ГЕЛИОГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Установка относится к гидроэнергетике и гелиоэнергетике, в частности, микроГЭС и к солнечным прудам для получения электрической энергии.
Наиболее близким к заявляемой установке является микроГЭС, содержащая гидротурбину, электрогенератор, подводящий трубопровод, обеспечивающий напор на турбине [М.П.Иванченко. Автономные гидроэнергетические установки малой мощности (микроГЭС), М. 1993 г.].
Недостатком известной микроГЭС является, что она работает при положительной температуре окружающей среды, выработка электрической электроэнергии зависит от стока и климатических условий местности.
Задачей является создание гелиогидроэнергетической установки для обеспечения круглогодичной работы микроГЭС и подача электрической энергии потребителю за счет повышения температуры воды в холодное время года.
Вышеуказанный результат достигается тем, что гелиогидроэнергетическая установка, содержащая водоводы с регулирующими задвижками, фильтр, солнечный пруд, микроГЭС, гидротаран и накопитель воды, расположена в виде каскада на склоне берегов водотока в горной и предгорной местности. При этом конструкции гелиогидроэнергетической установки содержат узлы и элементы, изготовленные в заводских условиях, сборка которых ведется на подготовленной площадке заранее.
В гелиогидроэнергетической установке вода из реки по водоводам с регулируемыми задвижками заполняет фильтр-отстойник, который сделан в виде неглубокого бассейна, дно и стенки изготовлены из асбестоцемента, теплогидроизолированы и поверхность воды закрыты прозрачными вакуумными стеклопакетами. Фильтр предназначен для очистки речных вод от примесей и других включений.
2
В гелиогидроэнергетической установке выполнен солнечный пруд, в виде прямоугольного бассейна, глубиной 1000 мм, площадью основания S м. Определение h и S зависят от мощности энергетической установки и определяются при проектировании системы энергосбережения. По высоте он разделен лучевоспринимающей поверхностью, например, прозрачной пленкой, например, полиэтиленом, преобразующей солнечную энергию в тепловую, на две равные камеры - верхнюю и нижнюю. Дно и стенки бассейна сделаны из асбестоцемента и теплогидроизолированы, окрашены в черный цвет.
Нижняя камера заполняется чистой водой, неподвижной, между верхней и нижней камерами водообмен отсутствует. Верхняя камера бассейна покрыта плоскими прозрачными вакуумными стеклопакетами. Между стеклопакетами и водной поверхностью сделан зазор, не превышающий 20 мм.
Гелиогидроэнергетическая установка содержит микроГЭС, состоящую из гидротурбины, электрического генератора, аппаратуры управления, накопитель воды с гидротараном.
Технический результат достигается также тем, что при изготовлении гидроэнергетической установки, включающей в себя водоводы с регулирующими задвижками, фильтр, солнечный пруд, микроГЭС и накопитель с гидротараном, все
части схемы соединены, уплотнены, герметизированы, теплогидроизолированы.
Вода из малой реки самотеком поступает через водовод в первый отсек отстойника, отстойник снабжен фильтрами.
Второй отсек фильтра и верхняя камера солнечного пруда покрыта прозрачными плоскими вакуумными стеклопакетами и между собой соединены водоводом. Верхняя камера солнечного пруда соединена с микроГЭС, которая, в свою очередь, соединена трубопроводом с накопителем, на конце которого расположен гидротаран. Для частичного вторичного использования сбрасываемой воды и пополнения второго отсека фильтра гидротаран соединен с ним трубопроводом.
Сущность предлагаемой установки поясняется рисунком, на котором представлены продольный разрез (фиг.1) энергетического комплекса.
Оборудование гелиогидроэнергетической установки (фиг.1) монтируется на склоне берега малой или горной реки в виде каскада и включает водоводы 1 с регулируемыми задвижками 2, фильтр 3 с двумя отсеками (I и II) , солнечный пруд 5 с теплоаккумулятором 6 (дно, боковые стенки и пленка 7), микроГЭС 8 и гидротаран 9, плоские прозрачные вакуумные стеклопакеты 4.
Гелиогидроэнергетическая установка позволяет использовать тепловую составляющую солнечной радиации, поднять температуру воды в I отсеке отстойника 3, солнечный пруд по высоте разделен прозрачным материалом, например, полиэтиленовой пленкой 7 на две равные камеры - верхнюю и нижнюю. Дно и боковые стенки солнечного пруда окрашены в черный цвет и теплогидроизолированы.
Гелиогидроэнергетическая установка работает следующим образом.
1. В водовод с регулируемой задвижкой поступает самотеком вода из малой или горной реки и заполняет фильтр. В первом отсеке фильтра поступающая вода очищается от грязи и осветляется. Далее вода поступает во второй отсек отстойника, потом заполняет нижнюю камеру солнечного пруда полностью, после чего герметично покрывается прозрачным материалом или пленкой, затем вода заполняет верхнюю камеру. Далее вода самотеком поступает через напорный водовод в микроГЭС, вращает ее турбину, потом поступает в накопитель, где размещен гидротаран, который часть воды подает в фильтр для повторного использования, а остальная часть воды подается к сельскохозяйственным потребителям для технического использования.
В работающей системе энергоснабжения при установившемся режиме движения воды будет наблюдаться скорость потока V и напор Н, обеспечивающие нормальную работу микроГЭС.
2. Для круглогодичной работы гелиогидроэнергетической установки необходимой температуры вода обеспечивается солнечным нагревом во II отсеке фильтра, который покрыт прозрачными плоскими вакуумными стеклопакетами. Солнечная радиация проникает через стеклопакет и нагревает воду во втором отсеке фильтра, нагретая вода поступает в верхнюю камеру солнечного пруда на вторичный нагрев, часть солнечной радиации, пронизывая прозрачные покрытия из плоских вакуумных прозрачных стеклопакетов солнечного пруда, и нагревает проточные воды, а остальная часть, проходя через
прозрачный слой, аккумулируется в виде тепла в нижней камере солнечного пруда. Нагретая вода в солнечном пруде через очередной водовод поступает в микроГЭС, вращает турбину и производит электрическую энергию, которая поступает к потребителям. Часть воды после микроГЭС подается гидротараном во второй отсек фильтра, а остальная часть воды расходуется для сельскохозяйственных нужд. Таким образом, обеспечивается получение воды с положительной температурой, что гарантирует круглогодичную бесперебойную работу микроГЭС.
Для получения большого количества электрической энергии и тепла число каскадов может быть увеличено при наличии соответствующих природных условий.
Пример 1 конкретного выполнения.
Гелиогидроэнергетическая установка содержит фильтр-отстойник, солнечный пруд, микроГЭС, накопитель, гидротаран, которые между собой соединены трубопроводами с регулирующими задвижками и закреплены на фундаменте анкерными болтами.
Фильтр разделен на два равных отсека, первый отсек предназначен для очистки, отстоя и осветления воды, а второй для предварительного нагрева воды, и он покрыт прозрачными плоскими вакуумными стеклопакетами.
Солнечный пруд покрыт плоскими прозрачными вакуумными стеклопакетами, он по высоте разделен на две равные камеры - верхнюю и нижнюю, между ними установлены прозрачные пленки, в верхней камере проточные воды нагреваются за счет части проникающей солнечной радиации, а остальная часть в нижней камере аккумулируется в виде тепла.
За счет парникового эффекта температура проточной воды повышается в 1.5-2 раза.
Таким образом, предложенная установка обладает высокой эффективностью использования гидравлической и солнечной энергии для получения электроэнергии круглый год.