ta strona może zawierać linki partnerskie, sprawdź naszą Politykę ujawniania informacji tutaj.

Energia wodna dla domu: czy jest to opcja?

Energia odnawialna to obecnie wielka sprawa. Dla wielu ludzi sensowne jest tworzenie energii ze słońca lub wiatru. Oszczędza zasoby i powoduje mniejsze zanieczyszczenie.

nacisk na odnawialne źródła energii jest tak wielki, że wiele państw stworzyło zachęty w postaci ulg podatkowych i wykupu energii elektrycznej, aby zachęcić do instalacji fotowoltaicznej energii słonecznej.

domowe turbiny wiatrowe są również opłacalne w niektórych lokalizacjach, a hybrydowe systemy słoneczno-wiatrowe stają się coraz bardziej powszechne. Ale co z hydroenergetyką?

czy energia wodna może być wykorzystywana w domach i firmach?

z reguły domy, gospodarstwa i małe firmy mogą być zasilane przez turbinę hydroelektryczną o mocy od 5kw do 10kw. Turbina o mocy 10 kW nazywana jest systemem micro hydro. Najczęstszą turbiną do stosowania z micro Hydro power jest typ impulsowy, taki jak koła Peltona lub koła Turgo.

jak można wykorzystać wodę do wytwarzania energii elektrycznej?

podstawowa zasada jest prosta-ciśnienie wody wpływa na wirnik turbiny, która zamienia generator w celu wytworzenia energii elektrycznej.

w tej podstawowej koncepcji jest wiele pytań. Zanim zagłębimy się w odpowiedzi, poniższy film zawiera kilka bardzo przydatnych informacji na temat wytwarzania energii wodnej.

jeśli wolisz czytać, zapis wideo znajdziesz pod spodem. Jeśli chcesz go całkowicie pominąć, po prostu przejdź do następnej sekcji.

wideo-jak działają turbiny wodne?

termin energia wodna lub energia wodna oznacza wydobycie energii z bieżącej lub płynącej wody.

terminy są również używane w odniesieniu do wody słodkiej, a nie wody morskiej. Proces wytwarzania energii wodnej wymaga stworzenia bariery na drodze płynącej wody. Woda jest następnie kierowana i doprowadzana do spadku, gdy jej energia potencjalna jest przekształcana w energię kinetyczną.

energia ta jest następnie pobierana za pomocą turbiny. Skala energetyki wodnej jest niezwykle szeroka. Energia może być generowana od kilku watów do kilku gigawatów. W rzeczywistości największą elektrownią na świecie jest projekt hydroenergetyczny o nazwie Three Gorges Dam w Chinach.

3 Gorges Dam hydroelektrownia Chiny

Britannica.com

ma pojemność tabliczki znamionowej aż 22 gigawatów. Wielkoskalowe projekty hydrotechniczne mogą zasilać nie tylko miasta, ale cały kraj!

zakres prac obejmuje następujące:

  • Pico hydro-energy składa się z projektów o mocy 5 kilowatów lub mniejszej.
  • Micro hydro oznacza moce od 5 kilowatów do 100 kilowatów
  • Małe hydro oznacza moce od 10 megawatów do mniej
  • Wszystko powyżej 10 megawatów jest klasyfikowane jako Duże hydro

istnieje wiele krajów, które są w dużym stopniu zależne od energii wodnej. Na przykład Norwegia otrzymuje ponad 98% swojej energii z energii wodnej. Nawet do dziś energia wodna jest jednym z najtańszych sposobów wytwarzania energii elektrycznej.

ponadto pozyskiwana energia to energia odnawialna. Woda jest stale uzupełniana przez naturę ze względu na cykl wodny. Nie ma emisji co2 podczas przekształcania energii kinetycznej wody w energię elektryczną.

nie oznacza to jednak, że energia wodna nie ma żadnego negatywnego wpływu na środowisko, co zostanie omówione później. Strumienie i rzeki mają różne poziomy przepływu wody.

natężenie przepływu słodkiej wody również zmienia się w zależności od roku i dlatego do pozyskiwania energii istnieją różne rodzaje turbin, niektóre bardziej odpowiednie niż inne w zależności od głowicy wody i płynu.

Głowica wody jest miarą energii hydrostatycznej wody. Jest to po prostu wysokość wody powyżej pewnego punktu. W przypadku energii wodnej jest to miara wysokości, która będzie dostępna nad turbiną.

wtedy jest również natężenie przepływu. Natężenie przepływu to objętość wody przekraczająca określony punkt w ciągu sekundy. Na podstawie głowicy wody i natężenia przepływu w określonym miejscu wybiera się typ turbiny.

Home hydro generator-elektrownia wodna Dom

istnieją cztery główne typy turbin, jak następuje:

  1. Turbina Kaplana
  2. Turbina Francisa
  3. turbiny przepływowe krzyżowe
  4. koło Peltona
Water_turbine_runners - Pelton-Kaplan-Francis

„File:water turbine runners.jpg ” by Meisam jest licencjonowany na podstawie CC BY-SA 3.0

  • Pelton Speed Speed 5.0 obr / min
  • prędkość właściwa turbiny Francisa 30 obr / min
  • prędkość właściwa turbiny Francisa 70 obr / min
  • prędkość właściwa turbiny Kaplana 113 obr / min

wykres w filmie pokazuje obwiednię roboczą turbin w oparciu o natężenie przepływu i głowicę wody.

na przykład, gdy występuje wysoka głowica i niskie natężenie przepływu, używane jest koło Peltona. Z drugiej strony, gdy głowica wody jest niska, a natężenie przepływu jest wysokie, stosuje się turbiny Kaplana.

koło Peltona jest turbiną impulsową, natomiast Turbina Kaplana jest turbiną reakcyjną. W środku znajduje się również Turbina Francisa. Turbiny Francisa są używane do średnich poziomów głowicy i średnich natężeń przepływu.

koperta operacyjna turbiny Francisa jest bardzo szeroka. Jest to turbina hybrydowa, która wykorzystuje zarówno impuls siły, jak i działanie siły. Kolejną zaletą jest to, że może również działać jako pompa do systemów magazynowania pomp, co zostanie omówione później.

warto zauważyć, że zarówno turbiny Kaplana, jak i Francisa mogą osiągnąć wydajność pracy na poziomie ponad 90%, co czyni je najbardziej wydajnymi urządzeniami energii odnawialnej na rynku.

wreszcie jest turbina przepływu krzyżowego lub Turbina Banku II. Jest to wolnoobrotowa maszyna, która doskonale nadaje się do miejsc o niskim przepływie wody, ale o dużym natężeniu przepływu. Dzięki wolnemu ruchowi turbina jest łatwiejsza w utrzymaniu, ponieważ łożyska nie muszą być często wymieniane.

ponadto turbina jest samoczyszcząca się i rzadziej się zatyka w porównaniu z innymi turbinami. Sprawność turbin przepływowych krzyżowych i koła Peltona jest niższa niż w turbinach Francisa i Kaplana.

generator turbin wodnych do użytku domowego

obecnie dostępne są również inne odmiany turbin, szczególnie w skali mikro. Istnieją turbiny ze śrubowymi łopatkami, które mogą pracować w najbardziej płytkiej i najwolniejszej z bieżącej wody. Na przykład turbina wirnika silnika może wykorzystywać wodę przy prędkościach tak niskich, jak 2 mile na godzinę.

jedną z zalet elektrowni wodnych jest ich wykorzystanie w projektach magazynowania pomp. Ideą tych projektów jest zaspokojenie wysokiego zapotrzebowania na energię elektryczną w godzinach szczytu.

należy zauważyć, że nasze zapotrzebowanie na energię elektryczną zmienia się z dnia na dzień. Magazynowanie pompy zapewnia bufor energii w czasie spokoju, gdy zużycie energii elektrycznej jest niskie i występuje nadmiar energii elektrycznej w sieci.

w tym czasie woda jest przepompowywana z powrotem ze zbiornika dolnego wzniesienia do zbiornika wyższego wzniesienia. Odbywa się to poprzez wykorzystanie energii elektrycznej z sieci i uruchomienie turbiny w odwrotnym kierunku, co pozwala jej działać jako pompa.

pompowanie wody zwiększa Pojemność zbiornika i głowicę wody. Ta dodatkowa woda jest następnie wykorzystywana podczas szczytowego zapotrzebowania na energię, które może wystąpić w ciągu dnia lub wieczorem.

woda, która została wypompowana z powrotem, może być następnie wykorzystana wraz z istniejącą i napływającą wodą, aby uruchomić turbiny do ich maksymalnej wydajności. Poza wieloma pozytywami energii wodnej istnieje również kilka negatywów.

na przykład, aby wykorzystać energię wodną, szczególnie w dużych skalach, tamy muszą być budowane po ogromnych kosztach. Tworząc barierę w poprzek płynącej wody zalewa tereny upstream.

oznacza to, że środowisko naturalne jest niszczone, a siedliska nie tylko roślin i zwierząt są naruszone, ale także ludzie mieszkający w pobliżu muszą być przenoszone. Istnieje wiele gatunków ryb, które rozmnażają się w górę rzeki.

budowa zapory blokuje ich ścieżkę migracji, chociaż poprzez zapewnienie drabiny rybnej problem ten można złagodzić w dużym stopniu. Podobnie, istnieje wiele gatunków ryb słodkowodnych, które nie mogą migrować w dół rzeki z powodu bariery.

gromadzenie się mułu, gruzu i martwego drewna może z czasem zmniejszyć pojemność zapory. Co więcej, rozkładająca się plantacja, która znajduje się w stagnacji powyżej bariery, również wytwarza emisje. Wreszcie, budowa dużej tamy może również zmienić naturalny poziom wody w dolnym obszarze.

należy zauważyć, że ze względu na surowe przepisy dotyczące ochrony środowiska trudno jest budować projekty elektrowni wodnych na dużą skalę w dzisiejszych czasach. W związku z tym najlepszą praktyką jest posiadanie kilku małych systemów przepływu rzeki niż kilku dużych.

Home generator turbiny wodnej

w projekcie run-of-the-river część wody z rzeki lub strumienia jest kierowana do rur, które transportują wodę do elektrowni. Turbina znajduje się w elektrowni, która wykorzystuje tę zassaną wodę do wytwarzania energii elektrycznej.

elektrownia znajduje się na znacznie niższym wzniesieniu niż punkt, w którym woda wypływa z rzeki lub strumienia. Projekty typu Run-of-river są stosunkowo przyjazne dla środowiska, chociaż ich zwrot z inwestycji jest niższy niż w przypadku dużych projektów.

inną zaletą systemu dostarczania tuneli jest to, że są one łatwe do zbudowania na zlecenie i mogą być ukończone w ciągu kilku dni lub tygodni, w przeciwieństwie do dużych projektów, które mogą trwać kilka lat.

teraz spójrzmy na szacowanie energii wodnej w danej lokalizacji. Całkowitą ilość mocy, którą może uzyskać turbina, można określić za pomocą prostego wzoru.

wzór jest:

P = Nu x Rho x Q X G x H

    • gdzie P to moc w watach
    • nu to bezwymiarowa sprawność turbiny (dla turbin Francisa i Kaplana to prawie 92%)
    • Rho to gęstość wody w kg na metr sześcianu
    • Q to natężenie przepływu w metrach sześciennych na sekundę
    • G to przyspieszenie spowodowane grawitacją, a
    • H to różnica wysokości między wlotem a wylotem w metrach.

czy turbina wodna może zasilić Dom?

wszystkie odnawialne „alternatywne” systemy generacji energii mogą zasilać dom, ale rozmiar zależy od zużycia energii w domu w kilowatogodzinach (kWh). Jest to pierwszy krok, aby określić, ile energii zużywa dom w ciągu roku.

jednym ze sposobów jest dodanie wartości znamionowej mocy wszystkich urządzeń gospodarstwa domowego i pomnożenie wartości znamionowej w watach przez szacunkową liczbę godzin, w których każde urządzenie będzie używane przez cały rok.

nie jest to szczególnie dobra metoda z dwóch powodów. Po pierwsze, użycie jest tylko oszacowaniem i możesz być poza obiema drogami, albo za dużo, albo za mało.

po drugie, niektóre urządzenia nie są łatwe do oceny. Na przykład HVAC, lodówki i zamrażarki są wyposażone w silniki sprężarkowe, które uruchamiają się i zatrzymują w cyklach zgodnie z ustawieniami docelowej temperatury.

prądy udarowe silnika są do 3 razy większe niż prąd roboczy silnika, co nie znajduje odzwierciedlenia na tabliczce znamionowej. Ponadto słaby Współczynnik mocy może również wprowadzić cię w błąd, myśląc, że Wolty X Wzmacniacze zawsze są równe Watom. W obwodach prądu przemiennego często nie.

lepszym sposobem jest zapoznanie się z rachunkiem za media za poprzedni rok (patrz zdjęcie poniżej):

gdy już wiesz, ile kilowatogodzin w Twoim domu wykorzystałeś w poprzednim roku, możesz określić wymaganą ocenę turbiny (lub Turbiny słonecznej lub Wiatrowej.)

średnia ilość energii zużywanej przez przeciętne Amerykańskie gospodarstwo domowe wynosi około 11000 kWh rocznie.

turbina wodna o mocy 5KW ze stałą głowicą wodną i przepływem może potencjalnie wygenerować:

5kwh x 8760 godzin (w roku) = 43800 kWh

dla porównania, system paneli słonecznych o mocy 5kwh generowałby około:

5kwh x 1825 (szczytowe godziny słoneczne rocznie) = 9125 kWh

teoretycznie Domowy system hydroenergetyczny znacznie przewyższa wydajność energii słonecznej, nawet pozwalając na znaczne straty systemu w okablowaniu i wahaniach przepływu wody.

jakie jest podobieństwo między energią wodną a energią słoneczną?

trzy główne systemy odnawialnej energii elektrycznej dostępne do użytku domowego to:

  1. solarne panele fotowoltaiczne
  2. turbiny wiatrowe
  3. turbiny wodne (energia wodna)

jak można sobie wyobrazić, panele słoneczne są zdecydowanie najbardziej powszechne. Turbiny wiatrowe nie zawsze są opłacalne w niektórych obszarach, podczas gdy energia wodna jest całkowicie zależna od dostaw bieżącej wody.

zasadniczo oznacza to, że wykorzystanie turbin wodnych ogranicza się głównie do obszarów wiejskich, zagród i gospodarstw rolnych. Jednak w odpowiednich warunkach energia wodna jest bardzo wydajna.

należy zauważyć, że istnieją duże różnice między trzema źródłami energii-moc słoneczna zależy od natężenia promieniowania (szczytowych godzin słonecznych) dla danej lokalizacji, podczas gdy moc turbiny wiatrowej może być bardzo zmienna i potrzebuje prędkości wiatru powyżej 5 m/s, aby w ogóle działać!

z drugiej strony, turbina wodna działa ze stałą prędkością (mniej więcej), a zatem jej moc elektryczna jest zawsze maksymalna.

czy hydroelektrownia jest tańsza od energii słonecznej?

na większą skalę jest to z pewnością prawda – energia słoneczna wchodzi w cenie 10 centów/kWh, a energia hydroelektryczna generuje energię za połowę ceny za 5 centów/kWh. Ale czy to prawda dla wszystkich skal produkcji energii?

spójrz na poniższy wykres:

(na podstawie oceny mocy 5KW)

panele słoneczne

turbina wiatrowa

hydroelektryczna

koszt za zainstalowaną kW

3130 USD

3000 USD

2750 USD

koszt za kW DIY

1700 USD

1800 USD

życie systemu

25-30 gwarancja yr

20 yrs

25 yrs

koszty utrzymania / rok

czas zwrotu

8 średnia lat (USA)

11 średnie lata

7 do 10 lat

wydajność w porównaniu

20% max (panele monokrystaliczne)

35% (wysoki kosztorys dla turbiny 5KW)

60%

wyjście stabilne?

Nie (cieniowanie, noc, kurz & przy słabym oświetleniu)

nie-silnie zależna od prędkości wiatru

tak-pełne wyjście (ze stałym przepływem)

czas instalacji

3 dni

2 do 3 dni

3 do 5 dni

zdolne do wiązania siatki?

tak.

tak.

tak.

Czy Można używać off-grid?

tak.

tak.

tak.

bateria bank

potrzebny off-grid?

tak.

tak.

Nie.

jest kilka rzeczy do odnotowania z powyższego:

pojemność wyjściowa słońca i wiatru jest zmienna

moc wyjściowa panelu słonecznego zależy od energii słonecznej, która nie jest stała. Jest najsilniejszy w środku dnia i najniższy rano i wieczorem. Oczywiście w nocy nie ma słońca i nie ma możliwości produkcji energii elektrycznej.

moc wyjściowa turbiny wiatrowej może się bardzo różnić, ponieważ moc wyjściowa watów wzrasta 8 razy za każdym razem, gdy prędkość wiatru podwaja się!

jeśli któryś z systemów jest podłączony do sieci (grid-tie), nadmiar energii automatycznie wraca do przedsiębiorstwa użyteczności publicznej. Jeśli jest to system poza siecią, potrzebne są baterie, aby zapewnić zasilanie w nocy lub w przypadku przerwy w zasilaniu.

Moc Wyjściowa domowej energii wodnej

zakładając stałą głowicę wody lub przepływ rzeki, generator hydroelektryczny zawsze wytwarza maksymalne waty. Jeśli obciążenie jest mniejsze niż wyjście hydro, ta nadwyżka energii musi gdzieś iść!

jeśli system jest związany z siatką, może wrócić do siatki. Jeśli jest poza siecią, musi zostać przekierowany na atrapę ładunku, często w postaci elementów nagrzewnicy wody lub powietrza.

czy potrzebujesz baterii do elektrowni wodnych?

zakładając stały przepływ wody, nie. Jeśli jednak system jest związany z siecią, może to być wskazane. W przypadku braku zasilania system jest odłączony od sieci i nie jest w stanie zasilać domu.

odbywa się to automatycznie, aby zapobiec „wyspiarstwu”, czyli wtedy, gdy niezależne systemy generujące mogą wrócić do sieci zagrażając personelowi pracującemu na linii.

co to jest mikro pompowa elektrownia wodna?

to intrygujący pomysł, który sprawdza się w każdej skali. Wyobraź sobie, że mieszkałeś nad jeziorem lub dużym stawem z nachyleniem do wyższego poziomu w pobliżu Twojego domu. Twoim celem jest żyć poza siecią i masz zainstalowane 8KW paneli słonecznych.

myśląc ekologicznie, starasz się nie używać dużego banku baterii, które są bardzo drogie i i tak mają ograniczoną żywotność. Pomimo tego, w nocy nie ma elektryczności z paneli słonecznych.

jednym z rozwiązań jest stworzenie pompowego systemu magazynowania wody.

rysunek podstawowy układu domu pompowana elektrownia wodna

pompowana elektrownia wodna wykorzystuje turbinę jako pompę i generator

gdy ich nadmiar energii elektrycznej jest dostępny z energii słonecznej w ciągu dnia woda jest pompowana z jeziora do zbiornika na wyższym poziomie.

w nocy, gdy ich nie ma mocy słonecznej, woda w zbiorniku jest wypuszczana i jest grawitacyjnie zasilana przez turbinę, która teraz działa jako generator.

układ jest w zasadzie zamiennikiem banku baterii chemicznych, ale nie zanieczyszcza i nie wykorzystuje cennych zasobów.

ile wody potrzeba do produkcji energii elektrycznej?

możesz mieć strumień biegnący przez twoją ziemię, ale czy jest wystarczająco dużo głowicy i przepływu, aby wytworzyć wystarczającą ilość energii elektrycznej dla Twoich potrzeb?

przedstawię najprostsze metody, ale sugeruję, że profesjonalny geodeta da Ci najdokładniejsze pomiary. Prawdopodobnie dobry pomysł, jeśli wydajesz kilka tysięcy dolarów na mikro system hydroenergetyczny dla naszego domu.

pomiar strumienia lub głowicy wody rzecznej

kończy się na długości węża między najwyższym wzniesieniem, z którego wypływa strumień, a drugim końcem do położenia turbiny. Podłącz miernik ciśnienia do dolnego końca i odczytaj psi.

2,31 stopy głowy można przyjąć za 1 psi.

Pomiar przepływu

najprostszym sposobem (o ile nie masz przepływu wody większego niż strumień lub mała rzeka) jest po prostu napełnienie wiadra o znanej pojemności i czas potrzebny na napełnienie go.

potrzebujesz tego w galonach / minutę, więc pytanie o przepływ staje się:

60 / sekund x pojemność łyżki w galonach = przepływ w galonach / minutę

przykład: wiadro o pojemności 10 galonów wypełnia się w ciągu 15 sekund:

przepływ wody = 60/15 x 10 = 40 galonów/minutę

znajdowanie głowicy i przepływu dla mikro energii wodnej

Kalkulator mikro mocy wodnej – znajdź waty turbiny z głowicy i przepływu

większość systemów mikro energii wodnej ma sprawność między 50% a 60%, poniższe równanie jest uproszczonym sposobem obliczania możliwej mocy przy użyciu wartości głowicy i przepływu przy użyciu wydajności 53%

(głowa (stopy) × przepływ (GPM)) ÷ 10 = moc w watach

zastąpmy kilka liczb i zobaczmy, jak wyglądają liczby:

przykład: Głowica psi = 38 przepływ = 76 galonów/min

Głowica w stopach od odczytu psi = 38 x 2,31 = 87,78 stóp

moc turbiny w watach = Głowica x przepływ / 10 = 87,78 x 76 /10 = 667w

jak generować energię elektryczną z wody w domu

podsumowanie:

na rynku jest wiele standardowych turbin elektrycznych mikro-Hydro. Poniższy generator jest dostarczany przez firmę Suneco i jest przykładem typowej jednostki 5KW.

schemat pod spodem daje świetny pomysł na konfigurację instalacji i rodzaj wymaganej konstrukcji.

mimo, że polecam kompletny projekt od badania, projekt do zakończenia jest wykonywany przez profesjonalnego instalatora, wielu właścicieli domów zbudowało i zainstalowało własne systemy. Wszystko jest wykonalne! Po prostu Korzystanie z pro eliminuje wszelkie kosztowne błędy.

Domowe systemy micro hydro power są znacznie bardziej wydajne niż turbina słoneczna lub wiatrowa. Mają one jednakową żywotność, jeśli nie dłużej, i zapewniają wyższą, stabilniejszą wydajność.

Suneco Pelton koło microhydropower GD-LZ-20-5KW

: Turbiny wodne Suneco

5KW Pelton microhydropower GD-LZ-20-3KW-install-diagram

Strona główna Micro hydroelektrownia Schemat Instalacji turbiny

Strona główna pytania związane z Hydroelektrownią

czy energia wodna może być używana w domach?

domowa energia wodna jest świetną opcją dla domu, z oczywistym zastrzeżeniem, że istnieje odpowiedni zapas wody z wystarczającą głowicą i przepływem, aby zaspokoić potrzeby energetyczne.

średnie zużycie energii w domu w USA wynosi 11000 kWh/rok. Turbina o mocy 2 kW wytwarzałaby do 2800 kWh rocznie, więc pokryłaby około 20% przeciętnego zapotrzebowania na energię w domu.

ile kosztuje System micro hydro?

ogólnie rzecz biorąc, koszt systemu mikro elektrowni wodnych wynosi od 1000 do 3000 USD za kW. Zmienność jest szeroka, ponieważ zakres mocy micro hydro jest bardzo szeroki-od 1kW do 100kW!

różne projekty o różnych wartościach głowicy i przepływu, a także ilość rurociągów / betonu wpływają również na ogólną cenę danego projektu.

ile wody potrzeba do zasilania domu?

prosty wzór może być użyty do określenia, ile wody potrzebuje turbina do zasilania domu – (głowa w stopach) × przepływ w gpm) ÷ 10 = moc w watach. Zakładając, że do łatwego zasilania przeciętnego domu potrzebna jest turbina o mocy 2 kW, połączenie przepływu i głowicy musi wynosić 2000 watów.

co to jest micro Hydro electricity?

Micro Hydro electricity to system często wykorzystujący strumień lub inny przepływ wody do generowania stosunkowo niewielkich ilości energii do zasilania domu

ile energii wytwarza mikro energia wodna?

mikro systemy wodne generują od 5KW do 100kW mocy i są zwykle stosowane w domach z dostępem do całorocznej bieżącej wody.

Renogy solar products

Articles

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.