• alimentează


Aflați cum gospodăriile construiesc o centrală hidroelectrică de casă care le alimentează gospodăria.

Ce dezamăgire ne-am confruntat atunci când am pus numerele împreună. În timp ce am putea genera, fără îndoială, mai mulți kilowați folosind cea mai abruptă curgere a pârâului nostru mare, ar necesita cel puțin 1.000 de picioare de conducte de 8 inci, plus mașini de generare personalizate pentru fluxuri mari de apă. Un astfel de sistem depășea cu mult mijloacele noastre financiare.

Dar, odată cu trecerea timpului, am observat că factura noastră lunară de energie depășea rar 750 de kilowați-oră. Aceasta însemna că aveam nevoie de o capacitate medie de generare de doar 1 kilowat (24 de ore pe zi X 30 de zile = 720 de ore). chiar și cu o gamă electrică, frigider, congelator. pompă de apă, încălzitor de apă și uscător de haine. De asemenea, am trecut cu vederea un pârâu cu debit scăzut care se ridica de pe muntele nostru, care recoltează 360 de picioare după ce acesta traversează proprietatea noastră. Am stabilit că va genera cu ușurință mai mult de un kilowat. Hidroenergia începea să pară mai promițătoare.

Trucul a fost să ne dăm seama cum, folosind centrala noastră hidroelectrică de casă - pentru a face față sarcinilor de vârf ale aparatelor noastre lacome din prezent. Ne-am hotărât să planificăm instalarea unui mic sistem hidroelectric DC Harris de 1 l/2 kW, cu baterii și invertor, capabil să producă 120 volți AC, lăsând în același timp unele dintre aparatele noastre de 240V - o gamă, un uscător de haine și apa principală pompă - conectată la rețea. Ca rezervă în cazul în care rețeaua cade, avem o pompă de apă de 28V DC mai mică, o placă fierbinte și un cuptor cu prăjitor de pâine, toate acestea putând fi scoase din sistemul hidro. Uscătorul de haine este un lux de care ne putem descurca într-o ciupire.

Going Hydro

Primul pas a fost să punem țeava pe munte pentru a verifica calculele noastre de presiune și debit - o sarcină dificilă, deoarece căderea de 360 ​​de metri ne-a adus pe un teren destul de abrupt și stâncos.

Știam că vom pierde o anumită presiune la frecare, ca urmare a apei care curge pe interiorul conductelor (în general, cu cât conductele sunt mai mici, cu atât debitul este mai mare și pierderea este mai mare). Ne-am gândit că putem reduce pierderile de presiune la minimum dacă am folosi o țeavă din PVC de 2 inci, dar spre partea de sus am trecut la o țeavă din PVC mai ușoară, de 1 1/2 inci, pentru a economisi forța de muncă. De asemenea, am optat pentru utilizarea unei țevi de oțel pentru o rezistență sporită acolo unde sistemul traversează cea mai largă întindere a pârâului principal.

În loc să încercăm să explodăm prin aflorimentele stâncoase pentru a îngropa conductele din PVC, am ales să le așezăm pe sol și să depindem de fluxul continuu de apă pentru a preveni înghețarea. Ne-am propus să monitorizăm temperatura apei și, atunci când lucrurile s-au răcit prea mult, să închidem conductele până când se va întoarce vremea mai caldă. În climatul nostru blând, ne putem baza de obicei pe hidroenergie pentru toți, dar poate pentru câteva săptămâni din an.

Apoi, am cântărit diverse sisteme de captare a apei; orice am ales ar trebui să fie capabil să filtreze resturile, să elimine bulele de aer și să îndepărteze sedimentele. Aceasta este probabil cea mai critică componentă a configurării și cu siguranță cea cu potențialul de a provoca cele mai multe probleme. Doar pentru a-l verifica este nevoie de o urcare dificilă.

Am decis un sistem din două părți folosind o găleată și un rezervor de sedimente. Am așezat găleată sub o cascadă joasă, acoperind-o cu un ecran pentru a filtra resturile mari; fluxul puternic curăță ecranul și împiedică sedimentele mai mici să se așeze pe fundul găleții, trimițându-l împreună cu apa, printr-o țeavă, într-un rezervor de sedimente situat mai departe în jos.

(Desigur, acest tip de sistem funcționează cel mai bine cu un flux curat ca al nostru. Chiar și așa, pentru fiabilitate, am instalat un al doilea punct de captare a apei chiar sub cupă.)

Pentru rezervorul de sedimente, aveam nevoie de ceva suficient de mare pentru a permite noroiului să coboare în partea de jos și bulele să se ridice în partea de sus, lăsând doar apă curată să iasă la nivelul mediu. Știind că un rezervor vertical face un separator mai bun decât un rezervor orizontal, am ales un container de gunoi din plastic supradimensionat.

Am acoperit orificiul de ieșire din rezervorul de sedimente către echipamentul hidro cu un ecran de plasă fină pentru a preveni trecerea particulelor mari care ar putea înfunda duza la capătul conductei. Bulele de aer și turbulența mută aceste particule la suprafața rezervorului, unde sunt extrase împreună cu surplusul de apă. (Rezervorul de sedimente se dublează ca deversor, deoarece intră mult mai multă apă în el decât este necesar pentru sistemul hidro. Debitul mediu în pârâu este de 100 de galoane pe minut, în timp ce maximul pe care îl folosim pentru sistemul hidro este de 30 de galoane pe minut. Patru conductele de revărsare conduc din partea de sus a rezervorului înapoi la flux.)

Sistemul la locul nostru, am efectuat prompt teste de presiune și debit. Măsurătorile noastre au arătat o presiune statică (presiunea din partea de jos a conductei când apa nu curge) de 155 de lire pe inch pătrat (psi). La un debit de 30 de galoane pe minut, am măsurat 140 psi, exact pentru o turbină care utilizează o duză, cel mai mic aranjament de cost. În așteptarea sosirii turbo/alternatorului nostru Harris - o versiune de mare putere înfășurată pentru o ieșire de 24V până la 28V - am construit o magazie de lemn de protecție lângă pârâul principal, pentru a permite eliminarea ușoară a apelor uzate.

Un avantaj al hidroenergiei față de energie solară - în afară de raportul de cost 10: 1 - este că banca de baterii trebuie să fie suficient de mare pentru a asigura sarcini de vârf pentru pornirea motoarelor, precum și pentru a satisface sarcinile de funcționare care depășesc capacitatea alternatorului. (Cu solare, bateriile trebuie să stocheze energie pentru nopți și zile ploioase, în timp ce cu hidro, puteți conta pe producția continuă de curent.) Am început cu șase baterii RV de 12V în serie/paralel. Cu toate acestea, au necesitat o întreținere excesivă, așa că am trecut la patru baterii de 6V pentru cărucioare de golf, oferindu-ne în continuare o capacitate de stocare de 6 kilowați-oră. (Pentru mai multe informații despre baterii, consultați „Bateria Atotputernică”, MEN, februarie/martie 1999.)

În tipul nostru de sistem hidro, alternatorul trebuie să producă continuu un curent complet (în cazul nostru 50 amperi) chiar și atunci când nu avem nevoie de el, pentru a evita uzura turbinei. (Când nu este utilizat pentru a genera energie, viteza turbinei se dublează.) Astfel, pentru a evita supraîncărcarea bateriilor, am instalat un regulator care le verifică continuu tensiunea; când bateriile sunt complet încărcate, excesul de curent este manevrat la rezistența la sarcini. Pentru rezistențe am optat pentru utilizarea unui banc de elemente de încălzire a apei, plasându-le împreună cu bateriile. În acest fel, pe vreme rece, excesul de putere încălzește bateriile, crescând atât eficiența lor, cât și speranța de viață.

În așteptarea livrării invertorului care ar converti curentul continuu al bateriilor noastre la 120V de curent alternativ, ne-am îndreptat spre problema legării hidroenergiei la casa noastră. Am reușit să montăm o cutie de comutare de transfer care conține opt circuite în peretele adiacent cutiei de întrerupătoare existente. Cele șapte circuite pe care am vrut să le alimentăm, indiferent de sursa de energie (rețea sau hidro), au fost mutate în cutia de comutare a transferului. Încălzitorul de apă a fost apoi conectat la cel de-al optulea circuit, deși acest lucru a însemnat modificarea acestuia pentru a rula pe 120V mai degrabă decât pe 240V. Am înlocuit elementele existente ale încălzitorului de apă cu elemente de putere mai mică, astfel încât unitatea să nu atragă mai mult de 550 de wați. Chiar și așa, putem rula încă o încărcătură caldă de spălător și ne putem bucura de două dușuri calde în fiecare zi.

Pentru comoditate, am rulat un fir special între casă și bateria bateriei, care ne permite să monitorizăm de la distanță tensiunea bateriei. De asemenea, avem un contor de curent alternativ pe care îl putem fixa pe firul fierbinte de 120V unde intră în cutia de comutare a transferului, pentru a monitoriza curentul tras.

Odată ce invertorul a sosit, am început să instalăm toate elementele de control într-un colț al serii din apropiere, împreună cu bateriile. Pentru că am vrut să putem porni motoare și să funcționăm echipamente din magazin, aveam nevoie de cel puțin un invertor de 2,5 kW cu o capacitate de supratensiune bună. Costul fiind un aspect important, am cumpărat un dispozitiv cu undă sinusoidală modificat ieftin.

Lecții de hidroenergie învățate

Nu după mult timp după ce am intrat pe sistemul hidro, ne-am dat seama că am făcut câteva greșeli cruciale care ar trebui să fie soluționate.

În cele din urmă, am descoperit că bateriile vor elimina gazul de hidrogen și că un simplu capac și aerisire nu vor împiedica neapărat ca echipamentele electrice din apropiere să declanșeze o explozie. Aveam nevoie să mutăm bateriile.

În al doilea rând, am constatat că invertorul cu undă sinusoidală modificată a produs o putere semnificativ inferioară puterii de undă sinusoidală pură cu care ne-am obișnuit din rețea. Multe dintre luminile fluorescente pe care le-am instalat pentru a ne reduce sarcina nu ar porni. Computerul a început să se prăbușească mult și un motor VCR a ars într-un mod pe care reparatorul nu a putut să-l explice.

Mai rău, un contor gauss portabil a dezvăluit un nivel foarte ridicat de radiație a câmpului electromagnetic (CEM) în sera în care am fi instalat echipamentul de control - cea mai mare parte a acestuia provenind de la invertor. Nivelul a fost suficient de ridicat pentru a face sera locuibilă în timp ce invertorul funcționa.

Am returnat invertorul cu undă sinusoidală modificat dealerului și l-am înlocuit cu un dispozitiv cu undă sinusoidală pură, care era de două ori mai scump, dar merita foarte bine costul. Acum este imposibil să ne dăm seama dacă operăm pe rețea sau hidro fără verificarea contoarelor.

Chiar înainte de sosirea noului invertor, am construit o nouă magazie pentru toate echipamentele de control, cu un compartiment separat pentru baterii și elemente de încălzire a apei. Am amplasat clădirea în perie departe de orice trafic rutier normal, pentru a ne proteja împotriva efectelor poluării EMF rămase. (Deși noul invertor cu unde sinusoidale funcționează curat, regulatorul bateriei și cablurile bateriei emit o cantitate mică de radiații EMF.)

Acum folosim centrala noastră hidroelectrică de casă de mai bine de un an și nu am putut fi mai fericiți. Cu o singură ocazie, sistemul s-a oprit din cauza bateriilor epuizate. Încălzeam apă fierbinte toată ziua, plus am pornit alte încărcături normale - frigider, congelator și cuptor cu prăjitor de pâine - precum și încărcături de la două ventilatoare de seră, care, controlate de termostate, au pornit automat

De atunci am adăugat un comutator pe încălzitorul de apă caldă, astfel încât să-l putem întrerupe atunci când vedem că bateriile se epuizează. De asemenea, am conectat acest comutator, astfel încât cuptorul cu prăjitor de pâine și încălzitorul de apă caldă să nu poată funcționa simultan.

Atenție folosind energia hidroenergetică

Deși alimentarea cu curent continuu de joasă tensiune este relativ sigură, orice conexiuni de curent alternativ, în special modificările între rețelele de utilitate, ar trebui tratate numai de către cei instruiți să gestioneze sistemele de înaltă tensiune.

Dacă ar fi să facem acest proiect din nou, am mai face o altă schimbare. Când frigiderul se aprinde, luminile se estompează momentan, datorită dimensiunii marginale a firului care se întinde pe distanța de 200 de picioare dintre casă și invertor. Acest fir ar trebui să fie mai greu, dar schimbarea acestuia ar presupune o grămadă de săpături.

Una peste alta, însă, proiectul a funcționat foarte bine pentru noi. Am cheltuit în total 4.000 de dolari, dar acum economisim 50 de dolari pe lună pe dealurile de putere. Și, cu două sisteme electrice - indiferent dacă pârâul nostru încetinește până la scurgere sau grila de gresie eșuează - luminile noastre vor rămâne aprinse.