NO20111553A1 - Mini-water power plants and an electric power supply system - Google Patents
Mini-water power plants and an electric power supply system Download PDFInfo
- Publication number
- NO20111553A1 NO20111553A1 NO20111553A NO20111553A NO20111553A1 NO 20111553 A1 NO20111553 A1 NO 20111553A1 NO 20111553 A NO20111553 A NO 20111553A NO 20111553 A NO20111553 A NO 20111553A NO 20111553 A1 NO20111553 A1 NO 20111553A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- mini
- plant
- power
- container
- rigid
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B15/00—Controlling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/10—Stators
- F05B2240/14—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within
- F05B2240/142—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within in the form of a standard ISO container
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/337—Electrical grid status parameters, e.g. voltage, frequency or power demand
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Det er beskrevet et transporterbart minivannkraftverk for produksjon av elektrisk strøm for distribusjon gjennom et ikke-stivt distribusjonsnett. Minivannkraftverk omfatter en vannturbin med et vanninnløp og et vannutløp hvor vannturbin er koblet til en generator for produksjon av elektrisk kraft. Turbinen og generatoren er anordnet i en konteiner som omfatter et vanninnløp som er koblet til turbinens vanninnløp samt et vannutløp. Minivannkraftverket omfatter videre en styringsenhet og minst én reguleringsinnretning som er innrettet for å regulere den minst ene reguleringsinnretningen slik at den produserte, elektriske kraften ut på distribusjonsnettet har en hovedsakelig konstant spenning og frekvens. Det er også beskrevet et minivannkraftverkssystem omfattende en gruppe minivannkraftverk hvor hvert minivannkraftverk i gruppen er utviklet for en bestemt kombinasjon av fallhøyde og ytelse og hvor minikraftverkene i gruppen er utviklet for ulike kombinasjoner av fallhøyde og ytelse slik at ved en utbygging av et lokalt vassdrag kan et ferdigutviklet minivannkraftverk velges ut på bakgrunn av fallhøyde i det lokale vassdraget og et elektrisk kraftbehov som minivannkraftverket skal dekke.A transportable mini-hydropower plant for the production of electric power for distribution through a non-rigid distribution network is described. Mini-water power plants include a water turbine with a water inlet and a water outlet where the water turbine is connected to a generator for the production of electric power. The turbine and generator are arranged in a container comprising a water inlet which is connected to the turbine water inlet as well as a water outlet. The mini-hydroelectric power plant further comprises a control unit and at least one regulating device which is arranged to regulate the at least one regulating device so that the electrical power produced on the distribution network has a substantially constant voltage and frequency. A mini-hydroelectric system is also described comprising a group of mini-hydroelectric power stations where each mini-hydroelectric power station in the group is designed for a specific combination of fall height and performance and where the mini-power plants in the group are designed for different combinations of fall height and performance so that a local watercourse can be developed. Pre-developed mini-hydroelectric power plants are selected on the basis of the altitude of the local watercourse and an electrical power requirement that the mini-hydroelectric power station will cover.
Description
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et minivannkraftverk for installasjon på avsidesliggende steder hvor det ikke eksisterer noe stivt forsyningsnett, et elektrisk kraftforsyningssystem, et minikraftverkssystem og en fremgangsmåte for utbygging av et vannkraftverk. The present invention relates to a mini hydropower plant for installation in remote locations where no rigid supply network exists, an electric power supply system, a mini power plant system and a method for developing a hydropower plant.
Bakgrunnen for den foreliggende oppfinnelsen er at mange områder i verden i dag ikke har tilgang til elektrisitet og er samtidig lokalisert så langt vekk fra eksisterende forsyningsnett at det ikke er økonomisk mulig å bygge kraftledninger slik at den lokale befolkningen får tilgang til elektrisk kraft. Det er spesielt et problem i utviklingsland hvor myndighetene ofte ikke har de økonomiske ressursene som er nødvendig for å bygge ut det elektriske forsyningsnettet. Alternativet for lokalbefolkningen er da i praksis i de fleste tilfeller et dieselaggregat, eller mer vanlig, ingen tilgang til elektrisitet i det hele tatt. Dette er stort problem for de lokalsamfunnene det gjelder og er et stort hinder for utvikling av lokalsamfunnene. The background for the present invention is that many areas in the world today do not have access to electricity and are at the same time located so far away from existing supply networks that it is not economically possible to build power lines so that the local population has access to electricity. It is particularly a problem in developing countries where the authorities often do not have the financial resources necessary to expand the electrical supply network. The alternative for the local population is then in practice in most cases a diesel generator, or more commonly, no access to electricity at all. This is a major problem for the local communities concerned and is a major obstacle to the development of the local communities.
Et tradisjonelt hydroelektrisk kraftverk for produksjon av elektrisk kraft fra energien i et vassdrag gjennomføres som en prosjektbasert utbygging hvor målet er å oppnå en optimal utnyttelse av maksimal tilgjengelig energi i vassdraget. I et gitt prosjekt vil derfor alt, fra dimensjonering av turbiner, generatorer, vannrør, byggninger osv., prosjekteres spesielt for dette ene prosjektet. Dette er en nødvendig, men kostbar, fremgangsmåte for utbygging av et vassdrag. A traditional hydroelectric power plant for the production of electrical power from the energy in a watercourse is carried out as a project-based development where the aim is to achieve optimal utilization of the maximum available energy in the watercourse. In a given project, everything, from the dimensioning of turbines, generators, water pipes, buildings etc., will therefore be designed especially for this one project. This is a necessary, but expensive, procedure for the development of a watercourse.
Det foreligger med andre ord et behov for å finne løsninger som kan gi befolkning i avsidesliggende landsbyer i områder uten mulighet for å koble seg på et eksisterende forsyningsnett, tilgang til elektrisk kraft uten at det medfører kostbare investeringer. In other words, there is a need to find solutions that can give people in remote villages in areas without the possibility of connecting to an existing supply network, access to electric power without entailing costly investments.
Fra den internasjonale patentsøknaden WO 99/27251 Al er det kjent et mobilt kraftverk som transporteres fra et operasjonelt sted til et annet. Kraftverket omfatter en turbin og en generator som er anordnet i en konteiner og som produserer elektrisk kraft for drift av verktøymaskiner som krever elektrisk kraft, slik som bormaskiner, dreiemaskiner, fresemaskiner osv. som også er anordnet i konteineren. Dette er med andre ord et kombinert verksted og kraftverk hvor kraftverket produserer elektrisk kraft for drift av maskinene som er anordnet i konteineren som flyttes fra anleggssted til anleggssted. Kraftverket som er beskrevet i WO 99/27251 Al nevner ingenting om forsyning av elektrisk kraft til et ikke-stivt forsyningsnett med en rekke forbrukere eller de problemene som oppstår når det må tilveiebringes elektrisk kraft med en stabil spenning og frekvens til et ikke-stivt nettverk hvor det kan forekomme store variasjoner i belastningen. From the international patent application WO 99/27251 Al, a mobile power plant is known which is transported from one operational location to another. The power plant comprises a turbine and a generator which is arranged in a container and which produces electrical power for the operation of machine tools that require electrical power, such as drilling machines, turning machines, milling machines etc. which are also arranged in the container. In other words, this is a combined workshop and power plant where the power plant produces electrical power to operate the machines that are arranged in the container that is moved from construction site to construction site. The power plant described in WO 99/27251 Al mentions nothing about the supply of electric power to a non-rigid supply network with a number of consumers or the problems that arise when it is necessary to provide electric power with a stable voltage and frequency to a non-rigid network where large variations in the load can occur.
Hensikten med den foreliggende oppfinnelsen er derfor å finne en økonomisk gjennomførbar løsning for tilveiebringe elektrisk kraft i områder hvor det ikke er økonomisk mulig å koble seg til et eksisterende, stivt forsyningsnett. The purpose of the present invention is therefore to find an economically feasible solution for providing electric power in areas where it is not economically possible to connect to an existing, rigid supply network.
Det er videre en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en løsning som er enkel å installere, og som utnytter lokalt tilgjengelig kraft. It is also a purpose of the invention to provide a solution which is easy to install and which utilizes locally available power.
Det er også en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et fysisk lite kraftverk som i stor grad kan ferdigstilles på et produksjonssted og er enkelt å transportere til det stedet hvor kraftverket skal stå. It is also a purpose of the present invention to provide a physically small power plant which can be largely completed at a production site and is easy to transport to the place where the power plant is to stand.
Det er også en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et alternativ til aggregater som går på diesel eller andre typer drivstoffer. It is also a purpose of the present invention to provide an alternative to aggregates that run on diesel or other types of fuel.
Dette oppnås med et minivannkraftverk som definert i krav 1, et elektrisk kraftforsyningssystem som definert i krav 6, et minikraftverksystem som definert i krav 7 og en fremgangsmåte for utbygging av et vannkraftverk i henhold til krav 10. Ytterligere, foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er definert i de uselvstendige patentkravene. This is achieved with a mini hydropower plant as defined in claim 1, an electric power supply system as defined in claim 6, a mini power plant system as defined in claim 7 and a method for developing a hydropower plant according to claim 10. Further, preferred embodiments of the invention are defined in the non-independent patent claims.
Tanken bak den foreliggende oppfinnelsen er å utnytte lokal vannkraft fra bekker og elver for produksjon av nødvendig elektrisk kraft for det lokale samfunnet rundt minivannkraftverket. Når man kobler på et lite kraftverk på et stivt strømnett, slik som for eksempel i Norge, vil belastningsendringer tas hånd om av nettet, men ettersom minikraftverket i henhold til den foreliggende oppfinnelsen skal brukes på steder hvor det ikke finnes et stivt nett man kan koble minivannkraftverket på, er minikraftverket også utformet for å kunne regulere det lokale, ikke-stive nettet. The idea behind the present invention is to utilize local hydropower from streams and rivers for the production of the necessary electrical power for the local community around the mini hydropower plant. When you connect a small power plant to a rigid power grid, such as for example in Norway, load changes will be taken care of by the grid, but as the mini power plant according to the present invention is to be used in places where there is no rigid grid that can be connected the mini hydropower plant on, the mini power plant is also designed to be able to regulate the local, non-rigid grid.
Ved å i størst mulig grad å standardisere komponentene i minivannkraftverket kan man oppnå en effektiv logistikk. Hele minivannkraftverket kan leveres komplett fra fabrikk og transporteres i en konteiner, fortrinnsvis en standard konteiner, til det stedet hvor minivannkraftverket skal stå. Lokalt trenger man da kun å lage et fundament for konteineren med minivannkraftverket og legge en rørledning opp langs elva til vanninntaket. Der kan det være nødvendig med konstruksjon for å sikre vanninntaket, men dette vil ikke være noen omfattende konstruksjon i og med at elva i utgangspunktet ikke skal demmes opp. Minivannkraftverket vil dermed kunne bli en mulighet for å skaffe elektrisitet til avsidesliggende og fattigere områder som ellers ikke ville hatt muligheten for å få installert elektrisk kraft. By standardizing the components of the mini hydropower plant to the greatest extent possible, efficient logistics can be achieved. The entire mini hydropower plant can be delivered complete from the factory and transported in a container, preferably a standard container, to the place where the mini hydropower plant is to be located. Locally, you only need to create a foundation for the container with the mini hydropower plant and lay a pipeline up along the river to the water intake. There, construction may be necessary to secure the water intake, but this will not be an extensive construction as the river will not be dammed in the first place. The mini hydropower plant will thus be able to provide electricity to remote and poorer areas that would otherwise not have had the opportunity to have electricity installed.
Det er tilveiebrakt et transporterbart minivannkraftverk for produksjon av elektrisk strøm for distribusjon gjennom et ikke-stivt distribusjonsnett. Minivannkraftverk omfatter en vannturbin med et vanninnløp og et vannutløp hvor vannturbin er koblet til en generator for produksjon av elektrisk kraft. Turbinen og generatoren er anordnet i en konteiner som omfatter et vanninnløp som er koblet til turbinens vanninnløp samt et vannutløp. Minivannkraftverket omfatter videre en styringsenhet og minst én reguleringsinnretning hvor styringsenheten og reguleringsinnretningen er anordnet i konteineren. Styringsenheten er kommunikasjonsmessig forbundet med den minst ene reguleringsinnretningen, for eksempel gjennom kabler eller eventuelt gjennom en trådløs forbindelse, og er innrettet for å regulere den minst ene reguleringsinnretningen slik at den produserte, elektriske kraften ut på distribusjonsnettet har en hovedsakelig konstant spenning og frekvens. A transportable mini-hydroelectric power plant is provided for the production of electric power for distribution through a non-rigid distribution network. Mini hydropower plants comprise a water turbine with a water inlet and a water outlet where the water turbine is connected to a generator for the production of electrical power. The turbine and the generator are arranged in a container which includes a water inlet which is connected to the turbine's water inlet and a water outlet. The mini hydropower plant further comprises a control unit and at least one regulation device where the control unit and the regulation device are arranged in the container. The control unit is connected in terms of communication with the at least one regulating device, for example through cables or possibly through a wireless connection, and is designed to regulate the at least one regulating device so that the produced electrical power out onto the distribution network has a substantially constant voltage and frequency.
Den foreliggende oppfinnelsen er spesielt velegnet i land hvor det elektriske forsyningsnettverket er dårlig utbygd og på steder i disse landene hvor det av økonomiske årsaker ikke vil være mulig å bygge ut forsyningsnettverket i overskuelig framtid. Slike lokale samfunn har dermed i realiteten bare en mulighet for å få elektrisk strøm. Dette er å bruke et dieselaggregat for å produsere elektrisk strøm noe som er både kostbart og forurensende. I tillegg er de områdene det her er snakk om ofte så avsidesliggende at det å transportere drivstoff til aggregatet kan være problematisk og ofte umulig når veinettet bryter sammen i regntiden eller monsuntiden. I mange områder i u-land har befolkningen derfor ikke tilgang til elektrisitet. The present invention is particularly suitable in countries where the electrical supply network is poorly developed and in places in these countries where, for economic reasons, it will not be possible to develop the supply network in the foreseeable future. Such local communities thus in reality only have one possibility of getting electricity. This is using a diesel generator to produce electricity, which is both expensive and polluting. In addition, the areas in question here are often so remote that transporting fuel to the unit can be problematic and often impossible when the road network breaks down during the rainy or monsoon season. In many areas in developing countries, the population therefore does not have access to electricity.
Ofte vil det imidlertid i slike områder være en elv som kan benyttes for produksjon av elektrisk kraft. Det kan da bygges opp et lokalt forsyningsnett som den lokale befolkningen kan koble seg til, både private husholdninger og det lokale næringslivet i den grad det finnes. En slik lokal utbygging vil også kunne være en pådriver for å utvikle et lokalt næringsliv når elektrisk strøm blir tilgjengelig. Often, however, there will be a river in such areas that can be used for the production of electrical power. A local supply network can then be built up to which the local population can connect, both private households and the local business community to the extent that it exists. Such local development could also be a driver for developing a local business community when electricity becomes available.
Man tenker seg at minikraftverket i en standard konteiner er en komplett kraftstasjon med turbin, generator og det som trengs av utstyr og innretninger for å kunne regulere strømmen i det ikke-stive, lokale forsyningsnettet i samsvar med belastningen på forsyningsnettet. Siden dette vil være et lokalt nett med en begrenset størrelse, er det viktig å regulere spenning og/eller frekvens i forsyningsnettet. One imagines that the mini power plant in a standard container is a complete power station with turbine, generator and the necessary equipment and devices to be able to regulate the current in the non-rigid, local supply network in accordance with the load on the supply network. Since this will be a local network with a limited size, it is important to regulate voltage and/or frequency in the supply network.
I en utførelsesform av den minst ene reguleringsinnretningen omfatter den en elektrisk motstandsregulator. Dette kan være en dumplast for elektrisk overskuddskraft som for eksempel en eller flere elektriske motstander. Den elektriske motstanden kan være en elektrisk stegløst regulerbar motstand eller omfatte to eller flere elektriske motstander som er koblet i parallell. In one embodiment of the at least one regulating device, it comprises an electrical resistance regulator. This can be a dump load for excess electrical power such as one or more electrical resistors. The electrical resistance can be an electrically continuously adjustable resistance or comprise two or more electrical resistances which are connected in parallel.
Den minst ene reguleringsinnretningen kan også omfatte en vanninntaksregulator slik at mengden vann inn på turbinen kan varieres. En slik vanninntaksregulator er fortrinnsvis anordnet med en regulerbar ventilinnretning. Vanninntaksregulatoren kan om ønskelig anvendes i kombinasjon med den elektriske motstandsregulatoren. The at least one regulation device can also comprise a water intake regulator so that the amount of water entering the turbine can be varied. Such a water intake regulator is preferably arranged with an adjustable valve device. The water intake regulator can, if desired, be used in combination with the electrical resistance regulator.
I en utførelsesform av oppfinnelsen omfatter minivannkraftverket en girinnretning som er anordnet mellom turbinen og generatoren. I tillegg er det fortrinnsvis montert et svinghjul på generatorens aksling for å jevne ut svingninger i akslingens turtall. Minivannkraftverket kan også anordnes med en brems for kontroll av generatorens turtall. In one embodiment of the invention, the mini hydropower plant comprises a gear device which is arranged between the turbine and the generator. In addition, a flywheel is preferably mounted on the generator shaft to smooth out fluctuations in the shaft speed. The mini hydropower plant can also be equipped with a brake to control the generator's speed.
Minivannkraftverket kan videre være anordnet med minst én sensor for måling av belastningen i distribusjonsnettet. Den minst ene sensoren er fortrinnsvis innrettet for å kommuniserer med styringsenheten, for eksempel ved at den minst ene sensoren er koblet til styringsenheten ved hjelp av en eller flere egnede signalkabler eller alternativt ved at minikraftverket anordnes med trådløse kommunikasjonsmidler. Den minst ene sensoren kan være innrettet for måling av spenningen og/eller frekvensen og/eller den elektriske strømmen i nettet. Om nødvendig kan det selvsagt anvendes et flertall sensorer for å foreta de nødvendige målingene. The mini hydropower plant can also be equipped with at least one sensor for measuring the load in the distribution network. The at least one sensor is preferably arranged to communicate with the control unit, for example by the at least one sensor being connected to the control unit by means of one or more suitable signal cables or alternatively by the mini power plant being equipped with wireless communication means. The at least one sensor can be arranged for measuring the voltage and/or the frequency and/or the electric current in the network. If necessary, a plurality of sensors can of course be used to make the necessary measurements.
På bakgrunn av den eller de målte størrelsene som måles av den minst ene sensoren og overføres til styringsenheten, kan styringsenheten regulere produksjonen av elektrisk kraft slik at frekvensen og spenningen i det ikke-stive nettet i all hovedsak holdes konstant selv om belastning på det ikke-stive nettet kan variere mye over forholdsvis kort tid. On the basis of the measured quantity(s) which are measured by the at least one sensor and transmitted to the control unit, the control unit can regulate the production of electrical power so that the frequency and voltage in the non-rigid network is essentially kept constant even if the load on the non- the rigid network can vary a lot over a relatively short time.
Konteineren er fortrinnsvis anordnet med en åpning for tilkobling av et tilførselsvannrør når minivannkraftverket er installert på installasjonsstedet. Om nødvendig kan minikraftverket også anordnes med en rørstubb som forbinder åpningen i konteineren med turbininnløpet. Dette gjøres fortrinnsvis på verkstedet der hele minivannkraftverket monteres inn i konteineren. The container is preferably provided with an opening for connecting a supply water pipe when the mini hydropower plant is installed at the installation site. If necessary, the mini power plant can also be equipped with a pipe stub that connects the opening in the container with the turbine inlet. This is preferably done at the workshop where the entire mini hydropower plant is assembled into the container.
Konteineren omfatter også en åpning for utslipp av vann fra turbinens utløp. Om ønskelig kan det kobles et rør av ønsket lengde fra konteinerens åpning slik at vannet ledes til et ønsket sted, for eksempel tilbake til elva. På innsiden av konteineren er turbinens sugerør fortrinnsvis koblet til konteinerens åpning. The container also includes an opening for the discharge of water from the turbine's outlet. If desired, a pipe of the desired length can be connected from the opening of the container so that the water is directed to a desired location, for example back to the river. On the inside of the container, the turbine's suction pipe is preferably connected to the container's opening.
Under transport fra produksjonslokaler til det stedet hvor minikraftverket skal installeres, er åpningene i konteineren fortrinnsvis dekket med tilpassede transportdeksler som enkelt kan tas av når konteineren kommer fram til installasjonsstedet og skal klargjøres. During transport from the production premises to the place where the mini power plant is to be installed, the openings in the container are preferably covered with adapted transport covers which can be easily removed when the container arrives at the installation site and needs to be prepared.
Det kan med fordel anvendes en konteiner som er laget i en standard størrelse for enkel transport på båter, jernbane, lastebiler, fly eller andre aktuelle transportmidler. It can be advantageous to use a container that is made in a standard size for easy transport on boats, railways, trucks, planes or other appropriate means of transport.
Det er også tilveiebrakt et elektrisk kraftforsyningssystem for et område uten et eksisterende, stivt forsyningsnett, hvor elkraftforsyningssystemet omfatter et ikke-stivt forsyningsnett og et flertall husholdninger og andre konsumenter som er tilkoblet det ikke-stive forsyningsnettet. Det elektriske kraftforsyningssystemet omfatter et minivannkraftverk som beskrevet ovenfor for tilveiebringelse av den elektriske kraften i forsyningsnettet og for regulering av det ikke-stive forsyningsnettet. An electric power supply system has also been provided for an area without an existing, rigid supply network, where the electric power supply system includes a non-rigid supply network and a majority of households and other consumers who are connected to the non-rigid supply network. The electric power supply system comprises a mini-hydro power plant as described above for providing the electric power in the supply network and for regulating the non-rigid supply network.
For tilførsel av vann kan elkraftforsyningssystemet videre omfatte et vanntilførselsrør som er innrettet for inntak av vann fra en vannkilde og som monteres til konteineren slik at vann kan tilføres turbinen. Som allerede antydet over er det i utgangspunktet ikke noen målsetning å ta ut hele potensialet i elven for produksjon av vannkraft. Fortrinnsvis tas et det ut en mengde som er tilstrekkelig for å dekke det lokale behovet for elektrisk kraft. En del av vannet i elva vil dermed kunne strømme fritt. Vanninntaket i elva kan da forenkles betraktelig i og med at man ikke trenger å demme opp elva. For the supply of water, the electric power supply system can further comprise a water supply pipe which is arranged for intake of water from a water source and which is mounted to the container so that water can be supplied to the turbine. As already indicated above, there is basically no objective to use the entire potential of the river for the production of hydropower. Preferably, a quantity is taken out that is sufficient to cover the local need for electrical power. Part of the water in the river will thus be able to flow freely. The intake of water into the river can then be considerably simplified as there is no need to dam the river.
Den foreliggende oppfinnelsen omfatter også et minivannkraftverkssystem for utbygging av et vassdrag for tilveiebringelse av elektrisk energi til et elektrisk ikke-stivt distribusjonsnett i et lokalt, geografisk områder hvor det befinner seg et antall husholdninger og/eller bedrifter som ofte har et varierende behov for energi. Minikraftsystemet omfatter en gruppe ferdigutviklede minivannkraftverk som beskrevet ovenfor. Hvert minikraftverk i gruppen er utviklet for en valgt kombinasjon av fallhøyde og ytelse og minikraftverkene i gruppen er utviklet for ulike kombinasjoner av fallhøyde og ytelse slik at ved en utbygging av et lokalt vassdrag kan et ferdigutviklet minivannkraftverk velges ut på bakgrunn av fallhøyde i det lokale vassdraget og et elektrisk kraftbehov som minivannkraftverket skal dekke. The present invention also includes a mini hydropower plant system for the development of a watercourse for the provision of electrical energy to an electrical non-rigid distribution network in a local, geographical area where there are a number of households and/or businesses that often have a varying need for energy. The mini power system comprises a group of fully developed mini hydro power plants as described above. Each mini power plant in the group has been developed for a selected combination of head and performance and the mini power plants in the group have been developed for different combinations of head and performance so that when developing a local watercourse, a fully developed mini hydropower plant can be selected on the basis of head in the local watercourse and an electrical power demand that the mini hydropower plant will cover.
Ved å standardisere alternative moduler for derigjennom å kunne prefabrikere disse i større volumer, vil det være mulig å redusere investeringskostnadene og leveringstid betraktelig i forhold til konvensjonelle løsninger. Teknisk sett utvikles det fortrinnsvis ett sett av komplette moduler hvor oppbyggingen tilrettelegger for en slik optimal masseproduksjon i et verksted eller en fabrikk. By standardizing alternative modules to thereby be able to pre-fabricate these in larger volumes, it will be possible to reduce investment costs and delivery time considerably compared to conventional solutions. Technically, a set of complete modules is preferably developed, the structure of which facilitates such optimal mass production in a workshop or factory.
Som vist i tabellen under kan det for eksempel ferdigutvikles tre forskjellige minikraftverk med en ytelse på henholdsvis 300kW, 400kW og 500kW. Av hver av de tre modellene kan det utvikles to typer. Type Tl for en fallhøyde i området 25-50 meter og type T2 for en fallhøyde i området 50-100 meter. Man har dermed et forholdsvis bredt utvalg av modeller og typer av minikraftverket ferdigutviklet hvor det i de fleste tilfeller vil være mulig å finne en modell og en type som passer for det kraftbehovet i det lokale distribusjonsnettet og fallhøyden i vassdraget som bygges ut. Dette er et eksempel på hvilke modeller og typer som kan utvikles, men det er selvfølgelig mulig å utvikle flere modeller og flere typer for hver modell, noe som vil gi en større valgmulighet når et minikraftverk skal velges ut. Forutsetningen er selvfølgelig at det mulig å montere minikraftverket inn i en konteiner som kan transporteres fra verkstedet hvor minikraftverket anordnes og monteres i konteineren og fram til ved det lokale installasjonsstedet. Fortrinnsvis har konteineren som nevnt en standard størrelse, noe som forenkler transporten av konteineren. Konteineren kan forsterkes slik at den tåler de aktuelle vekter og belastninger, og samtidig gir den nødvendige stabilitet under transport av konteineren av hensyn til minikraftverkets komponenter som er installert i konteineren. As shown in the table below, for example, three different mini-power plants with an output of 300kW, 400kW and 500kW can be fully developed. Of each of the three models, two types can be developed. Type Tl for a drop height in the range of 25-50 meters and type T2 for a drop height in the range of 50-100 metres. You thus have a relatively wide selection of models and types of the fully developed mini-power station, where in most cases it will be possible to find a model and a type that suits the power demand in the local distribution network and the head of water in the watercourse being developed. This is an example of which models and types can be developed, but it is of course possible to develop several models and several types for each model, which will give a greater choice when a mini power plant is to be selected. The prerequisite is, of course, that it is possible to fit the mini power plant into a container that can be transported from the workshop where the mini power plant is arranged and assembled in the container and up to the local installation site. Preferably, as mentioned, the container has a standard size, which simplifies the transport of the container. The container can be reinforced so that it can withstand the relevant weights and loads, and at the same time it provides the necessary stability during transport of the container due to the mini power plant's components that are installed in the container.
Det er også tilveiebrakt en fremgangsmåte for utbygging av vannkraftverk for tilveiebringelse av elektrisk energi til et lokalt, elektrisk ikke-stivt distribusjonsnett i et geografisk område uten et eksisterende, stivt forsyningsnett og med et antall husholdninger og/eller andre forbrukere av elektrisk energi hvor det i det lokale området finnes et vassdrag. I fremgangsmåten fastlegges behovet for elektrisk energitilførsel til det lokale, ikke-stive nettet. Deretter velges det ut et minikraftverk ut fra en gruppe ferdigutviklede minikraftverk slik at det utvalgte minikraftverket dekker det fastlagte behovet for elektrisk kraft i det lokale, ikke-stive distribusjonsnettet og slik at det utvalgte minikraftverket er tilpasset fallhøyden i det lokale vassdraget. Minikraftverkene i gruppen ferdigutviklede minikraftverk er som beskrevet ovenfor, fortrinnsvis utviklet for montering i en standard konteiner og med hensyn til forskjellige kombinasjoner av fallhøyde og maksimal produksjon av elektrisk kraft, eksempelvis som antydet i tabellen over. Det minikraftverket som velges ut, anordnes og monteres i en konteiner i et verksted. Etter at minikraftverket er ferdigmontert i verkstedet, fraktes til installeringsstedet, settes opp på installeringsstedet og kobles til fallrøret og det ikke-stive distribusjonsnettet. Also provided is a method for the development of hydroelectric power plants for the provision of electrical energy to a local, electrical non-rigid distribution network in a geographical area without an existing, rigid supply network and with a number of households and/or other consumers of electrical energy where in the local area contains a watercourse. In the procedure, the need for electrical energy supply to the local, non-rigid network is determined. A mini-power plant is then selected from a group of ready-made mini-power plants so that the selected mini-power plant covers the determined need for electric power in the local, non-rigid distribution network and so that the selected mini-power plant is adapted to the drop height in the local watercourse. The mini power plants in the group of fully developed mini power plants are, as described above, preferably developed for installation in a standard container and with regard to different combinations of drop height and maximum production of electrical power, for example as indicated in the table above. The mini power plant that is selected is arranged and assembled in a container in a workshop. After the mini power plant is fully assembled in the workshop, it is transported to the installation site, set up at the installation site and connected to the downpipe and the non-rigid distribution network.
Fortrinnsvis klargjøres installeringsstedet for konteineren med minikraftverket og fallrør fra et inntak i vassdraget og til installeringsstedet parallelt med at det utvalgte minikraftverket anordnes og monteres i konteineren i et verksted. Dette reduserer tiden det tar å bygge ut kraftverket. Preferably, the installation site for the container with the mini power plant and downpipe from an intake in the watercourse and to the installation site is prepared in parallel with the selected mini power plant being arranged and assembled in the container in a workshop. This reduces the time it takes to build out the power plant.
Alle minikraftverkene som er utviklet på forhånd, og som kan velges ut på bakgrunn av kraftbehov og fallhøyde, er fortrinnsvis utformet som beskrevet ovenfor. All the mini power plants that have been developed in advance, and which can be selected on the basis of power requirements and headroom, are preferably designed as described above.
Denne måten å bygge ut et vassdrag som beskrevet ovenfor, gir betydelig innspart tid og det tar kortere tid fra man beslutter seg for å gi innbyggerne på et sted tilgang til elektrisk strøm og til innbyggerne faktisk har strøm i hjemmene sine. Det at man bygger ut i forhold til kraftbehov og derfor kan velge et minikraftverk som er ferdigutviklet, gir også betydelig innsparing av tid, samtidig som det i lengden vil være svært besparende kostnadsmessig i og med at man slipper å prosjektere kraftverket fra bunnen for hver ny utbygging slik det må gjøres i dag fordi man i dag bygger ut for å utnytte den tilgjengelig kraften i vassdraget fullt ut. This way of developing a watercourse as described above saves considerable time and it takes less time from the decision to give the residents of a place access to electricity and to the residents actually having electricity in their homes. The fact that one expands in relation to power needs and can therefore choose a mini-power plant that has been fully developed also provides significant savings in time, while at the same time it will be very cost-saving in the long run as one does not have to design the power plant from scratch for each new development as it must be done today because today people build out in order to make full use of the available power in the watercourse.
I det etterfølgende skal det beskrives en ikke-begrensende utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen med henvisning til de vedlagte figurene hvor In what follows, a non-limiting embodiment of the present invention will be described with reference to the attached figures where
Figur 1 viser en skjematisk tegning av et installert minivannkraftverk. Figure 1 shows a schematic drawing of an installed mini hydropower plant.
Figur 2 viser skjematisk en utførelsesform av minikraftverket. Figure 2 schematically shows an embodiment of the mini power plant.
På figur 1 er en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen vist installert i et område hvor det finnes en kilde for hydroelektrisk kraft, for eksempel en elv. In Figure 1, an embodiment of the present invention is shown installed in an area where there is a source of hydroelectric power, for example a river.
Det er vist et elektrisk kraftforsyningssystem 10 som omfatter et ikke-stivt forsyningsnett 16. Dette forsyningsnettet er vist figurativt med master 20 for strømledninger 21 som kommer fra et minivannkraftanlegg 12 hvor den elektriske kraften produseres. Gjennom strømledninger 22 er det koblet et flertall konsumenter 18 av elektrisk strøm til forsyningsnettet 16 (på figur 1 er det vist en konsument 18). Konsumentene 18 kan være husholdninger som antydet på figur 1, eller det kan være kontorer eller bedrifter osv. An electric power supply system 10 is shown which comprises a non-rigid supply network 16. This supply network is shown figuratively with a mast 20 for power lines 21 coming from a mini hydropower plant 12 where the electric power is produced. Through power lines 22, a plurality of consumers 18 of electric current are connected to the supply network 16 (in figure 1, a consumer 18 is shown). The consumers 18 can be households as indicated in figure 1, or they can be offices or businesses etc.
Minivannkraftverket 12 er anordnet i forbindelse med en lokal elv eller en bekk. En vannrørledning 32 er lagt fra minivannkraftverket 14 opp til et punkt i elven hvor vannet tas ut. Her er vannrørledningen 32 koblet til et vanninntak 30 som er anordnet i elva. Minikraftverket 12 er fortrinnsvis designet for å dekke behovet for elektrisk kraft blant de konsumentene som er tilkoblet det ikke-stive nettet 16 og vil derfor ofte ikke utnytte all den potensielle vannkraften i elven. Elven vil derfor normalt ikke demmes helt opp. Det gjør prosjektet billigere og dermed enklere å gjennomføre i land hvor tilgang på kapital er et problem. The mini-hydroelectric power plant 12 is arranged in connection with a local river or stream. A water pipeline 32 is laid from the mini hydropower plant 14 up to a point in the river where the water is withdrawn. Here, the water pipeline 32 is connected to a water intake 30 which is arranged in the river. The mini-power plant 12 is preferably designed to cover the need for electric power among those consumers who are connected to the non-rigid network 16 and will therefore often not utilize all the potential hydropower in the river. The river will therefore not normally be completely dammed. This makes the project cheaper and thus easier to implement in countries where access to capital is a problem.
Minikraftverket 14 omfatter en turbin 40 som er koblet til rørledningen 32. Turbinen 40 driver en generator 42 som antydet på figur 1. En styringsenhet 44 regulerer elektrisitetsproduksjon. The mini power plant 14 comprises a turbine 40 which is connected to the pipeline 32. The turbine 40 drives a generator 42 as indicated in Figure 1. A control unit 44 regulates electricity production.
På figur 2 er minikraftverket 14 vist i mer detalj. Rørledningen 32 og turbinen 40 er koblet til en åpning i konteineren 14. Konteineren 14 er fortrinnsvis en konteiner av standardstørrelse slik at den er enkel å frakte fra monteringsstedet hvor hele minikraftverket monteres inn i konteineren og eventuelt testes, til stedet hvor minikraftverket skal stå og produsere elektrisk kraft. Ettersom montering og testing vil kunne foregå i Norge mens minikraftverket vil kunne være for bruk i land i Afrika eller Asia, er det svært fordelaktig å anvende en standard konteiner for minikraftverket. In Figure 2, the mini power plant 14 is shown in more detail. The pipeline 32 and the turbine 40 are connected to an opening in the container 14. The container 14 is preferably a container of standard size so that it is easy to transport from the assembly site where the entire mini power plant is assembled into the container and possibly tested, to the place where the mini power plant is to stand and produce electrical power. As assembly and testing will be able to take place in Norway while the mini power plant will be for use in countries in Africa or Asia, it is very advantageous to use a standard container for the mini power plant.
I konteineren 14 vises turbinen 40 montert. En åpning 58 i konteineren 14 sørger for at turbinen 40 kan kobles til vannrørledningen 32. Tilsvarende vil en åpning 56 i konteineren sørge for at turbinen 40 kan kobles til et utløpsrør 33. In the container 14, the turbine 40 is shown mounted. An opening 58 in the container 14 ensures that the turbine 40 can be connected to the water pipeline 32. Correspondingly, an opening 56 in the container will ensure that the turbine 40 can be connected to an outlet pipe 33.
Turbinen 40 driver en generator 42. På generatorakslingen er det fortrinnsvis anordnet et svinghjul 54 som vist på figuren. For å sikre god kvalitet på strømmen som leveres til det ikke-stive nettet 16, er minivannkraftverket 12 anordnet med minst én reguleringsinnretning 50 som regulerer frekvens og/eller spenning som leveres ut på det ikke-stive nettet av generatoren 42 gjennom elektriske ledninger 46. Minikraftverket 12 er også anordnet med en styringsenhet 44 som kontrollerer den minst ene reguleringsinnretningen 50. Styringsenheten 44 mottar signaler fra én eller flere sensorer som måler frekvens og/eller spenning og/eller andre variabler i det ikke-stive forsyningsnettet 16. På bakgrunn av de målte dataene reguleres den minst ene reguleringsinnretningen 50 slik at frekvens og/eller spenning i det ikke-stive forsyningsnettet i all hovedsak holder seg konstant. The turbine 40 drives a generator 42. A flywheel 54 is preferably arranged on the generator shaft as shown in the figure. In order to ensure good quality of the power delivered to the non-rigid network 16, the mini hydropower plant 12 is equipped with at least one regulation device 50 which regulates the frequency and/or voltage delivered to the non-rigid network by the generator 42 through electrical lines 46. The mini power plant 12 is also arranged with a control unit 44 which controls the at least one regulation device 50. The control unit 44 receives signals from one or more sensors which measure frequency and/or voltage and/or other variables in the non-rigid supply network 16. On the basis of the measured data, the at least one regulation device 50 is regulated so that the frequency and/or voltage in the non-rigid supply network essentially remains constant.
Claims (14)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20111553A NO332883B1 (en) | 2011-03-29 | 2011-11-11 | Mini-water power plants and an electric power supply system |
| PCT/IB2012/051516 WO2012131615A1 (en) | 2011-03-29 | 2012-03-29 | Mini power plant, a system for electric power supply and a method for development of a hydroelectric power plant |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20110486 | 2011-03-29 | ||
| NO20111553A NO332883B1 (en) | 2011-03-29 | 2011-11-11 | Mini-water power plants and an electric power supply system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20111553A1 true NO20111553A1 (en) | 2012-04-03 |
| NO332883B1 NO332883B1 (en) | 2013-01-28 |
Family
ID=46026227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20111553A NO332883B1 (en) | 2011-03-29 | 2011-11-11 | Mini-water power plants and an electric power supply system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NO (1) | NO332883B1 (en) |
| WO (1) | WO2012131615A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT201600113866A1 (en) * | 2016-11-11 | 2018-05-11 | Water Gen Power S R L | HYDROELECTRIC POWER PLANT |
| WO2018152208A1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | KNIGHT, Bradford G. | Modular envelope hydrodynamic electrification system |
| WO2018203769A1 (en) * | 2017-05-04 | 2018-11-08 | Владимир Ьоррисович МИЛЕВСКИЙ | Method for the diversion and utilisation of water resources |
| CN113898516A (en) * | 2021-11-09 | 2022-01-07 | 国网信通亿力科技有限责任公司 | Small hydropower station operation sample production data field sampling and collecting method |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6032036B2 (en) * | 1975-08-13 | 1985-07-25 | 株式会社日立製作所 | Power plant control equipment |
| CH692392A5 (en) | 1997-11-21 | 2002-05-31 | Robert Schnyder | Apparatus for generating electrical energy from hydropower. |
| CN2314118Y (en) * | 1997-12-11 | 1999-04-14 | 农业部南京农业机械化研究所 | Hydraulic power generator set with constant voltage and constant frequency |
| JP2002115643A (en) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Kubota Corp | Small hydraulic power generating facility |
| EP2263002B1 (en) * | 2008-03-31 | 2012-02-01 | Aweg Ag Für Wasser Und Energie | Hydropower plant |
-
2011
- 2011-11-11 NO NO20111553A patent/NO332883B1/en not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-03-29 WO PCT/IB2012/051516 patent/WO2012131615A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO332883B1 (en) | 2013-01-28 |
| WO2012131615A1 (en) | 2012-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Morabito et al. | Pump as turbine applied to micro energy storage and smart water grids: A case study | |
| Engeland et al. | Space-time variability of climate variables and intermittent renewable electricity production–A review | |
| Georgilakis | Technical challenges associated with the integration of wind power into power systems | |
| US20020060497A1 (en) | Energy and power interchange system and its method | |
| NO20111553A1 (en) | Mini-water power plants and an electric power supply system | |
| Fichter et al. | Assessing the potential role of concentrated solar power (CSP) for the northeast power system of Brazil using a detailed power system model | |
| ZA200901070B (en) | Electricity generating arrangement | |
| Patelis et al. | Pressure management and energy recovery capabilities using PATs | |
| Giudicianni et al. | Energy recovery strategies in water distribution networks: Literature review and future directions in the net-zero transition | |
| Saket et al. | Self excited induction generator and municipal waste water based micro hydro power generation system | |
| Dal et al. | A hardware test setup for grid connected and island operation of micro hydro power generation systems | |
| León et al. | PTTL–A life-size test loop for parabolic trough collectors | |
| WO1997021922A1 (en) | Total electric water system | |
| KR102053960B1 (en) | District heating system including multi-function differential pressure power generation unit | |
| CN109440897A (en) | Shunt well control systems and shunt method | |
| Stander | The specification of a small commercial wind energy conversion system for the South African Antarctic Research Base SANAE IV | |
| NO811196L (en) | Gas power plants. | |
| O'Byrne | Concurrent Measurements of Inflow, Power Performance and Loads for a Grid-Synchronized Cross-Flow Turbine Operating in a Tidal Estuary | |
| NO20230564A1 (en) | A combined power plant for the production of electrical energy, comprising an existing hydroelectric power station and a wind power station | |
| Energy | Project overview | |
| Naieem et al. | Long-Term Improvement by Implementation of Scada System for Three Off-Shore Platforms (Egypt-Red Sea) and Converting Platforms to Be Unmanned | |
| Lin et al. | Systematic Assessment of Using Small Wind Turbines to Power Remote Oil Extraction in China | |
| Rosly et al. | Wind energy potential in asean countries-special attention to Malaysia | |
| KR20240039304A (en) | Offshore hydro power plant | |
| Sultanov et al. | Analysis of the impact of a microgrid on the reliability of the power system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |