RU2816741C1 - Device for obtaining energy from river water flows - Google Patents
Device for obtaining energy from river water flows Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816741C1 RU2816741C1 RU2022134289A RU2022134289A RU2816741C1 RU 2816741 C1 RU2816741 C1 RU 2816741C1 RU 2022134289 A RU2022134289 A RU 2022134289A RU 2022134289 A RU2022134289 A RU 2022134289A RU 2816741 C1 RU2816741 C1 RU 2816741C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- links
- river
- generator
- electric power
- guides
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 15
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к речным электростанциям. Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в безплотинном и безтурбинном получении электроэнергии на малых реках. Это устройство включает генератор электроэнергии, выпрямительный блок, контроллер, накопители электроэнергии, инвертор, соединительные провода и представляет собой линейный стержень с размещенными на нем свободновращающимися звеньями, уменьшающимися в диаметре по длине и обладающими пьезоэлементами, полностью погруженными в речной поток, способными позвенно вращаться вокруг общей оси, и вырабатывать электроэнергию. Пьезоэлементы расположены в торцах свободновращающихся звеньев линейного стержня генератора, обладают винтовыми направляющими, вызывающими под действиями гидродинамического потока воды их поворот. Винтовые направляющие размещены на поверхностях звеньев и через одно имеют различный наклон, обеспечивающий разную скорость их вращения. При этом, звенья линейного генератора имеют уменьшающийся по длине диаметр.The invention relates to hydropower, namely to river power plants. The technical problem solved by the proposed device is the dam-free and turbine-free generation of electricity on small rivers. This device includes an electricity generator, a rectifier unit, a controller, electricity storage devices, an inverter, connecting wires and is a linear rod with freely rotating links placed on it, decreasing in diameter along the length and having piezoelectric elements completely immersed in the river flow, capable of rotating in sections around a common axis, and generate electricity. The piezoelements are located at the ends of the freely rotating links of the linear rod of the generator and have screw guides that cause them to rotate under the action of the hydrodynamic flow of water. Screw guides are placed on the surfaces of the links and through one have a different inclination, providing different speeds of their rotation. At the same time, the links of the linear generator have a diameter that decreases along the length.
Известна (аналог) приливная электростанция (патент RU 2525622), содержащая плотину с несколькими водопропускными каналами со своей гидротурбиной с лопастями каждый и с потоком воды, проходящим через свою гидротурбину, машинное отделение с электрогенератором.A known (analogue) tidal power plant (patent RU 2525622), containing a dam with several culverts with its own hydraulic turbine with blades, each with a flow of water passing through its own hydraulic turbine, an engine room with an electric generator.
Недостатком данного изобретения является необходимость построения и использования специальной плотины, которую сооружают в морских заливах, т.к. она работает на приливных подъемах вод. Такая особенность рассматриваемого изобретения существенно удорожает всю конструкцию.The disadvantage of this invention is the need to build and use a special dam, which is built in sea bays, because it works on tidal rising waters. This feature of the invention under consideration significantly increases the cost of the entire structure.
Известна (аналог) русловая гидроэлектростанция (патент RU 2347935), включающая водоприемник с мусорозадерживающей решеткой, турбинный водовод, гидротурбину и отсасывающую трубу.A well-known (analogue) run-of-the-river hydroelectric power station (patent RU 2347935) includes a water intake with a waste-retaining grid, a turbine conduit, a hydraulic turbine and a suction pipe.
Недостатком данного изобретения является ограниченность ее применения в зимний период времени, т.к. она имеет надводную часть, которая не будет работать в условиях ледового покрытия речной сети.The disadvantage of this invention is the limited use of it in winter, because it has a surface part that will not work in conditions of ice covering the river network.
Известно (прототип) устройство для извлечения энергии из морских течений (патент RU 2401358), включающее несколько цилиндрических опор-оболочек, размещенных на морском шельфе, систему подводящих и отводящих трубопроводов, гидрогенераторы.A known (prototype) device for extracting energy from sea currents (patent RU 2401358), including several cylindrical shell supports located on the sea shelf, a system of inlet and outlet pipelines, and hydrogenerators.
Недостатком данного изобретения является ограниченность области применения морским шельфом.The disadvantage of this invention is the limited scope of application to the sea shelf.
Предлагаемое устройство для получения энергии из речных водных потоков устраняет эти недостатки, так как оно работает на речных потоках, безплотинным и безтурбинным способами, как в летний, так и зимний периоды времени (в условиях ледового покрытия рек).The proposed device for obtaining energy from river water flows eliminates these disadvantages, since it operates on river flows, without dams and without turbines, both in summer and winter (under conditions of ice-covered rivers).
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в получении электроэнергии на малых реках. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в безплотинном и безтурбинном погружном конструктивном выполнении устройства для получения энергии, позволяющем получать электроэнергию наиболее эффективным способом, благодаря уменьшению эксплуатационных расходов, в условиях малых рек.The technical problem solved by the proposed device is to generate electricity on small rivers. The technical result to be achieved by the claimed invention is a dam-free and turbine-free submersible design of a device for generating energy, which makes it possible to obtain electricity in the most efficient way, due to the reduction of operating costs, in small rivers.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для получения энергии из речных водных потоков, включающем генератор электроэнергии, выпрямительный блок, контроллер, накопители электроэнергии, инвертор, контактные провода, используется генератор электроэнергии, который представляет собой многозвенный линейный стержень, выполненный из износостойкого к истиранию пластика политетрафторэтилена (фторопласт-4), на котором размещены свободно вращающиеся звенья (вокруг общей оси), обладающие в торцах его звеньев пьезоэлементами и сужением по его длине.This technical result is achieved by the fact that in the known device for obtaining energy from river water flows, including an electricity generator, a rectifier unit, a controller, electricity storage devices, an inverter, contact wires, an electricity generator is used, which is a multi-link linear rod made of wear-resistant material. abrasion of polytetrafluoroethylene plastic (PTFE-4), on which freely rotating links are placed (around a common axis), which have piezoelectric elements at the ends of its links and a narrowing along its length.
Пьезоэлементы расположены в торцах звеньев линейного стержня генератора, обладают винтовыми направляющими, вызывающими под действиями гидродинамического потока воды их поворот. Винтовые направляющие размещены на поверхностях звеньев и через одно имеют различный наклон, обеспечивающий разную скорость их вращения. При этом звенья линейного генератора имеют уменьшающийся по длине диаметр. Причем, все элементы электрической цепи заизолированы от воды.The piezoelements are located at the ends of the links of the linear rod of the generator and have screw guides that cause them to rotate under the action of the hydrodynamic flow of water. Screw guides are placed on the surfaces of the links and through one have a different inclination, providing different speeds of their rotation. In this case, the links of the linear generator have a diameter that decreases along the length. Moreover, all elements of the electrical circuit are insulated from water.
Выпрямительный блок представляет собой электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления.The rectifier unit is an electromechanical device designed to convert an input electrical current in an alternating direction into a direct current.
Контроллер заряда аккумулятора представлен электронной схемой в составе зарядного устройства, предназначенный для управления процессом заряда накопителя электроэнергии.The battery charge controller is represented by an electronic circuit as part of the charger, designed to control the charging process of the electricity storage device.
Накопители электроэнергии, используемые в устройстве представлены электрохимическими накопителями - аккумуляторными батареями (или накопителями энергии на основе молекулярных конденсаторов).The energy storage devices used in the device are represented by electrochemical storage devices - rechargeable batteries (or energy storage devices based on molecular capacitors).
Инвертор представляет собой устройство для преобразования постоянного тока в переменный, с изменением величины напряжения.An inverter is a device for converting direct current into alternating current, changing the voltage value.
Соединительные провода используются для объединения всего оборудования устройства в единую электрическую систему.Connecting wires are used to connect all the equipment of a device into a single electrical system.
Работа устройства для получения энергии из речных водных потоков осуществляется следующим образом. Первоначально, поперек речного русла (1) сооружается специальная балка (2). Затем к ней посредством шарнира (3) крепится устройство для получения энергии из речных водных потоков (4), состоящее из линейного стержня (5) длиной от 7 до 15 м, выполненного из износостойкого к истиранию пластика политетрафторэтилена (фторопласт-4) с размещенными на нем свободновращающимися звеньями линейного генератора меняющими свой диаметр по длине от 30 см около балки до 5 см в месте его окончания (6) в торцах которых размещены пьезоэлементы и полностью погруженного в речной поток. Под действием гидродинамического потока воды реки происходит независимое вращение по направлению (7) звеньев пьезогенератора, относительно оси стержня (с разной скоростью через одно звено), с одновременной выработкой электрического тока пьезоэлементами (8), которые вырабатывают за счет изменения давления на пьезоэлементы при вращении звеньев электрический ток и направляют по контактным проводам (9) в генераторную станцию (10) и дальше в виде переменного тока (11) потребителю.The operation of the device for obtaining energy from river water flows is carried out as follows. Initially, a special beam (2) is constructed across the river bed (1). Then a device for obtaining energy from river water flows (4) is attached to it by means of a hinge (3), consisting of a linear rod (5) 7 to 15 m long, made of wear-resistant polytetrafluoroethylene plastic (fluoroplastic-4) with placed on It contains freely rotating links of a linear generator changing their diameter along the length from 30 cm near the beam to 5 cm at the place of its end (6) at the ends of which piezoelectric elements are placed and completely immersed in the river flow. Under the influence of the hydrodynamic flow of river water, independent rotation occurs in the direction (7) of the piezoelectric generator links, relative to the axis of the rod (at different speeds through one link), with the simultaneous generation of electric current by the piezoelements (8), which are generated by changing the pressure on the piezoelements when the links rotate electric current is sent through contact wires (9) to the generating station (10) and further in the form of alternating current (11) to the consumer.
Для чего, в устройстве пьезоэлементы расположены в торцах свободновращающихся звеньев линейного генератора, которые обладают изогнутыми под углом винтовыми направляющими, вызывающими под действиями гидродинамического потока воды, их поворот. Причем, винтовые направляющие имеют различный (от 45° до 35° - инверсия 4°) наклон, обеспечивающий разную скорость вращения свободновращающихся звеньев линейного генератора.Why, in the device, piezoelements are located at the ends of the freely rotating links of the linear generator, which have screw guides bent at an angle, causing them to rotate under the action of the hydrodynamic flow of water. Moreover, the screw guides have different (from 45° to 35° - inversion 4°) inclination, providing different rotation speeds of the freely rotating links of the linear generator.
Выпрямительный блок 220/48 Minipack 48/400 FC представляет собой электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления.The 220/48 Minipack 48/400 FC rectifier unit is an electromechanical device designed to convert an AC input electrical current into a DC current.
Контроллер заряда аккумулятора Delta PWM 2420 20A, 12V/24V представлен в составе зарядного устройства, предназначенный для управления процессом заряда накопителя электроэнергии (аккумулятора).The Delta PWM 2420 20A, 12V/24V battery charge controller is included in the charger, designed to control the charging process of the electricity storage device (battery).
Инвертор ИС 1500 (12/24) представляет собой устройство для преобразования постоянного тока получаемого с пьезоэлементов в переменный, с изменением величины напряжения.Inverter IS 1500 (12/24) is a device for converting direct current received from piezoelectric elements into alternating current, with a change in voltage value.
Накопители электроэнергии, используемые в устройстве представлены электрохимическими накопителями - аккумуляторными батареями Delta DT 12200 (или накопителями энергии на основе молекулярных конденсаторов). Применяются для хранения и преобразования электроэнергии, реализации оптимальных режимов работы оборудования и т.д.The energy storage devices used in the device are represented by electrochemical storage devices - Delta DT 12200 batteries (or energy storage devices based on molecular capacitors). They are used for storing and converting electricity, implementing optimal operating modes for equipment, etc.
Соединительные контактные провода (берутся медные, стандартные) используются для объединения всего оборудования устройства в единую электрическую цепь.Connecting contact wires (standard copper ones are taken) are used to combine all the equipment of the device into a single electrical circuit.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2816741C1 true RU2816741C1 (en) | 2024-04-03 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1237787A1 (en) * | 1984-09-18 | 1986-06-15 | Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Power plant |
US7525214B2 (en) * | 2006-06-14 | 2009-04-28 | Nova Oceanic Energy Systems | Wave-power system and method for generating energy at constant rotational speed at variable significant wave heights and periods |
RU2401358C1 (en) * | 2009-11-16 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева" | Device for power generation from sea currents |
CN103312216A (en) * | 2013-06-06 | 2013-09-18 | 中山大学 | Fluid piezoelectric power generation assembly and assembly set |
CN106704087A (en) * | 2017-03-10 | 2017-05-24 | 李广明 | Collision wave power generation device |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1237787A1 (en) * | 1984-09-18 | 1986-06-15 | Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Power plant |
US7525214B2 (en) * | 2006-06-14 | 2009-04-28 | Nova Oceanic Energy Systems | Wave-power system and method for generating energy at constant rotational speed at variable significant wave heights and periods |
RU2401358C1 (en) * | 2009-11-16 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева" | Device for power generation from sea currents |
CN103312216A (en) * | 2013-06-06 | 2013-09-18 | 中山大学 | Fluid piezoelectric power generation assembly and assembly set |
CN106704087A (en) * | 2017-03-10 | 2017-05-24 | 李广明 | Collision wave power generation device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20100276935A1 (en) | Renewable energy fluid pump to fluid-based energy generation | |
Gorlov | Helical turbines for the gulf stream: conceptual approach to design of a large-scale floating power farm | |
Zhang et al. | State of the art in tidal current energy extracting technologies | |
EP2185811A2 (en) | Magnus force fluid flow energy harvester | |
Sharma et al. | Run off river plant: status and prospects | |
KR20100131078A (en) | Float type hydraulic power generater | |
US8461711B2 (en) | Counter rotation subsurface current generator | |
MX2008012361A (en) | A machine and system for power generation through movement of water. | |
WO2010109169A2 (en) | Bladeless turbine and power generator | |
Guo et al. | Variable speed micro-hydro power generation system: Review and Experimental results | |
CN108644058A (en) | A kind of extra low head hydroelectric generator | |
RU2816741C1 (en) | Device for obtaining energy from river water flows | |
KR20180027282A (en) | Subsea floating tidal generator | |
CA2489946C (en) | Water flow turbine | |
Borghetti et al. | Maximum efficiency point tracking for adjustable-speed small hydro power plant | |
Ahmad et al. | Screw Turbine in In-pipe Hydroelectric Power Generation | |
Hidayat et al. | Application of the cascade system to increase the capacity of a pico-hydro power generation | |
Hou et al. | The study on self-powered systems for underwater sensors based on tidal current energy | |
RU2612499C2 (en) | River hydro wind power plant (hwpp) | |
Badhurshah et al. | Oscillating water column wave energy system—A prospective | |
JP2004180378A (en) | Hydraulic power generator facilities | |
Muzaka et al. | Effect of Archimedes Screw Turbine Shaft Inclination on Output Power | |
Khan et al. | Submerged water current turbines | |
RU2113614C1 (en) | Sea-wave-to-electric energy conversion plant | |
US11111898B2 (en) | Voltage converter-controlled damless hydrokinetic river turbines |