Бесплотинные гидроэлектростанции: Безплотинные гидроэлектростанции. Конструкция Н.Ленёва, волшебные 45°: a_forester — LiveJournal

Бесплотинная гидроэлектростанция Белашова.

предназначена для преобразования кинетической энергии малых и средних потоков воды в реках, каналах, городских сточных водах или трубопроводах проводящих жидкости в электрическую энергию.

Бесплотинная гидроэлектростанция малой и средней мощности включает чётное или нечётное количество пороговых, плавающих и погружных модулей, установленных через равномерные или неравномерные промежутки в русле реки и может быть использована для преобразования водного потока в электрическую энергию, в промышленности, сельском хозяйстве или для индивидуального применения в труднодоступных районах.

При проектировании бесплотинных гидроэлектростанций необходимо помнить, что при большой мощности водного потока реки её невозможно использовать в полную силу, так как при увеличении сопротивления или нагрузки на водный поток, (в виде генератора) пропорционально увеличивается объём воды перед бесплотинной гидроэлектростанцией и повышение уровня воды в реке. Например, рассмотрим водный поток, реки который создаёт работу 50 кВт. При создании в русле реки нагрузки на водный поток 8-10% (в виде генератора) мы получим ожидаемую мощность на лопастях водного колеса:

50,0 кВт · 10% = 5,0 кВт

При отборе мощности водного потока из устья реки на 10 %,с учётом потерь на лопастях турбины водного колеса, объём воды перед бесплотинной гидроэлектростанций будет увеличиваться пропорционально, что приведёт к естественному повышению уровня воды в реке.

Например, по руслу реки за 1 секунду протекает 5 м³ воды. Если в русло реки установить сопротивление нагрузки на водный поток, выполненного в качестве лопастей связанных с низкооборотным генератором, которое будет замедлять движение воды в русле реки на 10%, то у нас получится, что такая нагрузка препятствует движению водного потока за каждую секунду на 0,5 м ³,

или 30 м ³ в минуту,

или 1800 м ³ в час,

или 108000 м ³ в сутки,

что несомненно приведёт к увеличению объёма воды перед бесплотинной гидроэлектростанцией, естественному поднятию уровня водного потока реки и по закономерному явлению природы, или согласно третьего закона Ньютона, данный водный поток будет обходить это препятствие, что повлечёт за собой уменьшение ожидаемой мощности ещё на 20-30%. Поэтому, для того чтобы использовать энергию воды водного потока реки в полном объёме необходимо ставить плотины или устанавливать пороговые модули.

Например, при установке пороговых модулей бесплотинной гидроэлектростанции, на малых водных потоках движения реки, выполненная работа, в зависимости от конструкции и потерь на лопастях турбины водного колеса, будет использована на 60-85%. Согласно третьего закона Ньютона: тела действуют друг на друга с силами, направленными вдоль одной прямой, равными по модулю и противоположными по направлению.

F 1 = – F 2

где:

F 1 – сила действующая на первое тело, Н

F 2 – сила действующая на второе тело, Н.

Уважаемые читатели если вы будете знать не только эти, но и другие тонкости бесплотинных гидроэлектростанций, то вас трудно будет ввести в заблуждение, когда вам будут предлагать установку, которая способна выдавать десятки или даже сотни кВт электрической энергии. Многим трудно воспринять действие силы произведённой или потраченной за 1 секунду, которая называется мощностью, например 1 кВт = 1000 Вт. Для лучшего понимания мощности в 1000 Вт вам необходимо сравнить эту мощность с одной лошадиной силой, где 1 л.с. = 735,49875 Вт.

Необходимо особо подчеркнуть, что при проектировании бесплотинных гидроэлектростанций необходимо учитывать, что водный поток в русле реки будет перемещаться с разным ускорением. Например, верхний слой одного потока будет течь быстрее чем средний слой, а средний слой водного потока будет течь быстрее чем нижний слой водного потока. При изобретении бесплотинной гидроэлектростанции были открыты новые законы гидродинамики.

1. Открыт новый закон определения периода времени необходимого для перемещения одного исследуемого слоя водного потока жидкости.

Например, если по первому закону вычислить скорость перемещения водного потока реки имеющего высоту водного столба 1 м, то:

– верхний слой высотой 0,3333333 м переместится за 0,184365731839 с

– средний слой высотой 0,3333333 м переместится за 0,349810320892 с

– нижний слой высотой 0,3333333 м переместится за 0,514907542151 с

Произведём проверку количества секунд затраченных на перемещение водного потока реки:

0,184365731839 с + 0,349810320892 с + 0,514907542151 с = 1,049083594882 c

Как нам стало известно из нового закона, что даже при ламинарном перемещении жидкости в водном потоке реки каждый слой водного потока испытывает потери в силе, работе и энергии. Если водный поток проходит по переменному сечению горизонтальной трубы или устью реки необходимо учитывать ещё общие потери в переменном сечении устья реки или горизонтальной трубы включающие:

– потери силы водного потока на перемещение каждого слоя,

– потери температурные внутри каждого слоя водного потока,

– потери работы водного потока на перемещение каждого слоя,

– потери энергии водного потока на перемещение каждого слоя,

– потери времени на перемещение каждого слоя водного потока,

– потери на трение водного потока о стенки трубы или устье реки,

– потери от химического состава и механических свойств жидкости,

– потери от физических свойств и кинематической вязкости жидкости,

– потери силы в сужающем устройстве при перемещении водного потока,

– потери работы в сужающем устройстве при перемещении водного потока,

– потери энергии в сужающем устройстве при перемещении водного потока и т д…

Необходимо напомнить, что вода обладает аномальной высокой теплоёмкостью [4,18 Дж/(г·К)], то есть вода медленно нагревается и медленно остывает, является таким образом регулятором температуры на планете Земля.

Для перемещения жидкости по переменному сечению, или по горизонтальной трубе, часто используют закон Бернулли, который является, как бы, следствием закона сохранения энергии. Необходимо отметить, что закон Даниила Бернулли не соответствует размерным единицам физических величин и не учитывает множество потерь при перемещении водного потока или жидкой смеси по переменному сечению трубопровода, и тем более, данный закон не может определить момент силы, работу или энергию водного потока перемещающегося по руслу реки.

где:

p – плотность перемещаемой жидкости, кг/м³

g – ускорение свободного падения тел в пространстве, м/с²

h – уровень жидкости, мм

v – скорость перемещения жидкости, м/с²

P – давление перемещаемой жидкости, Па       где 1 Па = 1 Н/м².

2. Открыт новый закон определения момента силы для перемещения водного потока или жидкой смеси проходящей по переменному сечению русла реки или трубопровода.

3. Открыт новый закон определения работы для перемещения водного потока или жидкой смеси проходящей по переменному сечению русла реки или трубопровода.

4. Открыт новый закон определения энергии для перемещения водного потока или жидкой смеси проходящей по переменному сечению русла реки или трубопровода.

При этом необходимо особо подчеркнуть, что второй, третий и четвёртый закон Белашова очень чувствителен к ускорению свободного падения тел в пространстве, поэтому механизм его возникновения был изложен в описании изобретения.

Данные законы Белашова соответствуют размерным единицам физических величин и по ним можно вычислить не только перемещение водного потока или жидкой смеси, но и перемещение воздушного потока или газовой смеси, где в законах необходимо заменить:

Р в – плотность воды или жидкой смеси   на   Р о – плотность воздушного потока или газовой смеси,

при этом все указанные выше потери водного потока будут выражены в Ньютонах.

После открытия кинематической вязкости воздушного потока за единицу времени, мной были выведены формулы для определения работы по перемещению жидкой или газообразной смеси по переменному сечению трубопровода. Данные формулы имеют правильную размерность физических величин и могут быть применены для жидких или газообразных сред имеющих разную кинематическую вязкость.

Кинематической вязкости воздушного потока за единицу времени:

Б = 7,70212489908158646549242043365948 м²/с.  Cмотрите патент Российской Федерации  № 2247860,

и кинематической вязкости водного потока за единицу времени:

Бв = 462,12749394489518792954522541906 м²/с.  Cмотрите патент Российской Федерации  № 2277678.

Точность определения силы по перемещению водного потока проходящего по переменному сечению трубопровода или водного потока реки, на высоте имеющей ускорение свободного падения тел в пространстве = 9,80665 м²/с и вычисленного по второму закону Белашова составляет 100%. Погрешность определения работы по перемещению водного потока или жидкой смеси проходящей по переменному сечению трубопровода или водного потока реки, вычисленного по второй формуле Белашова, где применена кинематическая вязкость водного потока за единицу времени, составляет – 0,00000000000000000000000032564 Н·м.

Как видно из предоставленных расчётов, сила, работа и энергия перемещения водных потоков по переменному сечению трубопровода или водного потока реки полностью доказана по законам и математическим формулам Белашова, которые соответствуют закону сохранения энергии, что ещё раз доказывает открытие кинематической вязкости водного и воздушного потока за единицу времени.

При работе погружных модулей 3 и плавающих модулей 2 необходимо использовать эффект Магнуса при воздействии на вращающуюся цилиндрическую турбину 37 и вращающуюся цилиндрическую турбину 42, который был впервые описан немецким физиком Генрихом Магнусом в 1853 году. Данный эффект применим для плавающих модулей 2, где лопасти плавающего модуля 12 с одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока реки 5 и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. Эффект Магнуса – физическое явление, возникающее при обтекании вращающегося тела потоком жидкости или газа. Образуется сила, воздействующая на тело и направленная перпендикулярно направлению потока. Это является результатом совместного воздействия различных физических явлений, таких как эффект Бернулли и образование пограничного слоя в среде вокруг обтекаемого объекта. Вращающийся объект создаёт в среде вокруг себя вихревое движение. С одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. С другой стороны объекта направление вихря противоположно направлению движения потока и скорость движения среды уменьшается. Таким образом, возникает разность давлений, порождающая поперечную силу от той стороны вращающегося тела, на которой направление вращения и направление потока противоположны, к той стороне, на которой эти направления совпадают.

В бесплотинных гидроэлектростанциях применён низкооборотный генератор Белашова МЦУЭМБ-01, который изобретён на основании открытия механизма вращения планет Солнечной системы нашей галактики.

В бесплотинных гидроэлектростанциях применён редуктор Белашова, который при вращении рабочей турбины с ковшовыми или лопастными захватывающими устройствами в одном направлении производит вращение низкооборотного генератора Белашова в разных направлениях. Например, вал ротора вращается по часовой стрелке, а корпус низкооборотного генератора будет, вращается против часовой стрелки. Данные типы редукторов были заложены в конструкцию ручных аварийных энергетических установок Белашова.

Смотрите бесплотинную гидроэлектростанцию Белашова.
Патент Российской Федерации  № 2382232.

Смотрите комментарий по роторно-поршневому вакуум-насосу Белашова.

Смотрите комментарий по новым законам и математическим формулам гидродинамики.

Смотрите комментарий по новым законам и математическим формулам гидродинамики.

Смотрите комментарий по законам и механизмам образования планет Солнечной системы и галактик нашей Вселенной.

Смотрите комментарий для производителей и потребителей гидрофизических кавитационных тепловых нагревателей.

Электрические машины Белашова.

Краткое описание электрических машин Белашова.

Область применения электрических машин Белашова.

Патенты электрических машин Белашова.

Смотрите патент Российской Федерации  № 2025871. Смотрите патент Российской Федерации  № 2047259. Смотрите патент Российской Федерации  № 2096898. Смотрите патент Российской Федерации  № 2118036. Смотрите патент Российской Федерации  № 2175807. Смотрите патент Российской Федерации  № 2218651. Смотрите патент Российской Федерации  № 2130682. Смотрите патент Российской Федерации  № 2320065. Смотрите патент Российской Федерации  № 1786599. Смотрите патент Российской Федерации  № 1831751. Смотрите патент Российской Федерации  № 2000641. Смотрите патент Российской Федерации  № 2414041. Смотрите патент Российской Федерации  № 2368994. Смотрите патент Российской Федерации  № 2368996. Смотрите патент Российской Федерации  № 2394339. Смотрите патент Российской Федерации  № 2073296.

Перечень самых актуальных научных открытий.

3. Открыта константа субстанции космического пространства.4. Открыта константа количества электронов находящихся в одном ватте.5. Открыта константа внутренних напряжений субстанции космического пространства.

Перечень новых законов электрических и электротехнических явлений.

1. Новый закон определения мощности электрического источника.2. Новый закон для определения напряжения источника электрического заряда.3. Новый закон для определения максимальной формы сигнала переменного тока.4. Новый закон для определения максимальной формы сигнала постоянного тока.5. Новый закон для определения сопротивления нагрузки электрического источника. 6. Новый закон для определения силы взаимодействия двух точечных зарядов расположенных в вакууме.7. Новый закон для определения скорости движения электрического заряда в данной точке траектории.8. Новый закон для определения эффективных значений разнообразных форм сигнала переменного тока.9. Новый закон для определения эффективных значений разнообразных форм сигналов постоянного тока.10. Новый закон для определения силы электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника.11. Новый закон для определения расстояние перемещения заряженных частиц при разной силе тока и разной нагрузке.12. Первый закон определения силы тока источника электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника.13. Второй закон определения силы тока источника электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника.

Научные публикации новых законов электрических и электротехнических явлений.

Смотрите научную статью о новых законах электрических и электротехнических явлений.Смотрите новые законы электрических явлений в «Международном научно-исследовательском журнале»  № 3-10 2013 года.

Перечень новых законов электрических явлений основанных на константе обратной скорости света.

1. Новый закон определения мощности электрического источника.2. Новый закон определения напряжения источника электрического заряда.3. Новый закон определения сопротивления нагрузки электрического источника.4. Новый закон определения коэффициента диффузии электрического заряда в проводнике.5. Новый закон определения силы тока электрического заряда проходящего через проводник. 6. Новый закон определения скорости перемещения электрически заряженных частиц по проводнику.7. Новый закон определения количества оборотов электронов перемещающихся по окружности проводника.8. Новый закон определения расстояния перемещения заряженных частиц при разной силе тока и разной нагрузке.9. Новый закон определения силы источника электрического заряда проходящего через поперечное сечение проводника.

Научные публикации новых законов электрических явлений основанных на константе обратной скорости света.

Смотрите научную статью о новых законах электрических явлений основанных на константе обратной скорости света.Смотрите новые законы электрических явлений в «Международном научно-исследовательском журнале»  № 11-30 2014 года. Смотрите научную статью объясняющую происхождение эффекта Губера по новым законам электрических явлений основанных на константе обратной скорости света. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований»  № 4 2015 года страница 78. Свидетельство о государственной регистрации ПИ  № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147. Смотрите научную статью объясняющую принцип работы двигателя Косырева-Мильроя по новым законам электрических явлений основанных на константе обратной скорости света. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований»  № 4 2015 года страница 87. Свидетельство о государственной регистрации ПИ  № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147. Смотрите научную статью доказывающую существование планетарной модели строения атома по новым законам образования планет и галактик нашей Вселенной. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований»  № 11 2015 года страница 117. Свидетельство о государственной регистрации ПИ  № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147.

Бесплотинная ГЭС | Малая и микрогидроэнергетика

В некоторых колхозах для получения электроэнергии приходится пользоваться локомобилем, нефтяным или бензиновым двигателем, что требует большой затраты труда и материальных средств на эксплуатацию двигателя и подвоз топлива. При наличии реки с достаточно быстрым течением можно построить дешёвую бесплотинную плавучую гидроэлектростанцию. Плавучая бесплотинная ГЭС обладает основным достоинством: она не требует плотины и водоотводящего устройства. Кроме того, подобную установку легко можно передвигать с одного места на другое.

В настоящее время старые бесплотинные установки не сохранились, новые не изготовляются. Между тем предприятия промкооперации, МТС и МТМ, да и сами колхозы могли бы строить подобные установки.

Рис. 1. Кинематическая схема гидродвигателя бесплотинной ГЭС.

На рисунке. 1 приведена кинематическая схема многолопаточного гидродвигателя бесплотинной ГЭС, разработанного М. И. Логиным. Основой системы являются лопатки 4, на которые действует поток воды. Эти лопатки жёстко крепятся к штангам 2, расположенным горизонтально и шарнирно соединёнными с передним и задним коленчатыми валами 1 через кривошипы 3, расположенные относительно друг друга через 120 градусов. В каждый момент времени только одна группа лопаток полностью погружена в воду, лопатки же на других штангах в это же время находятся вне воды. Если какая-то группа лопаток находится в крайнем верхнем положении, то лопатки остальных групп наполовину находятся в воде.

Рис. 2. Общая кинематическая схема плавучей ГЭС.

На рисунке 2 изображён схематический рисунок бесплотинной ГЭС, вид сбоку. Здесь видно, что те лопатки, которые находятся посередине, скоро погрузятся в воду, а те, что находятся в воде, скоро из неё выйдут и поднимутся наверх. Сдвиг в 120° между кривошипами гарантирует непрерывность работы системы — всегда какая-то группа лопаток будет находиться в воде, и её будет толкать течением вперёд.

Рис. 3. Общий вид гидростанции.

Съём энергии с установки осуществляется следующим образом. На один из коленчатых валов электростанции установлен шкив 5, с которого через ременную передачу вращающий момент передаётся на электрогенератор. Эту бесплотинную ГЭС следует разместить на реке так, что бы горизонтальные штанги 2 были бы параллельны течению. Если изготовить электростанцию с тремя и более коленчатыми валами, то на реках с сильным течением можно будет получить гораздо большую мощность.

Б. Кашинский, М. Логин, 1956 год.

бесплотинная гидроэлектростанция – патент РФ 2376492

Изобретение относится к области использования энергии воды для получения электроэнергии, в частности к созданию бесплотинных гидроэлектростанций на малых и больших реках. Бесплотинная гидроэлектростанция содержит плавучий регулируемый водозаборник, выполненный в виде двух направляющих, связанных между собой распорным устройством, установленных на глубине максимальной скорости потока воды, и гидротурбину, соединенную с глубинным генератором. Направляющие выполнены полуконфузорными и расположены под углом относительно друг друга. Распорное устройство выполнено в виде телескопического регулятора, установленного с возможностью изменения угла раскрытия полуконфузорных направляющих. Изобретение направлено на создание бесплотинной гидроэлектростанции, способной работать на малых мелководных реках и ее разливах, на горных перекатах, использовать гидравлическую энергию текущей воды с учетом разных скоростей по глубине потока как в автономном, так и виде каскада ГЭС для увеличения суммарной установочной мощности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2376492

Изобретение относится к области использования энергии воды для получения электроэнергии, в частности к созданию бесплотинных гидроэлектростанций (ГЭС) на малых и больших реках, имеющих скорость течения от 0,5-1,0 м/с и выше, с возможностью соединения в блоки по течению или размещением в рассредоточенном виде по глубине потока.

Известны бесплотинные гидроэлектростанции (ГЭС), у которых несущей вращающейся частью (валом) является трос, соединенный с турбинками и перекинутый с одного берега на другой (см. заявка на изобретение RU 94024157).

Основным недостатком данных бесплотинных ГЭС является малая надежность и крайне низкая мощность, а также невозможность использования их в зимний период из-за образования ледового покрова.

Кроме того, к недостаткам всех известных бесплотинных ГЭС следует отнести невозможность их эксплуатации на крупных судоходных реках и использования энергии разных глубин (гидравлической энергии текущей воды) с включением их в общую энергетическую систему.

Известна бесплотинная ГЭС (см. а.с. № 1442689, БИ № 45 от 07.12.88), плавучее основание которой выполнено в виде катамарана. Устройство снабжено водозаборником в виде выдвижных щитов, щиты установлены с возможностью изменения угла раскрытия и связаны между собой при помощи телескопического пружинного регулятора, лопастной рабочий орган выполнен в виде транспортера, соединен с генератором.

Недостатком устройства является громоздкость, большое наличие механических связей. ГЭС по прототипу невозможно использовать на малых мелководных реках, на их разливах и на горных перекатах, также устройство не позволяет использовать гидравлическую энергию текущей воды с учетом разных скоростей по глубине потока.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является бесплотинная ГЭС (см. патент WO 81/00595, МПК F03В 13/10, 17/06). Это устройство представляет собой турбинный агрегат, состоящий из одной или нескольких турбин и образующий закрытый элемент, закрепленные в потоке в свободном плавающем состоянии.

Недостатком прототипа является то, что устройство не позволяет использовать гидравлическую энергию текущей воды с учетом разных скоростей по глубине потока, а также водозаборник в виде закрытого элемента быстро выходит из строя.

Изобретение направлено на создание бесплотинной ГЭС, способной работать на малых мелководных реках и ее разливах, на горных перекатах, использовать гидравлическую энергию текущей воды с учетом разных скоростей по глубине потока как в автономном, так и виде каскада ГЭС для увеличения суммарной установочной мощности.

Результат достигается тем, что в бесплотинной гидроэлектростанции, содержащей плавучий регулируемый водозаборник, выполненный в виде двух направляющих, связанных между собой распорным устройством, установленных на глубине максимальной скорости потока воды, и гидротурбину, соединенную с глубинным генератором, согласно изобретения направляющие выполнены полуконфузорными и расположены под углом относительно друг друга, а распорное устройство выполнено в виде телескопического регулятора, установленного с возможностью изменения угла раскрытия полуконфузорных направляющих.

Защита бесплотинной ГЭС от замусоривания и попадания живых организмов достигается тем, что бесплотинная гидроэлектростанция снабжена ограждающим устройством в виде решетки-сетки.

Изобретение поясняется чертежами, на которых показаны виды бесплотинной ГЭС спереди (фиг.1), сбоку (фиг.2), сверху (фиг.3).

Бесплотинная гидроэлектростанция состоит из регулируемого водозаборника, выполненного в виде центральной стойки 1, закрепленных на ней двух полуконфузорных направляющих 2, расположенных под углом относительно друг друга с возможностью изменения угла раскрытия. Полуконфузорные направляющие 2 выполнены в форме половинок конфузора – сходящегося (сужающегося) насадка. Бесплотинная ГЭС имеет рабочий орган в виде гидротурбины 3, соединенной с глубинным генератором 4. Поплавки 5 поддерживают полуконфузорные направляющие 2 водозаборника через трос 6 в плавающем состоянии, якорь 7 фиксирует положение ГЭС. Бесплотинная ГЭС снабжена также ограждающим устройством 8 в виде решетки-сетки от мусора и живых организмов (рыб и т.п.). Полуконфузорные направляющие связаны между собой телескопическим регулятором 9, который выполняет роль распорного устройства двух конфузорных направляющих 2 против течения воды. С помощью телескопического регулятора 9 изменяют угол раскрытия конфузорных направляющих, что обеспечивает концентрирование и аккумулирование потока воды, увеличивая суммарную установочную мощность.

Бесплотинная гидроэлектростанция работает следующим образом. Вода, попадая через сетку 8 на полуконфузорные направляющие устройства 2, отклоняется ими и направляется на гидротурбину 3 и генератор 4. При прохождении в сужающихся полуконфузорных направляющих скорость водяного потока возрастает в 2-3 раза, увеличивая мощность генератора в 5-8 раз по сравнению с классическими ГЭС, что позволяет использовать ГЭС на любых реках с малыми скоростями течения воды.

Для стабилизации оборотов генератора при увеличении скорости воды служит телескопический регулятор 9, изменяющий угол атаки (раскрытия) двух полукофузорных направляющих. Бесплотинную ГЭС устанавливают на глубине максимальной скорости потока. В связи с неодинаковой скоростью течения потока по его глубине можно регулировать уровень установки ГЭС по глубине потока установкой поплавков 5 посредством троса 6 с целью использования максимальной гидравлической энергии потока воды.

Бесплотинная ГЭС может работать на общую энергетическую сеть без строительства дорогих плотин, шлюзов и водохранилищ с сохранением земельных угодий. ГЭС может работать как в автономном режиме, так и в виде каскада ГЭС для увеличения суммарной установочной мощности.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Бесплотинная гидроэлектростанция, содержащая плавучий регулируемый водозаборник, выполненный в виде двух направляющих, связанных между собой распорным устройством, установленных на глубине максимальной скорости потока воды, и гидротурбину, соединенную с глубинным генератором, отличающаяся тем, что направляющие выполнены полуконфузорными и расположены под углом относительно друг друга, а распорное устройство выполнено в виде телескопического регулятора, установленного с возможностью изменения угла раскрытия полуконфузорных направляющих.

2. Бесплотинная гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена ограждающим устройством в виде решетки-сетки.

Бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция

Бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция

Предлагается бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция (БВГЭС), которая предназначена для выработки электроэнергии без сооружения плотины за счет использования энергии самотечного потока.

За счет изготовления различных типоразмеров под разные скорости течения, а также каскадного монтажа установки БВГЭС могут использоваться как в малых хозяйствах так и для промышленного производства электроэнергии, особенно в местах, удаленных от ЛЭП.

Конструктивно ротор ГЭС устанавливается вертикально, высота ротора от 0,25до2,5м…Фиксация конструкции на реках с ледоставом производится на дне русла, а в открытом (незамерзающем русле ) __ на закрепленном катамаране.

Мощность установки пропорциональна площади лопасти и скорости течения в кубе. Зависимость мощности, получаемой на валу БВГЭС от ее размеров и скорости течения, а также оценочная стоимость гидроагрегата представлена в следующей таблице:

Мощность БВГЭС , кВт в зависимости от скорости потока и размеров установки

Размеры БВГЭС		Стоимость БВГЭС у.е.	Скорость течения , м/с
Высота ротора	Ширина и длина		1,0	1,5	2,0
0,7	1,5х0,6	от 5000,0	10	–	>40,0

Срок окупаемости установки не превышает 1 года . Опытный образец БВГЭС прошел испытания на натурном водном полигоне.

В настоящее время имеется техническая документация для производства промышленных образцов по техническим условиям заказчика.

Напорные микро-и малые ГЭС

Гидроагрегаты для малых ГЭС предназначены для эксплуатации в широком диапазоне напоров и расходов с высокими энергетическими характеристиками.

МикроГЭС – надежные, экологически чистые, компактные, быстроокупаемые источники электроэнергии для деревень, хуторов, дачных поселков, фермерских хозяйств, а также мельниц , хлебопекарен, небольших производств в отдаленных горных и труднодоступных районах, где нет поблизости линий электропередач, а строить такие линии сейчас и дольше и дороже, чем приобрести и установить микроГЭС.

В комплект поставки входят: энергоблок, водозаборное устройство и устройство автоматического регулирования.

Имеется успешный опыт эксплуатации оборудования на перепадах уже существующих плотин, каналов, систем водоснабжения, и водоотведения промышленных предприятий и объектов городского хозяйства, очистных сооружений, оросительных систем и питьевых водоводов. Более 150 комплектов оборудования поставлено заказчикам в различные регионы России, страны СНГ, а также в Японию, Бразилию, Гватемалу, Швецию и Латвию.

Основные технические решения, использованные при создании оборудования , выполнены на уровне изобретений и защищены патентами.

1. МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

с пропеллерным рабочим колесом
– мощностью до 10 кВт (МГЭС-10ПР) на напор 2,0-4,5 м и расход 0,07 – 0,14 м3/с;
– мощностью до 10 кВт (МГЭС-10ПР) на напор 4,5-8,0 м и расход 0,10 – 0,21 м3/с;
– мощностью до 15 кВт (МГЭС-15ПР) на напор 1,75-3,5 м и расход 0,10 – 0,20 м3/с;
– мощностью до 15 кВт (МГЭС-15ПР) на напор 3,5-7,0 м и расход 0,15 – 0,130м3/с;
– мощностью до 50 кВт (МГЭС-50ПР) на напор 4,0-10,0 м и расход 0,36 – 0,80 м3/с;

с диагональным рабочим колесом
– мощностью10- 50 кВт (МГЭС-50Д) на напор 10,0-25,0 м и расход 0,05 – 0,28 м3/с;
– мощностью до100кВт (МГЭС-100Д) на напор 25,0-55,0 м и расход 0,19 – 0,25 м3/с;

2. ГИДРОАГРЕГАТЫ ДЛЯ МАЛЫХ ГЭС

-гидроагрегаты с осевыми турбинами мощностью до 1000 кВт;
-гидроагрегаты с радиально-осевыми турбинами мощностью до 5000 кВт;
-гидроагрегаты с ковшовыми турбинами мощностью до 5000 кВт;

СРОКИ ПОСТАВКИ

МикроГЭС10кВт; 15кВт поставляется в срок до 3 месяцев после подписания контракта.
МикроГЭС 50кВт; поставляется в срок до 6 месяцев после подписания контракта.
МикроГЭС 100кВт; поставляется в срок до 8 месяцев после подписания контракта.
Гидроагрегаты поставляется в срок от 6 до 12 месяцев после подписания контракта.

Специалисты фирмы готовы помочь Вам определить оптимальный вариант установки микро-и малых ГЭС, выбрать оборудование для них, оказать помощь в монтаже и пуске гидроагрегатов, а также обеспечить сервисное обслуживание оборудования в
процессе его эксплуатации.

СТОИМОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Микро-ГЭС-10	8280 у.е.
Микро-ГЭС-50	35880 у.е.
Гидроагрегаты с радиально-осевыми турбинами	276-296 у.е. за 1 кВт установленной мощности
Гидроагрегаты с осевыми и ковшовыми турбинами	336-296 у.е. за 1 кВт установленной мощности

Микро-ГЭС российского производства

Внешний вид

Микро-ГЭС 10 кВТ

Микро-ГЭС 50 кВт

ИнжИнвестСтрой

Интересно почитать

бесплотинная гидроэлектростанция – патент РФ 2347937

Изобретение относится к области энергетики, а именно к гидроэлектростанциям, и предназначено для преобразования энергии течений рек, приливов и отливов в электрическую энергию постоянного или переменного тока. Бесплотинная гидроэлектростанция содержит водовод. В нем установлены быстродействующий затвор и турбина. Водовод выполнен конфузорно-диффузорным с цилиндрической горловиной. Быстродействующий затвор установлен в последней и выполнен в виде быстродействующего затвора двухстороннего действия. Затвор срабатывает в зависимости от направления потока в водоводе. Цилиндрическая горловина сообщена через перепускные патрубки с установленными в них обратными клапанами с двумя буферными емкостями. Последние сообщены между собой посредством перепускного трубопровода. В трубопроводе установлена соединенная с электрогенератором турбина. Каждая буферная емкость сообщена с цилиндрической горловиной с помощью двух перепускных патрубков. Один патрубок размещен перед быстродействующим затвором, а другой – за быстродействующим затвором по ходу потока в водоводе. Изобретение направлено на повышение экономичности и на возможность круглогодичного использования бесплотинной гидроэлектростанции. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2347937

Изобретение относится к области энергетики, а именно к гидроэлектростанциям, и предназначено для преобразования энергии течений рек, приливов и отливов в электрическую энергию постоянного или переменного тока.

Известна бесплотинная гидроэлектростанция, включающая пластину, заглубленную наклонно навстречу потоку на 1/3 глубины, с возможностью снятия энергии верхнего, самого высокопотенциального слоя водотока, поднятия указанного слоя на некоторую высоту и направления его к воронкообразному устью вертикальной полости, турбину, размещенную в основании вертикальной полости на вертикальной оси (см. статью Ширинский А.Ф. Новые технические средства адаптации энергетических систем к природным условиям, журнал Гидротехническое строительство. НТА “Энергопрогресс” – 1993, №11, с.3).

Недостатком известной бесплотинной гидроэлектростанции является то, что работа турбины зависит от уровня и высоты поднятого слоя водотока с помощью наклонно заглубленной пластины, и потому потенциальная энергия такого блока (водотока) невелика, при этом турбина размещена на вертикальной оси, что приводит к увеличению габаритов гидроэлектростанции.

Известен также свободнопоточный гидроагрегат, устанавливаемый возле плотины и содержащий установленную в корпусе турбину, соединенную с электрическим генератором, (см. патент JP №58183870, Кл. F03В 13/08, 27.10.1983).

Данный свободнопоточный гидроагрегат, установленный на дне реки возле плотины, позволяет вырабатывать электрическую энергию, однако он имеет сравнительно невысокий КПД, что связано с тем, что напор воды практически создается только уклоном речной долины, поэтому мощность таких гидроэлектростанций относительно мала, а медленное вращение рабочего колеса турбины требует применения тяжелых и дорогих мультипликаторов для передачи вращения электрогенератору.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является бесплотинная гидроэлектростанция, содержащая водовод с установленными в нем отсечным клапаном и турбиной (см. патент RU №2241092, кл. Е02В 9/00).

Конструкция данной бесплотинной гидроэлектростанции позволяет использовать энергию гидроудара для повышения эффективности работы электростанции. Однако необходимость поднятия потока воды над уровнем реки для подачи потока воды к отсечному клапану приводит к дополнительным потерям энергии потока воды, что снижает эффективность преобразования энергии потока воды в электрическую энергию. Кроме того, необходимость создания вертикального канала для подачи воды на рабочее колесо турбины приводит к усложнению конструкции бесплотинной гидроэлектростанции и увеличению ее габаритов, при этом гидроэлектростанция работоспособна только при течении воды в одном направлении.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание сравнительно простого свободнопоточного агрегата, который можно установить под уровнем воды в плавучем состоянии или на дне реки, в прибрежной зоне морей, океанов или озер в местах приливов и отливов.

Техническим результатом, достигаемым от реализации изобретения, является повышение экономичности и КПД путем более полного использования энергии потока воды и возможность круглогодичного использования бесплотинной гидроэлектростанции, особенно на замерзающих реках.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что бесплотинная гидроэлектростанция содержит водовод с установленными в нем быстродействующим затвором, обратными клапанами и турбиной, при этом водовод выполнен конфузорно-диффузорным с цилиндрической горловиной, а обратные клапаны установлены в последней по разные стороны от затвора и выполнены в виде клапанов двухстороннего действия, срабатывающих в зависимости от направления потока в водоводе, цилиндрическая горловина сообщена через перепускные патрубки с установленными в них обратными клапанами с двумя буферными емкостями, накапливающими жидкость с повышенным и пониженным давлением, последние сообщены между собой посредством перепускного трубопровода, в котором установлена соединенная с электрогенератором турбина, причем каждая буферная емкость сообщена с цилиндрической горловиной с помощью двух перепускных патрубков, один из которых размещен перед быстродействующим затвором, а другой – за ним по ходу потока в водоводе.

Анализ известных бесплотинных гидроэлектростанций показал, что представляется возможность повысить эффективность их работы и снизить удельную материалоемкость электростанций за счет более полного использования энергии течения потока воды как в одном, так и в противоположных направления, что имеет место при приливах и отливах в прибрежных зонах морей и океанов. Это достигается за счет того, что бесплотинная гидроэлектростанция содержит водовод с установленными в нем быстродействующим затвором, обратными клапанами и турбиной, при этом водовод выполнен конфузорно-диффузорным с цилиндрической горловиной, а обратные клапаны установлены в последней по разные стороны от затвора и выполнены в виде клапанов двухстороннего действия, срабатывающих в зависимости от направления потока в водоводе, цилиндрическая горловина сообщена через перепускные патрубки с установленными в них обратными клапанами с двумя буферными емкостями, накапливающими жидкость с повышенным и пониженным давлением, последние сообщены между собой посредством перепускного трубопровода, в котором установлена соединенная с электрогенератором турбина, причем каждая буферная емкость сообщена с цилиндрической горловиной с помощью двух перепускных патрубков, один из которых размещен перед быстродействующим затвором, а другой – за ним по ходу потока в водоводе. В результате удается решить сразу две задачи – снизить гидравлическое сопротивление водовода и частично преобразовать потенциальную энергию потока воды в кинетическую энергию потока, который с большей скоростью набегает на быстродействующий затвор, что, в свою очередь, позволяет увеличить энергию искусственно создаваемого гидроудара. Кроме того, выполнение бесплотинной гидроэлектростанции с двумя буферными емкостями позволяет, за счет энергии гидроудара создавать в одной буферной емкости высокое давление жидкости, а в другой, наоборот, снижать давление жидкости, что позволяет увеличить перепад давления в соединяющем буферные емкости перепускном трубопроводе на установленной в нем и соединенной с электрогенератором турбине с соответствующим повышением ее эффективности. Выполнение быстродействующего затвора с возможностью двухстороннего действия и сообщение цилиндрической горловины водовода с каждой из буферных емкостей помощью двух перепускных патрубков, один из которых размещен перед быстродействующим затвором, а другой – за ним по ходу потока в водоводе позволяет бесплотинной гидроэлектростанции работать при изменении направления потока воды на противоположное, что имеет место во время отливов и приливов и, в ряде случаев, в периоды разлива рек с учетом местных особенностей местности. Возможность установки бесплотинной гидроэлектростанции ниже уровня воды, например в реке, позволяет использовать ее в зимний период во время покрытия поверхности воды льдом и избежать сильных волновых воздействий при расположении ее в море или океане.

На чертеже схематически представлена описываемая бесплотинная гидроэлектростанция.

Бесплотинная гидроэлектростанция содержит водовод 1 с установленными в нем быстродействующим затвором 2 и турбиной 3. Водовод 1 выполнен конфузорно-диффузорным с цилиндрической горловиной 4. Быстродействующий затвор 2 установлен в последней и выполнен двухстороннего действия, срабатывающего в зависимости от направления потока воды в водоводе. Цилиндрическая горловина 4 сообщена через перепускные патрубки 5 и 6 с установленными в них обратными клапанами 7 и 8 с двумя буферными емкостями 9 и 10, при этом последние сообщены между собой посредством перепускного трубопровода 11, в котором установлена соединенная с электрогенератором (не показан на чертеже) турбина 3. Каждая буферная емкость 9 и 10 сообщена с цилиндрической горловиной 4 с помощью двух перепускных патрубков (для буферной емкости 9 перепускные патрубки 5 и для буферной емкости 10 перепускные патрубки 6), один из которых размещен перед быстродействующим затвором 2, а другой за ним по ходу потока в водоводе.

Бесплотинную гидроэлектростанцию располагают в потоке воды, например, под повехностью воды в плавучем состоянии или на дне реки, или в прибрежной зоне моря вдоль направления потока воды.

Свободный поток со скоростью U ₀ и давлением в центральной струйке р₀ на входе в водовод 1 слегка притормаживается до скорости U ₁ с небольшим увеличением давления до p ₁, а затем увеличивает скорость на конфузорном участке водовода 1 до значения U>U₀ с соответствующим понижением давления до величины р<р₀ <p₁. Это понижение давления сопровождается выделением воздуха (смеси газов), растворенного в воде. Поток воды поступает в цилиндрическую горловину 4 и набегает на быстродействующий затвор 2, обеспечивающий перекрытие проходного сечения цилидрической горловины 4 и, как следствие, гидравлический удар с резким ростом давления. В цилиндрической горловине 4 водовода 1 возникает волна сжатия, распространяющаяся со скоростью с от быстродействующего затвора 2 навстречу потоку с давлением на фронте

.

Одновременно вниз по потоку от быстродействующего затвора 2 распространяется ударная волна с таким же понижением давления

.

Обратный клапан 7 перепускного патрубка 5, расположенного перед отсечным клапаном 2 открывается для пропуска воды с высоким давлением в буферную емкость 9, а обратный клапан 8 перепускного патрубка 6, расположенного за быстродействующим затвором 2, открывается для выпуска воды из буферной емкости 10 в зону пониженного давления в цилиндрической горловине 4 водовода 1. Так происходит до тех пор, пока волны давления не вернуться, отразившись от свободных концов водовода 1. В этот момент обратные клапаны 7 и 8 закрываются, быстродействующий затвор 2 открывается и поток в водоводе 1 разгоняется до первоначального состояния. После чего процесс повторяется. Разница давлений в буферных емкостях 9 и 10 постепенно и непрерывно срабатывается на турбине 3. Если направление потока изменилось (прилив сменился отливом), процесс по существу не меняется – изменяется только перепускные патрубки 5 и 6 (работает вторая пара патрубков). Буферные емкости 9 и 10 сохраняют свои функции, а турбина 3 работает в прежнем направлении.

Следует отметить, что аэрация даже при незначительной концентрации воздуха в воде резко снижает скорость распространения ударных волн в воде, что дает достаточное время для наполнения буферной емкости 9 из зоны избыточного давления и опорожнения другой буферной емкости 10 в зону дефицитного давления и обеспечивает устойчивую работу прямоточной высокооборотной турбины 3.

Преимущества описываемой гидроэлектростанции при малых скоростях потока состоят в том, что перепад давления на турбине 3 может достигать 4 cU₀ и более, где – плотность воды, с – скорость распространения упругих волн в водоводе 1, U₀ – скорость воды на подходе к водоводу 1.

Скорость распространения волн в воде с пузырьками воздуха, в которых давление равно р, определяется плотностью смеси ₀, модулем упругости воды Е, концентрацией воздуха s:

При малой концентрации воздуха и невысокой жесткости стенок водовода 1 в формулу (3) нужно ввести известные поправки из теории гидравлического удара в трубах.

Настоящее изобретение может быть использовано везде, где есть естественные или искусственно созданные потоки воды для выработки электрической энергии, в частности в лесном, сельском и других хозяйствах, а также для индивидуального использования в труднодоступных районах страны.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Бесплотинная гидроэлектростанция, содержащая водовод с установленными в нем быстродействующим затвором и турбиной, отличающаяся тем, что водовод выполнен конфузорно-диффузорным с цилиндрической горловиной, быстродействующий затвор установлен в последней и выполнен в виде быстродействующего затвора двухстороннего действия, срабатывающего в зависимости от направления потока в водоводе, цилиндрическая горловина сообщена через перепускные патрубки с установленными в них обратными клапанами с двумя буферными емкостями, последние сообщены между собой посредством перепускного трубопровода, в котором установлена соединенная с электрогенератором турбина, причем каждая буферная емкость сообщена с цилиндрической горловиной с помощью двух перепускных патрубков, один из которых размещен перед быстродействующим затвором, а другой – за быстродействующим затвором по ходу потока в водоводе.

Свободнопоточные ГЭС – Rushydro rocks — LiveJournal

На днях в Красноярске была запущена в работы экспериментальная свободнопоточная ГЭС, разработанная учеными Сибирского федерального университета. Это событие вызвало всплеск интереса к такого рода установкам, многие комментаторы пророчат этому направлению энергетики самое светлое будущее. Попробуем разобраться, что это за станции, каковы их преимущества, недостатки и перспективы.

Фото отсюда

Принципиальным отличием свободнопоточной ГЭС от классической является использование ими не потенциальной (создаваемой плотиной или деривацией), а кинетической энергии текущего водного потока. Ближайший аналог – ветровая электростанция, которая аналогичным образом использует кинетическую энергию движущегося воздуха. Часто свободнопоточные ГЭС называют бесплотинными, что не вполне верно, поскольку бесплотинными являются и некоторые классические ГЭС, в том числе и весьма крупные – например, расположенные на Ниагарском водопаде.

Бесплотинная ГЭС Robert Moses. Мощность – 2525 МВт. Фото отсюда

Идея использования кинетической энергии речной воды отнюдь не нова, более того, самые первые в истории гидравлические машины – подливные водные колеса (нории), используемые уже несколько тысяч лет, работают именно таким образом. Казалось бы, чего проще – помещаешь рабочее колесо в воду, оно крутит генератор и вырабатывает ток. Не нужны дорогостоящие плотины или деривационные тоннели, земли не затапливаются, рыбе не мешают, поставить такую ГЭС можно вроде бы практически везде – масса преимуществ. За сотни лет (особенно за последние десятилетия) и энтузиастами, и специалистами создано огромное количество конструкций свободнопоточных ГЭС. И все реки мира должны были бы давно заставлены такими сооружениями – но этого не наблюдается, и распространение свободнопоточных ГЭС очень ограничено и представлено главным образом экспериментальными установками. Почему это происходит?

Нория. Фото отсюда

Начнем с физики. Скорость течения равнинной реки (а свободнопоточные ГЭС предлагается размещать преимущественно на таких реках) составляет обычно 2-5 км/ч (в паводки на 1-3 км/ч больше). Знакомый со средней школы расчет показывает, что один кубометр воды, движущейся с такой скоростью, будет иметь энергию 155-965 Дж.
А теперь посмотрим, какую энергию имеет тот же кубометр воды, падающий с высоты всего в 1 метр. Это 9800 Дж, т.е. в 10-60 раз больше. При этом, столь малые напоры в гидроэнергетике считаются малоэффективными и практически не используются. При этом, КПД классической ГЭС заведомо выше (сейчас он составляет более 95%), а КПД свободнопоточной ГЭС даже чисто теоретически составляет менее 60%, ведь невозможно остановить воду – она должна куда-то деваться после выхода из турбины; на практике же КПД оказывается еще ниже.

Вариант конструкции свободнопоточной ГЭС. Диаметр ротора – 6 м. Взято отсюда

Таким образом, свободнопоточная ГЭС вынуждена использовать низкопотенциальную энергию. Это всегда менее эффективно, чем использование высокопотенциальной энергии (существенно растут удельные затраты на единицу мощности и вырабатываемой электроэнергии). На первый взгляд, это не является непреодолимым препятствием – в конце концов, потенциал энергии ветра еще меньше, но ветроэлектростанций масса. Однако, ветроэлектростанции решают эту проблему за счет огромного размаха лопастей рабочего колеса. Для свободнопоточной ГЭС такой путь невозможен – глубина даже крупных рек относительно невелика, да к тому же резко изменяется в зависимости от текущих показателей водности, а также русловых процессов. Но в море, такие станции возможны и существую – они используют энергию приливных течений (хотя тоже являются пока экзотикой).

Приливная свободнопоточная электростанция SeaFlow мощностью 300 кВт, пущенная в 2003 году. Фото отсюда

Исходя из описанного, свободнопоточная ГЭС в принципе не может иметь заметной мощности, ее предел – несколько киловатт (возможно, пара десятков киловатт на больших и глубоких реках). Такая станция должна быть полностью погружена под воду, причем под минимальный меженный уровень и с хорошим запасом на толщину льда – в противном случае, она будет разрушена ледоходом (либо на период ледостава и ледохода ее придется демонтировать, что накладно). Если река судоходна – станция должна быть вне фарватера (где, заметим, самая большая глубина и самое быстрое течение). В то же время, ее нельзя и просто опустить на дно – установка может быть замыта донными отложениями. Но при любом размещении, гарантии от повреждения льдом такой установки на замерзающих реках невозможно дать в принципе – ведь никто не отменял ледяные заторы и зажоры, когда льдом и шугой забивается практически все сечение русла реки.

Еще одна из предложенных конструкций свободнопоточных ГЭС. Зимой в России такая станция по очевидным причинам работать вряд-ли будет. Взято отсюда

Получается, что удобных для установки свободнопоточных ГЭС мест не так много, и эта установка явно потребует сложных водолазных работ. А ведь еще надо как-то выдать электроэнергию с такой станции в сеть – нужна прокладка подводного кабеля, отдельная подстанция на берегу. А как обслуживать и ремонтировать эту установку? Использовать водолазов? Сколько это будет стоить?

Еще одна свободнопоточная ГЭС, разработанная еще в 1945 году. Взято отсюда

Итого на выходе получается такая гидроэлектростанция: совсем маломощная, с низким КПД, очень металлоемкая, очень чувствительная к качеству изготовления (требуется полная герметичность конструкции на протяжении многих лет), сложная в монтаже, ремонте и подключении к сетям, очень требовательная к месту размещения, находящаяся под постоянной угрозой разрушения льдом…
Все это технически решаемо, но неизбежно ведет к увеличению стоимости как самой установки, так и ее монтажа, подключения и эксплуатации – и соответственно, к ее экономической неконкурентоспособности в сравнении с другими видами энергетики (как традиционной, так и возобновляемой). Именно поэтому свободнопоточные ГЭС даже в в тепличных по отношению к возобновляемой энергетике условиях европейских стран не получили заметного развития. Кинетическая энергия рек – перспективный ресурс возобновляемой энергетики, но эффективно взять ее пока что не получается.