NO332883B1 - Minivannkraftverk og et elektrisk kraftforsyningssystem - Google Patents
Minivannkraftverk og et elektrisk kraftforsyningssystemInfo
- Publication number
- NO332883B1 NO332883B1 NO20111553A NO20111553A NO332883B1 NO 332883 B1 NO332883 B1 NO 332883B1 NO 20111553 A NO20111553 A NO 20111553A NO 20111553 A NO20111553 A NO 20111553A NO 332883 B1 NO332883 B1 NO 332883B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- mini
- plant
- power
- power plant
- container
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B15/00—Controlling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/10—Stators
- F05B2240/14—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within
- F05B2240/142—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within in the form of a standard ISO container
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/337—Electrical grid status parameters, e.g. voltage, frequency or power demand
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Det er beskrevet et transporterbart minivannkraftverk for produksjon av elektrisk strøm for distribusjon gjennom et ikke-stivt distribusjonsnett. Minivannkraftverk omfatter en vannturbin med et vanninnløp og et vannutløp hvor vannturbin er koblet til en generator for produksjon av elektrisk kraft. Turbinen og generatoren er anordnet i en konteiner som omfatter et vanninnløp som er koblet til turbinens vanninnløp samt et vannutløp. Minivannkraftverket omfatter videre en styringsenhet og minst én reguleringsinnretning som er innrettet for å regulere den minst ene reguleringsinnretningen slik at den produserte, elektriske kraften ut på distribusjonsnettet har en hovedsakelig konstant spenning og frekvens. Det er også beskrevet et minivannkraftverkssystem omfattende en gruppe minivannkraftverk hvor hvert minivannkraftverk i gruppen er utviklet for en bestemt kombinasjon av fallhøyde og ytelse og hvor minikraftverkene i gruppen er utviklet for ulike kombinasjoner av fallhøyde og ytelse slik at ved en utbygging av et lokalt vassdrag kan et ferdigutviklet minivannkraftverk velges ut på bakgrunn av fallhøyde i det lokale vassdraget og et elektrisk kraftbehov som minivannkraftverket skal dekke.
Description
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et minivannkraftverk for installasjon på avsidesliggende steder hvor det ikke eksisterer noe stivt forsyningsnett, samt et elektrisk kraftforsyningssystem, et minikraftverkssystem og en fremgangsmåte for utbygging av et vannkraftverk.
Bakgrunnen for den foreliggende oppfinnelsen er at mange områder i verden i dag ikke har tilgang til elektrisitet og er samtidig lokalisert så langt vekk fra eksisterende forsyningsnett at det ikke er økonomisk mulig å bygge kraftledninger slik at den lokale befolkningen får tilgang til elektrisk kraft. Det er spesielt et problem i utviklingsland hvor myndighetene ofte ikke har de økonomiske ressursene som er nødvendig for å bygge ut det elektriske forsyningsnettet. Alternativet for lokalbefolkningen er da i praksis i de fleste tilfeller et dieselaggregat, eller mer vanlig, ingen tilgang til elektrisitet i det hele tatt. Dette er stort problem for de lokalsamfunnene det gjelder og er et stort hinder for utvikling av lokalsamfunnene.
Et tradisjonelt hydroelektrisk kraftverk for produksjon av elektrisk kraft fra energien i et vassdrag gjennomføres som en prosjektbasert utbygging hvor målet er å oppnå en optimal utnyttelse av maksimal tilgjengelig energi i vassdraget. I et gitt prosjekt vil derfor alt, fra dimensjonering av turbiner, generatorer, vannrør, bygninger osv., prosjekteres spesielt for dette ene prosjektet. Dette er en nødvendig, men kostbar, fremgangsmåte for utbygging av et vassdrag.
Det foreligger med andre ord et behov for å finne løsninger som kan gi befolkning i avsidesliggende landsbyer i områder uten mulighet for å koble seg på et eksisterende forsyningsnett, tilgang til elektrisk kraft uten at det medfører kostbare investeringer.
Fra den internasjonale patentsøknaden WO 99/27251 Al er det kjent et mobilt kraftverk som transporteres fra et operasjonelt sted til et annet. Kraftverket omfatter en turbin og en generator som er anordnet i en konteiner og som produserer elektrisk kraft for drift av verktøymaskiner som krever elektrisk kraft, slik som bormaskiner, dreiemaskiner, fresemaskiner osv. som også er anordnet i konteineren. Dette er med andre ord et kombinert verksted og kraftverk hvor kraftverket produserer elektrisk kraft for drift av maskinene som er anordnet i konteineren som flyttes fra anleggssted til anleggssted. Kraftverket som er beskrevet i WO 99/27251 Al nevner ingenting om forsyning av elektrisk kraft til et ikke-stivt forsyningsnett med en rekke forbrukere eller de problemene som oppstår når det må tilveiebringes elektrisk kraft med en stabil spenning og frekvens til et ikke-stivt nettverk hvor det kan forekomme store variasjoner i belastningen.
Hensikten med den foreliggende oppfinnelsen er derfor å finne en økonomisk gjennomførbar løsning for å tilveiebringe elektrisk kraft i områder hvor det ikke er økonomisk mulig å koble seg til et eksisterende, stivt forsyningsnett.
Det er videre en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en løsning som er enkel å installere, og som utnytter lokalt tilgjengelig kraft.
Det er også en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et fysisk lite kraftverk som i stor grad kan ferdigstilles på et produksjonssted og er enkelt å transportere til det stedet hvor kraftverket skal stå.
Det er også en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et alternativ til aggregater som går på diesel eller andre typer drivstoffer.
Dette oppnås med et minivannkraftverk som definert i krav 1, et elektrisk kraftforsyningssystem som definert i krav 6, et minikraftverksystem som definert i krav 7 og en fremgangsmåte for utbygging av et vannkraftverk i henhold til krav 10. Ytterligere, foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er definert i de uselvstendige patentkravene.
Tanken bak den foreliggende oppfinnelsen er å utnytte lokal vannkraft fra bekker og elver for produksjon av nødvendig elektrisk kraft for det lokale samfunnet rundt minivannkraftverket. Når man kobler på et lite kraftverk på et stivt strømnett, slik som for eksempel i Norge, vil belastningsendringer tas hånd om av nettet, men ettersom minikraftverket i henhold til den foreliggende oppfinnelsen skal brukes på steder hvor det ikke finnes et stivt nett man kan koble minivannkraftverket på, er minikraftverket også utformet for å kunne regulere det lokale, ikke-stive nettet.
Ved i størst mulig grad å standardisere komponentene i minivannkraftverket kan man oppnå en effektiv logistikk. Hele minivannkraftverket kan leveres komplett fra fabrikk og transporteres i en konteiner, fortrinnsvis en standard konteiner, til det stedet hvor minivannkraftverket skal stå. Lokalt trenger man da kun å lage et fundament for konteineren med minivannkraftverket og legge en rørledning opp langs elva til vanninntaket. Der kan det være nødvendig med konstruksjon for å sikre vanninntaket, men dette vil ikke være noen omfattende konstruksjon i og med at elva i utgangspunktet ikke skal demmes opp. Minivannkraftverket vil dermed kunne bli en mulighet for å skaffe elektrisitet til avsidesliggende og fattigere områder som ellers ikke ville hatt muligheten for å få installert elektrisk kraft.
Det er tilveiebrakt et transporterbart minivannkraftverk for produksjon av elektrisk strøm for distribusjon gjennom et ikke-stivt distribusjonsnett. Minivannkraftverk omfatter en vannturbin med et vanninnløp og et vannutløp hvor vannturbin er koblet til en generator for produksjon av elektrisk kraft. Turbinen og generatoren er anordnet i en konteiner som omfatter et vanninnløp som er koblet til turbinens vanninnløp samt et vannutløp. Minivannkraftverket omfatter videre en styringsenhet og minst én reguleringsinnretning hvor styringsenheten og reguleringsinnretningen er anordnet i konteineren. Styringsenheten er kommunikasjonsmessig forbundet med den minst ene reguleringsinnretningen, for eksempel gjennom kabler eller eventuelt gjennom en trådløs forbindelse, og er innrettet for å regulere den minst ene reguleringsinnretningen slik at den produserte, elektriske kraften ut på distribusjonsnettet har en hovedsakelig konstant spenning og frekvens.
Den foreliggende oppfinnelsen er spesielt velegnet i land hvor det elektriske forsyningsnettverket er dårlig utbygd og på steder i disse landene hvor det av økonomiske årsaker ikke vil være mulig å bygge ut forsyningsnettverket i overskuelig framtid. Slike lokale samfunn har dermed i realiteten bare en mulighet for å få elektrisk strøm. Nemlig å bruke et dieselaggregat for å produsere elektrisk strøm, men dette er både kostbart og forurensende. I tillegg er de områdene det her er snakk om ofte så avsidesliggende at det å transportere drivstoff til aggregatet kan være problematisk og ofte umulig når veinettet bryter sammen i regntiden eller monsuntiden. I mange områder i u-land har befolkningen derfor ikke tilgang til elektrisitet.
Ofte vil det imidlertid i slike områder være en elv som kan benyttes for produksjon av elektrisk kraft. Det kan da bygges opp et lokalt forsyningsnett som den lokale befolkningen kan koble seg til, både private husholdninger og det lokale næringslivet i den grad det finnes. En slik lokal utbygging vil også kunne være en pådriver for å utvikle et lokalt næringsliv når elektrisk strøm blir tilgjengelig.
Man tenker seg at minikraftverket i en standard konteiner er en komplett kraftstasjon med turbin, generator og det som trengs av utstyr og innretninger for å kunne regulere strømmen i det ikke-stive, lokale forsyningsnettet i samsvar med belastningen på forsyningsnettet. Siden dette vil være et lokalt nett med en begrenset størrelse, er det viktig å regulere spenning og/eller frekvens i forsyningsnettet.
I en utførelsesform av den minst ene reguleringsinnretningen omfatter den en elektrisk motstandsregulator. Dette kan være en dumplast for elektrisk overskuddskraft som for eksempel en eller flere elektriske motstander. Den elektriske motstanden kan være en elektrisk stegløst regulerbar motstand eller omfatte to eller flere elektriske motstander som er koblet i parallell.
Den minst ene reguleringsinnretningen kan også omfatte en vanninntaksregulator slik at mengden vann inn på turbinen kan varieres. En slik vanninntaksregulator er fortrinnsvis anordnet med en regulerbar ventilinnretning. Vanninntaksregulatoren kan om ønskelig anvendes i kombinasjon med den elektriske motstandsregulatoren.
I en utførelsesform av oppfinnelsen omfatter minivannkraftverket en girinnretning som er anordnet mellom turbinen og generatoren. I tillegg er det fortrinnsvis montert et svinghjul på generatorens aksling for å jevne ut svingninger i akslingens turtall. Minivannkraftverket kan også anordnes med en brems for kontroll av generatorens turtall.
Minivannkraftverket kan videre være anordnet med minst én sensor for måling av belastningen i distribusjonsnettet. Den minst ene sensoren er fortrinnsvis innrettet for å kommunisere med styringsenheten, for eksempel ved at den minst ene sensoren er koblet til styringsenheten ved hjelp av en eller flere egnede signalkabler eller alternativt ved at minikraftverket anordnes med trådløse kommunikasjonsmidler. Den minst ene sensoren kan være innrettet for måling av spenningen og/eller frekvensen og/eller den elektriske strømmen i nettet. Om nødvendig kan det selvsagt anvendes et flertall sensorer for å foreta de nødvendige målingene.
På bakgrunn av den eller de målte størrelsene som måles av den minst ene sensoren og overføres til styringsenheten, kan styringsenheten regulere produksjonen av elektrisk kraft slik at frekvensen og spenningen i det ikke-stive nettet i all hovedsak holdes konstant selv om belastning på det ikke-stive nettet kan variere mye over forholdsvis kort tid.
Konteineren er fortrinnsvis anordnet med en åpning for tilkobling av et tilførselsvannrør når minivannkraftverket er installert på installasjonsstedet. Om nødvendig kan minikraftverket også anordnes med en rørstubb som forbinder åpningen i konteineren med turbininnløpet. Dette gjøres fortrinnsvis på verkstedet der hele minivannkraftverket monteres inn i konteineren.
Konteineren omfatter også en åpning for utslipp av vann fra turbinens utløp. Om ønskelig kan det kobles et rør av ønsket lengde fra konteinerens åpning slik at vannet ledes til et ønsket sted, for eksempel tilbake til elva. På innsiden av konteineren er turbinens sugerør fortrinnsvis koblet til konteinerens åpning.
Under transport fra produksjonslokalet til det stedet hvor minikraftverket skal installeres, er åpningene i konteineren fortrinnsvis dekket med tilpassede transportdeksler som enkelt kan tas av når konteineren kommer fram til installasjonsstedet og skal klargjøres.
Det kan med fordel anvendes en konteiner som er laget i en standard størrelse for enkel transport på båter, jernbane, lastebiler, fly eller andre aktuelle transportmidler.
Det er også tilveiebrakt et elektrisk kraftforsyningssystem for et område uten et eksisterende, stivt forsyningsnett, hvor elkraftforsyningssystemet omfatter et ikke-stivt forsyningsnett og et flertall husholdninger og andre konsumenter som er tilkoblet det ikke-stive forsyningsnettet. Det elektriske kraftforsyningssystemet omfatter et minivannkraftverk som beskrevet ovenfor for tilveiebringelse av den elektriske kraften i forsyningsnettet og for regulering av det ikke-stive forsyningsnettet.
For tilførsel av vann kan elkraftforsyningssystemet videre omfatte et vanntilførselsrør som er innrettet for inntak av vann fra en vannkilde og som monteres til konteineren slik at vann kan tilføres turbinen. Som allerede antydet over er det i utgangspunktet ikke noen målsetning å ta ut hele potensialet i elven for produksjon av vannkraft. Fortrinnsvis tas det ut en mengde som er tilstrekkelig for å dekke det lokale behovet for elektrisk kraft. En del av vannet i elva vil dermed kunne strømme fritt. Vanninntaket i elva kan da forenkles betraktelig i og med at man ikke trenger å demme opp elva.
Den foreliggende oppfinnelsen omfatter også et minivannkraftverkssystem for utbygging av et vassdrag for tilveiebringelse av elektrisk energi til et elektrisk ikke-stivt distribusjonsnett i et lokalt, geografisk område hvor det befinner seg et antall husholdninger og/eller bedrifter som ofte har et varierende behov for energi. Minikraftsystemet omfatter en gruppe ferdigutviklede minivannkraftverk som beskrevet ovenfor. Hvert minikraftverk i gruppen er utviklet for en valgt kombinasjon av fallhøyde og ytelse. Minikraftverkene i gruppen er utviklet for ulike kombinasjoner av fallhøyde og ytelse slik at ved en utbygging av et lokalt vassdrag kan et ferdigutviklet minivannkraftverk velges ut på bakgrunn av fallhøyde i det lokale vassdraget og et elektrisk kraftbehov som minivannkraftverket skal dekke.
Ved å standardisere alternative moduler for derigjennom å kunne prefabrikere disse i større volumer, vil det være mulig å redusere investeringskostnadene og leveringstid betraktelig i forhold til konvensjonelle løsninger. Teknisk sett utvikles det fortrinnsvis ett sett av komplette moduler hvor oppbyggingen tilrettelegger for en slik optimal masseproduksjon i et verksted eller en fabrikk.
Som vist i tabellen under kan det for eksempel ferdigutvikles tre forskjellige minikraftverk med en ytelse på henholdsvis 300kW, 400kW og 500kW. Av hver av de tre modellene kan det utvikles to typer. Type Tl for en fallhøyde i området 25-50 meter og type T2 for en fallhøyde i området 50-100 meter. Man har dermed et forholdsvis bredt utvalg av modeller og typer av minikraftverket ferdigutviklet hvor det i de fleste tilfeller vil være mulig å finne en modell og en type som passer for det kraftbehovet i det lokale distribusjonsnettet og fallhøyden i vassdraget som bygges ut. Dette er et eksempel på hvilke modeller og typer som kan utvikles, men det er selvfølgelig mulig å utvikle flere modeller og flere typer for hver modell, noe som vil gi en større valgmulighet når et minikraftverk skal velges ut. Forutsetningen er selvfølgelig at det er mulig å montere minikraftverket inn i en konteiner som kan transporteres fra verkstedet hvor minikraftverket anordnes og monteres i konteineren og fram til ved det lokale installasjonsstedet. Fortrinnsvis har konteineren som nevnt en standard størrelse, noe som forenkler transporten av konteineren. Konteineren kan forsterkes slik at den tåler de aktuelle vekter og belastninger, og samtidig gir den nødvendige stabilitet under transport av konteineren av hensyn til minikraftverkets komponenter som er installert i konteineren.
Det er også tilveiebrakt en fremgangsmåte for utbygging av vannkraftverk for tilveiebringelse av elektrisk energi til et lokalt, elektrisk ikke-stivt distribusjonsnett i et geografisk område uten et eksisterende, stivt forsyningsnett og med et antall husholdninger og/eller andre forbrukere av elektrisk energi hvor det i det lokale området finnes et vassdrag. I fremgangsmåten fastlegges behovet for elektrisk energitilførsel til det lokale, ikke-stive nettet. Deretter velges det ut et minikraftverk ut fra en gruppe ferdigutviklede minikraftverk slik at det utvalgte minikraftverket dekker det fastlagte behovet for elektrisk kraft i det lokale, ikke-stive distribusjonsnettet og slik at det utvalgte minikraftverket er tilpasset fallhøyden i det lokale vassdraget. Minikraftverkene i gruppen ferdigutviklede minikraftverk er som beskrevet ovenfor, fortrinnsvis utviklet for montering i en standard konteiner og med hensyn til forskjellige kombinasjoner av fallhøyde og maksimal produksjon av elektrisk kraft, eksempelvis som antydet i tabellen over. Det minikraftverket som velges ut, anordnes og monteres i en konteiner i et verksted. Etter at minikraftverket er ferdigmontert i verkstedet, fraktes til installeringsstedet, settes opp på installeringsstedet og kobles til fallrøret og det ikke-stive distribusjonsnettet.
Fortrinnsvis klargjøres installeringsstedet for konteineren med minikraftverket og fallrør fra et inntak i vassdraget og til installeringsstedet parallelt med at det utvalgte minikraftverket anordnes og monteres i konteineren i et verksted. Dette reduserer tiden det tar å bygge ut kraftverket.
Alle minikraftverkene som er utviklet på forhånd, og som kan velges ut på bakgrunn av kraftbehov og fallhøyde, er fortrinnsvis utformet som beskrevet ovenfor.
Denne måten å bygge ut et vassdrag som beskrevet ovenfor, gir betydelig innspart tid og det tar kortere tid fra man beslutter seg for å gi innbyggerne på et sted tilgang til elektrisk strøm og til innbyggerne faktisk har strøm i hjemmene sine. Det at man bygger ut i forhold til kraftbehov og derfor kan velge et minikraftverk som er ferdigutviklet, gir også betydelig innsparing av tid, samtidig som det i lengden vil være svært besparende kostnadsmessig i og med at man slipper å prosjektere kraftverket fra bunnen for hver ny utbygging slik det må gjøres i dag fordi man i dag bygger ut for å utnytte den tilgjengelig kraften i vassdraget fullt ut.
I det etterfølgende skal det beskrives en ikke-begrensende utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen med henvisning til de vedlagte figurene hvor
Figur 1 viser en skjematisk tegning av et installert minivannkraftverk.
Figur 2 viser skjematisk en utførelsesform av minikraftverket.
På figur 1 er en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen vist installert i et område hvor det finnes en kilde for hydroelektrisk kraft, for eksempel en elv.
Det er vist et elektrisk kraftforsyningssystem 10 som omfatter et ikke-stivt forsyningsnett 16. Dette forsyningsnettet er vist figurativt med master 20 for strømledninger 21 som kommer fra et minivannkraftanlegg 12 hvor den elektriske kraften produseres. Gjennom strømledninger 22 er det koblet et flertall konsumenter 18 av elektrisk strøm til forsyningsnettet 16 (på figur 1 er det vist en konsument 18). Konsumentene 18 kan være husholdninger som antydet på figur 1, eller det kan være kontorer eller bedrifter osv.
Minivannkraftverket 12 er anordnet i forbindelse med en lokal elv eller en bekk. En vannrørledning 32 er lagt fra minivannkraftverket 14 opp til et punkt i elven hvor vannet tas ut. Her er vannrørledningen 32 koblet til et vanninntak 30 som er anordnet i elva. Minikraftverket 12 er fortrinnsvis designet for å dekke behovet for elektrisk kraft blant de konsumentene som er tilkoblet det ikke-stive nettet 16 og vil derfor ofte ikke utnytte all den potensielle vannkraften i elven. Elven vil derfor normalt ikke demmes helt opp. Det gjør prosjektet billigere og dermed enklere å gjennomføre i land hvor tilgang på kapital er et problem.
Minikraftverket 14 omfatter en turbin 40 som er koblet til rørledningen 32. Turbinen 40 driver en generator 42 som antydet på figur 1. En styringsenhet 44 regulerer elektrisitetsproduksjon.
På figur 2 er minikraftverket 14 vist i mer detalj. Rørledningen 32 og turbinen 40 er koblet til en åpning i konteineren 14. Konteineren 14 er fortrinnsvis en konteiner av standardstørrelse slik at den er enkel å frakte fra monteringsstedet hvor hele minikraftverket monteres inn i konteineren og eventuelt testes, til stedet hvor minikraftverket skal stå og produsere elektrisk kraft. Ettersom montering og testing vil kunne foregå i Norge mens minikraftverket vil kunne være for bruk i land i Afrika eller Asia, er det svært fordelaktig å anvende en standard konteiner for minikraftverket.
I konteineren 14 vises turbinen 40 montert. En åpning 58 i konteineren 14 sørger for at turbinen 40 kan kobles til vannrørledningen 32. Tilsvarende vil en åpning 56 i konteineren sørge for at turbinen 40 kan kobles til et utløpsrør 33.
Turbinen 40 driver en generator 42. På generatorakslingen er det fortrinnsvis anordnet et svinghjul 54 som vist på figuren. For å sikre god kvalitet på strømmen som leveres til det ikke-stive nettet 16, er minivannkraftverket 12 anordnet med minst én reguleringsinnretning 50 som regulerer frekvens og/eller spenning som leveres ut på det ikke-stive nettet av generatoren 42 gjennom elektriske ledninger 46. Minikraftverket 12 er også anordnet med en styringsenhet 44 som kontrollerer den minst ene reguleringsinnretningen 50. Styringsenheten 44 mottar signaler fra én eller flere sensorer som måler frekvens og/eller spenning og/eller andre variabler i det ikke-stive forsyningsnettet 16. På bakgrunn av de målte dataene reguleres den minst ene reguleringsinnretningen 50 slik at frekvens og/eller spenning i det ikke-stive forsyningsnettet i all hovedsak holder seg konstant.
Claims (14)
1. Minivannkraftverk (12) for produksjon av elektrisk strøm for distribusjon gjennom et ikke-stivt distribusjonsnett, hvilket minivannkraftverk (12) omfatter en vannturbin (40) med et vanninnløp og et vannutløp, hvilken vannturbin(40) er koblet til en generator (42) for produksjon av elektrisk kraft, hvilken turbin (40) og hvilken generator (42) er anordnet i en konteiner (14) som omfatter et vannutløp (33) og et vanninnløp som er koblet til turbinens vanninnløp,karakterisert vedat minivannkraftverket (12) videre omfatter en styringsenhet (44) og minst én reguleringsinnretning (50) hvor styringsenheten og reguleringsinnretningen (50) er anordnet i konteineren (14), og hvor styringsenheten (44) er kommunikasjonsmessig forbundet med den minst ene reguleringsinnretningen (50) og er innrettet for styring av den minst ene reguleringsinnretningen (50) slik at elektrisk spenning og frekvens ut på det ikke-stive distribusjonsnettet (16) er hovedsakelig konstant.
2. Minivannkraftverk i henhold til krav 1,
karakterisert vedat den minst ene reguleringsinnretningen (50) omfatter en elektrisk motstandsregulator.
3. Minivannkraftverk i henhold til et av kravene 1-2,
karakterisert vedat den minst ene reguleringsinnretningen (50) omfatter en vanninntaksregulator slik at mengden vann inn på turbinen kan varieres.
4. Minivannkraftverk i henhold til et av kravene 1-3,
karakterisert vedat minivannkraftverket (12) omfatter minst én sensor som for måling av belastningen i distribusjonsnettet, hvilken minst ene sensor kommuniserer med styringsenheten.
5. Minivannkraftverk i henhold til et av kravene 1-4,
karakterisert vedat konteineren (14) har en standardisert størrelse for enkel transport på fartøy, jernbane, lastebiler, fly og andre egnete transportmidler.
6. Elektrisk kraftforsyningssystem (10) for et geografisk område uten et eksisterende elektrisk forsyningsnett, hvilket elkraftforsyningssystem omfatter et ikke-stivt forsyningsnett og et flertall husholdninger og/eller andre konsumenter som er tilkoblet det ikke-stive forsyningsnettet,
karakterisert vedat det elektriske kraftforsyningssystemet omfatter et minivannkraftverk (12) i henhold til et av kravene 1-5 for utnyttelse av vannkraft i et vassdrag i det geografiske området for tilveiebringelse av den elektriske kraften og for regulering av frekvens og/eller spenning i det ikke-stive forsyningsnettet (16).
7. Minivannkraftverkssystem (10) for utbygging av et vassdrag for tilveiebringelse av elektrisk energi til et elektrisk, ikke-stivt distribusjonsnett,karakterisert vedat systemet omfatter en gruppe ferdigutviklede minivannkraftverk (12) i henhold til et av kravene 1-5, hvor hvert minivannkraftverk (12) i gruppen er utviklet for en bestemt kombinasjon av fallhøyde og ytelse og hvor minikraftverkene (12) i gruppen er utviklet for ulike kombinasjoner av fallhøyde og ytelse slik at ved en utbygging av et lokalt vassdrag kan et ferdigutviklet minivannkraftverk (12) velges ut på bakgrunn av fallhøyde i det lokale vassdraget og et elektrisk kraftbehov som minivannkraftverket (12) skal dekke.
8. Minivannkraftverkssystem (10) i henhold til krav 7,
karakterisert vedat det til det ikke-stive distribusjonsnettet (16) er tilkoblet et flertall private husholdninger og/eller bedrifter.
9. Minivannkraftverkssystem (10) i henhold til et av kravene 7-8,karakterisert vedat hvert minikraftverk (12) er utviklet for montering i en konteiner (14) av standard størrelse i et verksted før minikraftverket transporteres til et installasjonssted ved vassdraget.
10. Fremgangsmåte for utbygging av et vannkraftverk (12) for tilveiebringelse av elektrisk energi til et elektrisk, ikke-stivt distribusjonsnett i et geografisk område uten et eksisterende, stivt forsyningsnett hvor det i det lokale området finnes et vassdrag,
karakterisert vedat behovet for elektrisk energitilførsel til det ikke-stive nettet fastlegges, og at det velges ut et minikraftverk ut fra en gruppe av minikraftverk slik at det utvalgte minikraftverket (12) dekker det fastlagte behovet for elektrisk kraft i det lokale, ikke-stive distribusjonsnettet og slik at det utvalgte minikraftverket (12) er tilpasset fallhøyden i det lokale vassdraget, og hvor hvert minikraftverk i gruppen er utviklet for en valgt kombinasjon av fallhøyde og ytelse, og minikraftverkene (12) i gruppen er utviklet for ulike kombinasjoner av fallhøyde og ytelse.
11. Fremgangsmåte i henhold til krav 10,
karakterisert vedat minikraftverket (12) som velges ut, anordnes og monteres i en konteiner (14) av standard størrelse i et verksted.
12. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 10-11,
karakterisert vedat installeringsstedet for konteineren (14) med minikraftverket (12) og fallrør fra et inntak i vassdraget og til installeringsstedet klargjøres parallelt med at det utvalgte minikraftverket anordnes og monteres i konteineren i et verksted.
13. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 10-12,
karakterisert vedat konteineren (14) med minikraftverket (12) fraktes til installeringsstedet med egnede transportmidler, at konteineren (14) settes opp på installeringsstedet og kobles til fallrøret og det ikke-stive distribusjonsnettet (16).
14. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 10-13,
karakterisert vedat hvert minikraftverk (12) i gruppen av minikraftverk er utformet i henhold til et av kravene 1-5.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20111553A NO332883B1 (no) | 2011-03-29 | 2011-11-11 | Minivannkraftverk og et elektrisk kraftforsyningssystem |
PCT/IB2012/051516 WO2012131615A1 (en) | 2011-03-29 | 2012-03-29 | Mini power plant, a system for electric power supply and a method for development of a hydroelectric power plant |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20110486 | 2011-03-29 | ||
NO20111553A NO332883B1 (no) | 2011-03-29 | 2011-11-11 | Minivannkraftverk og et elektrisk kraftforsyningssystem |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20111553A1 NO20111553A1 (no) | 2012-04-03 |
NO332883B1 true NO332883B1 (no) | 2013-01-28 |
Family
ID=46026227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20111553A NO332883B1 (no) | 2011-03-29 | 2011-11-11 | Minivannkraftverk og et elektrisk kraftforsyningssystem |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO332883B1 (no) |
WO (1) | WO2012131615A1 (no) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT201600113866A1 (it) * | 2016-11-11 | 2018-05-11 | Water Gen Power S R L | Impianto di centrale idroelettrica |
WO2018152208A1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | KNIGHT, Bradford G. | Modular envelope hydrodynamic electrification system |
WO2018203769A1 (ru) * | 2017-05-04 | 2018-11-08 | Владимир Ьоррисович МИЛЕВСКИЙ | Способ переброски и использования водных ресурсов |
CN113898516A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-01-07 | 国网信通亿力科技有限责任公司 | 一种小水电运营样本生产数据现场采样收集方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6032036B2 (ja) * | 1975-08-13 | 1985-07-25 | 株式会社日立製作所 | 発電所の制御装置 |
CH692392A5 (de) | 1997-11-21 | 2002-05-31 | Robert Schnyder | Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserkraft. |
CN2314118Y (zh) * | 1997-12-11 | 1999-04-14 | 农业部南京农业机械化研究所 | 一种稳压稳频水力发电机组 |
JP2002115643A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Kubota Corp | 小水力発電設備 |
EP2263002B1 (de) * | 2008-03-31 | 2012-02-01 | Aweg Ag Für Wasser Und Energie | Wasserkraftwerk |
-
2011
- 2011-11-11 NO NO20111553A patent/NO332883B1/no not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-03-29 WO PCT/IB2012/051516 patent/WO2012131615A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012131615A1 (en) | 2012-10-04 |
NO20111553A1 (no) | 2012-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Morabito et al. | Pump as turbine applied to micro energy storage and smart water grids: A case study | |
Engeland et al. | Space-time variability of climate variables and intermittent renewable electricity production–A review | |
JP3700386B2 (ja) | エネルギー・電力融通システム | |
Muhammetoglu et al. | Full-scale PAT application for energy production and pressure reduction in a water distribution network | |
NO332883B1 (no) | Minivannkraftverk og et elektrisk kraftforsyningssystem | |
ZA200901070B (en) | Electricity generating arrangement | |
da Silva et al. | The utilization of wind energy in the Brazilian electric sector’s expansion | |
Garlik et al. | Renewable energy unit commitment, with different acceptance of balanced power, solved by simulated annealing | |
Suman et al. | Electricity generation through water supply pipes in high rise buildings | |
Li et al. | Comprehensive benefit evaluations for integrating off-river pumped hydro storage and floating photovoltaic | |
Saket et al. | Self excited induction generator and municipal waste water based micro hydro power generation system | |
Dal et al. | A hardware test setup for grid connected and island operation of micro hydro power generation systems | |
Markevičius et al. | Wind energy development policy and prospects in Lithuania | |
León et al. | PTTL–A life-size test loop for parabolic trough collectors | |
KR102053960B1 (ko) | 다기능 차압 발전 유닛을 구비하는 지역 난방 시스템 | |
WO1997021922A1 (en) | Total electric water system | |
Sørensen et al. | Towards the North Sea wind power revolution | |
KR101815539B1 (ko) | 건물 내 오폐수의 낙차를 이용하는 발전 설비 | |
NO811196L (no) | Gasskraftverk. | |
CN109440897A (zh) | 分流井控制***及分流方法 | |
US20200049123A1 (en) | Vortex hydroturbine and method for operating the vortex hydroturbine | |
NO20230564A1 (no) | Et kombinasjonskraftanlegg for produksjon av elektrisk energi, omfattende et eksisterende vannkraftverk og et vindkraftverk | |
Stander | The specification of a small commercial wind energy conversion system for the South African Antarctic Research Base SANAE IV | |
Rosly et al. | Wind energy potential in asean countries-special attention to Malaysia | |
KR20240039304A (ko) | 해양 수력 발전소 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |