Подводная приливная электростанция



Подводная приливная электростанция
Подводная приливная электростанция

 


Владельцы патента RU 2579283:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" (RU)

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к устройствам, вырабатывающим электроэнергию за счет преобразования энергии морских волн, образующихся при приливах и отливах. Подводная приливная электростанция содержит гидрогенератор 1, состоящий из гидротурбины и генератора, размещенного в герметическом корпусе и кинематически связанного с гидротурбиной, преобразователь частоты 6, через который гидрогенератор 1 подключен к внешней энергосистеме, и систему управления. Гидротурбина выполнена лопастного типа, а генератор с возбуждением от постоянных магнитов. Гидрогенератор 1 установлен в металлическом цилиндрическом каркасе 2, к верхней части которого присоединены полые емкости 3 для удержания каркаса 2 в подводном заглубленном положении. К нижней части каркаса 2 прикреплены тросы 4, одними концами связанные с каркасом 2, а другими с фиксирующими блоками 5, опущенными на морское дно. Преобразователь 6 размещен на берегу и связан с гидрогенератором 1 с помощью электрического кабеля 7. На концах каркаса 2 установлены конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор 8, а на выходе - диффузор 9. Изобретение направлено на снижение стоимости строительства, на повышение эффективности и снижение массогабаритных характеристик электростанции. 1 ил.

 

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к устройствам, вырабатывающим электроэнергию за счет преобразования энергии морских волн, образующихся при приливах и отливах, во вращательное движение гидропривода подводной электростанции.

Известно об экономической эффективности создания приливных электростанций для производства электроэнергии за счет эффекта морских приливов и отливов в прибрежных регионах России (Усачев И.Н., Прудовский A.M., Историк Б.Л., Шполянский Ю.Б. Применение ортогональной турбины на приливных электростанциях // Гидротехническое строительство. №12. - 1998). Однако эффективность приливных электростанций в значительной степени зависит от конструктивных решений гидротурбин и места расположения приливных электростанций для обеспечения необходимых скоростей движения морской воды.

Известна электростанция, принятая в качестве прототипа, использующая энергию морского течения (Копылов И.П. Низкопотенциальные источники энергии: из прошлого в будущее // Энергия №4. 1992 г. - стр. 31-41), состоящая из гидроколеса, жестко соединенного с валом генератора, который помещен в камеру, изолированную от воды бетонной капсулой и уплотнениями. Недостатком данной электростанции является следующее: гидроколесо вантовой конструкции имеет большое сопротивление потоку воды и вследствие этого не обладает достаточной мощностью.

Известно устройство приливных электростанций (ПЭС), преобразующих энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива (Проект века: Мезенская приливная электростанция // «Энергетика и промышленность России», №3 (7) март 2001 года). Однако предлагаемые варианты ПЭС предполагают перекрытие плотиной залива или устья впадающей в море реки для образования так называемого бассейна ПЭС, при этом гидротурбины и соединенные с ними гидрогенераторы размещены в теле плотины. Создание таких вариантов ПЭС сопряжено с большими капитальными и эксплуатационными затратами и высокой себестоимостью производимой электроэнергии.

Известна электростанция, использующая энергию морского течения, состоящая из гидроколеса, жестко соединенного с валом генератора, который помещен в камеру, изолированную от воды бетонной капсулой и уплотнениями. Гидроколесо вантовой конструкции находится над генератором (Журнал «Энергия», №4. 1992. - стр. 31-41). Недостатком данной электростанции является то, что гидроколесо вантовой конструкции имеет большое сопротивление потоку воды и вследствие этого не обладает достаточной мощностью, чтобы раскрутить генератор, с целью достижения нужной скорости прохождения полюсов ротора перед обмотками статора.

Известна система преобразования ветровой энергии в электрическую, включающая в себя генератор, который имеет неподвижный статор, который может быть соединен с электрической системой, и свободновращающийся ротор с постоянными магнитами (Заявка на изобретение №2013109006/07, опубл. 10.09.2014, Бюл. №25). Однако данная система предназначена для преобразования ветровой энергии в электрическую и не может быть использована для преобразования энергии приливов и отливов в электрическую энергию.

Известно устройство электрогенерирующее устройство, состоящее из гидротурбины лопастного типа и электрогенератора, при этом ротор генератора имеет полюса с постоянными магнитами (Заявка на изобретение №2008121064/06, опубл. 10.12.2009 Бюл. №34). Однако конструкция данного электрогенерирующего устройства изготовлена для ее установки на гидроэлектростанции и не может быть использована для преобразования энергии приливов и отливов в электрическую энергию.

Известно устройство гидрогенератора с возбуждением от постоянных магнитов, содержащего неподвижный статор и вращающийся ротор с постоянными магнитами (Журнал «Индустрия», №9, 2009. - стр. 41).

Известна электроэнергетическая установка, имеющая генератор с возбуждением от постоянных магнитов, преобразователь, содержащий выпрямитель, инвертор и контроллер, а также датчики напряжения фаз и тока фаз (Патент РФ на полезную модель №137014, опубл. 27.01.2014, Бюл. №3).

Известно устройство лопастной свободнопоточной гидроэлектростанции, содержащей электрогенератор, неподвижно закрепленный водопогруженный модуль, включающий гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенной валом с электрогенератором, при этом электрогенератор размещен ниже уровня воды, установлен в герметичном корпусе и соединен с гондолой мультипликатора вертикально расположенной герметичной трубой, размеры которой выбраны исходя из условия образования в районе электрогенератора воздушной подушки, достаточной для предотвращения проникновения воды в корпус электрогенератора (Свидетельство на полезную модель РФ №23317, опубл. 10.06.2002). Однако данная гидроэлектростанция имеет сложное конструктивное исполнение и может быть использована только в качестве подводной гидроэлектростанции для преобразования энергии приливов и отливов в электрическую энергию.

Известно устройство подводной приливной электростанции с лопастным гидрогенератором, содержащим статор и ротор, расположенные в герметическом корпусе, и балластными отсеками, при этом фиксация гидрогенератора на месте эксплуатации осуществляется с помощью телескопических шарнирных опор, закрепленных на бетонных блоках, устанавливаемых на морском дне (Патент РФ №2070987 опубл. 27.12.1996). Однако заполняемые водой балластные отсеки, а также телескопические шарнирные опоры, закрепленные на бетонном блоке и устанавливаемые на морском дне для фиксации приливной электростанции в заглубленном положении имеют сложное и дорогостоящее исполнение.

Подводная приливная электростанция, содержащая гидрогенератор, состоящий из гидротурбины и генератора, размещенного в герметическом корпусе и кинематически связанного с гидротурбиной, преобразователя частоты, через который гидрогенератор подключен к внешней энергосистеме, и систему управления (Патент на полезную модель РФ №128251, опубл. 20.05.2013 Бюл. №14). Однако гидротурбина выполнена в виде ортогональной турбины, что снижает эффективность приливной электростанции и увеличивает ее массогабаритные характеристики, а также не раскрыто техническое решение по фиксации подводной приливной электростанции в заглубленном положении, что не позволяет оценить стоимость затрат на строительство подводной приливной электростанции.

Технический результат, который может быть получен при применении данного изобретения, заключается в снижении стоимости строительства подводной приливной электростанции за счет упрощенного способа ее фиксации в заглубленном положении, а также повышении эффективности и снижение массогабаритных характеристик подводной приливной электростанции за счет применения гидротурбины лопастного типа и генератора с возбуждением от постоянных магнитов.

Для достижения данного технического результата подводная приливная электростанция, содержащая гидрогенератор, состоящий из гидротурбины и генератора, размещенного в герметическом корпусе и кинематически связанного с гидротурбиной, преобразователя частоты, через который гидрогенератор подключен к внешней энергосистеме, и систему управления, снабжена гидротурбиной лопастного типа и генератором с возбуждением от постоянных магнитов, при этом гидрогенератор размещен в металлическом цилиндрическом каркасе, к верхней части которого присоединена полая емкость для удержания каркаса в подводном заглубленном положении, а к нижней части каркаса прикреплены тросы, одними концами связанные с каркасом, а другими с фиксирующими блоками, опущенными на морское дно, при этом преобразователь частоты размещен на берегу и связан с гидрогенератором с помощью электрического кабеля, а на концах цилиндрического каркаса установлены конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор, а на выходе - диффузор.

Введение в состав подводной приливной электростанции гидротурбины лопастного типа и генератора с возбуждением от постоянных магнитов, а также полой емкости, кроссов и фиксирующих блоков, опущенных на морское дно для удержания каркаса в подводном заглубленном положении, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности снижения стоимости строительства подводной приливной электростанции за счет упрощенного способа ее фиксации в заглубленном подводном положении с помощью удерживания приливной электростанции между поверхностью моря и морским дном с одной стороны подъемной силой полой емкости, а с другой стороны якорением приливной электростанции с помощью тросов к фиксирующим блокам на морском дне, а также повышении эффективности и снижение массогабаритных характеристик подводной приливной электростанции за счет применения гидрогенератора с гидротурбиной лопастного типа и генератора с возбуждением от постоянных магнитов и размещения его в металлическом каркасе, имеющем конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор, а на выходе - диффузор, что обеспечивает высокую скорость прохождения потока воды при приливе и отливе через гидрогенератор.

На чертеже изображено устройство подводной приливной электростанции.

Подводная приливная электростанция содержит гидрогенератор 1, состоящий из гидротурбины лопастного типа и генератора с возбуждением от постоянных магнитов в герметичном корпусе (на рис. не показаны), который размещен в металлическом цилиндрическом каркасе 2. К верхней части каркаса 2 присоединена полая емкость 3 для удержания каркаса 2 в заглубленном подводном положении, а к нижней части каркаса 2 прикреплены тросы 4 (например металлические канаты), одними концами связанные с каркасом 2, а другими с фиксирующими блоками 5, опущенными на морское дно, при этом преобразователь частоты 6 размещен на берегу и связан с гидрогенератором 1 с помощью электрического кабеля 7, а на концах цилиндрического каркаса 2 установлены конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор 8, а на выходе - диффузор 9.

Подводная приливная электростанция работает следующим образом.

Подводную приливную электростанцию опускают на место установки с корабля с помощью крана за счет тяжести фиксирующих блоков 5, выполненных, например, из железобетона. Металлический цилиндрический каркас 2 с расположенным в нем гидроприводом 1 за счет полой емкости 3, прикрепленной в верхней части каркаса 2, удерживается заглубленном подводном положении. За счет подъемной силы полой емкости 3 и длины тросов 4 каркас 2 с гидроприводом 1 может быть расположен на любой глубине прибрежной морской зоны. Это позволяет выбирать место для расположения подводной электростанции с максимальной скоростью движения приливной волны. Использование гидропривода 1 с лопастной гидротурбиной в комбинации с генератором с возбуждением от постоянных магнитов, позволяет преобразовывать в электрическую энергию как энергию прилива морской воды, так и энергию отлива.

При приливе (движении приливной волны в сторону берега) при проходе через каркас 2 за счет конфузора 8 и диффузора 9, расположенных на концах каркаса 2, увеличивается скорость и давление морской воды, которая преобразуется во вращательное движение гидротурбины лопастного типа и генератора с возбуждением от постоянных магнитов, являющихся элементами гидропривода 1. За счет энергии прилива и вращательного движения генератора с возбуждением от постоянных магнитов генерируется электрическая энергия, которая от гидропривода 1 подается с помощью электрического кабеля 7 на преобразователь частоты 6, размещенный на берегу моря. В преобразователе частоты 6 формируется электрический ток необходимого качества для его дальнейшей подачи потребителям электрической энергии.

При отливе (движении приливной волны от берега), при проходе через каркас 2 за счет конфузора (его роль выполняет диффузор 9) и диффузора (его роль выполняет конфузор 8), расположенных на концах каркаса 2, увеличивается скорость и давление морской воды, которая также преобразуется во вращательное движение гидротурбины лопастного типа и генератора с возбуждением от постоянных магнитов, являющихся элементами гидропривода 1. За счет энергии отлива и вращательного движения генератора с возбуждением от постоянных магнитов, генерируется электрическая энергия, которая от гидропривода 1 подается с помощью электрического кабеля 7 на преобразователь частоты 6, размещенный на берегу моря.

Подводная приливная электростанция, содержащая гидрогенератор, состоящий из гидротурбины и генератора, размещенного в герметическом корпусе и кинематически связанного с гидротурбиной, преобразователя частоты, через который гидрогенератор подключен к внешней энергосистеме, и систему управления, отличающаяся тем, что гидротурбина выполнена лопастного типа, а генератор с возбуждением от постоянных магнитов, при этом гидрогенератор установлен в металлическом цилиндрическом каркасе, к верхней части которого присоединены полые емкости для удержания каркаса в подводном заглубленном положении, а к нижней части каркаса прикреплены тросы, одними концами связанные с каркасом, а другими с фиксирующими блоками, опущенными на морское дно, при этом преобразователь частоты размещен на берегу и связан с гидрогенератором с помощью электрического кабеля, а на концах цилиндрического каркаса установлены конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор, а на выходе - диффузор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к устройствам, предназначенным для преобразования энергии потока текучей среды в электрическую энергию в условиях малых и средних рек.

Изобретение относится к саморегулируемой подвеске крыла, а более конкретно к устройству саморегулируемой подвески (36) крыла, в котором крыло (34) находится в потоке текучей среды (2), обычно в приливном течении.

Изобретение относится к водному транспорту и может быть использовано для обеспечения движения наводных и подводных транспортных средств. Водяной реактивный двигатель содержит входное устройство 1, сопло 2, на одном валу установленные насосы 3 и 4 высокого и низкого давления и турбину 5.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую.

Устройство для преобразования энергии воды в механическую энергию вращательного движения относится к гидроэнергетике и может быть использовано в гидроагрегатах ГЭС.

Изобретение относится к гидроэнергетике. Гидроэлектростанция содержит водовод 1 с входным конфузором 3 и выходным диффузором 4, разделенный вертикальными стенками 13 на рабочую и аварийную магистрали 14 и 15.

Группа изобретений относится к гидроэнергетике и может быть использована как самостоятельно для выработки электроэнергии, так и в составе плотинных гидроэлектростанций (ГЭС), деривационных ГЭС, свободнопоточных ГЭС в системах водоснабжения, водоотведения и водотоках каналов.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к малым гидроэлектростанциям. Устройство превращения энергии свободного течения воды в электроэнергию содержит корпус 1, в котором на валу 2 установлено гидроколесо.

Группа изобретений относится к технологиям выработки гидроэлектроэнергии и, в частности, к гидроэлектрической энергетической установке без обустройства плотины.

Изобретение относится к гидроэнергетике. Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) для высоких напоров воды, содержит вертикально установленную трубу 2, в нижней части которой содержится приставка 5, в которой установлена колпакоподобной формы гидротурбина 6 с радиальными лопастями.

Изобретение относится к гидроэнергетике. Гидроэнергетическая установка содержит установленные на раме 6 гидротурбину 1, выполненную с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, кинематически связанную с электрогенератором 2, формирователь потока 5, выполненный в форме конфузора, сообщенного с рабочим каналом, в котором размещена гидротурбина 1, якорное устройство, балластные емкости 11 и руль.

Изобретение относится к альтернативным источникам электроэнергии, в частности к приливным электростанциям. Способ заключается в том, что часть акватории бассейна, закрытого дамбой со стороны моря, с впадающей в него рекой, выход в море которой осуществляется через установленные в дамбе откидные или понтонные затворы только при отливе, вместе с руслом реки от ее устья и до дамбы отсекают плотиной, предназначенной для создания со стороны речного русла верхнего бьефа.

Изобретение относится к гидравлическому аппарату для извлечения энергии из движения волн. Автоматически регулирующийся гидравлический аппарат 200 для преобразования энергии волн содержит насос 201, предназначенный для перекачивания через гидравлический аппарат 200 текучей среды.

Изобретение относится к использующей течение воды энергоустановке. Энергоустановка (10) предназначена для размещения под водой и содержит лопасти или лопатки (12), прикрепленные к вращающейся замкнутой цепи (14), и по меньшей мере один генератор (60), предназначенный для выработки электроэнергии и соединенный с замкнутой цепью (14).

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к низконапорным гидроэлектростанциям, в том числе к приливным электростанциям. Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в упрощении приливной электростанции.

Изобретение относится к гидроэлектрической турбине с плавающим ротором. .

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при создании ветро- и гидроустановок разной мощности, работающих в свободных воздушных или водных потоках.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к турбинам, предназначенным для извлечения энергии из потока воды, например, с целью выработки электроэнергии. .

Изобретение относится к турбинам и энергетическим блокам, вырабатывающим электричество из потока текучей среды. .

Изобретение относится к способу испытаний гидроэлектрической турбины, позволяющему выполнять испытания турбины до ее окончательной установки на дне моря путем моделирования прохождения приливно-отливных течений воды через турбину. Способ испытания гидроэлектрической турбины 10, содержащей статор и ротор, расположенный с возможностью вращения внутри статора, содержит следующие этапы: закрепление турбины 10 на транспортном судне 18, транспортировка турбины 10 и судна 18 на открытое водное пространство, размещение турбины 10 таким образом, чтобы по меньшей мере ротор был погружен и перемещение транспортного судна 18 и турбины 10 по воде с тем, чтобы вызвать вращение ротора. Изобретение направлено на обеспечение возможности определения работоспособности турбины перед её установкой и закреплением на дне моря. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх