CN104204359B - 高空空气水力发电站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水力发电、可用于获取世界上任意地点大气水分所储的能源。本发明目的在于通过最大可能性地降低导水渠与尾水渠之间(从大气水分的冷凝高度至地平面)的高度以增加功能上的可能性及提高水力发电站的特定功率。所述气‑水电力站的主要附加功能的可能性在于该电力站几乎可在任何地方运行，同时占用很小的地面空间甚至是可移动的。此外，饮用灌溉用清洁水在任何地方都可生产，由于只需较小水力流量，所以不会污染环境。所述装置包括尾水渠(1)、导水渠(2)、水导管(3)、涡轮发电机(4)、网状编织或薄膜表面(5)、飞艇(6)和紧固缆(7)。所述飞艇(6)提升表面至高于大气条件(通常为2‑3千米)所需露点的高度。在此露点上，过冷大气水分开始在表面(5)上自动冷凝(开始被收集)。在表面(5)上的排水系统将水引进小蓄水池(导水渠2)，排出的水在总高度落差的压力下通过水导管(3)流进地面上的尾水渠(1)，从而涡轮式发电机(4)产生电能。

Description

高空空气水力发电站
技术领域
本发明涉及水利动力工程，并可以用来获取世界上任何地点储存在大气水分中的能量。
背景技术
众所周知，各种不同的水力发电站(参见，例如：http://ru.wikipedia.org/wiki/ГЭС)，利用的是水流能量，而水能是借着江河被大坝拦腰截断，因水坝两侧的高度差产生的。这种水力发电站包含导水渠(坝前水库)，尾水渠(坝后江河水位)，管道和涡轮发电机与它们相连，发电站利用管道中的水能进行发电。
这些水力发电站通常的缺陷是，它们需要大笔用于水坝建设的费用，水库占地面积非常大，破坏环境，并且通常远离用户。此外，总是存在破坏水坝的可能潜在危险。所有这些缺陷完全是在相对于不大的高度差的情况下产生的后果，具有代表性的诸如平原上体积非常大的多数河流。
对此，解决这些缺陷最近的方案是智利的雾水收集装置—捕雾网(参见：http://www.oas.org/dsd/publications/unit/oea59e/ch12.htm)。
捕雾网用来捕捉雾水，此解决方案相对的可行性是无可争议的。但是，这种装置不能从管道收集的水流中获得电能。在世界上为数不多的地方，地球表面凝结着大量的大气水分。(参见：http://www.youtube.com/watch？v＝njRtL81N2b4)最具展望前景是利用距离地面一定高度的雾气。
发明内容
本发明描述的水力发电站，包括尾水渠、导水渠、水导管以及涡轮发电机，电站具有网状编织或薄膜的表面，进行雾气捕捉，并将其运送至导水渠。
网面借助至少1个高空气象气球—浮空器和/或者飞艇，被固定支撑在高于露点的高度。
网面的实施方式之一是通过高空气象风筝或滑翔伞飞行器来完成。
网面具有大气水分的排水系统，水流通过水槽及管道，被输送到邻近网面的导水渠。
对于水力发电站，实施方式之一是按照中间涡轮发电机的高度，电站可被分成单元组。
网面可以完全或部分喷镀金属。
技术成果—通过利用尾水渠与导水渠之间最大可能的高度差(大气水分凝结到地平面的高度)，来扩大水力发电站的实用能力并增大单位功率，扩大水力发电站(在地球上任何)地区的实用性，缩小占地面积，并可移动(其中也能运用在运输业，例如，用于海洋船舶电能及水的补给)。此外，可保障在任何地点获取用于饮用及灌溉用的纯净水，与普通水力发电站相比，水流小，所以不会破坏生态环境。另外一个优势是降低水力发电站的资金及材料损耗。
附图说明
图1中展示本方案的工作示意图。
具体实施方式
众所周知，到达我们地球的太阳能大约超出人类需求的20000倍(参见，例如:《动力技术。问题与前景展望》-M.A.斯特里科维奇，E.E.施皮尔赖因，M：能量，1981，38页，或网页链接：http://airhes.com)。其中水蒸发用去近1/4，而且实际上或多或少一直积蓄在世界任何地方的大气层中。标准的水利动力工程，原则上只能利用这种能量的一小部分，因为所有的降水，在到达地球表面的途中，克服空气阻力并对地球表面产生撞击，大部分的自身潜能被损失掉。鉴于此，为了更好的使用这种潜能，在凝结的高度收集水，并且降低整个水力发电站的高度差，以此利用更大的水能，相应地也产生更多的电能。
本高空空气水力发电站装置展示在图1中，包括尾水渠1、导水渠2、水导管3、涡轮发电机4、网状编织或薄膜表面5、飞艇6以及紧固缆7。飞艇6将网面5提升至高于大气条件露点的高度(通常为2-3千米)，也称作凝结或云层高度。前景是利用分布在一定高度的雾气(即云彩)。在那里，过冷却大气水分开始积极地凝结(收集)到网面5上，网面5上的排水系统将水流排到不大的蓄水池(导水渠2)中，从这里，高度差(2-3千米)所有积蓄的水，在压力作用下，延着管道3流入地球表面的尾水渠1，同时在涡轮发电机4中产生电能。
在飞艇6的帮助下将装置整体提起，并搬移到任何便于对电能和水有需求的消费者使用的地方进行安装。
如果在此地方持续稳定地刮风，或者通过轻便手提装置(例如：用于旅游者或军人)的方式来实施，那么也可以无需飞艇6的帮助，使用网面5作为室外独立支撑所有结构的滑翔伞飞行器(放高空气象风筝时进行此操作)。
当今的结构材料，可以使用最大耐水压强达200-300大气压及以上的软管道3。在一些实施方式中，也可将管道3划分成几个带有中间涡轮发电机的铰接接合的刚性管状单元，启动单元的水头，并延着导线向下传递电能。
网面5也可以全部或部分喷镀金属(例如：织入金属导体)。这会增大结构强度，降低太阳能加热量，依靠电场的传输增强水蒸气的凝结(例如：电晕放电试验)，必要时，依靠电流的传输减少结冰现象。
结冰现象在一些实施方式中当作标准情况，因为系统具有自动稳定性—积冰时，所有结构在高于大气温度地带自主地下降，而冰融化后，结构自身提升至必要的高度。
本高空空气水力发电站可以在世界任何地方采用，不会破坏周围环境。计算表明，这种水力发电站能完全地保障小城市的需要，每户居民100平方米的网面5，能够保障对水的需求(1000升/昼夜)和日常生活电能的需求(150-200千瓦特-时/月)。
工业应用性
此领域的技术专家，利用上述描述的内容及附图，能够实施本方案，在权利要求书中说明了所有已申报的技术成果。

Claims (5)

1.水力发电站，包含导水渠、尾水渠、水导管、涡轮发电机，其特征在于，电站装有网状编织或薄膜的表面，完成大气水分的收集并将其送入导水渠，而且这些网面提升至高于大气条件露点的高度；网面具有大气水分的排水系统，水流通过水槽及管道。
2.根据权利要求1所述的水力发电站，其特征在于，使用浮空器或者飞艇来支撑网面。
3.根据权利要求1所述的水力发电站，其特征在于，网面以高空气象风筝或滑翔伞飞行器的形式来完成。
4.根据权利要求1所述的水力发电站，其特征在于，管道包括几个带有中间涡轮发电机的单元组。
5.根据权利要求1所述的水力发电站，其特征在于，网面具有全部或部分喷镀金属。
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