Understanding Micro-Hydroelectric Generation

TECHNISCHES PAPIER #18

By: Christopher S Weaver
Published: 01.01.1985
From: VITA - Volunteers in Technical Assistance
Contributed

Published Durch VITA 1600 Wilson Boulevard, Zimmerflucht 500, Arlington, Virginia 22209 USA TEL: 703/276-1800. Fax:703/243-1865 INTERNET: pr-info@vita.org

Understanding Mikro-hydroelektrische Generation ISBN: 0-86619-218-2 [C]1985, Freiwillige in Technischer Hilfe,

PREFACE

Dieses Papier ist eine einer Folge, die von Freiwilligen in Technisch veröffentlicht wird, Hilfe, eine Einführung für bestimmte Staat-von-der-Kunst bereitzustellen Technologien von Interesse zu Leuten in Entwicklungsländern. Die Dokumente werden beabsichtigt, als Richtlinien benutzt zu werden, um zu helfen Leute wählen Technologien, die zu ihren Situationen geeignet sind. Sie werden nicht beabsichtigt, Konstruktion oder Implementierung bereitzustellen details. People werden gedrängt, VITA oder eine ähnliche Organisation zu verständigen für weitere Informationen und technische Hilfe wenn sie Fund, den eine besondere Technologie scheint, ihren Bedürfnissen zu entsprechen.

Die Dokumente in der Folge wurden geschrieben, wurden überprüft, und wurden illustriert fast ganz von VITA Volunteer technische Experten auf ein rein freiwilliger basis., den Einige 500 Freiwillige in die Produktion verwickelt wurden, von den ersten 100 Titeln, die ausgestellt werden, und trägt ungefähr bei 5,000 Stunden von ihrem time. VITA, die Personal Maria Giannuzzi einschloß, und Leslie Gottschalk als Redakteure, Julie Berman Behandlung-typesetting und Anordnung, und Margaret Crouch als Projekt-Manager.

Der Autor dieses Papieres, Christopher S. Weaver, P.E., ist ein älterer Ingenieur mit Energie und Mittel-Beratern, ein interdisziplinär Beratungsunternehmen in Felsblock, Colorado. Er ist ein eingeschrieben Professioneller Ingenieur, und hat in den Gebieten von gearbeitet elektrisch-Nutzen-Planung, solare Energie, cogeneration, und Luft-Verunreinigung Kontrolle sowie in kleinen hydroelektrischen Systemen als ein consultant. Weaver ist der Autor von noch einem VITA technisches Papier, Das Verstehen von Mini-hydroelektrischer Generation. Die Rezensenten von dieses Papier ist auch technische Experten in hydroelectricity. Theodore Alt, P.E., ist ein mechanischer Ingenieur, in dem gewesen ist, das Energie-Feld weil 1942. sind, hat mit der Energie-Forschung gearbeitet und Entwicklung-Gruppe der Arizona Öffentlichen Dienst-Gesellschaft und die Regierung von Mexikos elektrischer Kommission. Paul N. Garay, ein Kollege-Ingenieur mit F.M.C. Associates, hat viele geschrieben Dokumente auf verschiedenen Aspekten von Wasser-Transport und Energie-Verwendungen von Wasser.

VITA ist ein Gefreiter, gemeinnützige Organisation, die Leute unterstützt, das Arbeiten an technischen Problemen in Entwicklungsländern. VITA Angebote Informationen und Hilfe richteten bei behilflichen Individuen und Gruppen auszuwählen und Gerät-Technologien eignen zu an ihr situations. VITA behält einen internationalen Anfrage-Dienst bei, ein spezialisiertes Dokumentation-Zentrum, und ein computerisierter Dienstplan von Freiwilliger technische Berater; leitet langfristige Feld-Projekte; und veröffentlicht eine Vielfalt von technischen Handbüchern und Dokumenten.

I. INTRODUCTION

ALLGEMEINER HINTERGRUND

Die Macht fließenden Wassers kann benutzt werden, um Elektrizität zu erzeugen, oder um andere Arten nützlicher Arbeit zu machen. Generating Elektrizität in dieser Weg wird hydroelektrische Generation gerufen. , den Es gemacht werden kann, irgendwo, daß es Wasser und einen Hügel gibt, oder fällt dafür, um zu laufen entlang, wie ein Tropfen in einem Bewässerung-Kanal, eine Stelle wo ein Fluß läuft durch Stromschnellen oder über einem Wasserfall, oder wo ein Damm hat, unterstützte Wasser über dem Niveau des Flusses, um nur einigen zu nennen, examples. Hydroelectric, die Pflanzen erzeugen, kommen alle Größen-- von riesige Pflanzen, die mehr Elektrizität produzieren, als die meisten Nationen können, benutzen Sie zu sehr kleinen Pflanzen, die Elektrizität für ein Einzelzimmer liefern, house., den Die kleinsten hydroelektrischen Pflanzen oft Mikro-hydroelektrisch gerufen werden, Pflanzen, oder Mikro-Hydro für Kurzschluß. Larger Pflanzen wird normalerweise gerufen Mini-Hydro Pflanzen. Other Namen für diese Größe von Pflanze ist " kleinangelegt Hydro " und " klein Hydro ".

Dieser Bericht wird nur mit Mikro-hydroelektrischen Pflanzen fertig. MICROHYDRO wird normalerweise definiert, als das Haben einer erzeugender Kapazität von bis zu, ungefähr 15 Kilowatt (KW) . This geht um genug Macht für 6 oder 8 Häuser in einem entwickelten Land, oder es kann Grund Beleuchtung bereitstellen und andere Dienste zu einem Dorf von 50 bis 80 Häusern. Mikro-Hydro Generation wird am besten zum Bereitstellen von kleinen Mengen von Macht zu gepaßt individuelle Häuser, Bauernhöfe, oder kleine Dörfer in isolierten Gebieten. Mini-Hydro Systeme sind größer. , auf dem Sie von ungefähr 15 KW schwanken können, zu 15,000 KW, für das genug elektrische Macht ist, ein mittelgroß Stadt, oder für ein ganzes ländliches Gebiet. However, der Unterschied, zwischen Mini-Hydro und Mikro-Hydro Pflanzen sind nicht nur Größe.

Im allgemeinen, Mikro-Hydro Pflanzen benutzen viel einfacheren und niedrigeren Preis Technologie als Mini-Hydro Pflanzen. aus diesem Grund, Mikro-Hydro Pflanzen wird normalerweise gut zu Dorf ebene Entwicklung gepaßt und örtliche Selbsthilfe projects. Mit ihren einfacheren Technologien, sie kann normalerweise von Leuten ohne viel besondere Schulung gebaut werden, die Benutzen von hauptsächlich örtlichen Materialien und Fähigkeiten. , den Sie normalerweise niedriger sind, in Preis als Mini-Hydro und konventionell Hydro Pflanzen, aber sie ist auch weniger tüchtig, und die Qualität der Elektrizität ist nicht als good. Mini-Hydro pflanzt andererseits mehr gekostet ein, aber sie produzieren den gleichen dauernd-Häufigkeit-Wechselstrom (WECHSELSTROM) Elektrizität als große elektrische Macht-Systeme, damit sie können, sogar würde mit einem größeren System verbunden.

Mikro-Hydro pflanzt generell ein, produzieren Sie Schwachstrom Gleichstrom (DC) Elektrizität, oder anderer Schwachstrom variabel-Häufigkeit-WECHSELSTROM (diese Fachausdrücke werden im Teil auf elektrisch definiert treiben Sie hinunter an) . These, dem Arten von Elektrizität zum Laufen gepaßt wird, Lichter, kleine Motoren, und elektrische Herde, aber nicht zum Laufen große Motoren, viele Vorrichtungen, oder die meiste industrielle Maschinerie. Vielleicht am wichtig, Mikro-Hydro Pflanzen können nicht verbunden werden mit anderen erzeugenden Pflanzen in einem elektrischen System der Weg Mini-Hydro und groß Hydro Pflanzen können. Special Maschinen riefen inverters können DC Macht zur WECHSELSTROM-Macht konvertieren, die in groß benutzt wird, elektrische Systeme, aber diese sind teuer und haben Kapazität begrenzt. Wenn Sie erwarten, eine ganz große Menge von Macht zu brauchen, wenn Sie müssen mit einer Macht-Linie verbinden, oder wenn Sie erfordern, hohe Zuverlässigkeit, Sie sollten wahrscheinlich betrachten Mini-Hydro stattdessen. Noch ein VITA technisches Papier, beim Mini-hydroelektrisch Verstehen, Generation redet ungefähr Mini-Hydro.

GESCHICHTE HYDROELEKTRISCHER GENERATION

Wasser-Räder sind alte Zeiten seitdem benutzt worden, um Macht zu liefern für das Schleifen von Korn und anderen mühsamen Aufgaben. Die ersten modern hydraulische Turbinen wurden im ersten Teil der 19 entwickelt Jahrhundert von Fourneyron in Frankreich. , durch den Diese weiter entwickelt wurden, eine Anzahl von Forschern während der Mitte des Jahrhunderts, damit von 1890 waren die meisten von den Arten von Turbinen jetzt im Gebrauch erfunden worden. Thomas Edison 's Erfindung des elektrischen Lichtes und von Wege, Elektrizität zu verteilen kamen gegen die gleiche Zeit vor, das Führen zu einem großen Boom in hydroelektrischer Entwicklung in Europa und Nach Norden America. Bis um die 1920s, hydroelektrischsten Entwicklungen waren ganz klein-- in der Größe-Auswahl, die jetzt ist, rief Mini-Hydro oder eben Mikro-Hydro. , den Dies für zwei Gründe war,: Leute wußten nicht, wie echt große Dämme und Turbinen zu bauen sind, und die kleinen elektrischen Übermittlung-Systeme der Zeit machten es schwierig, große Mengen von Elektrizität zu verkaufen. Generally, Mini-Hydro Systeme würden benutzt werden, um eine Stadt anzutreiben und sein Umgeben Gebiet, während Mikro-Hydro Systeme wurden auf isolierten Bauernhöfen benutzt und Ranchs, Macht bereitzustellen.

Während der Ära der 1950s und 1960s, das Voranbringen von Technologie und billiges Öl, das mit verbesserter Fern elektrischer Übermittlung kombiniert wird, machte es möglich, um Elektrizität zu verkaufen billiger als das früher klein Hydro Pflanzen könnten es machen. Many Hunderte von klein hydroelektrische Einrichtungen wurden verlassen oder wurden während dieses auseinandergenommen period. Mit dem Öl-Embargo von 1973, die zu enorm geführt hat, Zunahmen im Preis von Öl, klein Hydro einmal wieder erscheint competitive. Viele von den frühen Pflanzen, in denen verlassen wurden, das 1950s und 1960s werden jetzt renoviert, und viele neue sind planned. Small seiend Hydro wird auch gut für das Entwickeln gepaßt Länder, und wird aktiv von vielen Regierungen ermutigt und Entwicklung-Organisationen um Öl-Importe zu reduzieren und ermutigen Sie development. Mikro-Hydro hat eine besondere Rolle, um in zu spielen Entwicklungsländer, weil es es möglich bereitzustellen macht, beleuchtend, treiben Sie an, und Kommunikationen (wie Fernsehen und Radio) sogar in Gebieten weit weg von den Haupt elektrischen Macht-Systemen. Mikro-Hydro kann so eine wichtige Rolle im ländlich Fördern spielen Entwicklung in entfernten Gebieten.

II. WASSERKRAFT GRUNDLAGE

Dieser Teil präsentiert einige Grund Tatsachen und Prinzipien ungefähr elektrische Macht und hydroelektrische Generation. Reading, den es nicht wird, machen Sie einen hydroelektrischen Ingenieur aus Ihnen, aber werd es Ihnen helfen verstehen Sie, wie hydroelektrische Systeme funktionieren, und das, was ein Gutes macht, oder eine schlechte hydroelektrische Stelle. , den Es auch Ihnen helfen wird, zu verstehen, das ausführlichere technische Material, das Sie benötigen werden, zu lesen, wenn Sie sich entscheiden, zu bauen, ein Mikro-Hydro Pflanze.

GRUND PRINZIPIEN

Elektrische Macht

Macht wird als eine Menge von Energie definiert, die von der Zeit es geteilt wird, Aufnahmen, die Energie zu liefern, oder in anderen Wörtern als die Rate bei welche Energie ist, delivered. Power wird in Einheiten gemessen, die gerufen werden, Watt, oder (für große Mengen von Macht) in Einheiten von Kilowatt. Ein Kilowatt ist zu 1,000 Watt gleich. Power wird auch in gemessen horsepower., den eine Pferdestärke 746 Watt gleicht.

Zwei andere Quantitäten, die in redend fast elektrisch wichtig sind, Macht ist die elektrische Strömung und die Spannung. Electric Strömung kann von als die Menge von Elektrizität, die durch fließt, gedacht werden ein Draht (wie die Menge von Wasser, das durch eine Leitung fließt,), während an Spannung kann als eine Maßnahme von wieviel Macht gedacht werden, ist gemußt den current. Current schieben, wird in Ampere gemessen, oder Ampčre für Kurzschluß, während Spannung in Volt gemessen wird. Das elektrisch Macht (in Watt) ist zum Produkt der Strömung gleich und das Spannung, damit eine Strömung von 1 Ampčre mit einer Spannung von 100 Volt würden Sie eine Macht von geben (1 x 100) = 100 Watt.

Zwei Arten von Elektrizität werden im allgemeinen benutzt. Wechselstrom (WECHSELSTROM) Elektrizität wird auf eine Weise erzeugt, die es macht, verändern Sie Richtungen (wechseln Sie sich ab) oft jede Sekunde. Die Anzahl von Zeiten es verändert sich, Richtung wird die Häufigkeit gerufen. Gleichstrom (DC) Elektrizität verändert keine Richtungen; es fließt immer das gleicher Weg.

Große elektrische Macht-Systeme und viele kleine benutzen das Abwechseln Strömung um fähig zu sein, Transformatoren zu benutzen, um Spannungen zu verändern auf und down. Transformers wird nicht mit Gleichstrom arbeiten. Andererseits können Batterien nur DC, so klein, produzieren elektrische Systeme, die Batterien generell benutzen, benutzen DC Strömung. WECHSELSTROM kann in DC konvertiert werden, das ein Gerät benutzt, rief einen Gleichrichter, während DC in WECHSELSTROM verwandelt werden kann, der einen inverter benutzt.

Mini-Hydro Systeme, und große elektrische Macht-Systeme wie jene in Städten benutzen Wechselstrom. In diesen Systemen, das Spannung und Häufigkeit der Elektrizität, die produziert werden, sind vorsichtig kontrollierte, um sie dauernd zu behalten. Adding mehr Last zu einem Operieren treiben Sie System an (wie durch das Anschalten mehr Lichter) tendiert zu langsam die Generatoren entlang das die Spannung verursacht und (für WECHSELSTROM Systeme) die Häufigkeit zu fallen. Conversely, beim Abstellen von Lichtern, werden Sie die Last reduzieren und werden Sie den Generator erlauben, schneller zu laufen. Diese Systeme müssen irgendeine Art einer automatischen Kontrolle haben der entdeckt, wenn sich die Geschwindigkeit verändert, und handelt (wie das Lassen mehr Wasser in eine Turbine) die Generatoren zu bringen setzt zurück das richtiger speed. Diese Kontrollen sind teuer, und meisten Mikro-Hydro Systeme haben them. nicht Als ein Ergebnis, die Generator-Geschwindigkeit und Spannung in Mikro-Hydro Systeme werden sich als Leute verändern, drehen Sie Lichter auf und von, deshalb ist es eine gute Idee, um dieses zu einem Minimum zu behalten. Batterien können dieser Situation helfen, indem sie extra Macht bereitstellen, wenn das System wird schwer beladen, und das Aufnehmen von extra Macht wenn es wird leicht beladen.

Elektrische Ausrüstung wird in Hinsicht auf der Spannung eingeschätzt und das Art von Strömung, für die es entworfen wird, und die maximale Menge von treiben Sie an, es kann produzieren (für einen Generator) oder benutzt (für Sachen der konsumieren Sie Elektrizität, wie Motoren und Glühbirnen). EIN Generator mit einer Klasse von 5 KW bei 100 Volt wird entworfen, um 50 zu produzieren Ampere bei 100 Volt bei voller Last, die 5,000 Watt oder 5 KW ist. Der gleiche Generator könnte auch kleinere Mengen von Macht produzieren. Die Menge von Macht, die hinaus vom Generator gesetzt wird, muß zu gleich sein das Menge von Macht, die von der elektrischen Ausrüstung benutzt wird, verband dazu (, außer wenn Sie Batterien benutzen, um irgendeine Macht zu lagern,) . The Spannung-Klassen und Art von Elektrizität (DC oder WECHSELSTROM) gebraucht für das elektrische Ausrüstung sollte immer die Gleichen wie die Spannung sein und Art von Elektrizität, die geliefert wird. , Wenn Sie ein Gerät verbinden, das eingeschätzt wird, für eine Spannung zu einem Draht bei noch einer Spannung, es fast bestimmt werden Sie nicht arbeiten, und das Gerät ist sehr wahrscheinlich, damaged. zu sein Das gleich ist vom Verbinden von WECHSELSTROM-Geräten nach DC wahr. However, viel DC, Geräte wie Glühbirnen und Motoren können auch mit WECHSELSTROM benutzt werden, wenn die Spannung-Klassen die gleichen sind.

Die Menge von Energie produzierte in einem Generator oder benutzte durch ein elektrisch Maschine kann kalkuliert werden, indem man die Menge von vervielfacht, Macht, die von der Länge von Zeit, die es benutzt wird, benutzt wird. Energy ist maß in Einheiten von joules-- ein joule ist zu ein Watt Zeiten gleich ein second., den ein joule eine sehr kleine Menge von Energie, Deshalb wir, ist, benutzen Sie Einheiten im allgemeinen wie megajoules (ein megajoule ist eine Million joules) oder Kilowatt-Stunden (kürzte KWH ab). EIN Kilowatt, das Stunde ist, gleichen Sie zu einem Kilowatt, das eine Stunde bereitgestellt wird, die 3.6 Million ist, joules. Als ein Beispiel, ein 5-KW Generator, wenn es bei voller Last liefe, eine Stunde, würde produzieren, produzieren Sie fünf KWH elektrischer Energie. Wenn es zwei Stunden liefe, würde es 10 KWH produzieren.

Mechanische Macht

Mechanische Macht ist die Macht, die Maschinerie verursacht, und ander Sachen zu move. Der Motor eines Autos produziert mechanische Macht, und damit macht einen elektrischen Motor. Mechanical Macht kann leicht sein konvertierte in elektrische Macht (dies ist, was für ein Generator macht,), und elektrische Macht kann zu mechanischer Macht hinter konvertiert werden (dies wird von einem elektrischen Motor gemacht). Mechanical und elektrisch Macht wird in den gleichen Einheiten gemessen-- Watt und Kilowatt.

Führen Sie, fließen Sie Rate, und Macht-Ausgabe

Bewässern Sie bei der Spitze von einem Hügel oder einem Tropfen, hat Energie, gerufenes Potential, Energie, wegen, wo es ist. , den Diese potentielle Energie gemessen wird, in Hinsicht auf dem " Kopf, von " dem die senkrechte Entfernung ist, das Wasser-Niveau bei der Spitze des Tropfens zum Wasser-Niveau bei das bottom. Figure 1 Shows, wie Kopf gemessen wird.

 

In natürlichen Strömen, der potentiellen Energie oder dem Kopf des Wassers ist zerstreute durch Reibung gegen das Strom-Bett als die Wasser-Strömungen abwärts, oder durch Unruhe beim Boden. However, wenn wir in setzten, eine glatte Leitung von der Spitze zum Boden, Reibung zu reduzieren, und setzen Sie dann in eine Wasser-Turbine beim Boden, können wir den Kopf in benutzen das Wasser, die Turbine und das Produkt mechanischer power. zu drehen Das Menge von Macht, die wir bekommen können, wird theoretisch durch gegeben:

[P.sub.th] = F x H x 9.807 (Gleichung 1)

wo [P.sub.th] ist die theoretische Macht-Ausgabe in Watt, F ist die Rate von Strömung von Wasser durch die Leitung in Litern pro Sekunde, H ist der Kopf in Metern, und 9.807 ist der Umwandlung-Faktor, von dem für die Macht erachtet, Schwerkraft auf dem Wasser.

Aber Turbinen und Generatoren sind nicht vollkommen tüchtig, deshalb die Menge elektrischer Macht, die wir eigentlich von einem microhydro bekommen können, pflanzen Sie mit einem gegebenen Kopf ein und fließen Sie, Rate ist weniger als [P.sub.th]. Diese Menge wird durch gegeben:

[P.sub.act] = [P.sub.th] x [E.sub.t] x [E.sub.g] x [E.sub.s] (Gleichung 2)

wo [P.sub.act] ist die eigentliche nützliche Macht-Ausgabe von der Pflanze, [E.sub.t] ist die Tüchtigkeit der Turbine, [E.sub.g] ist die Tüchtigkeit des Generators, und [E.sub.s] ist die Tüchtigkeit vom Rest des elektrischen Systems.

Tüchtigkeiten sind immer weniger als 1.0. Typically, [E.sub.t] ist ungefähr 0.85 für Turbinen von einem spezialisierten Hersteller, 0.6 bis 0.8 für Pumpen benutzten als Turbinen, und 0.5 bis 0.7 für örtlich-gebaute überqueren-Strömung turbines. [E.sub.g] ist normalerweise 0.9 oder mehr, für die meisten Arten von Generatoren. [E.sub.s] wird ungefähr 0.9 sein, außer wenn Sie Macht übersenden, eine große Entfernung, oder Sie benutzen einen inverter in dem Fall es seien Sie vielleicht weniger.

So, eine Strömung von 100 Litern pro Sekunde, mit einem Kopf von 10 Metern, konnten 100 x theoretisch 10 x 9.807 produzieren = 9,807 Watt, oder 9.807 KW. With eine Turbine-Tüchtigkeit von 0.75, eine Generator-Tüchtigkeit, von 0.9, und eine System-Tüchtigkeit von 0.9, wir würden eigentlich holen Sie 9,807 x 0.75 x 0.9 x 0.9 = 5,958 Watt von nützlichem power. Das Ruhe würde wegen Ineffizienzen im System verloren werden.

III. MIKRO-HYDROELEKTRISCHE SYSTEME UND BESTANDTEILE

Es gibt viele Variationen von Mikro-Hydro Systeme. Einige von das Faktoren, die die Art von System Sie beeinflussen werden, entscheiden sich, zu bauen ist: die Menge von Macht Sie brauchen; die Menge fließenden Wassers verfügbar; der verfügbare Kopf; die Quelle des Wassers (von ein Bewässerung-Kanal, eine Pipeline, hinter einem Damm, oder von einem Frei-fließen Fluß oder Strom); wieviel Geld Sie können leisten, auszugeben; und die manuellen Fähigkeiten und örtliche Materialien verfügbar zu Ihnen. Dieser Teil beschreibt die bedeutenden Bestandteile von ein Mikro-Hydro System, und erklärt einige der anderen Auswahlen.

GRUND SYSTEM-ANORDNUNG

Alle Mikro-Hydro Systeme, welch ihre anderen Unterschiede, haben Sie ein Anzahl von Merkmalen in gewöhnlich. , den Jedes eine Quelle von Wasser haben muß, und eine Stelle, das Wasser danach zu setzen (die Begleichung). Das Quelle muß höher als die Begleichung sein; das größer der Unterschied in Höhe, das größer der verfügbare Kopf wird sein. In Zusatz, es muß einige Mittel vom Bekommen des Wassers von geben das Quelle zur Macht-Pflanze, und dann vom Kraftwerk zu das discharge. Finally, es muß das Kraftwerk selbst geben der werden Sie einen oder mehr Turbinen enthalten, die vom fließenden Wasser gefahren werden, und ein oder mehr Generatoren, die von den Turbinen gefahren werden. Alternatively, die Turbinen können mechanische Macht liefern, um zu fahren einiges ander Maschinerie, wie eine Mühle oder sah, direkt, ohne zu konvertieren die mechanische Macht in elektrische Macht und zurück. Sometimes, Systeme werden arrangiert, mechanisch-Macht-während dem Tag zu liefern, und liefert dann Elektrizität für das Beleuchten bei Nacht.

Glauben Sie 2, ist eine Skizze eines typischen Mikro-hydroelektrischen Systems,

das Zeigen der bedeutenden Bestandteile. Not, von dem alle Systeme alle haben werden, diese Bestandteile aber.

 

Bei der Quelle des Wassers anfangend, das Wasser muß zuerst sein sammelte und channelled zur Turbine. Wasser wird vielleicht unterstützt hinter einem Damm (wie in Zahl 2 gezeigt), oder leitete aus einem Fließen um strömen Sie durch irgendeine Art von Umleitung-Struktur. , Nachdem es umgeleitet worden ist, es fließt in einen Kanal, rief den headrace, bis es direkt ist, bergauf vom Kraftwerk. Once dort betritt das Wasser der penstock, der die Leitung ist, die zur Turbine führt. Alternatively, die penstock gehen vielleicht aller Weg zur Quelle und schließen vielleicht aus das Bedürfnis für den headrace. In einigen Systemen mit niedrigem Kopf, es gibt vielleicht keinen penstock-- Wasser von hinter einem Damm dürfen Sie einfach fließen Sie gerade in die Turbine. Nach dem Verlassen der Turbine, das Wasser geht hinaus durch das Einberufung-Rohr in den tailrace vorbei der ist ein Kanal, der zum Begleichung-Punkt führt. , den Das Kraftwerk ist, normalerweise in der Nähe von der Begleichung gebaut, deshalb können die tailrace genau sein schließen Sie kurz, und seien Sie vielleicht ganz abwesend.

Das Wasser fließt durch die Turbine und zwingt es zu turn. Usually, die Strömung durch die Turbine wird von einem kontrolliert oder mehr Ventile oder Tore, die die Strömung reduziert zu werden oder abzuschalten erlauben, completely., den Die Turbine entweder direkt zu einem Generator verbunden wird, oder es wird vielleicht mittels Ausrüstungen oder Gürtel verbunden und Rollen zum Generator oder anderer Maschinerie, driven. zu sein Das Generator, die elektrischen Drähte, und die anderen Geräte assoziierten mit ihnen wird zu als die elektrische Ausrüstung gesprochen. Das ander Arten von Turbinen und elektrischer Ausrüstung werden mehr in diskutiert detaillieren Sie below. Die strukturellen Teile von das Hydro Pflanze-- der Damm, headrace, penstock, Einberufung-Rohr, tailrace, und Macht-Haus sind rief die zivilen Arbeiten, obwohl dieser Begriff in gewöhnlicher ist, größere Pflanzen als in Mikro-Hydro Pflanzen. , den Diese auch diskutiert werden, in mehr Detail unter.

Zivile Arbeiten

Das Ausmaß und der Preis der zivilen Arbeiten brauchten für einen microhydro Pflanze variiert einen großen Deal und hängt auf der Natur von ab das Stelle, wo die Pflanze gefunden wird. Generally, das mehr Wasser-Wasserkraft Pflanzen müssen handhaben, und das weiter sie müssen es tragen, das teuerer die zivilen Arbeiten werden sein. aus diesem Grund, microhydro Pflanzen mit viel Kopf sind normalerweise billiger als niedrig-Kopf Pflanzen, weil der niedrigere Kopf bedeutet, ist eine größere Menge von Wasser required. However, viele niedrig-Kopf-Pflanzen können gebaut werden, um zu nehmen Vorteil von bestehender Bewässerung und Wasser-Versorgung-Arbeiten, wie Dämme und canals. Combining Mikro-Hydro mit einer Wasser-Versorgung oder Bewässerung-Projekt kann auch helfen, zu machen dieses projizieren Sie praktischer, seit der Macht von das Hydro Pflanze kann helfen, für zu zahlen einige vom Preis des totalen Projektes.

Die zivilen Arbeiten können normalerweise von örtlichen Materialien gebaut werden und können benutzt werden örtliche Konstruktion-Techniken und arbeitet, zusammen mit einigem, der importiert wird, Materialien wie cement. Die Ausnahme dazu ist vielleicht das penstock, der fähig sein muß, den Druck von standzuhalten, das water. Wenn der Kopf mehr als 5 Meter ist, wird dies erfordern Metall pipe., den Dies teuer sein kann, seit einem ganz großen Durchmesser, von Leitung wird gefordert, um die Menge von Kopf zu reduzieren, die von verloren wird, Reibung.

Im Bauen der zivilen Arbeiten ist es wichtig, Rat von zu haben jemand, der über Dämme und Kanäle kenntnisreich ist, und ander hydraulische Strukturen, seit dem Bauen von etwas, um das Fließen zu tragen, Wasser ist nicht das Gleiche wie das Bauen eines Hauses oder einer Mauer. , den Dies ist, besonders wahr von dams. sollten Sie nie einen Damm über keinen bauen strömen Sie, ohne nachzufragen, um das sicherzustellen, was in Ihrem Gebiet gesetzlich ist, und Sie sollten einen Damm nie mehr bauen ein über 1.5 Meter hoch in flaches Land, oder, in bergigem Land, und staut auf dem unterstützen wird ein bedeutungsvolle Menge von Wasser ohne Rat und Aufsicht von ein fähiger engineer. Wenn ein Damm brechen sollte, kann es Wasser befreien mit großer Gewalt, und sogar eine scheinbar kleine Menge von Wasser können Sie enorme Zerstörung und Verlust von Leben verursachen.

Hydraulische Turbinen

Eine hydraulische Turbine ist eine Maschine, die den Kopf konvertiert, oder potentielle Energie in Wasser, das dadurch in mechanisch fließt, Energie (auch rief Arbeit) welcher wird benutzt, um einen shaft. There zu drehen ist eine Anzahl von anderen Arten hydraulischer Turbinen. Die zwei Arten von Turbinen, für die höchst nützlich sind, Mikro-Hydro Pflanzen sind der Michell oder die Banki Turbine (auch rief die crossflow-Turbine) und die Pelton Turbine (auch rief, die Pelton drehen). CROSSFLOW Turbinen werden für niedrige und mäßige Köpfe, bis zu ungefähr 40, benutzt Meter, während Pelton Turbinen bei irgendeinem Kopf über 20 benutzt werden können, Meter.

Einige andere Arten von Turbinen, die im allgemeinen benutzt werden, sind Propeller oder Kaplan Turbinen für niedrige Köpfe, und Francis Turbinen für mäßigen Sie heads. außer der crossflow-Turbine, total hydraulische Turbinen sind Hochtechnologie-Gegenstände, durch die gebaut werden müssen, ein spezialisiert manufacturer. EINE Liste von Herstellern von klein-Turbine-ist gegeben im Anhang.

Crossflow Turbinen können von einem örtlichen Maschine Geschäft gebaut werden, aber ein spezialisierter Hersteller ist vielleicht fähig zu machen ein tüchtiger unit. Preisgünstige Entwicklung Kleiner Wasser-Macht-Stellen (zählte in auf der Anhang) gibt Anweisungen für das Bauen einer crossflow-Turbine.

In Antwort zum zunehmenden Interesse in klein Hydro, eine Zahl von Herstellern hat hinaus mit zu kommen vor kurzem angefangen, vereinheitlichte Turbinen für kleine hydroelektrische Pflanzen. Seit jeder Turbine Sie individuell nicht entworfen werden und bauen Sie, dies reduziert der Preis der Turbine bedeutend. , den Diese Turbinen normal sind, verkaufte als Teil von einem Paket, das einen Generator und eine Kontrolle einschließt, system., den Diese Pakete hochwertige WECHSELSTROM-Macht normalerweise produzieren, das Gleiche wie von elektrischen Nutzen verfügbar ist, aber sie sind ganz teuer, besonders in Mikro-Hydro Größen.

Es ist auch möglich, gewöhnliches sich drehende Wasser zu benutzen, pumpt als hydraulischer turbines. Typically, eine Pumpe benutzt mechanische Macht zu vergrößern Sie den Kopf vom Wasser, das gepumpt wird. Durch das Umkehren davon verarbeiten Sie, eine Pumpe kann konvertieren, führen Sie in mechanische Macht. Seit Pumpen sind in großen Quantitäten Masse, ihr Preis kann sein weniger als ein dritter einer besonders-gemachten Turbine. However, dieses, niedrigerer Preis muß gegen eine generell niedrigere Tüchtigkeit balanciert werden, welcher reduziert die Menge von Macht, die Sie von einer gegebenen Menge bekommen können, von water. Nevertheless, wenn Sie viel von Wasser haben, kann eine Pumpe sein eine sehr preisgünstige Auswahl, besonders, wenn Sie eine Sekunde bekommen können, hand. Most Pumpse funktionieren am besten als Turbinen wenn der Kopf des Wassers das Gehen durch sie ist ungefähr 30 bis 60 Prozent größer als das führen Sie, sie wurden entworfen, um als Pumpen zu produzieren. EIN örtlicher Pumpe-Händler oder Militärangehöriger kann mehr Informationen bereitstellen.

Elektrische Ausrüstung

Die elektrische Ausrüstung oder elektrisches System für ein Mikro-Hydro System besteht aus dem elektrischen Generator, andere elektrische Geräte in das Kraftwerk, und elektrische Drähte, von denen die Elektrizität nehmen, das Kraftwerk zur Stelle, wo es benutzt werden wird. There sind ein Anzahl anderer möglicher Anordnungen für dieses. Eine von das die meisten gewöhnlichen Anordnungen für Mikro-Hydro Systeme sind ein Schwachstrom DC System, ähnlich zu elektrischen system. eines Autos Dieses Anordnung kann auch benutzt werden, um mäßigen-Spannung-WECHSELSTROM-Macht zu produzieren (wie das, das von einem elektrischen Nutzen verfügbar ist,) durch Mittel von einem inverter. noch Eine Anordnung, in der im allgemeinen benutzt wird, Mini-Hydro, ist, mäßigen-Spannung oder hoch-Spannung-WECHSELSTROM zu erzeugen direkt, das Benutzen eines synchronen Generators.

Eine Skizze eines Schwachstrom DC Systems wird in Zahl 3 präsentiert.

Dieses System benutzt, ein Generator rief einen Wechselstromgenerator, der produziert, Schwachstrom AC. This Macht geht durch einen Gleichrichter und eine Spannung Regler, der es nach DC konvertiert, das dann entweder direkt benutzt wird, oder gebraucht, Batterien aufzuladen, wenn mehr Macht produziert wird, als ist needed. In vielen modernen Wechselstromgeneratoren, der Gleichrichter, und Spannung-Regler wird eingebaut. , den Die Batterien dann zurückgeben, diese Macht später, wenn mehr Macht benutzt wird, als produziert hat. Das letzte Glied im System besteht aus einem oder mehr Drähte Gehen von den Batterien zu den Lichtern und anderen Gegenständen, die sind, zu sein, powered. Alternatively, das System wird vielleicht zu einem inverter verbunden, welcher konvertiert die Schwachstrom DC Macht von den Batterien zu WECHSELSTROM, für Verwendung mit Vorrichtungen, die WECHSELSTROM-Macht erfordern. In ein von beiden Fall, die Drähte gehen normalerweise durch einen Zünder oder einen Stromkreisunterbrecher in Reihenfolge um das System zu schützen vor werdend von einem Kurzschluß beschädigt oder überlud durch zu viel Forderung.

 

Das Schwachstrom DC System hat viele Vorteile-- es ist einfach und billig, und kann sogar von Teilen gemacht werden, die von einem Auto geborgen werden, elektrisches System. Aber es erfordert besonderes Schwachstrom Licht Zwiebeln, und Motoren, die von Sein-Lauf mit DC fähig sind. Dieses Problem kann ausgeschlossen werden, indem man einen inverter benutzt, aber dies fügt zu hinzu der Preis. Niedrige Spannung-Systeme erfordern auch schweren Draht, und es ist schwierig, Schwachstrom Macht für mehr als einen Kurzschluß zu übersenden überflügeln Sie, seit das niedriger die Spannung, das höher die Verluste in der Draht wird sein. Wenn das Hydro Stelle ist nicht innerhalb ungefähr 50 zu 100 Meter der Stelle, die Sie die Elektrizität benutzen werden, Sie sollten eine von beiden Verwendung ein inverter, WECHSELSTROM zu produzieren, oder erzeugt es direkt mit einem synchronen Generator.

Synchrone Generatoren können mäßigen-Spannung-WECHSELSTROM direkt produzieren, oder kann hoch-Spannung-WECHSELSTROM produzieren, der dann konvertiert wird, um zu mäßigen, Spannungen mit einem Transformator. Das letzt ist am besten, wenn Sie brauchen, um Macht irgendeine Entfernung zu übersenden. Aber, verschiedene DC Systeme, WECHSELSTROM, Systeme haben keine Stelle, um Elektrizität zu lagern, deshalb müssen sie immer stellen Sie die Menge von Macht ein, die sie produzieren, um das Menge-Sein zusammenzupassen, benutzte. Dies erfordert ein Kontrolle-System, das einen großen Deal hinzufügen kann, zum Preis von ein Mikro-Hydro Pflanze, und welcher erfordert auch spezialisierte Aufrechterhaltung. Es ist normalerweise am besten, synchron zu kaufen Generatoren als Teil von einem " Paket, " das den Generator einschließt, Turbine, und Kontrolle-System. Diese Pakete sind von verfügbar einige von das Hydro Turbine-Hersteller zählten im Anhang auf.

Irgendein elektrisches System erfordert besonderes Wissen und das Verstehen. Dies ist von hohen und mäßigen Spannung-Systemen besonders wahr, weil diese sehr gefährlich sein können ,-- das Verursachen von Schocks und elektrische Feuer, wenn sie Unrecht herauf gesetzt werden. Schwachstrom DC Systeme ist viel sichrer, weil es beinahe unmöglich, durch einen Stromschlag getötet zu werden ist, durch sie, aber sie können Feuer noch verursachen. Sie sollten nicht auf arbeiten sogar ein Schwachstrom System außer wenn Sie sicher sind, wissen Sie das was Sie macht, und Sie sollten nicht auf arbeiten ein mäßig oder hoch-Spannung System bei allem ohne Hilfe von einem professionellen Elektriker oder andere kenntnisreiche Person. Sie sollten auch zu sehr vorsichtig sein arrangieren Sie das Kraftwerk, elektrische Drähte, und andere Teile von das System, damit Kinder und Tiere nicht in Kontakt mit kommen können, sie und würde verletzt.

SYSTEM-PREISE, BEDIENUNG, AUFRECHTERHALTUNG, UND ANDERE SORGEN

Der Preis von ein Mikro-Hydro Pflanze wird variieren und wird von welcher Art abhängen von Ausrüstung benutzen Sie, wieviel materiell und Ausrüstung, zu der Sie brauchen, kaufen Sie, wieviel es kostet für die zivilen Arbeiten, und andere Faktoren. Zum Beispiel, wenn Sie fähig wären, geborgene Leitung zu benutzen, um zu tragen, bewässern Sie einen steilen Hügel entlang und baut die Umleitung-Struktur, headrace, und tailrace sich von örtlichen Steinen selbst, und das Benutzen eines second-hand Bewässerung-Pumpe verband zu einem Wechselstromgenerator und einer Batterie von einem Auto geborgen, würde Ihr System sehr wenig kosten.

Andererseits, wenn Sie einen Unternehmer einstellen müßten, um zu bauen, ein stauen Sie, ein langer headrace-Kanal, Kraftwerk, und tailrace; dann kaufte eine neue Hydro-Turbine und ein Generator aus Übersee könnten Sie ziehen Sie das Ausgeben von mehr als $30,000 auf denn ein 5-KW, das Pflanze erzeugt. Natürlich wäre irgendeine Zahl zwischen diesen zwei Extremen auch möglich.

Die besten Quellen von Preis-Informationen für Hydro Turbinen und Generatoren sind Hersteller. Sie werden benötigen, den Preis von zu schätzen die zivilen Arbeiten selbst, oder redet zu einem qualifizierten Unternehmer wenn die Arbeit ist für Sie zu komplex. Für die Preise anderer Materialien, wie Leitung, elektrische Drähte, und so hervor ist es besten zu konsultieren örtliche Lieferanten. Ausrüstung wie Wechselstromgeneratoren, Batterien, und Gleichrichter können von Auto oder Marine-Versorgung-Läden bekommen werden und Stellen, die Wind-Generatoren verkaufen. Die Preise für Wechselstromgeneratoren sind ungefähr $80 für einen 500-zu 1,000-Watt Auto-Wechselstromgenerator (einschließlich das Gleichrichter und Spannung-limiter); kostet für größere Größen, wird sein mehr. Batterien kosteten ungefähr $50.00 für eine Größe, über die hält, 1/2-KWH. Inverters kostete ungefähr $500 für einen mit 1-KW Kapazität.

Aufrechterhaltung und Bedienung von Mikro-Hydro pflanzt Aufnahmen generell ein sehr wenig Zeit. Es ist notwendig, die Pflanze täglich zu zu überprüfen stellen Sie sicher der die Aufnahme wird nicht behindert, und daß das System ist in guter arbeitender Reihenfolge. Vom Design der Pflanze abhängend, Sie benötigen vielleicht, das Aufnahme-Ventil gelegentlich auch zu einzustellen passen Sie die Wasser-Strömung in die Turbine mit der Menge von Macht zusammen Sie benutzen. Umfangreichere Aufrechterhaltung, wie das Ölen das Maschinerie, beim Festziehen irgendwelcher Gürtel, und das Anmelden des Wasser-Niveaus die Batterien sollten jeden Monat gemacht werden. Es ist vielleicht auch notwendig Schlick auszuräumen, Ünkrauter, und so hervor in den zivilen Arbeiten, und um irgendwelche Löcher oder eine Verschlechterung zu reparieren. Dies wird normalerweise gemacht über einmal pro Jahr oder öfter wenn gebraucht hat.

ANWENDUNGEN MIKRO-HYDROELEKTRISCHER GENERATION

Mikro-Wasserkraft kann irgendwo benutzt werden, daß dort fließt Wasser und ein Unterschied in Hochheben dafür zu heruntergekommen. Aber es ist normalerweise nicht lohnendes Bauen ein Mikro-Hydro Pflanze, wenn es gibt, noch eine Quelle von Elektrizität nahegelegen. So, Mikro-Hydro ist am meisten nützlich im Versorgen von Grund Diensten mit Elektrizität wie das Beleuchten, elektrisches Kochen, beim Starten von kleinen Motoren wie jene vom Nähen, Maschinen und elektrische Fächer, und das Starten von Fernsehen und Radios (mit besonderen Anpassungsvorrichtungen) in isolierten ländlichen Gebieten. Ein Hydro Turbine kann auch direkt benutzt werden, um mechanische Macht bereitzustellen, um zu fahren ein Maschine wie eine Säge, eine Mühle, ein Korn-huller, oder irgendein anderer niedrig-Strom Maschine. In man berichtete Projekt in Kolumbien, ein Dorf, Verwendungen eine kleine Pelton Turbine, ein Sägewerk während des Tages zu starten. Bei Nacht, die gleiche Turbine wird zu einem Generator verbunden und wird bereitgestellt treiben Sie für das Beleuchten an und andere Verwendungen.

In noch einem Satz von Projekten in Pakistan hat die Regierung assistiert Dörfer im Aufstellen Mikro-Hydro Einheiten, die bereitstellen, Elektrizität für drei oder vier Glühbirnen pro Haus. Diese Elektrizität wird auch für kleine industrielle Ausrüstung wie Bogen benutzt Schweißer, elektrische Mais-shellers, und elektrische Weizen-Drescher. Eine Anzahl von Industrien ist auch geschafft worden, um mechanisch zu benutzen treiben Sie von der Turbine an, um Ausrüstung direkt wie zu starten Mehl-Mühlen, hullers von Reis, Band-Sägen, Holz-Drehbänke, die Baumwolle entkörnt, Mais-shellers, und Schleifer.

IV. VERGLEICH MIT ALTERNATIVEN TECHNOLOGIEN

Die bedeutende Verwendung für Mikro-Hydro Generation sollte klein bereitstellen Mengen elektrischer Macht in isolierten Gebieten wo andere Quellen von Elektrizität, wie ein elektrischer Nutzen, ist nicht verfügbar. Wenn ein elektrischer Nutzen oder irgendeine andere große Elektrizität-Quelle ist verfügbar, ist es fast immer billiger und leichter, Elektrizität zu kaufen von dieser Quelle. Wo eine große Quelle nicht verfügbar ist, aber es gibt noch eine Anzahl anderer Möglichkeiten. Das wichtigsten von diesen ist: Dieselöl und Benzin-Motor-Generatoren, Wind-elektrische Generation, photovoltaische Zellen, und Mensch-oder Tier-angetriebene Generatoren. Diese sind jedes diskutierte hinunter.

DIESELÖL UND BENZIN-MOTOR-GENERATOREN

Dieselöl und Benzin-Generatoren sind zweckmäßig und kosteten weniger zu kaufen Sie als die meisten anderen Mittel vom Produzieren von Elektrizität, aber sie erfordern Sie Brennstoff, der zunehmend teuer wird. Der Preis von einem Diesel erzeugenden System ist typisch $1,000 bis $3,000 pro Kilowatt, das Abhängen von der Größe (kleine Systeme kosteten mehr pro Kilowatt), und Benzin-Generatoren sind noch billiger. Aber, der Preis vom Liefern von Diesel Brennstoff für den Generator wird bei sein am am wenigsten $0.20 pro KWH (für Dieselöl-Brennstoff um $0.50 pro Liter) der Mengen zu $1,750 für ein 1-KW Einheit, die ununterbrochen für läuft, ein Jahr. Benzin-Motoren sind in Gewicht leichter und billiger als Dieselöle, sondern auch weniger tüchtig. Der Preis wäre noch größer für sie.

WIND-ELEKTRISCHE GENERATION

Wind-elektrische Generation kann eine sehr vorteilhafte Form von Macht sein Produktion, wo der Wind stark und zuverlässig ist. In einigen Fällen, Wind-elektrische Generatoren sind sogar fähig gewesen, mit zu konkurrieren konventionelle große Nutzen in Preis. Generell, ein klein Wind-elektrisch System besteht aus einer Wind-Turbine, die normalerweise sieht, wie ein Flugzeug bestieg Propeller auf einer Stange. Diese müssen sein kaufte. Einige andere Designs von Wind-Turbinen benutzen Segel und operieren Sie bei niedrigeren Geschwindigkeiten; VITA kann Informationen ungefähr bereitstellen das Bauen von diesen. In eine von beiden Art von System wird die Turbine zu benutzt drehen Sie einen Generator (normalerweise ein Wechselstromgenerator) das lädt Batterien auf und stellt elektrische Macht direkt bereit. Diese Systeme sind genau den Arten ähnlich von Mikro-Hydro Systeme, die Batterien benutzen, der wurde früher beschrieben. Wind-elektrische Systeme können zu erwartet werden kosten Sie $2,000 bis $4,000 ungefähr pro Kilowatt vom Erzeugen von Kapazität. Der Preis pro Kilowatt-Stunde wird variieren und wird auf der Menge von abhängen Wind. Normalerweise, nur ungefähr 20 bis 30 Prozent der Gesamtsumme möglich KWH pro Jahr wird eigentlich erzeugt, sogar in ganz windigen Lagen. So ein 1-KW, pro der Einheit 8,760 KWH unter Umständen produzieren könnte, Jahr, aber würde eigentlich nur ungefähr 1,800 bis 2,600 KWH produzieren.

PHOTOVOLTAISCHE ZELLEN

Photovoltaische Zellen, oder solare Zellen, kann Sonnenlicht direkt verändern in Elektrizität. Diese Elektrizität kann dann benutzt werden, um zu beauftragen Batterien für Nachtzeit-Beleuchtung, oder es kann direkt zu benutzt werden starten Sie Motoren und andere kleine Geräte während des Tages. Solare Zellen ist gegenwärtig ein Gebiet großen Interesses in beiden, die entwickelt werden, und weniger-entwickelte Länder, und es scheint wahrscheinlich, daß sie werden, machen Sie schließlich einen bedeutungsvollen Beitrag zu ländlicher Entwicklung. Aber solare Zellen sind noch drei bis vier Male zu teuer um für die meisten Verwendungen praktisch zu sein. Ein solar-Zelle-System kostet jetzt ungefähr $12,000 bis $17,000 pro Höhepunkt-Kilowatt vom Erzeugen Kapazität. Weil Sonnenlicht bei Nacht nicht verfügbar ist, oder auf wolkig aber Tage erzeugte die eigentliche Anzahl von Kilowatt-Stunden pro Jahr ist nur ungefähr 20 bis 30 Prozent des Maximums-- über das gleich als für Wind-Generatoren.

Solare Zellen sind höchst vorteilhaft wo sehr kleine Mengen von Macht wird gebraucht, seit ihrem Preis pro Watt nehmen Sie nicht zu sogar in sehr kleinen Größen. Ein 100-Watt Hydro Pflanze könnte nicht kosten viel weniger als ein 1,000-Watt Pflanze, aber ein Satz solarer Zellen zu produzieren Sie 100 Watt Preise ungefähr ein zehnter so viel wie ein Satz zu produzieren Sie 1,000 Watt. So, wenn Sie nur eine kleine Macht brauchen, (zu laden Sie Batterien für ein Fernsehen auf, zum Beispiel) solare Zellen dürfen seien Sie die beste Auswahl.

MENSCHLICHE UND TIERISCHE MACHT

Menschen können Macht erzeugen, indem sie fahren, ein Fahrrad-wie Apparat verband zu einem Generator. Tiere wie Pferde und Ochsen kann auch benutzt werden, um Macht zu produzieren, durch das Haben von ihnen drehen Sie ein-Kurbel verband zum Generator durch das Geschwindigkeit-vergrößern von Ausrüstungen oder Rollen. Die originale englische Einheit von Macht war in der Tat das Pferdestärke, die definiert wurde, um ungefähr die Macht zu sein, der ein Einberufung-Pferd könnte liefern. Eine englische Pferdestärke ist ungefähr 750 Watt, aber dies ist eigentlich mehr Arbeit als kann von erwartet werden die meisten Pferde. Nach dem Berücksichtigen der Ineffizienz des Generators und die Ausrüstungen, es scheint wahrscheinlich, daß nur 200 bis 300 Watt von Elektrizität konnte pro Tier erzeugt werden. Für Menschen, das belaufen Sie sich das bequem produziert werden kann, ist noch weniger-- wahrscheinlich um 50 Watt. Dies würde genügen, um Batterien für aufzuladen ein Radio oder Fernsehen, oder einige Stunden von Licht bereitzustellen, aber nicht für viel anderer. Der Preis so ein Systems wäre ganz klein-- von nichts bei allen (das Benutzen von geborgenen Teilen) nach U.S. $100 oder $200 für einen neuen Wechselstromgenerator und Batterien. Aber, vergessen Sie das nicht sowohl Menschen als auch Tiere erfordern Brennstoff in der Form von Essen.

V. BUILDING EIN MIKRO-HYDRO PFLANZE

Bauend ein Mikro-Hydro Pflanze ist ein komplexer Prozeß, der erfordert, ein großer Deal vom Planen und Vorbereitung. Die bedeutenden Schritte in diesem Prozeß wird hinunter beschrieben.

VORBEREITENDE SCHRITTE

Nicht werden all die Schritte, was hinunter aufgezählt werden, in notwendig sein jedes Fall. Sie sollten Ihr eigenes Urteil benutzen, aber generell, das größer und komplexer Ihre Pflanze wird sein, das mehr Zeit Sie sollen Sie in der vorbereitenden Phase ausgeben.

  • Decide wieviel elektrische Macht, die Sie brauchen werden, und ob , den Sie WECHSELSTROM-Macht oder Schwachstrom DC Macht brauchen.
  • Find eine vielversprechende Stelle für Ihr Hydro Pflanze. Die besten Stellen haben eine zuverlässige Wasser-Versorgung das ganze Jahr über und ein groß senkrecht fallen in einer kurzen Entfernung (das mehr Tropfen, das weniger ist Wasser erforderte).
  • Calculate die Menge von Macht verfügbar bei der Stelle, das Benutzen Equations 1 und 2 (Seite 5). Entscheiden Sie sich, ob das sein wird, adäquat für Ihre Bedürfnisse. Seien Sie sicher, die Tüchtigkeit zu betrachten der Ausrüstung im Treffen dieser Entscheidung.
  • Make sicher, daß Sie elektrische Drähte von der Stelle installieren können, zur Stelle Sie wollen die Elektrizität benutzen.
  • Check für gesetzliche und institutionelle Probleme mit der Stelle Sie haben gewählt. Finden Sie welche Gesetze heraus, Sie müssen gehorchen und das was genehmigt, Sie werden brauchen, die Pflanze zu bauen und zu starten.
  • Check für Umwelt Wirkungen der Pflanze. Einige von das geht an, daß hier ist die Wirkung des Dammes auf Fisch, möglich, , der von cropland oder anderem wertvollem Land überschwemmt, und die Möglichkeit vom Schaffen einer Zucht erdete für krankheitsverursachend Organismen wie Wasser-Schnecken wenn bilharzia oder schistomiasis ist ein Problem in Ihrem Gebiet. Fragen Sie auch für die Wirkungen von nach die Umgebung (z.B., das Überschwemmen) auf der Pflanze.
  • Check für schlechte gesellschaftliche Wirkungen-- Leute wessen Verwendung des Stromes wird gestört werden, Frauen unfähig, Kleider auf der Bank zu waschen, und so hervor. Diese müssen gegen balanciert werden das bestimmt gesellschaftliche Wirkungen elektrischen Lichtes, Maschinen, und so hervor.
  • Estimate der Preis vom Bauen ein Hydro Pflanze bei der Stelle, und die totale Menge von Energie (in KWH), daß die Pflanze wird, produzieren pro Jahr. Kalkulieren Sie den jährlichen Preis der Pflanze (einschließlich Kredit-Zahlungen, jährliche Aufrechterhaltung, und alle ander kostet) und teilt durch die Anzahl von KWH pro Jahr, um zu bekommen das kostete pro KWH.
  • Estimate der Preis pro KWH von anderen Quellen von electricty, wie Wind oder ein Diesel Generator. Versuchen Sie auch, zu schätzen die gesellschaftlichen und Umwelt Wirkungen, und irgendein gesetzlich oder institutionelle Probleme, die sie haben könnten.
  • Consider all die Preise, das gesellschaftlich und Umwelt bewirkt, und die anderen Merkmale von das möglich Alternativen, und entscheidet ob mit voranzugehen ein Mikro-Hydro pflanzen ein, irgendeine andere Art von Generator zu erforschen, oder , nichts überhaupt zu machen.

DAS ENTWERFEN DER PFLANZE UND DAS PLANEN SEINER KONSTRUKTION

Das Annehmen von Ihnen hat sich entschieden, mit voranzugehen ein Mikro-Hydro Pflanze, der nächste Schritt sollte es entwerfen. Dies muß nicht sein ein lange Projekt-- stellen Sie gerade sicher, Sie wissen alles, was sein wird, brauchte, wieviel es wird kosten, wo Sie es bekommen werden, und wenn Sie werden benötigen, es in Reihenfolge dafür zu befehlen, um pünktlich anzukommen. Außer wenn Sie von Ihrem Wissen sehr selbstsicher sind, werden Sie wahrscheinlich woll Sie zusätzliche Hilfe bei diesem Punkt bekommen. Einige von das Bücher zählten im Anhang auf (besonders Preisgünstige Entwicklung Kleine Wasser-Macht-Stellen, ist Ihnen vielleicht nützlich. Wenn Ihr System werden Sie bei total kunstvoll sein, und besonders, wenn es betreffen wird, irgendwelche Dämme oder Kanäle konstruierend, es ist eine gute Idee zum Zeigen Ihr Pläne zu einem qualifizierten Ingenieur vor dem Weitergehen.

DAS BAUEN DER PFLANZE

Diese Phase schließt alle Sachen ein, die im Gehen von betroffen werden, das entwerfen Sie zur operierenden Pflanze.

  • Prepare ein Budget und Einrichtungen setzen an.
  • Arrange Finanzierung, wenn Sie planen, das Geld zu borgen, , die Pflanze zu bauen.
  • Order die Turbine, Generator, Batterien, pumpt für den penstock, der inverter, und irgendwelche anderen Gegenstände, zu denen Sie planen, kaufen. Erlauben Sie genug Zeit für Lieferung-- es kann mehrere nehmen Monate zu bekommen ein Hydro Turbine. Es ist vielleicht gesund zu benutzen ein umgekehrt-operierte kommerzielle Pumpe. Kommerzielle Pumpen der kann auch als Turbinen benutzt werden, haben Sie viel kürzere Lieferung timt.
  • Take Lieferung auf wichtigen Bestandteilen wie die Turbine und Generator, und stellt sicher, daß alle Planung für das zivil Arbeiten sind vollständig.
  • Build der Damm, Kraftwerk, headrace, tailrace, und ander zivile Arbeiten, und installiert die penstock und die Ventile.
  • Install die Turbine, der Generator, und das ander elektrisch Ausrüstung. Prüfung alles gründlich, zuerst Bestandteil durch Bestandteil, dann das System als ein Ganzes.

DAS OPERIEREN DER PFLANZE

Treffen Sie Vereinbarungen für reguläre Inspektion und Aufrechterhaltung von das Pflanze und der Rest des Systems, beim Ausräumen der Wasser-Aufnahmen, das Ölen der Maschinerie, beim Festziehen der Gürtel, und so weiter das Abhängen auf das System, Sie benötigen vielleicht, die Wasser-Versorgung auch zu kontrollieren, und stellen Sie die Aufnahme-Ventile ein wenn zu sehr oder zu wenig Wasser ist benutzte. Dies dauert sehr wenig Zeit normalerweise-- einige Minuten ein Tag genügt.

Sie können die meisten der vorbereitenden Schritte dieses Prozesses ausführen das Benutzen dieses Papieres. Sobald Sie anfangen, zu entwerfen und zu bauen, das aber, pflanzen Sie ein, Sie werden viel mehr Hilfe brauchen. Einige der Bücher in der Bibliographie aufgezählt, ist Ihnen vielleicht nützlich. Sie dürfen auch woll Sie weiter zu örtlichen Experten, Beratern, oder VITA für reden Hilfe.

VI. FÜR MEHR INFORMATIONEN

Die Bibliographie beim Rücken dieses Papieres zählt eine Zahl von auf nützliche Bücher und Zeitschriften, die allgemeine Informationen bereitstellen können, sowie einige, die bestimmte Richtungen für das Einschätzen geben, ein potentiell Hydro Stelle. Dieser Hinweis-Liste wird von einer Liste gefolgt von Herstellern von kleiner hydroelektrischer Ausrüstung, die vielleicht ist, fähig, weitere Informationen und Hinweise bereitzustellen.

Hydroelektrische Ausrüstung in den 0-zu 5-RW tendiert Auswahl, zu sein ganz teuer wenn von einem Hersteller gekauft hat, aber ist zu wahrscheinlich dauern Sie länger und arbeiten Sie besser als selbstgemachte Systeme. Hersteller können Sie auch im Erzählen von Ihnen, wie das Einschätzen anzugehen ist, sehr hilfreich sein eine Stelle, das Aufstellen und das Installieren ihrer Systeme, und das Machen sicher sie arbeiten richtig. Wenn Sie Hersteller verständigen, über eine bestimmte Stelle sollten Sie zuerst herausfinden (wenigstens ungefähr) der Kopf und entweder das Minimum und die Maximum-Strömung Raten oder die Menge von Macht, die Sie erzeugen wollen. Für Informationen auf dem Benutzen von Pumpen als Turbinen sollten Sie eine örtliche Pumpe verständigen Lieferant, der fähig sein wird, Informationen von den Herstellern zu bekommen.

Die beste Quelle von Informationen über Sachen wie das Bauen von Dämmen, Kanäle, und andere zivile Arbeiten sind wahrscheinlich ein örtlicher Bauherr. Versuch um jemanden zu finden, der Erfahrung im Bauen von Bewässerung-Systemen macht, oder andere Wasser-Systeme. Die beste Quelle von Informationen auf Generatoren und elektrische Ausrüstung ist wahrscheinlich ein örtlicher elektrisch-Motor Verkäufer oder Handwerker. Diese Person wird wissen, wie zu wenden ist, das Hersteller für Ihre bestimmten Anforderungen, und wird auch sein ein große Hilfe im Aufstellen des elektrischen Systems. Sie können auch versuchen um elektrischen Motor und Generator-Hersteller selbst zu verständigen. Boots Versorgung-Läden und Auto-Versorgung-Läden sind einiges vom Besten Quellen für Lichter und Vorrichtungen, die mit Schwachstrom DC Systemen benutzt werden.

Viele Organisationen sind vielleicht fähig, Informationen oder Hilfe bereitzustellen zu Ihnen im Entwickeln einer kleiner hydroelektrischer Stelle. Die ersten setzen Sie, Sie fragen, sollte eine örtliche Autorität oder andere Organisation sein welcher sorgt mit Dämmen und Kanälen. Diese Organisationen werden beschäftigen Sie Ingenieure wahrscheinlich kenntnisreich im Gebiet, und seien Sie vielleicht fähig Sie an Berater zu verweisen, staatliche Agenturen, oder andere wer ist vielleicht fähig zu helfen. Wenn es eine staatliche Agentur gibt, die sich sorgt, mit Flüssen, Dämmen, Navigation, oder ähnlichen Gebieten wird es seien Sie wahrscheinlich eine gute Quelle von Informationen. Sie werden benötigen, sich zu wenden so eine Agentur jedenfalls herauszufinden, ob es irgendwelche Gesetze gibt, oder Regulierungen, die Sie vielleicht hindern, einen hydroplant zu entwickeln. Noch eine gute Quelle sind vielleicht die Abteilungen von Hoch- und Tiefbauingenieur, Maschinenbau, oder landwirtschaftliches Konstruieren bei ein in der Nähe Universität oder technisches Institut. Schließlich, VITA und ander international Organisationen sind vielleicht fähig, Informationen bereitzustellen, technisch, Hilfe, oder beide, in einigen Fällen.

SUGGESTED, DER LISTE LIEST, ZEITSCHRIFTEN

Internationales Wasser treibt an und Damm-Konstruktion, Unternehmen-Presse, International, GmbH Oakfield Haus, Perrymount Straße, Haywards, Heide, Sussex RH16-3DH, Großbritannien.

Diese Zeitschrift ist eine ausgezeichnete Quelle von Informationen auf allen Formen von Wasserkraft. Es trägt häufig Artikel auf Aspekten von Mini-Hydro, und hat mehrere besondere Fragen zum Thema gewidmet. Es wirbt auch Ingenieure, Hersteller, und Berater in das Wasserkraft-Feld.

Alternative Quellen von Energie, Alternative Quellen von Energie, Inc., 107 S. Central Ave., Milaca, Minnesota 56353 USA.

Stellen Sie Nr. 68, July/August 1984, aus, ist eine besondere Frage auf Wasserkraft.

BÜCHER UND BERICHTE

Preisgünstige Entwicklung Kleiner Wasser-Macht-Stellen von Hans Hamm. Available von VITA, c/o VITA Veröffentlichungen Verkäufe, 80 S., Frühe Str., Alexandria, Virginia 22304 USA.

Dieses Buch wurde in 1967 geschrieben, deshalb ist es etwas aus Datum. Nichtsdestoweniger ist es ein ausgezeichneter, verständlicher Führer zu bewertend ein Hydro Stelle, das Bestimmen von Kopf und fließt, und so weiter, und schließt eine gute Diskussion von niedrig-Technologie ein Hydro Pläne. Es ist ein gutes Buch für Anfänger. Es enthält auch einen guten Satz von Anweisungen für das Bauen einer Banki Turbine, die die einzige Art ist, von Turbine, die mit Dorf-ebenen Technologien gebaut werden kann.

Mikro-Hydro: Eine Bibliographie, Beth Moore und John S. Gladwell, , den Idaho Wasser Ressourcen Institut forschen, Universität von Idaho, Moskau, Idaho, USA, 1979,.

Diese Bibliographie ist etwas alt, aber enthält ein sehr vollständig Satz von Hinweisen zur Literatur auf Mikro-Hydro, von einleitendes Material dazu Handbücher und das Konstruieren Lehrbücher.

Vereinfachte Methodik für Wirtschaftliche Abschirmung von Potential Klein Kapazität Hydroelektrische Stellen, Elektrisches Macht-Forschung-Institut, EPRI EM 3213, projizieren Sie 1745-8, P.O. Schließen Sie 50490, Palo, ein Alto, Kalifornien, 1983.

Kleiner Michell (Banki) Turbine: Ein Konstruktion-Handbuch. VITA. Available von VITA, c/o VITA Veröffentlichungen Verkäufe, 80 S., Frühe Str., Alexandria, Virginia 22304 USA.

Dieses Buch beschreibt eine preisgünstige Wasser-Turbine, die bereitstellen kann, AC/DC Elektrizität für Ihre Heimat. Es schließt ein, vervollständigen Sie schrittweise Anweisungen für das Machen von Teilen und Versammlung, und wird illustriert.

HERSTELLER UND VERTEILER

VEREINIGTE STAATEN

Allis-Chalmers Flüssige Produkte-HG Hydro Turbine-Teilung Schließen Sie 712 ein York, Pennsylvania 17405,

Arbanas Industries 24 Hügel Str. Xenia, Ohio 45385,

Axel Johnson Ingenieurwesen 666 Howard Street San Francisco, Kalifornien 94105,

Bouvier Wasserkraft AG 12 Bayard Gasse Suffern New York 10901

BBC Brauner Boveri AG 1460 Livingston Ave. Nach Norden Braunschweig, New Jersey 08902,

Cańon-Industrien 5346 Moquito See Straße. Deming, Washington 98224,

C-E/Neyrpic Hydro Macht, AG, 969 hohe Ridget Straße. Schließen Sie 3834 ein Stamford, Connecticut 06905,

Elektra Power AG 744 San Antonio Straße. Palo Alto, Kalifornien 94303,

Essex Entwicklung Kollegen 110 Tremont St. Boston, Massachusetts 02108,

Fairbanks Mill, der sich zusammenzieht, Nach Norden Danville Dorf RFD 2 Str. Johnsbury, Vermont 05819,

Flygt Corporation 129 Glover Ave. Norwalk, Connecticut 06856,

Allgemeine Elektrische HG Kleine Hydroelektrische Bedienung Eine Fluß-Straße. Bldg. 4, Rm. 305 Schenectady, New York 12345,

Generation Unbegrenzt 701 Placentia Ave. Costa Tafelberg, Kalifornien 92627,

Hayward Tyler Pumpe HG P.O. Schließen Sie 492 ein 80 industrielle Pkwy Burlington, Vermont 05402,

Hydro-technische Systeme, AG, P.O. Schließen Sie 82 ein Chattaroy, Washington 99003,

Hydro Watt Systeme, AG, 146 Siglun Straße. Gurrt Bucht, Oregon 97420,

Internationale Macht-Maschinerie-HG 833-835 Grenz Turm Cleveland, Ohio 44113,

Die James Leffel Company 426 Ost Straße Springfield, Ohio 45501,

Layne & Bowler, AG, P 0. Schließen Sie 8097 ein Memphis, Tennessee 38108,

Mini Hydro HG 110 Osten 9 Str. Los Angeles, Kalifornien 90079,

Mikro Hydro, AG P.O. Schließen Sie 1016 ein Idaho Stürze, Idaho 83401,

Neue gefundene Macht-HG, AG, P.O. Schließen Sie 576 ein Hoffnung-Tal, Rhode Insel 02832

Nordwestlich Energie-Systeme P.O. Schließen Sie 925 ein Malone, Washington 98559,

Orientale-Ingenieurwesen und Versorgung-HG 251 hohe Str. Palo Alto, Kalifornien 94301,

PHILIP C. ELLIS STRAßE 7, schließen Sie 125 ein Das Lesen, Pennsylvania 19606,

Wirkliche Güter, die Gesellschaft tauschen, AG, 308 Ost Perkins Straße Ukiah, Kalifornien 95482, (Diese Organisation verkauft auch Wind-Generatoren und photovoltaisch Systeme, und viele Schwachstrom DC Vorrichtungen. Ihr Katalog ist eine ausgezeichnete Einführung zu Schwachstrom Macht-Generation.)

Scantech 162 Batterie Str. Burlington, Vermont 05401,

Klein Hydro Nach Osten Haupt Strecke 240 BETHEL, ICH 04217

Sonniger Bach Hydro P.O. Schließen Sie 424 ein Verlorene Nation Straße. Lancaster, New Hampshire 03584,

Ted Müller Associates 2140 S. IVANHOE Denver, Colorado 80222,

Worthington Group, McGraw-Edison Gesellschaft, Schließen Sie 91 ein Tarrytown, Maryland 21787, (Worthington ist eine Pumpe-Gesellschaft, auf der viel Arbeit gemacht hat, seine Pumpen als Turbinen benutzend.)

FREMD

Atlas Polar Gesellschaft, GmbH Herkules Hydrorake Division P.C. Schließen Sie 160, Station-O, ein Toronto, Ontario, Kanada

Herrenfriseur Hydraulic, den Turbine-Teilung von Sumpf-Ingenieurwesen begrenzte, P.O. Schließen Sie 340 ein Hafen Colborne, Ontario L3K 5W1 Kanada

Canbar Produkte GmbH P.O. Schließen Sie 280 ein Waterloo, Ontario, Kanada

China Nationale Maschinerie-Gesellschaft Beijing Volksrepublik China (Kontakt die chinesische Botschaft in Ihrem Land für Informationen.)

Verläßliche Turbinen-AG #7, 3005 Murray St., Hafen Launisch Britisch-Kolumbien Kanada

Neyrpic Bereuen Sie Allgemeinen Mangin, BP 75, 38041, Grenoble Cedex, Frankreich

Ossberger-Turbinenfabrik P.O. Schließen Sie 425 ein D-8832 WEISSENBERG/BAVARIA Westdeutschland