RO126140A2 - Hydroelectric power stations with gravimetric generator of hydraulic energy - Google Patents

Hydroelectric power stations with gravimetric generator of hydraulic energy Download PDF

Info

Publication number
RO126140A2
RO126140A2 ROA200900494A RO200900494A RO126140A2 RO 126140 A2 RO126140 A2 RO 126140A2 RO A200900494 A ROA200900494 A RO A200900494A RO 200900494 A RO200900494 A RO 200900494A RO 126140 A2 RO126140 A2 RO 126140A2
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
water
pipe
gravimetric
generator
turbine
Prior art date
Application number
ROA200900494A
Other languages
Romanian (ro)
Inventor
Tiberiu Marian Teodorescu
Original Assignee
Tiberiu Marian Teodorescu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tiberiu Marian Teodorescu filed Critical Tiberiu Marian Teodorescu
Priority to ROA200900494A priority Critical patent/RO126140A2/en
Publication of RO126140A2 publication Critical patent/RO126140A2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Abstract

The invention relates to a hydro-electric power station with gravimetric hydraulic energy generator for producing electric energy. According to the invention, the power station comprises a water tank (2) to which a special profile vertical pipe (1) is connected, water circulating downwards through said pipe which is connected by means of a connecting pipe (5) to another constant diameter conduit (10) mounted vertically, wherethrough water circulates upwards and wherein the water flow is accelerated by blowing compressed air by a compressor (11), through a conduit (9) connected to the vertical conduit (10), to whose output there is mounted a Pelton turbine (13) which starts a current generator (12), the turbine (13) and generator (12) being above the water level in the tank (2), the water leaving the turbine (13) being recycled back to the water tank (2) through a channel (16).

Description

Invenția se refera la o centrală hidroelectrică cu generator gravimetric de energie hidraulică, destinată utilizării în orice zonă geografică, indiferent de condițiile de relief sau de abundența resurselor de apă, pentru obținerea de energie electrică.The invention relates to a hydroelectric power station with a gravimetric generator of hydraulic energy, intended for use in any geographical area, regardless of the conditions of relief or the abundance of water resources, for obtaining electricity.

Pentru conversia energiei apelor curgătoare în energie electrică sunt cunoscute instalațiile hidraulice formate din baraje, lacuri de acumulare, galerii de aducțiune spre paletele unei turbine care pune în mișcare un generator electric.For converting the energy of the running water into electricity, hydraulic installations consisting of dams, accumulation lakes, galleries of adduction to the blades of a turbine that starts an electric generator are known.

Dezavantajele acestor instalații hidraulice constau în faptul că depind de resursele hidroelectrice naturale care sunt limitate și repartizate neuniform pe suprafața planetei, funcționarea lor fiind condiționată, pe de o parte, de refacerea rezervelor de apă din barajele de acumulare, iar pe de altă parte de existența unor diferențe de nivel în relieful zonei unde sunt construite. Instalațiile existente necesita lucrări de amenajare vaste, au durata mare de execuție iar costul investițiilor este ridicat. Totodată, aceste lucrări, prin dimensiunea lor, pot avea un impact negativ asupra mediului înconjurător.The disadvantages of these hydraulic installations are that they depend on the natural hydroelectric resources that are limited and distributed unevenly on the planet's surface, their functioning being conditioned, on the one hand, by the restoration of the water reserves from the accumulation dams, and on the other hand by the existence some level differences in the relief of the area where they are built. Existing installations require extensive planning, have a long execution time and the cost of investments is high. At the same time, these works, by their size, can have a negative impact on the environment.

Problema pe care o rezolvă invenția constă in aceea că permite obținerea de energie electrică în orice zonă geografică, indiferent de condițiile de relief sau de abundența resurselor de apă, iar lucrările de amenajare sunt mult diminuate, ceea ce conduce automat la reducerea timpului de execuție și a costurilor lucrărilor necesare precum și la reducerea impactului asupra mediului înconjurător.The problem solved by the invention is that it allows electricity to be obtained in any geographical area, regardless of the conditions of relief or the abundance of water resources, and the development works are greatly diminished, which automatically reduces the execution time and of the costs of the necessary works as well as of reducing the impact on the environment.

Centrala este formată dintr-un rezervor de apă la care este racordată o conductă cu profil special, denumită „conductă gravimetrică, având rolul de generator de energie hidraulică și care va fi descrisă ulterior. între rezervor și conducta gravimetrică este montat o valvă fluture având rolul de a controla debitul și viteza apei și, implicit puterea centralei; de asemenea este utilizată la pornirea și oprirea centralei. Prin conducta gravimetrică apa curge pe verticală, în sens descendent, până la o adâncime prestabilită în funcție de viteza care se dorește a fi imprimată apei la ieșirea din conducta gravimetrică.The boiler is made up of a water tank to which a special profile pipe is connected, called "gravimetric pipe, having the role of hydraulic power generator and which will be described later. between the tank and the gravimetric pipe, a butterfly valve is installed, which has the role of controlling the flow and speed of the water and, implicitly the power of the boiler; it is also used when the boiler is switched on and off. Through the gravimetric pipe, the water flows vertically, in a downward direction, up to a predetermined depth, depending on the speed desired to be printed to the water at the exit of the gravimetric pipe.

Conducta gravimetrică este racordată prin intermediul unui cot de deviere la o conductă orizontală cu diametru constant care face legătura, printr-un alt cot de deviere, cu o conductă prin care apa curge pe verticală, în sens ascendent. La capătul superior aceastăThe gravimetric pipe is connected by means of a deflection bend to a horizontal pipe of constant diameter which connects, through another deflection bend, with a conduit through which the water flows vertically, upwards. At the top end this

......: J ^-2009-00494-3 Ο -06- 2009...... : J ^ -2009-00494-3 Ο -06- 2009

conductă este racordată la o turbină hidraulică de tip Pelton care pune în mișcare un generator electric.The pipe is connected to a Pelton-type hydraulic turbine that starts an electric generator.

La conducta prin care apa curge în sens ascendent (denumită în continuare conductă de circulație ascendentă) este cuplată o conductă de aer comprimat, prevăzută cu o valvă. Conducta de aer comprimat este cuplată la rândul ei la un compresor, care generează aer comprimat de debit mare. Conducta de aer comprimat este cuplată la conducta de circulație ascendentă la o adâncime la care presiunea generată de compresor este mai mare decât presiunea hidrostatică a apei din conducta de circulație ascendentă, astfel încât compresorul să poată introduce aer comprimat în acea conductă. Pe cât posibil, conducta de aer comprimat va fi cuplată la baza conductei de circulație ascendentă.At the pipe through which the water flows upwards (hereinafter referred to as the upstream pipe), a compressed air pipe is connected, provided with a valve. The compressed air line is in turn coupled to a compressor, which generates high flow compressed air. The compressed air pipe is coupled to the upstream pipe at a depth at which the pressure generated by the compressor is higher than the hydrostatic pressure of the water in the upstream pipe so that the compressor can enter compressed air into that pipe. As far as possible, the compressed air pipe will be coupled to the base of the upward circulation pipe.

Apa care părăsește cupele turbinei este dirijată înapoi către rezervorul de apă prin intermediul unui canal în care apa are posibilitatea de a se separa de aerul comprimat.The water leaving the turbine cups is directed back to the water tank through a channel in which the water has the possibility to separate from the compressed air.

Prin introducerea aerului comprimat în conducta de circulație ascendentă se realizează următoarele efecte:By introducing compressed air into the upward circulation pipe, the following effects are achieved:

- aerul comprimat produce o puternică forță ascensională în conducta de circulație ascendentă, mărind considerabil puterea instalată a hidrocentralei prin accelerarea vitezei apei, datorită diferenței foarte mari dintre greutatea specifică a aerului (1,3 Kg/Nm3) și cea a apei (1028 Kg/m3 la temperatura de 4° C);- the compressed air produces a strong upward force in the upward circulation pipe, considerably increasing the installed power of the hydroelectric plant by accelerating the water speed, due to the very large difference between the specific weight of the air (1.3 Kg / Nm 3 ) and that of the water (1028 Kg) / m 3 at 4 ° C);

- se exclude egalizarea presiunilor între ramurile descendentă și ascendentă ale generatorului gravimetric (ceea ce ar conduce la oprirea necontrolată a hidrocentralei în timpul funcționării);- the equalization of the pressures between the descending and ascending branches of the gravimetric generator is excluded (which would lead to the uncontrolled shutdown of the hydroelectric power station during operation);

- permite pornirea lină a centralei și mărirea treptată a turației de la zero la turația de lucru, prin creșterea graduală a debitului aerului comprimat, ceea ce exclude posibilitatea producerii loviturilor de berbec în instalații;- allows the boiler to start smoothly and gradually increase the speed from zero to the working speed, by gradually increasing the flow of compressed air, which excludes the possibility of producing ram blows in the installations;

- se exclude distrugerea instalațiilor datorită coroziunii prin cavitație la circulația apei la viteze foarte mari (când viteza apei produce presiuni negative în conductă).- it is excluded the destruction of the installations due to the corrosion by cavitation to the water circulation at very high speeds (when the water speed produces negative pressures in the pipe).

Rolul compresorului nu este acela de a forța apa să circule prin sistemul hidroenergetic datorită presiunii aerului comprimat pe care îl insuflă în conducta de circulație ascendentă; rolul său este acela de a insufla aer în sistem, aer care conduce la apariția Forței lui Arhimede - și această forță accelerează apa către suprafață, și nu puterea compresorului. După pornire și atingerea vitezei de lucru important este debitul compresorului, nu presiunea furnizată de acesta - apa care circulă către suprafață acționând ^-2009-00494-3 0 -06- 2009 ca o pompă de vid asupra aerului insuflat, ceea ce conduce la reducerea puterii necesare a compresorului.The role of the compressor is not to force the water to circulate through the hydropower system due to the pressure of the compressed air that it inflates in the upward circulation pipe; its role is to breathe air into the system, air leading to the emergence of Archimedes' Force - and this force accelerates water to the surface, not the power of the compressor. After starting and reaching the important working speed is the compressor flow, not the pressure provided by it - the water flowing to the surface acting ^ -2009-00494-3 0 -06- 2009 as a vacuum pump on the blown air, which leads to the reduction the required power of the compressor.

Pentru realizarea unei hidrocentrale de tipul celei propuse în prezenta invenție, o importanță deosebită o are proiectarea conductei gravimetrice. Aceasta are o formă geometrică similară cu a unei coloane de apă care curge continuu în cădere liberă.For the realization of a hydroelectric power plant of the type proposed in the present invention, the gravimetric pipeline design is of particular importance. It has a geometric shape similar to a water column that flows continuously in free fall.

Dimensionarea conductei gravimetrice se face ținând cont de continuitatea curgerii prin orice secțiune practicată la diferite căderi hidraulice Ηυ H2,... Hi,... Hn.The dimensioning of the gravimetric pipe is made taking into account the continuity of the flow through any section practiced at different hydraulic falls Η υ H2, ... Hi, ... H n .

La curgerea continuă debitul fiind constant, avem:At the continuous flow the flow being constant, we have:

(I) Q = const. = Sovo = = S2v2 = ... = SjVj =... = Snvn (So, Si, S2,..., Si,..., Sn fiind secțiuni practicate la căderile hidraulice Ho, Hi, H2,..., Hj,..., Hn, iar v0, v1; v2,..., vlz..., vn reprezintă vitezele apei la cotele Ho, Hi, H2,..., Hi,..., Hn).(I) Q = const. = S o vo = = S 2 v 2 = ... = SjVj = ... = S n v n (So, Si, S 2 , ..., Si, ..., S n being cross sections hydraulics H o , Hi, H 2 , ..., Hj, ..., H n , and v 0 , v 1; v 2 , ..., v lz ..., v n represent the water velocities at H levels o , Hi, H 2 , ..., Hi, ..., H n ).

(II) Scriind vitezele sub forma:(II) Writing the speeds in the form:

v0 = y/2gH0, vj. = y/2gHv v2 = f2gH2,..., Vj = f2gHi,..., v„ = f2gHn, relațiile dintre secțiunile transversale So, Si, S2,..., S,,..., Sn, pe baza formulei (I), vor fi:v 0 = y / 2gH 0 , vj. = y / 2gH v v 2 = f2gH 2 , ..., Vj = f2gHi, ..., v "= f2gH n , the relationships between the cross sections So, Si, S 2 , ..., S ,, ... , S n , based on formula (I), will be:

sau, simplificând:or, simplifying:

(HI)(HI)

Utilizând formula (III) pentru proiectarea conductei gravimetrice, se poate crea un șablon pentru diametrele desfășurate la diferite cote apropiate, prin trasarea acestora pe axa verticală a conductei (distanța dintre două diametre succesive putând fi de ex. 5 cm).Using formula (III) for the design of the gravimetric pipe, a template can be created for the diameters carried out at different close dimensions, by tracing them on the vertical axis of the pipe (the distance between two successive diameters can be eg 5 cm).

Energia potențială a apei este concentrată la ieșirea din conductă, în condițiile curgerii continue în regim de cădere liberă. Forma specială a conductei gravimetrice face ca la gura de ieșire întreaga presiune a coloanei de apă în mișcare să fie concentrată pe suprafața Sn în loc să fie disipată pe întreaga suprafață So (So > Sn), așa cum se întâmplă în cazul unei conducte cu diametru constant. Această concentrare a presiunii pe o suprafață mai mică are drept consecință creșterea vitezei apei la ieșirea din conducta gravimetrică. Fenomenul se produce datorită reducerii suprafeței secțiunii transversale a coloanei de apă față de suprafața secțiunii de intrare, întrucât în condițiile continuității curgerii debitul (Q.) este constant:The potential energy of the water is concentrated at the outlet of the pipe, under the conditions of the continuous flow in free fall regime. The special shape of the gravimetric pipe causes that at the outlet mouth the entire pressure of the moving water column is concentrated on the surface S n instead of being dissipated on the whole surface So (So> S n ), as in the case of a pipe. with constant diameter. This concentration of pressure on a smaller surface has the consequence of increasing the speed of water at the exit of the gravimetric pipe. The phenomenon occurs due to the reduction of the surface of the cross-section of the water column from the surface of the inlet section, since under the flow continuity conditions the flow (Q.) is constant:

Q. = const. = Sovo = Snvn Q. = const. = S o v o = S n v n

ÎX.-2D09-00494-3 O -06- 2009TU-2D09-00494-3 O -06- 2009

sau:or:

Q = const. = So j2gH„ = S„ j2gH„ de unde rezultă:Q = const. = So j2gH "= S" j2gH "where it results:

Vn = V0 Vn = V 0

Pornirea hidrocentralei se face prin insuflarea de aer comprimat în conducta ascendentă a hidrocentralei (ceea ce conduce la ruperea echilibrului hidrostatic dintre cele două coloane de apă cuplate între ele - coloana circulației descendente și coloana circulației ascendente), după deschiderea celor două ventile situate la intrarea în conducta gravimetrică, respectiv la ieșirea din conducta de aer comprimat.Starting the hydroelectric plant is done by compressed air in the ascending pipe of the hydroelectric plant (which leads to the breakdown of the hydrostatic balance between the two water columns coupled between them - the downstream column and the upstream column), after the opening of the two valves located at the inlet. gravimetric pipe, respectively at the exit of the compressed air pipe.

Oprirea hidrocentralei se face prin oprirea insuflării de aer comprimat și închiderea celor două ventile.The shutdown of the hydroelectric plant is done by stopping the compressed air inlet and closing the two valves.

în raport cu stadiul tehnicii actuale, o centrală de tipul celei propuse în prezenta invenție are următoarele avantaje:In relation to the state of the art, a power station of the type proposed in the present invention has the following advantages:

- volumul de lucrări necesare realizării ei este mult mai mic decât în cazul hidrocentralelor clasice, fapt care conduce la scăderea costurilor și a timpului de execuție. De asemenea impactul asupra mediului este mult diminuat, în special în cazul în care centrala este construită complet subteran;- the volume of works required to perform it is much smaller than in the case of conventional hydroelectric plants, which leads to lower costs and execution time. Also the impact on the environment is much diminished, especially if the plant is built completely underground;

- apa fiind recirculată în instalații, hidrocentrala poate funcționa continuu, nemaifiind necesar să se aștepte refacerea rezervei de apă în barajul de acumulare (în procesul tehnologic nu se mai consumă apă). De asemenea, poate funcționa în zone în care resursele de apă sunt deficitare;- the water being recirculated in the installations, the hydroelectric power station can operate continuously, without having to wait for the water supply to be restored in the accumulation dam (in the technological process no more water is consumed). It can also work in areas where water resources are scarce;

- deoarece căderea de apă este realizată în mod artificial, hidrocentrala nu depinde de diferențele de nivel din relieful zonei în care este construită (astfel putând funcționa și la câmpie ori chiar la malul mării, cu apă preluată din mare);- because the water fall is made artificially, the hydroelectric plant does not depend on the level differences in the relief of the area in which it is built (thus it can also operate on the plains or even on the seafront, with water taken from the sea);

- se pot construi hidrocentrale de mici dimensiuni, demontabile, care pot fi transportate și montate în orice locație, putând furniza energie electrică inclusiv în zone în care nu există rețea de transport a curentului electric și construirea unei asemenea rețele ar fi prea costisitoare, ori în locații în care nu este necesară utilizarea energiei electrice pentru o ίΚ-2009-00494-3 Ο “06- 2009 perioadă de timp mai îndelungată, ori aceasta este utilizată ocazional, și nu este necesar un consum ridicat de energie electrică.- small, demountable hydroelectric power stations can be built, which can be transported and mounted in any location, being able to supply electricity even in areas where there is no electricity transmission network and building such a network would be too expensive, or locations where the use of electricity is not required for a longer period of time, or is used occasionally, and high electricity consumption is not required.

Pentru descrierea posibilităților de realizare a invenției se dau fig. 1-8, care reprezintă:For the description of the possibilities for carrying out the invention, fig. 1-8, which represents:

- fig. 1 o comparație între o conductă gravimetrică și o conductă cu diametru constant. Gura de intrare a ambelor conducte are suprafața transversală So, situată la adâncimea Ho sub nivelul apei dintr-un rezervor. Hn reprezintă căderea hidraulică pana la gura de ieșire a acestora. H, reprezintă o cădere hidraulică intermediară, Η, < Hn. Dacă în cazul unei conducte cu diametru constant suprafața secțiunii transversale este aceeași, So, și la nivelul gurii de ieșire, și la nivelul oricărei căderi intermediare (Η,), în cazul conductei gravimetrice la nivelul Hj avem:FIG. 1 a comparison between a gravimetric pipe and a pipe with constant diameter. The inlet mouth of both pipes has the transverse surface S o , located at the depth H o below the water level of a reservoir. H n represents the hydraulic fall to their outlet. H, represents an intermediate hydraulic drop, Η, <H n . If in the case of a pipe of constant diameter the surface of the cross section is the same, S o , and at the level of the outlet mouth, and at the level of any intermediate drop (Η,), in the case of the gravimetric pipe at the level Hj we have:

respectiv la nivelul Hn:respectively at the H n level:

- fig. 2 prezintă un șablon cu diametrele desfășurate în funcție de căderile hidraulice succesive la intervale fixe prestabilite (de ex. 5 cm) pe axa verticală a conductei gravimetrice, Do, Di, D2,..., Dj,..., Dn fiind diametrele corespunzătoare secțiunilor transversale So, Sb S2, ..., Sj, ..., Sn de la căderile hidraulice Ho, H1( H2, ..., Hj,... ,Hn. Șablonul astfel format ar putea constitui un instrument de lucru util pentru proiectanții și executanții conductelor gravimetrice.FIG. 2 shows a pattern with the diameters developed according to the successive hydraulic drops at predetermined fixed intervals (eg 5 cm) on the vertical axis of the gravimetric pipe, D o , Di, D 2 , ..., Dj, ..., D n being the diameters corresponding to the cross sections S o , S b S 2 , ..., Sj, ..., S n from the hydraulic falls H o , H 1 ( H 2 , ..., Hj, ..., H n . The template thus formed could be a useful working tool for the designers and executors of gravimetric pipes.

- fig. 3 prezintă o secțiune după un plan vertical printr-o centrală gravimetrică într-o primă variantă de realizare:FIG. 3 shows a section according to a vertical plane through a gravimetric power station in a first embodiment:

(1) este conducta gravimetrică;(1) is the gravimetric pipe;

(2) este rezervorul de apă la care este racordată conducta gravimetrică;(2) is the water tank to which the gravimetric pipe is connected;

(3) este o valvă care permite reglarea debitului de apă prin conducta gravimetrică, respectiv închiderea acesteia;(3) is a valve that allows the flow of water to be regulated through the gravimetric pipe, respectively its closure;

(4) este o cale de acces la valva (3) (5) este o conductă orizontală de legătură între conducta gravimetrică și conducta de circulație ascendentă, de diametru constant (10).(4) is an access path to the valve (3) (5) is a horizontal connecting pipe between the gravity pipe and the upstream pipe, of constant diameter (10).

(6) este un cot de deviere a apei din conducta gravimetrică (1) către conducta de legătură (5);(6) is a bend of the water diversion from the gravimetric pipe (1) to the connecting pipe (5);

X- 2 O 0 9 - 0 O 4 9 4 - 3 O -06- 2009 (7) este un cot de deviere a apei din conducta de legătură (5) către conducta de circulație ascendentă (10);X- 2 O 0 9 - 0 O 4 9 4 - 3 O -06- 2009 (7) is a diversion of water from the connecting pipe (5) to the upstream pipe (10);

(8) este o valvă care permite reglarea debitului de aer comprimat din conducta de aer comprimat (9), respectiv permite închiderea acesteia;(8) is a valve that allows to regulate the flow of compressed air from the compressed air pipe (9), respectively it allows to close it;

(11) este un compresor;(11) is a compressor;

(13) este o turbină Pelton care pune în mișcare un generator (12) conectat la o stație de transformare (15);(13) is a Pelton turbine that starts a generator (12) connected to a transformer station (15);

(14) este o clădire care protejează instalațiile de intemperii;(14) is a building that protects the installations from the weather;

(16) este canalul prin care apa părăsește turbina și revine în rezervor.(16) is the channel through which the water leaves the turbine and returns to the reservoir.

- fig. 4 prezintă o secțiune după un plan vertical printr-ο centrală gravimetrică într-o a doua variantă de realizare, în care conducta gravimetrică (1), conducta de circulație ascendentă (10) și conducta de legătură (5) sunt montate într-un puț (17) acoperit cu un planșeu de beton sau cu o placă metalică (19). în interiorul puțului se poate monta una sau mai multe scări de acces (18).FIG. 4 shows a section according to a vertical plane through a gravimetric power station in a second embodiment, in which the gravimetric pipe (1), the upstream pipe (10) and the connecting pipe (5) are mounted in a well. (17) covered with a concrete floor or a metal plate (19). Inside the well, one or more access stairs (18) can be mounted.

- fig. 5 prezintă o secțiune după un plan orizontal A - A prin centrala descrisă în fig. 4.FIG. 5 shows a section according to a horizontal plane A - A through the boiler described in fig. 4.

- fig. 6 prezintă o secțiune după un plan vertical printr-o centrală gravimetrică construită complet în subteran. Conductele (1, 5, 9,10) pot fi montate fie direct în pământ (conform fig. 3), fie în interiorul unui puț acoperit (conform fig. 4). Turbina (13), generatorul (12) și compresorul (11) sunt montate într-o hală subterană (20), iar rezervorul va fi un bazin acoperit (21), acesta putând avea montați în interior stâlpi de susținere (22). Calea de acces în centrală (23) este protejată de clădirea (24). Centrala este prevăzută cu guri de aerisire (25).FIG. 6 shows a section according to a vertical plane through a gravimetric power station built completely underground. The pipes (1, 5, 9,10) can be mounted either directly in the ground (according to fig. 3) or inside a covered well (according to fig. 4). The turbine (13), the generator (12) and the compressor (11) are mounted in an underground hall (20), and the reservoir will be a covered basin (21), which can be mounted inside the support posts (22). The access path to the plant (23) is protected by the building (24). The boiler is provided with air vents (25).

- fig. 7 prezintă o secțiune după un plan vertical printr-o centrală gravimetrică folosită pe lângă producerea de electricitate și la ridicarea apei în apeducte, canale de irigații, sisteme de ecluze etc., respectiv o vedere de sus a centralei în această variantă de montaj.FIG. 7 shows a section according to a vertical plane through a gravimetric power station used in addition to the production of electricity and to the lifting of water in aqueducts, irrigation channels, sluice systems etc., respectively a top view of the boiler in this variant.

Centrala fiind situată pe o apă curgătoare (26), rezervorul (2) este înlocuit cu un canal de aducțiune din amonte (28). Canalul este prevăzut cu o poartă (29) și guri (27) de evacuare a apei în exces având rolul de a menține apa constant la nivelul proiectat (Ho) deasupra gurii de intrare în conducta gravimetrică.The boiler is located on a running water (26), the tank (2) is replaced by an upstream channel (28). The channel is provided with a gate (29) and mouths (27) for the discharge of excess water having the role of keeping the water constant at the projected level (H o ) above the inlet mouth in the gravimetric pipe.

în acest caz, turbina (13), generatorul (12) și compresorul (11) sunt situate la o înălțime superioară față de nivelul apei, diferența de nivel fiind notată HMax, diferență dată de capacitatea compresorului de a pune în mișcare apa din centrală.In this case, the turbine (13), the generator (12) and the compressor (11) are located at a height higher than the water level, the difference in level being noted H M axis, the difference given by the compressor's ability to move the water from central.

(Χ-2 Ο Ο 9 - Ο Ο 4 9 4 - 3 Ο -06- 2009(Χ-2 Ο Ο 9 - Ο Ο 4 9 4 - 3 Ο -06- 2009

Canalul (16) este ramificat în două direcții, una către canalul (30) în care este ridicată apa care părăsește turbina (13), iar cealaltă înapoi către apa curgătoare. Cele două ramificații sunt prevăzute cu câte o poartă (31, 32) având rolul de a dirija apa într-o direcție sau alta.The channel (16) is branched in two directions, one towards the channel (30) in which the water leaving the turbine (13) is raised, and the other back to the flowing water. The two branches are provided with a gate (31, 32) having the role of directing water in one direction or another.

- fig. 8 prezintă o vedere laterală a unei centrale gravimetrice de mici dimensiuni, construită în întregime deasupra solului, pe o platformă de susținere (36), pe care sunt montați stâlpi de susținere (33) ai rezervorului (2), precum și stâlpi de susținere (35) ai platformei superioare (34) pe care sunt montați turbina (13), generatorul (12) și compresorul (11).FIG. 8 shows a side view of a small gravimetric power station, built entirely above the ground, on a support platform (36), on which support columns (33) of the reservoir (2) are mounted, as well as support posts ( 35) of the upper platform (34) on which the turbine (13), the generator (12) and the compressor (11) are mounted.

Se dau în continuare 5 exemple de realizare a invenției:The following are 5 examples of embodiments of the invention:

1. în cazul în care conductele din alcătuirea centralei au dimensiuni mari, vor fi realizate în două puțuri gemene, legate printr-o galerie de legătură: în primul puț va fi montată conducta gravimetrică (1) și valva (3), prin intermediul căreia conducta este racordată la rezervorul de apă (2). Această valvă are rolul de a controla debitul apei care curge prin conducta gravimetrică. La această valvă se va construi o cale de acces (4). în cel de al doilea puț vor fi montate conducta de circulație ascendentă (10) și conducta de aer comprimat (9), iar conducta de legătură (5) va fi realizată într-o galerie orizontală care face legătura între cele două puțuri. Legăturile între conductele verticale și conducta orizontală vor fi făcute prin intermediul a două coturi (6, 7). La suprafață, la ieșirea din conducta de circulație ascensională va fi racordată turbina (13) care pune în mișcare generatorul (12) conectat la o stație de transformare (15); tot la suprafață se va monta și compresorul (11) care insuflă aer comprimat prin intermediul conductei de aer comprimat (9) în conducta de circulație ascendentă (10). Debitul aerului comprimat prin conducta (9) va fi controlat prin intermediul unei valve (8). Turbina, generatorul și compresorul pot fi protejate de intemperii de o clădire (14). Apa care părăsește turbina (13) va fi redirecționată către rezervorul (2) prin intermediul canalului (16), conform fig. 3.1. If the pipes in the structure of the plant are large, they will be made in two twin wells, connected by a connecting gallery: in the first well the gravimetric pipe (1) and the valve (3) will be fitted, through which the pipe is connected to the water tank (2). This valve has the role of controlling the flow of water flowing through the gravimetric pipe. An access path (4) will be constructed at this valve. In the second well the upward circulation pipe (10) and the compressed air pipe (9) will be fitted, and the connecting pipe (5) will be made in a horizontal gallery that connects the two wells. The connections between the vertical pipes and the horizontal pipe will be made through two bends (6, 7). On the surface, the turbine (13) which starts the generator (12) connected to a transformer station (15) will be connected to the output of the ascending circulation pipe; also on the surface will be mounted the compressor (11) which blows compressed air through the compressed air duct (9) in the upstream circulation pipe (10). The flow of compressed air through the pipe (9) will be controlled by means of a valve (8). The turbine, generator and compressor can be protected from the weather by a building (14). The water leaving the turbine (13) will be diverted to the tank (2) via the channel (16), according to fig. 3.

2. în cazul în care conductele prin care circulă apa - conducta gravimetrică (1), conducta de legătură (5), conducta de circulație ascendentă (10) - respectiv conducta de aer comprimat (9) au diametre mai mici, ele vor fi montate în interiorul unui puț (17). Pentru a preveni inundarea puțului cu apa infiltrată din pânza freatică, acesta va fi betonat. Puțul va fi acoperit cu un planșeu de beton sau cu o placă metalică (19) pe care pot fi montate și unele din componentele centralei (turbina, generatorul, compresorul). Pentru a asigura accesul în tV“2 Ο Ο 9 Ο Ο 4 9 4 -3 Ο -06- 2ΠΠ9 interiorul puțului, va fi montată scara (18). Rezervorul de apă (2) va fi construit parțial deasupra puțului care găzduiește conductele, în așa fel încât să se poată racorda la el conducta gravimetrică montată în puțul amintit. Rezervorul va fi la rândul său betonat pentru a preveni pierderile de apă prin infiltrare printre rocile înconjurătoare, conform fig. 4 și fig. 5.2. If the pipes through which the water circulates - gravimetric pipe (1), connecting pipe (5), upstream pipe (10) - respectively the compressed air pipe (9) have smaller diameters, they will be fitted inside a well (17). To prevent flooding of the well with water infiltrated from the groundwater, it will be concrete. The well will be covered with a concrete floor or a metal plate (19) on which some of the boiler components (turbine, generator, compressor) can be mounted. To ensure access in tV “2 Ο Ο 9 Ο Ο 4 9 4 -3 Ο -06- 2ΠΠ9 inside the shaft, the ladder (18) will be fitted. The water tank (2) will be partially built above the well that houses the pipes, so that it can be connected to it the gravimetric pipe mounted in the mentioned well. The reservoir will in turn be concreted to prevent water leakage by infiltration through the surrounding rocks, according to fig. 4 and FIG. 5.

3. Dacă este necesar, centrala poate fi construită în întregime subteran. în acest caz, conductele (1, 5, 9,10) vor fi montate fie direct în pământ, fie în interiorul unui puț acoperit (17), așa cum s-a descris mai sus, turbina (13), generatorul (12) și compresorul (11) vor fi instalate în interiorul unei hale subterane (20), iar rezervorul va fi un bazin subteran acoperit (21), în interiorul căruia se pot monta stâlpi de susținere (22) pentru a-l consolida. în centrală se va putea intra pe calea de acces (23), protejată de o clădire (24). Aerisirea instalației se va face prin guri de aerisire (25), conform fig. 6.3. If necessary, the boiler can be built entirely underground. In this case, the pipes (1, 5, 9,10) will be mounted either directly into the ground or inside a covered well (17), as described above, the turbine (13), the generator (12) and the compressor (11) will be installed inside an underground hall (20), and the tank will be a covered underground basin (21), inside which support columns (22) can be mounted to strengthen it. in the boiler, it will be possible to enter the access path (23), protected by a building (24). The ventilation of the installation will be done through ventilation holes (25), according to fig. 6.

4. în cazul în care concomitent cu producerea de energie electrică se dorește ridicarea apei dintr-un râu (26) într-un canal (30) situat deasupra nivelului apei din acel râu, rezervorul de apă va fi înlocuit cu un canal de aducțiune (28) construit în lungul albiei râului. Pentru a menține constant nivelul apei deasupra gurii de intrare în conducta gravimetrică (1), în canalul de aducțiune se montează poarta (29) și gurile (27) de evacuare a apei în exces. Conducta gravimetrică se va afla, așa cum s-a descris mai sus, sub nivelul apei din râu, iar conducta de circulație ascendentă (10) și conducta de aer comprimat (9) se vor afla parțial sub nivelul apei din râu, iar parțial se vor înălța deasupra acesteia, până la nivelul canalului (30) în care se dorește a se ridica apa din râu. Tot la acest nivel vor fi montate turbina (13), generatorul (12) și compresorul (11), la ieșirea din conducta de circulație ascendentă. Canalul (16) prin care apa părăsește turbina va fi ramificat în două direcții: una din ramificații conduce apa către canalul de transport, iar cealaltă ramificație permite deversarea acesteia înapoi în râul din care provine apa (atunci când nu mai este nevoie de apă în canalul de transport). Cele două ramificații sunt prevăzute cu câte o poartă (31) și (32) care permit dirijarea apei fie către canalul de transport, fie înapoi în râu. Centrala poate fi protejată de intemperii prin construirea unei clădiri (14), conform fig. 7.4. If at the same time as the electricity generation it is desired to raise the water from a river (26) into a channel (30) above the water level of that river, the water tank will be replaced by an adduction channel ( 28) built along the river bank. In order to maintain the water level above the mouth of the inlet in the gravimetric pipe (1), the gate (29) and the mouths (27) of the excess water outlet are mounted in the duct. The gravimetric pipeline will be, as described above, below the river water level, and the upward circulation pipe (10) and the compressed air pipeline (9) will be partially below the river water level, and partially rise above it, to the level of the channel (30) in which it is desired to raise the water from the river. Also at this level the turbine (13), the generator (12) and the compressor (11) will be mounted, at the exit of the upstream pipe. The channel (16) through which the water leaves the turbine will be branched in two directions: one of the branches leads the water to the transport channel, and the other branch allows its discharge back into the river from which the water comes (when there is no need for water in the channel transport). The two branches are provided with a gate (31) and (32) that allow the water to be directed either to the transport channel or back to the river. The boiler can be protected from the weather by constructing a building (14), according to fig. 7.

5. De asemenea, pot fi realizate centrale de mici dimensiuni, construite în întregime deasupra solului. Rezervorul (2) este fixat pe stâlpi de susținere (33). Turbina (13), generatorul (12) și compresorul (11) sunt montate pe o platformă superioară (34) fixată pe alți stâlpi de susținere (35), unii dintre aceștia având și rolul de a fixa conductele centralei.5. Small plants can also be built, built entirely above the ground. The tank (2) is fixed to the support posts (33). The turbine (13), the generator (12) and the compressor (11) are mounted on an upper platform (34) fixed to other support posts (35), some of them also having the role of fixing the boiler pipes.

c Ο 9 - ο Ο 4 9 A - 3 Ο -06- 2009c Ο 9 - ο Ο 4 9 A - 3 Ο -06- 2009

Stâlpii de susținere sunt montați pe o platformă inferioară (36) care are rolul de a asigura stabilitatea întregului sistem, conform fig. 8.The support posts are mounted on a lower platform (36) which is intended to ensure the stability of the entire system, according to fig. 8.

Centrala descrisă în prezenta invenție va fi utilizară la producerea energiei electrice, însă ea poate fi realizată și într-o variantă care permite, pe lângă producerea de energie electrică, și ridicarea apei din râuri în diferite construcții hidrotehnice, în funcție de necesități.The power plant described in the present invention will be used for the production of electricity, but it can also be made in a variant that allows, besides the production of electricity, the lifting of water from rivers in different hydrotechnical constructions, according to needs.

NOTĂ: Apa aflată în mișcare în centrala hidroelectrică descrisă în prezenta invenție este privită ca un agent purtător de energie. Rolul ei este de a transforma energia gravitațională în energie hidraulică prin intermediul conductei gravimetrice, respectiv al aerului comprimat insuflat în conducta ascensională, energie care la rândul ei este transformată, prin intermediul turbinei și al generatorului, în energie electrică. Astfel, putem spune că această centrală nu mai consumă apă sub presiune, ci se folosește doar de energia gravitației pentru producerea energiei electrice.NOTE: The water moving in the hydroelectric power plant described in the present invention is regarded as an energy carrier. Its role is to convert gravitational energy into hydraulic energy through the gravimetric pipeline, respectively the compressed air blown into the ascending pipe, energy which in turn is transformed, through the turbine and the generator, into electrical energy. Thus, we can say that this plant no longer consumes water under pressure, but only uses the energy of gravity to produce electricity.

Claims (5)

REVENDICĂRI 1. Centrală hidroelectrică cu generator gravimetric de energie hidraulică, caracterizată prin aceea că apa procesată în centrală circulă într-un circuit închis, fiind preluată dintr-un rezervor (2) într-o conductă gravimetrică (1) montată vertical, care are rolul de a accelera apa care circulă prin ea în sens descendent, sub efectul forței gravitației, până la o viteză prestabilită care se obține la o adâncime Hn prestabilită, de unde apa este preluată printr-o conductă de legătură (5) într-o conductă de circulație ascendentă (10) în care este insuflat aer comprimat având rolul de a accelera în continuare apa procesată, sub influența Forței lui Arhimede, către o turbină Pelton (13) situată deasupra nivelului apei din rezervor, de unde apa revine în rezervor prin intermediul unui canal (16), turbina punând în mișcare un generator (12), funcționarea hidrocentralei, inclusiv pornirea și oprirea ei fiind controlată prin intermediul a două valve, valva (3) controlând debitul apei din conducta gravimetrică și permițând inclusiv închiderea completă a acesteia, iar valva (8) controlând debitul aerului comprimat din conducta de aer comprimat (9) și permițând inclusiv închiderea completă a acesteia, centrala putând fi construită fie în întregime subteran, fie parțial subteran având rezervorul de apă, turbina, generatorul și compresorul montate la suprafață iar conductele montate total sau parțial subteran, fie în întregime la suprafață.1. Hydroelectric power station with gravimetric generator of hydraulic energy, characterized in that the water processed in the boiler circulates in a closed circuit, being taken from a tank (2) in a gravimetric pipe (1) mounted vertically, which has the role of to accelerate the water flowing through it in a downward direction, under the effect of the force of gravity, up to a predetermined speed that is obtained at a predetermined depth H n , from where the water is taken through a connecting pipe (5) in a upward circulation (10) in which compressed air is blown with the role of further accelerating the processed water, under the influence of Archimedes' Force, to a Pelton turbine (13) located above the water level in the reservoir, where the water returns to the reservoir through a channel (16), the turbine starting a generator (12), the operation of the hydroelectric plant, including starting and stopping it being controlled by means of two valve, valve (3) controlling the flow of water from the gravimetric pipeline and allowing its complete closure including, and valve (8) controlling the flow of compressed air from the compressed air pipeline (9) and allowing even its complete closure, the boiler can be constructed either entirely underground, either partially underground having the water tank, turbine, generator and compressor surface-mounted and pipes totally or partially underground, or entirely surface-mounted. 2. Conducta gravimetrică, menționată în revendicarea 1, caracterizată prin aceea că are forma unei coloane de apă care curge pe verticală sub influența forței gravitaționale, ceea ce permite ca apa care curge printr-o astfel de conductă să atingă la ieșirea din ea o viteză superioară față de viteza apei care curge pe verticală într-o conductă de diametru constant având aceeași înălțime și aceeași secțiune a gurii de intrare ca și conducta gravimetrică, secțiunea transversală a conductei gravimetrice putând fi calculată cu formula Sj = So ț2·, unde S, reprezintă suprafața transversală a secțiunii practicate la căderea hidraulică H(, So suprafața transversală a secțiunii la gura de intrare a conductei, iar Ho reprezintă căderea hidraulică la nivelul gurii de intrare în conducta gravimetrică, adică adâncimea la care la care se află conducta gravimetrică sub nivelul apei dintr-un rezervor.2. The gravimetric pipe, mentioned in claim 1, characterized in that it has the shape of a column of water flowing vertically under the influence of gravitational force, which allows the water flowing through such a pipe to reach at its exit a velocity. higher than the velocity of the water flowing vertically in a pipe of constant diameter having the same height and the same section of the inlet mouth as the gravimetric pipe, the cross-section of the gravimetric pipe can be calculated with the formula Sj = S o t 2 ·, where S is the cross-sectional area of the section applied to the fall of the hydraulic H (S a cross-sectional area section of the inlet pipe, and H is the fall hydraulically to the inlet pipe weight, that is to say the depth at which the extent of the gravimetric pipe below the water level of a tank. 3. Insuflarea de aer comprimat în apa care circulă ascendent într-o conductă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că are drept rezultat accelerarea apei sub3. Compressed air insufflation into the ascending water in a pipe according to claim 1, characterized in that it results in the acceleration of the water below - 2 Ο Ο 9 - Ο Ο 4 9 4 - 3 Ο -06- 2009 influența Forței lui Arhimede, în vederea creșterii energiei hidraulice a apei, pentru a creștere puterea unei hidrocentrale.- 2 Ο Ο 9 - Ο Ο 4 9 4 - 3 Ο -06- 2009 the influence of Archimedes' Force, in order to increase the hydraulic energy of the water, in order to increase the power of a hydroelectric power station. 4. Centrală hidroelectrică cu generator gravimetric de energie hidraulică, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că are dimensiuni mici, este construită în întregime deasupra solului, rezervorul (2) este fixat pe stâlpi de susținere (32), turbina (13), generatorul (12) și compresorul (11) sunt montate pe o platformă superioară (33) fixată pe alți stâlpi de susținere (34), unii dintre aceștia având și rolul de a fixa conductele centralei, stâlpii de susținere sunt montați pe o platformă inferioară (35) care are rolul de a asigura stabilitatea întregului sistem, acest mod de realizare permițând inclusiv demontarea și transportul centralei în diferite locații unde este necesară punerea sa în funcțiune în vederea obținerii de energie electrică.4. Hydroelectric power station with a gravimetric hydraulic power generator, according to claim 1, characterized in that it is small in size, is built entirely above the ground, the reservoir (2) is fixed to the support posts (32), the turbine (13), the generator (12) and the compressor (11) are mounted on an upper platform (33) fixed to other supporting posts (34), some of them also having the role of fixing the boiler pipes, the supporting posts are mounted on a lower platform (35). ) which has the role of ensuring the stability of the entire system, this way of accomplishment allowing including the dismantling and transport of the boiler in different locations where it is necessary to put it into operation in order to obtain electricity. 5. Centrală hidroelectrică cu generator gravimetric de energie hidraulică, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că este construită pe malul unei ape curgătoare, rezervorul de apă fiind înlocuit de un canal de aducțiune iar turbina este montată deasupra unui canal de transport a apei în care poate deversa apa utilizată în procesul producerii energiei electrice, canalul de transport al apei fiind situat la un nivel superior nivelului apei din canalul de aducțiune din care provine apa folosită la producerea energiei electrice.5. Hydroelectric power station with gravimetric hydraulic power generator, according to claim 1, characterized in that it is built on the bank of a flowing water, the water reservoir being replaced by an adduction channel and the turbine is mounted above a water transport channel in which it can discharge the water used in the process of producing electricity, the water transport channel being located at a level higher than the water level in the adduction channel from which the water used to produce the electricity comes from.
ROA200900494A 2009-06-30 2009-06-30 Hydroelectric power stations with gravimetric generator of hydraulic energy RO126140A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA200900494A RO126140A2 (en) 2009-06-30 2009-06-30 Hydroelectric power stations with gravimetric generator of hydraulic energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA200900494A RO126140A2 (en) 2009-06-30 2009-06-30 Hydroelectric power stations with gravimetric generator of hydraulic energy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO126140A2 true RO126140A2 (en) 2011-03-30

Family

ID=46581653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA200900494A RO126140A2 (en) 2009-06-30 2009-06-30 Hydroelectric power stations with gravimetric generator of hydraulic energy

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO126140A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105134461A (en) * 2015-08-31 2015-12-09 管群祥 Circulating power generating system
US11739726B2 (en) 2019-11-20 2023-08-29 Rareş-Alexandru G{hacek over (a)}rduş Combined gravitational-hydraulic electric energy storage system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105134461A (en) * 2015-08-31 2015-12-09 管群祥 Circulating power generating system
US11739726B2 (en) 2019-11-20 2023-08-29 Rareş-Alexandru G{hacek over (a)}rduş Combined gravitational-hydraulic electric energy storage system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Okot Review of small hydropower technology
US4117676A (en) Incorporable hydromotive assembly
US9109571B2 (en) Shaft power plant
JP6618904B2 (en) Power generator
PT2337948E (en) Method and apparatus for installing tidal barrages
US4073146A (en) Submersible diffuser
CN104179159A (en) Hydropower station free-surface-pressurized flow tail water system
CN110145011A (en) A kind of vertical shaft and deep tunnel connected structure
RO126140A2 (en) Hydroelectric power stations with gravimetric generator of hydraulic energy
KR101577723B1 (en) Power generating apparatus used in water passage
CN113175406B (en) Parent fish type through-flow turbine
KR101676695B1 (en) Multi-hydropower generating system using inducing waterway
RU2303707C1 (en) Hydroelectric power station
KR20100095687A (en) Horizontal hydroelectric power system
JP2014156858A (en) Hydraulic power generation device and installation method for the same
CN220266476U (en) Floating hydroelectric power station
CN204140269U (en) The three-dimensional power generation system of seawater
CN217501853U (en) Inclined disc type hydraulic turbine set
RU185644U1 (en) Damless hydroelectric power station
KR20100104694A (en) Horizontal hydroelectric power system
RU2405883C1 (en) Damless hydraulic power station for local electric power supply
CN101575845A (en) Water-filling power station
RU149717U1 (en) HYDRO POWER PLANT
WO2022107913A1 (en) Method for constructing flow-guiding hydroelectric power plant
WO2018067076A1 (en) Water diversion with multiple pipes and rotationally symmetric hydro turbine with multiple inlets