЫ электродвигателя, но не учитывает потребляемую мощность в момент пуска.

Количество фаз – генераторы Honda бывают как однофазными (230V), так и трехфазными (400V).

Частота (Гц) – все электроприборы в России работают со частотой 50 Гц.

Чтобы определить необходимую потребляемую электрическую мощность, используйте следующую формулу
Ампер х Вольт = Ватт

Максимальная и номинальная мощность генератора

Зачастую в рекламе генераторов указывается только максимальная мощность, которую они могут производить. Если нет информации о том, какая мощность указана, следует считать это значение максимальной мощностью. Если нет указания номинальной мощность генератора, то её придется рассчитать.

• Максимальная мощность – мощность, которую может производить генератор, но кратковременно. У разных производителей генераторов время работы на максимальной мощности – различно. У генераторов Хонда максимальная мощность, как правило, возможна до 30 минут.
• Номинальная мощность – мощность, которую генератор может производить в течение длительного периода времени. У генераторов Хонда, как правило, номинальная мощность составляет 90% максимальной мощности.

Номинальная мощность используется для определения возможности данного генератора обеспечивать электроэнергией тех потребителей, которых вы планируете подключить к этому генератору

Рекомендация: Чтобы определить, какой именно генератор Honda вам подходит, необходимо оценить мощность потребителей энергии вы можете воспользоваться приведенной ниже таблицей или, что более правильно, обратитесь к любому официальному дилеру Honda, который с удовольствием вам поможет.

Выбрать

Электричество из дождя, плазма против вируса и шахматы по-скандинавски

• Леонид Лунеев
• Би-би-си

15 февраля 2020

В очередной подборке интересных научных новостей недели:

Автор фото, HK Uni

Одна дождинка - это уже свет

Принцип использования воды для выработки электроэнергии не нов. Во всем мире действуют сотни приливных и гидроэлектростанций, однако эффективно утилизировать низкочастотную кинетическую энергию дождевых капель до сих пор не удавалось.

А теперь представьте себе одну-единственную каплю воды, которая вырабатывает достаточно энергии, чтобы зажечь 100 светодиодных лампочек.

"Как показывают наши эксперименты, капля объемом в 100 микролитров, упавшая с высоты в 15 сантиметров, способна выработать ток напряжением в 140 вольт", - утверждает автор проекта, профессор Гонконгского университета Цзуанькай Вон.

Капельные генераторы электричества известны давно, их работа основана на принципе, когда электроэнергия вырабатывается за счет контакта двух материалов, которые при трении обмениваются электронами (вспоминаем эбонитовую палочку).

К сожалению, КПД таких генераторов крайне низок, однако ученым из Гонконга удалось преодолеть этот недостаток.

Изобретатели применили политетрафторэтилен (ПТФЭ), который при ударе по нему капель воды способен постепенно накапливать заряд, совместив его с полевым транзистором из тех, что применяются в современной электронике.

Генератор состоит из двух электродов: один из них сделан из алюминия, другой - из оксида индия и олова и покрыт этим самым ПТФЭ. На нем, собственно, и генерируется заряд.

Падающие капли воды соединяют два электрода и превращают конструкцию в замкнутую электрическую цепь, высвобождая накопленный заряд и вырабатывая электрический ток.

По словам авторов изобретения, их миниэлектростанцию можно строить везде, где жидкость соприкасается с твердой поверхностью, а вода может быть как дождевой, так и морской.

Профессор Вон надеется, что новая технология утилизации водяных капель поможет в решении глобальной проблемы поиска возобновляемых источников энергии.

"Вырабатывая электричество из дождевых капель, мы могли бы поспособствовать гармоничному развитию мира на основе восполнения энергетических ресурсов", - считает он.

Плазмой по вирусу: новый способ борьбы с инфекциями

Автор фото, robertcoeliusmichiganengineeringcommunications-mar

На фоне вспышки китайского коронавируса перед учеными в очередной раз встала задача: как обезопасить людей от заражения в общественных местах.

Маски и фильтры способны решить эту проблему лишь отчасти, поскольку не в состоянии задерживать крошечные вирусы.

В качестве альтернативы ученые из Мичиганского университета предлагают бороться с заразой с помощью низкотемпературного плазменного реактора.

Плазма, или ионизированный газ, - это одно из четырех агрегатных состояний вещества, состоящего не из нейтральных атомов и молекул, а из электронов и заряженных ионов.

Существует сразу несколько теорий относительно того, как плазма низких температур убивает бактерии, однако убить вирус не так просто - хотя бы потому, что он изначально является лишь условно живым.

В ходе экспериментов выяснилось, что удар плазмы обеззараживает воздух на 99%: ДНК вирусов при этом не страдает, но у них пропадает способность к заражению. Ученые объясняют это тем, что плазма окисляет вирусы, отключая у них механизмы, с помощью которых они проникают в клетки.

Врачи пока не знают, почему некоторые вирусы и бактерии, находясь в воздухе, дольше сохраняют способность к заражению, но именно эта способность делает их более опасными. Ведь в замкнутых многолюдных пространствах - к примеру, в салоне самолета, - когда естественная концентрация патогенных частиц долгое время не спадает, опасность распространения инфекции особенно высока.

Поэтому применение плазменного реактора, а по сути - большого вентилятора с плазменной установкой, который способен за доли секунды убить бактерии и нейтрализовать вирусы, могло бы стать эффективным средством борьбы с инфекциями, которые распространяются воздушно-капельным путем.

Смерть на кончике хвоста

Автор фото, Getty Images

Никто уже не сможет с точностью сказать, отчего скончался этот динозавр, живший на территории современного канадского штата Альберта, но 66 миллионов лет назад он в последний раз взмахнул своим могучим хвостом.

Собственно, все, что осталось от этого гадрозавра - гигантского утконосого травоядного ящера, - это 11 хвостовых позвонков. И 8 из них явили ученым признаки болезни, ранее не наблюдавшейся у динозавров, зато встречающейся у современного человека.

"В двух позвонках мы обнаружили большие каверны, - объясняет специалист по эволюционной биологии Тель-Авивского университета Хила Мэй. - И они были очень похожи на каверны, возникающие при клеточном гистиоцитозе Лангерганса (КГЛ) - редком онкологическом заболевании, которое в наши дни встречается у людей".

Автор фото, Assaf Ehrenreich/Tel Aviv University

Результаты микротомографии подтвердили первоначальный диагноз ученых, доказав, что эта редкая форма рака существовала уже в конце позднего мелового периода.

По словам ученых, КГЛ и раньше находили у животных, в частности, у древесных землероек и тигров, но у динозавра признаки этого редкого заболевания выявлены впервые.

В наше время от КГЛ, который сопровождается сильными болями и опухолями, как правило, страдают дети. И хотя в большинстве случаев болезнь удается вылечить, врачи пока что мало знают о том, что именно ее вызывает.

Поэтому специалисты полагают, что открытие КГЛ у динозавров поможет понять эволюционные процессы этого заболевания и то, как динозавры научились с ним справляться и выживать. А это, в свою очередь, может привести к созданию эффективных методов лечения КГЛ.

Шахматы для викингов: партия, которая не закончится добром

Автор фото, Durham University

В промежутках между грабежами и насилием викинги, совершавшие первые набеги на Англию, любили посидеть за настольной игрой.

Об этом ученым из Даремского университета поведала очень редкая археологическая находка, сделанная на острове Линдисфарн у северо-восточного побережья Англии.

Судя по всему, эта фишка из белого и синего стекла размером с небольшую конфету была королем из древней скандинавской игры hnefatafl ("Королевский стол"), которая чем-то напоминала шахматы.

Ценность находки заключается в том, что ей около 1200 лет, и это лишь вторая подобная фишка, обнаруженная в Британии.

Впрочем, не все историки убеждены в том, что викинги шли в бой с настольной игрой и фишка выпала из кармана захватчика во время рейда.

"Не исключено, что это была фигура из похожей игры, в которую играли представители элиты в северной Англии еще до того, как там появились викинги", - считает археолог Лиса Уэсткотт Уилкинз.

Если это в самом деле фигура из местной версии игры, то это еще более важно и интересно, поскольку свидетельствует о растущем влиянии скандинавской культуры на монахов Линдисфарна и на всю средневековую Нортумбрию.

Кстати, в этой игре короля тоже нужно защищать от других фигур. Что же касается настоящих шахмат, то первые резные фигурки появились в Европе чуть позже.

И еще это говорит о том, что средневековый Линдисфарн был оживленным местом, а вовсе не скучной и аскетичной обителью монахов, как мы часто представляем времена раннего христианства.

"Только вообразите: викинги, высадившиеся на Линдисфарне, могли, хотя бы теоретически, сыграть с местными монахами партию в игру, которая была известна обеим сторонами, хотя они почти наверняка заспорили бы о том, по чьим правилам играть", - говорит Уэсткотт Уилкинз.

Найден способ получения электроэнергии из дождевой воды

https://ria.ru/20200217/1564877667.html

Найден способ получения электроэнергии из дождевой воды

Найден способ получения электроэнергии из дождевой воды

Ученые разработали новый метод получения электроэнергии из капель дождя. Благодаря предложенным усовершенствованиям им удалось добиться невероятной... РИА Новости, 17.02.2020

2020-02-17T15:43

2020-02-17T15:43

2020-02-17T15:43

наука

физика

химия

открытия - риа наука

гонконг

китай

сша

энергетика

экология

/html/head/meta[@name='og:title']/@content

/html/head/meta[@name='og:description']/@content

https://cdn22.img.ria.ru/images/149540/62/1495406286_0:138:2000:1263_1920x0_80_0_0_3f6e96c4f9e0cee44265e6375c49888c.jpg

МОСКВА, 17 фев — РИА Новости. Ученые разработали новый метод получения электроэнергии из капель дождя. Благодаря предложенным усовершенствованиям им удалось добиться невероятной эффективности: энергии одной дождевой капли хватает, что бы зажечь 100 светодиодных ламп. Описание приведено в журнале Nature.Попытки получать энергию из падающих с неба дождевых капель делались давно, но все они упирались в мощность генератора, которая оказывалась слишком малой. В новом исследовании китайские инженеры в сотрудничестве с американскими коллегами предлагают новый интерфейс энергогенерирующей установки, при котором мощность генератора существенно увеличивается.Капли дождя, падая на поверхность пластин генератора, создают водяной мост между алюминиевым электродом и электродом из оксида индия и олова. Образуется замкнутый контур, в котором может высвобождаться энергия. Идея разработчиков заключалась в том, чтобы накрыть поверхность генератора пленкой из политетрафторэтилена (ПТФЭ), которая способна накапливать поверхностный заряд при непрерывном попадании капель воды, пока он не достигнет насыщения. В подобном устройстве капли действуют как резисторы, а поверхностное покрытие — как конденсатор.Хотя проводимые ранее эксперименты с каплями воды также демонстрировали возможность преобразовывать их энергию в электричество, авторы пишут, что мгновенная мощность, создаваемая их генератором с покрытием, оказалась в тысячи раз выше, чем в предыдущих подходах, в которых отсутствовало покрытие. Прототип для практического применения будет готов в ближайшие пять лет, обещают ученые. В перспективе можно будет получать энергию от капель дождя, попадающих на любую поверхность — крышу дома, корпус лодки или купол зонта, от которого можно будет заряжать телефон. А для регионов, где в определенное время года идут сильные дожди, такой способ получения энергии из природного возобновляемого источника может быть весьма перспективным."Наше исследование показывает, что капля объемом 100 микролитров воды, падающая с высоты 15 сантиметров, может генерировать напряжение свыше 140 вольт, а за счет ее мощности могут питаться 100 небольших светодиодных ламп", — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования Ван Цуанкая (Zuankai Wang), инженера из Городского университета Гонконга."Значимость этой технологии заключается в существенно увеличенной электрической мощности на каждую каплю дождя, которая делает устройство намного более эффективным для преобразования энергии из падающей капли в электричество", — говорит еще один участник исследования, химик Сяо Чен Цзэн (Xiao Cheng Zeng) из Университета Небраски-Линкольна (США). Технология, предложенная авторами, является универсальной для получения энергии из любой воды, не обязательно дождевой. Ее можно использовать и в замкнутых резервуарах или трубах."Наш дизайн является общим, что означает, что его можно усовершенствовать, чтобы собирать энергию водяных волн и даже замкнутой воды внутри трубы. Для этого не нужно использовать падающую каплю", — говорит Ван.Авторы отмечают, что у их технологии есть еще нерешенные вопросы, один из них — коррозия электродов. Но за пять лет, которые отведены проектом на разработку промышленного образца, ученые планируют устранить эти препятствия.Исследователи надеются, что предложенный ими метод использования дождевой воды для выработки электроэнергии станет важным шагом в направлении энергоэффективности и экологически чистой энергетики.

https://ria.ru/20190326/1552093195.html

https://ria.ru/20190912/1558378000.html

гонконг

китай

сша

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn22.img.ria.ru/images/149540/62/1495406286_67:0:1934:1400_1920x0_80_0_0_52a22dfd5618ae364e5facb9669438e1.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

физика, химия, открытия - риа наука, гонконг, китай, сша, энергетика, экология

МОСКВА, 17 фев — РИА Новости. Ученые разработали новый метод получения электроэнергии из капель дождя. Благодаря предложенным усовершенствованиям им удалось добиться невероятной эффективности: энергии одной дождевой капли хватает, что бы зажечь 100 светодиодных ламп. Описание приведено в журнале Nature.

Попытки получать энергию из падающих с неба дождевых капель делались давно, но все они упирались в мощность генератора, которая оказывалась слишком малой. В новом исследовании китайские инженеры в сотрудничестве с американскими коллегами предлагают новый интерфейс энергогенерирующей установки, при котором мощность генератора существенно увеличивается.

Капли дождя, падая на поверхность пластин генератора, создают водяной мост между алюминиевым электродом и электродом из оксида индия и олова. Образуется замкнутый контур, в котором может высвобождаться энергия. Идея разработчиков заключалась в том, чтобы накрыть поверхность генератора пленкой из политетрафторэтилена (ПТФЭ), которая способна накапливать поверхностный заряд при непрерывном попадании капель воды, пока он не достигнет насыщения. В подобном устройстве капли действуют как резисторы, а поверхностное покрытие — как конденсатор.

Хотя проводимые ранее эксперименты с каплями воды также демонстрировали возможность преобразовывать их энергию в электричество, авторы пишут, что мгновенная мощность, создаваемая их генератором с покрытием, оказалась в тысячи раз выше, чем в предыдущих подходах, в которых отсутствовало покрытие.

Прототип для практического применения будет готов в ближайшие пять лет, обещают ученые. В перспективе можно будет получать энергию от капель дождя, попадающих на любую поверхность — крышу дома, корпус лодки или купол зонта, от которого можно будет заряжать телефон. А для регионов, где в определенное время года идут сильные дожди, такой способ получения энергии из природного возобновляемого источника может быть весьма перспективным.

26 марта 2019, 09:03НаукаУченые нашли быстрый способ получать материалы "новой энергетики"

"Наше исследование показывает, что капля объемом 100 микролитров воды, падающая с высоты 15 сантиметров, может генерировать напряжение свыше 140 вольт, а за счет ее мощности могут питаться 100 небольших светодиодных ламп", — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования Ван Цуанкая (Zuankai Wang), инженера из Городского университета Гонконга.

"Значимость этой технологии заключается в существенно увеличенной электрической мощности на каждую каплю дождя, которая делает устройство намного более эффективным для преобразования энергии из падающей капли в электричество", — говорит еще один участник исследования, химик Сяо Чен Цзэн (Xiao Cheng Zeng) из Университета Небраски-Линкольна (США).

Технология, предложенная авторами, является универсальной для получения энергии из любой воды, не обязательно дождевой. Ее можно использовать и в замкнутых резервуарах или трубах.

"Наш дизайн является общим, что означает, что его можно усовершенствовать, чтобы собирать энергию водяных волн и даже замкнутой воды внутри трубы. Для этого не нужно использовать падающую каплю", — говорит Ван.

Авторы отмечают, что у их технологии есть еще нерешенные вопросы, один из них — коррозия электродов. Но за пять лет, которые отведены проектом на разработку промышленного образца, ученые планируют устранить эти препятствия.

Исследователи надеются, что предложенный ими метод использования дождевой воды для выработки электроэнергии станет важным шагом в направлении энергоэффективности и экологически чистой энергетики.

12 сентября 2019, 09:00НаукаУченые подошли к пониманию природы космических лучей сверхвысоких энергий

Солнечная электростанция, интернет в деревне и самоизоляция — Техника на vc.ru

Почти год прошел с моей публикации об установке солнечной электростанции на дом 200 м². В начале весны грянула пандемия и заставила всех пересмотреть взгляды на свое жилище, возможности существования в изоляции от общества и отношение к технологиям.

{"id":139226,"url":"https:\/\/vc.ru\/tech\/139226-solnechnaya-elektrostanciya-internet-v-derevne-i-samoizolyaciya","title":"\u0421\u043e\u043b\u043d\u0435\u0447\u043d\u0430\u044f \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u043e\u0441\u0442\u0430\u043d\u0446\u0438\u044f, \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u043d\u0435\u0442 \u0432 \u0434\u0435\u0440\u0435\u0432\u043d\u0435 \u0438 \u0441\u0430\u043c\u043e\u0438\u0437\u043e\u043b\u044f\u0446\u0438\u044f","services":{"facebook":{"url":"https:\/\/www. facebook.com\/sharer\/sharer.php?u=https:\/\/vc.ru\/tech\/139226-solnechnaya-elektrostanciya-internet-v-derevne-i-samoizolyaciya","short_name":"FB","title":"Facebook","width":600,"height":450},"vkontakte":{"url":"https:\/\/vk.com\/share.php?url=https:\/\/vc.ru\/tech\/139226-solnechnaya-elektrostanciya-internet-v-derevne-i-samoizolyaciya&title=\u0421\u043e\u043b\u043d\u0435\u0447\u043d\u0430\u044f \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u043e\u0441\u0442\u0430\u043d\u0446\u0438\u044f, \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u043d\u0435\u0442 \u0432 \u0434\u0435\u0440\u0435\u0432\u043d\u0435 \u0438 \u0441\u0430\u043c\u043e\u0438\u0437\u043e\u043b\u044f\u0446\u0438\u044f","short_name":"VK","title":"\u0412\u041a\u043e\u043d\u0442\u0430\u043a\u0442\u0435","width":600,"height":450},"twitter":{"url":"https:\/\/twitter.com\/intent\/tweet?url=https:\/\/vc.ru\/tech\/139226-solnechnaya-elektrostanciya-internet-v-derevne-i-samoizolyaciya&text=\u0421\u043e\u043b\u043d\u0435\u0447\u043d\u0430\u044f \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u043e\u0441\u0442\u0430\u043d\u0446\u0438\u044f, \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u043d\u0435\u0442 \u0432 \u0434\u0435\u0440\u0435\u0432\u043d\u0435 \u0438 \u0441\u0430\u043c\u043e\u0438\u0437\u043e\u043b\u044f\u0446\u0438\u044f","short_name":"TW","title":"Twitter","width":600,"height":450},"telegram":{"url":"tg:\/\/msg_url?url=https:\/\/vc. ru\/tech\/139226-solnechnaya-elektrostanciya-internet-v-derevne-i-samoizolyaciya&text=\u0421\u043e\u043b\u043d\u0435\u0447\u043d\u0430\u044f \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u043e\u0441\u0442\u0430\u043d\u0446\u0438\u044f, \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u043d\u0435\u0442 \u0432 \u0434\u0435\u0440\u0435\u0432\u043d\u0435 \u0438 \u0441\u0430\u043c\u043e\u0438\u0437\u043e\u043b\u044f\u0446\u0438\u044f","short_name":"TG","title":"Telegram","width":600,"height":450},"odnoklassniki":{"url":"http:\/\/connect.ok.ru\/dk?st.cmd=WidgetSharePreview&service=odnoklassniki&st.shareUrl=https:\/\/vc.ru\/tech\/139226-solnechnaya-elektrostanciya-internet-v-derevne-i-samoizolyaciya","short_name":"OK","title":"\u041e\u0434\u043d\u043e\u043a\u043b\u0430\u0441\u0441\u043d\u0438\u043a\u0438","width":600,"height":450},"email":{"url":"mailto:?subject=\u0421\u043e\u043b\u043d\u0435\u0447\u043d\u0430\u044f \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u043e\u0441\u0442\u0430\u043d\u0446\u0438\u044f, \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u043d\u0435\u0442 \u0432 \u0434\u0435\u0440\u0435\u0432\u043d\u0435 \u0438 \u0441\u0430\u043c\u043e\u0438\u0437\u043e\u043b\u044f\u0446\u0438\u044f&body=https:\/\/vc. ru\/tech\/139226-solnechnaya-elektrostanciya-internet-v-derevne-i-samoizolyaciya","short_name":"Email","title":"\u041e\u0442\u043f\u0440\u0430\u0432\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430 \u043f\u043e\u0447\u0442\u0443","width":600,"height":450}},"isFavorited":false}

23 882 просмотров

У меня же за это время прошло боевое крещение всей техники и моего подхода самодостаточности своего дома. Сегодня я хочу рассказать о солнечной энергии, обеспечении себя в автономии всеми инженерными системами, а также нормальном и резервном доступе в интернет. За статистикой и накопленным опытом — под кат.

Это еще не БП, но испытание нервов и подхода к организации жизни. Когда я строил дом, я рассчитывал на то, что какое-то время могут отсутствовать привычные жителю любого города удобства: вода, электричество, тепло, связь. Поэтому подход мой основывался на резервировании всех критически важных систем:

Вода. Собственная скважина, но есть колодец, чтобы набрать воду ведром, если выйдет из строя насос или откажет электросеть.

Тепло. Теплоемкая стяжка, которая нагревается теплыми водяными полами и теряет до 3–4 градусов в сутки при –20 за окном. То есть до замерзания, при отсутствии внешней электросети, есть 2–3 дня, чтобы ввести в строй резервную систему отопления (газовый котел с питанием от баллонного газа).

Электричество. Помимо стандартных подведенных 15 кВт (3 фазы), есть собственная солнечная электростанция мощностью 6 кВт, запасом энергии в АКБ до 6,5 кВт*ч (70% разряда аккумуляторов) и солнечными панелями на 2,5 кВт.

Практика показала, что летом, за счет работы на АКБ в вечерне-ночное время и подзарядки от солнца днем, можно жить автономно практически неограниченное время с некоторыми оговорками, о которых я поговорю ниже. Кроме того, есть резервный генератор, если долго будет отсутствовать внешняя сеть и будет пасмурно несколько дней – тогда достаточно запустить генератор и подзарядить АКБ.

Интернет. Мобильный роутер с направленной антенной и SIM-картами двух наиболее быстрых операторов сотовой связи.

Более подробно хочу остановиться именно на солнечной энергии и доступе в сеть, так как они особенно востребованы и технологичны.

Солнечная электростанция

За прошедшее время я подкопил информацию о выработке солнечной энергии по месяцам. На графиках отчетливо видно, как с приходом осени и уменьшением светового дня, снижается общая выработка.

Зимой солнца практически нет или оно настолько низко к горизонту, что тех крох энергии, которые удается собрать с помощью солнечных панелей, хватает только на поддержание минимальной работы электроприборов.

Мне очень часто задают вопрос по поводу отопления электричеством вырабатываемым от солнечных панелей. Просто посмотрите на показатели выработки в декабре за весь месяц и прикиньте, на сколько часов работы одного электрообогревателя хватит этой энергии! Напомню, что среднее потребление масляного радиатора равно 1,5 кВт.

Также я собрал очень интересную статистику потребления электроприборов за один цикл:

• Стиральная машина — 1,2 кВт*ч.
• Хлебопечь — 0,7 кВт*ч.
  
• Посудомоечная машина — 1 кВт*ч.
  
• Бойлер 100л – 5,8 кВт*ч.
  

Сразу видно, что большая часть энергии уходит на нагрев воды, а не на работу насосов или моторов. Поэтому я отказался от электрочайника и электроплиты, который хоть и кипятит воду довольно быстро, но тратит на это драгоценную электроэнергию, которой может не хватить для работы других жизненно важных систем. При этом плита и духовой шкаф у меня газовые и будут работать даже при полном выходе из строя всей электроники.

Также приведу статистику выработки энергии по дням за июнь 2020 года.

С учетом того, что в РФ пока нет возможности частным лицам продавать выработанную ВИЭ энергию в сеть, ее нужно утилизировать самостоятельно, иначе она «пропадает». Мой сетевой инвертор настроен таким образом, что для работы домашних электроприборов приоритетно используется энергия солнца, а потом энергия из сети.

Но если дом потребляет 300–500 Вт, когда ясное небо и солнышко жарит, то будь хоть сколько панелей, а энергию девать некуда. Отсюда я вывел несколько правил, которые применимы ко всем хозяйствам, где есть солнечная электростанция:

• Стиральная машина, посудомойка, хлебопечка включаются в околопик и пик дневной выработки, чтобы максимально задействовать энергию, полученную от солнца.
• Электрический бойлер греет воду с 23 до 7 часов по ночному тарифу, а потом с 11 до 18, когда солнце находится над панелями. Вода при этом не успевает остыть полностью, если только не купаются подряд несколько человек в промежуток с 18 до 23 часов. В этом случае, бойлер включается вручную.
  
• Газонокосилку и триммер я использую электрические: во-первых, электромоторы гораздо проще в работе, не требуют ГСМ и такого тщательного обслуживания, как бензиновые. Во-вторых, они тише работают. В-третьих, стоимость одного хорошего удлинителя равна канистре бензина и бутылке масла, а работать этот удлинитель будет куда дольше. В-четвертых, работа электрических косилок в солнечный день для меня бесплатна.
  

То есть все энергозатратные работы перенесены на дневное время, когда много солнца. Иной раз стирку можно отложить на день, если это не критично, ради ясной погоды.

Нагрузку в течение дня можно увидеть на следующем графике. Здесь видно, как в 11 часов включился бойлер и он закончил нагрев воды в районе 12 часов, тогда же включались другие электроприборы. После 13 часов использовалась электрическая газонокосилка, когда резко подскакивала выработка от солнечных панелей. Если бы лишнюю энергию можно было продавать, то график выработки был пологий, а излишки просто утекали в сеть, где потреблялись моими соседями.

Таким образом, за 11 месяцев, включая пасмурную осень и зиму, моя солнечная электростанция выработала 1,2 мегаватт*часа энергии, которая досталась мне абсолютно бесплатно.

Итог эксплуатации: Монокристаллические панели TopRay Solar за год не потеряли своей эффективности, так как выработка выскакивает даже за заявленные 2520 Вт (9 панелей по 280 Вт) при неоптимальном угле установки.

Жить с помощью солнечной электростанции можно летом полностью автономно, а весной и осенью-экономно, если отказаться от электроплиты и электрочайника. Отапливаться электричеством от солнечных панелей невозможно. Зато летом кондиционер отлично работает только за счет вырабатываемой энергии.

Доступ в интернет

В июне прошлого года я протестировал роутер Tandem-4GR от российской компании Microdrive. Он зарекомендовал себя настолько хорошо, что я даже установил один экземпляр себе в машину и он до сих пор обеспечивает меня доступом в сеть во время поездок.

А вот дома я поставил параболическую сетчатую антенну, которая обладает минимальной парусностью, и подключил её ко второму такому же роутеру. Но меня терзала мысль о необходимости резервирования, ведь если закончатся деньги на балансе, сломается вышка оператора или у него отвалится канал связи, то и я останусь без выхода в сеть. Кстати, во время осенней грозы именно так и произошло, когда связь исчезла на 4 часа.

В начале этого года эта же компания выкатила на рынок устройство с поддержкой двух сим-карт и я не смог пройти мимо. Я даже выпустил обзор этого роутера, который оказался просто фантастически живучим и удобным в эксплуатации.

Я его смонтировал на кронштейн антенны и теперь у меня не только минимальное расстояние от излучателя до роутера, то есть я не теряю сигнал на длинных проводах, но и зарезервирован канал на два разных провайдера.

Роутер периодически пингует заданные хосты и в случае отсутствия отклика переключается на другую симку. Для пользователя это проходит совершенно незаметно и это реально полезная функция. Мне же еще повезло, что вышки находятся примерно на одной линии, так как «луч» такой антенны очень узкий и вероятность получить хороший сигнал сразу от двух операторов не очень высокий.

Но подобную задачу у знакомого я решил применив панельную антенну, диаграмма направленности которой заметно шире. В итоге, работают оба оператора, но основной симкой выбрана та, где оператор дает больше скорости.

После установки этого роутера я забыл о необходимости что-либо делать со своей сетью и теперь только жалею, что роутер поддерживает LTE Cat.4 и имеет интерфейс 100 Мбит/с, не давая качать файлы еще быстрее. Хотя один из операторов в моем наборе симок поддерживает агрегацию каналов и способен дать скорость выше, но тут я упираюсь в скорость стомегабитного интерфейса.

Компания Microdrive очень охотно откликается на пожелания пользователей и обещает в этом году выпустить роутер с поддержкой LTE Cat.6 и гигабитным интерфейсом, а значит можно будет иметь такую скорость, что проводной провайдер просто остается за бортом.

Минус мобильного интернета только один — время отклика заметно выше, чем у операторов проводной связи, но это критично лишь заядлым геймерам, где заметна разница между 5 и 40 мс. Остальные пользователи оценят возможность свободного перемещения.

Итог: две SIM-карты всегда лучше одной, а операторы сотовой связи куда быстрее исправляют проблемы на линии, чем операторы проводного интернета. Уже сейчас роутеры с поддержкой LTE Cat.4 могут конкурировать в цене ежемесячного доступа в сеть с проводными провайдерами, а при появлении роутера с поддержкой LTE Cat.6 разница в скорости доступа в сеть нивелируется и останется только разница отклика в несколько десятков миллисекунд, которые критичны только геймерам.

Заключение

Все идеи, заложенные при проектировании дома, себя оправдали. Теплые водяные полы отлично греют, обладая большой инертностью. Нагреваю я их электрокотлом по ночному тарифу, а днем полы медленно отдают тепло — хватает без догревов при температуре до –15 на улице. Если температура ниже, то приходится включать на несколько часов котел днем.

Однажды скважина замерзла, когда на улице было –28, но колодец не пригодился. Я проложил греющий саморегулирующийся кабель вдоль трубы от скважины до ввода в дом и это решило проблему. Надо было сделать это сразу летом.

Теперь у меня подогрев магистрали включается на ночь, если на улице температура ниже –15 градусов. Днем его включать нет необходимости, так как разбор воды достаточный, чтобы размораживать наледь, возникающую за время простоя.

Солнечная электростанция часто работает в режиме ИБП для всего дома, так как в частном секторе за городом отключения от получаса до 8 часов — привычное дело. В этом году энергетики постарались и с января по март аварий не было, но с наступлением апреля начались ремонтные работы на всем протяжении линий и отключения электроэнергии стали постоянными.

Вторая функция солнечной электростанции — генерация собственной энергии: первый выработанный мегаватт*час собственной энергии произошел за 10,5 месяцев, включая осень и зиму. А будь возможность продавать излишки выработки в сеть, то первый мегаватт был бы выработан заметно раньше.

Что касается мобильного интернета, то уже можно смело заявлять, что по скоростям он приблизился к витой паре, которую затягивает большинство провайдеров в квартиры, а по надежности даже выше. Это заметно по тому, как быстро восстанавливают связь проводные провайдеры и операторы сотовой связи.

У опсосов, даже при «падении» одной вышки, роутер переключается на другую и связь восстанавливается. А если оператор вообще перестал работать, то двухсимочный роутер просто переключается на другого оператора и происходит это незаметно для пользователей.

Пандемия и всё с ней связанное продемонстрировала, что в своём доме жить гораздо безопаснее и вольготнее: никаких пропусков на прогулки по участку, отсутствие соседей с гиперактивными детьми, которые будут скакать по всему дому, нормальная связь и возможность удаленной работы, а также зарезервированные системы жизнеобеспечения делают жизнь очень привлекательной.

А теперь я готов ответить на ваши вопросы.

Водяные генераторы электричества на реке. Мини ГЭС. Виды и работа. Применение и устройство. Особенности. Для чего могут быть использованы данные сооружения

Экология потребления.Наука и техника:Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы по мощности сравнимы с солнечными батареями и ветряками, но производят гораздо больший объем электроэнергии.

Поскольку тарифы на электроэнергию в последнее время начали расти, все большую актуальность среди населения приобретают возобновляемые источники электроэнергии, позволяющие получать электричество практически бесплатно. Среди известных человечеству подобных источников стоит выделить солнечные батареи, ветрогенераторы, а также домашние гидроэлектростанции. Но последние являются достаточно сложными, ведь работать им приходится в очень агрессивных условиях. Хотя это вовсе не говорит, что мини-ГЭС своими руками соорудить невозможно.

Чтобы сделать все правильно и качественно, главное – подобрать правильные материалы. Они должны обеспечивать максимальную долговечность работы станции. Создаваемые своими руками домашние гидрогенераторы, мощность которых сравнима с аналогичной у солнечных батарей и ветряков, могут производить гораздо больший объем энергии. Но хотя от материалов и зависит многое, на них все не заканчивается.

РАЗНОВИДНОСТИ МИНИ-ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Существует большое количество разнообразных вариаций мини-ГЭС, каждая из которых имеет свои преимущества, особенности и недостатки. Выделяют следующие виды этих устройств:

• гирляндную;
• пропеллерную;
• ротор Дарье;
• водяное колесо с лопастями.

Гирляндная ГЭС состоит из троса, на котором закреплены роторы. Такой трос перетягивают через реку и погружают в воду. Поток воды в реке начинает вращать роторы, которые в свою очередь крутят трос, на одном конце которого расположен подшипник, а на втором – генератор.

Следующий вид – это водяное колесо с лопастями. Его устанавливают перпендикулярно водной глади, погружая меньше чем наполовину. Поскольку поток воды воздействует на колесо, оно вращается, и заставляет крутиться генератор для мини-ГЭС, на котором закреплено это колесо.

Что касается пропеллерной ГЭС, то представляет она собой ветряк, расположенный под водой с вертикальным ротором. Ширина лопастей у такого ветряка не превышает 2 сантиметров. Подобной ширины для воды хватает, ведь именно такой номинал позволяет производить максимальное количество электроэнергии при минимальном сопротивлении. Правда, эта ширина оптимальна только для скорости потока до 2 метров в секунду.

Что касается других условий, то параметры лопастей ротора рассчитывают отдельно. А ротор Дарье является вертикально расположенным ротором, действует который по принципу перепада давления. Все происходит аналогично с крылом самолета, на который воздействует подъемная сила.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Если рассматривать гирляндную ГЭС, то у нее имеется ряд очевидных недочетов. Во-первых, длинный трос, используемый в конструкции, представляет опасность для окружающих. Также большую опасность представляют скрытые под водой роторы. Ну а вдобавок, стоит отметить низкие показатели КПД и большую материалоемкость.

Что касается недостатков ротора Дарье, то чтобы устройство начало вырабатывать электроэнергию, его нужно предварительно раскрутить. Правда, при этом отбор мощности производится прямо над водой, так что как бы ни изменился поток воды, генератор будет вырабатывать электричество.

Все вышеперечисленное является факторами, которые делают более популярными гидротурбину для мини-ГЭС и водяные колеса. Если рассматривать ручное сооружение подобных устройств, то они не так уж и сложны. А в добавок, при минимальных затратах такие мини-ГЭС способны выдавать максимальные показатели КПД. Так что критерии популярности очевидны.

С ЧЕГО НАЧИНАТЬ СТРОИТЕЛЬСТВО

Возведение мини-ГЭС своими руками стоит начинать с измерения скоростных показателей течения рек. Это делается очень просто: достаточно отметить вверх по течению расстояние в 10 метров, взять в руки секундомер, бросить щепку в воду, и засечь время, за которое она пройдет отмеренную дистанцию.

В конечном итоге, если 10 метров разделить на количество затраченных секунд, получится скорость реки в метрах в секунду. Стоит учитывать, что нет толку сооружать мини-ГЭС в местах, в которых скорость потока не превышает 1 м/с.

Если нужно разобраться, как делают мини-ГЭС в местности, где небольшая скорость реки, то можно попытаться добиться увеличения потока путем организации перепада высот. Сделать это можно через установку сливной трубы в водоем. При этом диаметр трубы будет непосредственно влиять на скорость потока воды. Чем меньше будет диаметр, тем быстрее будет течение.

Подобный подход позволяет организовать мини-ГЭС даже в том случае, если возле дома будет проходить небольшой ручеек. То есть на нем организовывается разборная плотина, ниже которой производится монтаж непосредственно мини-гидроэлектростанции для питания дома и бытовых приборов. опубликовано

Среди всех альтернативных источников энергии, наибольшей популярностью пользуются гидроэлектростанции. Этот факт объясняется достаточно просто - при тех же капиталовложениях, отдача значительно больше. Единственный недостаток в том, что для стабильной работы необходима река или ручей.

Классификация мини ГЭС

В зависимости от принципа работы выделяют четыре основных типа гидроэлектростанций:

• ГЭС гирлянда, для усиления потока воды используются дополнительные гидросооружения;
• классическое водяное колесо, наиболее простой вариант, для самодельной ГЭС;
• пропеллер, подходит в том случае, если русло реки более 10 м в ширину;
• ротор Даоье применяется для изготовления промышленных микро ГЭС.

Объединяет все эти разновидности гидростанций то, что для их работы не нужно строить плотину. Данная конструкция - это высокоточный и дорогостоящий инженерный объект, возведение которого стоит в разы больше, чем сама ГЭС.

Второй критерий, по которому следует разделить маленькие гидроэлектростанции - возможность применения в бытовых и промышленных целях. Речь идет о том, что один и тот же тип ГЭС может иметь несколько вариантов подачи и отвода воды. Это делает возможным, создание электростанций, которые могут работать в закрытой системе трубопроводов. Актуальны они для фабрик и предприятий, производственный процесс, которых связан с большими затратами воды. Кроме того, мощность установки должна соответствовать потребности в электричестве.

Бытовые установки намного проще и дешевле. Но их монтаж возможен только в том случае, если есть постоянный источник воды. При этом речь не идет о муниципальном водопроводе.

Преимущества мини ГЭС

• работает практически бесшумно и не загрязняет атмосферу;
• никак не влияет на качество воды, при желании, на водоотводе устанавливается фильтры, что делает воду пригодной для питья;
• работа станции не зависит от погодных условий, электричество вырабатывается 24 часа в сутки;
• для работы ГЭС достаточно даже небольшого ручья;
• есть возможность продавать излишек электроэнергии соседям;
• нет необходимости собирать справки и разрешения.

Сравнение самодельной и заводской мини ГЭС

Для бытового использования нужно не более 20 кВт в сутки. Это не так много, поэтому целесообразность покупки ГЭС, изготовленной промышленным способом, ставится под сомнение. Кажется, что нет никаких сложностей в том, чтобы изготовить гидростанцию колесного или пропеллерного типа. Но на практике возникает ряд проблем.

Во-первых, сложно произвести необходимые расчеты, во-вторых, толщина и размер деталей подбираются исключительно опытным путем, в-третьих, самодельные ГЭС изготавливаются без защитных элементов, что приводит к постоянным поломкам и, как следствие, дополнительным растратам.

Если нет опыта в гидроэнергетике, от идеи самодельной установки лучше отказаться. Намного проще и надежнее обговорить вопрос с соседями и совместными усилиями приобрести фабричную ГЭС с гарантией качества. Кроме того, компании, продающие данные установки, осуществляют их монтаж.

Обзор производителей мини ГЭС

На самом деле, производством мини ГЭС занимается не так много фирм. Компании-посредники стараются не разглашать эту информацию, поскольку потеряют львиную долю доходов. Среди тех фабрик, которым действительно стоит доверять, нужно выделить CINK Hydro-Energy. Это признанный мировой лидер в сфере разработок гидрооборудования.

Тем не менее, перед тем, как связываться с менеджером компании, необходимо подсчитать затраты на обработку информации, логистику и установку. В большинстве случаев сумма получится не на много меньше, чем у посредников.

В какой компании заказать мини ГЭС

Учитывая, что техника достаточно дорогая и для изготовления требуются точные математические расчеты, имеет смысл обратиться к компаниям, которые положительно зарекомендовали себя на рынке. Альтернативная энергетика - это новое направление для нашей страны, поэтому список достаточно небольшой.

1. AEnergy крупнейший поставщик качественных ГЭС, компания оказывает полный спектр услуг от сбора и обработки информации, до установки гидростанции.

2. ИНСЭТ - это компания из Петербурга. Она самостоятельно занимается изготовлением ГЭС, поэтому за качество отвечает лично. Преимущества сотрудничества в том, что есть возможность заказать микро ГЭС на 5-10 кВт.

3. Гидропоника - еще одна отечественная компания, которая самостоятельно изготавливает ГЭС. Гарантия на всю продукцию 10 лет. Наиболее интересная модель Шар-Булак с мощностью в 5 кВт.

4. НПО Инверсия - конструкторское бюро, специализирующиеся на разработке альтернативных и стандартных источников энергии. Отличительные черты - наличие нестандартных ГЭС с мощностью в 7,5 и 12,5 кВт.

5. Micro hydro power - китайская компания, продающая несколько относительно недорогих бытовых установок.

Если у Вашего жилища протекает река или даже небольшой ручей, то с помощью самодельной мини ГЭС Вы можете получить бесплатную электроэнергию. Возможно это будет не очень большое пополнение бюджета, но осознание того, что у Вас есть своя собственная электроэнергия — стоит гораздо дороже. Ну а если, например на даче, нет центрального электроснабжения — то даже небольшие мощности электроэнергии будут просто необходимы. И так, для создания самодельной гидроэлектростанции необходимо как минимум два условия — наличие водяного ресурса и желание.

Если и то и другое присутствует, то то первое, что нужно сделать – это измерить скорость потока реки. Сделать это очень просто — бросаете в реку веточку и замерьте время, в течении которого она проплывет 10 метров. Поделив метры на секунды, вы получите скорость течения в м/с. Если скорость меньше 1 м/с, то продуктивной мини ГЭС не получится. В этом случае можно попробовать увеличить скорость потока искусственно заузив русло или сделав небольшую плотину, если имеете дело с не большим ручьем.

Для ориентира, можно использовать соотношение между скоростью потока в м/с и мощностью снимаемой электроэнергии с вала винта в кВт (диаметр винта 1 метр). Данные экспериментальные, в реальности полученная мощность зависит от многих факторов, но для оценки подойдет. Так:

• 0.5 м/с – 0.03 кВт,
• 0.7 м/с – 0.07 кВт,
• 1 м/с – 0.14 кВт,
• 1.5 м/с – 0.31 кВт,
• 2 м/с – 0.55 кВт,
• 2.5 м/с – 0.86 кВт,
• 3 м/с -1.24 кВт,
• 4 м/с – 2.2 кВт и т.д.

Мощность самодельной мини ГЭС пропорциональна кубу скорости потока. Как уже указывалось, если скорость течения недостаточная, попробуйте ее искусственно увеличить, если это конечно возможно.

Типы мини-ГЭС

Существует несколько основных вариантов самодельных мини гидроэлектростанций.

Это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.

Это ротор с вертикальной осью вращения, используемый для генерации электрической энергии. Вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета. Эта конструкция была запатентована Жорж Жан-Мари Дарье, французским авиационным инженером в 1931 году. Также часто используется в конструкциях ветрогенераторов.

Гирляндная гидроэлектростанция состоит из легких турбин — гидровингроторов, нанизанных и жестко закрепленными в виде гирлянды на тросе, переброшенном через реку. Один конец троса закрепляется в опорном подшипнике, второй — вращает ротор генератора. Трос в этом случае играет роль своеобразного вала, вращательное движение которого передается к генератору. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос.

Также заимствован из конструкций ветровых электростанций, такой себе «подводный ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см. При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду. При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры. Пропеллер движется не за счет давления воды, а за счет возникновения подъемной силы. Так же как крыло самолета. Лопасти пропеллера движутся поперек потока, а не увлекаются потоком в направлении течения.

Преимущества и недостатки различных систем самодельной мини ГЭС

Недостатки гирляндной ГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих (длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это своего рода небольшая плотина. Целесообразно использовать в безлюдных, удаленных местах с соответствующими предупредительными знаками. Возможно потребуется разрешение властей и экологов. Второй вариант — небольшой ручей у Вас в огороде.

Ротор Дарье — сложен в расчете и изготовлении. В начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока — это плюс.

Наибольшее распространение при построении самодельных гидроэлектростанций получили схемы пропеллера и водяного колеса. Так как эти варианты сравнительно просты в изготовлении, требуют минимальных расчетов и реализуются при минимальных затратах, имеют высокий КПД, просты в настройке и эксплуатации.

Пример простейшей мини-ГЭС

Простейшую гидроэлектростанцию можно быстро соорудить из обычного велосипеда с динамкой для велофары. Из оцинкованного железа или не толстого листового алюминия надо заготовить несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Эти лопасти устанавливаются между спицами любым подручным способом или заранее заготовленными креплениями.

Если вы используете две лопасти, то установите их напротив друг друга. Если захотите добавить большее количество лопастей, то разделите окружность колеса на число лопастей и установите их через равные промежутки. С глубиной погружения колеса с лопастями в воду можете поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.

Вариант походной ветроэлектростанции рассматривался ранее.

Такая микро ГЭС не занимает много места и отлично послужит велотуристам — главное наличие ручья или речушки — что обычно и есть в месте разбивки лагеря. Мини ГЭС из велосипеда сможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны или другие гаджеты.

Гидроэлектростанции используют силу воды для получения электрической энергии. Самостоятельно изготовленные станции решают проблему удаленности от централизованных электросетей или помогают сэкономить на электричестве.

Преимущества и недостатки ГЭС

Гидроэлектростанции обладают следующими преимуществами перед другими видами альтернативных источников энергии:

• Не зависят от погоды и времени суток (в отличие от ). Это позволяет вырабатывать большее количество энергии с предсказуемой скоростью.
• Мощность источника (реки или ручья) можно регулировать. Для этого достаточно заузить русло плотиной либо обеспечить перепад высот воды.
• Гидроустановки не издают никакого шума (в отличие от ).
• Для многих типов станций небольшой мощности не требуется никаких разрешений на установку.

К минусам самодельных ГЭС относится невозможность работать в мороз. Кроме того, водная среда является агрессивной, поэтому детали станции должны быть водостойкими и прочными.

При проектировании мини-ГЭС для использования в качестве альтернативного источника энергии для собственного дома решающими должны быть следующие факторы:

• Близость реки к дому. Устанавливать самодельную станцию в удалении от дома не стоит. Чем дальше установка, тем ниже ее эффективность, потому что часть энергии будет потеряна при передаче. Кроме того, так сложнее уберечь вашу ГЭС от кражи или порчи.
• Достаточная скорость течения или возможность его увеличения. Мощность станции увеличивается в геометрической прогрессии при увеличении скорости воды.

Узнать скорость несложно. Бросьте кусочек пенопласта или теннисный шарик в воду и засеките время, за которое он проплывет определенную дистанцию. Затем разделите метры на секунды и вы узнаете скорость. Минимально достаточная скорость воды для самодельной ГЭС - 1 м/с.

Если скорость течения вашей реки или ручья ниже этого значения, то ее усилит маленькая плотина либо сужающаяся труба. Но эти варианты могут вызвать дополнительные трудности. Строительство плотины требует разрешения от властей, а также согласия соседей.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Конструкция ГЭС достаточно сложная, поэтому самостоятельно удастся построить лишь небольшую станцию, которая позволит сэкономить на электричестве или обеспечит энергией скромное хозяйство. Ниже приведены два примера реализации самодельной ГЭС.

Как сделать мини-ГЭС из велосипеда

Этот вариант ГЭС идеален для велопоходов. Он компактный и легкий, но сможет обеспечить энергией небольшой лагерь, разбитый на берегу ручья или реки. Полученного электричества хватит на вечернее освещение и зарядку мобильных устройств.

Для монтажа станции понадобится:

• Переднее колесо от велосипеда.
• Велогенератор, который используется для питания велосипедных фонарей.
• Самодельные лопасти. Их вырезают заранее из листового алюминия. Ширина лопастей должна быть от двух до четырех сантиметров, а длина - от втулки колеса до его обода. Лопастей может быть любое количество, располагать их нужно на одинаковом расстоянии друг от друга.

Чтобы запустить подобную станцию, достаточно погрузить колесо в воду. Глубина погружения определяется экспериментально, примерно от трети до половины колеса.

Для постройки более мощной станции для постоянного использования понадобятся более прочные материалы. Лучше всего подойдут металлические и пластиковые элементы, которые легче защитить от воздействия водной среды. Но годятся и деревянные детали, если пропитать их специальным раствором и покрасить водостойкой краской.

Для станции необходимы следующие элементы:

• Стальной барабан от кабеля (2,2 метра в диаметре). Из него изготавливается ротор-колесо. Для этого барабан разрезается на части и сваривается заново на расстоянии в 30 сантиметров. Из остатков барабана делают лопасти (18 штук). Их приваривают к радиусу под углом в 45 градусов. Для поддержки всей конструкции из уголков или труб изготавливают раму. Колесо вращается на подшипниках.
• На колесо устанавливается цепной редуктор (коэффициент передачи должен равняться четырем). Чтобы легче свести оси привода и генератора, а также снизить вибрацию, вращение передается через кардан от старого автомобиля.
• Для генератора подходит асинхронный двигатель. К нему следует добавить еще один шестеренчатый редуктор с коэффициентом около 40. Тогда для трехфазного генератора с 3000 оборотами в секунду при общем коэффициенте редуцирования 160 количество оборотов снизится до 20 оборотов в минуту.
• Поместите всю электрику в водонепроницаемую емкость.

Описанные исходные материалы легко найти на свалке или у знакомых. За резку стального барабана болгаркой и за сварку можно заплатить специалистам (или же сделать все самостоятельно). В итоге ГЭС мощностью до 5 кВт обойдется в незначительную сумму.

Получить электричество из воды не так и сложно. Труднее выстроить автономную систему электроснабжения на основе самодельной ГЭС, поддерживать станцию в рабочем состоянии и обеспечивать безопасность людей и животных вокруг нее.

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.

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

Турбогенераторные установки | Hydro-Qubec

Роль турбины заключается в преобразовании энергии воды, пара или ветра в механическую энергию, которая заставляет генератор вращаться. Генератор преобразует механическую энергию в электричество. На гидроэлектростанциях такая комбинация генератора и турбины называется генераторной установкой.

Движущаяся вода заставляет турбину вращаться

В этой генераторной установке вода устремляется через затвор и в корпус свитка. Он поворачивает лопасти турбины и затем притягивается к оси турбины, чтобы выйти через находящуюся под ней вытяжную трубу. Механическая энергия, создаваемая огромной силой, которую поток воды оказывает на турбину, передается генератору, который затем преобразует ее в электрическую энергию.

Генератор, приводимый в движение турбиной, вырабатывает переменный ток

Генератор соединен с приводным валом турбины. Он имеет подвижную часть - ротор и неподвижную часть - статор.Наружная поверхность ротора покрыта электромагнитами. Внутренняя поверхность статора, или стенка цилиндра, состоит из медных обмоток. Когда ротор вращается внутри статора, электроны в медных обмотках «вибрируют». Их движение генерирует электрический ток, подобный тому, который был создан Майклом Фарадеем в его эксперименте 1831 года по электромагнитной индукции, но в гораздо большем масштабе.

Установка турбины Каплана

Турбины имеют постоянную скорость вращения

Все энергоблоки в энергосистеме должны быть синхронизированы. Другими словами, важно, чтобы они поддерживали точную скорость вращения. Почему? Для обеспечения надлежащего качества электроэнергии. Оборудование, работающее на электричестве, предназначено для использования переменного тока определенной частоты. Эта частота зависит от скорости вращения генераторной установки, т. Е. От того, сколько раз в секунду магниты ротора проходят мимо обмоток статора. Эта частота выражается в циклах в секунду или герцах (Гц), названных в честь немецкого физика Генриха Герца, который доказал существование радиоволн.

В Северной Америке стандартный цикл переменного тока составляет 60 раз в секунду, а в Европе - 50 раз в секунду. Это означает, что часы, рассчитанные на работу с частотой 60 Гц, будут медленнее при подключении к европейской розетке.

Роторы электростанции Ла Гранд-3
На «Ла Гранд-3» на роторах установлено 32 пары электромагнитов. Следовательно, для подачи переменного тока частотой 60 Гц они должны вращаться со скоростью 112,5 об / мин (об / мин).

Вот формула, которую использовали инженеры:

32 пары электромагнитов x 112,5 об / мин
=
3600 об / мин или 60 оборотов в секунду (60 Гц).

Майкл Фарадей, британский физик и химик, открыл явление индукции.
Ученый первым создал электрический ток, перемещая магнит вперед и назад внутри металлической обмотки. Инновационные принципы открытия Фарадея быстро внедряются и используются для удовлетворения производственных потребностей индустриальной эпохи.На этих принципах был создан первый электрогенератор, предшественник сегодняшних энергоблоков. Эксперименты Фарадея послужили толчком к изобретению другими исследователями первого электродвигателя и первого трансформатора (необходимого для передачи электричества).

Капля воды генерирует мощность 140 В, зажигая 100 светодиодных ламп - ScienceDaily

Эффективное производство электроэнергии из капель дождя стало еще одним шагом вперед. Исследовательская группа, возглавляемая учеными из Городского университета Гонконга (CityU), недавно разработала генератор электричества на основе капель (DEG), имеющий структуру, подобную полевому транзистору (FET), которая обеспечивает высокую эффективность преобразования энергии. а мгновенная плотность мощности увеличена в тысячи раз по сравнению с аналогами без структуры типа полевого транзистора.Это поможет продвинуть научные исследования в области производства водной энергии и преодолеть энергетический кризис.

Исследование проводилось совместно профессором Ван Цзуанкаем из факультета машиностроения CityU, профессором Цзэн Сяо Ченг из Университета Небраски-Линкольн и профессором Ван Чжун Линь, директором-основателем и главным научным сотрудником Пекинского института наноэнергетики и наносистем Китайской академии Наук. Их результаты были опубликованы в последнем выпуске журнала Nature .

Эффективность преобразования электроэнергии значительно повысилась

В гидроэнергетике нет ничего нового. Около 70% поверхности Земли покрыто водой. Тем не менее, низкочастотная кинетическая энергия, содержащаяся в волнах, приливах и даже каплях дождя, не может эффективно преобразовываться в электрическую энергию из-за ограничений современных технологий. Например, традиционный генератор энергии капли, основанный на трибоэлектрическом эффекте, может генерировать электричество, индуцированное контактной электризацией и электростатической индукцией, когда капля ударяется о поверхность.Однако количество зарядов, генерируемых на поверхности, ограничено межфазным эффектом, и в результате эффективность преобразования энергии довольно низкая.

Чтобы повысить эффективность преобразования, исследовательская группа потратила два года на разработку DEG. Его мгновенная удельная мощность может достигать 50,1 Вт / м ² , что в тысячи раз выше, чем у других аналогичных устройств без использования конструкции, подобной полевым транзисторам. И эффективность преобразования энергии заметно выше.

Профессор Ван из CityU отметил, что для изобретения есть два решающих фактора.Во-первых, команда обнаружила, что непрерывные капли, падающие на ПТФЭ, электретный материал с квазипостоянным электрическим зарядом, обеспечивают новый путь для накопления и хранения поверхностных зарядов высокой плотности. Они обнаружили, что когда капли воды непрерывно ударяются о поверхность ПТФЭ, образующиеся поверхностные заряды накапливаются и постепенно достигают насыщения. Это новое открытие помогло преодолеть узкое место низкой плотности заряда, обнаруженное в предыдущей работе.

Уникальная структура, подобная полевому транзистору

Еще одна ключевая особенность их конструкции - уникальный набор структур, подобных полевому транзистору, который получил Нобелевскую премию по физике в 1956 году и стал основным строительным блоком современных электронных устройств.Устройство состоит из алюминиевого электрода и электрода из оксида индия и олова (ITO) с нанесенной на него пленкой из ПТФЭ. Электрод из PTFE / ITO отвечает за генерацию, накопление и индукцию заряда. Когда падающая капля воды ударяется и растекается по поверхности PTFE / ITO, она естественным образом «соединяет» алюминиевый электрод и электрод PTFE / ITO, переводя исходную систему в электрическую цепь с обратной связью.

Благодаря этой специальной конструкции на ПТФЭ может накапливаться высокая плотность поверхностных зарядов из-за непрерывного падения капель.Между тем, когда растекающаяся вода соединяет два электрода, все накопленные заряды на ПТФЭ могут быть полностью высвобождены для генерации электрического тока. В результате как мгновенная плотность мощности, так и эффективность преобразования энергии намного выше.

«Наше исследование показывает, что капля в 100 микролитров (1 микролитр = одна миллионная литр) воды, выпущенная с высоты 15 см, может генерировать напряжение более 140 В. А генерируемая мощность может зажечь 100 маленьких светодиодных лампочек, "сказал профессор Ван.

Он добавил, что увеличение мгновенной плотности мощности происходит не за счет дополнительной энергии, а за счет преобразования кинетической энергии самой воды. «Кинетическая энергия падающей воды возникает из-за силы тяжести и может рассматриваться как бесплатная и возобновляемая. Ее следует использовать лучше».

Их исследования также показывают, что снижение относительной влажности не влияет на эффективность производства электроэнергии. Кроме того, как дождевая, так и морская вода могут использоваться для выработки электроэнергии.

Способствует устойчивости мира

Профессор Ван выразил надежду, что результаты этого исследования помогут собрать энергию воды для решения глобальной проблемы нехватки возобновляемых источников энергии. «Производство энергии из капель дождя вместо нефти и ядерной энергии может способствовать устойчивому развитию мира», - добавил он.

Он полагал, что в конечном итоге новый дизайн может быть применен и установлен на различных поверхностях, где жидкость контактирует с твердым телом, чтобы полностью использовать низкочастотную кинетическую энергию воды.Это может быть поверхность корпуса парома, береговая линия, поверхность зонтов или даже внутри бутылок с водой.

гидроэлектростанций | Определение и факты

Гидроэнергетика , также называемая гидроэнергетика , электричество, вырабатываемое генераторами, приводимыми в действие турбинами, которые преобразуют потенциальную энергию падающей или быстро текущей воды в механическую энергию. В начале 21 века гидроэлектроэнергия была наиболее широко используемой формой возобновляемой энергии; в 2019 году на его долю приходилось более 18 процентов от общей мощности по выработке электроэнергии в мире.

Подробнее по этой теме

Китай: гидроэнергетический потенциал

Разветвленная речная сеть Китая и гористая местность предоставляют широкие возможности для производства гидроэлектроэнергии. Большая часть ...

При производстве гидроэлектроэнергии вода собирается или хранится на более высоком уровне и направляется вниз по большим трубам или туннелям (водозаборникам) на более низкую отметку; разница в этих двух высотах известна как голова.В конце своего прохождения по трубам падающая вода заставляет вращаться турбины. Турбины, в свою очередь, приводят в действие генераторы, которые преобразуют механическую энергию турбин в электричество. Затем трансформаторы используются для преобразования переменного напряжения, подходящего для генераторов, в более высокое напряжение, подходящее для передачи на большие расстояния. Сооружение, в котором размещаются турбины и генераторы и в которое питаются трубы или водозаборники, называется электростанцией.

Гидроэлектростанции обычно располагаются на плотинах, которые наводняют реки, тем самым повышая уровень воды за плотиной и создавая максимально возможный напор.Потенциальная мощность, которая может быть получена из объема воды, прямо пропорциональна рабочему напору, так что для установки с высоким напором требуется меньший объем воды, чем для установки с низким напором, чтобы производить такое же количество энергии. В некоторых плотинах электростанция сооружается на одном фланге плотины, причем часть плотины используется как водосброс, через который во время паводков сбрасывается избыточная вода. Там, где река протекает в узком крутом ущелье, ГЭС может располагаться внутри самой плотины.

В большинстве населенных пунктов потребность в электроэнергии значительно варьируется в разное время суток. Для выравнивания нагрузки на генераторы время от времени строятся гидроаккумулирующие гидроэлектростанции. В периоды непиковой нагрузки часть доступной дополнительной мощности подается на генератор, работающий как двигатель, заставляя турбину перекачивать воду в приподнятый резервуар. Затем, в периоды пиковой нагрузки, воде снова дают возможность течь через турбину для выработки электроэнергии.Системы гидроаккумулирования эффективны и обеспечивают экономичный способ выдерживать пиковые нагрузки.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

В некоторых прибрежных районах, таких как устье реки Ранс в Бретани, Франция, были построены гидроэлектростанции, чтобы использовать преимущества приливов и отливов. Когда наступает прилив, вода собирается в один или несколько резервуаров. Во время отлива вода в этих резервуарах сбрасывается для приведения в действие гидравлических турбин и связанных с ними электрических генераторов ( см. мощность приливов).

приливная сила

Схема плотины приливной силы.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Падающая вода - один из трех основных источников энергии, используемых для выработки электроэнергии, два других - ископаемое топливо и ядерное топливо. Гидроэнергетика имеет определенные преимущества перед этими другими источниками. Он является постоянно возобновляемым благодаря повторяющемуся характеру гидрологического цикла. Не вызывает теплового загрязнения. (Однако некоторые плотины могут выделять метан в результате разложения растительности под водой.) Гидроэлектроэнергия является предпочтительным источником энергии в районах с сильными дождями, а также в холмистых или горных районах, которые находятся в разумной близости от основных центров нагрузки. Некоторые крупные гидроэлектростанции, удаленные от центров нагрузки, могут быть достаточно привлекательными, чтобы оправдать строительство длинных высоковольтных линий электропередачи. Небольшие местные гидроэлектростанции также могут быть экономичными, особенно если они сочетают хранение воды во время малых нагрузок с выработкой электроэнергии во время пиковых нагрузок. Многие из негативных воздействий гидроэлектроэнергии на окружающую среду происходят из-за связанных с ними плотин, которые могут препятствовать миграции нерестящихся рыб, таких как лосось, и навсегда затоплять или вытеснять экологические и человеческие сообщества по мере заполнения водохранилищ.

Плотина Норрис

Плотина Норрис, эксплуатируемая Управлением долины Теннесси, Норрис, Теннесси.

© Брайан Бусовицки / Shutterstock.com

Как водяные мельницы вырабатывают электричество?

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Крис Дезиел

Движущаяся вода - важный источник энергии, и люди веками использовали эту энергию, строя водяные колеса.

Они были распространены в Европе в средние века и использовались, среди прочего, для дробления горных пород, работы с мехами для заводов по переработке металлов и молотка листьев льна, чтобы превратить их в бумагу.Водяные колеса, перемалывающие зерно, были известны как водяные мельницы, и поскольку эта функция была настолько повсеместной, эти два слова стали более или менее синонимами.

Открытие Майклом Фарадеем электромагнитной индукции проложило путь к изобретению индукционного генератора, который в конечном итоге стал снабжать весь мир электричеством. Индукционный генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а движущаяся вода - дешевый и обильный источник механической энергии. Поэтому было естественным приспособить водяные мельницы к гидроэлектрическим генераторам.

Чтобы понять, как работает генератор водяного колеса, необходимо понять принципы электромагнитной индукции. Как только вы это сделаете, вы можете попробовать построить свой собственный мини-генератор водяного колеса, используя двигатель от небольшого электрического вентилятора или другого устройства.

Принцип электромагнитной индукции

Фарадей (1791 - 1867) открыл индукцию, когда несколько раз обернул проводящий провод вокруг цилиндрического сердечника, чтобы сделать соленоид. Он подключил концы проводов к гальванометру, устройству, измеряющему ток (и предшественнику мультиметра). Когда он переместил постоянный магнит внутрь соленоида, он обнаружил, что измеритель регистрирует ток.

Фарадей заметил, что ток менял направление всякий раз, когда он менял направление, в котором он двигал магнит, и сила тока зависела от того, насколько быстро он двигал магнит.

Эти наблюдения были позже сформулированы в Законе Фарадея, который связывает E, электродвижущую силу (ЭДС) в проводнике, также известную как напряжение, со скоростью изменения магнитного потока ϕ , испытываемого проводником.Это соотношение обычно записывается следующим образом:

N - количество витков в проводящей катушке. Символ ∆ (дельта) указывает на изменение следующей за ним величины. Знак минус указывает на то, что направление электродвижущей силы противоположно направлению магнитного потока.

Как работает индукция в электрическом генераторе

Закон Фарадея не определяет, должна ли катушка или магнит двигаться, чтобы индуцировать ток, и на самом деле это не имеет значения. Однако один из них должен двигаться, потому что магнитный поток, который представляет собой часть магнитного поля, проходящего перпендикулярно проводнику, должен изменяться. В статическом магнитном поле ток не генерируется.

Индукционный генератор обычно имеет вращающийся постоянный магнит или проводящую катушку, намагничиваемую внешним источником энергии, называемым ротором. Он свободно вращается на валу (якоре) с низким коэффициентом трения внутри катушки, который называется статором, и когда он вращается, он генерирует напряжение в катушке статора.

Наведенное напряжение циклически меняет направление с каждым вращением ротора, поэтому результирующий ток также меняет направление. Он известен как переменный ток (AC).

В водяной мельнице энергия для вращения ротора обеспечивается движущейся водой, а для простых мельниц можно использовать произведенную электроэнергию непосредственно для питания осветительных приборов и приборов. Однако чаще генератор подключается к электросети и подает электроэнергию обратно в сеть.

В этом сценарии постоянный магнит в роторе часто заменяется электромагнитом, и сеть подает переменный ток для его намагничивания.Чтобы получить чистую мощность генератора в этом сценарии, ротор должен вращаться с частотой, превышающей частоту поступающей мощности.

Энергия в воде

Когда вы используете воду для работы, вы в основном полагаетесь на силу тяжести, которая в первую очередь заставляет воду течь. Количество энергии, которое вы можете получить от падающей воды, зависит от того, сколько воды падает и как быстро. Вы получите больше энергии на единицу воды от водопада, чем от текущего ручья, и, очевидно, вы получите больше энергии от большого ручья или водопада, чем от маленького.

В общем, энергия, доступная для выполнения работы по вращению водяного колеса, определяется как mgh , где «m» - масса воды, «h» - высота, на которую она падает, а «g» "- ускорение свободного падения. Чтобы максимально использовать доступную энергию, водяное колесо должно находиться у подножия склона или водопада, что увеличивает расстояние, на которое вода должна падать.

Вам не нужно измерять массу воды, протекающей через ручей. Все, что вам нужно сделать, это оценить объем.Поскольку плотность воды - известная величина, а плотность равна массе, деленной на объем, преобразование легко выполнить.

Преобразование энергии воды в электричество

Водяное колесо преобразует потенциальную энергию текущего потока или водопада ( mgh ) в тангенциальную кинетическую энергию в точке, где вода соприкасается с колесом. Это генерирует кинетическую энергию вращения, определяемую соотношением I ω ² /2 , где ω - угловая скорость колеса, а I - момент инерции.Момент инерции точки, вращающейся вокруг центральной оси, пропорционален квадрату радиуса вращения r : ( I = mr ² ), где м - масса точки.

Чтобы оптимизировать преобразование энергии, вы хотите максимизировать угловую скорость, ω , но для этого вам необходимо минимизировать I , что означает минимизацию радиуса вращения, r . Водяное колесо должно иметь небольшой радиус, чтобы оно вращалось достаточно быстро, чтобы генерировать чистый ток.При этом не учитываются старые ветряные мельницы, которыми славятся Нидерланды. Они подходят для выполнения механической работы, но не для выработки электроэнергии.

Пример из практики: гидроэлектрический генератор Ниагарского водопада

Один из первых крупномасштабных индукционных генераторов с водяным колесом, и самый известный, был введен в эксплуатацию в Ниагарском водопаде, штат Нью-Йорк, в 1895 году. Задуман Никола Тесла и профинансирован и спроектирован Джордж Вестингауз, электростанция Эдварда Дина Адамса была первой из нескольких станций, поставляющих электроэнергию потребителям в Соединенных Штатах.

Настоящая электростанция построена примерно в миле вверх по течению от Ниагарского водопада и получает воду по системе труб. Вода поступает в цилиндрический корпус, в котором установлено большое водяное колесо. Сила воды вращает колесо, а оно, в свою очередь, вращает ротор более крупного генератора для производства электроэнергии.

Генератор на электростанции Адамс использует 12 больших постоянных магнитов, каждый из которых создает магнитное поле примерно 0,1 Тесла. Они прикреплены к ротору генератора и вращаются внутри большой катушки с проволокой.Генератор выдает около 13000 вольт, а для этого в катушке должно быть не менее 300 витков. Во время работы генератора через катушку проходит около 4000 ампер переменного тока.

Влияние гидроэнергетики на окружающую среду

В мире очень мало водопадов размером с Ниагарский водопад, поэтому Ниагарский водопад считается одним из чудес природы. Многие гидроэлектростанции построены на плотинах. Сегодня около 16 процентов мировой электроэнергии вырабатывается такими гидроэлектростанциями, крупнейшие из которых находятся в Китае, Бразилии, Канаде, США и России.Самый большой завод находится в Китае, но тот, который производит больше всего электроэнергии, находится в Бразилии.

После того, как плотина построена, больше нет затрат, связанных с выработкой электроэнергии. но есть некоторые издержки для окружающей среды.

• Строительство плотины изменяет поток естественных водных путей, и это оказывает влияние на жизнь растений, животных и людей, которые полагались на естественный поток воды. Строительство плотины «Три ущелья» в Китае повлекло за собой переселение 1,2 миллиона человек.
• Плотины изменяют естественный жизненный цикл рыб, обитающих в ручьях. На северо-западе Тихого океана плотины лишили около 40 процентов лососей и стальных голов их естественной среды обитания.
• Вода, поступающая из плотины, имеет пониженный уровень растворенного кислорода, и это влияет на рыб, растения и диких животных, которые зависят от воды.
• Производство гидроэнергии пострадало от засухи. Когда вода заканчивается, часто необходимо прекратить производство электроэнергии, чтобы сохранить то, что есть воды.

Ученые ищут способы смягчить недостатки крупных электростанций. Одно из решений - создавать системы меньшего размера, которые меньше влияют на окружающую среду. Другой вариант - разработать впускные клапаны и турбины, чтобы вода, выпускаемая заводом, была насыщена кислородом. Однако, даже несмотря на недостатки, плотины гидроэлектростанций являются одними из самых чистых и дешевых источников электроэнергии на планете.

Научный проект генератора водяного колеса

Хороший способ помочь себе понять принципы выработки гидроэлектроэнергии - это самому построить небольшой электрический генератор.Сделать это можно с помощью мотора от недорогого электровентилятора или другого прибора. Пока ротор внутри двигателя использует постоянный магнит, двигатель можно использовать «в обратном направлении» для выработки электроэнергии. Двигатель от очень старого вентилятора или устройства является лучшим кандидатом, чем двигатель от нового, поскольку в двигателях старых устройств с большей вероятностью будут использоваться постоянные магниты.

Если вы используете вентилятор, вы можете выполнить этот проект, даже не разбирая его, потому что лопасти вентилятора могут действовать как рабочие колеса.Однако на самом деле они не предназначены для этого, поэтому вы можете отрезать их и заменить более эффективным водяным колесом, которое вы сконструируете сами. Если вы решите сделать это, вы можете использовать хомут в качестве основы для улучшенного водяного колеса, так как он уже прикреплен к валу двигателя.

Чтобы определить, действительно ли ваш мини-генератор водяного колеса вырабатывает электроэнергию, вам нужно подключить счетчик к выходной катушке. Это легко сделать, если вы используете старый вентилятор или прибор, потому что он имеет вилку.Просто подключите щупы мультиметра к штырям вилки и настройте измеритель на измерение переменного напряжения (VAC). Если используемый вами двигатель не имеет вилки, просто подключите щупы измерителя к проводам, прикрепленным к выходной катушке, которые в большинстве случаев являются единственными двумя проводами, которые вы найдете.

Для этого проекта вы можете использовать естественный источник падающей воды или построить свой собственный. Вода, падающая из носика ванны, должна генерировать достаточно энергии, чтобы производить заметный ток. Если вы берете свой проект в дорогу, чтобы показать другим людям, вы можете налить воду из кувшина или использовать садовый шланг.

Micro-Hydro Power - Центр альтернативных технологий

Микрогидротурбины могут быть очень эффективной и удобной формой маломасштабной возобновляемой электроэнергии. Подходящих участков будет не так часто, потому что лучшие места будут на крутых холмах с быстрым течением воды. Собственность сообщества - отличный способ создать и использовать гидроэнергетику.

Первоначальная стоимость гидроэнергии может быть довольно высокой, но на подходящем участке она может стать хорошей долгосрочной инвестицией.На объектах вне сети гидротурбина должна быть намного лучше в долгосрочной перспективе, чем дизельный генератор, работающий на электричестве.

Micro Hydro, CAT

Когда CAT начала свою деятельность в середине 1970-х годов, нам очень помогло то, что у нас была отличная площадка для использования энергии воды. Мы установили подержанную микрогидротурбину, чтобы обеспечить большую часть необходимой нам электроэнергии. CAT недавно обновился до новой турбины, которую вы можете увидеть, если посетите. Мы также построили новый приют и испытательный стенд для проведения обучающих семинаров по гидроэнергетике.

Сколько электроэнергии я могу произвести?

Хорошая гидросистема зависит от «напора» воды (перепада высот) и расхода. Чтобы оценить количество энергии в источнике воды, умножьте расход (в литрах в секунду) на напор (в метрах) на 10 (ускорение свободного падения). Уменьшите этот результат вдвое, чтобы учесть потери и неэффективность, чтобы получить представление о потенциальной выработке электроэнергии в ваттах.

Сколько электроэнергии вы можете производить в год, будет зависеть от сезонных потоков воды на вашем участке. Например, турбина мощностью 3 кВт, работающая в течение 4400 часов (около полугода), будет производить: 3 кВт x 4400 часов = 13 200 киловатт-часов (кВтч).

Какую турбину мне использовать?

Чтобы выбрать подходящую турбину, необходимо оценить имеющийся напор и расход на вашем участке. Как видно из приведенного выше уравнения, более высокая голова дает больше возможностей для обвязки. Кроме того, поскольку турбина с высоким напором вращается очень быстро, могут не потребоваться сложные редукторы или ремни.

Обычно требуется падение с высоты более 10 метров, чтобы турбина с более высоким напором была жизнеспособной.Эти типы, такие как турбины Пелтона или Турго, сравнительно дешевы, просты в установке и хорошо работают в колеблющемся потоке воды.

Для участков с низким напором используются турбины Crossflow или Archimedes Screw, которые, как правило, намного больше при той же выходной мощности, потому что им необходимо иметь дело с большим расходом.

Большинство схем являются «русловыми» - это означает, что в них нет водохранилища, а воду из ручья берут только тогда, когда она доступна.

Сколько это будет стоить?

Микрогидроустановки чрезвычайно зависят от конкретной площадки.Цены сильно различаются в зависимости от типа и размера системы, а также от того, сколько работы вы можете вложить в себя. Базовое оборудование для автономной системы зарядки аккумуляторов мощностью 1 кВт может стоить от 5000 до 6000 фунтов стерлингов, плюс затраты на установку.

Возможно, сделать небольшую схему своими руками дешевле 10 000 фунтов стерлингов, и в некоторых ситуациях это может быть дешевле, чем оплата затрат на подключение к сети. См., Например, линейку турбин Powerspout для мест с низким или высоким напором. Другое возможное дешевое решение - адаптировать водяной насос так, чтобы он работал как турбина.

Общая стоимость турбины Пелтона, производящей 5 кВт на 25-метровом напоре, может составлять 25 000 фунтов стерлингов при профессиональной установке, меньше, если это сделать своими руками. Часто наблюдается экономия на масштабе: система мощностью 5 кВт может стоить всего на 50% больше, чем система мощностью 2 кВт.

Схема микрогидравлики вполне может стоить намного больше, чем солнечная фотоэлектрическая батарея с аналогичной мощностью в киловатт. Однако, если большую часть года наблюдается хороший водный поток, то годовая выработка каждого киловатта гидроэнергии будет в несколько раз больше, чем каждый киловатт солнечной фотоэлектрической энергии.

Сколько будет окупаемости?

Независимо от того, что вы можете использовать напрямую, вы сэкономите около 16 пенсов за кВтч, исходя из текущих цен на электроэнергию.

Теперь вы можете получить обратно платежи по схеме Smart Export Guarantee (SEG). Это относится к любой генерируемой на месте электроэнергии, которую вы экспортируете в сеть, а не используете напрямую. Следовательно, для получения платежей SEG вам понадобится тип интеллектуального счетчика, способный измерять экспортируемую электроэнергию (чего не могут сделать многие интеллектуальные счетчики первого поколения).

Вам следует присмотреться к магазинам и сравнить цены, предлагаемые на экспортируемую электроэнергию. Некоторые компании могут предложить приличную цену SEG, превышающую 5 пенсов за кВтч, но некоторые могут платить 1 пенсов за кВтч или меньше. Ассоциация солнечной торговли (STA) составила таблицу тарифов. STA утверждает, что справедливая цена составляет от 5 до 6 пенсов за кВтч. Такая цена сопоставима со ставками оптового рынка, которые получают крупные производители за продажу электроэнергии.

Дополнительные советы

Для получения дополнительной информации о том, подойдет ли микрогидроэнергетика для вашего объекта, см. Вопросы ниже или некоторые из курсов и семинаров, которые предлагает CAT.

Вы можете посетить CAT, чтобы увидеть наши собственные гидроэнергетические системы. Мы также предлагаем семинары по гидроэнергетике для учебных групп и подробный технический курс по гидроэнергетике и производству морской энергии.

Эта страница была написана сотрудником по информации CAT Джоэлом Роусоном. Вы можете связаться со мной, если у вас возникнут дополнительные вопросы (выберите «Бесплатная информационная служба» в форме).

Поделиться в соц. Сети

Поделиться в Twitter Поделиться через фейсбук

Связанные вопросы

Как мне измерить расход для микрогидравлической схемы?

Существует несколько методов измерения расхода для потенциальной микрогидравлической схемы.Методы различаются по сложности и точности.

Для небольшого ручья проще всего перенаправить весь поток в контейнер известного размера и времени, необходимого для заполнения. Разделение объема на время дает приблизительную оценку расхода.

Для более крупного ручья первоначальную оценку можно сделать, умножив скорость воды на площадь поперечного сечения. Скорость измеряется путем измерения времени движения поплавка на измеренном расстоянии потока (предпочтительно прямо и без препятствий) и умножения на коэффициент от 0.8 (прямой ровный канал) и 0,6 (каменистый ручей). Площадь можно рассчитать, измерив глубину в нескольких точках по течению, взяв среднее значение и умножив на ширину в этой точке.

Более точный метод измерения расхода включает строительство деревянного водослива поперек ручья с V-образным или прямоугольным вырезом в нем. Если измерить высоту воды, протекающей через водослив, можно рассчитать расход (подробнее см. Ниже). Хотя изначально этот метод требует много работы, затем легко снять показания с водослива в течение определенного периода времени и установить изменение расхода.

Совершенно другой подход состоит в том, чтобы рассчитать площадь водосбора ручья по крупномасштабной карте, а затем рассчитать ожидаемый сток, используя статистику осадков, например, доступную в Метеорологическом бюро. Вам понадобятся данные о геологии, осадках, транспирации и испарении. Результаты этого метода могут быть чрезвычайно точными, а также предсказывать, как поток будет меняться в течение года.

Другой вариант - «солевой глоток» - добавить раствор соли и измерить проводимость на выходе с помощью кондуктометра.Это стоит покупать только в том случае, если вы проводите много оценок сайта, так как это стоит несколько сотен фунтов.

Плотины с насечками для оценки расхода воды

Обратите внимание: для вычисления этих уравнений вам потребуется компьютерная таблица или научный калькулятор из-за экспоненциальных функций.

Плотины с насечками для гидросъемки

• Q - расход в кубических метрах в секунду
• ч (в метрах) - высота воды над основанием выемки
• L - ширина прямоугольной выемки и должна составлять не менее 3 x h

Расстояние от внешнего края выемки до края или берега ручья должно быть не менее 2 x h для обоих типов водослива.1,5

Плотины должны быть водонепроницаемыми, иметь точные углы и острые края, а также устанавливаться вертикально и перпендикулярно потоку воды. Водослив должен вентилироваться воздухом под гребнем падающей воды. «Успокоительный пруд» прямо перед водосливом поможет поддерживать скорость воды перед плотиной на уровне не более 0,2 метра в секунду.

Более подробная информация об этих методах и других способах измерения потоков, водосборных площадей и т. Д. Содержится в книге «Идти вместе с потоком» (автора Langley & Curtis).К сожалению, эта книга в настоящее время не издается, но вы можете найти ее в библиотеке или из вторых рук.

На сайте Appropedia также есть некоторая информация об измерении скорости потока.

Какие разрешения мне нужны для установки микрогидросистемы?

Если вы планируете отводить из водотока более 20 кубометров (20000 литров или около 4400 галлонов) воды в день, вам понадобится лицензия на водозабор, даже если вода возвращается в водоток после прохождения турбины. .

Практически все малые гидроэнергетические проекты потребуют такой лицензии, поскольку даже расход 1 литр в секунду составляет 86 кубометров в сутки.

Лицензию на забор воды следует запрашивать в Агентстве по окружающей среде (в Англии и Уэльсе или SEPA в Шотландии), которое оценит воздействие на экологию реки. Стоит связаться с ними заранее, так как процесс может занять несколько месяцев.

Определенные меры по охране окружающей среды обычно связаны с полученным разрешением. К ним относятся оставление определенного потока в реке (т. Е. Абстрагирование только части) и установка заслонки и, возможно, прохода для рыбы или лестницы.

Для получения информации о лицензиях на забор воды и органах, участвующих в выдаче разрешений в различных частях Соединенного Королевства, посетите веб-страницу правительства Соединенного Королевства об экологическом управлении водными ресурсами.

Более крупные схемы могут включать дополнительные разрешения, например, если включен резервуар.

Вам также необходимо связаться с местным отделом планирования, так как обычно требуется разрешение на строительство (если, возможно, не ремонтируется старая гидроэнергетическая система) для установки соответствующих конструкций и трубопроводов.

На веб-сайте Британской гидроэнергетической ассоциации есть руководство по микрогидроэнергетике, включая более подробную информацию об этих аспектах планирования.

Могу ли я вырабатывать электричество с помощью водяной мельницы или водяного колеса?

Старые водяные мельницы сложно приспособить для выработки электроэнергии, хотя это возможно. Водяная мельница - это эффективный способ производства механической (скорее, электрической) энергии для непосредственного управления механизмами.

Большой, медленно движущийся водоем дает высокий крутящий момент (вращающее усилие).Поэтому водяные колеса работают на низких оборотах (менее 15 об / мин) и создают очень высокий крутящий момент. Это затрудняет выработку электроэнергии.

Очень сложно подключить водяное колесо с частотой вращения около 15 об / мин к генератору, которому требуется около 15000 об / мин. Двигатели или генераторы, работающие на очень низких оборотах, очень большие и дорогие; даже двигатель на 1000 об / мин намного больше, чем двигатель на 1500 об / мин.

Легче вырабатывать электроэнергию там, где есть быстрый поток воды, который может попасть в турбину под высоким давлением.Большой размер водяных колес также делает их строительство дорогостоящим по сравнению с водяными турбинами, и они требуют значительного обслуживания.

Можно приспособить водяное колесо. но может быть лучше вместо этого взглянуть на специализированную турбину с низким напором, такую ​​как поперечный поток или винт Архимеда. Или, для небольшого предприятия, турбина с низким напором от Powerspout.

Что делать, если нет головы для микрогидросхемы?

Там, где практически нет капель, эффективное использование гидроэнергии будет очень трудным и может оказаться нецелесообразным.3) x 0,5 x p x A

• V - скорость потока воды в метрах в секунду, это необходимо в кубе
• p - плотность, которая для воды составляет около 1000 кг на кубический метр.
• A - площадь поперечного сечения, охватываемого ротором

Эффективность турбины будет тогда важным фактором в том, какая часть этой мощности может быть фактически преобразована в электричество (или в механическую энергию для водяного колеса с недокусом).

Для стационарных или буксируемых турбин КПД обычно довольно низкий.3) x 0,5 x 1000 x 0,07 = чуть более 2000 Вт. Таким образом, эффективность составляет чуть менее 5% (100/2000).

Стандартная микрогидросистема (где вода направляется по трубе) должна иметь общий КПД не менее 50% после всех потерь. Небольшая турбина с низким напором могла генерировать около 1 киловатта (1000 Вт) из потока 100 литров в секунду, падающего через 2 метра. Намного больше энергии из меньшего потока, если небольшой напор может быть создан путем направления потока воды на небольшое расстояние.

Другие проблемы с турбиной с нулевым напором

Это будет не просто установка винтовой турбины в поток. Для обеспечения длительного срока службы необходимо будет решить различные проблемы:

• Обломки, стекающие по течению во время разлива и повреждающие турбину или ее крепления.
• Возможно, придется провести некоторые земляные работы в небольших ручьях, чтобы убедиться, что там есть достаточная глубина для погружения турбины при малых расходах.
• При выходном напряжении 12 или 24 В постоянного тока потребуется тяжелый кабель для подключения генератора к дому, что может быть дорогостоящим (например, если длина кабеля превышает 20 метров).
• Турбина должна быть легко доступна для удаления скопившихся сорняков.
• Скорость потока будет очень сезонной, поэтому вам могут потребоваться другие источники энергии для удовлетворения потребностей в электроэнергии в более засушливые месяцы.

Что такое гидроцилиндровый насос?

Гидравлический цилиндр - это насос с водяным приводом, который использует энергию большого потока воды, падающего через небольшую высоту, для подъема небольшого процента (около 10%) на гораздо более высокий уровень.

«Составной» гидроцилиндровый насос использует эту мощность для перекачивания отдельного водоема. Они очень специфичны для конкретной площадки, но всего с двумя движущимися частями могут быть надежным и экономичным решением на подходящей площадке стоимостью около 1000 фунтов стерлингов.

У нас на выставке CAT выставлен напорный насос. Он использует поток воды, выходящий из нашей гидротурбины, и перекачивает около 10% этой воды вверх примерно на 3 метра в воздух над озером.

Гидравлический насос не является новой технологией. Впервые он был разработан около 1800 года одним из братьев Монгольфье, известным как изобретатели воздушных шаров с горячим воздухом.С тех пор таранные насосы производятся в Великобритании, а в начале 20 века они стали очень распространены в сельских районах Великобритании.

Увеличение доступности водопроводной воды и дешевой энергии (для насосов) в течение последнего столетия привело к сокращению их использования в Великобритании, но они остаются надежным, экономичным и экологически чистым вариантом в правильной ситуации. В отдаленных и холмистых районах они предлагают надежный вариант откачки воды.

Для получения более подробной информации в интернет-магазине CAT есть книги по гидравлическим поршневым насосам.См., В частности, Руководство по гидроцилиндрам и гидроцилиндрам: Руководство.

Могу ли я использовать насос в качестве гидроагрегата?

Некоторые типы водяных насосов можно адаптировать так, чтобы они эффективно работали в обратном направлении, и их можно было использовать для выработки электроэнергии. Это потенциально может быть намного дешевле - при мощности в несколько киловатт можно сэкономить несколько тысяч фунтов.

В нашем интернет-магазине есть книга «Насосы как турбины: руководство пользователя». Это дает практическую техническую информацию об использовании стандартных насосных агрегатов в качестве недорогой альтернативы обычным турбинам.Основное внимание уделяется обеспечению автономного производства электроэнергии в удаленных местах.

Есть недавний пример «насоса как турбины» (PAT) в T‘ Mawr Wybrnant. Ожидается, что турбина мощностью 4 кВт будет ежегодно подавать в сеть около 19 000 кВтч электроэнергии. Это сайт Национального фонда, и установка была осуществлена ​​через Dŵr Uisce - совместный исследовательский проект Тринити-колледжа Дублина и Бангорского университета.

Можете ли вы превратить свой дом в гидроэлектростанцию?

Автор New Scientist, партнер Energy Realities

Ни у кого нет ответов на все вопросы мировой энергетики, поэтому New Scientist объединилась с Статойл для поиска решений в аудитории New Scientist.

Был задан вопрос: сколько электричества можно было бы произвести, если бы вы подключили турбину к системе подачи воды под давлением в ваш дом? Повлияет ли это на поставщика воды или ваших соседей?

В то время, когда нам нужно больше источников электроэнергии с низким содержанием углерода, домашняя гидроэнергетика кажется отличной идеей.

И оказывается, что выработка энергии из воды, текущей по трубам, уже используется, хотя и не так, как предусмотрено в вопросе. Эндрю Лобихлер, основатель и технический директор XYZ Interactive из Торонто, отмечает в LinkedIn, что некоторые водомеры уже включают в себя небольшую турбину для выработки электроэнергии для питания радио, которое отправляет данные о потреблении домашних хозяйств на ретрансляционную станцию.Они используют лишь небольшую часть энергии потока, поэтому вода по-прежнему достигает самых высоких частей домов, которые они обслуживают.

Турбины также могут использоваться в гораздо больших водяных трубах. Майкл Полод, аналитик по рискам и нормативным требованиям компании TransCanada, указывает на их использование в трубах диаметром более 60 сантиметров. Его доказательства поступают от компании Lucid Energy из Портленда, штат Орегон, которая устанавливает турбины с вертикальной осью внутри труб и генераторы электроэнергии на них.По мнению компании, удаляя избыточное давление в системах с гравитационным питанием, она может генерировать 100 киловатт или более без нарушения потоков. Замечательно, что эта система также может работать со сточными водами - новой формой энергии из отходов.

Если гидроэнергетика работает на больших трубах, будет ли она работать в масштабе отдельных домов? Даже если ответ положительный, Стив Орчард из Глостершира указывает, что существует юридическое препятствие, которое необходимо преодолеть, по крайней мере, в Великобритании. Это связано с тем, что использование водопроводного крана для выработки электроэнергии противоречит частям Положения о водоснабжении (водопроводной арматуре) 1999 года, которые призваны избежать потерь воды.

Но есть ли ответ да? Мы получили много ответов от людей, которые проводили эксперименты и сложные математические вычисления, чтобы проверить идею. Физика Престижность всем вам. Расход воды сильно различается, но нет ответов. Был достигнут полный консенсус в отношении ценности этой схемы, о чем свидетельствуют заявки-победители в этом месяце:

Дома я провел простой эксперимент, чтобы разобраться в этом, подсчитав, сколько времени нужно, чтобы наполнить ведро известного объема водой с полностью открытым краном. Я обнаружил, что мой внешний кран, питаемый непосредственно из восходящей магистрали, идущей с улицы, будет подавать 30 литров в минуту, или 0.5 литров в секунду. Это поток из одного крана, но на практике восходящая магистраль может питать сразу несколько кранов, каждый из которых работает на полный проход. Я мог запустить сразу три крана, прежде чем расход уменьшился. Так что, похоже, моя восходящая магистраль имеет приблизительную производительность 1,5 литра в секунду. Это массовый расход 1,5 килограмма в секунду. Я знаю, что диаметр магистрали составляет около 13 миллиметров - стандартный размер трубы здесь, в Великобритании, - поэтому я могу подсчитать, что вода движется со скоростью 11 метров в секунду (это объемный расход, деленный на площадь поперечного сечения трубы. ). 2, где m - 1,5 кг / с, а v - 11 м / с. Обработка чисел дает около 90 джоулей в секунду - или 90 ватт, если вы можете собрать ее со 100-процентной эффективностью.

Но вы не можете сделать турбину такой хорошей. Лучшая из практичных турбин имеет КПД около 66 процентов, так что реально вы получите около 60 Вт на валу турбины в вашей магистральной трубе. Но, опять же, небольшие электрические машины заведомо неэффективны, поэтому вам повезет, если вы получите половину этого в виде электричества.Я мог рассчитывать получить около 30 ватт электроэнергии от турбины, если бы я был доволен тем, что не использовал воду для каких-либо других целей.

Однако это было бы серьезно антиобщественным поступком. Вода, которая поступает в мой дом, течет из хозяйственного резервуара на вершине близлежащего холма. Сама по себе она не справится, и моей водопроводной компании приходится тратить энергию, чтобы перекачивать ее в гору. Вода, конечно же, дорогостоящая, чтобы сделать ее пригодной для питья, поэтому ее сливают в канализацию со скоростью 1.5 литров в секунду - это 130 тонн воды в день - для производства незначительного количества энергии было бы ужасной тратой.

«Я только что проверил, сколько моя местная компания водоснабжения будет взимать за такое количество воды (около 47 500 тонн в год) по счетчику. Это около 57 600 фунтов стерлингов. Это смехотворно дорогой способ выработать 30 Вт электроэнергии. Попробуй это дома, ребята! "

Ричард Эллам, Бристоль, Великобритания

«Поставщик воды, безусловно, будет смутно относиться к этой деятельности, считая ее неправильным использованием воды, но ее влияние на общее водоснабжение будет незначительным. Ваш сосед тоже не заметит никакой разницы, если вы не используете очень длинную подающую трубу с малым диаметром. Причина неутешительного количества вырабатываемой электроэнергии не в низком давлении - многие электростанции «русла» работают на аналогичных напорах (высота водохранилища над турбиной). Проблема в очень низкой скорости потока. Напротив, относительно небольшой гидроэлектрический генератор мощностью 10 мегаватт будет иметь пропускную способность около 60 кубических метров в секунду. Это много ведер."

Алан Брукман, Сабден, Ланкашир, Великобритания

«Если электричество, произведенное таким образом, будет рассматриваться как« бесплатная »энергия, и если вам повезет, что вы не будете измерять воду, то возникнет великое искушение позволить большему количеству воды проходить через вашу турбину. Это повлияет на ваш соседей, если это поможет ввести запреты на использование шлангов раньше во время засухи, и потому что поставщикам воды необходимо будет поставлять больше воды, и их расходы будут переложены на потребителей. "

Пенни Джонсон, Уоттон-андер-Эдж, Глостершир, Великобритания

Этот контент редактируется независимо New Scientist по заказу Statoil. Он ранее появлялся в блоге Energy Realities.

Узнайте больше об энергетических реалиях.

Можно ли производить электричество из воды?

Вы когда-нибудь принимали вещи как должное? Например, подумайте о своем утреннем распорядке. Когда вы просыпаетесь, вы включаете свет? Взять обед из холодильника? Включите телевизор, пока не уйдете в школу? Большинство людей не задумывается об этих действиях.Они считают само собой разумеющимся, что щелчок переключателя заставит эти вещи включиться!

Однако для того, чтобы эти устройства работали, должно произойти многое. Для начала вам нужно, чтобы электричество поступало на розетки и выключатели в вашем доме. Без электричества лампы, холодильники и телевизоры были бы бесполезны.

Откуда у вас электричество? Некоторые люди получают электроэнергию от угольных электростанций. Другие получают электричество от солнечных батарей. Некоторые используют ветряные турбины. Некоторые люди даже получают электричество из воды! Это называется гидроэлектричеством.

Гидроэлектроэнергия производится за счет проточной воды. Если вы живете рядом с рекой, у которой есть плотины, вы можете использовать гидроэлектроэнергию. Так как же плотина использует воду для производства электроэнергии?

На самом деле это довольно просто. Аналогичным образом вырабатывают электроэнергию гидроэлектростанции и угольные электростанции. Оба используют машину, называемую турбиной. Они используют источник энергии для вращения гребных винтов турбины. Во время вращения турбина вращает металлический вал, соединенный с электрическим генератором. По сути, это двигатель, вырабатывающий электричество.

В случае плотины гидроэлектростанции проточная вода используется в качестве источника энергии для вращения турбины. Плотины гидроэлектростанций имеют специальный проход для воды. Эти проходы имеют наклон вниз, чтобы создать поток падающей воды.

По мере того, как вода падает по проходу, она проходит мимо гребных винтов турбины. Сила текущей воды вращает турбину. Турбина, в свою очередь, раскручивает металлический вал электрогенератора. Это делает электричество!

Но зачем нужны дамбы? Могли бы вы построить ГЭС на любой реке? Не совсем.Плотины гидроэлектростанций должны быть на крупных реках. У них также должен быть большой перепад высот. Затем инженеры контролируют поток воды, чтобы производить электричество по запросу с определенной скоростью.

Многие люди хотят использовать электричество из воды вместо угля. Потому что это лучше для окружающей среды. Когда мы используем уголь для производства электричества, мы его сжигаем. Это увеличивает количество парниковых газов, вызывающих изменение климата. Кроме того, как только уголь сгорает, он исчезает. С другой стороны, вода, используемая в плотинах гидроэлектростанций, продолжает течь.Благодаря естественному круговороту воды гидроэлектростанции используют возобновляемый источник энергии!

Стандарты: CCRA.