ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 1994 года по МПК F03B13/00 

Изобретение относится к гидро- и ветроэнергетике, и может быть использовано для энергоснабжения местных потребителей.

Известна гидроаккумулирующая электростанция, установленная в водоеме и содержащая резервуар, размещенный в нем гидронасос, и гидротурбину с электрогенератором, установленную в водоводной камере, сообщенной с водоемом и резерву- аром, с которыми сообщен и гидронасос.

К недостаткам прототипа относится невысокий КПД аккумулирования энергии естественного водотока.

Целью изобретения является повышение КПД гидроаккумулирующей электростанции и использование энергии естественных потоков для производства электроэнергии для местных нужд, в частности, для агропромышленных комплексов. Это позволяет широко использовать экономичные, экологически чистые восполняемые природные источники энергии без расхождения дорогостоящих невосполняемых топливных ресурсов (нефть, уголь) и без строительства дорогостоящих гидротехнических сооружений, наносящих ущерб окружающей природной среде.

Сущность изобретения заключается в том, что в известной гидроаккумулирующей электростанции, установленной в водоеме и содержащей резервуар, размещенный в нем гидронасос, и гидротурбину с электрогенератором, установленную в водоводной камере, сообщенной входом с водоемом, а выходом - с резервуаром, при этом вход гидронасоса сообщен с резервуаром, а выход - с водоемом, а вал гидротурбины соединен с гидронасосом и электрогене- ратором, резервуар выполнен плавучим, его верхний край размещен над водной поверхностью, а выход водоводной камеры сообщен с водоемом.

Для увеличения мощности гидротурбины и электрогенератора станция может быть снабжена дополнительными плавучими резервуарами с размещенными в них ветродвигателями, гидронасосами и гидросиловыми установками, при этом валы ветродвигателей и гидросиловых установок соединены с гидронасосами, а резервуары соединены между собой водоводами.

Для сокращения сроков изготовления, в качестве плавучих резервуаров могут быть использованы баржи.

С целью повышения эффективности использования, верхняя часть резервуара может быть покрыта плодородным слоем.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема гидроаккумулирующей электростанции (вид сбоку) со снятым бортом; на фиг. 2 - вид станции в плане; на фиг. 3 - вид сбоку (со снятым бортом) станции, составленной из 5 плавучих резервуаров, в качестве которых использованы плавсредства (баржи, суда).

На фиг. 4 приведен вид этой станции в плане со снятой палубой.

В водоеме 1 (реке, проточном озере, прибрежной части моря) помещен резервуар (платформа) типа большого корыта с бортами 3, возвышающимися над поверхностью воды. Снаружи по бортам 2 укреплены понтоны 3. В центре резервуара, под его сквозным донным отверстием в водоводной камере 4 установлена гидротурбина с рабочим колесом 5. Водоводная камера 4 сообщается выходом с резервуаром, а через горизон- тальный проточный водоводный канал 6 с входным раструбом 7 - с окружающим водоемом 1. В верхней части водоводной камеры 4 установлены затворы 8 для регулирования поступления воды внутрь резервуара через сквозное отверстие в его дне.

На одном валу 9 с гидротурбиной установлен погружной гидронасос 10 и ротор электрогенератора 11. Вход гидронасоса сообщается с резервуаром, а его сливная труба 12 выведена над поверхностью водоема. Выход электрогенератора 11 через подводный кабель соединен с прибрежной сетью потребителей электроэнергии.

При работе станции от двунаправленного водяного потока (морской прилив-отлив) входной раструб 7 устанавливается с обеих сторон водоводного канала 6.

На гидроаккумулирующей электростанции может быть использована заякоренная баржа или другие списанные плавсредства 13 (см. фиг. 3,4) в качестве основного и дополнительных резервуаров. На дополнительных резервуарах установлены ветродвигатели с вертикальным ротором 14 и воздушными лопастями 15. Роторы 14 механически соединены с погружными гидронасосами 10, установленными на каждом дополнительном резервуаре. Сливные трубы 12 этих гидронасосов выведены за борт над поверхностью водоема, а входы - сообщаются с резервуаром. Все дополнительные резервуары сообщаются с основным и между собой посредством водоводов 16. Гидронасосы на дополнительных резервуарах могут быть механически соединены также с вертикальным валом 17 гидросиловой установки, приводимой в действие подводными лопастями 18. Вращающееся механическое соединение ротора 14 и вала 17 с гидронасосом выполнено с возможностью свободного хода.

Над электрогенератором 11 может быть установлен ветродвигатель, вращающий статор электрогенератора в сторону, противоположную направлению вращения его ротора (т. е. генератор выполнен контрро- торным).

На обширных палубах плавучих резервуаров станции может находиться покрытие 19 с плодородным слоем для плантаций по выращиванию растительной и белковой биомассы, удобряемых донными отложениями водоемов - сапропелем.

Работает гидроаккумулирующая электростанция следующим образом. Естественный водоток (течение) в водоеме 1 попадает через водоводный канал 6 со стороны раструба 7 в проточную водоводную камеру 4, приводя во вращение рабочее колесо 5 гидротурбины, а в месте с ним гидронасос 10 и ротор электрогенератора 11. Часть поступившей в камеру 4 воды уходит через канал 6 дальше в водоем, а другая часть, пройдя через затворы 8, поступает внутрь основного резервуара станции и дальше через водоводы 16 - в дополнительные резервуары 13. Погружные гидронасосы 10 через сливные трубы 12 откачивают воду из резервуаров за борт. Вне зависимости от количества воды в резервуаре он всегда находится на плаву благодаря понтонам 3. При необходимости аккумулирования энергии водяного потока (при малом расхождении потребителями) затворы 8 закрываются полностью или частично, и процесс откачивания воды из резервуаров преобладает над процессом их заполнения. Резервуары всплывают вверх на поверхность водоема. В часы максимального (пикового) потребления энергии затворы 8 полностью открывают. Благодаря интенсивному заполнению резервуаров водой черед камеру 4 гидротурбины, расход воды, а вместе с ним и скорость вращения рабочего колеса 5 возрастают. Возрастает скорость вращения вала 9 и выработка электроэнергии генератором 11. Конструкция понтонов 3 (плоские - поверхностные или, наоборот, - углубленные) и их объем определяют скорость погружения резервуаров при их заполнении, т. е. максимальную мощность, развиваемую электрогенератором 11. Большие и плоские понтоны обеспечивают медленное погружение резервуаров при заполнении, т. е. минимальную развиваемую электрогенератором 11 мощность. Вытянутые вдоль бортов 2 глубокие понтоны обеспечивают быстрое погружение резервуаров, т. е. максимальную вырабатываемую мощность, но за более короткий период времени. Высота бортов определяет объем накопленной энергии.

Ветродвигатели, установленные на дополнительных резервуарах 13, вращая гидронасосы, ускоряют процесс откачивания воды за борт, т. е. увеличивают скорость вращения ротора электрогенератора 11. К тому же эффекту приводит вращение валов 17 гидросиловых установок, подводные лопасти 18 которых вращаются естественным водотоком в водоеме. Ветродвигатель, установленный над контрpоторным электрогенератором 11, увеличивает мощность последнего. (56) Заявка Франции N 2438161, кл. F 03 B 17/02, 1982.

Сущность изобретения: в резервуаре размещен гидронасос. Гидротурбина с электрогенератором установлена в водоводной камере, сообщенной входом с водоемом, выходом с резервуаром. Вход гидронасоса сообщен с резервуаром, выход - с водоемом. Гидротурбина и ветродвигатель соединены с электрогенератором. Верхний край резервуара размещен над водной поверхностью. По числу дополнительных резервуаров установлены ветродвигатели, гидронасосы. Гидросиловые установки размещены в резервуарах и установлены на одном валу. Резервуары выполнены плавучими и соединены между собой водоводами. В качестве плавучих резервуаров использованы баржи. Верхняя часть резервуаров покрыта плодородным слоем. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, установленная в водоеме, содержащая резервуар, размещенный в нем гидронасос, ветродвигатель и гидротурбину с электрогенератором, установленную в водоводной камере, сообщенной входом с водоемом, а выход - с резервуаром, при этом вход гидронасоса сообщен с резервуаром, а выход - с водоемом, отличающаяся тем, что гидротурбина и ветродвигатель соединены с электрогенератором, верхний край резервуара размещен над водной поверхностью, кроме того станция снабжена дополнительными резервуарами и по числу последних ветродвигателями, гидронасосами, гидросиловыми установками, размещенными в резервуарах и установленными на одном валу, а резервуары выполнены плавучими и соединены между собой водоводами. 2. Электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве плавучих резервуаров использованы баржи. 3. Электростанция по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что верхняя часть резервуаров покрыта плодородным слоем.