RS20171231A1 - Kaskadna hidroelektrana - Google Patents

Description

Kaskadna hidroelektrana

Oblast tehnike na koju se pronalazak odnosi

Ovde predočena inovacija je nov koncept korišćenja plime i oseke, velikih nizijskih reka, visokih talasa koji zapljuskuju obale mora i okeana, a za proizvodnju električne energije. Inovacijom je predviđena postavka kaskadne hidroelektrane između dna reke ili mora, dve obale ili uz obalu, i površine vode. Tako smeštena kaskadna hidroelektrana je kontrolisana barijera za protok vode, gde se dobijene spore struje vode koriste na efikasan način. Tako se uspostavlja sistem protoka, koji pravi razliku postignute korisne visine “H”. Koja se koristi za potrebe proizvodnje električne energije, regulaciju plovnog puta, regulisanje protoka visokih voda koje prouzrokuju poplave. Osnova inovativnosti pruža mogućnost da se strujanje vode pod uticajem gravitacije koristi iz oba smera sa istim intenzitetom, iz plime ili oseke. Tehnologija bi se koristila na efikasan i ekonomičan način, da tako upotrebljen proces rada ne bi bio štetan za životnu sredinu. Bila bi korisna kao izvor obnovljive električne energije za tehnološki napredak čovečanstva.

Tehnički problem

Sadašnja tehnologija korišćenja potencijala razlike nivoa vode je već poznata, koristi se visoka razlika vode i pritom veće brzine strujanja vode. Danas su u nedovoljnoj meri koriste plimne hidroelektrane, koje rade na stubu vode iznad nekoliko metara, gde se koristi klasična brana kako bi se pregradio pogodan zaliv. Postoji patent WO2013136132 koji se bavi sličnom problematikom korišćenja strujanja vode pri malim brzinama, ali to je nedovoljno razrađena tehnologija primene i načina postavke. Tako da se ova inovacija bavi nedostacima postojećih rešenja. Kako da se velika količina protočne vode sa niskim intenzitetom strujanja u velikim količinama iskoristi na najbolji mogući način. Inovacija rešava poziciju postavke turbina za korišćenje uspora vode na malim visinama, smanjuje otpor koji se javlja prilikom rada turbine, između ostalog sa primenom vazdušnog džepa.

Ako je u pitanju rečni tok, voda se koristi prema padu, odnosno od mesta na višoj nadmorskoj visini pravcem prema nižoj nadmorskoj visini. Danas u svetu, primenom tog principa je izgrađeno mnogo brana i ustava, koje se postavljaju uglavnom u rečni tok, како bi se napravila akumulacija vode, koja se zatim koristi uglavnom za proizvodnju električne energije. Takav proces rada se nadograđuje sa primenom inovativnih kaskadnih hidroelektrana, koje se postavljaju na slobodnim mestima u koritu reke.

Današnje korišćenje vodnih resursa na planeti za potrebe tehnološkog napretka je uglavnom na mestu boravka i rada visokorazvijenog društva, kom je potrebna velika količina električne energije. Nedostatak je taj, da je raspoloživog resursa vode sve manji, a potreba za električnom energijom je sve veća. To se delom rešava primenom ove inovacije na nedovoljno iskorišćenom resursu plime i oseke, nizijskim rekama, visokim talasima, koja će bitno uticati da se nastala situacija povoljno reši u korist čoveka, a tehnologija primeni u skladu sa prirodnim okruženjem i očuvanjem životne sredine.

Korišćenje vodnih resursa planete sadašnjim tehnologijama nije dovoljno iskorišćena. Primenom dalje opisane inovativne tehnologije, pruža se mogućnost da se pored osnovne namene instalacije hidroelektrana, one tehnički prilagode za rešavanje poplavnih talasa u slivu reke. Odnosno za regulaciju korita reke po pitanju stalne plovnosti rekom u toku godine. Kao i potrebnih mera, gde se projektuju barijere koje svojom linijom postavke štite gradove na obali mora od uticaja velikih talasa i poplava, primer obale Njujorka, Šangaja, Tokija, Holandije. Tako zahvaćena voda od visokih talasa, koja se sakuplja prelivanjem talasa preko linijom postavljene barijere se zatim koristi za proizvodnju električne energije. Primenom ovde opisane inovativne tehnologije priroda se čisti od trenutnih zagađivača, buduća proizvodnja električne energije je u ekološkom režimu, zdravlje čoveka i prirodne okoline tako nije narušeno.

Izlaganje suštine pronalaska

Postavka kaskadne hidroelektrane, potreba za kontrolisano prikupljanje tekuće vode i njeno kontrolisano korišćenje, je osnovna funkcija izuma. Gde se koristi uticaj gravitacije na položaj zarobljene vode, kako bi se proizvela električna energija na malim brzinama vode. Barijera na kaskadnoj hidroelektrani je svojom pozicijom ispod nivoa vode, po potrebi iznad nivoa vode, popunjena sa zarobljenim vazduhom ima stalnu potrebu da održava razliku zadatog uspora vode “H”. Tako se projektuje, da voda planirano izlazi na mestu prolaska kroz cevi turbine, koje su smeštene na svojoj čvrstoj poziciji, uglavnom pravcem od dna prema površini vode. Kaskadne turbine su zakačene za trakaste temelje.

Izlaz vode iz kaskadne hidroelektrane je kontrolisan sa regulatorom za protok vode, koji je smešten uglavnom na početnoj poziciji kaskadne turbine. Hermetički zatvara cev turbine, između ostalog, kako bi se napravio potreban uspor vode “H”. Tako se deponuje potencijalna energija potrebna za početak rada turbine. Kada se korito reke ili privremena akumulacija na moru napuni vodom za projetovanu razliku nivoa vode “H”, kaskadna hidroelektrana je spreman za opisani rad. Regulator za protok vode ima osnovnu funkciju da svojim preciznim otvaranjem i zatvaranjem postepeno pušta vodu kroz cev turbine do određenog ubrzanja vode, kada se regulatori postepeno otvaraju i na drugim cevima turbine. Konstruktivni levak ulaska vode je i sastavni deo kaskadne turbine, on usmerava strujanje dolazeće vode prema lopaticama turbine, gde rešetke sa sidrištima sprečavaju prolaz leda, biljnog i komercijalnog otpada. Otpad se prebacuje preko preliva na barijeri.

Kaskadna turbina je zamišljena da se u potpunosti industrijski proizvede, zatim montira na pripremljen teren, međusobno lako i brzo poveže. Sa izgrađenim nasipom, uređenom obalom i izgrađenim prevodnicama, omogućeno je kaskadnoj hidroelektrani da proizvodi električnu energiju. Takva pozicija ne utiče na ustaljene aktivnosti na reci i moru, plovnost je poboljšana, kao i opšti kvalitet boravka i života na reci, rešeno pitanje poplava.

Ciklus proizvodnje električne energije je opisan na sledeći način. Dobijen uspor vode “H”, stvara pritisak na kaskadnu hidroelektranu. Regulatori, postepeno propuštaju vodu prema cevima turbine u količini vode koja dotiče. Voda u cevi turbine ubrzava, kada je lopatice turbine koriste za dobijanje mehaničke energije. Takav odnos je balansiran i ustaljen sa prelivanjem vode preko barijere, dobija se ustaljen odnos obrtaja na generatoru. Ukupno, cevi turbine imaju nekoliko puta veću zapreminu od planiranog korišćenja protoka vode u reci, mereno u sekundi. Što omogućava da se potencijalna energija iz protoka vode maksimalno iscrpi uz pomoć softverskog upravljanja, gotovo do trenutka stajanja turbina.

Lopatice turbine zahvataju tekuću vodu, prenose mehaničku energiju na lanac, a zatim se pomoću lančanika i obrtnog ležišta vraćaju na početnu poziciju kroz zarobljen vazduh. Što je dobro rešenje, jer lopatice turbine u povratku nemaju otpor sredine, ili je vrlo mali. Vazdušni džep sa pokretnim usmerivačima vode, prisiljavaju tekuću vodu da prođe kroz cev turbine. Lopatice turbine su izrađene konstruktivno, kao ploča obložena prohromskim limom, ispunjena vazduhom, što je bitno zbog njene mase.

U daljem tehničkom prikazu, rešen je negativan uticaj hidrodinamičkog pritiska na položaj cevi turbine i rada lopatica turbine. Turbina za svoje vertikalno pozicioniranje koristi odnos zapremine vazduha u vodi za balansiranje. Kaskadna turbina je izložena samo silama smicanja od pritiska dolazeće vode, što je kvalitetno rešenje. Na način, da su trakasti temelji statički dobro raspoređeni, lako prime pritisak negativnih sila na vrh kaskadne hidroelektrane. Ta pozicija je dodatno rešena, postavkom sajli i mesta postavke rešetke. Rešen je zahvat celokupnog toka reke, gde se strujanje vode koristi gotovo bez gubitaka. Najveći gubici su na transmisiji do generatora, gde se gubi do 20% mehaničke energije. Pozicijom uklještenja rada lopatica turbine, rešeno je i pitanje vibracija, koje se stvaraju prilikom rada turbine. Rešeno, da strujanje vode deluje sa istim pritiskom na celu površinu lopatica turbina, koje rade. Rešeno da ukleštenjem lopatice turbine, kada dobije mehaničku energiju od strujanja vode, prilikom prenosa ne stvara negativan napon na lanac/prenosnik. Rešeno da obrtanje lopatica ne mestu lančanika je gotovo bez otpora, jer je se obrću na mestu zarobljenog vazduha. Ukoliko je zapremina vazduha prevelika, on se može kontrolisati ili se projektuje samo na mestu gde prolaze lopatice turbine. Rešeno da lopatica turbine uranja linijski u vodu i izranja, gotovo bez otpora, gde se tako ne remeti protok vode. Rešeni virovi ispod kaskadne hidroelektrane i bezbednost na reci. Rešeno automatsko čišćenje nanosa, ne taloži se, slobodno protiče kroz hidroelektranu.

Sistem radi pomoću senzora, potrebne opreme, video nadzora, drugih uređaja koji imaju za cilj da se današnja raspoloživa tehnologija primeni u sistemu, sa razvojem softvera omogući precizno i automatsko upravljanje procesima rada. Dizajn kaskadnih turbina ima desetine osnovnih modela, regioni u svetu po obliku sliva i obale će se odlučiti, koji će se tip kaskadne hidroelektrane razviti i standardizovati, proizvesti i ugraditi.

Razna postojeća i buduća rešenja hidroturbina sa upotrebom generatora, mogu se postavljati na raznim mestima u opisanoj inovativnoj kaskadnoj hidroelektrani, ukoliko se ukaže tehnička potreba za takvim rešenjima. Primer, na pogonskom vratilu, može se instalisati reduktor sa generatorom, koji direktno koristi strujanje vode preko prenosnika unutar cevi turbine za proizvodnju električne energije. Periodične razlike temperature u toku godine, kao i hladni delovi planete ne utiču na rad kaskadnih hidroelektrana. Kaskadne turbine su smeštene u tekućoj vodi, gde je temperatura stalno iznad nule, što pogoduje manjem širenju materijala, delovi koji se greju, hlade se uz pomoć tekuće vode.

Kratak opis slika nacrta

Željeni oblik izuma biće opisan u priloženim slikama, koje mogu da objasne principe korišćenja izuma, izum se neće ograničiti na ovde prikazan tehnički model korišćenja kaskadne hidroelektrane, gde prikazane slike ilustruju:

Slika 1. Pogled odozgo na reku i mesto postavke kaskadne hidroelektrane sa prevodnicama, smeštene između obala reke u skladu sa izumom,

Slika 2. Pogled sa uzvodne strane na prevodnice, mesto postavke kaskadnih turbina na dnu reke u skladu sa izumom,

Slika 3. Pogled sa uzvodne strane na nasip, malu prevodnicu, trakasti temelj koji je povezan na šipove, mesto postavke kaskadnih turbina na dnu reke u skladu sa izumom,

Slika 4. Poprečni presek postavke kaskadnih turbina na armiranobetonsku konstrukciju, mesto stvaranja uspora vode pomoću barijere, sve u skladu sa postavljenim izumom, Slika 5. Bočni pogled na lopatice turbine smeštene u cev turbine, gde je izdvojena jedna lopatica turbine zbog detaljnog prikaza položaja rada delova u skladu sa izumom, Slika 6. Pogled odozgo sa presecima rada regulatora protoka vode, barijere sa mogućom postavkom ribljih merdevina, načina izrade površine rešetke, kao i prikazanog detalja međusobnog linijskog spajanja kaskadnih turbina, sve u skladu sa postavljenim izumom, Slika 7. Poprečni presek postavke kaskadnih turbina u vertikalnom rasporedu u skladu sa postavljenim izumom, potrebnim mestom postavke turbina na dnu mora kako bi se koristila plima i oseka sa automatskim vođenjem potrebne razlike visine uspora vode “H”,

Slika 8. Pogled odozgo, primer postavke inovativnih kaskadnih turbina u projektovanom nizu, kako bi se koristila plima i oseka na mestu Severnog mora i Atlanskog okeana.

Detaljan opis pronalaska

Slika 1. Prikazan je pogled odozgo na reku 6 i mesto postavke kaskadne hidroelektrane opremljene sa prevodnicama 8 i 9, smeštene između obala 2 reke u skladu sa izumom. Kaskadna hidroelektrana je od obale 2 reke prema matici reke izgrađena od konstruktivnog nasipa 3, koji tako sužava i obezbeđuje protok vode 6 za potrebe rada kaskadnih turbina 10. Kaskadne turbine 10 su zakačene za dno reke, svojim projektovanim proporcijama su smeštene ispod površine vode 6. Na način, da svojom pozicijom zaustavljaju i kontrolišu protok vode 6 za potrebe proizvodnje električne energije. Velike reke su uglavnom i plovne, tako da je ostavljena tehnička mogućnost za neometan rečni saobraćaj pomoću brzih prevodnica 8 i 9. Da bi prevodnice 9 brzo radile, na njima su projektovani otvori 21 za punjenje i pražnjenje, kako bi se u njima regulisalo strujanje vode 6 koje ne smeta plovilu. Na obali 2, na bezbednom mestu je smeštena mašinska soba 1, koja je opremljena kompresorom 26 i drugom opremom potrebnom za rad, kao i upravljačkim sistemom za rad kaskadne hidroelektrane. Sve površine obale 2 i dna reke, koje su izložene strujanju vode su obezbeđene sa postavkom kamena 16.

Tako je pozicioniran građevinski sklop u reci, da se projektovana količina vode 6 u potpunosti kontroliše sa radom regulatora 20 protoka vode. Koji po potrebi zaustavlja protok vode 6, pušta za pojedinačni rad kaskadnih turbina 10. To je omogućeno između ostalog sa pozicijom barijere 19, koja se nalazi iznad kaskadnih turbina 10, prevodnica 8 i 9. Barijere 19 svojom pozicijom u roku nekoliko sati naprave uspor potrebne vode 6. Zadati nivo vode 6, većim delom se koristi prolaskom kroz pojedinačo otvorene kaskadne turbine 10, dok manji deo prelazi preko preliva 27. To je potrebno zbog stabilnog rada reduktora 54 sa generatorom 55. Prolazak plutajućeg i podvodnog otpada, leda, predmeta i plivača je onemogućen sa linijskom postavkom rešetke 17 sa sidrištima.

Prikazane mere rada kaskadne hidroelektrane u koritu reke, primer su primene izuma prikazanog na Slici 1., i nije ograničena dimenzija primene samog izuma, već ona ilustruje prikazane proporcije radi lakšeg razumevanja samog izuma. Uzeti su prirodni parametri, kao primer, korišćenje sada neiskorišćenog potencijala korita reke Dunav od Slovačke do ušća u Crno more. Srenji tok sa razlikom visine od 55 m, uglavnom dnevnim prosečnim protokom od 4.000 m<3>/s, koji je nastao radom Slovačke hidroelektrane. Donji tok sa razlikom visine od 32 m, uglavnom dnevnim prosečnim protokom od 7.000 m<3>/s, koji je nastao radom hidroelektrana Đerdap. U oba slučaja, visoke i sezonske vode se koriguju akumulacijama i po potrebi puštaju. Tako da instalacija kaskadnih hidroelektrana, može biti sledeća 22 х 80 MW = 1.760 MW i 12 х 140 MW = 1.680 MW, sa stubom uspora vode od 2.5 m i punim protokom 3.440 MW kaskadnih hidroelektrana, može se proizvesti 2.700 MWh, po jednom satu u punom kapacitetu protoka vode.

Slika 2. Prikazan је pogled sa uzvodne strane na prevodnice 8, sa mestom postavke kaskadnih turbina 10 na dnu 5 reke u skladu sa izumom. Armiranobetonska konstrukcija 12 je raspoređena po dnu 5 reke, međusobno vezana sa šipovima 15. Na šipove 15 se nadovezuje trakasti temelj 14, koji je i osnova za postavku kaskadnih turbina 10. Trakasti temelj 14 služi i protiv prodiranja vode 6 ispod dna 5 reke, kao i mesto na kom se grade prevodnice 8. Prevodnice 8, kod učestalog saobraćaja na reci Dunav su predviđene da budu u paru, zbog bržeg prolaska plovila 22. Njihov rad kontrolišu barijere 19, koje su smeštene na ulazu i izlazu iz prevodnica 8. Međusobno su spojene sa otvorima 21 na prevodnicama 8, između ostalog da bi se postignut nivo 4 voda delom prelivao iz jedne u drugu prevodnicu 8. Tako se štedi količina potrebne vode 6 za prolazak plovila 22.

Kaskadne turbine 10 su pozicionirane i zakačene na trakaste temelje 14, uz pomoć pločastih papučica 34 sa mehanizmom i uz pomoć konstrukcije 11 turbine. Kada je nivo 4 vode postignut, regulator 20 protoka vode se otvara, voda 6 se postepeno pušta u cev 29 turbine. Prelivna voda 27 je potrebna u malim količinama, kako bi stabilizovala rad generatora i zbog estetike preliva 27 vode, prikazano na Slici 2., kao uspor vode “H” 23.

Iz priložene pozicije na Slici 2. može se zaključiti sledeće, da rad kaskadne hidroelektrane ima za cilj da svojom pozicijom kontrolisano koristi potencijalnu energiju protoka vode 6, usled delovanja gravitacije sa mestom postignute razlike između dva nivoa 4 vode, uzvodnog i nizvodnog. Postignuti uspor vode “H” 23 se konstantno održava pomoću signalizacije i senzora 69, koji kontrolisano pokreću protok vode 30 kroz turbine. Tako redom za svaku cev 29 turbine ponaosob, do predviđenog punog rada u odnosu na količinu vode 6 koja dotiče. Visoke vode, koje su projektno predviđene do nivoa 18 hiljadugodišnjih voda, prelaze uglavnom preko barijera 19 ili dodatno kroz prevodnice 8. Čistač 48 nanosa se kreće po dnu u svakoj cevi 29 turbine, kako bi stalno održavao rad kaskadne hidroelektrane od prolaska nanosa. Podloga od kamena 16 je povoljna zaštita sa strujanje vode, nedozvoljava erodiranje dna 5 reke. Kaskadna hidroelektrana sa svojom pozicijom, može biti iskorišćena za postavku visećeg mosta 13.

Mere rada, primene izuma prikazanog na Slici 1. i 2. nisu ograničenje samog izuma, već one ilustruju prikazane proporcije zbog lakšeg razumevanja samog izuma. Ukoliko je korito reke prosečne širine 700 m, padom korita od 0.1 m po kilometru i dužini uspora od 25 km, usporom vode “H” = 2.5 m. Dobija se zapremina uspora od 21.875.000 m<3>vode, što reka Dunav sa protokom od 4.000 m<3>/s napuni za 91 minut. Ako je dimenzija jedne prevodnice 250 х 50 х 2,5 = 31.250 m<3>vode, sa prelivom iz druge prevodnice potrebno je nešto preko 16.000 m<3>vode, što reka Dunav nadoknadi za 4 sekunde. Količina uspora vode, tako je dovoljna da prevodnice rade neometano, brz je promet plovila, a utrošena količina vode se ne oseti kod proizvodnje električne energije.

Slika 3. Prikazan je pogled sa uzvodne strane na nasip 3, malu prevodnicu 9, trakasti temelj 14 povezan na šipove 15, mesto postavke kaskadnih turbina 10 na dno 5 reke, sve u skladu sa izumom. Mašinska soba 1 je smeštena na obalu 2, obezbeđena sa klasičnim nasipom, po potrebi, a u kojoj je između ostalog smešten kompresor 26, sistem za upravljanje procesom rada, video nadzor. Nasip 3 je obezbeđen sa kamenom 16, predviđen da se izgradi od formiranih i povezanih mreža koje se polažu na obalu 2, a koje se zatim pune kamenom. To je povoljna i ekološka gradnja nasipa 3, gde se pozicija krune nasipa 3 postepeno spušta prema maloj prevodnici 9. Mala prevodnica 9 propušta manja plovila 22, sigurno je mesto spajanja rasutog kamena iz nasipa 3 i pozicije konstrukcije 11 turbina, koja se na nju i naslanja.

U ovom slučaju, kaskadne turbine 10 su smeštene između dve prevodnice, zakačene za trakaste temelje 14 i sa barijerom 19 povezane do mesta pozicije nivoa 4 vode uspora. Druga pozicija nivoa 4 vode je površina uspora vode koju stvara nizvodna kaskadna hidroelektrana, gde je obeležena razlika nivoa vode “H” 23. Tako je nasip 3, nešto iznad nivoa 4 vode uspora, prelivna 27 voda prelazi isključivo preko krune barijere 19. Osim kada su u pitanju poplavni talasi, voda 6 dostiže projektovan nivo 18 hiljadugodišnjih voda. Rastom nivoa 4 vode, voda 6 se počinje prelivati na mestu preliva 27 vode, zatim preko krune nasipa 3 na mestu povezanog sa malom prevodnicom 9, zatim postepeno kako nivo 4 vode raste prema mašinskoj sobi 1. Na ovaj način, rešeno je meandriranje reke, reka teče uglavnom kroz maticu, obale 2 su osigurane od erozije tla.

Mere rada kaskadne hidroelektrane prikazane na Slici 1. do 3., nisu ograničenje dimenzija samog izuma, već one ilustruju proporcije radi lakšeg razumevanja funkcionisanja samog izuma. Predviđena visina prelivanja vode je 2 m, sa prosečnom dužinom preliva od 650 m, prosečnom brzinom slapa od 5 m/s, dobija se mogućnost da 6.500 m<3>/s visokih voda pređe preko kaskadne hidroelektrane. Šta je povoljnost u ovom slučaju korišćenja kaskadnih hidroelektrana. Znatno ubrzanje toka reke, tako da se ne može formirati poplavni talas, koji se inače formira od regionalnih vremenskih nepogoda. Samo korito reke nije dovoljno da prihvati veliku količinu vode koja usporeno teče, jer nema slap, voda se nagomilava i preliva iz korita геке plaveći okolna područja. Veštački slap, koji se formira iznad kaskadne hidroelektrane dva do tri puta brže prebacuje vodu od brzine klasičnog protoka reke, i ne dozvoljava koncentrisanje visokih voda na zahvaćenom području i nizvodno. Primer, olujno nevreme je u Austriji, reka Dunav prikuplja vodu i poplavni talas sada putuje prema ušću sa 2 m/s. Na dužinu korita reke od 2.000 km, to je približno vremensko trajanje od 280 sati. Gradnjom opisanih 34 kaskadne hidroelektrane, sa tri postojeća akumulaciona jezera, voda se preko slapova odmah prebacuje iz kaskade u kaskadu. Tako poplavni talas iz Austrije, preko postojećeg korita reke u dužini od 2.000 km dolazi do ušća u Crno More za manje od 24 sata.

Slika 4. Prikazan je poprečni presek međusobno povezane dve kaskadne turbine 10 postavljene jedna na drugu, smeštene na trakaste temelje 14. Šipovi 15 su pobodeni u dno 5 reke, na njih su postavljeni trakasti temelji 14, koji su u međusobno paralelnom razmaku. Na tom mestu, kamen 16 obezbeđuje dno 5 reke od uticaja linijskog strujanja vode. Kada se montira kaskadna turbina 10 uz pomoć plovila, ona se spušta na predviđeno mesto i kači na “klik” uz pomoć pločastih papučica 34. Na dnu 5 reke, između trakastih temelja 14 su smešteni kablovi/cevi 33 za potrebe distribucije električne energije, prenos signalizacije koja prati proces rada, upravljački kablovi i cevi za transport vazduha pod pritiskom.

Na slici 4. prikazana je i barijera 19, koja je ispunjena vazduhom 7 pod pritiskom, međusobno spojena iz pločastih elemenata pomoću osovina 67, pričvršćena za gornji deo kaskadne turbine 10. Na jednom kraju deo barijere 19 je u obrtnom položaju, dok na drugom kraju klizi uz pomoć pokretnog oslonca 65, zupčaste letve 64, lančanika 66 kog preko redukcije po potrebi pokreće motor 63 za položaj barijere. Tako barijera 19 ima mogućnost kontrolisane promene poziciju uz pomoć uzgona, da se namesti i održava zadat nivo 4 vode na mestu uspora vode “H” 23, omogući prelivanje 27 vode u malim količinama. Barijera 19, može da ima obe strane pokretne sa istom dužinom elemenata.

Na slici 4., prikazana je linija 28 brzine vode, gde stvaranjem uspora vode “H” 23 pomoću barijere 19, voda 6 je prisiljena da prođe kroz cevi 29 turbine. Od leda, plivača i predmeta kaskadna turbina 10 je zaštićena pomoću rešetke 17 sa sidrištem, Regulator 20 protoka vode uz pomoć reduktora sa motorem 61, šipkama 62 za otvaranje/zatvaranje, kontroliše protok vode 30 kroz turbinu. Kućište 60 motora regulatora je ispunjeno zarobljenim vazduhom 25, u kom je bezbedno smeštena potrebna oprema za upravljanje i nadzor procesa rada regulatora 20 protoka vode.

Konstrukcija 11 turbine je obložena prohromskim limom, kada se kaskadna turbina 10 namešta ostaje delom zarobljen vazduh 25 u njoj, kao na mestu obrnutog čamca. Zarobljen vazduh 25 je potreban iz više pomenutih razloga. Između ostalog, da se pritiskom zarobljenog vazduha 25 spreči prodor vode 6. Tako da je tekuća voda 6 usmerena da prolazi kroz cev 29 turbine, gde je koriste raspoređene lopatice 38 turbine. I dodatni razlog, lopatice 38 turbine u povratku se kreću kroz vazduh gotovo bez bilo kakvog negativnog otpora sredine. Vazduh se prazni ili puni po potrebi. Konstrukcija 11 turbine rešava i pitanje pozicije pogonskog 50 i pomoćnog 51 vratila. Pogonsko 50 i pomoćno 51 vratilo može biti delom izrađeno kao cev ili od punog materijala, na njima su smešteni lančanici 56. Na lančanicima 56 su upareni i smešteni lanci/prenosnik 57.

Na lancima 57, redom su na jednakom međusobnom razmaku smeštene lopatice 38 turbine. Gde je stalno osam u funkciji za prikupljanje potencijalne energije protoka 30 vode kroz turbinu. Lopatice 38 turbine, izrađene su u obliku ploče, na krajevima su smešteni ležajevi 43 oslonca i ležajevi 44 položaja lopatice. Ležaj 43 oslonca i ležaj 44 položaja lopatice se kreću po zadatom pravcu vođeni “U” profilom 46. Pravac kretanja lopatica 38 turbine je obezbeđen i vođicama 47 za ležajeve lopatice. Kada izlaze iz cevi 29 turbine, lopatice 38 turbine povlači lanac 57 preko lančanika 56 u prostor zarobljenog vazduha 25. Gde ležaj 43 oslonca lopatice prati lanac 57. Dok ležaj 44 položaja lopatice ima slobodan kraj, koji zatim udara u gumu/oprugu 52 i smešta se na mesto ležaja 43 oslonca lopatice, ulaze zajedno u gornji “U” profil 46. Kada ulaze u cev 29 turbine lopatice 38 turbine povlači lanac 57 preko lančanika 56 na početak cevi 29 turbine. Gde ležaj 43 oslonca lopatice prati lanac 57. Dok ležaj 44 položaja lopatice ima slobodan kraj, koji zatim udara u gumu/oprugu 52, izvlači se i pada na mesto vođice 47. Lopatice 38 turbine, tako se izvlače ispod pokretnog usmerivača 37 vode, obrću oko svoje ose na više obrtnih ležišta 42 lopatica. Obrtna ležišta 42 lopatica, čvrto su vezana na lanac/prenosnik 57.

Dobijena mehanička energija se preko lanaca/prenosnika 57 i lančanika 56 prenosi na remenice 58. Remenica 58 je većeg profila od lančanika 56, da bi se prenela manja snaga sa većom brzinom obrtaja u minuti. Remenica 58 prenosi 59 mehaničku energiju na reduktor 54, a zatim na generator 55. Može se razviti alternativni prenos 59 mehaničke energije, na način, da remenice 58 imaju mogućnost povećanja i smanjenja obima, na taj način, menja se i upravlja, koriguje broj obrtaja generatora 55 u trenutku. Kućište 53 generatora je ispunjeno zarobljenim vazduhom 25, u kom je bezbedno smeštena potrebna oprema za upravljanje i nadzor procesa rada reduktora 54 sa generatorom 55. Prikazana je pozicija nivoa 18 hiljadugodišnje vode, mesta postavke španera 36 sa mogućnošću daljinskog upravljanja zatezanjem i otpuštanjem lanaca/prenosnika 57, kada se oni opuste usled stalnog rada. Prikazana je i pozicija mesta postavke čistača 48 nanosa, kao i mesto postavke ribljih merdevina 24.

Dalje, prikazane mere rada, primene izuma prikazanog na Slici 4., nisu ograničenje dimenzija samog izuma, već one ilustruju prikazane proporcije radi lakšeg razumevanja funkcionisanja samog izuma. Dimenzije kaskadne turbine su 25 х 4 х 3, a cev turbine ima poprečni presek od 5 m<2>. Očekivana konstantna brzina protoka vode sa stubom vode od 2.5 m je 5 m/s, kada turbina radi. Tako je protok kroz turbinu 25 m<3>/s. U ovom slučaju, uparene su četri kaskadne turbine sa ukupno instalisanim protokom od 100 m<3>/s, gde protok vode pokreće generator od 2 MW. Zahvaćena voda u cevi turbine je pet puta zapreminski veća od protoka, tako da niz lopatica turbine može da pokupi energiju vode do granice zaustavljanja protoka. Što je poželjno rešen parametar tehnologije za proizvodnju električne energije. Sadašnji maksimalni pad nivoa vode u koritu reke od 8 m se koriguje projektno na 3 m, što je dovoljno prostora za protok visokih voda. Tako se korito reke Dunav niveliše za stalnu plovidbu, lepši je izgled priobalja jer je mulj kod uređenih gradova uvek ispod nivoa vode. Uređena je plovidba sa reperima, nema nasukivanja plovila, strujanje vode je znatno manje time je plovidba bezbednija, jeftinija i brža. U rukavcima reke, tako je ostvarena stalna količina vode za potrebe opstanka biljaka i životinja, riba, obezbeđena su kvalitetna prirodna mrestilišta,

Slika 5. Prikazan je bočni pogled na lopatice 38 turbine koje su smeštene u cev 29 turbine. Gde je izdvojena jedna lopatica 38 turbine zbog detaljnog prikaza položaja rada delova u skladu izumom. Lopatica 38 turbine je izrađena sa konstrukcijom 39 lopatice, koja je sa obe strane zatvorena sa prohromskim limom 40 lepljenjem, punktovanjem i zavarivanjem, tako da je u njoj zarobljen vazduh 7 pod pritiskom. Na lopaticu 38 turbine, sa jedne strane je smešteno obrtno ležište 42 lopatice, koje se zatim pričvršćuje za lance/prenosnik 57. Na obe strane lopatice 38 turbine smešteni su korektori 41 položaja lopatice, koji se kreću po konstrukciji, kao podrška položaja lopatice 38 turbine kada je u radu. Na strani lopatice 38 turbine, gde je smešten lanac/prenosnik 57, nalaze se raspoređeni ležaji 43 oslonca lopatice, smešteni svojim kretanjem kroz “U” profile 46. Na suprotnoj strani su smešteni ležajevi 44 položaja lopatice, koji se kreću kroz “U” profile 46 gde je smešten i čistač 48 nanosa. Na poziciji osovina 45, smešteni su ležajevi 43 i 44.

Pritisak od protoka 30 vode kroz turbinu, jednako se širi u svim smerovima. Zidovi cevi 29 turbine sa konstrukcijom 11 turbine prihvataju taj pritisak, dok ga lopatice 38 turbine koriste i dobijenu mehaničku energiju prenose na lanac/prenosnik 57. Ukleštena pozicija rada lopatica 38 turbina umanjuje vibracije na konstrukciju 11 turbine, time se umanjuje zamor materijala. Zatim, izbegnuti su momentni udari na pojedine delove lopatice 38 turbine. Lopatice 38 turbine dobijaju ujednačen pritisak vode na površini svog rada. Rešetkasta konstrukcija 39 turbine, ukrućena sa prohromskim limom 40, dobro podnosi uvijanje i savijanje. Tako izrađene lopatice 38 turbine, dobro podnose abrazivno dejstvo od nanosa, nije potrebno dodatno farbanje i održavanje. Visina lopatica 38 turbina, nešto je veća od visine cevi 29 turbine, tako da one stalno klize i ne mogu da se usprave, nemaju otpor pri kretanju, ne stvaraju opterećenje prilikom prenosa mehaničke energije na lanac/prenosnik 57. Kretanjem po linijskim “U” profilima 46 pozicionirane su u svom uglu za bezbedan rad. Rotacija lopatice 38 turbine je laka, kada je ona ispunjena vazduhom 7 pod pritiskom. Promena radnog ugla lopatica 38 turbina je jednostavna, tako što se vrate za jedan krug, nameste identičan ugao rada ali sada iz drugog pravca, kao bi prihvatile strujanje vode iz suprotnog smera.

Slika 6. Pogled odozgo na Fig. 6.1, je presek sa prikazima mogućeg rada regulatora 20. Regulatora 20, koji propušta i zatvara protok vode 6 pomoću delova konstrucije izrađene slično rešenju izrade lopatica turbine. Konstruktivne ploče, tako su prekrivene prohromskim limom 40, nameštene na poziciju da ih rotacijom pokreće i namešta šipka 62 za otvaranje i zatvaranje regulatora 20. Konstruktivne ploče u određenom položaju se međusobno spajaju, delovanjem pritiska vode 6 na njih, sa međusobno raspoređenim dihtunzima čvrsto naležu jedna na drugu, tako da nije dozvoljen neplaniran prodor vode 6

Na Fig. 6.2 prikazana je barijera 19 sa mogućom pozicijom postavke ribljih merdevina 24, po potrebi. Prelivna 27 voda teče preko ribljih merdevina 24, koje su u gornjem delu povijene, u obliku polukruga da se plutajući materijal ne bi zaustavljao. Riblje merdevine 24 su delom perforirane, kako se nanos ne bi zadržavao u njima.

Na Fig. 6.3 prikazan je način izrade površine rešetke 17. Takva izrada omogućava da se plutajući materijal i led ne taloži, već on klizne prema gore, prema prelivu vode. Preporučena je izrada rešetki od sajli utopljenih u veštačku smolu, međusobno povezanih u mrežu. Takva izrada je dobra podloga za postavku raznih kreativnih rešenja izrađenih od reciklirane plastike. Delovi od plastike se kače na rešetku 17, preko kojih materijal i led klizne, dok voda 6 vertikalno ulazi prema kaskadnoj turbini.

Na Fig. 6.4 prikazan je detalj mogućeg rešenja za izgled profila 35 međusobnog linijskog spajanja kaskadnih turbina 10, koji omogućava brzu montažu i demontažu, sigurnost od prodora vode, jednako opterećenje veze od pritiska vode na kaskadne turbine 10. To je vertikalna veza, dok se horizontalna veza može rešiti na više načina, između ostalog rešenjem na “klik", sa vezom slično rešenju brodskih kontejnera, ili sa osovinama.

Slika 7. Prikazan je poprečni presek kaskadnih turbina 10 sa vertikalno međusobno jednakim rasporedom postavke u skladu sa izumom. Spojenih jednostavnom bočnom vezom pomoću profila 35 i pričvršćenjem sa pločastim papučicama 34 i mehanizmom za trakaste temelje 14. Takvom postavkom kaskadnih turbina 10, omogućeno je korišćenje potencijalne energije iz plime i oseke. Pritom sa automatskim vođenjem procesa rada i održavanja potrebne razlike visine uspora vode “H” 23. Tako je morsko dno 5 prethodno pripremljeno, poravnano u srazmeri sa brojem postavke kaskadnih turbina 10 po visini. Sve usklađeno sa oscilacijom nivoa 4 vode i potrebnim ukupnim korišćenjem razlike visine nivoa vode “H” 23. Trakasti temelji 14 su međusobno povezani sa armiranobetonskom konstrukcijom 12, vezani šipovima 15 za dno 5 mora, kako bi bili statički siguran oslonac za linijsku montažu kaskadnih turbina 10, koje tako svojim položajem formiraju veštački zid. Veštački zid je napravljen od kaskadnih turbina 10, napunjenih potrebnim zarobljenim vazduhom 25, koji pruža tehničku mogućnost kontrolisanog protoka 30 vode kroz turbine. Težina metalne konstrukcije hidroelektrane je uglavnom nulirana silom uzgona, sa upotrebom vazduha. Tako da je pažnja posvećena rešavanju delovanja bočnih sila usled dejstva pritiska nadolazeće vode 6 i dejstva morskih talasa. To se rešava barijerom, između ostalog sa dobro raspoređenim temeljom, kao i sa vezom vrha konstrukcije hidroelektrane za dno 5 pomoću sajli sa sidrištima 68.

Razlika nivoa 4 vode bez obzira na plimu i oseku, i uticaj manjih morskih talasa, održava se pomoću barijera 19 i vazduha 7 pod pritiskom. Kontroliče se i upravlja pomoću signalizacije 69 povezane sa satelitima, kako bi se dobio potreban uspor vode “H” 23. Regulatori 20 protoka vode se jednom ili dva puta dnevno, periodično u potpunosti zatvore, zavisno od dužine trajanja plime i oseke, količine vode 6 koja pristiže. Tako se obezbeđuje potreban uspor vode “H” 23, koji se zatim sa raznom opisanom opremom u kaskadnoj hidroelektrani koristi i održava. Na Slici 7., prikazan je talas plime, koji se zaustavlja na barijeri 19, a koja može biti opremljena na svojoj površini tehničkim rešenjima za razbijanje talasa. Kada se plimni talas završi sa svojom maksimalnom amplitudom podizanja nivoa 4 vode, pokretni usmerivači 37 vode menjaju svoj položaj. Kako bi se obezbedio rad kaskadnih turbina 10 sa dolaskom vode iz suprotnog smera, od dejstva strujanja vode pomoću oseke. Pre toga, rad kaskadne hidroelektrane se obezbedi, tako što mali motor preko prenosa vrati za jedan krug lance sa lopaticama turbine, u vremenu dok je regulator 20 protoka vode zatvoren. Lopatice turbine tada svojim padom zahvataju mesto izmenjene pozicije radnog ugla. Prilagođen ugao je potreban kako bi se zahvatio protok 30 vode u cevi turbine, vodu 6 koja sada dolazi iz suprotnog smera. Tehnologija pruža mogućnost da se položaj barijere 19 prema plimnom talasu i talasu usled delovanja vetrova podigne vertikalno, kako bi se zaštitila obala koja se brani od poplava.

Dalje, prikazane mere rada kaskadne turbine smeštene u kaskadnoj hidroelektrani, primer su primene izuma prikazanog na Slici 7., i nije ograničenje dimenzija samog izuma, već one ilustruju prikazane proporcije radi lakšeg razumevanja samog izuma. Predpostavljena dimenzija kaskadne turbine je 35 х 7 х 5 metara, poređano ih je pet po visini. Dubina vode je od 35 m (oseka) do 41 m (plima), za prosečnu razliku visine 6 m. Tako je korisna brzina protoka vode kroz cev turbine između 3 m/s i 4 m/s, sa instalisanim protokom vode od 60 m<3>/s do 80 m<3>/s. Međusobno se bočno spajaju dve kaskadne turbine, tada su pogodne za instalaciju generatora od 1 MW sa pratećom opremom, koji sa razlikom visine od “H” = 1 m i protokom 160 m<3>/s, proizvodi 1 MWh.

Slika 8. Prikazan je pogled odozgo, primer postavke kaskadnih turbina 10 u nizu, kako bi se koristila plima i oseka na mestu Severnog mora i Atlanskog okeana, koristeći se inovativnom tehnologijom postavke kaskadne hidroelektrane. Na ulazu u kanal Lamanš plima periodično dostiže i preko 12 m, gde je trenutno instalisana plimna hidroelektrana od 240 MW u zalivu koji je površine 22 km<2>.

Napisane mere rada, primene izuma prikazanog na Slici 8., nije ograničenje dimenzija samog izuma, već one ilustruju prikazane proporcije radi lakšeg razumevanja mogućnosti samog izuma. Prikazan deo Severnog mora obuhvata približnu površinu od 500.000 km<2>, gde u dodiru sa Atlanskim okeanom ima prosečnu visinu plime preko 6 m, na mestu gde se i postavlja veštački zid izgrađen od kaskadnih turbina. Ciklus plime i oseke je u 12 h režimu smenjivanja. Oscilacije variraju u periodu godine i mestima prema kopnu kontinentalne Evrope, gde na Nemačkoj obali pada nivo plime na prosečnih 2 m do 4 m, između ostalog zbog potrebnog vremena nadiranja plimskih talasa. Severno more je plitko sa dobrim geografskim položajem, povezanost sa vodom Atlanskog okeana je idealno mesto za dejstvo plime i oseke. Uz pogodnost duvanja severnih vetrova, koji preko talasa i plitke obale vodu vrlo lako guraju prema Holandiji. Tako bi se i zahvatila voda od visokih talasa, povoljnom plitkom obalom sa postavkom kaskadne hidroelektrane. Talasi bi se prelivali preko postavljene barijere, po inerciji kretanja voda iz talasa bi se dodatno podizala udarom u prilagođenu kosu barijeru. Povratna voda bi se akumulirala do određene visine “H”, tada bi se ujednačio režim količine ulaska vode od dejstva talasa i izlaska vode iz barijere. Proizvodnja električne energije, bila bi ujednačena po dobijenoj amplitudi kretanja talasa prema barijeri.

To je pogodnost sa kojom se računa, da na 500.000 km<2>i prosečnom visinom plime od 4 m, zatim oseke od 4 m, dobije se protok vode u 24 h režimu od 4.000 km<3>. Tako je proračunat konstantan protok vode od 46.000.000 m<3>/s, koju treba iskoristiti sa postavkom duple kaskadne hidroelektrane u dužini do 800 km. Plima i oseka na ovoj lokaciji postavke pruža pogodne uslove za kretanje vode, što je bolji ulazni parametar za proizvodnju električne energije od periodičnog vetra, sunca ili kiše potrebne za rad klasičnih hidroelektrana. Spoljna hidroelektrana imala bi dužinu od 800 km sa instalisanih 290.000 MW, gde bi se koristile oscilacije nivoa vode od 0.5 m do 5.5 m. Unutrašnja hidroelektrana imala bi dužinu od 800 km sa instalisanih 290.000 MW, gde bi se koristile oscilacije nivoa vode od 1 m do 5 m. Ukupna instalisana snaga je 580.000 MW. Oscilacija nivoa vode je 0.5 m = 1 h. Tako da obe kaskadne hidroelektrane, dnevno bi radile u režimu 14 h sa proizvodnjom od 90%, i 4 h sa proizvodnjom većom od 50 %. Dok bi u toku 6 h režima menjale poziciju visine vode “H”, uopšte nebi radile. Spoljna kaskadna

hidroelektrana imala bi nešto veću proizvodnju, dok bi prosek proizvodnje bio preko 60 % od instalisane snage generatora, kada je nivo plime 6 m iznad kaskadne hidroelektrane.

Morske prevodnice prilagođene za velike brodove, mogu da se formiraju na sledeći način. Razlika visine vode na barijeri je niska, to je za brodove visina manjeg morskog talasa. Tako da se može pristupiti klinastom rešenju prevodnice, brod uđe na širi deo i izađe na levak, uži deo kog trup broda proširi, bez da brod staje. Takvih levaka u ovom slučaju, može da bude na stotine.

Način industrijske ili druge primene pronalaska

Inovacija bi se koristila za proizvodnju električne energije na održiv način, gde bi takav proces rada bio u skladu sa potrebama čoveka i prirodnim okruženjem. Inovativna tehnologija pruža povoljnu mogućnost da se sadašnje dotrajale nuklearne elektrane i termoelektrane postepeno zamene, delom uklone, tako da se planeta očisti od nepotrebne radijacije, i ugljen dioksida koji trenutno nepovoljno menja klimu na planeti. Umesto istorijskog kineskog zida, primenom inovacije u Evropi i drugim delovima sveta, može se graditi hiljade kilometara tehnološkog zida napretka. Inovacija delom koristi rešenja iz patenta VVO2013136132.

Parametar za poređenje, je izgrađena plimna hidroelektrana na severu Francuske, koja sa instalisanom snagom od 240 MW godišnje proizvede 550 GWh. Što je korišćenje 26% od instalisanog kapaciteta, slično radu vetroelektrane. Pritom, elektrana koristi prirodno formiran zaliv, sa visinom plime preko 12 m. Na osnovu već poznatih parametara sadašnje tehnologije, inovativne hidroelektrane koriste nisku razliku visine vode, od 0.5 m počinju sa radom, dok sa 1 m visine stuba vode mogu da proizvedu električnu energiju u kapacitetu instalisane snage generatora.

Primer reke Misisipi, ona je danas neiskorišćena u svom srednjem i donjem delu toka. Tako da kaskadna hidroelektrana ima rešenje proizvodnje velike količine obnovljive električne energije. Na osnovu poznatih parametara, prva hidroelektrana bi se postavila iznad ušća reke Misuri, na koti 130 m.n.v. Do ušća se postavlja dodatnih 50 kaskadnih hidroelektrana. Sa srednjim godišnjim protokom na donjem delu reke od 18.000 m<3>/s moguće je instalisati 18.000 MW generatora. Dodatni protok visokih voda od 67.000 m<3>/s,

prolazio bi iznad kote rada hidroelektrane na visini protoka od 3 m. Brzinom protoka na kaskadi od 5.5 m/s, potrebna je širina korita od 4.000 m za visoke vode. Očekivanja su, da se tako zabeležen protok neće formirati, jer kaskade sa prelivom iz poplavnog područja brzo i na vreme prebacuju visoke vode do ušća.

Primer, zaleđene reke Jenisej kada je njen minimalni protok od 3.120 m<3>/s i srednji godišnji protok od 19.000 m<3>/s. Mogu se instalisati na opisan način desetine kaskadnih hidroelektrana ispod površine leda, na području deonice reke na kojoj nisu postavljene klasične hidroelektrane. Sa izgrađenim hidroelektranama koje periodično ispuštaju vodu, projektovati i kapacitete generatora u kaskadnim hidroelektranama.

Neiskorišćena mesta pogodna za gradnju kaskadnih hidroelektrana nalaze se širom planete. Za postavku inovativne hidroelektrane na plimu i oseku, pogodne lokacije su mora Jugoistočne Azije, Kineskog i Japanskog mora, obala Australije i Indijskog podkontinenta, Centralne i Severne Amerike, Rusije. Tehnologija se može primeniti za odbranu velikih primorskih gradova, kao što je oblast grada Njujorka ili odbranu država, kao što je Holandija. Za postavku kaskadnih hidroelektrana na neiskorišćenim rekama u Argentini 15.000 MW, Egiptu 4.000 MW, Brazilu preko 100.000 MW, u Kanadi, Rusiji, Kini, Indiji.

Pozicija na slikama

(1) mašinska soba

(2) obala

(3) nasip

(4) nivo vode

(5) dno

(6) voda

(7) vazduh pod pritiskom

(8) prevodnica

(9) mala prevodnica

(10) kaskadna turbina

(11) konstrukcija turbine

(12) armiranobetonska konstrukcija (13) most

(14) trakasti temelj

(15) šip

(16) kamen

(17) rešetka sa sidrištem

(18) nivo hiljadugodišnje vode

(19) barijera

(20) regulator protoka vode

(21) otvor na prevodnici

(22) plovilo

(23) uspor vode “H”

(24) riblje merdevine

(25) zarobljen vazduh

(26) kompresor

(27) prelivna voda

(28) linija brzine vode

(29) cev turbine

(30) protok vode kroz turbinu

(31) mesto spoljne postavke turbina (32) mesto unutrašnje postavke turbina (33) kablovi/cevi

(34) pločaste papučice sa mehanizmom

(35) profil međusobnog spajanja turbina (36) španer

(37) pokretni usmerivač vode

(38) lopatica turbine

(39) konstrukcija lopatice

(40) prohromski lim

(41) korektor položaja lopatice

(42) obrtno ležište lopatice

(43) ležaj oslonca lopatice

(44) ležaj položaja lopatice

(45) osovina ležaja lopatice

(46) linijski “U” profil

(47) vođica za ležajeve lopatice

(48) čistač nanosa

(49) pregrada

(50) pogonsko vratilo

(51) pomoćno vratilo

(52) guma/opruga

(53) kućište generatora

(54) reduktor

(55) generator

(56) lančanik

(57) lanac/prenosnik

(58) remenica

(59) prenos mehaničke energije

(60) kućište motora regulatora

(61) motor za pokretanje regulatora

(62) šipka za otvaranje/zatvaranje regulatora (63) motor za položaj barijere

(64) zupčasta letva

(65) pokretni oslonac barijere

(66) lančanik barijere

(67) osovina barijere

(68) sajla sa sidrištem

(69) signalizacija/senzori

Claims (16)

Patentni zahtevi

1. Inovativna kaskadna hidroelektrana za proizvodnju električne energije treba da sadrži osnovne inovativne elemente:

a) armiranobetonsku konstrukciju (12) koja je povezana sa trakastim temeljima (14), šipovima (15) za dno (5), obezbeđena pozicijom rasutog kamena (16),

b) gde se na trakaste temelje (14) postavljaju kaskadne turbine (10), kače na “klik” pomoću pločaste papučice (34) sa mehanizmom, spajaju sa profilom (35),

c) gde se na kaskadnu turbinu (10) montira barijera (19) koja pravi potreban uspor vode “H” (23), reguliše prelivnu (27) vodu na mestu postavke ribljih merdevina (24)

d) gde se na vrh kaskadne turbine (10) kači rešetka (17) sa sidrištem izrađena od sajli natopljenih u veštačku smolu sa umecima od plastike Fig 6.3, ili sajlama (68) sa sidrištem, a za potrebe bezbednosti,

e) gde se na kaskadnoj turbini (10) montira regulator (20) protoka vode (6),

f) gde se potencijalna energija protoka vode (6) koristi na mestu cevi (29) turbine, prenosi pomoću lopatica (38) turbine na raspoređene lance/prenosnike (57),

g) gde se pomoću remenice (58) prenosi (59) dobijena mehanička energija iz kaskadne turbine (10) prema reduktoru (54) sa generatorom (55),

h) gde je izgrađen nasip (3) od rasutog kamena, upakovanog u mreže i smešten od obale (2) do male prevodnice (9) ili armiranobetonske konstrukcije (12),

i) inovativnu brzu prevodnicu na reci ili otvorenom moru,

j) mašinsku sobu (1) smeštenu na obali (2), opremljenu sa kompresorom (26) i potrebnom opremom za rad kaskadne hidroelektrane.

2. U skladu sa patentnim zahtevom 1., gde je kaskadna hidroelektrana smeštena u koritu reke, uglavnom ispod nivoa (4) vode zakačena za dno (5), kako bi se napravio, kontrolisao i koristio uspor vode “H” (23).

3. U skladu sa patentnim zahtevom 1., gde je kaskadna hidroelektrana smeštena u more, okean, zaliv ili fjord, uglavnom ispod nivoa (4) vode zakačena za dno (5), kako bi se napravio, kontrolisao i koristio uspor vode “H” (23) od delovanja strujanja vode prouzrokovanih sa plimom i osekom, ili zahvatom pomoću barijere (19) većih talasa.

4. U skladu sa patentnim zahtevom 1., gde je kaskadna hidroelektrana smeštena pored obale mora ili okeana, barijera (19) koja brani obalu od visokih talasa i moguće poplave, zakačena za dno (5) koristi uspor vode “H” (23) koji je dobijen od prelivanja talasa preko barijere (19).

5. U skladu sa patentnim zahtevima 1. do 4., gde je razlika postignutog uspora vode “H” (23) u stvari vodeni stub, gde se ostvarena potencijalna energija koristi preko cevi (29) turbine, protoka (30) vode kroz turbinu na mestu pozicije lopatica (38) turbine.

6. U skladu sa patentnim zahtevom 1. do 4., gde je lopatica (38) turbine izrađena sa konstrukcijom (39), vazduhom (7) pod pritiskom, obložena sa prohromskim limom (40), bočno na uglu postavljenim osovinama (45) gde su montirani ležajevi (43) i (44), zatim postavljen čistač (48) nanosa, korektori (41) položaja lopatice, zatim obrtno ležište (42) lopatice sa kojim je lopatica (38) turbine obrtno povezana sa lancima/prenosom (57).

7. U skladu sa patentnim zahtevom 1. do 6., gde je pozicioniran linijski “U” profil (46) sa vođicama (47) za ležajeve lopatice, kako bi lopatice (38) turbine imale opisani rad pomoću zarobljenog vazduha (25), gume/opruge (52), španera (36), pokretnog usmerivača (37) vode, korektora (41) položaja lopatice, ležišta (42), ležajeva (43) i (44)

8. U skladu sa patentnim zahtevom 1. do 7., gde je pozicioniran u konstrukciji (11) turbine zarobljen vazduh (25), obezbeđen na mestu sa prohromskim limom (40), održavan preko cevi (33) sa vazduhom iz kompresora (26), potreban za rad kaskadne (10) turbine sa lopaticama (38) turbine.

9. U skladu sa patentnim zahtevom 1. do 8., gde se menja pravac strujanja vode (6) usled plime i oseke, tada lopatice (38) turbine imaju obrnuti rad, stalno prilagođavajući ugao postavke, na način, da pokretni usmerivač (37) vode menja mesto pozicije, prethodno dodatni motor sa reduktorom obrne za jedan krug lopatice (38) turbine u suprotnom smeru, tada se nameštaju i zahvataju izmenjen i potreban položaj za rad.

10. U skladu sa patentnim zahtevima 1. do 5., rad je omogućen otvaranjem pozicije ugla regulatora (20) protoka vode (6), koji radi pomoću šipke (62), motora (61), kućišta (60) koje je opremljeno sa potrebnom opremom i ispunjeno vazduhom (7) pod pritiskom, gde se dozvoljava vodi (6) da se kontrolisano kreće u smeru cevi (29) turbine ili se hermetički zatvara kada se voda (6) akumulira do potrebnog uspora vode “H” (23).

11. U skladu sa patentnim zahtevima 1. do 4., gde je ispod nivoa (4) vode smešten reduktor (54) sa generatorom (55) za proizvodnju električne energije, na mesto kućišta (53) koje je opremljeno potrebnom opremom i ispunjeno zarobljenim vazduhom (25).

12. U skladu sa patentnim zahtevima 1. do 4., gde se na bilo kom mestu kaskadne hidroelektrane postavlja dodatno rešenje pozicije reduktora sa generatorom, koje koristi strujanje vode unutar cevi (29) turbine za proizvodnju električne energije.

13. U skladu sa patentnim zahtevima 1. do 4., gde je postavljena barijera (19) na kaskadnu turbinu (10) pomoću osovina (67), pozicije zupčaste letve (64) preko koje radi lančanik (66) uz pomoć pogona motora (63) sa reduktorom, tada se pomera barijera (19) na mestu oslonca (65), po potrebi.

14. U skladu sa patentnim zahtevom 1., gde pozicije kaskadnih hidroelektrana smeštene u koritu reke imaju dodatnu funkciju melioracije obalnog (2) zemljišta i odbrane od poplava, tako što na mestu prelivne vode (27) se onemogućava stvaranje nivoa (18) hiljadugodišnje vode (6) koja iz plavnog regiona odmah otiče, brzinom većom za više puta od brzine protoka vode (6) u prirodnom koritu reke.

15. U skladu sa patentnim zahtevima 1. do 14., gde kaskadna hidroelektrana radi pomoću senzora, sonara, potrebne dodatne opreme, video nadzora, drugih uređaja povezanih sa postojećom tehnikom i tehnologijom u razvoju, sa potrebnim razvojem softvera koji će omogućiti automatsko daljinsko upravljanje procesima rada hidroelektrane, sve praćeno sa lokalnim antenama ili signalom (69), prenosom podataka preko satelita.

16. U skladu sa patentnim zahtevom 1., gde je obezbeđena pozicija pogonskog (50) i pomoćnog (51) vratila na konstrukciji (11) turbine, gde su na njih smešteni lančanici (56) preko kojih su zategnuti i automatski španovani (36) lanci (57), kako bi se ujednačeno prihvatila mehanička energija dobijena radom lopatica (38) turbine.