Самонапорная ветроволновая электростанция

Авторы патента:

F03D9/00 - Приспосабливание ветряных двигателей для особых целей; агрегатирование ветряных двигателей с приводимыми ими устройствами (при преобладании отличительных признаков приводимых устройств см. классы, к которым отнесены эти устройства)

F03B13/12 - использующие энергию волн или приливов

Владельцы патента RU 2568016:

ООО "Гидротехпроект" (UA)

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано при выработке электроэнергии, а также для обеспечения защиты береговой линии от волнового разрушения. Самонапорная ветроволновая гидроэлектростанция включает погружные платформы 1 в виде резервуаров. На одной из платформ 1 установлены гидротурбина 2, генератор 3. На платформах 1, имеющих водооткачивающие устройства, размещена заполненная сжатым воздухом герметичная камера с напорной колонной, во внутреннюю полость которой насосами с приводами от ветровых и волновых энергоустановок закачивается и откачивается вода. При этом открытая верхняя часть колонны соединена с внутренним объемом герметичной камеры, а нижняя соединена напорным трубопроводом 5 с расходным резервуаром 4 гидротурбины 2. Герметичная камера через регулятор давления и пневмопроводы 11 соединена с ресивером 6 для сжатого воздуха, используемым для создания давления на воду, поступающую в колонну. Над поверхностью воды в колонне и резервуаре 4 размещен сжатый воздух с регулируемым давлением, обеспечивающий заданный напор при работе гидротурбины 1. Изобретение направлено на усовершенствование погружной гидроэлектростанции с использованием возобновляемых источников энергии, в которой напор на гидротурбину регулируется и не зависит от глубины ее погружения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано при выработке электроэнергии с использованием возобновляемых источников энергии - ветровой и волновой.

Известна погружная гидроэлектростанция с использованием возобновляемых источников энергии, в которой платформа с гидротурбиной и генератором погружена на глубину рабочего напора турбины с отводом воды в изолированные от окружающей водной среды емкости с откачкой воды из этих емкостей насосами, имеющими механический привод от волновых и ветровых энергоустановок (см. патент UA №81569, F03B 13/22, 2006 г.).

Недостатком этой погружной гидроэлектростанции является то, что напор на гидротурбину не регулируется, так как ее погружная платформа устанавливается на глубину рабочего напора турбины, что ограничивает выбор места ее установки и делает невозможным ее работу на берегу или на мелководье в прибрежной зоне.

Известен также способ работы погружной гидроэлектростанции совместно с волновыми и ветровыми энергоустановками, где сжатый воздух для пневмодвигателей, используемых для откачки воды после турбины, получают в специальных герметичных, наполовину заполненных водой емкостях, в которых происходит поочередное перекачивание воды из одной емкости в другую (см. патент UA №103408, F03B 13/16, 2006 г.).

Недостатком этого способа является то, что энергия сжатого воздуха не используется на создание напора на гидротурбину, а используется только для работы пневмоприводных насосов.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача усовершенствования погружной гидроэлектростанции с использованием возобновляемых источников энергии, в которой напор на гидротурбину регулируется и не зависит от глубины ее погружения, а сжатый воздух, получаемый на основном оборудовании, передает свою энергию водяному потоку, направляемому на гидротурбину.

Поставленная задача решается тем, что самонапорная ветроволновая гидроэлектростанция, включающая погружные платформы, выполненные в виде резервуаров, разделенных на нижнюю и верхнюю секции, имеет гидротурбину и генератор на одной из платформ и приемные емкости для воды в нижних секциях на остальных платформах, соединительные трубопроводы и пневмопроводы между платформами, ветровые и волновые энергоустановки, усилия от которых передаются откачивающим насосам, расположенным в нижних секциях погружных платформ, согласно изобретению на погружной платформе с водооткачивающими устройствами размещена герметичная камера с напорной колонной, во внутреннюю полость которой насосами с приводами от ветровых и волновых энергоустановок закачивается и откачивается вода, а герметичная камера заполняется сжатым воздухом, при этом верхняя часть напорной колонны открыта и находится в герметичной камере, а нижняя часть напорной колонны соединена напорным трубопроводом с расходным резервуаром гидротурбины.

Кроме того, для сжатия воздуха в герметичной камере и его подачи в ресивер напорная колонна заполняется водой при закрытом напорном трубопроводе, а при откачке воды из напорной колонны атмосферный воздух через впускной клапан поступает в герметичную камеру для последующего его сжатия.

Кроме того, в напорной колонне и расходном резервуаре гидротурбины поверхность воды размещена в зоне сжатого воздуха с регулируемым давлением.

Между совокупностью отличительных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом существует следующая система причинно-следственных связей.

Установка на погружных платформах герметичной камеры с напорной колонной позволяет при работе насосов с приводом от волновых и ветровых энергоустановок произвести заполнение всех трубопроводов, резервуаров и емкостей, включая полость напорной колонны, а заполнение герметичной камеры сжатым воздухом обеспечивает передачу давления через открытую верхнюю часть напорной колонны на весь объем воды, находящейся между напорной колонной и гидротурбиной.

Подача воды в напорную колонну насосами и ее откачка при закрытом напорном трубопроводе обеспечивает получение сжатого воздуха и его подачу по напорному трубопроводу в ресивер.

При откачке воды из напорной колонны происходит поступление атмосферного воздуха для его сжатия в герметичной камере.

Размещение поверхности воды напорной колонны и расходного резервуара гидротурбины в зоне сжатого воздуха позволяет регулировать напор на гидротурбину, изменяя силу давления сжатого воздуха на водную поверхность.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где

На фиг. 1 изображен продольный разрез I-I по оси платформы с гидротурбиной и генератором.

На фиг. 2 изображен продольный разрез II-II по оси платформы с герметичной камерой и напорной колонной, а также располжение трубопроводов и насосов.

На фиг. 3 - план по A-A размещения погружных платформ с турбиной и генератором, трубопроводами и пневопроводами между ними.

На фиг. 4 - схема расположения вентилей на трубопроводе.

Где

1 - Платформа с турбиной и генератором

2 - Гидротурбина

3 - Генератор

4 - Расходный резервуар гидротурбины

5 - Напорный трубопровод

6 - Ресивер сжатого воздуха

7 - Регулятор давления

8 - Сливной трубопровод

9 - Напорный пневмопровод

10 - Соединительный пневмопровод

11 - Регулирующий пневмопровод

12 - Запорная арматура пневпопровода

13 - Уровень воды в акватории

14 - Погружная платформа с приемной емкостью

15 - Герметичная камера

16 - Напорная колонна

17 - Ветровая энергоустановка

18 - Волновая энергоустановка

19 - Впускной клапан герметичной камеры

20 - Откачивающий насос с приводом от волновой энергоустановки

21 - Всасывающие и напорные трубопроводы насоса 20

22 - Откачивающий насос с приводом от ветровой энергоустановки

23 - Всасывающие и напорные трубопроводы насоса 22

24. - Приемная емкость погружной платформы

25 - Впускной вентиль

Самонапорная ветроволновая гидроэлектростанция работает следующим образом.

Погружные платформы 14 с приемными емкостями 24 устанавливаются в прибрежной зоне так, чтобы глубина их установки обеспечивала работу волновых энергоустановок 18.

Платформа 1 с гидротурбиной и генератором может устанавливаться на берегу, на пирсе, на акватории так, чтобы вода после гидротурбины 2 по сливному трубопроводу 8 могла попасть самотеком в приемную емкость 24 погружной платформы 14.

Через впускные вентили 25 осуществляется первичное заполнение приемных емкостей 24 погружной платформы 14 до уровня, обеспечивающего оптимальную работу насосов 20, 22. При закрытой задвижке напорного трубопровода 5 производится запуск волновых 18 и ветровых 17 энергоустановок, которые приводят в действие насосы 20, 22 и подают воду из приемных емкостей погружных платформ 24 в напорную колонну 16, где вода сжимает находившийся в напорной колонне воздух. Сжатый воздух через клапан регулятора давления 7 по напорному пневмопроводу 9 подается в ресивер 6.

При подаче воды в напорную колонну вентиль 2Н и вентиль 1В закрыты, а вентили 1Н и 2В открыты. Для последующего цикла забора воздуха в напорную колонну 16 при работе насосов 20, 22 закрывается напорный вентиль 1Н и открывается вентиль 2Н, закрывается вентиль 2В и открывается вентиль 1В (фиг. 4)

Не меняя направления вращения насосов, производится откачка воды из напорной колонны 16 в приемную емкость погружной платформы 24. Давление в напорной колонне и в герметичной камере падает, воздух из атмосферы через впускной клапан 19 попадает в герметичную камеру 15 и в колонну 16. При подаче воды воздух сжимается и направляется в ресивер сжатого воздуха 6.

Цикл повторяется до полного наполнения всей пневмосистемы сжатым воздухом с необходимым нормативным давлением. Ресиверы сжатого воздуха 6 соединены между собой пневмопроводом и имеют одинаковое давление.

После заполнения сжатым воздухом ресиверов 6 при заполненном водой расходном резервуаре гидротурбины 4 и напорной колонны 16 с ресивера 6 сжатый воздух подается по регулирующему пневмопроводу 11 через регулятор давления 7 в герметичную камеру 15, где и поддерживается заданное давление для работы гидротурбины 2. Открытием задвижки на напорном трубопроводе 5 и направляющего аппарата гидротурбины выполняется ее пуск и запуск генератора 3.

Вода после турбины по сливному трубопроводу 8 направляется в приемную емкость 24 погружной платформы 14, и при работе насосов 20, 22 направляется под давлением в напорную колонну 16, которая находится в герметичной камере 15 под нормативным давлением, и под этим давлением по напорному трубопроводу 5 вода поступает в расходный резервуар 4, а из него - на гидротурбину 2.

После гидротурбины вода через сливные трубопроводы 8 направляется в приемную емкость погружной платформы 24, закачивается в напорную колонну 16 и дальше цикл повторяется.

Одна и та же рабочая жидкость (вода) совершает кругооборот при работе гидроэлектростанции. Ее потери компенсируются забором воды через впускной вентиль 25.

Установленный на каждой герметичной камере 15 и на расходном резервуаре гидротурбины 4 регулятор давления 7 подачей сжатого воздуха или его сбросом поддерживает заданный напор для работы гидротурбины 2.

Количество воды, подаваемое насосами в напорную колонну 16, регулируется вентилями, установленными на насосных трубопроводах, количество воды, подаваемое на гидротурбину, - запорной арматурой на напорном трубопроводе 5.

Установленные вдоль береговой линии погружные платформы, оборудованные волновыми энергоустановками, обеспечивают ее защиту от волнового разрушения.

1. Самонапорная ветроволновая гидроэлектростанция, включающая погружные платформы, выполненные в виде резервуаров, разделенных на нижнюю и верхнюю секции, имеет гидротурбину и генератор на одной из платформ и приемные емкости для воды в нижних секциях на остальных платформах, соединительные трубопроводы и пневмопроводы между платформами, ветровые и волновые энергоустановки, усилия от которых передаются откачивающим насосам, расположенным в нижних секциях погружных платформ, отличающаяся тем, что на погружной платформе с водооткачивающими устройствами размещена герметичная камера с напорной колонной, во внутреннюю полость которой насосами с приводами от ветровых и волновых энергоустановок закачивается и откачивается вода, а герметичная камера заполняется сжатым воздухом, при этом верхняя часть напорной колонны открыта и расположена в герметичной камере, а нижняя часть напорной колонны соединена напорным трубопроводом с расходным резервуаром гидротурбины.

2. Самонапорная ветроволновая гидроэлектростанция по п. 1, отличающаяся тем, что для сжатия воздуха в герметичной камере и его подачи в ресивер напорная колонна заполняется водой при закрытом напорном трубопроводе, а при откачке воды из напорной колонны атмосферный воздух через впускной клапан поступает в герметичную камеру для последующего его сжатия.

3. Самонапорная ветроволновая гидроэлектростанция по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что в напорной колонне и расходном резервуаре гидротурбины поверхность воды размещена в зоне сжатого воздуха с регулируемым давлением.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении габаритов, количества компонентов и повышении скорости вращения.

Солнечно-ветровая опреснительная установка // 2567324

Изобретение относится к опреснительным установкам и возобновляемым источникам энергии. Солнечно-ветровая опреснительная установка содержит трубопроводы для подвода опресняемой воды 35, патрубок с краном для слива рассола, циркуляционный насос 26, теплоэлектронагреватель (ТЭН) 30, круговой конусообразный солнечный коллектор 42, внешний полусферический купол 1, фотоэлектрические модули (ФЭМ) 2, внутренний полусферический купол 3, конфузор-диффузор 4, ветроэлектрическую установку 5, внешний вращающийся ротор 9, внутренний неподвижный ротор 6, полость 11, расположенную между внешним полусферическим куполом 1 и внутренним полусферическим куполом 3, круговой лоток 12, датчик температуры (ДТ) 13, датчик давления (разрежения) (ДЦ) 10, вакуумный насос 16, электроклапан 15, коллектор теплонагревателя 31, параболический круговой отражатель солнечной радиации 17, бак 19 теплообменника 18, предназначенного для опресненной воды, окна для забора воздуха 43, круговой завихритель 48, цилиндрический испарительный бассейн 27, решетку 34 коллектора теплонагревателя 31, сферическое дно 32, инвертор 36, электронный пульт управления (ЭПУ) 37, контроллер заряда-разряда (КРЗ) 38, теплоизоляцию, круглый лоток 29 для сбора рассола.

Теплоэлектростанция // 2566100

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электрической и тепловой энергии при совместном использовании традиционного ископаемого топлива и возобновляемой энергии ветра.

Солнечно-ветряная электростанция высотного базирования // 2563048

Изобретение солнечно-ветряная электростанция высотного базирования относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к энергиям солнца и ветра. Электростанция содержит: два подъемных крыла, расположенных друг над другом и имеющих аэродинамический профиль ЭСПЕРО, герметичную оболочку по форме подъемных крыльев, заполненную инертным газом, объемную алюминиевую арматуру по форме подъемного крыла; силовые алюминиевые стержни, соединяющие в единую жесткую конструкцию два подъемных крыла и усеченный с двух сторон шар, объемную алюминиевую арматуру по форме усеченного с двух сторон шара, герметичную оболочку усеченного с двух сторон шара; конфузор-диффузор, встроенный в среднюю часть внутренней полости усеченного с двух сторон шара, два лопастных ветродвигателя, расположенных внутри полого цилиндра в средней части внутренней полости усеченного с двух сторон шара; неподвижный вал лопастных ветродвигателей, обода лопастей ветродвигателей.

Ветроэлектрическая установка с синхронным генератором, а также медленно вращающийся синхронный генератор // 2562964

Изобретение относится к ветроэлектрической установке, содержащей синхронный генератор, а также к медленно вращающемуся синхронному генератору. Технический результат заключается в улучшении охлаждения генератора.

Вертикально-осевая ветроустановка // 2562344

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Вертикально-осевая ветроустановка состоит из опорных колец с приваренными к ним вертикальными лопастями, ступицы, жестко зафиксированной на мачте.

Системы и способы обеспечения устойчивого экономического развития путем интегрированной выработки возобновляемой энергии полного спектра // 2562336

В одном варианте выполнения изобретения предложен способ подачи электроэнергии при помощи источника возобновляемой энергии, включающий: обеспечение первого источника возобновляемой энергии, причем первый источник возобновляемой энергии является непостоянным или не обеспечивает достаточного количества энергии; подачу энергии от первого источника возобновляемой энергии на электролизер с целью формирования энергоносителя посредством электролиза; избирательное реверсирование электролизера, позволяющее использовать его в качестве топливного элемента; и подачу энергоносителя на электролизер для выработки энергии, причем первый источник возобновляемой энергии, электролизер или энергоноситель получает дополнительное тепло от первого источника тепла; и первый источник тепла выбран из группы, состоящей из геотермального и солнечного источника тепла.

Ветровая электростанция // 2560238

Изобретение относится к области ветровых электростанций. Ветровая электростанция включает полимерную аэродинамическую трубу, армированную полимерными обручами и подвешенную на тросах к воздушному шару, систему подземных туннелей, соединенных с аэродинамической трубой через диафрагму.

Статор ветроэлектроагрегата // 2555605

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрогенераторам. Cтатор ветроэлектроагрегата содержит катушки, торцевой и радиальный магнитопроводы, источник возбуждения.

Ротор сегментного ветроэлектрогенератора // 2555425

Изобретение относится к ветроэлектрогенераторам. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит вал и полюсообразующие элементы.

Система для выработки электроэнергии гидравлическим способом // 2565121

Изобретение относится к системам для выработки электроэнергии гидродинамическим способом. Система содержит путепровод 100, через который следуют транспортные средства, и гидродинамическую систему 200.

Способ использования морских волн для получения электроэнергии // 2559212

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, а именно к преобразованию энергии волн открытых водоемов в электроэнергию. Способ использования морских волн для получения электроэнергии заключается в том, что осуществляют концентрацию фронта волны за счет пропускания воды через набор последовательно соединенных и сообщающихся между собой через обратные клапаны емкостей.

Устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн // 2559098

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, а именно к преобразованию энергии волн открытых водоемов в электроэнергию. Устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн содержит преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде набора последовательно соединенных и сообщающихся между собой через обратные запорные клапаны емкостей и приводящий к накоплению жидкости в аккумуляторе гидропотенциальной энергии.

Рабочее колесо для гидравлической машины, гидравлическая машина, оборудованная таким колесом, и установка преобразования энергии, содержащая такую гидравлическую машину // 2557837

Группа изобретений относится к рабочему колесу типа колеса Фрэнсиса для гидравлической машины, через которое должен проходить принудительный поток воды. Рабочее колесо типа колеса Фрэнсиса для гидравлической машины содержит венец (1) с симметрией вращения вокруг оси вращения (Z) колеса, потолок (12) и множество изогнутых лопаток (21), неподвижно соединенных с венцом (1) и с потолком (12), каждая из которых имеет периферическую кромку (212).

Инерционный генератор // 2553968

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах.

Пандусный накопитель энергии волн // 2550998

Изобретение относится к береговым сооружениям, обеспечивающим использование энергии волн с последующим ее преобразованием, например, в электроэнергию. Пандусный накопитель энергии волн содержит накопительный бассейн, имеющий ограждения от волнообразующей акватории.

Устройство для подъема глубинной морской воды на поверхность // 2549253

Изобретение относится преимущественно к области океанологии и предназначено для забора глубинной воды морей и океанов с заданных горизонтов для последующих физических, химических, биологических исследований или для извлечения из нее отдельных минеральных или газовых компонентов в промышленных целях.

Установка для использования энергии приливных течений // 2546174

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Установка для использования энергии приливных течений включает ротор 1, состоящий из спиралевидных лопастей сегментного профиля, скрепленных траверсами с валом, и соединенный с ним генератор, установленный на платформе.

Волновая и приливная энергетическая установка // 2545112

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к волновым и приливным энергетическим установкам. Волновая и приливная энергетическая установка содержит плавучий понтон 1 с закрепленным на нем хотя бы одним шкивом 2, хотя бы один вертикальный цилиндр 3, расположенный под водой и соединенный гибкой связью 4 с якорем 5, установленным на дно, поршень 6, оснащенный хотя бы одним штоком 8, размещенный внутри цилиндра 3 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вниз под действием собственного веса или пружины и вверх под воздействием перемещения понтона 1, поднимаемого волной или приливом, что обеспечивает всасывание и удаление рабочей текучей среды из цилиндра 3 и подачу ее на электрогенератор или на берег.

Комбинированный преобразователь энергии волн // 2536754

Изобретение относится к области энергетики, в частности к средствам извлечения энергии морских волн в прибрежной зоне. Комбинированный преобразователь энергии волн в виде полого железобетонного массива 1, образующего бассейн, имеющий переднюю (обращенную к морю) стенку 4 с входными пластинчатыми клапанами 8 в подводной части и входным клапаном в верхней части и заднюю стенку 6 с выпускным водоводом и низконапорной гидротурбиной 11 в подводной части.

Волновой энергетический комплекс // 2580994

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям для выработки электроэнергии и одновременной защиты побережья от штормов. Волновой энергетический комплекс размещен в воде со свойствами электролита в зоне движения волн. Комплекс содержит преобразующие элементы 1, электрически связанные друг с другом параллельно. Каждый элемент 1 выполнен как магнитогидродинамический генератор электрического тока и содержит несущее основание 3, магнитную систему, сформированную из постоянных магнитов 2, размещенных на основании 3, защитную пластину 4, токосъемник и токосъемные шины 5. Токосъемник выполнен в виде контактно-выпрямительного модуля 6 c парными соединительными клеммами, выполненными с возможностью соединения с клеммами соседних элементов 1, совпадающей полярности. Магнитная система сверху закрыта пластиной 4 из диэлектрика с размещенными на ней шинами 5. Концы одной шины 5 связаны с клеммами положительной полярности модуля 6, а концы второй шины 5 связаны с клеммами отрицательной полярности. Полярность магнитов 2, размещенных вдоль кромок основания 3 и ориентированных вдоль продольных осей шин 5, одинакова и противоположна полярности магнитов 2, расположенных между шинами 5. Изобретение направлено на упрощение конструкции и обеспечение прямого преобразования энергии волн в электрическую. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.