Съобщение за медиите вижте тук

Георги Тончев

Видеоклипове на eлектроцентрали на морски/океански вълни вижте тук !!!!

За законовите преференции при инвестициите във ВEИ вижте повече тук

Новоизобретена българска водовъртежна ВЕЦ и демонстрация на водовъртежна реактивна турбина за нея

Широко приложно поле имат водовъртежните ВЕЦ. Подходящи места за тях са реките, напоителните канали, каналите, по които изтича водата от турбините на традиционните ВЕЦ, паралелно на напорни и безнапорни водопроводи за питейни и промишлени нужди, водните тунели и деривациите между язовирите и водохващанията за съществуващи ВЕЦ и много други подобни.

Малките водни падове, около 1 метър, не са икономически изгодни за строеж на познатите ВЕЦ, при които се използва потенциалната енергия на водния пад, защото той е незначителен. Но ако се върти водата в даден водовъртежен басейн, то енергията на въртенето й се добавя към тази на водния пад. Сумарната енергия се увеличава и става икономическо изгодно да се преобразува в електрическа. А самото въртене е естествено обусловено от въртенето на Земята. Това въртене е напълно стабилно и технически удобно за преобразуване във въртене на водовъртежна турбина. Във всички известни ВЕЦ водата постъпва линейно и затова техните турбини имат специални направляващи апарати, които да пренасочват и завъртят линейно постъпващия воден поток към лопатите им. В случая, и по принцип, водовъртежна турбина няма никакъв направляващ апарат към ротора си, което няколкократно я поевтинява (около 3 пъти). Самата конструкция на кухите лопати, не само замества направляващия апарат на известните турбини за ВЕЦ, но ускорява и насочва изтичащите реактивни струи по оптимален начин. Затова изобретената реактивна водовъртежна турбина е в пъти по-евтина от традиционните хидро турбини, защото скъпият, тежък и обемист направляващ апарат е заменен от къси кухи и леки реактивни турбинни лопати. Второто предимство на водовъртежа, е че водата попада в отвор в центъра на басейна със сравнително малък диаметър, поради което тя се ускорява допълнително и трето, въртящата се вода има свойство да понижава температурата си и да увеличава плътността си (максимална плътност водата има при температура +4 градуса по Целзий).

Водовъртежната ВЕЦ се възползва от естествено и стабилно въртящата се вода, което безплатно увеличава разполагаемата водна енергия в басейна. Разбираемо е, че при този радикално нов начин за увеличаване на енергията е необходима и нова технология за оползотворяване на това увеличение. Съответно - радикално ново техническо средство. То е специално измислената и конструирана вертикално осева турбина. Принципът на работа на водовъртежната турбина може да се сравни с познатите центрофуги на пералните машини. Както водата се изтласква през отворите във въртящия се барабан на пералнята, така водата се изтласква през вътрешните пробити стени на кухите лопати на турбината. Но в турбината тя попада в стесняващ се канал, който ускорява движението й и я извежда с висока скорост през периферния процеп на лопатите.

Демонстрираната реактивна водовъртежна турбина е самоускоряваща, защото при въртенето си, под действието на центробежните сили, тя непрекъснато изтласква, ускорява и изхвърля водата през периферните процепи, в посока обратна на въртенето. Така се създава реактивна сила по посока на въртенето, която умножена по радиуса на турбината е равна на въртящия реактивен момент, който значително подпомага въртенето на ротора. Поради това наричаме турбината самоускоряваща се. А началното завъртане на турбината е вследствие на увличането й от водовъртежа, тъй като тя е монтирана в центъра на окото му. Водовъртежната турбина обикновено се върти с обороти, близки до тези на водовъртежа или малко по-големи. Но тя не може да се самоускорява (разгонва) до разрушителните много високи обороти, което е характерно за напорните турбини на конвенционалните ВЕЦ. При тях това е недопустимо, защото те ще се саморазрушат от високите си обороти. Те се предпазват от разгонване с автоматизирани съоръжения, което ги усложнява, оскъпява и увеличава риска от аварии.

Поради новия принцип на действие новоизобретената самоускоряваща се водовъртежна турбина е с много висок коефициент на полезно действие, което решително допринася за повишената енергийна ефективност на водовъртежната ВЕЦ, като цяло. Инвестициите в подобни електроцентрали са сравнително ниски, защото нямат скъпите напорни тръбопроводи и бентови съоръжения. Затова те са и много рентабилни и се изплащат за 2 до 3 пъти по-кратки срокове, в сравнение с тези за традиционно познатите ВЕЦ. А екологичните предимства на ВЕЦ, без каквито и да е водосборни, водонапорни и други крайно неприродосъобразни и скъпи водносилови хидротехнически съоръжения е напълно избегнато. Точно обратното. Вместо заблатяването на водосборните съоръжения на познатите ВЕЦ и унищожаването на аеробния живот в тях, съпроводено с многократно засилено гниене, обилно отделящо крайно вредния за атмосферата метан, то във водовъртежния басейн водата се обогатява на кислород, с което стимулира аеробния живот и рязко се намаляват гнилостните процеси в нея.

Енергийно обяснение на
увеличената ефективност на водовъртежната ВЕЦ
В изложението казахме, че намаляването на температурата на водата във водовъртежа води до енергийно компенсиращо допълнително увеличение на кинетичната й енергия, която се оползотворява от специално изобретената реактивна турбина, която е основен предмет на изобретението. Този ефект на преобразуване на термичната водна енергия в кинетична е известен още под името воден имплозивен ефект. Затова водовъртежната ВЕЦ може да се нарече още и имплозивна ВЕЦ, в която имплозивната технология, чрез завъртането, води до вътрешно преразпределяне на общата енергия на водата, в посока към увеличаване на кинетичната част от енергията за сметка на намаляване на термичната. А точно кинетичната енергия върти турбината, а не топлината на водата. Подобно нещо изобщо няма в известните ВЕЦ. При тях потенциалната енергия на водния пад се превръща в кинетична на постъпателно движение, а завъртането към турбинните ротори става, както споменахме, в специални направляващи апарати. Няма имплозивно преразпределение на общата водна енергия за увеличаване на производителността на познатите ВЕЦ. При тях увеличаването на производителността може да бъде само експлозивно (обратното на имплозивно) чрез увеличаване на водния пад, водния дебит или и двете.

Енергийно обяснение на
увеличената ефективност на водовъртежната турбина

1.Ускорение на водата в радиалния реактивен канал, поради стеснението му
Лопати на турбината са кухи. Входящите им отвори са 3-5 пъти по-големи от изходящите в периферния процеп на лопатите, през които водата се инжектира по допирателната на въртенето на ротора. Съгласно принципа на непрекъснатостта на потока (водата е практически несвиваема), скоростта на изтичащата от лопатите вода е 3-5 пъти по-голяма, от тази на входящата, защото каквото количество вода влиза – също излиза. А, примерно, през пет пъти по-малък изход отколкото е входа следва, че водата трябва да се движи пет пъти по-бързо. Известно е че, реактивната сила е пропорционална на квадрата на скоростта на излизащата вода. Затова реактивната сила на изтласкваната вода е от 9 до 25 пъти по-голяма, от реактивна сила, предизвикана от скоростта на входящата в лопатите вода. А съответният реактивен въртящ момент е максимален, защото струите изтичат от периферията на ротора, които са на най-голямо възможно разстояние от оста на въртенето й (т.е. реактивната сила е приложена върху най-дългото рамо - реактивният момент е равен на реактивната сила по рамото й).

2. Ускорение на водата в реактивния канал, поради феноменалната центробежна сила
Освен ускоряването на струята, поради стесняващия се профил на кухината на лопатата към периферията й, допълнително ускорение на водата в канала създава и центробежната сила, предизвикана от въртенето. Тази сила е пропорционална на квадрата на оборотите (при двойно по-високи обороти ротора – четири пъти по-голяма сила) и тя е налице и при равномерно движение (постоянни обороти не ротора). Последното е съществено важно, защото класическата дефиниция за положителна сила е пряко свързана с някакъв вид ускорително движение, а когато то е равномерно - силата е нула. Затова, от теоретична гледна точка центробежната сила не се вписва в класическото понятие за сила и може да се нарече физичен феномен.

Енергийно обяснение на
регулацията и настройките на водовъртежната турбина
Турбината има две настройки.

• Едната е като се променя разстоянието, на което се прихлупват двете полуцилиндрични лопати по вертикалните си диаметрални сечения. Промяната на това разстояние променя разпределението на водния поток между вдлъбнатите части на двете лопати.

• Втората е като се изменя ширината на изходящия периферен процеп на всяка лопата, с което се изменя съотношението между площите на входящите и изходящите сечения – съответно степента на ускорението на водата в радиалния канал.

За хидрокинетичните ВЕЦ повече може да прочетете тук 

Георги Тончев

Inventions & Technologies of Renewable Energy

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