Бесплотинная гидроэлектростанция
DAMLESS HYDROELECTRIC POWER STATION

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к бесплотинным гидроэлектростанциям и может быть использовано для выработки электроэнергии из приливной воды, в прибрежной береговой полосе и в стоячей воде (озере, водохранилище, глубоких реках с малой скоростью течения).
Известна приливная электростанция (Пат. РФ № 125586, опубл. 10.03.2013), которая 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, турбины могут быть выполнены ортогональными поперечно-струйными или многоярусными и соединены с генератором последовательно через мультипликатор и храповой механизм. Данная электростанция предназначена для работы только на приливно-отливной воде.
Известна бесплотинная гидроэлектростанция (Пат. РФ № 2241092, опубл. 20.07.2004), содержащая наклонную пластину, заглубленную навстречу потоку на 1/3 глубины, одну турбину, гидравлический таран, вход которого соединен с верхним концом наклонной пластины подводящей трубой, выход гидравлического тарана соединен с вертикальной полостью напорным трубопроводом. Гидроэлектростанция может быть использована в лесной промышленности, сельском хозяйстве, для индивидуального применения в труднодоступных районах. Изобретение направлено на повышение надежности и мощности станции, повышение экономического эффекта от ее использования.
Известна бесплотинная гидроэлектростанция (Пат. РФ № 2347937, опубл. 27.02.2009), содержащая водовод, в котором установлены быстродействующий затвор двустороннего действия и турбина. Затвор срабатывает в зависимости от направления потока в водоводе. Водовод выполнен конфузорно-диффузорным с цилиндрической горловиной, которая сообщена через перепускные патрубки с установленными в них обратными клапанами с двумя буферными емкостями. Буферные емкости сообщены между собой посредством перепускного трубопровода, в котором установлена турбина, соединенная с электрогенератором. Изобретение может быть использовано везде, где есть естественные или искусственно созданные потоки воды. Изобретение направлено на повышение экономичности и на возможность круглогодичного использования бесплотинной гидроэлектростанции.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в возможности производить электроэнергию за счет энергии приливов и отливов, из стоячей воды (в морях с малым уровнем прилива, озере, водохранилище, достаточно глубоких реках с малой скоростью течения) с одновременной выработкой электроэнергии за счет движения воздуха в ортогональных ветрогенераторах.
Для достижения указанного технического результата бесплотинная гидроэлектростанция выполнена на базе плавучего дока и содержит установленную на понтоне плавучего дока емкость, разделенную перегородками на три емкости: центральную основную и две боковые, все емкости снабжены водяными затворами, установленными в нижней части емкостей, боковые емкости для сообщения с акваторией и с центральной основной емкостью оборудованы внизу водоводами, на входе в которые установлены гидрогенераторы с мультипликаторами, вверху емкости снабжены воздуховодами с установленными ортогональными ветрогенераторами, в воздуховодах в нижней части, расположенной внутри емкостей, установлены воздушные затворы. Кроме того, наверху могут быть дополнительно установлены ветрогенераторы, например с вертикальной осью вращения (на фиг.не показаны).
Бесплотинная гидроэлектростанция иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-5.
На фиг. 1 показан схематично общий вид, на фиг. 2 - схематично работа бесплотинной гидроэлектростанции в режиме прилива, на фиг. 3 - схематично работа гидроэлектростанции в режиме отлива, на фиг. 4 схематично изображено движение водяных потоков при погружении бесплотинной гидроэлектростанции, на фиг. 5 схематично изображено движение водяных потоков при всплытии бесплотинной гидроэлектростанции.
Бесплотинная гидроэлектростанция (фиг. 1) выполнена на базе плавучего дока, например типа ПД-50 и содержит герметичную емкость, установленную на понтоне 1 плавучего дока между его башнями (не показаны). Герметичная емкость разделена перегородками 2 на три емкости: центральную основную 3 и две боковые емкости 4. Боковые емкости 4 необходимы для того, чтобы обеспечить непрерывность выработки электроэнергии в то время, когда гидроэлектростанция работает в качестве приливной, в переходные периоды, когда вода приближается к верхнему либо нижнему уровню. Центральная основная емкость 3 и две боковые емкости 4 снабжены водяными затворами соответственно 5 и 6 в нижней части каждой емкости. Каждая боковая емкость 4 внизу оборудована водоводом 7 для сообщения с акваторией и с центральной основной емкостью 3. На входе в водоводы 7 установлены гидрогенераторы 8 с мультипликаторами. Вверху емкости, центральная 3 основная и две боковые 4, снабжены воздуховодами 9. В воздуховодах 9 размещены ортогональные ветрогенераторы 10. Воздуховоды 9 оборудованы воздушными затворами 11, которые расположены в нижней его части внутри каждой емкости. Воздушные затворы 11 перекрывают движение воздуха в случае аварийной ситуации. Позицией 12 обозначены балластные цистерны, расположенные в понтоне 1. Все механизмы, обеспечивающие подъем, погружение и безопасность мореплавания плавучего дока, остаются штатными, что позволяет использовать гидроэлектростанцию в стоячей воде для выработки электроэнергии (в морях с малым уровнем прилива, озере, водохранилище, глубоких реках с малой скоростью течения) (фиг. 4,5).
Бесплотинная гидроэлектростанция работает следующим образом.
С помощью буксира беслотинную гидроэлектростанцию, выполненную на базе плавучего дока, транспортируют к месту стоянки в море, глубина от 5 до 15 метров. Погружение станции осуществляют заполнением водой балластных цистерн 12 понтона 1. Далее станция работает на приливе и отливе (фиг. 2, 3). При поступлении воды через водоводы 7 боковых емкостей 4 гидрогенераторы 8 с мультипликаторами начинают вырабатывать электроэнергию. При этом когда вода поступает в емкости 3, 4 (в случае прилива), находящийся в емкостях 3, 4 воздух выталкивается водой наружу через воздуховоды 9 и начинают дополнительно вырабатывать электроэнергию ортогональные ветрогенераторы 10. При отливе вода из емкостей 3, 4 вытекает и поступает в акваторию, гидрогенераторы 8 с мультипликаторами производят выработку электроэнергии, при этом воздух наоборот засасывается в емкости 3, 4 и ортогональные ветрогенераторы 10 также вырабатывают электроэнергию.
В стоячей воде (озеро, водохранилище, глубокие реки с малой скоростью течения) выработка электроэнергии осуществляется путем погружения станции на дно и подъема. Погружение и подъем гидроэлектростанции осуществляют в течение от 1 до 6 часов в зависимости от потребности: в течение 1 часа, когда требуется сразу много электрической энергии, 6 часов - немного в течение более длительного периода. Погружение станции производят заполнением балластных цистерн 12 водой (фиг. 4), всплытие (фиг. 5) с помощью балластных насосов (не показаны), расположенных в понтоне 1, путем откачки воды из балластных цистерн 12. При погружении станции вода заполняет все три емкости 3, 4, при всплытии вода из емкостей 3, 4 вытекает, при этом выработка электроэнергии происходит за счет работы гидрогенераторов 8 с мультипликаторами и ортогональных ветрогенераторов 10.