Rumunskí inžinieri a ich vynálezy
Autor: Florian Saiu/Dátum uverejnenia: 07-09-2020 09:09
Vedci z Národného výskumno-vývojového ústavu pre elektrotechniku ICPE-CA Bukurešť získali na európskom veľtrhu tvorivosti a inovácie EUROINVENT 2020, ktorý sa konal v Iasi (21. - 23. mája), päť diplomov a šesť zlatých medailí, päť diplomov a päť strieborných medailí, diplom a bronzová medaila a špeciálny diplom za výsledky v oblasti ochrany životného prostredia. Zúčastnili sa s 11 vynálezmi a o jednom z nich - odmenenom zlatom - budeme informovať v nasledujúcich riadkoch.
Vynález má, samozrejme, technický názov - Microhydropower s dvoma protibežnými turbínami v priečnom toku a jeho vzhľad v technologickom prostredí XXI. Storočia prispel nie menej ako jedenástimi výskumníkmi: Nicolaie Sergiu, Mihăiescu Gheorghe Mihai, Bunea Florentina, Popescu Mihail, Chihaia Rareș-Andrei, Băbuțanu Corina Alice, Dumitru Constantin, Macamete Elena, Guțu Mihai, Ilie Cristinel Ioan, Fuiorea Ion.
„V kontexte, v ktorom máme v našej krajine početné vodné toky a tradíciu v oblasti ich energetického využitia, iniciovala ICPE-CA sériu výskumov týkajúcich sa zlepšenia energetickej účinnosti hydraulických turbín vyvinutím inovatívnych riešení ”- vysvetlila nám zástupkyňa ústavu Gabriela Iosif.
Tieto zariadenia na premenu hydraulickej energie na elektrinu - z riek s nízkym a stredným prietokom a poklesom vody - by mohli vytvoriť medzeru v rozvoji spoločností pôsobiacich v oblasti výroby vodných elektrární - pokračovala Gabriela Iosif.
Kľúčom je elektrický generátor
Hlavným inovatívnym prvkom tohto zariadenia na premenu energie je elektrický generátor - synchrónny elektrický stroj s veľkým počtom pólov s permanentnými vysokoenergetickými magnetmi - ktorý umožňuje priame pripojenie k hriadeľom dvoch priečnych hydraulických turbín rotujúcich v opačných smeroch.
Toto riešenie eliminuje mechanické multiplikátory rýchlosti, ktoré spôsobujú ťažkosti pri štarte zariadenia a ďalšie straty v reťazci mechanického prenosu energie. Môže sa tak dosiahnuť výrazné zvýšenie výkonu až o 30%.
Technickú lekciu, povinnú pre pochopenie navrhovaného systému, predstavuje vynálezca dr. Bunea Florentina: „Pre izolovaných používateľov, ktorí vyžadujú relatívne nízku spotrebu energie, neexistujú žiadne zvláštne problémy týkajúce sa regulácie napätia dodávaného pre synchrónne elektrické generátory“.
Ďalej: „Vyrobená elektrina sa môže dodávať spotrebiteľovi prostredníctvom štandardného off-grid elektronického modulu. Ak je potrebné pripojiť sa k národnej elektrickej sieti, aby sa spotrebiteľ stal „prosumerom“, môže byť zariadenie vybavené vyhradeným elektronickým systémom online, ktorý umožňuje prispôsobenie špecifických elektrických parametrov pripojenia k elektrickej sieti. ““.
Sprievodca po porozumení technologického zázraku
Tím výskumníkov z INCDIE ICPE-CA navrhuje nové riešenie pre mikro vodnú energiu, vybavené dvoma protibežnými hydraulickými turbínami. Obrázok 1 zobrazuje schematický diagram vodnej elektrárne s dvoma protibežnými turbínami na priečny tok: 1 a 2, s klapkami 3 sklonenými proti sebe, v dvoch samostatných bočných komorách A a B krytu 4.
Prívodné potrubie je rozdelené na dve vetvy rovnakých častí, z ktorých každá napája hydraulickú turbínu, čo môže viesť k samostatnej prevádzke dvoch turbín. Sú opatrené vstupnými časťami v šikmých smeroch do smeru prenikania vody.
Voda, rozdelená na dve časti
Jednou zo zvláštností nového typu mikro-vodnej elektrárne je realizácia špeciálnej stavby, kapotáže pre efektívne získavanie a premenu energie tečúcich vodných tokov s malými a strednými poklesmi a premenlivými prietokmi, s akumuláciou vody/bez nej. Podľa návrhu puzdro rozdeľuje tok vody v dvoch smeroch, ktoré pôsobia osobitne na každú turbínu s priečnym tokom - sú umiestnené koaxiálne a s lopatkami rotora a vodnými podsústavami v protibežnom usporiadaní. Elektrický generátor je umiestnený koaxiálne medzi dvoma turbínami, pričom induktor a kotva sú k nim mechanicky spojené, pričom rýchlosť generátora je súčtom dvoch rýchlostí turbíny.
Riešením navrhnutým ICPE-CA sa prostredníctvom kapotážnej konštrukcie plášťa rozdeľuje vodný tok do dvoch smerov, ktoré na turbíny pôsobia oddelene priečnym prúdením. Elektrický generátor je zase umiestnený koaxiálne medzi dve turbíny, pričom induktor a indukované armatúry sú k nim mechanicky pripojené, takže obidva sú v protibežnom pohybe, pričom relatívna rýchlosť je súčtom dvoch rýchlostí turbíny. Nakoniec sú elektrické spojenia smerom von vykonané pomocou zberných krúžkov a kief.
Výhody vynálezu
- možnosť využívať energiu vodných tokov s nízkym poklesom a premenlivým prietokom;
- nepodstatné zmeny na vodnom toku;
- Konštruktívno-technologická jednoduchosť turbín s priečnym tokom;
- Kompaktná a robustná konštrukcia s dvoma protibežnými turbínami s armatúrami indukčného a indukovaného protibežného elektrického generátora;
- Zjednodušená inštalácia na ťažko dostupných miestach;
- Rýchlosť zariadenia ako súčet rýchlostí dvoch turbín dáva dôležité zvýšenie účinnosti premeny energie v porovnaní s klasickými riešeniami s turbínou a výrazné zníženie hmotnosti a veľkosti zostavy turbína-elektrický generátor;
- Samočistenie nečistôt na úrovni turbíny pomocou odstredivých síl a prietoku vody;
- Mikro-vodná elektráreň podľa tohto vynálezu má malé rozmery v porovnaní s konvenčnou mikro-vodnou elektrárňou s rovnakým nominálnym výkonom.
Potenciál na trhu
Dr. Eng. Sergiu Nicolaie, generálny riaditeľ INCDIE ICPE-CA Bukurešť, zdôraznil: „Trh s elektrickými automobilmi s permanentnými magnetmi neustále rastie vďaka dôrazu na úsporu zdrojov energie, zvýšenie spoľahlivosti a tým aj na zníženie prevádzkových nákladov. V posledných rokoch sa elektrické stroje s vysokoenergetickými permanentnými magnetmi preukázali v porovnaní s klasickými asynchrónnymi elektrickými strojmi s vynikajúcim technickým výkonom (vysoká energetická účinnosť, nízka hmotnosť). “.
Navyše: „Riešenie ponúkané týmto patentom je základom národnej politiky efektívneho využívania obnoviteľných energií: je to globálny produkt, ktorý sa musí uskutočniť, a to tak v prospech národnej úrovne, ako aj v záujme zvýšenia konkurencieschopnosti z technického a ekonomického hľadiska. Týmto spôsobom môže prispieť k ekonomickému oživeniu spoločností (najmä malých a stredných), aby vyvinuli produkt s vysokou technologickou zložitosťou. ““.
11 vynálezov predstavených Národným výskumno-vývojovým ústavom pre elektrotechniku ICPE-CA Bukurešť na výstave EUROINVENT 2020.
Časť tímu, ktorý vynašiel mikro-vodnú elektráreň s dvoma protibežnými turbínami s priečnym tokom.