Мы живем на переломе двух эпох — эпохи углеводородного топлива и эпохи альтернативной энергетики. Углеводородное топливо человечество интенсивно использует уже второе столетие, которое очевидно будет последним. В условиях экономического кризиса доля его будет зависеть от того, будут разработаны новые технологии в альтернативной энергетике вовремя, до начала исчерпания запасов углеводородного топлива. Иными словами многое зависит от нас, в том числе и наше здоровье, здоровье и благополучие наших детей. Одним из вариантов альтернативного источника энергии есть мобильная микроГЭС (Free-stream mobile micro hydroelectric power plant).
К микрогидроэлектростанций (Micro hydroelectric power plant) относят ГЭС с установленной мощностью до 100 кВт. Вибропрочностые микроГЭС (Free-stream small hydroelectric power plant) являются гидроэлектростанции, которые используют кинематическую энергию водяного потока в его естественном состоянии. Мобильными МГЭС (Mobile small hydroelectric power plant) считают ГЭС, конструктивное исполнение которого предусматривает возможность ее перемещения на другое место установки без нарушения готовности ее основных узлов.[adsense_id=»1″]
Основным преимуществом мобильной микроГЭС вибропрочностные (ММГЕСВ) является мобильность, небольшой срок изготовления и, как следствие, низкие затраты на 1 кВт установленной мощности. ММГЕСВ может быть выполнена в двух основных вариантах. Первый вариант с вибропрочною турбиной пропеллерного типа горизонтальной осью вращения. Второй вариант с водопроточною турбиной ортогонального типа с вертикальной или горизонтальной осью вращения. Возможен и третий вариант, который является симбиозом двух первых. Однако этот вариант не достаточно проработан.
Стоит сказать, что для водопроточных гидротурбин применяют такие же методы расчетов, как для ветровых турбин соответствующих типов, с учетом плотности, сжимаемости и вязкости среды. Как и в воздушной среде, пропеллерные турбины наиболее быстроходные и в воде.
Однако в традиционных пропеллерных турбин необходимым требованием с целью оптимизации параметров является вращение лопастей от основания к периферии, что для промышленного изготовления затруднен. Кроме того, для водной среды с целью уменьшения сопротивления желательно иметь тонкий профиль лопасти.
Второй тип гидротурбины менее быстроходный, зато проще в изготовлении.
Вибропрочные гидравлические турбины по определению тихоходными с большим крутящим моментом. Окружные скорости в воде в несколько раз меньше чем в воздухе через небольшие скорости свободного речного потока, высокую плотность и вязкость воды по сравнению с воздухом.
Геометрические и гидродинамические параметры турбины следует рассчитывать индивидуально, исходя из параметров водного потока в том месте, где использовать микроГЭС. Иными словами, нет универсальной оптимальной конструкции турбины для всех водных потоков. По этой причине возникает необходимость проектной деятельности исходя из условий заказчика.
Кроме этого, при проектировании необходимо учитывать и множество других дополнительных переменных параметров для достижения оптимального результата.
Важной составляющей ММГЕСВ есть электрогенератор. Необходимо специально разрабатывать электрогенератор для ММГЕСВ. Промышленность выпускает стандартизированные быстроходные электрические машины и их использование невозможно без применения мультипликатора (редуктора) с большими передаточными числами. Промышленность выпускает стандартизированные редукторы, их стоимость может в несколько раз превышать стоимость генератора. По этой причине использовать их в ММГЕСВ не рационально, так как это повлечет значительный рост стоимости.
Сейчас разработаны конструкции электрических машин, которые позволяют в генераторном режиме максимально эффективно использовать особенность гидротурбин различных видов.
Запатентован две конструкции тихоходных высокочастотных электрических машин (ТВЕМА). Одна конструкция торцевого типа, вторая радиального. Машины этой конструкции рационально использовать в возобновляемые энергетике как генераторы. Стоимость их изготовления намного ниже стоимости изготовления традиционных электрических машин.
ММГЕСВ с пропеллерной турбинной
[adsense_id=»1″]Конструкция пропеллерной ММГЕСВ показана на рис. 1. Ротор электрогенератора внешний (расположенный по зовнишньорадиальною или торцевой схеме). Вал ММГЕСВ статический, играет удерживающей роль. Внутри вала проложен силовой кабель. Вся конструкция полностью погружается в воду.
ММГЕСВ с ортогональной турбиной На рис. 2. приведена конструкция ММГЕСВ с вертикальным валом. Генератор расположен на дне. Возможно размещение генератора на плавающем понтоне (т.е. генератором вверх).
Конструкция с горизонтальным расположением вала также является вариантом размещения. Лопасти турбины имеют аэродинамический профиль оптимальной конфигурации для самостоятельного старта.