Багатофункціональна занурена гідроелектростанція з використанням поновлюваних джерел енергії

Реферат: Багатофункціональна занурена гідроелектростанція з використанням поновлюваних джерел енергії включає занурені платформи, виконані у вигляді резервуарів, розділених на нижню і верхню секції, містить гідротурбіну з генератором у верхній секції на одній з занурених платформ і приймальні ємкості для води в нижніх секціях на інших платформах, з'єднувальні трубопроводи між зануреними платформами, вітрові і хвильові енергоустановки, а також опорні стійки з майданчиками на перекриттях верхніх секцій занурених платформ. По опорних стійках, розташованих на верхньому перекритті занурених платформ, виконане опорне кільце, по периметру якого, на рівні хвильового впливу, розташовані хвильові енергоустановки, робочі органи яких з'єднані штангами зі штоками відкачувальних насосів, що розташовані в нижніх секціях занурених платформ. Вище рівня хвильового впливу, на монтажному майданчику, встановлені вітродвигуни, зусилля від яких через штанги передають відкачувальним насосам, розташованим в нижніх секціях занурених платформ. UA 81569 U (12) UA 81569 U UA 81569 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гідроенергетики і може бути застосована при виробці електроенергії з використанням хвильових і вітрових енергоустановок. Відома занурена хвильова електростанція для використання енергії хвиль, в якій занурена платформа з генератором і гідротурбіною занурені на глибину робочого напору турбіни, а вода спрямовується у встановлені нижче турбіни ізольовані від водного довкілля ємкості, з'єднані один з одним трубопроводами і обладнані насосами з хвильовим приводом для відкачування води з цих ємкостей (див. патент UA № 95525, F 03 В 13/14, 2009 p.). Недоліком цієї зануреної хвильової електростанції є те, що хвильова енергоустановка для відкачування води з ізольованих від водного довкілля ємкостей є єдиним джерелом енергії для забезпечення роботи зануреної електростанції. При припиненні роботи хвильової енергоустановки робота зануреної електростанції після заповнення ємкостей припиняється. Іншого джерела енергії для відкачування води із заповнених ємкостей немає. Відомий спосіб отримання енергії із стабільними технічними характеристиками на зануреній електростанції, в якій використовується гідростатичний тиск на глибині занурення турбіни для створення її робочого напору з відведенням води від турбіни в ізольовані від водного довкілля ємкості з відкачуванням води водяними насосами з приводом від вітродвигунів (див. патент UA № 65184, F 03 В 13/22, 2011 p.). Недоліком цієї зануреної електростанції є те, що вітрові енергоустановки, що забезпечують роботу зануреної електростанції шляхом відкачування води з ємкостей, є єдиним джерелом енергії для її роботи. За відсутності вітру, після заповнення ємкостей, робота зануреної електростанції припиняється. Інше джерело енергії відсутнє. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення зануреної гідроелектростанції, на якій для вироблення електроенергії технологічно об'єднана енергія різнотипних енергоустановок, працюючих від різних джерел енергії, як одночасно, незалежно один від одного, так і нарізно, накопичення потенційної енергії і її використання при виробці електроенергії, а також робота зануреної гідроелектростанції в гідроакумулюючому режимі. Поставлена задача вирішується тим, що в багатофункціональній зануреній гідроелектростанції з використанням поновлюваних джерел енергії, що включає занурені платформи, виконані у вигляді резервуарів, розділених на нижню і верхню секції, має гідротурбіну з генератором у верхній секції на одній з занурених платформ і приймальні ємкості для води в нижніх секціях на інших платформах, з'єднувальні трубопроводи між зануреними платформами, вітрові і хвильові енергоустановки, а також опорні стійки з майданчиками на перекриттях верхніх секцій занурених платформ, згідно з корисною моделлю по опорних стійках, розташованих на верхньому перекритті занурених платформ, виконане опорне кільце, по периметру якого, на рівні хвильового впливу, розташовані хвильові енергоустановки, робочі органи яких з'єднані штангами зі штоками відкачувальних насосів, що розташовані в нижніх секціях занурених платформ, а вище за рівень хвильового впливу, на монтажному майданчику, встановлені вітродвигуни, зусилля від яких через штанги передаються відкачувальним насосам, розташованим в нижніх секціях занурених платформ. Крім того, у верхніх секціях занурених платформ встановлені гідрокомпресори для отримання стислого повітря, що мають насоси з електроприводом і поданням електроенергії від генератора зануреної електростанції, а також мневмотурбіна з генератором для вироблення електроенергії при використанні потенційної енергії стислого повітря. Крім того, в нижній секції зануреної платформи, розташованої на найнижчій відмітці і з'єднаної з іншими платформами трубопроводами, встановлені відкачувальні водяні насоси з електроприводом і поданням електроенергії від джерел, що знаходяться за межами електростанції. Між сукупністю відмітних ознак технічного рішення, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступна система причинних наслідкових зв'язків. Установлення на рівні хвильового впливу по периметру опорного кільця хвильових енергоустановок, а вище за рівень хвильового впливу - вітрових енергоустановок з передачею зусиль від них на відкачувальні насоси, дозволяє використовувати два джерела поновлюваної енергії і збільшити осереднений об'єм відкачуваної води з приймальних ємкостей нижніх секцій занурених платформ, що збільшує потужність гідроелектростанції і кількість електроенергії, що виробляється. Установлення у верхніх секціях занурених платформ гідрокомпресора з насосами, що мають електропривод, і подачею електроенергії до нього від генератора зануреної гідроелектростанції, а також установлення пневмотурбіни з генератором для вироблення електроенергії при використанні потенційної енергії стислого повітря забезпечує швидке накопичення потенційної 1 UA 81569 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 енергії і її використання, не залежно від наявності або відсутності хвильового або вітрового впливу на енергоустановки. Установлення водяних насосів з електроприводом на нижній секції зануреної платформи, що має найнижчі відмітки днища, і подання до них електроенергії від джерел, що знаходяться за межами електростанції, забезпечує зниження рівня води по усіх вище розташованих ємкостях в нижніх секціях занурених платформ, що дозволяє використовувати занурену гідроелектростанцію для роботи в гідроакумулюючому режимі. Ознаки, що відрізняють заявлене технічне рішення, відсутні в інших аналогічних рішеннях при вивченні цієї і суміжної галузі техніки, що забезпечує, на думку авторів, відповідність критерію " новизна". Суть корисної моделі пояснює креслення. На фіг. 1 зображені подовжній розріз 1-І по осі зануреної платформи з гідротурбіною і генератором; на фіг. 2 - подовжній розріз II-II по осі зануреної платформи з приймальною ємкістю в нижній секції; на фіг. 3 - плани А-А і В-В розміщення хвильових енергоустановок на занурених платформах, а також розташування з'єднувальних трубопроводів між ними; 1. Занурена платформа з гідротурбіною і генератором 2. Занурена платформа з приймальною ємкістю в нижній секції 3. Гідротурбіна 4. Генератор 5. Приймальна ємкість нижньої секції зануреної платформи 6. Верхня секція зануреної платформи 7. Перекриття верхньої секції 8. Опорні стійки 9. Опорне кільце 10. Поплавець хвильової енергоустановки 11. Опорний шарнір 12. Опорна рама 13. Монтажний майданчик 14. Вітрова енергоустановка 15. Водяний насос з приводом від вітрової енергоустановки 16. Водяний насос з приводом від хвильової енергоустановки 17. Привід до насоса від хвильової енергоустановки 18. Привід до насоса від вітрової енергоустановки 19. Гідрокомпресор з електроприводом 20. Електрогенератор з приводом від пневмотурбіни 21. Повітрозбірник 22. Пневмотурбіна 23. Напірний пневмопровід 24. Подавальний пневмопровід 25. Скидний трубопровід 26. З'єднаний трубопровід 27. Водяний насос 28. Всмоктуючий патрубок водяного насоса 29. Скидний трубопровід від водяного насоса 30. Рівень хвильового впливу. Занурена гідроелектростанція з використанням поновлюваних джерел енергії працює таким чином: Занурена платформа 1 гідроелектростанції встановлюється на акваторії так, щоб гідротурбіна 3 була нижча зони хвильового впливу 30, а глибина занурення гідротурбіни відповідала її робочому напору. Вода, знаходячись під тиском на заданій глибині, надходить на гідротурбіну 3, обертає її разом з генератором 4 і потрапляє після турбіни в ізольовану від водного довкілля приймальну ємкість нижньої секції 5 зануреної платформи 1. За наявності хвилювання поплавці 10 хвильових енергоустановок спільні з опорною рамою 12 роблять коливальні рухи під впливом хвилі відносно опорного шарніра 11 і через привід 17 приводить в дію насос 16 для відкачування води з ємкості нижньої секції 5 зануреної платформи 1 через скидний трубопровід 25. За наявності вітру вітрові енергоустановки 14, що з'єднані приводом 18 з водяним насосом 15, так само роблять відкачування води з ємкості нижньої 2 UA 81569 U 5 10 15 20 25 секції 5 зануреної платформи 1. Коли кількість води від гідротурбіни 3 перевищує об'єм води, що відкачувана насосами, вода по з'єднувальному трубопроводу 26 надходить в приймальну ємкість нижньої секції 5 зануреної платформи 2, яка обладнана водяними насосами з приводами від хвильових і вітрових енергоустановок для відкачування води, що надійшла. Сумарна потужність хвильових і вітрових енергоустановок на занурених платформах 1 і 2 має бути більша потужності гідротурбіни, встановленої на зануреній платформі 1. Після пуску гідротурбіни 3 електроенергія від генератора 4 або її частина, подається на насоси гідрокомпресора 19, що включає дві наполовину заповнені рідиною ємкості. При перекачуванні рідини з однієї ємкості в іншу змінюється вільний об'єм ємкості, де і відбувається стискування повітря, а по напірному пневмопроводу 23 стисле повітря через клапан надходить в повітрозбірник 21, створюючи запас потенційної енергії. При необхідності отримання додаткової енергії або при непрацюючих хвильових і вітрових енергоустановках з повітрозбірника 21 по подавальному пневмопроводу 24 стисле повітря спрямовується на пневмотурбіну 22, обертає її і генератор 20, який і виробляє електричний струм. Для роботи зануреної гідроелектростанції в гідроакумулюючому режимі в зануреній платформі, що має найнижчу відмітку днища нижньої секції, встановлений насос з електроприводом 27. При включенні цього насоса вода з нижньої секції через скидний трубопровід 29 відкачується, а по з'єднувальних трубопроводах 26 надходить від інших нижніх секцій занурених платформ, звільняючи їх від води. Споживаючи електроенергію для відкачування води від інших джерел при її надлишку в мережі і віддаючи в мережу електроенергію при її дефіциті, занурена гідроелектростанція працює в гідроакумулюючому режимі. Кількість груп на одній гідроелектростанції занурених платформ з повітрозбірниками і насосами з приводами від хвильових і вітрових енергоустановок необмежена, що дозволяє збільшити потужність і кількість електроенергії, що виробляєтеся, на занурених гідроелектростанціях такого типу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 1. Багатофункціональна занурена гідроелектростанція з використанням поновлюваних джерел енергії, що включає занурені платформи, виконані у вигляді резервуарів, розділених на нижню і верхню секції, містить гідротурбіну з генератором у верхній секції на одній з занурених платформ і приймальні ємкості для води в нижніх секціях на інших платформах, з'єднувальні трубопроводи між зануреними платформами, вітрові і хвильові енергоустановки, а також опорні стійки з майданчиками на перекриттях верхніх секцій занурених платформ, яка відрізняється тим, що по опорних стійках, розташованих на верхньому перекритті занурених платформ, виконане опорне кільце, по периметру якого, на рівні хвильового впливу, розташовані хвильові енергоустановки, робочі органи яких з'єднані штангами зі штоками відкачувальних насосів, що розташовані в нижніх секціях занурених платформ, а вище рівня хвильового впливу, на монтажному майданчику, встановлені вітродвигуни, зусилля від яких через штанги передаються відкачувальним насосам, розташованим в нижніх секціях занурених платформ. 2. Багатофункціональна занурена гідроелектростанція за п. 1, яка відрізняється тим, що у верхніх секціях занурених платформ встановлені гідрокомпресори для отримання стислого повітря, що мають насоси з електроприводом і поданням електроенергії від генератора зануреної електростанції, а також пневмотурбіна з генератором для вироблення електроенергії при використанні потенційної енергії стислого повітря. 3. Багатофункціональна занурена гідроелектростанція за пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що в нижній секції зануреної платформи, розташованої на найнижчій відмітці і з'єднаної з іншими платформами трубопроводами, встановлені відкачувальні водяні насоси з електроприводом і поданням електроенергії від джерел, що знаходяться за межами електростанції. 3 UA 81569 U 4 UA 81569 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5