Цель проекта и ноу-хау

Известные гидроэлектростанции с их крупными гидроаккумулирующими плотинами полностью контролируют речной сток и сток и поэтому оказывают прямое негативное влияние на речные экосистемы и окружающую среду прилегающих к ним берегов. Но в глобальном масштабе они используются для энергетического использования речных течений. Также в разных местах возникает потребность в чистом локальном источнике электроэнергии без обычного бензинового или газового электрогенератора. Возможным источником энергии являются реки или озера и морские течения. Небольшой турбогенератор описан в патенте США 4746808. Турбина типа Пелтона, для которой требуется источник воды под давлением. Он не может использовать естественный поток воды.

Важность использования природных, чистых, возобновляемых источников энергии становится решающей для борьбы с глобальным потеплением. Извлечение энергии для выработки электроэнергии из горизонтально движущихся естественных водных потоков радикально отличается от обычного производства гидроэлектроэнергии. В нем давление воды предназначено для питания напорной турбины, которая приводит в действие электрогенератор. Патент США 6013955 раскрывает турбину с продольным потоком воды, которая установлена в корпусе, предназначенном для погружения в поток. Турбина установлена в трубопроводе. Турбинный блок снабжен хвостовым стабилизатором, который удерживает установку направленной по потоку. Турбина механически связана с отдельным электрогенератором. В принципе, любые турбинные устройства имеют как минимум два недостатка:

1. Местами снижают скорость течения, что также снижает КПД турбин.

2. Создают предпосылки для перегрузки окружающих турбину устройств, соответственно, блокируя работу турбины.

Использование горизонтальной гидрокинетической энергии в традиционной водяной мельнице или пропеллерном генераторе требует потока воды в несколько метров в секунду и сильно ограничено географическим положением. Но известна энергетическая система из патентного документа Австрии WO 2005078276(А1) для преобразования энергии кинетической энергии течения с большим количеством воды в реках вне судоходных каналов. Установка имеет минимальные наружные диаметры и перекрывает максимальное проходное сечение. Он включает в себя турбину с неподвижными или подвижными лопастями, которые оптимизированы для работы в кожухе из листовой стали. Такая конструкция энергетически невыгодна, поскольку сама рубашка создает дополнительное сопротивление трению о нее воды и снижает общий КПД установки. Кроме того, он неприменим в реках и каналах с плавающими отходами, которые забивают турбину в корпусе и сильно затрудняют ее вращение, вплоть до полной блокировки.

Аналогичное техническое решение с полностью погруженной прямоточной турбиной в конусе диффузора известно из патентного документа США WO2007100639(A2). Он имеет те же недостатки, что описаны выше. Аналогичный диффузор также известен из описания патента Нидерландов WO 2007107505(A1). Он рассчитан на более эффективную работу турбины, но не предусмотрены способы аккумулирования энергии временных излишков выработки электроэнергии. Массовое вхождение возобновляемых источников энергии в мировую энергосистему требует технических решений по хранению энергии, чтобы не потерять безвозвратно уже выработанную чистую энергию, которую нельзя потреблять. Наиболее эффективными являются реверсивные аккумуляторы энергии, которые уравновешивают выработку электроэнергии в месте генерации, так как отсутствуют электрические потери при передаче энергии. Такие технические решения лучше всего подходят для распределенных электрических сетей с централизованным интеллектуальным управлением. Но они применимы и для локального управления, в том числе автоматизированного с помощью искусственного интеллекта. Из патентного документа США US2014138954(A1) известна система гидрокинетических турбин для применения множественных медленных потоков воды. Но нет способов уплотнить эту систему другими возобновляемыми источниками энергии, а также локальными накопителями энергии. Поэтому такие системы недостаточно экономичны и конкурентоспособны.

Из другого патентного документа США US2019242361(A1) известно, что турбина, погруженная в протекающую жидкость, например поток воды, извлекает полезную энергию из кинетической энергии жидкости. В состав установки входят: плавучая платформа с установленными под ней гидрокинетическими роторами с неподвижными лопастями.

Разработанный инновационный энергетический проект предусматривает создание плавучей платформы с гидрокинетическими турбинами и светоусилительной фотоэлектрической установкой с подводными упругими баками для хранения энергии со сжатым воздухом. Он преодолевает недостатки таких технических решений за счет аккумулирования избыточной электроэнергии, вырабатываемой фотогальваническими и гидрокинетическими турбогенераторами, за счет сжатия воздуха в подводных упругих резервуарах, потенциальная энергия которых периодически используется для вторичной выработки электроэнергии при необходимости потребления электроэнергии.