Хидрокинетични електроцентрали

Хидрокинетичната енергетика включва основно две неразработени и почти неизползвани системи. Това са хидро електроцентрали (ВЕЦ) на   свободно водно течение и водовъртежните такива, които ползват енергията на  естествените водовъртежи и имплозивния ефект.

И за двете системи направихме успешни внедрявания в чужбина и у нас на р. Дунав и на деривационни канали. Характерно за ново разработените и патентовани хидроелектрически системи е, че те са напълно екологични. Нещо повече - те са про-природни, най-малкото, защото допълнително аерират водата, което стимулира аеробния живот в нея е предотвратява анаеробни гнилостни процеси, при които се отделя метан, който е 20 пъти по-опасен парников газ, отколкото въглеродния двуокис (диоксид CO₂). И при двата вида нови ВЕЦ използваме различни видове приложения на новата българска технология "Ротоджет". Тя най-ефективно извлича кинетичната енергия на линейно хоризонтално бавно движеща се вода и както и такава, от естествен водовъртеж за получаване на електроенергия с ниска себестойност.

Новата българска технология с двойни двустепенни турбини с надводно свързани наклонени валове (на фигурата) е широко приложима в реки, плавателни и напоителни канали, както и на приливите и отливите и други океански и морски течения и във водовъртежи. Технологията е защитена и е под патентна закрила чрез регистрация в Патентното ведомство на Р България на редица български изобретения за реактивни аксиални, диагонални и напречнопоточни турбини.

Реактивните 3D хидрокинетични турбини с диагонални лопати са 2 до 3 пъти по-ефективни от познатите хидрокинетични турбини, и то без да са по-сложни и без да са по-скъпи от тях. Именно затова себестойността на генерирания ток от голям понтонен ВЕЦ с с двойни турбини с надводно свързани наклонени валове е много ниска.
Новоизобретената понтонна система е предназначена за високоефективна работа при бавно водно течение. Изобретените нов клас турбинни системи се въртят не само заради разликата в налягането на флуида пред и зад лопатите. Но и поради формирането на реактивна струя в периферията на лопатите, която създава реактивна сила, подпомагаща въртенето. Тази сила е за сметка на натиска на флуида върху фронталните стени на лопатите. Част от този натиск се пренасочва за полезно въртене лопатите.
Освен от натиска, периферните реактивни струи се формират и от центробежно изхвърляния флуид при въртенeто, който се пренасочва в периферни реактивни струи.

Годишната използавемост на понтонните ВЕЦ (50 / 100 / 200 kW) е няколко пъти по-висока от тази на конвенционалните водонапорни ВЕЦ.

Усвояването на кинетичната енергия на водния ресурс с понтонни ВЕЦ на големи реки - например Дунав, ще позволи получената по този начин енергия да бъде по-евтина, в сравнение с всички други първични енергоизточници. Но за разлика от тях - процесът на извличане на полезна енергия от водни течения е напълно природосъобразен и много по-екологичен от технологията на класическите напорни ВЕЦ. Нещо повече - те допълнително аерират водата, с което я обогатяват на кислород, необходим за аеробния воден живот.

Неприродосъбразността на познатите ни ВЕЦ е известна. Те заблатяват реките и унищожават аеробния живот в тях, осушават речните корита и опустиняват обширни площи с плодородни земи с всички неблагоприятни последствия за речните и околоречните екосистеми, а получената от тях енергия често е по-скъпа от тази от понтонните ВЕЦ, които са  далеч по-природосъобразни. Понтонните ВЕЦ избягват всички гореизброени недостатъци, а освен това и са и с по-ниски капиталови и експлоатационни разходи. Те използват реактивни хидрокинетични и/или реактивни водовъртежни турбини по новата българска технология "Ротоджет" .

Освен технологията "Ротоджет", отнасяща се до самите реактивни турбини, цялостният български проект за понтонна ВЕЦ изключва каквито и да било масло напълнени подводни възли и агрегати, което е превантивна мярка, предотвратяваща потенциално замърсяване на водата. Подводните турбини са с ниски обороти и не пречат на водния живот, а понеже не са необходими никакви преградни съоръжения в реката - те не пречат и на миграцията на рибите, както и на корабоплаването.  Повече вижте на "Българин изобрети реактивна турбина" www.monitor.bg/article?id=240907 

Надлъжно – поточни хидрокинетични турбини на наклонени оси

Известно е, че вертикалните напречно-поточни хидрокинетични турбини, които са заимствани от патентите на Дариус, Савониус и други подобни, проявяват още по-силно своите недостатъци, които имат при оригиналните им приложения за ротори на вятърни генератори.

Заимстваните от хорозонтално-осевите вятърни генератори аналогични конструкции за подводни турбини също проявавят недостатъците си, известни от приложенията им за ротори на вятърни генератори.

Анализите на съществуващите конструкции на хидрокинетични турбини еднозначно показаха, че те не са достатъчно ефективни при безнапорни водни течения, особено такива, с ниски скорости.

Затова ние, с помощта на компютърни симулатори в цифрово моделирана водна среда, конструирахме ротори с наклонени (диагонални) лопати, които са монтирани на подводни наклонени валове. Те, освен, че са хидро-механично по-ефективни, са и по-евтини, както за производство, така и за експлоатация, защото техните мултипликатори и генератори са над водата. При сравнение на подводни пропелерни ротори (тип А на схемата) и такива, но с наклонени лопати (тип В на схемата) установихме с компютърно моделираните симулации, че тип В са значително по-ефективни при бавно движеща се вода. Тези резултати се потвърдиха и от изпитанията в реални водни течения с различни скорости.

Натиснете, който и да е линк в долната таблица, за да видите видеоклипове на съответните патентовани (БГ патенти)  реактивни турбини:

Реактивна  съпротивителна	Реактивна  съпротивителна аеро-хидро динамична	Реактивна Савониус	Хибридни реактивни турбини	Понтонни реактивни ВЕЦ
JET - Drag Turbine	JET - Lift Turbine	JET Savonius Turbine	JET Hybrid Turbine	Pontoon Hydrokinetic Power Plants

See the related videos of patented (BG patents) JET augmented 3D turbines by clicking of each link in the table above. Take an overlook of the description of each video.

Новоизобретена надлъжно поточна тандем турбина

Тя е приложима при хидрокинетичните електроцентрали с подводни и полуподводни турбини, които работят в много бавно водно течение.

Подходяща е и за вятърни турбини, които следва да работят при ултра ниски скорости на вятъра – примерно от порядъка на 0.6 m/s – вижте видеото. Такива вятърни турбини са използваеми в градски условия, където ветровете са слаби и високо турбулентни.

Пропелер за ниски ветроскорости с косо отсечени периферии на лопатите

Подходящ е за вятърни турбини за работа при много ниски скорости на вятъра – 0.6 - 0.8 m/s.
Такива вятърни турбини следва да са с леки лопати от тънки дълбоко вдлъбнати профили. Съответно да имат голяма стъпка и ъгъл на атака над 45 ъглови градуса близост до вала на турбината, който да намалява радиално до около 5 градуса в периферията на лопатата.

Вижте видеото тук.

Стартон Инженеринг ЕАД –  www.starton.biz
Нова Ват ЕАД – www.novawatt.eu
За повече информация, вижте на www.tonchev.org
За бизнес контакти – тел. 0897 87 28 57

 

Мини хидрокинетична турбина работи в много плитко течение

 

Вижте новоизобретенитете хидрореактивни турбини с 3D ротори. И множество такива, монтирани на понтонни речни безбаражен ВЕЦ с фотоволтаици над тях:

На долните 3 снимки виждате едно приложение на 3D косо-поточни реактивни турбини на понтонен ВЕЦ

Вижте видео на хидрокинетични косо поточни реактивни 3D турбини на потонен ВЕЦ

На долните 3 снимки виждате едно приложение на осово-поточни 3D реактивни турбини на понтонен ВЕЦ

Вижте 9 турбинен модул на хидрокинетична речна ферма www.youtube.com/watch#!v=Nqe5DCZ4SRk&feature=channel . Всеки модул има общ мултипликатор на оборотите и общ eлектрогенератор. Няма маслонапълнeни части и е напълно природосъобразен. Евтин е за производство и за поддръжка. Произвежда електричество с ниска себестойност.

Реактивна водовъртежна турбина във водовъртежен ВЕЦ

Повечето хора мислят, че са необходими много иновации и скъпа развойна дейност, за да се произвежда екологично чиста енергия. Но това, далеч не винаги, е така. Например, показаната на снимката реактивна турбина, и други подобни на нея работят ефективно във водовъртежни електроцентрали на малки реки. Те произвеждат евтин ток и са напълно природосъобразни.

Конвенционалните водовъртежни електроцентрали задължително изискват, макар и не голям воден пад – минимум 0.7 м. Освен това, за водовъртежния басейн са нужни довеждащи и отвеждащи канали за водата.

• Новоизобретеният водовъртежен промотор работи без никакъв воден пад (0 м.), а е необходимо е само да се постави в течаща вода. Тя има две функции:
  Първата е при влизане със скоростта на течението в цилиндричната част на промотора създава водовъртеж в него.
  Втората функция на водата е, като обтича отвор/и в изпъкналата долна част на промототора да създаде подналягане, което да увлече въртяща се вода от горната му част, за да изтече обратно в реката.

На това видео: www.youtube.com/watch#!v=-PX0wGi3Oag&feature=channel е показана хибридна понтонна електроцентрала с вертикални реактивни хидрокинетични и вятърни турбини. Тя е широко приложима при речни и канални бавни течения, защото новопатентованите кухи роторни лопати формират реактивни струи в изходящия им ръб, което значително увеличава тяхната ефективност и им позволява висока призводителност при ниски скорости на водните и ветровите потоци. А вертикалното положение на лопатите гарантира тяхното непрекъснато въртене, независимо от посоката на водното и вятърното течение. Бавното въртене на лопатите не е пречка, нито за подводните обитатели, нито за птиците. Електроцентралата не може да змърсява околната среда, защото в нейните отделни елементи няма маслонапълнени части или такива с други флуидни замърсители.

Новоизобретена водовъртежна електроцентрала

Известно е, че в природата водата образува водовъртежи, поради въртенето на земята. Енергията от водовъртежите се използва във водовъртежни електроцентрали, за да произвежда електричество. Известните водовъртежни ВЕЦ използват геодезичен воден пад, за да се поддържа непрекъснатото въртеливо движение на водата. Новоизобретеният  водовъртежен басейн не се нуждае от геодезичен воден пад. Той се разполага напрово в течаща вода, без да е необходимо да се извежда вода по-ниско от дъното на течението. Благодарение на новата конструкция на водовъртежния басейн, в долния му край се осигурява понижено налягане, което засмуква водата от въдовъртежа м басейна и така се постига ефекта от геодезичен воден пад, без да има такъв.

Турбина, в така описания енергизиращ водовъртежен басейн, произвежда няколко пъти повече енергия от хидрокинетична турбина, обработваща същото количество вода в линейно водно течение. Това се получава за сметка на естественото въртене на водата във водовъртежния басейн и за сметка на имплозивния ефекти на водовъргетжа, известен от приложенията на Виктор Шаубергер. Турбината в окото на водовъртежа може да бъде реактивана или безлопатъчна Тесла турбина, както и друга машина, ефективно преобразуваща кинетичната и потенциалната енергия на въртящата се вода.

Вижте видо на енергизиращ водовъртежен басейн в действие на http://www.youtube.com/watch?v=bg58-yFbFCc&feature=channel_video_title

Новоизобретен електрически реактивен воден движител, монтиран на катамаран с допълнителна функция на хидрокинетична понтонна ВЕЦ.

Благодарение на новоизобретеното реактивно водно колело, базирано на технологията РОТОДЖЕТ, се постига висока ефективност, както при моторно движение, така и в хидрокинетичен режим на електрогенерация за зареждане на батериите, за сметка на енергията на водното течение.

Вижте видео на : www.youtube.com/watch?v=i6r3G2wDFoo&feature=channel_video_title

Вижте видео на нисконапорна електроцентрала с 3 реактивни спирални турбини тук

У нас работят около 200 напорни ВЕЦ със средна използваемост под 20% годишно. Подходящите места за напорни ВЕЦ са усвоени в голяма степен. Но те не са прородосъобразни, защото тръбопроводите им отнемат водата от естественото речно течение, поради което осушават околоречните пространства и причиняват необратими щети, не само на земеделието, но и на речната и крайбрежната флора и фауна. Поради посочените и други причини през последните десетина години ние разработихме високоефективни безнапрони и нисконапорни водни турбини, които са напълно природосъобразни. Те много по-пълно преобразуват водната енергия в електричество чрез новоизобретените високоефективни реактивни турбини.

Безтръбопроводните ВЕЦ със спирални реактивни турбини се монтират на речни наклони и имат единична мощност до около 300 kW. При непостоянния воден отток на нашите реки е целесъобразно да се монтират в паралел няколко турбини, както е показано на това видео. Реактивните спирални турбини работят ефективно с водни количества, променящи се в много широк диапазон, което ги прави много подходящи за реки и канали с непостоянен воден отток. Следва да подчертаем, че ВЕЦ с познатите напорни турбини, от видовете Банки, Каплан, Пелтон, Францис и др. подобни, работят ефективно в по-тесен обхват на водните количества, което ги прави неефективни за целогодишно използване на нашите реки. А с предлаганите реактивни турбини, независимо дали са спирални (хидродинамични), водовъртежни (реактивни напречно-поточни) или хидрокинетични (реактивни аксиални напречно-поточни) могат да бъдат прилагани, както самостоятелно за ВЕЦ, така и в допълнение към тези на съществуващи ВЕЦ. Допълнителни реактивни турбини са ефективни на довеждащи канали и деривации, на изтичалата от конвенционални ВЕЦ и паралелно или заместващо на традиционните напорни турбини във ВЕЦ.

Реактивните безнапорни хидрокинетични турбини се монтират направо в хоризонтално водно течение под фиксирани или закотвени понтони/платформи  - ВЕЦ. Те са бързо изпълними водни електроцентрали, за които не се изисква никакво водохващане и напорни тръбопроводи. Съществено предимство за понтонни ВЕЦ е, че процедурата по изграждането им е много опростена и няма никакви екологични и други пречки за реализацията им.

У нас на река Дунав и на други по-големи реки може да се монтират такива платформи/понтонни, без да е необходимо да се извършват строителните процедури по Закона за устройство на териториите и другите нормативи за строителството, защото става въпрос за поставяне и фиксиране в течението на фабрично готови модули 50/100/200 kW.  Могат да се изграждат и мегаватови хидрокинетични паркове с множество такива модули.

Строителството на понтонни ВЕЦ става по бърза и опростена процедура, тъй като те не заемат терени на брега, защото са изцяло във вода. За тях не се изисква и инвестиционен проект. Но за тях е задължително необходим проект по Наредба 1627/2008 година, която може да видите на www.tonchev.org/naredba16.htm. Пространството над турбините може да се усвои, като върху самите понтони се монтират фотоволтаични панели, които да генерират електричество. Те са напълно екологични съоръжения и токът от тях се изкупува по преференциална цена 42 евроцента на киловатчас и ежегодно расте по закон, като пак по закон е гарантирано изкупуването на тази енергия на преференциалната цена за срок не по-малък от 25 години. Благодарение на тези високи изкупни цени, подобни електроцентрали се изплащат за 5-6 години. Вижте видео на www.b2b.bg/new.html

Проучване, проектиране, изграждане и експлоатация на хидрокинетични фиксирани и понтонни ВЕЦ, както и на такива с монтирани фотоволтаици на понтоните, се прави по Наредба 1627, която може да видите на www.tonchev.org/naredba16.htm.. План на този задължителен проект за хидрокинетична електроцентрала може да видите тук.

Сравнение на работещи конвенционална и реактивна турбина вижте на това видео: http://www.youtube.com/watch?v=ghp-7MqUyhs

Реактивни турбини

В долната таблица са обобщени основните предимства и недостатъци на познатите и новоизобретените турбини ROTOJET:

Всеки от жълтите линкове в горната таблица пряко води до съответното демонстрационно видео. Вижте и текстовото обяснeние към всяко видео.

Сравнение на работещи конвенционална и реактивни пропелерни хоризонтално осеви турбини без ветроускорители вижте на това видео: http://www.youtube.com/profile?user=miscbeep#p/u/14/bWoLchq3EME 

Изобретените нов клас турбини, наречени реактивни турбини, се въртят не само заради разликата в налягането на флуида пред и зад лопатите, но и поради формирането на реактивна струя в периферията на лопатите, която създава реактивна сила, подпомагаща въртенето. Тази сила е за сметка на натиска на флуида върху фронталните стени на лопатите. Част от този натиск се пренасочва за полезно въртене лопатите. Освен от натиска, периферните реактивни струи се формират и от центробежно изхвърляния флуид при въртенeто, който се пренасочва в периферни реактивни струи. Особеността на използваната центробежна сила за подпомагане на въртеното е фактът, че тази сила не е класическа Нютонова сила, а е наричана от някои физици "феноменална",  защото тя съществува не само при ускоряващо се въртене (с положително ъглово ускорение), но и при равномерно въртене (с нулево ъглово ускорение), както и при забавящо се въртене (с отрицателно ъглово ускорение).

Снимки и видео на новоизобретените реактивни и торнадо турбини вижте тук.

Видео на фотоволтаичната патентована система с рефлектори за удвояване на електропроизводителността на фотоволтаиците вижте на  www.youtube.com/user/miscbeep#p/a/u/0/XE-mOgND07I

Евросубсидии

1. Патентно проучване за най-актуалните новости в областта на изобретението
2. На основание на проучването по т. 1.  разработва техническо описание на изобретението по нормативния ред в следните части:
• ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА
• ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА
• ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
• ЧЕРТЕЖ/И И КРАТКИ ПОЯСНЕНИЯ
• ПРИМЕР/И ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
• ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
• ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

Очевидниата непрекъснато увеличение на цените на електроенергията е глобална тенденция. А дефицитнът на традиционните евергоресурси непрекъснато повишава цената им, особено след най-голямата екокатастрофа в САЩ - необратимото петролно замърсяване на Мексиканския залив. Затова, ускореното увеличение на всички енергийни цени бързо ще достигне нивото на преференциалните такива за енергия от ВЕИ. А това е най-голямата и абсолютна гаранция за инвеститорите във ВЕИ. Между впрочем, изкупните цени на тока от някои наши ТЕЦ отдавна са по-високи от преференциалните изкупни цени за тока от ВЕЦ и са съизмерими с тези на тока от малките вятърни турбини. А токът, изкупуван от градските топлофикационни ТЕЦ-ове е два пъти по-скъп от този от големите ВЕЦ и съизмерими с тока от големите вятърни турбини.

За всички, големи и малки проекти с ВЕИ, е задължителен проектът по Наредба 1627 от януари 2008 г. на МИЕ.

© Георги Тончев

Телефон:  0897 87 28 57, Електронна поща: g@tonchev.org

WEB design: George Tonchev Jr.