СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОНОМНОЙ НАПЛАВНОЙ ПРИЛИВНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ С ОДНОСТОРОННИМИ ЗАПОРАМИ Российский патент 2015 года по МПК E02B9/08 F03B13/26 

Изобретение относится к области альтернативных источников электроэнергии, в частности к приливным электростанциям /ПЭС/. Оно может быть использовано во всех с соответствующими условиями устьях северных рек и восточных рек РФ.

Известна первая ПЭС, построенная в устье реки Ранс (Франция), ее мощность, вырабатываемая 24 агрегатами, составляет 240 тыс. кВт, причем агрегаты работают как в фазе прилива, так и отлива, в направлении бассейн-море при подпоре русла с расстоянием 21 км, ПЭС вырабатывает 537 кВт/ч, а в направлении море-бассейн - 71,5 кВт/ч. Главным недостатком ПЭС на р. Ранс, как и всех ПЭС, является ее остановки при смене приливной волны, к другим недостаткам следует отнести перекрытия русла реки плотиной, строительство шлюзов, высокая стоимость капсульных гидроэнергетических агрегатов, устанавливаемых в самой плотине.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, чтобы при сравнимых условиях достичь сходных результатов при меньших затратах средств и времени. Указанный технический результат достигается тем, что эстуарий, гавань (далее бассейн), закрытый со стороны моря молом или дамбой, все ворота которой во время отлива работают только на опорожнение бассейна, меньшую часть акватории бассейна вместе с руслом реки от ее устья и до дамбы отсекают плотиной, предназначенной для образования на стороне реки верхнего бьефа, а сброс перепада в нижний бьеф акватории бассейна осуществляется через регулируемые водоводы, предназначенные для присоединения наплавных энергоблоков. На пути речного русла, смещенного плотиной к одному из берегов бассейна, устанавливают в дамбе откидные или понтонные затворы, предназначенные только для свободного прохода приливной волны. Суммарная встреча потоков при открытом затворе и удерживаемый речной сток с подпором при закрытом затворе образуют устойчивый верхний бьеф, обеспечивающий беспрерывную работу турбин энергоблоков вне зависимости от направления потока речного русла. Опорожняющийся достаточным количеством откидных и понтонных затворов нижний бьеф при отливе обеспечит необходимый перепад уровней, что необходимо для устойчивой работы энергоблоков в паузах между приливом и отливом автономной наплавной приливной электростанции. Беспрерывность работы турбин энергоблоков достигается тем, что при отливе перепад уровней между верхним и нижним бьефами поддерживается запертой при выходе в море односторонним запором реки, при смене фаз прилива, приливная волна, превосходящая речной напор, откроет ворота или запоры, чем обеспечит подпор реки или повернет ее течение вспять, что также повысит КПД турбин ПЭС.

С учетом того что русло реки смешают к одному из берегов бассейна, где из-за возможно небольших глубин шаровидный энергоблок с осевой турбиной может оказаться малоэффективным, приемлемым представляется наплавной энергоблок /НЭБ/ в виде параллелепипеда с конусообразным прямоугольного сечения водоводом с ортогональной турбиной (от) внутри; его принципиальное сходство с НЭБ аналога, пристыкованном к одному из водоводов на опытной Кислогубской ПЭС (см. н-т ж. «Малая энергетика» №4, 2008, стр. 7), но от указанного аналога данное предположение может отличаться тем, что из-за одностороннего пропуска водопотока его водовод, а следовательно, и сам блок может быть укорочен ровно наполовину, учитывая что у данного предложения есть возможность выноса генератора за пределы НЭБ, то сам НЭБ по высоте может быть снижен в три раза и, если габариты аналога составляют 33×10×15 м., то длина предложенного блока - 16,5 м, ширина - 10 м и высота - 5 м, при этом диаметр колеса турбины аналога - 5 м, длина лопастей - 4 м, если для данного предложения диаметр ОТ увеличить на один метр, то мощность при укороченных на столько же лопастях останется неизменной, а это значит, что НЭБ может быть ниже на один метр. С учетом того что НЭБ данного предложения по сравнению с аналогом рассчитан на работу в сравнительно «мягких» условиях, его турбина поэтому конструктивно может быть облегчена до положительных значений, при условии что вал ОТ, диски, стойки и лопасти будут изготовляться из полого профиля с применением высокопрочных композитных материалов, в соответствующем сочетании инновационных технологий возможно использование и легких пород древесины. При установке ОТ на вертикальную ось в облегченном исполнении отпадает необходимость в установке 63-тонного днища, а следовательно, и в опорных подшипниках, их заменят вкладыши, используемые обычно в тихоходных механизмах.

При этом в качестве корпуса для облегченного НЭБ могут быть использованы соответствующих габаритов корпуса лихтерных барж. При перепадах уровней между верхним и нижним бьефами может потребоваться подпор плотины со стороны нижнего бьефа, в виде двух укороченных свай, одна из которых в качестве подкоса для основной сваи - вторая для упора подкосины (на схеме не показано). Доставка железобетонных конструкций остается такой же, вертикальные корытоподобные панели, соединенные коробом, для герметичности используют стройгерметик, запас плавучести короба достаточен для доставки двух длинных свай, П-образные в поперечном сечении, фундаментальные панели также соединяются коробом и к ним прикрепляют две укороченные сваи. Ориентировочная потребность в стройдеталях на один км. Плотины: при длине П-панели, равной 10 м, потребуется 100 длинных свай и столько же укороченных, при подпоре плотины через одну длинную сваю - дополнительно 100 вертикальных К-П панелей при ширине 10 м и столько же П-панелей под фундамент, перечисленные материалы доставляются караванным способом в составе из 50 комплектов. Для исключения подмыва плотины со стороны реки под ребро П-панели, для образования противофильтрационного берда подстелают рулонный материал с последующей его присыпкой (см. там же Мал. Эн-ка, стр.33).

Литература

1. Р. Жибра энергия приливов и приливные электростанции. М.: «МИР», 1964.

2. Морской энциклопедический справочник в двух томах, Л., 1987.

3. Малая энергетика, периодический научно-технический журнал, №4, 2008.

Изобретение относится к альтернативным источникам электроэнергии, в частности к приливным электростанциям. Способ заключается в том, что часть акватории бассейна, закрытого дамбой со стороны моря, с впадающей в него рекой, выход в море которой осуществляется через установленные в дамбе откидные или понтонные затворы только при отливе, вместе с руслом реки от ее устья и до дамбы отсекают плотиной, предназначенной для создания со стороны речного русла верхнего бьефа. Сброс перепада в нижний бьеф осуществляют через регулируемые в плотине водоводы, к которым присоединяют наплавные энергоблоки. На пути речного русла, смещенного плотиной к одному из берегов бассейна, устанавливают откидные или понтонные затворы, обеспечивающие только односторонний проход в акваторию верхнего бьефа приливной волны, обеспечивая необходимый для беспрерывной работы турбин перепад уровней вне зависимости от смены фаз прилива. Повышается производительность работы электростанции при меньших затратах средств и времени. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ устройства автономной наплавной приливной электростанции с односторонними запорами, включающий закрытый дамбой со стороны моря бассейн с впадающей в него рекой, выход в море которой осуществляется через установленные в дамбе откидные или понтонные затворы только при отливе, часть акватории бассейна вместе с руслом реки от ее устья и до дамбы отсекают плотиной, предназначенной для создания со стороны речного русла верхнего бьефа, а сброс перепада в нижний бьеф осуществляется через регулируемые в плотине водоводы, к которым присоединяют наплавные энергоблоки, при этом на пути речного русла, смещенного плотиной к одному из берегов бассейна, устанавливают откидные или понтонные затворы, обеспечивающие только односторонний проход в акваторию верхнего бьефа приливной волны, обеспечивая необходимый для беспрерывной работы турбин перепад уровней вне зависимости от смены фаз прилива.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергоагрегаты, находящиеся в наплавных энергоблоках, доставляют к месту эксплуатации наплавным способом, при этом обладая водобалластной камерой, достигается возможность их погружения, а также подъема для технического осмотра, ремонта или замены.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при строительстве в закрытых дамбой или молом от морских волн бассейнах автономных наплавных приливных электростанций используют легкие низконапорные плотины из железобетонных конструкций, доставляемых к месту возведения плотин наплавным способом.