ПРИЛИВНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к приливным электростанциям (ПЭС) и может быть использована для выработки электроэнергии за счет использования энергии приливов и отливов.
Известна приливная электростанция (Пат. РФ №90454, опубл. 10.01.2010) содержащая плотину, образующую водохранилище, разделенное ограждающими стенками на имеющие общий трубопровод бассейны, связанные с акваторией выполненными в плотине водопропускными каналами, при чем трубопровод имеет выходы внутрь каждого бассейна, турбины гидроагрегатов, генератор, турбины гидроагрегатов установлены в водопропускных каналах, а один из водопропускных каналов соединен с общим трубопроводом, имеющим общий для бассейнов переключающий затвор, соединяющий бассейны с трубопроводом и между собой. Кроме того турбины могут быть выполнены ортогональными поперечно-струйными или многоярусными и соединены с генератором последовательно через мультипликатор и храповый механизм.
Данная приливная электростанция обеспечивает непрерывность производства электроэнергии, но не лишена недостатков. Недостатки ее заключаются в следующем. Наличие плотины образующей водохранилище, разделенное ограждающими стенками на имеющие общий трубопровод бассейны; неравномерность энергоотдачи в течение суток и смещение амплитуды энергоотдачи; невозможность синхронизировать «естественный режим» работы ПЭС с режимом берегового электропотребления; при низких уровнях перепадов приливной воды - малая энергоотдача.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении равномерной и непрерывной выработки электроэнергии.
Для достижение указанного технического результата приливная электростанция 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, бассейн по высоте условно разделен на три рабочие зоны:
1-я зона - выше верхнего уровня приливной воды (верхняя гидроаккумулирующая зона),
2-я зона - от верхнего до нижнего уровня приливной воды (рабочая зона),
3-я зона - ниже нижнего уровня приливной воды до дна бассейна (нижняя гидроаккумулирующая зона). Турбины установлены ниже нижнего уровня приливной воды; в турбинных водоводах установлены ортогональные турбины; ортогональные турбины соединены с генератором через блок кинематической связи последовательно через мультипликатор и храповый механизм; ветромеханические устройства (ВМУ) представляют собой осевой насос с винтом регулируемого шага.
Благодаря наличию этих указанных признаков ПЭС обеспечивает равномерную выработку электроэнергии.
Предложенное устройство имеет развитие для частных случаев его реализации:
- ортогональные турбины двусторонней работы могут быть выполнены поперечно струйными, валы которых установлены горизонтально;
- ортогональные турбины могут быть выполнены многоярусными, валы которых установлены вертикально;
- гидроаккумуляция может осуществляется из бассейнов, рек, озер, водохранилищ и пр., находящихся выше уровня приливной электростанции, посредством водоводов, в которых могут быть установлены гидрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию для собственных нужд;
- гидроаккумулирующие емкости могут быть установлены отдельно от ПЭС и соединяться с ПЭС водоводами и затворами;
- наличие большого количества затворов позволяет проникать в любой отсек для ремонта и обслуживания.
Предлагаемая ПЭС иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-6.
Приливная электростанция представляет собой несамоходное судно, которое содержит бассейн 1 (фиг.1). Несамоходное судно установлено на грунт в акватории 2. К бассейну 1 примыкает насосный отсек 5, который через затворы 5.1 и 5.2 соединен с бассейном 1 (фиг.2). В насосном отсеке 5 установлены два турбинных водовода 3 и 4, в которых установлены две ортогональные турбины 9 и 10 (фиг.3). Насосный отсек 5 через затвор 4.2 соединен с турбинным водоводом 4, а через затвор 3.2 с турбинным водоводом 3. К насосному отсеку 5 примыкают шахты насосных водоводов 7 и 8, в которых установлены ВМУ 12. Водовод 7 имеет затворы 7.1, 7.3, 7.5, которые открываются в бассейн 1 и затворы 7.2, 7.4, 7.6, которые открываются в бассейн 2 либо в гидроаккумулирующую емкость (не показана). Водовод 8 имеет затворы 8.1, 8.3, 8.5, которые открываются в бассейн 1, и затворы 8.2, 8.4, 8.6, которые открываются в акваторию 2 либо в гидроаккумулирующую емкость (не показана). Турбины 10 и 9 соединены с генератором через блок кинематической связи 11 последовательно через мультипликатор и храповый механизм (не показано). Блок кинематической связи 11 находится в водонепроницаемой шахте 6. К насосному отсеку примыкает ветромеханическое устройство (ВМУ) 12, представляющее собой единую конструкцию, включающую осевой насос с винтом регулируемого шага (ВРШ), который приводится в действие от ветряного двигателя (пропеллера) изменяемого шага. С помощью ВМУ 12 осуществляют перекачку воды по водоводам 7, 8 из надтурбиннного или из подтурбинного пространства, обеспечивая непрерывность работы и изменение фаз выработки электроэнергии. В безветренную погоду ВМУ работают от моторов-генераторов 14 через соединительно-разъединительную муфту 13 и блок управления 15 и обеспечивают непрерывность выработки электроэнергии.
Приливная электростанция работает следующим образом. При начавшемся приливе (режим 1, фиг.4) открыты затворы 3.1, 4.1,5.1, 5.2, начинают вращаться турбины 9 и 10, бассейн 1 заполняется, начинает вырабатываться электроэнергия. Приливная вода через открытые затворы 5.1 и 5.2 начинает давить на лопасти осевых насосов и раскручивает пропеллер. Лопасти пропеллера поворачиваются на ветер, шаг винта заменяется на обратный, ветер начинает раскручивать пропеллер и увеличивает производительность осевого насоса и понижается уровень в бассейне 1. Вода поднимается по водоводам 7 и 8 до открытых затворов 7.2 и 8.2 и выливается в акваторию 2 либо в гидроаккумулирующие емкости (не показаны). Так создается перепад уровней между бассейнами 1 и 2. В то время как приливная вода приближается к верхнему уровню (ВУр.), за счет разницы уровней турбины 9 и 10 продолжают работать. По мере повышения уровня приливной воды открываются затворы 7.4, 7.6 и 8.4, 8.6. Приливная вода проходит Вур. верхний участок «стоячей воды», начинается отлив, турбины 9 и 10 продолжают работать. При приближении уровня в бассейне 1 к уровню бассейна 2 затворы 4.1, 5.1, 5.2, 7.4, 7.6, 8.4, 8.6 закрываются, турбина 9 останавливается, турбина 10 продолжает работать, но за счет мультипликатора и храпового механизма генератор продолжает вырабатывать электроэнергию. Открываются затворы 4.2,8.5,7.5, изменяется направление потока воды, турбина 9 начинает работать и через блок кинематической связи вращает генератор. Когда уровни бассейна 1 и акватории 2 сравняются, турбина 10 останавливается, турбина 9 продолжает работать. Закрывается затвор 3.1, открывается затвор 3.2, турбина 10 начинает работать на генератор. ВМУ 12 перекачивают воду из подтурбинного пространства в бассейн 1. Когда уровень в акватории 2 будет ниже уровня в бассейне 1, открываются затворы 4.1 и 3.1, а затворы 4.2 и 3.2 закрываются. В это время ВМУ 12 закачивают воду выше турбин и создают повышенные уровни перепадов. Отлив продолжается и приближается к нижнему уровню «стоячей воды», открыты затворы 4.1,3.1, по мере понижения уровня открываются затворы 7.3, 8.3,7.1, 8.1, затворы 4.1,3.1 закрываются, а открываются затворы 4.2,3.2. Вода с помощью ВМУ 12 из подтурбинного пространства перекачивается в надтурбинное пространство и выработка электроэнергии продолжается. Когда проходит время нижней «стоячей воды» и начинается прилив, вода из нижней гидроаккумулирующей емкости откачивается в акваторию 2, либо в гидроаккумулирующую емкость (не показано). В это время по очереди останавливаются турбины 9 и 10, меняется направление движения воды, турбины по очереди включаются в работу, процесс продолжается по режиму 1 (фиг.4). При любом приближении уровня бассейна 1 к уровню акватории 2 за счет переключающих затворов и ВМУ 12 можно обеспечить непрерывность работы турбин и выработку электроэнергии.
Работа ПЭС может осуществляться в другом режиме. Уровень в акватории 2 высокий (ВУр.), в бассейне 1 низкий (НУр.). Открываются затворы 3.1, 4.1, 5.1, 5.2, 7.6, 8.6. Турбины 9 и 10 начинают работать при максимальных перепадах уровней. ВМУ откачивает воду через затворы 5.1, 5.2 в бассейн 2, либо в гидроаккумулирующую емкость. При приближении уровней за счет переключающих затворов и ВМУ изменяется направление движения рабочего тела (воды) и обеспечивается непрерывность работы генератора. В случае безветренной погоды перепады уровней обеспечиваются за счет мотор- генераторов 14, которые подключаются к осевым насосам через соединительно-разъединительные муфты 13 в периоды, когда уровни прилива-отлива приближаются к уровню «стоячей» воды». За счет насосов, затворов и гидроаккумуляции создаются перепады уровней и обеспечивается непрерывность работы ПЭС. В режиме 3 (фиг.6) начинается прилив от Hyp., затворы 3.1, 4.1 открыты, турбины 9 и 10 работают, ВМУ не работает, вырабатывается электрическая энергия. При приближении уровня в бассейне 1 к верхнему уровню «стоячей воды» открываются затворы 5.1,5.2,7.6,8.6, уровень воды в бассейне 1 понижается за счет работы осевых насосов от мотор - генераторов 14. При приближении уровня бассейна 1 к уровню акватории 2 закрывается затвор 4.1, турбина 9 останавливается. Открывается затвор 4.2, закрывается затвор 5.2, меняется направление движения рабочего тела (воды), турбина 9 начинает работать. При начавшемся отливе уровень акватории 2 приближается к уровню бассейна 1, затворы 3.1,5.1 закрываются. Турбина 10 останавливается, открывается затвор 3.2, меняется направление движения воды, турбина 10 начинает работать. Когда уровень акватории 2 станет ниже уровня бассейна 1, открываются затворы 3.1, 4.1, затворы 3.2,4.2 закрываются, ВМУ останавливаются, происходит естественный сброс воды и выработка эл. энергии. При приближении к нижнему уровню «стоячей воды» и безветрии подключаются мотор - генераторы и за счет нижней гидроаккумулирующей емкости обеспечивается работа турбин 9 и 10 и выработка эл. энергии. Когда появляется ветер, моторы превращаются в генераторы и заряжают резервные аккумуляторы через блок управления 15, процесс продолжается непрерывно. Поскольку графики приливных течений для большинства точек мирового океана просчитаны и снесены в специальные таблицы, то можно рассчитать и спрогнозировать режимы работы ПЭС в любой точке береговой линии. Выбор режимов работы ПЭС будет зависеть от ветровой нагрузки.
Предлагаемая в качестве полезной модели приливная электростанция обеспечивает непрерывную выработку электроэнергии за счет изменения фаз выработки, осуществляется синхронизация с береговой сетью.