СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА БЕСПАУЗНОЙ ПРИЛИВНОЙ ПОПЛАВКОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ С ОДНОСТОРОННИМ ЗАПОРНЫМ СТВОРОМ
METHOD TO CONSTRUCT NO-PAUSE TIDAL FLOAT POWER PLANT WITH SINGLE-SIDE SHUTOFF SITE

Изобретение относится к области альтернативных источников электроэнергии, в частности к приливным электростанциям, возводимых в устьях рек. Оно может быть использовано, практически, во всех устьях северных рек европейской части РФ, с амплитудой прилива от 3-15 м.
Известна первая промышленная приливная электростанция (ПЭС), построенная в устье реки Ране в 1967 году (Франция). Ее мощность, вырабатываемая 24 капсульными агрегатами, составляет 240 тыс кВт, при этом агрегаты работают как в фазе прилива, так и отлива, причем в направлении бассейн-море, при подпоре русла 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 приливных электростанций, являются их остановки (паузы) при смене направления приливной волны, причем этот недостаток усугубляется еще и тем, что эти паузы возникают по лунному календарю и никак не стыкуются с земным производственным процессом, а это значит, что при использовании ПЭС потребуется посторонний источник электроэнергии.
К другим недостаткам ПЭС следует отнести высокую стоимость капсульных агрегатов и самой плотины, в том числе судопропускных шлюзов, на все это потребовалось 40 тыс куб.м бетона, из чего следует, что окупаемость ПЭС может растянуться на десятки лет, что мало привлекательно для инвестирующей стороны.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что при сравнимых условиях можно достичь лучших результатов при значительно меньших затратах, в частности, отказаться от строительства плотины как ненужного элемента.
В предложенном варианте поплавково-приливная электростанция (далее ППЭС) с односторонним запором створа обеспечивает беспрерывность работы ППЭС в независимости от состояния приливной волны. Предложенная схема не исключает использования капсульных агрегатов как более производительных турбин по сравнению с традиционными вертикальными при низких перепадах, однако у предлагаемых вертикальных турбин в поплавковом исполнении есть ряд весомых преимуществ, в частности, на их производительности не скажется не только смена потока, но и его полная остановка, что часто случается при ветровых нагонах и сгонах, при которых турбины ПЭС перестают вращаться уже по вине стихии. Для ППЭС такие явления только на пользу.
В настоящем изобретении предложен способ строительства беспаузной поплавковой приливной электростанции с односторонним запорным створом, отличающийся тем, что через эстуарий, защищенный от приливной волны молом (дамбой) и воротами, открывающимся на опорожнение акватории эстуария при отливе, прокладывают по линии река-море канал с установкой в его бортах (стенках) водоводов в количестве, равном проектному количеству поплавковых энергоблоков; при завершении прокладочных работ со стороны моря закрывают воротами, запирающимися под напором речного стока при отливе и открывающися преодолевающим речной сток очередным приливом, что обеспечивает пропуск судов, в том числе буксиров с поплавковыми энергоблоками к месту их установки.
Использование канала с односторонним запорным створом обеспечивает беспаузную (безостановочную) работу турбин энергоблоков в независимости от состояния фаз прилива.
Применение энергоблоков в поплавковом исполнении упрощает их монтаж и обслуживание, а также при необходимости их взаимозаменяемость, при этом поверхностный забор рабочего потока не причиняет вреда морским обитателям.
К преимуществам ППЭС следует отнести поплавковые энергоблоки, с точки зрения удобства их сборки, осуществимой практически в любом удобном месте, и затем буксировки до места их установки, причем по прикидочным данным установка одного блока с включением его в работу займет не более одного часа.
Указанный технический результат достигается тем, что через эстуарий (устье реки), защищенный от приливной волны дамбой, и при отливе обеспечивающими опорожнение бассейна порта (гавани) от речного стока самооткрывающимися воротами прокладывают наплавным способом, по линии река-море-канал, с установкой в его бортах (стенках) водоводов в количестве, равном количеству поплавковых энергоблоков. По завершению прокладочных работ канал со стороны моря закрывают двустворчатыми воротами, запирающимися речным стоком в фазе отлива, открытие ворот происходит под напором приливной волны, в это время осуществляется проход судов, в том числе буксиров с поплавковыми энергоблоками, доставляемыми на место их установки в специальные ниши, где при причаливании произойдет их самоцентровка, обеспечивающая совмещение узлов сброса поплавковых энергоблоков с раструбами водоводов, и при заполнении забортной водой трюмов осуществится их стыковка с одновременным запуском в рабочее положение турбин, причем уже при первом отдельно установленном энергоблоке ППЭС начнет вырабатывать электроэнергию.
На фигуре 1 в плане показано устье реки, место расположения порта, закрытого от морских волн молом, для ППЭС эту акваторию еще надежно закрывают герметичными воротами, открывающимися только под напором стока при отливе. Эстуарий разделен на две неравные части каналом, борта которого по высоте рассчитаны на удержание максимального уровня прилива. При отливе ворота закрываются речным стоком, при этом сам сток с закрытым створом распределяется между десятью энергоблоками, состыкованными с водоводами обеспечивающими рабочий сброс в закрытую акваторию эстуария, выравнивание уровней между его разделенными частями осуществляется дюкером (1), проложенным под каналом, ширина канала определяется его судоходностью, для малокаботажных судов ширина ворот по норме должна быть 100 м, для этого в качестве затвора используют специально приспособленные две баржи, их развод ограничивают опорными стойками, а при закрытии - якорными цепями (2).
На фигуре 2 показан энергоблок в разрезе. При помощи штурвала (3) открыты жалюзи забора, запуск турбины в работу осуществляют рукояткой (4), открытие люка, через который забортная вода в виде балласта заполнит трюм, при этом уровень энергоблока понизится и через жалюзи забортная вода попадет на лопасти турбины и одновременно сорвет гибкую заглушку (5), удерживаемые ею стыковочный узел (6) под собственным весом опустится в раструб водовода. Для надежной стыковки стыковочный узел делают раздвижным, либо гибко-гофрированным. Центрирующая ниша (7) и сифонная трубка (8).
Корпус поплавкового энергоблока изготавливают из железобетона в матрицах с применением гибких (эластичных) замкнутых пневнопалубок, причем нижнюю тяжелую полусферу и верхнюю легкую изготавливают отдельно с последующей их стыковкой в шар или эллипсоид только при завершении работ по установке внутренних перекрытий.
Литература
Жибра Р. Энергия приливов и приливные электростанции / перевод с французского. Москва: Мир 1964 г.
Морской энциклопедический справочник в двух томах под редакцией Н.Н. Исанина. - Л.: Судостроение, 1987 г.