Lietuvos išradėjas siūlo naujo tipo ekologišką beužtvankinę hidroelektrinę (8)
Lietuvos technikos bibliotekos patentinės informacijos centras gruodžio mėnesio geriausiu išradimu išrinko Algimanto Matulevičiaus patentą, aprašantį beužtvankinės hidroelektrinės idėją.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Pasaulyje jau nuo senų laikų žmonės bando naudoti vandens srauto energiją. Šiuo metu pasaulyje yra paplitusios hidroelektrinės, kurių pagrindą sudaro vandens malūno principas arba turbina. Tačiau, ir malūnai ir turbinos turi savų minusų: vandens malūno pagrindu dirbančios hidroelektrinės nedirba žiemos metu, kai atsiranda ledo, sukelia daug triukšmo, jų naudingumo koeficientas yra santykinai mažas, jos yra gremėzdiškos ir dažnai reikalaujančios priežiūros sistemos; turbinos pagrindu pastatytos hidroelektrinės keičia kraštovaizdį: užpila daug aplinkui esančios teritorijos, gyvūnai bei žuvys gali plaukti tik į vieną pusę, taip pat žaloja gyvūnus. Turbinos pagrindu pastatytos hidroelektrinės padaro daug žalos aplinkui esančioms ekosistemoms, tačiau yra galingos, todėl plačiai naudojamos.
Tiesa, per eilę metų pasiūlyta įvairių hidroelektrinių patobulinimų, kurie kartais aprašyti kaip patentai. Vienas iš pirmųjų žinomiausių šios srities patentų yra amerikiečių patentas Nr. US1846086, publikuotas 1932 m. vasario 23 d. Šiame patente yra aprašyta hidroelektrinė, veikianti vandens malūno principu: upės arba vandens telkinio vandens srautas stumia atitinkamai užfiksuoto rato mentes aplink savo ašį ir taip sukuria rato mechaninį judesį. Toliau šis mechaninis judesys yra perduodamas ir tiesiogiai panaudojamas tam tikriems darbams atlikti arba, naudojant atitinkamą įrangą, gali būti verčiamas elektros energija. Tačiau tokio tipo hidroelektrinė sukuria daug triukšmo, gamina santykinai nedaug energijos ir nedirba žiemos metu, kai vanduo užšąla.
Taip pat žinomas amerikiečių patentas Nr. WO2008018087, publikuotas 2008 m. vasario 14 d. Šiame patente yra aprašyta hidroelektrinė, kuri verčia krentančio vandens srauto kinetinę energiją atitinkamos įrangos sukamuoju judesiu. Tačiau tokio tipo hidroelektrinėms reikalingi kriokliai arba specialios užtvankos, kur būtų realizuotas krentančio vandens efektas.
Dar žinomas amerikiečių patentas Nr. US7478974, publikuotas 2009 m. sausio 20 d. Šiame patente aprašytos hidroelektrinės pagrindą sudaro atitinkamai sukonstruota turbina. Turbinos pagrindu veikiančios hidroelektrinės šiuo metu yra plačiai naudojamos ir labai populiarios pasaulyje, nes yra pakankamai galingos. Tačiau tokio tipo hidroelektrinės turi nemažai trūkumų: tam būtina užtvanka, jos niokoja aplinkos vaizdą, žuvys bei gyvūnai, patenkantys į turbiną, dažniausiai miršta arba yra sužalojami.
Žinomas ir lietuvių patentas Nr. LT5211, publikuotas 2003 m. gegužės 21 d. Šiame patente aprašyta mobili hidroelektrinė su vertikalia turbina, priklausanti hidrauliniams įrenginiams, naudojantiems tekančio vandens kinetinę energiją. Ši hidroelektrinė susideda iš vandens sraute patalpintų mažiausiai dviejų hidroelektrinės modulių; bet kurį modulį sudaro dvi vandenyje panardintos turbinos, sumontuotos ant vertikalių ašių. Tačiau šio išradimo trūkumas yra tas, kad reikia suformuoti specialius nukreipėjus, kurie vandens srautą nukreiptų tarp turbinų.
Artimiausias pagal technikos lygį yra lietuvių patentas Nr. LT5540, publikuotas 2008 m. vasario 4 d. Šiame patente yra aprašyta mažoji hidroelektrinė, kurioje vandens srauto kinetinės energijos vertimas į mechaninį sukamąjį judesį yra pagrįstas vandens malūno efekto panaudojimu. Šio išradimo esmė yra ta, kad taip vadinami hidroelektrinės lapai sumontuoti taip, kad vandens srovė pasroviui juos išskleidžia iki 180° kampo, o tai sukelia vandens pasipriešinimo efektą. Šis vandens ratas sukasi ant stovo ir yra sumontuotas vandenyje vertikaliai; pati hidroelektrinė primena povandeninį vandens malūną su specialiomis mentėmis. Šio išradimo trūkumas yra tas, kad tokio tipo hidroelektrinė turi būti tvirtinama prie dugno, turi būti išdėstyta vertikaliai, visa jos konstrukcija turi būti vandenyje, t.y. vandens gylis toje vietoje turi būti pakankamas.
Naujasis išradimas yra draugiškas aplinkai ir paprastas pagal savo veikimo principą. Šio išradimo hidroelektrinės modulio (1) konstrukcija yra horizontali, kuo iš esmės skiriasi nuo daugumos kitų hidroelektrinių modulių. Horizontali hidroelektrinės modulio (1) konstrukcija turi tokius pranašumus: vandens telkinio gylis gali būti mažesnis, negu vertikalios hidroelektrinės atveju; ji yra mobili, jai nebūtinos stacionarios konstrukcijos prie kranto, nežaloja plaukiojančių žuvų bei šalia gyvenančių gyvūnų, gali dirbti po ledu bet kokiu metų laiku. Paprastai upės srovė visus metus yra beveik pastovi, todėl generatorius sukasi vienodame režime ir tai leidžia gaminti pastovų vienodą elektros kiekį bei lengvai integruoti jėgainę į bendrą šalies elektros tinklą.
Fig. 1 yra pavaizduotas tinkamiausias šio išradimo įgyvendinimo variantas statinėje būklėje - bendra hidroelektrinės modulio (1) konstrukcija, skirta vandens srauto kinetinę energiją paversti mechaniniu sukamuoju judesiu. Hidroelektrinės modulis (1) iš esmės susideda iš tokių dalių: karkaso laikiklio (2), karkaso (3), veleno (4), strypų (5), dantratinio perdavimo įtaiso (6), menčių (7), menčių laikiklių ir strypų iškyšų (11). Tokio tipo ekologiškos beužtvankinės hidroelektrinės gali būti skirtingų dydžių: gali būti mažos, mobilios ir individualaus naudojimo, o gali būti ir stacionarios didelės konstrukcijos, galinčios priimti ir panaudoti praktiškai visą pagal plotą upės srautą. Fig. 5 yra pavaizduotas didesnės hidroelektrinės realizavimo variantas, kur hidroelektrinių sistema susideda iš vienos upėje (12) esančios hidroelektrinės (1). Tokios hidroelektrinės sukimosi kryptis (20) atitinkamai priklauso nuo upės (12) srovės krypties. Tam, kad padidinti tokios hidroelektrinės efektyvumą, upės (12) vandens srautas (18), artėjantis prie hidroelektrinės, yra lengvai nukreipiamas (19), naudojant specialiai sukonstruotą šalia kranto esančią konstrukciją (17). Taip pat gali būti ir kitų didesnės hidroelektrinės įgyvendinimo variantų. Fig. 6 yra pavaizduotas didesnės hidroelektrinės realizavimo variantas, kur hidroelektrinių sistema susideda iš dviejų upės (12) priešingose pusėse esančių hidroelektrinių (1a, 1b).Tokių būdu upėje gali būti sukonstruota nemažai hidroelektrinių, kurios gali būti sujungtos į vieną elektros tiekimo tinklą, kuris tiektų elektros energiją šalia esančioms gyvenvietėms ir/arba ūkinės paskirties subjektams ir neterštų gamtos bei nekeistų kraštovaizdžio.
Natūralu, kad, priklausomai nuo hidroelektrinės dydžio, skinasi gaminamos elektros energijos kiekis. Teoriškai, jei nėra nuostolių ir nevertinant kitų faktorių, mažinančių hidroelektrinės našumą, hidroelektrinė, turinti ~1m x 10m mentės plotą ir esanti upėje (12), kurios vandens srauto greitis ~2 m/s, galėtų generuoti apie ~20kWh.
Išradėjas: Algimantas MATULEVIČIUS, LT
Paraiškos Nr: LT 2009 038
Paraiškos paskelbimo data 2010 12 27
Lietuvos technikos bibliotekos patentinės informacijos centras