ГЭС С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ РАЗГОНОМ ПОТОКА
HPS WITH FORCED FLOW ACCELERATION

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности генерации электроэнергии от массы потока воды, принудительно разогнанного потока в емкости в виде горизонтального бассейна.
Известные, подобного типа, малые гидроэлектростанции, в которых напор создается, в основном, естественным уклоном потока реки или быстротоком, а силовые установки (горизонтального или вертикального типа) помещаются непосредственно в поток. Аналоги: заявка 2003122970, патент - RU 2183899 С2 «Способ получения электрической энергии и МГД-генератор Грицкевича для его осуществления», JP 60-45786 А, 12.03.1985;
US 6835043 B2, 28.12.2004; RU 2157893 €2,20.10.2000;
RU 2084692 С1, 20.07.1997; GB 1105770 A, 13.03.1968
US 6073445 A, 13.06.2000; US 340120 A, 20.04.1886
Прототипом может служить патент №JP 60-45786 А, 12.03.1985, F03B 17/02. Прототип представляет энергосистему с принудительным разгоном потока воды с помощью газов, входящих в заполненный водой цилиндр, как продуктов взрыва, причем газы проходят через систему решеток, вертикально в поток воды, увлекая воду вверх за собой, тем самым создается оборот потока в центральной горловине, на периферийную часть емкости. Турбина размещена в нижней части горловины в струе обратного потока.
Представленное устройство отличается тем, что силовой поток создает два горизонтальных водоворота, разделенных рассекателем, в ребре которого установлена турбина с горизонтальной осью вращения. Вращение турбины передается на генератор, расположенный за пределами корпуса бассейна.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что цилиндрический бассейн, в котором поток воды разгоняют принудительно горизонтальной плоскости, содержит по оси потока с одной стороны разгонное устройство, а с другой стороны - рассекатель потока, в ребре которого закреплена ось турбины горизонтального вращения, причем редуктор и генератор вынесены за пределы бассейна, кроме того, по бокам потока размещены овалообразные устои, формой своей способствующие формированию двух водоворотов вокруг устоев и вдоль боковых стенок бассейна, направляя поток снова под струю разгонных устройств.
Энергоблок позволяет работать гидротурбине без запруд и плотин, на искусственно разогнанном потоке, по замкнутому циклу горизонтального потока, в специальной форме цилиндрического бассейна. Разгон воды, ее скорость и метод отбора кинетической энергии потока для передачи на генератор тока - именно эти параметры определяют мощность ГЭС с принудительно обращаемым потоком, например, от взрывной волны.
В данной заявке рассматривается устройство с разделенным, закольцованным двумя потоками искусственно разогнанной воды, затем осуществляется отбор энергии и передача ее на генератор тока.
Устройство для получения электрической энергии на замкнутом потоке воды с принудительным разгоном поясняется чертежами, где:
Фиг.1 - Модель горизонтального цилиндрического блока, работающего на силе кинетической энергии взрывной волны, разделенного на два водоворота.
Фиг.2 - Разрез по поперечному диаметру.
Модель фиг.1, фиг.2 (микроГЭС на взрывной волне) горизонтального типа работает следующим образом: по оси разогнанного потока в горизонтальном бассейне 1, за его пределами, установлено разгонное устройство 2 с взрывной камерой 3. Вода, попадая в концевую полость устройства с силой, например, взрывной волны, направляется между двумя боковыми овалообразными устоями 4 на лопасти турбины 5, которая установлена на ребре рассекателя 6. Рассекатель 6 разделяет поток на два рукава, направляя его по обе боковые стороны бассейна 1, который затем снова попадает под разгонную струю потока. Получаются два водоворота, объединяющие усилия и воздействующие на лопатки турбины. Редуктор 7, генератор 8 выведены за пределы бассейна по оси потока. Разгон жидкости для передачи ей кинетической энергии также можно осуществить с помощью взрывной волны, например, от микрозарядов ВВ, произведенных в камере 3, газы воздействуют на воду, но продукты горения не проходят через водный поток, как у прототипа, они уходят в атмосферу или в камеру очистки.
Таким образом, кинетическая энергия разогнанной жидкости через вращающую в ней турбину 5, контактирующую с потоком жидкости, и через редукцию 7 заставляет генератор 8 давать ток. Задача только в том, чтобы энергетические затраты на разгон жидкости в используемых бассейнах были как можно меньше, а энергия, получаемая при этом, была больше.
В зимнее время в бассейнах должна быть незамерзающая жидкость или соленая (морская) вода.
Технический результат, получаемый от изобретения, состоит в том, что предлагаемая схема ГЭС, в частности, как способ получения энергии от замкнутого потока с принудительным разгоном, является полностью автономным энергетическим комплексом, не требует плотинных и деривационных напоров и непосредственного приближения к рекам. Устройство легко может энергетически соединяться с другими видами альтернативной энергетики (ветровой и солнечной), создавая комбинированную энергосистему с использованием ВИЭ.
У ГЭС с замкнутым обращаемым циклом движения воды в горизонтальном бассейне преимущества очевидны, так как эти типы микро- и мини-ГЭС могут размещаться в непосредственной близости к производственным объектам и другим потребителям и являются индивидуальными возобновляемыми источниками энергии.
Устройство, его формы и размеры позволяют размещать ГЭС как на крупных предприятиях, в цехах, подвалах, технических этажах, так и в частных домах и дачах, естественно соответствующих размеру мощностей. Устройство рационально, экономично и может являться необходимым, созданным в заводских условиях, изделием для реализации.
Актуальна возможность заводского изготовления микроГЭС для данного способа и продажа их населению в собранном виде как изделие ширпотреба.
Экспериментальные опыты и устройства показали, что способ разгона воды и устройство имеет право не только на существование, но и даст большой диапазон применения в быту, в любом производстве и хозяйстве, в промышленности и в транспорте. Простота устройства и модельная широта типов устройств позволит широко применить их для получения электроэнергии во всех регионах, где нет рек, морей, топлива, и других дорогостоящих видов энергоносителей, притом что микроГЭС (до 300 кВт) могут изготовляться на заводах в сборе, в едином комплекте, при диаметре бассейна до 30 м. Устройство позволяет применять, как вариант, напорные деривации естественных потоков с давлением не менее 3 бар.