Нова ват АД
София - 1784, бул. Йерусалим 39А, Тел.: 02 8760 431, 02 8770 481, 0897 872 857, Е-mail: mig@bulinfo.net
Съобщение за медиите вижте тук
Електроенергия от морски и речни течения
Описанието е основано на четири нови български изобретения
От края на миналия век успешно се работи за развитието на технологии за понтонни ВЕЦ и други видове безбаражни водни електроцентрали с използването различни типове безнапорни турбини, които се наричат още и хидрокинетични. Тези технологии са добре пазена тайна и са обекти на специална защита като ноу-хау и патенти. Това не е случайно. Очаква се в най-близко бъдеще електроенергията, добита за сметка на кинетичната енергия на речните и морските течения, да стане по-евтина от тази, генерирана от вятърните електроцентрали и да бъде най-евтината енергия, получавана от всички други видове възобновяеми енергийни източници. Експериментални технологии с хоризонтално осеви турбини се тестват на приливите и отливите в Южна Англия. А понтонна турбина, с вертикална ос бе пробвана на понтон в морското течение на пролива Месина между Апенинския полуостров и остров Сицилия. Освен турбинните, известни са и нетурбинни технологии за превръщане на кинетичната енергия на водните течения в полезна такава, но те се използват много по-рядко.
Използването на конвенционалните турбинни и не турбинни технологии достигна вече своя лимит на технически възможности. Не спират техните усъвършенствания, но те малко допринасят за повишаване на ефективността на работата им като конвертори на кинетичната енергия на потока. Причините за това са, че известните физични принципи на работата им са достигнали до своя технически предел. Затова по-нататъшното увеличение на ефективността им изисква радикално нови технически решения, които се основават на досега слабо или никакво използване на други технически решения. Част от такива са реактивният принцип и използването на центробежните сили при турбините (вижте позиции 45, 46, 47, 48, 49, 50 на началната страница ). Наред вече с използваните, посочените две технически решения дават възможност за радикално увеличение на производителността на турбините, за които става въпрос на тези страници.
Главният проблем на хоризонтално-осевите турбини за водните течения е, че те сменят посоките си, както е при приливите и отливите, а и дори когато текат еднопосочно, то направлението на потока не е постоянно по посока. Отклонението е минимум няколко ъглови градуса, а може да достигне и до десетки градуси. Подобно е положението и в речните и морските течения. Затова използването на конвенционалните хоризонтално-осеви турбини не е най-удачният вариант, защото, те ако се направят да следват точно посоката на течението ще станат много сложни и скъпи, а ако не го следват - то ефективността им ще е ниска.
Реактивни хидрокинетични турбинни за понтонни ВЕЦ
Радикално решение на горепосочения проблем са турбините, които се въртят напречно на потока и затова за тях няма значение от коя посока е течението- те винаги се въртят в една посока. По принцип тези турбини са по-ниско ефективни от хоризонтално-осевите, защото за всеки оборот, лопатите им се въртят половин оборот срещу течението и половин оборот по течението. Този проблем е преодолян чрез новоизобретените реактивни напречнопоточни турбини, за които разказваме на тези страници. Тяхното въртене се ускорява, независимо от това дали лопатите им се движат по потока или срещу него. Те са конструирани така, че в кухините на лопатите им се създава повишено водно налягане, предизвикано от центробежната сила при въртенето им. Под действието на това налягане, водата излиза с висока скорост през периферните отвори на лопатите и създава реактивна струя, която непрекъснато предизвиква и въртящата реактивна сила, независимо дали лопатите им се движат по потока или срещу него. Понеже центробежната сила е пропорционална на квадрата на оборотите на турбината, а реактивната въртяща сила е пропорционална на квадрата на скоростта на реактивната струя, изтичаща от периферията на лопатите, то реактивният въртящ момент няколкократно изпреварва нарастването на оборотите, което обяснява и значително по-високата им ефективност.
Главното преимущество на вертикално-осевите реактивни напречнопоточни турбини за понтонни и други хидрокинетични ВЕЦ, е че те са под водата, но всичко друго е над водата, което поевтинява понтонната ВЕЦ като цяло и опростява и улеснява оперативното й обслужване.
Енергийната реализация на водната кинетична енергия не изисква никакви баражи, завирявания и водосборни съоръжения. С това се избягват всички екологични проблеми, свързани с тяхното строителство и експлоатация. Хидрокинетичните енергийни инсталации и централи се монтират непосредствено в морета, реки и канали, включително и на закотвени в тях понтони. Вижте снимка на понтонна хидрокинетична турбина с 3 вертикални реактивни лопати тук
Понтонна водно-електрическа централа на свободно речно течение
Показаната на видеото хидрокинетична ВЕЦ не изисква, нито водохващане, нито напорни тръбопроводи. За нея не се прави сграда, където да бъдат турбините и другите съоръжения и апарати. Те се монтират под и над закотвени понтони в реката или на фундаменти в дъното й. Хидрокинетична електроцентрала е широко приложима за самостоятелно електрозахранване на свързани и несвързани към публичната електромрежа обекти, както и за хибридни хидро-фотоволтаични инсталации. Новоизобретена гравитационна водовъртежна хидроелектрическа централа (ГВВЕЦ) и хидрокинетична електроцентрала с реактивни Савониус турбини са представени тук
Хидрокинетичната ВЕЦ се изгражда на модулен принцип, при което всеки модул е съставен от две контравъртящи се турбини, свързани през диференциална предавка към мултипликатор на оборотите. Към бързооборотния вал на мултипликатора е куплиран електрогенератор. Той е безчетков, с променливи обороти, което позволява турбините да се въртят с променливи обороти, според условията на течението. По този начин максимално се използва кинетичната енергия на свободно течещата вода за преобразуването й в електричество. Променливото, по честота и по амплитуда, напрежение от генератора, чрез електронни устройства, се трансформира в стандартно напрежение на електрическата мрежа. Най-често се използват генератори / алтернатори с независимо собствено възбуждане от постоянни магнити. Така ВЕЦ работи независимо от това, дали качеството на електричеството от публичната мрежа е стандартно или не, както и може да работи напълно самостоятелно, без да свързана към каквато и да е друга елмрежа. Редица технически решения, използвани в хидрокинетична електроцентрала, са изобретения и са под патентна закрила.
Лопатите на турбините се въртят сравнително бавно и не са заплаха за речните обитатели, които се движат много по-бързо от тях. Поради липсата на каквото и да е било строителство в руслото на реката и около него, изграждането на хидрокинетичните електроцентрали става многократно по-бързо и по-евтино. За разлика от познатите ВЕЦ, хидрокинетичните турбини използват многократно една и съща вода и затова те се нареждат последователно една след друга по водното течение. Освен последователно, турбините могат да се монтират и в редове, напречно на течението. Така се получават хидроенергийни паркове, които се състоят от множество турбини, чиято обща мощност може да достигне мегавати. Подходящи места за монтиране на хидрокинетични турбини са също каналите, по които изтича водата от турбините на традиционните ВЕЦ, деривациите и водните тунели между язовирите и други подобни. В тези случаи може да се направи енерго-ефективна комбинация между хидрокинетични и водовъртежни ВЕЦ с реактивни Савониус турбини, които са описани по-подробно тук.
Вижте видео на модул от понтонна хидрокинетична ВЕЦ с две турбини, всяка с по три реактивни роторни лопати. Всяка лопата е специално конструирана така, че пряко влизащата в кухината й вода, при ниски обороти, се отклонява към задните й отвори и създава реактивна въртяща сила. Това съществено допринася за високия коефициент на трансформация (к.п.д.) на кинетичната енергия на потока в полезна енергия на въртене на турбината. Именно с този висок к.п.д. (при различни скорости на потока и в турбулентно течение) такива турбини превъзхождат значително и най-добрите известни досега. Благодарение на това, в годишен план, новоизобретената турбина с реактивни лопати дава най-високо годишно електропроизводство, в сравнение с всички известни водни турбини при съпоставими технически параметри и водни условия. За реактивните лопати вижте повече тук
За хидрокинетичните ВЕЦ повече може да прочетете тук
С изобретените универсални лопати се конструират различни видове безнапорни водни турбини за работа в свободни речни и морски потоци, както и в естествено осцилиращите течения, създавани от морските вълни, приливите и отливите, без необходимост от, каквито и да е било, водохващания и напорни тръбопроводи. Те имат и същественото предимство, че винаги се въртят в една посока, независимо от посоката на движение на водното течение, в което те са поставени. А това значително опростява и поевтинява използването им като ротационни хидродвигатели за задвижване на еднопосочно въртящите се електрогенератори.
У нас огромният хидрокинетичен ресурс на река Дунав е напълно неизползван за енергийни цели. А понтонните ВЕЦ са едни отлични технически решения за усвояването му. Освен това, около 10% (десетки мегавати) от хидроенергията в нашите конвенционални ВЕЦ остава неусвоена. Част от нея също може да се оползотвори чрез различни видове хидрокинетични турбини, които представяме на тези страници.
Турбините в модула на хидрокинетична ВЕЦ са конструирани и защитени, съгласно две нови български изобретения:
Тончев Г., “Роторна лопата”, съгласно регистрация №109 729 / 2007 г. в Патентно ведомство на Р България
Тончев Г., “Универсална реактивна роторна лопата”, съгласно регистрация № 110 052 / 2008 г. в Патентно ведомство на Р България
А самите понтонни електроцентрали са разработени и защитени в следните две изобретения:
Тончев Г., “Двутурбинна хидроелектроцентрала”, съгласно регистрация № 110 075 / 2008 г. в Патентно ведомство на Р България
Тончев Г., “Система за производство на електричество от водни течения с реактивни Савониус турбини ”, съгласно регистрация № 110 126 / 2008 г. в Патентно ведомство на Р България
Евросубсидии и грантове за усвояване на ВЕИ са представени тук
39A, Jerusalem Street. Sofia, BG - 1784, E-mail me
Voice / Fax: +3592 8760 431, +3592 8770 481, +3598 9787 2857
Author and inventor: © George Tonchev
For patent publications see here