Micro-hydro gerador - DIY

Poder Micro hidro j foi fonte proeminente do mundo de energia mecnicapara a fabricao. Micro hidro est fazendo um retorno para a gerao deeletricidade em residncias. Um nmero crescente de pequenos sistemashdricos esto sendo instalados em locais remotos na Amrica do Norte. Htambm um crescente mercado para micro eletricidade hdrica nos pases emdesenvolvimento. Este artigo um excesso de vista tcnico.

Poder Micro hidro est gradualmente assumindo a forma descentralizada que j teve.Energtica da gua antecede o uso da eletricidade. Ao mesmo tempo hidreltrica foiempregado em muitos locais da Europa e Amrica do Norte. Foi usadoprincipalmente para moer gros onde a gua tinha uma queda vertical de mais do quealguns metros e fluxo suficiente. Menos comum, mas no menos importante, foi ouso da hidreltrica para fornecer energia para o eixo de plantas txteis, serrarias eoutras operaes de fabricao. Ao longo do tempo milhares de pequenas fbricasforam substitudos por energia eltrica gerada centralmente. Muitos dos principaisprojetos hidreltricos foram desenvolvidos utilizando grandes barragens, gerandovrios megawatts de energia. Em muitas reas, hidro energia eltrica ainda usadoem pequena escala, e sem dvida a forma mais rentvel de energia. fontes deenergia renovveis, como elica e solar esto sendo ampliados de residencial paratamanho concessionria de energia eltrica. Em contraste, a hidreltrica est sendoreduzida ao tamanho residencial. As pequenas mquinas so semelhantes em muitosaspectos para os grandes, exceto por sua escala. Implantao de um sistema hidro muito mais do que um vento ou fotovoltaica-site especfico - sistema (energia solarfotovoltaica eltrica). Uma quantidade suficiente de gua que cai tem de estardisponvel. A distncia vertical a gua cai chamado de cabea e geralmente medido em ps, metros ou unidades de presso. A quantidade de gua chamado defluxo e medido em litros por minuto (GPM), de ps cbicos por segundo (SFC), oulitros por segundo (l / s). Mais cabea geralmente melhor, porque o sistema utilizamenos gua e o equipamento pode ser menor. A turbina tambm corre a umavelocidade maior. Em altas cabeas, faixas de presso e tubagens integridade articular

tornar-se problemtica. Dado que a energia o produto da cabea e do fluxo, o fluxode mais necessria para a cabea inferior para gerar o mesmo nvel de potncia.Mais fluxo melhor, se no mesmo toda ela utilizada, uma vez que mais gua podepermanecer no fluxo de benefcios ambientais. uma simples equao calcula apotncia de sada de um sistema com uma eficincia de 53%, a qual representativada maioria dos sistemas de micro hidro:

Net Head * (ps) x Vazo (gpm US) / 10 = Sada (Watts)

* Cabea Net a presso disponvel depois de subtrair as perdas de atrito datubulao. A maioria dos sistemas hdricos so limitados em capacidade de produoem condies de fluxo. Isto , elas no podem ser expandidos indefinidamente comoum sistema de vento ou PV. Isto significa que o processo de colagem pode ser combase em alteraes no local, em vez de as necessidades de energia. O tamanho e / outipo de componentes do sistema podem variar muito de local para local. A capacidadedo sistema pode ser ditada por circunstncias especficas (por exemplo, gua seca novero). Se o potencial insuficiente para gerar a energia necessria para operar acarga mdia, voc deve usar aparelhos que so mais eficientes em termos de energia e/ ou adicionar outras formas de equipamentos de gerao ao sistema. / Sistemashdricos hbrido vento / PV so muito bem-sucedida e as fontes de energia secomplementam. Os sistemas descritos aqui so chamados de "fio d'gua"; ou seja, agua no armazenados atrs de uma represa. Apenas um represamento de tamanhosuficiente para direcionar a gua necessria para o pipeline. A energia gerada auma velocidade constante, e se no for utilizado, ele armazenado em pilhas ouenviado para uma carga de derivao. Portanto, h pouco impacto ambiental, desdeum mnimo de gua usada. H tambm muito menos complicao regulamentar.

Tipos de Sistema Se as cargas de aquecimento eltrico so excludos, 300-400 Watts de potnciacontnua pode alimentar uma casa tpica norte-americana. Isto inclui uma geladeira /freezer, mquina de lavar roupa, luzes, entretenimento e equipamentos decomunicaes, todos eficincia padro. Com aparelhos e luzes de eficinciaenergtica e gesto do uso cuidadoso, possvel reduzir a demanda mdia de cerca de200 Watts contnuos. pode ser alimentada por um sistema de micro hidreltrica deduas maneiras. Num sistema baseado em pilha, a energia gerado a um nvel igual aoda procura mdia e armazenadas em pilhas. As baterias podem fornecer energia tonecessria em nveis muito mais elevados do que a gerada e durante os perodos debaixa demanda o excesso pode ser armazenado. Se a energia suficiente disponvel apartir da gua, um sistema de CA-direta pode gerar energia como a corrente

alternada (AC). Este sistema geralmente requer um nvel de energia muito maior doque o sistema baseado em bateria.

sistemas baseados em baterias A maioria dos sistemas de energia em casa so base de bateria. Eles exigem muitomenos gua do que os sistemas de corrente alternada e so geralmente menos caro.Porque a energia armazenada em baterias, o gerador pode ser desligado paramanuteno, sem interromper a energia fornecida para a carga. Uma vez que apenasa carga mdia precisa de ser gerado para este tipo de sistema, o oleoduto, turbina, ogerador e outros componentes pode ser muito menor do que os de um sistema AC. =============== ================ Poder = A taxa de fazer o trabalho (IE Watts ou potncia) 1 Watt = 1 Volt X 1 ampres 1 Potncia = 746 Watts 1000Watts consumidos = 1 quilowatt-hora (IE a unidade encontrada em contas de serviospblicos)

=============================== inversores muito confivel esto disponveis para converter a energia da bateria DCna sada AC (120 volts, 60 Hz). Estes so usados para alimentar aparelhos maioria outodos os domsticos. Isso torna possvel ter um sistema que quase indistinguvel deuma casa usando energia eltrica. A tenso de entrada para as baterias em umsistema baseado em bateria geralmente varia de 12 a 48 Volts DC. Se a distncia detransmisso no grande, ento 12 Volts muitas vezes alto o suficiente. Umsistema de 24 volts usado se o nvel de energia ou transmisso distncia maior. Setodas as cargas so alimentados por inversor de tenso da bateria independente datenso de sada do inversor e voltagens de 48 ou 120 pode ser utilizado para superarlongas distncias de transmisso. Embora as baterias e inversores podem serespecificadas para estas tenses, comum para converter a alta tenso de volta para12 ou 24 Volts (tenso da bateria), utilizando transformadores ou conversores deestado slido. vento ou fontes de energia solar podem ajudar na produo de energia,porque as baterias so utilizado. Alm disso, cargas CC (aparelhos ou luzes projetadaspara DC) pode ser operado diretamente das baterias. Verses CC de muitos aparelhosesto disponveis, embora eles muitas vezes custam mais e so mais difceis deencontrar e, em alguns casos, a qualidade eo desempenho variar.

Diretas-AC Sistemas Este o tipo de sistema utilizado pelas concessionrias. Ele tambm pode ser usadoem uma escala de energia em casa, em condies adequadas. Em um sistema de arcondicionado, no existe armazenamento de bateria. Isto significa que o gerador deve

ser capaz de fornecer a procura instantnea, incluindo a carga de pico. A carga maisdifcil a oscilao de energia de curto durao desenhada por um motor de induoencontrado em geladeiras, freezers, mquinas de lavar, algumas ferramentaselctricas e outros aparelhos. Mesmo que a carga de execuo de um motor deinduo pode ser apenas algumas centenas de watts, a carga inicial pode ser de 3 a 7vezes este nvel ou vrios quilowatts. Uma vez que outros aparelhos podem tambmestar a funcionar ao mesmo tempo, pode ser necessrio um nvel de potncia mnimode 2 a 3 quilowatts por um sistema de CA, dependendo da natureza das cargas. Emum sistema tpico de CA, um controlador electrnico mantm tenso e frequnciadentro de certos limites. A produo da hidreltrica monitorada e qualquer poderno utilizado transferido para uma carga de "shunt", como um aquecedor de guaquente. O controlador actua como um restato que controla automtico do ciclo defrequncia de sada do gerador por ciclo e desvia a energia para a carga (s) de desvio,a fim de manter uma velocidade constante de equilbrio ou de carga sobre o gerador.H quase sempre o suficiente excesso de energia a partir deste tipo de sistema deaquecimento de gua quente sanitria e fornecer algumas, se no todas, de espao deaquecimento de uma casa.

Componentes do Sistema Uma ingesto recolhe a gua e uma tubulao de entrega-lo para a turbina. A turbinaconverte a energia da gua em energia mecnica do eixo. A turbina aciona o geradorque converte a energia do eixo em energia eltrica. Em um sistema de correntealternada, esta energia vai diretamente para as cargas. Em um sistema baseado embateria, a energia armazenada em baterias, que alimentam as cargas, conformenecessrio. Controladores podem ser necessrias para regular o sistema. Pipeline A maioria dos sistemas hdricos exigem uma tubulao para levar a gua para aturbina. A exceo uma mquina de hlice com uma entrada aberta. A gua devepassar em primeiro lugar atravs de um filtro simples de bloquear detritos quepossam entupir ou danificar o equipamento. A ingesto deve ser colocado para o ladodo principal fluxo de gua para proteg-lo contra a fora directa de gua e detritosdurante a alta flows.It importante o uso de um canal de dimetro suficientementegrande para minimizar as perdas por atrito do movimento da gua. Quando possvel,o gasoduto deve ser enterrado. Isso estabiliza o tubo e impede bichos de mastig-lo.Pipelines so normalmente feitos de PVC ou polietileno embora tubos metlicos oude concreto tambm pode ser usado.

mpulse rotor Francis Runner Runner Turgo

Turbinas Embora waterwheels tradicionais de vrios tipos tm sido usadas durante sculos,eles geralmente no so adequados para a gerao de eletricidade. Eles so pesados,grandes e virar em baixas velocidades. Eles exigem engrenagens complexo paraalcanar velocidades para executar um gerador elctrico. Eles tambm tm problemasde formao de gelo em climas frios. Turbinas giram a velocidades mais elevadas, somais leves e mais compactos. Turbinas so mais adequadas para a produo deelectricidade e so geralmente mais eficiente. Existem dois tipos bsicos de turbinas:.impulso e reaco mquinas utilizar um bocal de impulso na extremidade dooleoduto que converte a gua sob presso para dentro de um jacto que se movimentarapidamente. Este jato , ento, direcionada roda da turbina (tambm chamado ocorredor), que projetado para converter o mximo de energia cintica do jatoquanto possvel no eixo turbinas de impulso mais comuns so pelton, turgo e cross-flow. Em reao turbinas a energia de a gua convertida a partir da presso develocidade dentro das ps de guia e a prpria roda da turbina. Alguns irrigadores dejardim so turbinas de reao. Eles giram em torno de si mesmos como uma reao ao da gua esguichando dos bicos nos braos do rotor. Exemplos de turbinas dereao so hlices e turbinas Francis.

aplicaes de turbinas na famlia de mquinas de impulso, o Pelton usado para os mais baixos fluxos emaiores cabeas. O fluxo cruzado utilizado onde os fluxos so mais altas e ascabeas so mais baixos. O turgo usado para condies intermedirias. Hlice(reao) turbinas podem operar em menos de dois metros de cabea. A turgo requerpelo menos quatro ps e uma Pelton precisa de pelo menos 10 ps. Estes so apenasdiretrizes speros com sobreposio de aplicaes. The cross-flow (impulso) turbina a nica mquina que facilmente se presta a construo usurio. Elas podem ser feitasem larguras modulares e bicos varivel pode ser utilizado. locais mais desenvolvidosagora utilizar turbinas de impulso. Estas turbinas so muito simples e relativamentebarata. medida que o fluxo de corrente varia, o fluxo de gua para a turbina podeser facilmente controlada alterando os tamanhos de bicos ou utilizando bocaisajustveis. Em contraste, a maioria das turbinas de reaco mais pequenas no podeser ajustado para acomodar o uxo de gua varivel. Aqueles que so ajustveis so

muito caros por causa das aletas giratrias e lminas de que necessitam. Se a guasuficiente, no est disponvel para o pleno funcionamento de uma mquina dereao, o desempenho sofre muito. Uma vantagem de mquinas de reao que elespodem usar a cabea cheia disponveis em um site. Uma turbina de impulso deve sermontado acima do nvel da cabea tailwater e eficaz medido at ao nvel do bocal.Para que a turbina de reaco, a cabea disponvel completo medido entre os doisnveis de gua ao mesmo tempo que a turbina pode ser montado bem acima do nvelda gua que sai. Isto possvel porque o "projecto de tubo" usada com a mquinarecupera alguma da cabea de presso, aps a gua sai da turbina. Este tubo em formade cone converte a velocidade da gua que flui para a presso, uma vez que desacelerado pela seo transversal aumento do tubo de suco. Isto cria uma sucona parte inferior da calha.

Turbine Crossflow

Hlice Turbina

As bombas centrfugas so por vezes utilizados como substitutos prticos paraturbinas de reao, com bons resultados. Eles podem ter alta eficincia e estoprontamente disponveis (novos e usados), a preos muito mais baixos do que asturbinas de reao reais. No entanto, pode ser difcil selecionar a bomba corretaporque os dados sobre o seu desempenho como uma turbina so geralmente noesto disponveis ou no so simples. Uma das razes mais turbinas de reao noesto em uso a falta de mquinas disponveis em tamanhos pequenos. H muitoslocais potenciais com 2-10 ps de cabea e de alto fluxo que no so atendidas pelomercado.

Geradores A maioria dos sistemas baseados em baterias usar um alternador automotivo. Se forselecionado cuidadosamente, e rebobinada quando for o caso, o alternador podeconseguir um desempenho muito bom. Um reostato pode ser instalado no circuito decampo para maximizar a produo. Alternadores rebobinado pode ser utilizado,mesmo no intervalo de 100-200 Volt. Para tenses mais elevadas (100-400 volts), ummotor de induo com a capacitncia apropriado para a excitao pode ser utilizadocomo um gerador. Isto ir funcionar em um sistema de carregamento de bateriaspequenas, bem como em sistemas de corrente alternada diretos maiores de vriosquilowatts. Outro tipo de gerador usado com sistemas de micro hdricas o motorDC. Normalmente, os tipos de ms permanentes so preferveis. No entanto, estestm problemas srios de manuteno, pois toda a produo passa por seuscomutadores de carbono e pincis. Baterias baterias de ciclo profundo de chumbo-cido so normalmente utilizados em sistemas hdricos. Baterias de ciclo profundoso projetados para suportar carga e descarga repetidos ciclos tpicos em sistemasFER. Em contraste, (partida) baterias automotivas podem tolerar apenas uma fraodesses ciclos de descarga. Um sistema de micro hydro requer armazenamento deapenas um ou dois dias. Em contraste, os sistemas fotovoltaicos ou elicos podeexigir capacidade de armazenamento de muitos dias, porque o sol ou o vento podeestar indisponvel por longos perodos. Porque as baterias em um sistema hidreltricoraramente permanecem em um estado descarregado, eles tm uma vida muito maislonga do que em outros sistemas FER. O ideal que as baterias de chumbo-cido nodeve ser descarregada mais de cerca de metade da sua capacidade. As pilhas alcalinas,tais como nquel-ferro e de nquel-cdmio, pode suportar a descarga completa, semefeitos nocivos.

Controladores de sistemas de hidromassagem com baterias de chumbo-cido exigem proteo contrasobrecarga e sobre-descarga. Controladores de sobrecarga redirecionar o poder deuma carga auxiliar ou derivao, quando a tenso da bateria atinge um determinadonvel. Isso protege o gerador de condies de excesso de velocidade e de sobretenso.Controle Overdischarge envolve desligar a carga das baterias quando a tenso caiabaixo de um certo nvel. Muitos inversores tm esta capacidade de corte de baixatenso. Um ampermetro no circuito de sada da hidreltrica mede a corrente. Atenso da bateria leitura do voltmetro indica aproximadamente o estado de carga.Instrumentos mais sofisticados esto disponveis, incluindo metros amp-hora, queindicam o nvel de carga com mais preciso.

Concluses Apesar do design cuidado necessrio para produzir o melhor desempenho, umsistema de micro hydro no complicado. O sistema no difcil de operar e manter.Sua expectativa de vida medido em dcadas. Micro hidro poder quase sempre maisrentvel do que qualquer outra forma de energia renovvel.