Приливная электростанция

Полезная модель относится к приливным электростанциям (ПЭС) и может быть использована для выработки электроэнергии за счет использования энергии приливов и отливов. В ПЭС используют два вида энергии - ветровую и приливную. ПЭС представляет собой несамоходное судно. Несамоходное судно устанавливают на грунт. Оно включает бассейн, насосный отсек с турбинными водоводами, насосные водоводы, генератор и ветромеханические устройства (ВМУ). Бассейн условно разделен на три зоны. Зона выше верхнего уровня приливной воды - верхняя гидроаккумулирующая зона. Рабочая зона - от верхнего уровня приливной воды до нижнего уровня приливной воды. Зона ниже нижнего уровня приливной воды - нижняя гидроаккумулирующая зона. Турбинные водоводы с помощью затворов соединены с насосным отсеком и акваторией. Насосный отсек с помощью затворов соединен с бассейном. С помощью ВМУ осуществляют перекачку воды по водоводам. ПЭС направлена на обеспечение непрерывной выработки электроэнергии. 5 з.п. ф-лы,6 ил.

Полезная модель относится к приливным электростанциям (ПЭС) и может быть использована для выработки электроэнергии за счет использования энергии приливов и отливов.

Известна приливная электростанция (Пат. РФ 90454, опубл. 10.01.2010) содержащая плотину, образующую водохранилище, разделенное ограждающими стенками на имеющие общий трубопровод бассейны, связанные с акваторией выполненными в плотине водопропускными каналами, при чем трубопровод имеет выходы внутрь каждого бассейна, турбины гидроагрегатов, генератор, турбины гидроагрегатов установлены в водопропускных каналах, а один из водопропускных каналов соединен с общим трубопроводом, имеющим общий для бассейнов переключающий затвор, соединяющий бассейны с трубопроводом и между собой. Кроме того турбины могут быть выполнены ортогональными поперечно-струйными или многоярусными и соединены с генератором последовательно через мультипликатор и храповый механизм.

Данная приливная электростанция обеспечивает непрерывность производства электроэнергии, но не лишена недостатков. Недостатки ее заключаются в следующем. Наличие плотины образующей водохранилище, разделенное ограждающими стенками на имеющие общий трубопровод бассейны; неравномерность энергоотдачи в течение суток и смещение амплитуды энергоотдачи; невозможность синхронизировать «естественный режим» работы ПЭС с режимом берегового электропотребления; при низких уровнях перепадов приливной воды - малая энергоотдача.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении равномерной и непрерывной выработки электроэнергии.

Для достижение указанного технического результата приливная электростанция представляет собой установленное на грунте несамоходное судно, включающее бассейн, насосный отсек, расположенный в нижней части и соединенный с помощью затворов с бассейном, два турбинных водовода, установленных в насосном отсеке и сообщающихся с помощью затворов с акваторией и бассейном, насосные водоводы, снабженные затворами для сообщения с акваторией и бассейном, генератор, ветромеханические устройства. Кроме того, бассейн по высоте условно разделен на три рабочие зоны:

1-я зона - выше верхнего уровня приливной воды (верхняя гидроаккумулирующая зона),

2-я зона - от верхнего до нижнего уровня приливной воды (рабочая зона),

3-я зона - ниже нижнего уровня приливной воды до дна бассейна (нижняя гидроаккумулирующая зона). Турбины установлены ниже нижнего уровня приливной воды; в турбинных водоводах установлены ортогональные турбины; ортогональные турбины соединены с генератором через блок кинематической связи последовательно через мультипликатор и храповый механизм; ветромеханические устройства (ВМУ) представляют собой осевой насос с винтом регулируемого шага.

Благодаря наличию этих указанных признаков ПЭС обеспечивает равномерную выработку электроэнергии.

Предложенное устройство имеет развитие для частных случаев его реализации:

- ортогональные турбины двусторонней работы могут быть выполнены поперечно струйными, валы которых установлены горизонтально;

- ортогональные турбины могут быть выполнены многоярусными, валы которых установлены вертикально;

- гидроаккумуляция может осуществляется из бассейнов, рек, озер, водохранилищ и пр., находящихся выше уровня приливной электростанции, посредством водоводов, в которых могут быть установлены гидрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию для собственных нужд;

- гидроаккумулирующие емкости могут быть установлены отдельно от ПЭС и соединяться с ПЭС водоводами и затворами;

- наличие большого количества затворов позволяет проникать в любой отсек для ремонта и обслуживания.

Предлагаемая ПЭС иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-6.

Приливная электростанция представляет собой несамоходное судно, которое содержит бассейн 1 (фиг.1). Несамоходное судно установлено на грунт в акватории 2. К бассейну 1 примыкает насосный отсек 5, который через затворы 5.1 и 5.2 соединен с бассейном 1 (фиг.2). В насосном отсеке 5 установлены два турбинных водовода 3 и 4, в которых установлены две ортогональные турбины 9 и 10 (фиг.3). Насосный отсек 5 через затвор 4.2 соединен с турбинным водоводом 4, а через затвор 3.2 с турбинным водоводом 3. К насосному отсеку 5 примыкают шахты насосных водоводов 7 и 8, в которых установлены ВМУ 12. Водовод 7 имеет затворы 7.1, 7.3, 7.5, которые открываются в бассейн 1 и затворы 7.2, 7.4, 7.6, которые открываются в бассейн 2 либо в гидроаккумулирующую емкость (не показана). Водовод 8 имеет затворы 8.1, 8.3, 8.5, которые открываются в бассейн 1, и затворы 8.2, 8.4, 8.6, которые открываются в акваторию 2 либо в гидроаккумулирующую емкость (не показана). Турбины 10 и 9 соединены с генератором через блок кинематической связи 11 последовательно через мультипликатор и храповый механизм (не показано). Блок кинематической связи 11 находится в водонепроницаемой шахте 6. К насосному отсеку примыкает ветромеханическое устройство (ВМУ) 12, представляющее собой единую конструкцию, включающую осевой насос с винтом регулируемого шага (ВРШ), который приводится в действие от ветряного двигателя (пропеллера) изменяемого шага. С помощью ВМУ 12 осуществляют перекачку воды по водоводам 7, 8 из надтурбиннного или из подтурбинного пространства, обеспечивая непрерывность работы и изменение фаз выработки электроэнергии. В безветренную погоду ВМУ работают от моторов-генераторов 14 через соединительно-разъединительную муфту 13 и блок управления 15 и обеспечивают непрерывность выработки электроэнергии.

Приливная электростанция работает следующим образом. При начавшемся приливе (режим 1, фиг.4) открыты затворы 3.1, 4.1,5.1, 5.2, начинают вращаться турбины 9 и 10, бассейн 1 заполняется, начинает вырабатываться электроэнергия. Приливная вода через открытые затворы 5.1 и 5.2 начинает давить на лопасти осевых насосов и раскручивает пропеллер. Лопасти пропеллера поворачиваются на ветер, шаг винта заменяется на обратный, ветер начинает раскручивать пропеллер и увеличивает производительность осевого насоса и понижается уровень в бассейне 1. Вода поднимается по водоводам 7 и 8 до открытых затворов 7.2 и 8.2 и выливается в акваторию 2 либо в гидроаккумулирующие емкости (не показаны). Так создается перепад уровней между бассейнами 1 и 2. В то время как приливная вода приближается к верхнему уровню (ВУр.), за счет разницы уровней турбины 9 и 10 продолжают работать. По мере повышения уровня приливной воды открываются затворы 7.4, 7.6 и 8.4, 8.6. Приливная вода проходит Вур. верхний участок «стоячей воды», начинается отлив, турбины 9 и 10 продолжают работать. При приближении уровня в бассейне 1 к уровню бассейна 2 затворы 4.1, 5.1, 5.2, 7.4, 7.6, 8.4, 8.6 закрываются, турбина 9 останавливается, турбина 10 продолжает работать, но за счет мультипликатора и храпового механизма генератор продолжает вырабатывать электроэнергию. Открываются затворы 4.2,8.5,7.5, изменяется направление потока воды, турбина 9 начинает работать и через блок кинематической связи вращает генератор. Когда уровни бассейна 1 и акватории 2 сравняются, турбина 10 останавливается, турбина 9 продолжает работать. Закрывается затвор 3.1, открывается затвор 3.2, турбина 10 начинает работать на генератор. ВМУ 12 перекачивают воду из подтурбинного пространства в бассейн 1. Когда уровень в акватории 2 будет ниже уровня в бассейне 1, открываются затворы 4.1 и 3.1, а затворы 4.2 и 3.2 закрываются. В это время ВМУ 12 закачивают воду выше турбин и создают повышенные уровни перепадов. Отлив продолжается и приближается к нижнему уровню «стоячей воды», открыты затворы 4.1,3.1, по мере понижения уровня открываются затворы 7.3, 8.3,7.1, 8.1, затворы 4.1,3.1 закрываются, а открываются затворы 4.2,3.2. Вода с помощью ВМУ 12 из подтурбинного пространства перекачивается в надтурбинное пространство и выработка электроэнергии продолжается. Когда проходит время нижней «стоячей воды» и начинается прилив, вода из нижней гидроаккумулирующей емкости откачивается в акваторию 2, либо в гидроаккумулирующую емкость (не показано). В это время по очереди останавливаются турбины 9 и 10, меняется направление движения воды, турбины по очереди включаются в работу, процесс продолжается по режиму 1 (фиг.4). При любом приближении уровня бассейна 1 к уровню акватории 2 за счет переключающих затворов и ВМУ 12 можно обеспечить непрерывность работы турбин и выработку электроэнергии.

Работа ПЭС может осуществляться в другом режиме. Уровень в акватории 2 высокий (ВУр.), в бассейне 1 низкий (НУр.). Открываются затворы 3.1, 4.1, 5.1, 5.2, 7.6, 8.6. Турбины 9 и 10 начинают работать при максимальных перепадах уровней. ВМУ откачивает воду через затворы 5.1, 5.2 в бассейн 2, либо в гидроаккумулирующую емкость. При приближении уровней за счет переключающих затворов и ВМУ изменяется направление движения рабочего тела (воды) и обеспечивается непрерывность работы генератора. В случае безветренной погоды перепады уровней обеспечиваются за счет мотор- генераторов 14, которые подключаются к осевым насосам через соединительно-разъединительные муфты 13 в периоды, когда уровни прилива-отлива приближаются к уровню «стоячей» воды». За счет насосов, затворов и гидроаккумуляции создаются перепады уровней и обеспечивается непрерывность работы ПЭС. В режиме 3 (фиг.6) начинается прилив от Hyp., затворы 3.1, 4.1 открыты, турбины 9 и 10 работают, ВМУ не работает, вырабатывается электрическая энергия. При приближении уровня в бассейне 1 к верхнему уровню «стоячей воды» открываются затворы 5.1,5.2,7.6,8.6, уровень воды в бассейне 1 понижается за счет работы осевых насосов от мотор - генераторов 14. При приближении уровня бассейна 1 к уровню акватории 2 закрывается затвор 4.1, турбина 9 останавливается. Открывается затвор 4.2, закрывается затвор 5.2, меняется направление движения рабочего тела (воды), турбина 9 начинает работать. При начавшемся отливе уровень акватории 2 приближается к уровню бассейна 1, затворы 3.1,5.1 закрываются. Турбина 10 останавливается, открывается затвор 3.2, меняется направление движения воды, турбина 10 начинает работать. Когда уровень акватории 2 станет ниже уровня бассейна 1, открываются затворы 3.1, 4.1, затворы 3.2,4.2 закрываются, ВМУ останавливаются, происходит естественный сброс воды и выработка эл. энергии. При приближении к нижнему уровню «стоячей воды» и безветрии подключаются мотор - генераторы и за счет нижней гидроаккумулирующей емкости обеспечивается работа турбин 9 и 10 и выработка эл. энергии. Когда появляется ветер, моторы превращаются в генераторы и заряжают резервные аккумуляторы через блок управления 15, процесс продолжается непрерывно. Поскольку графики приливных течений для большинства точек мирового океана просчитаны и снесены в специальные таблицы, то можно рассчитать и спрогнозировать режимы работы ПЭС в любой точке береговой линии. Выбор режимов работы ПЭС будет зависеть от ветровой нагрузки.

Предлагаемая в качестве полезной модели приливная электростанция обеспечивает непрерывную выработку электроэнергии за счет изменения фаз выработки, осуществляется синхронизация с береговой сетью.

1. Приливная электростанция представляет собой установленное на грунте несамоходное судно, включающее бассейн, насосный отсек, расположенный в нижней части и соединенный с помощью затворов с бассейном, два турбинных водовода, установленных в насосном отсеке и сообщающихся с помощью затворов с акваторией и бассейном, насосные водоводы, снабженные затворами для сообщения с акваторией и бассейном, генератор, ветромеханические устройства.

2. Приливная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что бассейн по высоте условно разделен на три рабочие зоны:

1-я зона - выше верхнего уровня приливной воды (верхняя гидроаккумулирующая зона),

2-я зона - от верхнего до нижнего уровня приливной воды (рабочая зона),

3-я зона - ниже нижнего уровня приливной воды до дна бассейна (нижняя гидроаккумулирующая зона).

3. Приливная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в турбинных водоводах установлены ортогональные турбины.

4. Приливная электростанция по п.2, отличающаяся тем, что турбины установлены ниже нижнего уровня приливной воды.

5. Приливная электростанция по п.3, отличающаяся тем, что ортогональные турбины соединены с генератором последовательно через мультипликатор и храповый механизм.

6. Приливная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что ветромеханические устройства представляют собой единую конструкцию из осевого насоса с винтом регулируемого шага.