GR1010124B

GR1010124B - Μηχανισμος παραγωγης υδροηλεκτρικης ενεργειας με αυτονομο κλειστο κυκλωμα νερου

Info

Publication number: GR1010124B
Application number: GR20200100545A
Authority: GR
Inventors: Ιωαννης Παναγιωτη Νικολακοπουλος
Original assignee: Ιωαννης Παναγιωτη Νικολακοπουλος
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2021-11-11
Also published as: ES2952907B2; EP4211347A1; ES2952907A1; WO2022053842A1

Abstract

Η παρούσα εφεύρεση αφορά μηχανισμό παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας από αυτόνομο κλειστό κύκλωμα νερού. Από δεξαμενή A3 (3) σε ορισμένο υψόμετρο, σε πρανές έδαφος, κατέρχεται το νερό με το ίδιο βάρος του, στον σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Α4 (4), περιστρέφει τον υδροστρόβιλο και η γεννήτρια παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Μετά την έξοδο από τον υδροστρόβιλο το νερό γεμίζει ζεύγος δεξαμενών Α1 (1) και Α2 (2) εναλλάξ. Με την βοήθεια δίσκου πίεσης F (38), δια μέσω αγωγού, επανέρχεται το νερό στην δεξαμενή A3, από την οποία κατέρχεται ξανά προς τον σταθμό παραγωγής και συνεχίζει. Ο δίσκοςF, είναι εξαρτημένος από ηλεκτρικό βαρούλκο (21), το οποίο ελέγχει την κάθοδο και την άνοδο του δίσκου εντός των δεξαμενών Α1 ή Α2.

Description

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Μηχανισμός Παραγωγής Υδροηλεκτρικής Ενέργειας με αυτόνομο κλειστό κύκλωμα νερού

Η παρούσα εφεύρεση αφορά μηχανισμό παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας από κλειστό ανακυκλούμενο νερό. Από δεξαμενή Α3(3) σε ορισμένο υψόμετρο, σε πρανές έδαφος, φυσικό ή τεχνητό κατέρχεται το νερό με το ίδιο βάρος του, στον σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Α4 (4). Μετά την έξοδο από τον υδροστρόβιλο το νερό γεμίζει ζεύγος δεξαμενών Α1 (1) και Α2 (2), εναλλάξ και με την βοήθεια δίσκου πίεσης F (38), δια μέσω αγωγού, επανέρχεται το νερό στην άνω δεξαμενή A3, από την οποία κατέρχεται ξανά προς τον σταθμό παραγωγής και συνεχίζει αέναα.

Η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας, έως τώρα κατά κύριο λόγω παράγεται: α) Εκτροπή της ποσότητας νερού μέσα από τις κοίτες ποταμών ή ρεμάτων, οδηγείται το νερό εκτός κοίτης δια μέσω αγωγού για αρκετά χιλιόμετρα σε χαμηλότερο υψόμετρο, σε σταθμό παραγωγής και εκεί με την διαφορά δυναμικής ενέργειας που δημιουργείται, κινείται ο υδροστρόβιλος και παράγεται ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι σταθερή όλο το έτος, διότι η ποσότητα νερού εξαρτάται από τις εποχές, τις ξηρασίες και από διάφορα φυσικά φαινόμενα.

Η εκτροπή του νερού εκτός της κοίτης του ποταμού, έχει επιβάρυνση στο φυσικό περιβάλλον στην πανίδα και χλωρίδα της κοίτης των ποταμών και στην άρδευση των πέριξ της κοίτης περιοχών.

β) Από φράγματα-ταμιευτήρες ποταμών, τεχνικές λίμνες, που και αυτά έχουν επίπτωση στο περιβάλλον, με μεγάλες επεμβάσεις και η παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας, εξαρτάτε από την παροχή των ποταμών κατά το χρονικό διάστημα όλου του έτους, η οποία δεν είναι σταθερή.

γ) Έως σήμερα στην Ικαρία κατασκευάζεται υδροηλεκτρικό με δύο ταμιευτήρες, έναν ψιλά στο βουνό και έναν σε χαμηλότερο επίπεδο. Η επαναφορά του νερού από τον κατώτερο ταμιευτήρα στον ανώτερο γίνεται με ηλεκτρικές αντλίες οι οποίες τροφοδοτούνται με ηλεκτρικό φορτίο για την λειτουργία τους, από το ηλεκτρικό φορτίο που παράγουν ανεμογεννήτριες στη περιοχή. Έργο με μεγάλο κόστος κατασκευής, μεγάλο κόστος λειτουργίας και η απόδοσή του εξαρτάται από την παροχή των πηγών νερού στο βουνό της Ικαρίας και από ποιες ώρες την ημέρα λόγω ανέμου θα λειτουργούν οι ανεμογεννήτριες.

Η παρούσα εφεύρεση αποτελεί Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας και θα έχει ελάχιστη έως μηδενική επιβάρυνση στο περιβάλλον. Τα πλεονεκτήματα της έναντι των άλλων υδροηλεκτρικών και των λοιπών συστημάτων, όπως οι ανεμογεννήτριες και τα φωτοβολταϊκά είναι: Θα παράγει διπλάσια συνολική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας κατά το διάστημα όλου του έτους.

Η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που θα παράγεται, θα είναι σταθερή, όλο το εικοσιτετράωρο της ημέρας και για όλο το έτος και έτσι θα συμβάλει στην σταθεροποίηση του φορτίου στο ηλεκτρικό δίκτυο της χώρας. Το νερό που θα χρησιμοποιεί θα είναι σταθερή ποσότητα, πολύ μικρή, η οποία θα ανακυκλώνετε. Για ένα έργο 1000 KWh δεν θα απαιτείται ποσότητα νερού άνω των 800,00 m3. Μόνο η εξάτμιση θα συμπληρώνετε, για την οποία θα αρκεί και μία βρύση ενός νοικοκυριού ή μια μικρή πηγή ή μεταφορά και τροφοδοσία με ένα βυτίο, εν αντιθέσει με ένα υδροηλεκτρικό της ίδιας δυναμικότητας που χρησιμοποιεί την παροχή ενός ποταμού, θα εκτρέψει μέσα από την κοίτη του ποταμού άνω των δέκα πέντε εκατομμυρίων κυβικών νερού σε ένα έτος.

Ένα υδροηλεκτρικό σε ποτάμι ή φωτοβολταϊκό ή μία ανεμογεννήτρια δυναμικότητας 1000 KWh, όλο το έτος παράγει συνολικά και εισρέει στο ηλεκτρικό δίκτυο της χώρας, από 2.500000,00 έως 3.500000 KWh.

Η παρούσα εφεύρεση της ιδίας δυναμικότητας, θα παρέχει στο σύστημα 7.000000,00 KWh.

Η παρούσα εφεύρεση μπορεί να εφαρμοσθεί σε μικρές αποστάσεις από πυκνοδομημένα αστικά κέντρα, καθώς χαρακτηρίζεται από τις υπάρχουσες διατάξεις, χαμηλής όχλησης, όπου υπάρχει μεγάλη ανάγκη σε ηλεκτρικό φορτίο, αρκεί να υπάρχει ανάγλυφο του εδάφους με κατάλληλη κλίση των πρανών και να δημιουργείται υψομετρική διαφορά ΔΗ άνω των 20,00 μέτρων. Δεν απαιτείται μεγάλη έκταση εδάφους, να καταλάβει το έργο, από 4000,00 έως 8000,00 m2, θα αρκούν.

Δεν χρειάζεται να έχει κοντά ποτάμια, μπορεί να εγκατασταθεί και σε περιοχές που δεν έχουν νερό π.χ. στα νησιά ,αφού οι μικρές ποσότητες νερού που απαιτούνται για την λειτουργία του, μπορούν να βρεθούν εύκολα.

Ξεχωριστές μονάδες μπορούν να στηθούν σε μικρές αποστάσεις ή εν επαφή και να χρησιμοποιούν την ίδια δεξαμενή φόρτισης A3 (3) με μεγαλύτερη χωρητικότητα και έτσι με μικρότερο κόστος αυξάνεται η παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος κατασκευής ισοδύναμου έργου με τα άλλα συστήματα θα είναι της ίδιας αξίας περίπου ή και μικρότερης.

Η τεχνολογία που θα χρησιμοποιεί είναι γνωστή και εφαρμόσιμη έως σήμερα και το 70,00% του κόστους του έργου θα προέρχεται από την εσωτερική αγορά, συμβάλλοντας έτσι στη τόνωση της εθνικής οικονομίας. Η εφεύρεση θα έχει υψηλή αξία οικονομικής εκμετάλλευσης σε όλες τις χώρες του εξωτερικού.

Περιγραφή του Μηχανισμού

Ο μηχανισμός θα αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη, εξαρτημένα μεταξύ τους ,με διαστάσεις οι οποίες θα τροποποιούνται, ανάλογα του μεγέθους της ισχύος του έργου σε KW, που θα επιλεγεί να κατασκευασθεί:

1) A1 (1 ) και A2 (2) ζεύγος ομοίων δεξαμενών αποθήκευσης του νερού προς άνοδο στην δεξαμενή A3 (3), χωρητικότητας 112,00 m3 εκάστη, σε σχήμα κυλινδρικό η’ ορθογωνικό. Τα τοιχώματα των δεξαμενών θα είναι από οπλισμένο σκυρόδεμα (40) και επενδυμένα εσωτερικά με λείο και σκληρό υλικό (41)π.χ. ατσάλι, το οποίο θα αντέχει στις καταπονήσεις και τριβές, με την βάση τους, στην στάθμη αφετηρίας (27) 0,00, εσωτερικό πυθμένα(49) στην στάθμη 1 ,00 και η στέψη τους (23), στο 8,20. A3 (3) Δεξαμενή αποθήκευσης-φόρτισης A3 (3), από οπλισμένο σκυρόδεμα, στην οποία θα μεταφέρεται το νερό, από τις δεξαμενές Α1 ή Α2, με τους αγωγούς D1 (8) και D2 (9) εσωτερικής διαμέτρου D= 1 ,00 m.

2) Η βάση της δεξαμενής A3 θα ευρίσκεται στην στάθμη (31) 60,50 m και η στέψη της (30) στο 68,50 m.

3) Α4 (4) το κτήριο του σταθμού παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας Με την στάθμη του υδροστρόβιλου (19) στο 12,50 πι και έξοδο του νερού (32) στο 11 ,00 m .

4) Οι D1 (8), D2 (9), D3 (10), D4 (6) και D5 (7) κλειστοί αγωγοί μεταφοράς του νερού μεταλλικοί ή πλαστικοί με εσωτερική διάμετρο Φ = 1 ,00 m.

5) Κ (11) κανάλι παραλαβής του νερού, όπου μετά την έξοδο από τον υδροστρόβιλο οδηγείται στην δεξαμενή Α5 (5).

6) Η δεξαμενή Α5 (5) τοποθετείται με την βάση της στη στάθμη(33) 8,50 και την στέψη της στην στάθμη 10,00 m. Από την βάση της δεξαμενής Α5 έχουν την αρχή τους οι αγωγοί D6 (6) και D7 (7) οι οποίοι οδηγούν το νερό προς την βάση των δεξαμενών Α1 στο σημείο (12) και στην Α2 στο σημείο (14) αντίστοιχα με φυσική ροή.

7) Από το σημείο (13) της δεξαμενής Α1 ο αγωγός D1 (8), μεταφέρει το νερό στην δεξαμενή A3 (3) με είσοδο στο σημείο (16).

8) Από το σημείο (15) της δεξαμενής Α2, ο αγωγός D2 (9), μεταφέρει το νερό στην δεξαμενή A3 (3) με είσοδο στο σημείο (17).

9) Στην δεξαμενή Α1 στα σημεία (12) και (13), θα υπάρχει ηλεκτρικός διακόπτης της παροχής του νερού προς και από την δεξαμενή Α1.

10) Στην δεξαμενή Α2 στα σημεία (14) και (15), θα υπάρχει ηλεκτρικός διακόπτης της παροχής του νερού προς και από την δεξαμενή Α2.

11) Από την δεξαμενή A3 (3) στο σημείο (18) δια μέσω του αγωγού D3 (10), έως το σημείο (19), το νερό με ελεύθερη πτώση, με το βάρος του περιστρέφει τον υδροστρόβιλο, και η ηλεκτρική γεννήτρια, παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

12) Η δεξαμενή Α1 (1 ) ή ομοίως η δεξαμενή Α2(2):

α) Στο εσωτερικό τους από την στάθμη (24) στο 7,00, θα κινείται κατακόρυφα δίσκος πίεσης F (38),έως την κάτω στάθμη (50) στο 2,80 .Ο δίσκος F θα είναι εξαρτημένος, άνω αυτού από ηλεκτρικό βαρούλκο (21) το οποίο θα ελέγχει την κατακόρυφη κίνηση του εντός της δεξαμενής. Το πάχος του δίσκου F θα είναι από 0,20 m έως 1 ,00 m ,αναλόγως του ειδικού βάρους των υλικών που θα συνδυαστούν , για την κατασκευή του. Η εξωτερική επιφάνεια της περιμέτρου του δίσκου F και της κάτω βάσης του (42) ,θα αποτελείται από σκληρό μέταλλο ,λείο π.χ. ατσάλι, το οποίο θα αντέχει στις τριβές κατά την κάθοδο και άνοδο εντός των δεξαμενών. Το υπόλοιπο υλικό του σώματός του, θα είναι οπλισμένο σκυρόδεμα (43).

Ο δίσκος F απέχει μικρή απόσταση από την κατακόρυφη εσωτερική επιφάνεια της δεξαμενής A , σημείο (46) περίπου από 1 έως 3 χιλιοστά του μέτρου, ώστε να μη εφάπτεται και τρίβεται στην εσωτερική επιφάνεια της δεξαμενής. Για αποφυγή των διαρροών θα εφαρμοσθεί στο σημείο (45), ελαστικό υλικό ,το οποίο θα φράζει την διαρροή και θα ακολουθεί την κίνηση του δίσκου F.

Στη στάθμη (50) στο 2.80 των δεξαμενών Α1 και Α2 θα υπάρχουν σταθερές βάσεις από οπλισμένο σκυρόδεμα και ελαστικό επικάλυμμα, επί των οποίων θα επικάθεται ο δίσκος και θα τερματίζει την κάθοδό του, ώστε οι δεξαμενές σε εσωτερικό ύψος 1 ,80 m και οι αγωγοί D1 και D2, να είναι πάντοτε πλήρεις με νερό.

13) Το ηλεκτρικό βαρούλκο (21) , θα εφαρμόζεται επί μεταλλικού δοκού -πλαισίου, στην στάθμη (29) στο 13,00 m με τελική άνω στάθμη του μεταλλικού πλαισίου έως 14,00 m. Το κύριο έργο του ηλεκτρικού βαρούλκου θα είναι να ελέγχει την κάθοδο του δίσκου πίεσης από την στάθμη (24) 7,00 έως την στάθμη (50) 2,80 m και να επαναφέρει τον δίσκο στην αρχική άνω στάθμη 7,00 m.

14) Στην στάθμη 7,00 στο σώμα του τοιχίου της δεξαμενής (49) θα υπάρχουν οπές που θα οδηγούν τις διαρροές νερού σε λούκι (26) και δια μέσω των κλειστών αγωγών D (11) θα συγκεντρώνονται στην εφεδρική δεξαμενή Α6 (51) και από αυτήν με αντλία θα επαναφέρονται στην δεξαμενή Α5 (5) με τον αγωγό (35).

Παραδοχές και Υπολογισμός Ποσότητας Ενέργειας:

1) Εμβαδό διατομής αγωγού D1 = π.τ<2>= 3.14<*>0.50<2>= 0.785 m2.

2) Το βάρος της ποσότητας του νερού εντός του αγωγού D1 ή D2 από υψόμετρο 2,80 έως 68,50 :

Β= 0,785<*>(68,50-2,80) = 0,785<*>65,70 = 51575,00 Kg.

3) Για ταχύτητα εξόδου του νερού: U= 2.00 m/sec στο σημείο (16)η’ (17), θα ρέει στην δεξαμενή A3, ποσότητα νερού Q= 0.785 m2<*>2.00 m/sec = 1.57 m3/sec = 1570,00 kg/sec.

4) Το βάρος του δίσκου πίεσης F στις δεξαμενές Α1 και Α2 ώστε να ισορροπεί το σύστημα και να ρέει το νερό στα σημεία(16) ή (17) με ταχύτητα 2,00 m/sec θα πρέπει να είναι ίσο ή μεγαλύτερο :

Β=(51575,00 1570,00 ) = 53145,00 Kg. Τις τριβές στην εσωτερική επιφάνεια των αγωγών και των δεξαμενών Α1 και Α2 τις θεωρούμε αμελητέες λόγω λείων επιφανειών και μη επαφής πλήρως του δίσκου F στην εσωτερική επιφάνεια των δεξαμενών Α1 και Α2, όπου θα απέχει 0,003 m.

Η κάθοδος του δίσκου F από την στάθμη 7,00, στην στάθμη 2,80 και για επιφάνεια του δίσκου ή διατομής των δεξαμενών Α1 ή Α2 = 20,00 m2, θα γίνεται με ταχύτητα:

dx = 1.57 m3/20,00 m2 = 0,0785 m/sec. Άρα οι επιλεγμένες δεξαμενές Α1 ή Α2 θα αδειάζουν για ύψος 4,20 m :

4,20 m/0,0785 = 53 sec. (μένουν και 7 sec έως τον κύκλο των 60 sec για ρύθμιση-επέμβαση, των διακοπτών παροχής του νερού μέσα στους αγωγούς). Θα υπάρχει η δυνατότητα αύξησης της ταχύτητας του νερού εντός του αγωγού D1 ή D2 με την σχετική αύξηση του βάρους του δίσκου F με προσθήκη σε αυτόν του απαιτούμενου βάρους.

5) Τα ηλεκτρικά βαρούλκα, τα οποία θα επαναφέρουν τους δίσκους F από την κάτω στάθμη τερματισμού στο 2,80, στην άνω στάθμη 7,00, αρχή καθόδου, θα πρέπει να έχουν δυνατότητα ανύψωσης βάρους 60000,00 Kg ή μεγαλύτερο έκαστο.

6) Το κύριο έργο του βαρούλκου θα είναι το φρενάρισμα του δίσκου πίεσης F προ της επαφής στην στάθμη 2,80 και την επαναφορά του δίσκου F, στην άνω στάθμη 7,00.

Κατά την κάθοδο ο δίσκος F θα κινείται με το ίδιο βάρος του, θα πιέζει το νερό να κινηθεί εντός του αγωγού D1 ή D2, προς την δεξαμενή A3.

7) Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας στον σταθμό Α4:

Με επιλογή του κατάλληλου Υδροστρόβιλου και ηλεκτρικής γεννήτριας θα παράγεται ηλεκτρική ενέργεια = (τύπος της ενέργειας) =

Ε = Q*H*9.81 *0.86 = 1.57 m3*(68,50-12,50) m*9,81 *0,86 = 742,00 KWh και για 360 ημέρες : 740,00*24*360 = 6.400.000,00 KWh

(αφήνουμε 5 ημέρες για συντήρηση του συστήματος κα επισκευές).

8) Τα βαρούλκα θα καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια που θα παράγεται από το ίδιο το σύστημα : 2* 70,00 KW *24*360 = 1.210000,00 KWh 50000.00 KWh για τα άλλα συστήματα (πίνακες ελέγχου, αντλίες κλπ), άρα θα καταναλώνει το σύστημα για την δική του λειτουργία, το ανώτερο : 1.300000.00 KWh ανά έτος.

Άρα για οικονομική εκμετάλλευση θα παρέχονται στο Ηλεκτρικό δίκτυο, ανά έτος = 6400000,00 - 130000,00 = 5.100000,00 KWh χ0,09 τιμή αποζημίωσης για τον παραγωγό σε = 459000,00 ευρώ.

Ετοιμότητα του Μηχανισμού προ Λειτουργίας :

1 ) Η δεξαμενή Α1 (1 ) έως την στάθμη (24) 7,00 και ο αγωγός D1 (8) έως το σημείο (16), είναι πλήρεις με νερό. Ο διακόπτης (13) ανοικτός και ο διακόπτης (12) κλειστός.

2) H δεξαμενή Α2(2), κενή νερού έως την κάτω στάθμη(50) 2,80, ο διακόπτης (14) ανοιχτός και ο διακόπτης (15) κλειστός.

3) H δεξαμενή Α3(3) και ο αγωγός D2(9), είναι πλήρεις νερού, ως επίσης οι αγωγοί D4(6) , D5(7) και D3(10).

4) Οι δίσκοι F(38), ευρίσκονται στη στάθμη(24) 7.00 m.

5) Ο σταθμός παραγωγής Α4(4) (στρόβιλος , γεννήτρια και πίνακες ελέγχου κλπ) έτοιμος.

Έναρξη Λειτουργίας

Ανοίγει ο στρόβιλος και το νερό δια μέσου του αγωγού D2(10), κινείται και με το φυσικό του βάρος και περιστρέφει τον στρόβιλο. Η γεννήτρια παράγει ηλεκτρικό ρεύμα 740,00 KWh, με την βοήθεια των μετασχηματιστών, τροφοδοτούνται τα βαρούλκα και όλα τα συστήματα που είναι αναγκαία για την λειτουργία της όλης μονάδας. Το περισσευούμενο ηλεκτρικό φορτίο διοχετεύεται προς το ηλεκτρικό δίκτυο για κατανάλωση. Με κεντρικό πίνακα ελέγχου, αυτοματισμούς και αισθητήρες ρυθμίζεται η όλη λειτουργία της μονάδος.

Μετά τον στρόβιλο στο ύψος 8,50 m το νερό εισέρχεται στον αγωγό D5 (7), ο οποίος έχει κλίση άνω του 10,00% και με ταχύτητα 2,00 m/sec, με φυσική ροή, εισέρχεται από το σημείο (14) και γεμίζει την δεξαμενή Α2(2) από το επίπεδο (50) 2,80, στο επίπεδο (24) 7,00, σε χρόνο 53 sec. Ταυτόχρονα με την τροφοδοσία του ηλεκτρικού ρεύματος το ηλεκτρικό βαρούλκο (21) ελευθερώνει τον δίσκο F(38), ο οποίος με την κάθοδό του εντός της δεξαμενής Α1 αναγκάζει το νερό να κινηθεί εντός του αγωγού D1 , προς την δεξαμενή A3, με ταχύτητα U = 2.00 m/sec. Όταν ο δίσκος F κατέβει στη στάθμη 2,80, κλείνει αυτόματα με την βοήθεια αισθητήρων ο διακόπτης (13) και ανοίγει ο διακόπτης (12), ώστε να αρχίσει η πλήρωση της δεξαμενής Α1 από τον αγωγό D4(6) και ταυτόχρονα το ηλεκτρικό βαρούλκο (21) έλκει τον δίσκο F, προς τα άνω για να τον οδηγήσει στην θέση 7,00. Ταυτόχρονα το ηλεκτρικό βαρούλκο (21) ελευθερώνει τον δίσκο F της δεξαμενής Α2, ανοίγει ο διακόπτης (15), κλείνει ο διακόπτης (14) και αρχίζει να ρέει το νερό από την δεξαμενή Α2 προς την δεξαμενή A3. Δηλαδή όταν η δεξαμενή Α1 αδειάζει το νερό προς την δεξαμενή A3, η δεξαμενή Α2 γεμίζει με το νερό που κατέρχεται από την δεξαμενή A3 προς τον στρόβιλο και μετά την έξοδο από αυτόν και αντιστρόφως σε συνέχεια.

ΣΥΝΟΔΑ ΣΧΕΔΙΑ:

Το σχέδιο 1 απεικονίζει την γενική διάταξη του μηχανισμού παραγωγής της υδροηλεκτρικής ενέργειας με έδραση σε πρανές έδαφος φυσικό η’ τεχνητό.

Το σχέδιο 2 απεικονίζει την κατακόρυφη τομή στην δεξαμενή Α1 (1 ) η'Α2(2).

Το σχέδιο 3 απεικονίζει την οριζόντια τομή στην δεξαμενή A (1 ) η’ Α2 (2) στην στάθμη (50) 2,80 m.

Το σχέδιο 4 απεικονίζει την οριζόντια τομή στην δεξαμενή Α1 (1 ) η’ Α2 (2) στην στάθμη (24) 7,00 m.

Claims

ΑΞΙΩΣΕΙΣ

1 . Μηχανισμός παραγωγής Υδροηλεκτρικής Ενέργειας από αυτόνομο κλειστό κύκλωμα νερού, τοποθετημένο σε πρανές έδαφος, φυσικό ή τεχνητό. Ο μηχανισμός, αποτελείται από επιμέρους τμήματα, εξαρτημένα, και συνεργαζόμενα μεταξύ των, που θέτουν την ορισμένη ποσότητα νερού του κυκλώματος, σε συνεχή κυκλωτική κίνηση και με την βοήθεια υδροστροβίλου και ηλεκτρικής γεννήτριας, παράγεται ηλεκτρική ενέργεια. Τα επί μέρους τμήματα του μηχανισμού, έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

α) Ζεύγος κυλινδρικών ή ορθογώνιων, δεξαμενών Α1 (1 ) και Α2 (2), προς αποθήκευση νερού, τοποθετημένες κατακόρυφα με την βάση τους στην στάθμη εδάφους+0,00 (27) και με χωρητικότητα V(m3) = Q m3/sec<*>57 sec+r<2*>3.14*h1 Em<2*>h1 *4. Όπου Q η ποσότητα νερού που θα επιλέξουμε να κινεί τον υδροστρόβιλο, r η εσωτερική ακτίνα της δεξαμενής Α1 ή Α2, Ε το εμβαδό της βάσης επικάθισης (53) του δίσκου πίεσης F (38), h1 το εσωτερικό ύψος της δεξαμενής Α1 ή Α2 από την στάθμη (49) έως την στάθμη (50). To h1 είναι ίσο ή μεγαλύτερο από 2*D1 , όπου D η διάμετρος του αγωγού D1 σε m. Τα τοιχώματα των δεξαμενών, είναι από οπλισμένο σκυρόδεμα (40) και επενδυμένα εσωτερικά με λείο και σκληρό υλικό (41), όπως ατσάλι, το οποίο θα αντέχει στις καταπονήσεις και στις τριβές. Εσωτερικά των δεξαμενών Α1 και Α2 υπάρχει δίσκος πίεσης F (38) που με το βάρος του πιέζει και κινεί το νερό δια μέσω των αγωγών D1 (8) ή D2 (9) προς την δεξαμενή φόρτισης A3 (3). Η εξωτερική απόσταση μεταξύ των δεξαμενών Α1 και Α2 θα είναι το ελάχιστο 2,00 m. Ο δίσκος F(38) είναι εξαρτημένος με συρματόσχοινο (22) άνω αυτού από ηλεκτρικό βαρούλκο (21). Τα ηλεκτρικά βαρούλκα είναι εφαρμοσμένα σε μεταλλική δοκό-πλαίσιο (28) άνω των δεξαμενών Α1 και Α2.

β) Δεξαμενή A3 (3) αποθήκευσης του νερού και φόρτισης για τον υδροηλεκτρικό σταθμό Α4 (4), από οπλισμένο σκυρόδεμα και σε υψόμετρο η κορυφή της h (m) (30) = P/Q*9.81*0.86 L 4,00 m, από την βάση των δεξαμενών Α1 και Α2. Όπου Ρ η ισχύς του υδροηλεκτρικού σε KW/h, Q η ποσότητα νερού που θα κινεί τον στρόβιλο σε m<3>/sec, L το ύψος των δεξαμενών Α1 ή Α2 σε πι από την στάθμη (27)+0,00 έως την στάθμη (24). Η χωρητικότητα της δεξαμενής A3 (3), ΣV (m3) ίση ή μεγαλύτερη του 3*60sec*Q m<3>/sec .

γ) Το κτίριο Α4 (4) του σταθμού παραγωγής του οποίου η βάση, θα τοποθετείται σε υψόμετρο h (32) = L+4.00 m κατ’ ελάχιστο, θα έχει στο εσωτερικό του, στην στάθμη (48) του δαπέδου του, η οποία θα ευρίσκεται το ελάχιστο 1 ,50 m από την βάση του, τον υδροστρόβιλο, την ηλεκτρική γεννήτρια, μετασχηματιστές και τους αναγκαίους πίνακες για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας. Από τη ηλεκτρικό ρεύμα που θα παράγεται, μέρος αυτού θα καταναλώνει ο μηχανισμός για την λειτουργία του και το υπόλοιπο θα διοχετεύεται στο δίκτυο κατανάλωσης.

δ) D1 (8) κλειστός αγωγός, μεταλλικός ή συνθετικός, για την μεταφορά του νερού από την βάση της δεξαμενής Α1 (13) προς την δεξαμενή Φόρτισης A3 (3), στη θέση (16), με διατομή D = ((4*Q(m3/sec)/3.14*U(m/sec))<1/2>, όπου Q η επιθυμητή παροχή του νερού που έχει σχεδιασθεί να δουλεύει υδροστρόβιλος και U η ταχύτητα που θα επιλέξουμε του νερού εντός του αγωγού D1.

ε) D2 (9) κλειστός αγωγός, μεταλλικός ή συνθετικός, για την μεταφορά του νερού από την βάση της δεξαμενής Α2 (15) προς την δεξαμενή Φόρτισης A3, στη θέση (17) με διατομή την ίδια όπως και του αγωγού D1.

ζ) D3 (10) κλειστός αγωγός με τα ίδια χαρακτηριστικά του αγωγού D1 και D2 για μεταφορά του νερού, με ελεύθερη πτώση, από την βάση της δεξαμενής A3 (18) στον υδροστρόβιλο του κτηρίου του σταθμού παραγωγής Α4 (19) .

η) Δεξαμενή Α5 (5) από οπλισμένο σκυρόδεμα, με ελάχιστη χωρητικότητα 25 m<3>, τοποθετημένη με την βάση της, στην στάθμη (L+1 ,50) m, πλησίον της εξόδου του νερού μετά τον στρόβιλο και την στέψη της κατ’ ελάχιστο 1 ,50 m από την βάση της. Η οποία θα γεμίζει με το νερό, που θα φέρνει το κανάλι (11), μετά την έξοδο (20) από τον σταθμό Α4. Από την βάση της δεξαμενής Α5 θα παραλαμβάνει το νερό ο κλειστός αγωγός D4 (6) με διατομή και χαρακτηριστικά τα ίδια με των D1 και D2 και με φυσική ροή θα εισάγει το νερό στη θέση (12) στο εσωτερικό της δεξαμενής Α1 ,όπως επίσης και ο αγωγός D5 (7), θα εισάγει το νερό, στην θέση (14) στην δεξαμενή Α2.

θ) Στην βάση της δεξαμενής Α1 στο (12) και στο (13) θα υπάρχουν ηλεκτρικοί διακόπτες με αισθητήρες, που θα ορίζουν την είσοδο και έξοδο της παροχής νερού στην δεξαμενή Α1.

ι) Στην βάση της δεξαμενής Α2 στο (14) και στο (15) θα υπάρχουν ηλεκτρικοί διακόπτες με αισθητήρες, που θα ορίζουν την είσοδο και έξοδο της παροχής νερού στην δεξαμενή Α2
2 . Η δεξαμενή Α1 (1) και ομοίως η δεξαμενή Α2 (2) κατά την αξίωση 1 χαρακτηρίζονται από :

Ο δίσκος πίεσης F (38) στο εσωτερικό των δεξαμενών, έχει διάμετρο μικρότερη, της διαμέτρου της εσωτερικής διατομής των δεξαμενών Α1 ή Α2 κατά 0,003 έως 0,005 m, προς αποφυγή των τριβών και ύψος -πάχος από 0,20 m έως 1 ,00 m, αναλόγως του ειδικού βάρους των υλικών που θα επιλέξουμε για την κατασκευή του, ώστε με το βάρος του, να ισορροπεί και να θέτει σε κίνηση το νερό της στήλης του αγωγού D1 ή D2, με την ταχύτητα που επιθυμούμε προς την δεξαμενή A3. Ο δίσκος F, θα έχει βάρος ίσο με το βάρος της στήλης του νερού εντός του αγωγού D1 ή D2 από την στάθμη (50) έως την στάθμη (30) όπου θα εισέρχεται το νερό στην δεξαμενή A3 (3) στο σημείο (16) το βάρος του νερού της παροχής Q m<3>/sec που θα περιστρέφει τον υδροστρόβιλο. Με πρόσθετο βάρος στον δίσκο F μπορούμε να αυξάνουμε την ταχύτητα του νερού εντός των αγωγών D1 ή D2. Ο δίσκος F, θα κινείται κατακόρυφα εντός των δεξαμενών Α1 ή Α2 από την άνω στάθμη (24) έως την κάτω στάθμη (50). Προς την κάθοδο θα κινείται με το ίδιο βάρος του και θα πιέζει το νερό προς την δεξαμενή A3. Προς την άνοδο θα έλκεται από τα ηλεκτρικά βαρούλκα (21), από τα οποία θα είναι εξαρτημένος με συρματόσχοινο (22). Στην εσωτερική επιφάνεια των δίσκων Α1 ή Α2 από την στάθμη (50) έως την στάθμη (23) στα σημεία (54) θα εφαρμοσθούν κατακόρυφοι μεταλλικοί οδηγοί για την ελεγχόμενη κίνηση του δίσκου F (38). Οι οδηγοί θα είναι πακτωμένοι επάνω στο σώμα των δεξαμενών, θα έχουν διάμετρο έως 0,003 m και θα εισέρχονται κατά το ήμισυ της διαμέτρου των, στο σώμα του δίσκου F.
3 . Η δεξαμενή Α1 (1) και ομοίως η δεξαμενή Α2 (2) κατά την αξίωση 1 και 2 χαρακτηρίζονται από:

Στη στάθμη (49) έως την στάθμη (50) σε ύψος h1 , στο εσωτερικό τους, θα υπάρχουν τέσσερες σταθερές βάσεις (53), από οπλισμένο σκυρόδεμα με ελαστικό επικάλυμμα, επί των οποίων θα επικάθεται ο δίσκος πίεσης F (38) και θα τερματίζει την κάθοδό του, ώστε οι δεξαμενές σε εσωτερικό ύψος h1 , κατ’ ελάχιστο το διπλάσιο της διατομής D1 ή D2, έως την στάθμη (50) και οι αγωγοί D1 και D2, έως την στάθμη (30) στην δεξαμενή A3 (3), να είναι πάντοτε πλήρεις με νερό.
4 . Η δεξαμενή Α1 (1) και ομοίως η δεξαμενή Α2 (2) κατά την αξίωση 1 χαρακτηρίζονται από :

Στην στάθμη (24) στο σώμα του τοιχίου της δεξαμενής Α1 ή Α2 (49) θα υπάρχουν οπές που θα οδηγούν τις διαρροές νερού, από την πλάγια επαφή του δίσκου F (38) με την δεξαμενή, σε λούκι (26) και δια μέσω των κλειστών αγωγών D (25) και (11) με φυσική ροή, θα συγκεντρώνονται στην δεξαμενή Α6 (51), η οποία έχει την βάση της στην στάθμη (37) (L-2.00) m. Από την βάση της δεξαμενής Α6, με ηλεκτρική αντλία οι διαρροές, θα επαναφέρονται με τον αγωγό (35) στην δεξαμενή Α5 (5).
5 . Η δεξαμενή Α1 (1 ) και ομοίως η δεξαμενή Α2 (2) κατά την αξίωση 1 χαρακτηρίζονται από :

Τα ηλεκτρικά βαρούλκα (21), θα εφαρμόζονται επί μεταλλικού δοκού -πλαισίου (28), στην στάθμη (29), επί του κατακόρυφου άξονα των δεξαμενών Α1 ή Α2, με τελική άνω στάθμη του μεταλλικού πλαισίου στο (39). Το κύριο έργο του ηλεκτρικού βαρούλκου θα είναι να ελέγχει την κάθοδο του δίσκου πίεσης από την στάθμη (24), έως την στάθμη (50) και να επαναφέρει τον δίσκο στην αρχική άνω στάθμη (24). Τα βαρούλκα θα έχουν δυνατότητα ανύψωσης βάρους μεγαλύτερο του βάρους του δίσκου πίεσης F (38). Η ταχύτητα που θα ελέγχει το βαρούλκο, να κατεβαίνει ο δίσκος F(38), εντός της δεξαμενής Α1 ή Α2 είναι : U m/sec = Q (m<3>/sec)/ Ε (m<2>), όπου Q ποσότητα του νερού που θα περιστρέφει τον υδροστρόβιλο και Ε το εσωτερικό εμβαδό της οριζόντιας διατομής των δεξαμενών Α1 ή Α2.
6 . Η δεξαμενή Α1 (1 ) και ομοίως η δεξαμενή Α2 (2) κατά την αξίωση 1 και 2 χαρακτηρίζονται από : Στην κάτω βάση του δίσκου F (38) και στο κενό που αφήνεται μεταξύ του δίσκου F (38) και του εσωτερικού τοιχώματος των δεξαμενών Α1 ή Α2 κατά 0,03 έως 0,005 πι προς αποφυγή των τριβών, θα εφαρμοσθεί πέριξ της περιμέτρου της βάσης του δίσκου (45), ζώνη από ελαστικό υλικό το οποίο θα φράζει το κενό, θα ακολουθεί την κίνηση του δίσκου F και θα εμποδίζει την διαρροή του νερού άνω του δίσκου F.
7 . Η δεξαμενή Α1 (1 ) και ομοίως η δεξαμενή Α2 (2) κατά την αξίωση 1 και 2 χαρακτηρίζονται από : Στον δίσκο F (38), το τμήμα που αποτελείται από οπλισμένο σκυρόδεμα θα χωρίζεται σε μικρότερα τμήματα, από τέσσερα και άνω, κατά προτίμηση σε ζυγά τμήματα που θα εφαρμόζουν και θα συνδέονται μεταξύ τους, ώστε να είναι ευκολότερη η μεταφορά τους κατά την κατασκευή και να αφαιρούνται ευκολότερα κατά την επισκευή τους. Στο σώμα των άνω τμημάτων, στην άνω επιφάνεια, θα υπάρχουν άγκιστρα (56), από τα οποία θα πιάνονται και θα μετακινούνται με γερανούς.