RO131057A0

RO131057A0 - Hydroelectric farms on the tailrace of hydroelectric power plants

Info

Publication number: RO131057A0
Application number: ROA201500658A
Authority: RO
Inventors: Ion Vasile; Roberto Florian Vasile
Original assignee: Ion Vasile; Roberto Florian Vasile
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2016-04-29
Also published as: RO131057A8

Abstract

The invention relates to hydroelectric farms placed on the tailrace of hydroelectric plants forming, as alternative to wind farms, a succession of generator units connected in series along the tailrace whereinto the hydroelectric station overflows, to obtain electric power when the hydroelectric plant is not in service while using only the minimum flow rate for the maintenance of upstream aquatic medium, about 1-1.2 m/s, minimum flow rate that can put into operation generators of 50...150 kw/h. The claimed hydroelectric farms provide the needed technical solution by a ditch in the middle of the channel with two mobile penstocks (3) forcing the water flow in the ditch and, by the generated pressure, driving some paddle-wheels (1) which, in their turn, drive some serially-mounted generators (2), the water flow being directed by the penstocks (3) to the ditch of a channel (4), thereby compressing the energy force of the tailrace (5) without modifying the construction of the channel or destroying a dam (6).

Description

Parcuri hidroenergetice pe canalul de fugă al hidrocentralelorHydropower parks on the escape channel of hydropower plants

Aceasta invenție este un procedeu de obținere a energiei hidroelectrice care propune realizarea de parcuri hidro, o alternativă la parcurile eoliene. Ideea este să realizăm o înșiruire de unități generatoare legate în serie pe lungimea canalului de fugă unde deversează hidrocentrala.This invention is a process for obtaining hydroelectric power which proposes the construction of hydro parks, an alternative to wind farms. The idea is to make a series of generating units connected in series along the length of the leakage channel where the hydropower plant discharges.

Unicitatea este că tot ansamblu de generatoare poate produce energie încontinuu, chiar și în perioada când hidrocentrala staționează.The uniqueness is that the whole set of generators can produce energy continuously, even during the period when the hydroelectric plant is stationary.

Hidrocentrala când funcționează are debit de cca 90 mc/s, iar când staționează trebuie să elibereze un debit de cca 1-1,2 mc/s, apa necesară pentru întreținerea mediului și vieții acvatice din aval. Acest debit minim poate acționa generatoare de peste 50 kwh.When the hydropower plant operates, it has a flow of about 90 m3 / s, and when it is stationary, it must release a flow of about 1-1.2 m3 / s, the water necessary for the maintenance of the environment and the aquatic life downstream. This minimum flow can drive generators over 50 kwh.

Vom analiza perioada când pe canal este debit minim, situație limită in care se poate crește randamentul hidrocentralei. Productivitatea crește in funcție de lungimea canalului, numărul de unități generatoare și puterea acestora. Parametrii de lucru ai proiectului sunt din situația reală a hidrocentralelor de capacitate medie de cca 15 MWh cu canal de fuga, cu debit maxim deversat de 90 mc/s și debit minim deversat de l-l,2mc/s.We will analyze the period when there is a minimum flow on the canal, a limit situation in which the efficiency of the hydropower plant can be increased. Productivity increases depending on the length of the channel, the number of generating units and their power. The working parameters of the project are from the real situation of the hydroelectric power plants with an average capacity of about 15 MWh with leakage channel, with a maximum discharged flow of 90 m3 / s and a minimum discharged flow of 1,2 m3 / s.

Acționarea unităților generatoare se poate face prin roți cu zbaturi, palete sau cuve. Prezentăm varianta cu roți cu zbaturi și debit minim 1-1,2 mc/s.The generating units can be operated by paddle wheels, vanes or tanks. We present the version with paddle wheels and minimum flow 1-1.2 m3 / s.

Rolul decisiv în funcționarea permanentă a parcului hidro îl au doua stavilare și șanțul din mijlocul canalului unde se concentrează forța fluxului de apă. Șanțul are întrebuințarea de condensator de apă, sursa energiei primare de activare a zbaturilor.The decisive role in the permanent operation of the hydro park is played by two dams and the ditch in the middle of the canal where the force of the water flow is concentrated. The ditch has the use of water condenser, the primary source of energy for activating the troughs.

In continuare ne vom susține argumentele pe bază de figuri reprezentative:In the following we will support our arguments based on representative figures:

fig. 1, secțiune transversală a canalul de fugă și a șanțului.Fig. 1, cross section of the escape channel and the ditch.

- fig. 2, secțiune transversală la canal de fugă, șanț, stăvilare și roata cu zbaturi.- fig. 2, cross section to the escape channel, ditch, dam and paddle wheel.

fig. 3, vedere de sus a canalului cu șanț, roata cu zbaturi și stăvilare.Fig. 3, top view of the grooved channel, paddle wheel and dam.

- fig. 4, poziționarea unităților generatoare pe lungimea canalului de fugă.- fig. 4, positioning the generating units along the length of the leakage channel.

- fig. 5, roată cu zbaturi care acționează două generatoare, stanga, dreapta.- fig. 5, paddle wheel operating two generators, left, right.

In fig. 1, șanțul canalului de fugă 1 cu secțiune tronconică are dimensiuni de 2m /1 m/lm, conduce și stabilizează cursul apei uniform față de malurile canalului 2, atât la debit minim 3, cât și la debit maxim 4.In fig. 1, the trench of the drain channel 1 with frustoconical section has dimensions of 2m / 1 m / lm, leads and stabilizes the water course uniformly towards the banks of channel 2, both at minimum flow 3 and at maximum flow 4.

In fig. 2, se prezintă poziția roții cu zbaturi 1 in șanțul canalului 2 și cele două stăvilare 3, in situația când hidrocentrala staționează și nivelul apei este minim 4. înălțimea stăvilarelor 3 trebuie să fie mai mare decât cota minimă a apei, la jumatatea distanței dintre cota minimă și cota maximă. Stavilarele 3 pot fi fixe sau mobile ( cu macara proprie ).In fig. 2, show the position of the paddle wheel 1 in the ditch of channel 2 and the two dams 3, in case the hydropower station is stationary and the water level is minimum 4. the height of the dams 3 must be higher than the minimum water level, halfway between the level minimum and maximum quota. Dams 3 can be fixed or mobile (with own crane).

Vedere de sus a canalului din fig. 3, unde stăvilarele 1 sunt orientate intr-un unghi optim de dirijarea a apei spre șanț 2, in așa fel încât să nu se provoace vârtejuri de apă care să micșoreze forța de acționare a roții cu zbaturi 3.Top view of the channel of fig. 3, where the dams 1 are oriented at an optimal angle of directing the water towards the ditch 2, so as not to cause water vortices that reduce the actuating force of the paddle wheel 3.

In fig. 4 se arată un fragment din parcul hidroenergetic, unde roțile cu zbaturi 1, acționează un grup de generatoare 2, fluxul apei este dirijat de stăvilare 3 spre șanțul canalului 4, folosindu-se resursele energetice ale canalului de fugă 5, fără sa se provoace modificări constructive sau distrugerea digului 6.In fig. 4 shows a fragment of the hydropower park, where the paddle wheels 1, operate a group of generators 2, the water flow is directed by the dam 3 to the ditch of the channel 4, using the energy resources of the leak channel 5, without causing changes construction or destruction of the dam 6.

Fig. 5 prezintă metoda de exploatarea maximă a resursei energatice din canal, când o singură roată cu zbaturi 1, acționează doua generatoare 2 la debit maxim al apei, iar la debit minim un generator este decuplat. Stavilarele 3 in ambele situații mărește presiunea apei in șanțul 4.Fig. 5 shows the method of maximum exploitation of the energy resource in the channel, when a single paddle wheel 1, operates two generators 2 at maximum water flow, and at minimum flow a generator is disconnected. Dams 3 in both situations increase the water pressure in the ditch 4.

Pentru o rotație constantă a rotorului in generator sunt mai multe soluții tehnice, printre care și cea cu cutie de viteze folosită in sistemul eolian.For a constant rotation of the rotor in the generator there are several technical solutions, including the one with gearbox used in the wind system.

Titular invențieInvention holder

Vasile IonVasile Ion

Pag.1 ^2015-- 0 0 6 5 8 Η -09- 2015Pag.1 ^ 2015-- 0 0 6 5 8 Η -09- 2015

Eficiența economică:Economic efficiency:

Luăm in analiză generatoare cu putere de 50 kw/unitate ( situație de minimă eficiență): 1 km canal de fugă unități/lOOOm x 50 kw/h/unitate = 1000 kw/h = 1 MWhWe analyze generators with power of 50 kw / unit (situation of minimum efficiency): 1 km leakage channel units / lOOOm x 50 kw / h / unit = 1000 kw / h = 1 MWh

Amortizarea investiției se face in 1,31 ani ( calculat cu 27euro/MW si preț generator 250$/kw + 40% cheltuieli auxiliare )The amortization of the investment is made in 1.31 years (calculated with 27euro / MW and generator price 250 $ / kw + 40% auxiliary expenses)

Avantaje:Benefits:

funcționarea este permanentă la debit minim, inclusiv in condiții de secetă, se protejează mediul acvatic și se respectă traseele păsărilor.operation is permanent at minimum flow, including in drought conditions, the aquatic environment is protected and the routes of birds are observed.

instalația se poate produce in serie pentru toate canalele de fugă.the installation can be produced in series for all leakage channels.

conectare rapida la rețeaua națională folosind infrastructura existenta a hidrocentralei, nu ocupă spațiu lucrativ, comparativ cu parcurile eoliene.fast connection to the national network using the existing infrastructure of the hydropower plant, does not occupy lucrative space, compared to wind farms.

- fluxul apei este permanent, comparativ cu incertitudinea din sistemul eolian.- the water flow is permanent, compared to the uncertainty in the wind system.

- se pot refolosi și turbine eoliene modificate pentru acționare cu apă.- Modified wind turbines for water operation can also be reused.

in România sunt sute de km canale de fugă ( ex. pe râul Argeș 72 km )in Romania there are hundreds of km of escape channels (eg on the river Argeș 72 km)

Titular invențieInvention holder

Vasiloi IonVasiloi Ion

Claims

claims

Hydropower parks on the escape channel of hydropower plants

Specific features:

1) the importance of the ditch in the middle of the escape channel is highlighted, which offers the optimal depth for the installation and operation of the trenches.

2) electricity is produced on the leakage channel and when the hydropower station is stationary.

3) generating units installed evenly along the entire length of the channel, not only at its end

4) alternative to wind farms, more economical, continuous activity, respects the routes of birds.