V roku 1993 sme začali pracovať na projekte vodnej mikroelektrárne, ktorú sme neskôr postavili v lokatite orava-roháče na potoku Orava (skoro presne uprostred cesty medzi dedinami Oravice a Habovka).
z ľava: Mamut, Tono (OM3TDY), Filip (OM1AII), Dano (OM3TOF)
Chata, pre ktorú sme elektráreň stavali bola obývaná už v šesdesiatych rokoch a
elektráreň s výkonom asi 2kW bola postavená u? prvým majiteľom. Bohužiaľ nie je
žiadnym spôsobom zdokumentovaná a jediné čo z nej ostalo sú len hnilé drevenné
časti, ktoré sme museli od základov zrekonštruovať.
Prvý prototyp bol postavený pred štyrmi rokmi. Pre mikroelektrárne pracujúce s
malým spádom a malým prietokom vody je najvhodnejšia Bánkyho turbína. Jej
konštrukcia je veľmi jednoduchá a na jej výrobu stačí zváračka, nožnice na plech a
ohýbačka.
Touto cestou sme sa vydali aj my a prvý model elektrárne mal nasledujúce parametre:
Maximálny teoretický výkon mechanickej časti pri týchto parametroch je cca. 1,5kW
(P=Q.h.g.r). Táto varianta nevyžadovala pri výstavbe žiadne
terénne úpravy okrem postavenia jednoduchej priehrady. Pri stavbe turbíny sme ešte
nemali žiadne praktické skúsenosti a preto sme nemali ani predstavu aké sily budú na
konštrukciu pôsobiť. Preto ešte pred uvedením do prevádzky musela byť turbína
niekoľkokrát opravovaná. Bola postavená z tenkého pocínovaného plechu, lopatky
ručne hýbané a priletované. Hotovú mechaniku sme namontovali na malú priehradu
postavenú z kmeňov stromov. Napájanie turbíny vodou bolo zabezpečené pomocou
drevenného prívodného kanála dĺžky asi 2 metre a drevenného lievika, cez ktorý voda
padá na turbínu.
Ako generátor sme použili štvorpólové 12V dynamo z auta. Bohužiaľ vysoké pracovné
otáčky dynama (1500 1/min) a nízke pracovné otáčky turbíny kládli veľmi vysoké
požiadavky na prevody (prevod 10:1 smerom nahor). Na prevody sme použili bicyklové reťaze
s jedným medzistupňom. Veľmi rýchlo sme sa presvedčili že reťaze sú na takéto
aplikácie nepoužiteľné.
Pri prvom spustení sme síce nezaznamenali úspech, ale naša radosť bola
nepopísateľná, keď sme prvý krát rozsvietili žiarovku z vlastného zdroja.
Elektráreň potom fungovala asi dva dni, keď vinou neodbornej obsluhy (matematici) bola
zničená veľkou vodou po silnom daždi.
Vodné koleso patrí k najjednoduchšiemu a najstaršiemu typu vodnej turbíny. Návrhu
a realizácie tohoto kolesa sa ujali matematici a tak to aj skončilo. Koleso bolo
vypočítané na teoretický výkon 6 kW, malo priemer asi 150 cm a pre svoju činnosť by
potrebovalo asi 400% objemu vody tečúcej v potoku (matematikom a gymnazistom zjavne
chýba zmysel pre realitu).
Koleso sa nám podarilo pomerne slušne a presne vyrobiť a dokonca aj spoľahlivo osadiť
na hriadeľ. Ale nedomyslené bolo nielen osadenie kolesa do terénu (celé koleso má
hmotnos? asi 100kg bez 200kg vody) ale hlavne pohon generátora. Vodné koleso má
otáčky asi 40-50 1/min, kdežto generátor potrebuje okolo 1500 1/min.
Po obvode kolesa sme rozmiestnili časti byciklového kolesa (s asi piatimi zubami) a
prevod bol realizovaný nadpojenými byciklovými re?azami.
Hoci už na prvý pohľad bolo zrejmé že to nebude fungovať tento projekt sme dokončili a
naozaj to nefungovalo. Hold - komu není zhúry dáno v apatéce nekoupí.
Jediná užitočná vec, ktorá sa v tomto prejekte zrealizovala bola rekonštrukcia
pôvodného prívodného kanála ktorý ostal po pôvodnej prvej elektrárni (teda aspoň
jeho náznaky). Tento po zdokonalení bol s výhodou použitý aj v poslednom treťom
modeli.
Postavili sme pomerne dokonalý prívodný kanál, kde sa strácalo len minimum vody. Tu by som spomenul náš projekt "prepínač hranice TANAP-u". Hranica TANAP-u ide po prúdnici nášho potoka a pri prevádzke elektrárne sa veľká časť vody (s ňou aj prúdnica) presúva do derivačného kanála, čím sa zväčšuje rozloha tatranského národného parku asi o 100m2.
Už bolo jasné, ?e cesta s použitím reťazových prevodov a na kolene vyrobenej
mechaniky je neschodná. Dali sme si záväzok, že tento projekt už postavíme na
serióznych podkladoch a všetko čo sa hýbe podľa možností vypočítame a overíme či
to skutočne bude fungovať.
Opäť sme použili Bánkyho turbínu ale triezvo sme zhodnotili skutočné prírodné
podmienky. Na výrobu elektriny sme uvažovali priemerný prietok 50l/s pri spáde 2m,
ktorý sa dá dosiahnuť aj pri menšom prietoku v suchších dňoch. Preto jej celkové
rozmery boli menšie ako v prvom prípade. Jednotlivé diely turbíny sme vyrobili z
masívneho 1mm hrubého železného plechu a dali profesionálne zvariť do zváračského
ústavu v bratislave (fľaša alkoholu na Slovensku vyrieši všetky problémy).
Samotnú turbínu som dal privariť k hriadeľu na SPŠE K.Adlera (dotyčný človek bol
práve na odchode na prázdniny, takže sa museli použiť mierne donucovacie prostriedky).
Na adlerke bola mechanická časť aj vo veľkej miere dokončená. Aké bolo naše
prekvapenie, keď sme hotovú turbínu osadili do ložísk a ona bola úplne presná,
vyvážená a po roztočení nešmajdala.
Celú mechaniku sme vstavali do rámu zvareného zo železných profilov, ktorý sa dá
jednoducho osadiť do pripravenej drevennej konštrukcie na potoku. Na tomto ráme je
uložená turbína, časť nápustného lievika pre vodu, generátor a prevody na pohon
generátora.
Namiesto reťazového prevodu sme prvý krát, a s úspechom použili ozubené kolesá (zo
štartéra z rozbitej škodovky, ktorú niekto nechal za internátmi v mlynskej doline).
Toto riešenie je síce pomerne náročné na presnosť a nastavenie, ale naša námaha
nevyšla nazmar a odpadli všetky problémy s napínaním, vedením alebo mazaním
reťaze.
Ako zdroj elektrickej energie sme použili jednosmerný štvorpólový motor z pohonu
páskovej jednotky z počítačov radu SMEP (masívna socialistická technika je predsa na
niečo dobrá). Jeho výkon cca. 250W je úplne postačujúci na dobíjanie dvoch 120Ah
olovenných akumulátorov, ktoré kryjú zvýšenú spotrebu energie hlavne večer.
Čistý elektrický výkon, ktorý sme po miernom preťažení dostali bol okolo 250W.
Pomerne veľký problém vyvstal pri prenose elektriny z elektrárne do chaty. Vedenie
dlhé asi 150m má tak veľký odpor, že prenášať výkon priamo pri napätí 24V nemá
zmysel. Preto sme postavili menič 24V= / 220V~, čím sa straty značne znížili a mohli
sme používať aj menšie spotrebiče na 220V.
V budúcom projekte uvažujeme o meniči s použitím feritového transformátora a
jednosmerného rozvodu, lebo živiť železné trafo znamená značnú stratu energie.
Neviem akým zázrakom sa nám v tesle elektroakustike prihovoril ing. Bohuš Homola, ktorý má profesionálnu strojársku dielňu a mohli sme si dovoliť
Ešte jeden projekt, ktorý sme realizovali. Vzhľadom na dostatok dreva a kameňov sa
nám podarilo postaviť keramickú pec (roztavili sme v nej hliník)
