Микро-ГЭС как альтернатива аккумуляторам

Мобильные генераторы, преобразующие энергию водяного потока в электричество, это не новое изобретение, а старательно забытое устройство, которое ещё во времена СССР выпускалось для кемперов, чабанов, лесников, геологоразведчиков и прочих любителей жить и работать вдали от цивилизации. Но времена изменились, и сейчас такие микро-ГЭС реально помогают выживать в городах и сёлах.

Обоснование идеи

Вначале обозначим три базовых правила:

1 Всё нижеизложенное касается только частных домохозяйств.

Частник опирается исключительно на свои силы и любая помощь для такого – подарок судьбы. Финансирование или субсидирование от госорганов – фикция.

2 Используются только возобновляемые источники энергии.

Аппетит приходит во время еды, и правительство кушает очень много. Но пока альтернативные источники энергии бесплатны.

3 Автономное электроснабжение полноценно функционирует только при комплексном подходе.

Это примерно как установка зимой шипованной резины на автомобиль. Если поменять только одно колесо, то даже если оно будет супер-нано-японским, то пользы от этого для автомобиля не будет.

Задача при таком подходе стоит не только в генерации электричества, но и в бесперебойном энергообеспечении объекта.

Преимущества воды перед солнцем и ветром

Хотя Солнце светит постоянно, ночь никто не отменял. Это слабое место фотоэлектрических преобразователей.

Ветер… с библейских времён ветер был синонимом непредсказуемости. Конечно же есть такие участки суши, где ветра дуют постоянно, но разве можно считать разумным человека, который надеется на постоянство ветра.

А вот реки текут постоянно, притом в строго известном направлении.

Это и есть базовое преимущество рек для выработки электроэнергии. Но река, это собирательный термин в рамках данного проекта. Ручей, родник или водоотводной канал, также входят в эту категорию.

В расходе воды микро-ГЭС прослеживается прямая зависимость – чем больше перепад высот, тем меньше расход воды. Этот аспект несколько регулируется разными конструкциями микро-ГЭС, но всё равно эти требования приходится соблюдать.

Технические характеристики заводских микро-ГЭС

Каких-то общепринятых стандартов, жёстко регламентирующих границу между микро-ГЭС и мини-ГЭС, не существует. Определяющим параметром микро-ГЭС для частника будет производительность до 5 кВт. Однако расход воды чрезвычайно сильно сказывается на эффективности работы всей энергосистемы в целом.

Мощность самых дешёвых микро-ГЭС начинается от 0,6 кВт при цене 39 т.р.

Но 600 ватт это всё таки маловато для частного дома. Начинать надо от 1-1,5 кВт, и вот три устройства разных конструкции, с более высокой производительностью:

1.С турбиной Каплана цена 57 т.р.

 

2.С турбиной Тюрго, аналогичной стоимости.

3.С трубчатой турбиной и ценой 129,5 т.р.

Даже при беглом сравнении, микро-ГЭС с трубчатой турбиной дороже на 120%. Причину такого несоответствия можно увидеть, если сравнить несколько устройств в таблице:

 

 

Микро-ГЭС изготовленные в промышленных условиях, априори будут надёжнее собранных кустарно. Можно взять за образец заводскую модель, и просто скопировать её. Такой подход принесёт моральное удовлетворение, но обойдётся дороже хотя бы потому, что при потоковом производстве комплектующих деталей, они обходятся гораздо дешевле.

Однако это не исключает возможности собрать микро-ГЭС в гараже или домашней мастерской, и даже поставить этот процесс на поток. Примерно такой подход наблюдается на одной фирме в Киргизии.

Бишкекская фирма выпускает три разновидности мобильных ГЭС, мощностью:

1 кВт;

1,7 кВт;

5 кВт.

Вид этих приборов затрапезный, но свою функцию они выполняют.

Варианты включения микро-ГЭС в автономную энергосистему

Возможны только два способа интеграции таких устройств для автономного электроснабжения:

1.Базовый.

Вся домашняя энергосистема будет опираться на микро-ГЭС. Такой вариант возможен только в том случае, если рядом с домом есть добротный источник воды. В идеальном случае – река. Родник или ручей тоже могут заложить фундамент под такой проект, но это зависит от мощности водоносного слоя и объема вытекающей воды за единицу времени. Например, в Адыгее или на Алтае, есть масса родников, от которых берут воду местные жители для бытовых нужд, но 99% таких источников дают в лучшем случае 0,3-0,5 л/с.

2.Комбинированный (гидроаккумулятор).

Это принципиально другой подход, который доступен всем, но потребует первоначальных затрат. Смысл его в том, что основным источником электроэнергии служат солнечные батареи. Их берут в избыточном объёме для конкретного объекта, например если дом требует 3 кВт, то фотоэлементы должны производить 5 кВт. Излишки электроэнергии не запасают в блоки аккумуляторов, а тут же используют для подъёма воды в искусственный водоём.

Например, фекальный насос Зубр потребляет 1,5 кВт, но за час поднимает 22 кубометра воды на высоту 12-14 м. За 10 часов работы он сможет поднять около 200 тонн жидкого энергоносителя.

При включении в схему микро-ГЭС с турбиной Тюрго мощностью 1,5 кВт, в ночное время она будет расходовать около 36 тонн воды в час, выдавая положенные 1500 ватт.

Это приблизительно 200/36 ≈ 5,5 часов беспрерывной работы автономной энергосистемы в ночное время. Если добавить ещё 5-6 панелей фотоэлементов и 1 насос, то за день можно закачать в гидроаккумулятор 400 тонн воды, и автономность системы вырастет до 11 часов.

 

Характеристики искусственного водоёма

Для расчёта определим объём гидроаккумулятора в 400 м³. В самом простом представлении, это круглый котлован с подложкой из геотекстиля. Размеры определяются по формуле S=πR². Если глубину ограничить 2 метрами, то площадь водного зеркала должна быть около 200 м², подставив данные в формулу получим диаметр ≈ 16 м.

Извлечённый грунт можно использовать для отсыпки дамбы вокруг водоёма,и повышения уровня воды. Даже отсыпка всего 1 метра по высоте, даст дополнительные 200 кубометров объёма!

 

Чтобы не копать грунт, можно соорудить искусственный водоём заливкой огромного бетонного кольца. Например, длина окружности данного пруда составит около 50 м. При высоте бьефа 2 м и толщине 15 см, потребуется около 15 м³ фибробетона для боковых стен.

Объём работ при беглой оценке кажется чрезвычайно огромным, а целесообразность такого сооружения абсолютно бессмысленной. Однако всё познаётся в сравнении.

Сравнение стандартного блока АКБ и гидроаккумулятора

Можно просто рассчитать параметры блока аккумуляторов, для обеспечения электроэнергией в течении 10-12 часов, при потреблении 1,5 кВт.

Есть несколько формул для расчёта, но без скрупулёзного уточнения всех нюансов, результат будет аналогичен вот такой схеме:

12ч * 1,5 кВт = 18 кВтч = 18000 Втч.

При напряжении аккумулятора 12 В получаем 18000 Втч / 12 В = 1500 Ач. Но разряжать на 100% нельзя. Есть оптимальные величины 25-30%. Но чтобы упростить задачу, возьмём уровень разрядки 50%. Это обеспечит около 500 циклов. Значит у системы должна быть ёмкость 3000 Ah, или 20 аккумуляторов по 150 А/ч.

Стоимость одного АКБ «Delta GEL 12-150» около 25 т.р.

20 таких аккумуляторов обойдутся в 500 тысяч рублей! При эксплуатации в стандартном режиме, с соблюдением температурного режима и прочих требований производителя, их хватит на 3-4 года.

А затем надо будет выложить ещё полмиллиона рублей.

В случае какой-либо аварии, короткого замыкания, падения с высоты или замерзания, потратиться придётся раньше.

С гидроаккумулятором расчёт проще – водоём устраивается единожды,

и правильная эксплуатация требует только регулярной очистки. Производитель микро-ГЭС даёт гарантию 5-10 лет, хотя оборудование довольно простое и ломаться там особо нечему.

 

Обобщая информацию

Полтора киловатта дают несколько мощных устройств. При переходе в режим автономного энергообеспечения, владелец коттеджа должен изменить и некоторые бытовые правила жизни и обустройства жилья, например, использовать устройства большой мощности днём, когда фотоэлементы вырабатывают максимум электроэнергии, обеспечить достойную теплоизоляцию жилища и т.п.

Расчётная цифра в 1,5 кВт, это очень большая величина. В реальной жизни, ночью хватает 500-700 Вт, в т.ч. светодиодное освещение, холодильник, ноутбук, телевизор. Поэтому на практике, одному домовладению может хватить и 1 кВт мощности.

ВЫВОД: у гидроаккумуляторов гораздо больше прав считаться автономной системой, чем у блока АКБ.

 

Альтернативная энергия – это энергия отличная от той, которую человечество привыкло использовать в повседневной жизни для обеспечения своих потребностей в тепле и электричестве. Источниками альтернативной энергии служат солнечные лучи, ветер, морские волны и сама наша планета.

На сайте Alter220.ru представлены все популярные источники энергии.

---

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Автономное электроснабжение;

Аккумуляторы для солнечных батарей;

Концепция энергонезависимости в частном домостроении;

---

Спасибо, что дочитали до конца! Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!