L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
| Название | БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Зиновьев В.В., Насыров А.М., Бартенев О.А. |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 170120 |
| Дата регистрации | 14.04.2017 |
| Правообладатель | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Удмуртский государственный университет" |
| Область применения (класс МПК) | E02B9/00, F03B13/00 |
| Медаль имени А.Нобеля |  |
Описание изобретения
Полезная модель относится к строительству гидроэнергетических сооружений и может применяться в других отраслях с использованием энергии речной воды. Обеспечивает строительство электростанции без сооружения плотин, без существенных земляных работ, без нарушения экосистемы. Сущность полезной модели: по дну несудоходной части реки прокладываются трубы большого диаметра протяженностью в несколько километров, в начале трубы устанавливается шахтный оголовок с колпаком с антисифонной трубкой против попадания ила и плавающего мусора, по длине труб устанавливаются промывочные устройства и якоря крепления труб, в конце труб - буферная емкость на расчетной высоте. С буферной емкости вода попадает в турбины, вращающие генератор электроэнергии. В серединной части трубы изготовлены из гибкого, нержавеющего материала. Трубы укладываются на глубину замерзания воды до верха трубы. Полезная модель может быть особенно эффективна в горных реках Кавказа, Средней Азии, Алтая, Сибири.
Полезная модель относится к электроэнергетической отрасли и может применяться в других отраслях с использованием энергии речной воды.
Существуют гидроэлектростанции, состоящие из плотины для накопления воды и поднятия ее уровня, турбин, вращающихся под действием падающей воды, электрогенераторов для выработки электроэнергии, соответствующих устройств для приведения токовых характеристик и напряжения под стандартные и других вспомогательных средств. Такая гидроэлектростанция отрицательно влияет на гидросферу района, миграцию рыб, нарушает геоморфологию территории, затапливает огромные территории, меняет и угнетает флору и фауну. Имеет место и другие опасности для населения и экологии района в целом.
Существуют также гидроэлектростанции, устроенные на естественном или параллельном искусственном русле реки с плотиной или без плотины, но сохраняя основное русло реки без изменения. При этом также выполняются большие земляные работы, нарушается гидросфера и геоморфология района.
Известны гидроэлектростанции без плотины, использующие скоростное течение реки для вращения электрогенераторов с помощью различных устройств (патент JP №58183870, кл. F03B 13/08, 27.10.1983). Указанный свободнопоточный гидроагрегат, установленный на дне реки, вырабатывает электрическую энергию за счет энергии потока воды на локальном участке. Такая электростанция маломощна и практического применения не нашла.
Наиболее близкой к данной полезной модели по целям и задачам является бесплотинная гидроэлектростанция (см. патент RU №2347937 С1 Кл. F03B 13/10, Е02 В 9/00), содержащая водовод с быстродействующим затвором двухстороннего действия, турбину, перепускные патрубки с установленными в них обратными клапанами, буферные емкости. Конструкция позволяет напор воды направлять в турбину для выработки электроэнергии, причем турбина может работать при потоке воды в прямом и обратном направлении. Однако такая гидроэлектростанция имеет сложную конструкцию, ненадежна при эксплуатации, имеет невысокую мощность вырабатываемой электроэнергии.
Цель разработки полезной модели - создание электростанции с использованием речной воды без устройства плотины, не нарушая экологии района, в то же время получение практически значимого количества электроэнергии.
Цель достигается тем (рисунок 1), что по несудоходной части реки на дно реки без копки траншей прокладываются трубы большого диаметра 1 протяженностью несколько километров, по которым вода со скоростью течения реки поступает в буферную емкость 2. Высота буферной емкости относительно поверхности воды в реке приблизительно равна разности отметок уреза воды в начале и конце труб. Далее вода поступает в турбинное устройство 3, где под действием падающей воды вращается ротор турбины, который вращает ротор электрогенератора 4. Ток, выработанный генератором, превращается в промышленную частоту в преобразователе 5. Глубина прокладки труб в воду ориентировочно один метр до верха трубы, чтобы в зимнее время лед не раздавил трубу. В серединной части трубопровода, в целях удешевления строительства могут применяться трубы из гибкого материала 6, не подвергающегося коррозии. В начале труб устанавливается приемный шахтный оголовок 7, перекрытый колпаком с антисифонной трубкой. Такой оголовок предотвращает одновременно попадание плавающего мусора и ила в трубы. Трубы от смещения закрепляются в отдельных местах якорями 8. В пониженных местах рельефа дна реки к трубам большого диаметра присоединяются промывочные устройства 9 для периодической промывки от донных осадков
Такая конструкция электростанции требует минимальный объем землеройных работ, не угнетает флору и фауну территории, не требует многочисленного обслуживающего персонала, не представляет угрозу для населения при природных катаклизмах и других форс-мажорных обстоятельствах. Тектонические проявления земли и возможные несанкционированные действия посторонних лиц не вызывают вторичные разрушения и затопления.
При удачном подборе места строительства проект может окупиться за 10 лет и менее. Наиболее эффективно такое устройство может применяться в горных районах Кавказа, средней Азии, а также Алтая и Сибири.
Справка.
На реке Кама при длине трубопроводов 8 км перепад отметок поверхности воды составляет 4-5 м. Если параллельно проложить 3 трубы диаметром 1020×4 мм длиной 8 км, то ориентировочно можно получить мощность 100 кВт. В горных реках Кавказа, средней Азии, Алтая можно получить несколько раз больше энергии, проложив даже только одну трубу по руслу реки.
Формула полезной модели
Бесплотинная гидроэлектростанция, содержащая буферную емкость, турбину, электрогенератор, преобразующее электрический ток в промышленную частоту устройство, отличающаяся тем, что вода на буферную емкость и турбины подается по трубам большого диаметра, проложенным по дну реки бестраншейным способом на несудоходной части реки, в серединной части трубопроводы выполнены из гибкого материала, не подвергающегося коррозии, в начале трубы установлен шахтный оголовок, перекрытый колпаком с антисифонной трубкой, а в необходимых местах на трубах установлены промывочные устройства.
Медаль Альфреда Нобеля