Нова ват АД
39A, Jerusalem Street. Sofia, BG - 1784, E-mail me Voice / Fax: +3592 8760 431, +3592 8770 481, +3598 9787 2857,+359 888 40 39 13
Вижте представянето по bTV на новоизобретената реактивна пропелерна турбина тук
Bидеоклипове на реактивни хидрокинетични турбини вижте тук !!!
Видеоклипове на реактивни вятърни турбини вижте тук !!!!
Видеоклипове на eлектроцентрали на морски/океански вълни вижте тук !!!!
Нова книга : Хидрокинетични турбини - д-р инж. Георги Тончев
През изминалия 20-ти век се смяташе, че ВЕЦ са много природосъобразни електроцентрали. Наистина те не ползват замърсяващи природата горива. Съответно – въглеродните окиси и други замърсявания от горенето на въглища и природен газ се избягват напълно. Но с прогресиращото глобално затопляне, все повече внимание се обръща на парниковите газове. Известно е, че метанът е основен причинител за разрушаване на озоновия слой, което директно води до увеличена слънчева радиация на планетата, а от това и затоплянето й. А метанът е около 20 пъти по-вреден за атмосферата от въглеродния диоксид, който се изхвърля в атмосферата от всички ТЕЦ, независимо какво гориво изгарят.
Всеки ВЕЦ има водохващане или язовир, което нарушава естествения отток на водите, което води до осушаване на речните корита със съответните необратими последици за речните и околоречните екосистеми и до опустиняване на терените около заливните тераси на реките. Но се оказва, че не е само този проблем. Много сериозен проблем следва от заблатяването и неизменното затлачване на водохващанията, в които кислородът е крайно недостатъчен за естествена речна флора и фауна. Тя загива и на нейно място се развиват мащабни гнилостни процеси, които водят до отделяне на големи количества метан. Някои изследвания в тропически язовири на ВЕЦ, показват, че отделяните метан и други парникови газове са до 4-пъти повече от тези на ТЕЦ със съизмеримо електропроизводство. В нашите климатични условия отделяният метан от язовирите на ВЕЦ не е толкова много, но във всички случаи атмосферното замърсяване е значително. Поради посочените и други причини, още в края на миналия век Световната банка спря финансирано на ВЕЦ. Но така или иначе, реките носят много енергия и тя следва да се използва, но по природосъобразен начин. Затова започна бързо развитие на нова област в хидроенергетиката, която използва кинетичната енергия на водата, за разлика от ВЕЦ, които разчитат на потенциалната енергия. Оползотворяването на кинетичната енергия на водата става с хидрокинетични и водовъртежни турбини. На тази тема е посветена книгата „Хидрокинетични турбини”, която е второ допълнено издание.
С представените в тази книга правно защитени иновативни технически решения се постига висока степен на оползотворяване на кинетичната енергия на речните и каналните течения, на водовъртежите, на морските вълни и на приливите и отливите. Включително и за генерирането на екологично чисто електричество. Неговата цена се получава напълно конкурентноспособна на цените на тока от познатите у нас ТЕЦ и АЕЦ. Представените патенти и ноу-хау, на страниците на тази книга, имат широкообхватни глобални приложения и затова последната 14-та глава от книгата е на английски език. В нея са резюмирани техническите новости от останалите 13 глави, които са на български език. Но освен глобално значение, хидрокинетичната енергетика може да намери важно място и у нас. Известно е, е че енергетиката в България е силно зависима от внос на суровини. Затова е добре да се обърнем към местните възобновяеми енергийни ресурси. Например, енергията, която носи река Дунав е огромен ресурс, който за съжаление изобщо не ползваме. В тази книга се предлагат редица нови български технологии и технически средства за екологично усвояване на кинетичната енергия на реките, без строителството на бентове и язовири. Хидрокинетичните турбини, предпазват речните брегове от ерозия, като отнемат разрушаващата сила на водното течение и преобразуват кинетичната енергия на водата в полезна енергия.
Ако разгледаме само едно изобретение от книгата – например водовъртежната ВЕЦ, може да открием многопосочни ползи от него:
Ниска себестойност на енергията, защото се използва естественото, поддържано от земното въртене, стабилно въртене на водата във водовъртежа. А енергията на въртящата се вода се усвоява в много висока степен от чрез изобретената нескъпа реактивна водовъртежна турбина.
Избягване на водоеми и тръбопроводи, които са неизбежни при добре познатите ни ВЕЦ, с всичките неприродосъобразни последици от тях
Стимулиране на аеробния живот в реките, чрез обогатяването на водата с кислорода от въздуха във водовъртежа и турбината в него.
Обогатяването на реките кислород има не само жизнено важно значение за речната фауна, но и съществено възпира гниенето, при което се отделя опасния парников газ метан. Затова използването на водовъртежни електроцентрали може да има много широко приложение у нас, не само на реки и канали, но и в пречиствателните станции на отпадни води, където, така или иначе, следва да се прави кислородно обогатяване на пречистваните води. С това иновативно решение не само се произвежда евтина електроенергия, но и водата се аерира.
Вижте повече на www.b2b.bg/hydrobook.html
Електроенергия от морски и речни течения
Описанието е основано на пет нови български изобретения
От края на миналия век успешно се работи за развитието на технологии за понтонни ВЕЦ и други видове безбаражни плаващи 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 плаващи 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
Друг вид потопени и полупотопени турбини за свободно водно течение са хоризонтално-осевите хидрокинетични турбини - вижте видео тук.
Видеоклипове на няколко напречнопоточни хидрокинтични турбини с прави и хеликално усукани лопати вижте тук.
Видео на умален модел на полупотопено реактивно водно колело вижте тук
Плаващи понтонни и подводни ВЕЦ на свободно водно течение
Неприродосъбразността на познатите ни ВЕЦ е позната. Освен, че те заблатяват реките и унищожават аеробния живот в тях, осушават речните корита и опустиняват обширни площи с плодородни земи с всички неблагоприятни последствия за речните и околоречните екосистеми. Далеч по-природосъобразни са плаващите ВЕЦ, които избягват всички гореизброени недостатъци и са по-евтини в крайна сметка. Те използват така наречените хидрокинетични турбини.
Аналогията на хидрокинетичните с вятърните турбини
Хидрокинетичните турбини са аналогични на вятърните, само че под водата при нейното свободно течение в реки, канали, морски и океански течения, приливи и отливи. Цялото развитие на модерните пропелерни вятърни турбини е основано на теорията и практиката на самолетните витла. Тяхното широко приложение при самолетите бе през първата половина на миналия век. Главна причина за отказ от използване на пропелери за самолетни двигатели, през втората половина на миналия век и досега е, че те са крайно неефективни при скорости на самолетите от порядъка на 400-500 км. в час и по-високи, особено на по-големи височини. Това се дължи на факта, че при много високи обороти самолетните витла се въртят с надзвукови скорости, при което се променят рязко аеродинамичните условия, за които те са проектирани и замяната на витловата тяга при самолетите с реактивна стана неизбежна.
Пропелерите (витлата, лопатите) на модерните вятърни турбини още в края на миналия век достигнаха до същия нерешим проблем, поради надзвуковата скорост на въртене на периферните краища на лопатите им. На практика всички съвременни ветротурбини от мегаватовия клас имат този проблем, поради което около една четвърт от дължината на лопатите им е неефективна. Роторните лопати се въртят поради разликата в налягането от двете им страни. Но при това въртене непрекъснато преминава въздух (през страничните ръбове и края на лопатата) от страната на повишеното налягане към обратната страна с понижено налягане, което причинява големи загуби на енергия (индуктивни загуби), особено в периферията на лопатите. Освен това - протичането на въздуха е основната причина за неприемливо високия шум, който издават лопатите при въртенето си.
Ефективност на вятърните и хидрокинетичните турбини
Поради изложените по-горе причини ефективността на вятърните и аналогичните им хидрокинетични турбини е силно ограничена. Изначално използването на самолетните пропелери е да създават двигателна тяга, а вятърните лопати имат за цел не да създават тяга, а да се въртят с по-високи обороти. И ако за самолетните витла един начин частично да се намалят енергийните загуби е като се намалят оборотите и увеличи въртящият им момент, то намаляването на оборотите на вятърните турбини не е подходящо по-принцип. Очевидно е, че аналогията между самолетните витла и вятърните турбини, поради общите аеродинамичните принципи и практики, на които те се подчиняват, е изчерпала своите възможности за увеличаване производителността на турбините, аналогично на изчерпването на възможностите на витлата като теглителни машини за самолетите. Неизбежно е търсеното на нови радикални технически решения, които да са специфични сили за вятърните турбини, защото е контрапродуктивно те да продължават да експлоатират само аеродинамичните сили, както при самолетните витла. Новите решения водят до намирането на други сили и механизми, при които кинетичната енергия на флуидите (независимо вятър или водно течение) да въртят лопатите с цел именно въртене, а не създаване на тяга.
Радикално увеличена ефективност на реактивните турбини
В поредица изобретения за вятърни и хидрокинетични турбини, представени на това видео, на тези страници и в тази книга използваме неексплоатирана досега сила, а именно реактивната. По подобие на отказа от самолетните витла и замяната им с реактивна тяга. Само, че при новоизобретените пропелерни машини реактивната тяга се използва за създаване на реактивен въртящ момент, за което е необходима радикална промяна на формата и конструкцията на пропелерните лопати. Или с други думи - реактивната тяга се "впряга" да върти турбините, а не да ги тегли.
Една хидрокинетична реактивна турбина с два ротора е показана на това видео. Първият ротор е с обикновени лопати. Той е с по-малък диаметър от втория, който е с по-дълги реактивни лопати. Късите лопати на първия ротор насочват допълнителна вода към реактивните лопати на втория ротор, които са подходящо конструирани така, че да се предотвратят индуктивните загуби и да насочват реактивна струя зад лопатите така, че тя да създаде реактивен въртящ момент, значително подпомагащ въртенето на турбината, която се върти и на аеродинамичен принцип, както от по-късите лопати, така и от реактивните. Имено поради включването на нова въртяща сила и намаляването на индуктивните загуби, производителността на новоизобретените турбини, с различни видове реактивни лопати, е около два пъти по-висока от тази на най-добрите лопати, експлоатиращи само аеродинамични сили.
Вижте представянето по bTV на новоизобретената реактивна пропелерна турбина тук
Видеоклипове на най-новите патенти вижте тук
Плаваща 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 . Добра комбинация са хидрокинетичните с вятърни турбини на обща платформа и с обща трансмисия - например, хидростатична. Една подходяща вятърна турбина за такава комбинация е показана на това видео. Тя е специално конструирана с два реактивни канала в периферията на S-ротора. Самостартира при много ниски ветроскрости и има самоспиращ ефект при силни ветрове. Предназначена е за слаби, непостоянни и с висока турбулентност ветроусловия, както и в градски условия.
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
Видеоклипове, показващи най-новите патенти, вижте тук.
39A, Jerusalem Street. Sofia, BG - 1784, Е-mail: George Tonchev
Voice / Fax: +3592 8760 431, +3592 8770 481, +3598 9787 2857, +359 888 40 39 13,
София, Тел.: 02 8760 431, 02 8770 481, 0897 872 857, 0888 40 39 13, Е-mail: George Tonchev
Author and inventor: © George Tonchev
For patent publications see here