GR1010395B

GR1010395B - Hydroelectric energy generation unit and desalination unit

Info

Publication number: GR1010395B
Application number: GR20210100596A
Authority: GR
Inventors: Ευαγγελος Κωνσταντινου Γιαννουλης
Original assignee: Ευαγγελος Κωνσταντινου Γιαννουλης
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2023-01-31

Abstract

The invention relates to a hydroelectric power generation- and- desalination unit combination that can be installed in coastal areas. The unit consists of a ?-shaped dam (1) with channel (5) leading the seawater to a hydro turbine (7). There, electricity is produced through a transformer and a generator (13), conveyed to a substation (14) and distributed through pipelines (15). The water ends up in a tank (10) where it is desalinated by a desalination unit (11); from there water is propelled through a channel (16) to a pumping station (17) before being led, through pumps and pipelines (18), to consumption. The effluents are routed to a processing unit (19) before being discarded back into the environment.

Description

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

ΜΟΝΑΔΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ HYDROELECTRIC ENERGY PRODUCTION UNIT

ΚΑΙ ΜΟΝΑΑΑ ΑΦΑΛΑΤΩΣΗΣ AND DESALATION PLANT

ΤΟ ΠΕΔΙΟ ΤΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ THE FIELD OF TECHNOLOGY

Η εφεύρεση αναφέρεται στο πεδίο της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και συγκεκριμένα στο πεδίο της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με το νερό ως κινητήρια δύναμη. Περαιτέρω αναφέρεται στο πεδίο της χημείας και συγκεκριμένα στο πεδίο της διαχείρισης του νερού και ακόμα πιο συγκεκριμένα στο πεδίο αφαλάτωσης του θαλασσινού νερού. Ειδικά αναφέρεται σε μονάδα παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας και μονάδα αφαλάτωσης. The invention refers to the field of electricity production and specifically to the field of electricity production with water as a driving force. It further refers to the field of chemistry and specifically to the field of water management and even more specifically to the field of seawater desalination. It specifically refers to a hydroelectric power generation unit and a desalination unit.

ΤΟ ΙΣΤΟΡΙΚΟ ΤΗΣ ΕΦΕΥΡΕΣΕΩΣ THE HISTORY OF THE INVENTION

Η αποκαλυπτόμενη στην παρούσα εφεύρεση μονάδα παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας και μονάδα αφαλάτωσης δεν έχει αποκαλυφθεί στην προηγούμενη τεχνολογία. The hydroelectric power generation unit and desalination unit disclosed in the present invention has not been disclosed in the prior art.

Μέχρι σήμερα υπάρχουν μονάδες παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιούν το νερό ως κινητήρια δύναμη για την παραγωγή της ενέργειας, καθώς και τα φράγματα για τη δημιουργία της απαραίτητης υψομετρικής διαφοράς, αλλά περιορίζονται αποκλειστικά και μόνο σε ποταμούς και λίμνες. Συνεπώς η παραγωγή ενέργειας δε μπορεί επ’ ουδενί να παραμένει σταθερή, αφού οι υδάτινοι όγκοι των ποταμών εξαρτώνται από την περίοδο, αλλά και τις ποσότητες νερού που έχουν συγκεντρωθεί λόγω των βροχοπτώσεων. Αυτό καθιστά τις μονάδες αυτές αναξιόπιστες για τη χρησιμοποίησή τους ως μονάδες βάσης, στην παροχή ενέργειας για κατανάλωση. Συνηθέστερα, όπως όλες οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, γίνεται χρήση τους ως μονάδες έκτακτης ανάγκης, όταν η κατανάλωση είναι αυξημένη. To date there are hydroelectric power plants that use water as a driving force to produce the energy, as well as dams to create the necessary elevation difference, but they are limited exclusively to rivers and lakes. Therefore, energy production can never remain constant, since the water volumes of the rivers depend on the season, but also on the amounts of water that have accumulated due to rainfall. This makes these units unreliable for use as base units in providing energy for consumption. Most commonly, like all renewable energy sources, they are used as emergency units when consumption is high.

Η μη ύπαρξη μονάδων παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας, σε θαλάσσιους υδάτινους όγκους, όπου η παραγωγή δύναται να εκμεταλλεύεται το σταθερό υδάτινο δυναμικό όλο το χρόνο, έχει αποτρέψει και τη δημιουργία μεγάλων μονάδων αφαλάτωσης, που θα μπορούσαν να αφαλατώνουν σημαντικές ποσότητες νερού και να τις αποδίδουν στην κατανάλωση ή προς χρήση. Αυτές οι μονάδες θα είχαν τη δυνατότητα να παράγουν νερό, όχι μόνο οριακά για την οικιακή χρήση, σε μέρη άνυδρα, όπως τα ελληνικά νησιά, αλλά θα επέτρεπαν να παράγονται σημαντικές ποσότητες νερού για την καλλιέργεια τόπων που έως σήμερα θεωρείται αδύνατο να καλλιεργηθούν. The non-existence of hydroelectric power production units, in marine water bodies, where the production can take advantage of the stable water potential all year round, has also prevented the creation of large desalination units, which could desalinate significant quantities of water and return them to consumption or for use. These units would have the ability to produce water, not only marginally for domestic use, in arid places, such as the Greek islands, but would allow significant amounts of water to be produced for the cultivation of places that until now have been considered impossible to cultivate.

Αποτελεί έτσι αντικείμενο της παρούσης εφευρέσεως να αντιμετωπίσει πλεονεκτικά τα προαναφερθέντα μειονεκτήματα και ελλείψεις της προηγούμενης τεχνολογίας προτείνοντας μία μονάδα παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας και μονάδα αφαλάτωσης. It is thus an object of the present invention to advantageously address the aforementioned disadvantages and shortcomings of the prior art by proposing a hydroelectric power generation unit and a desalination unit.

Περαιτέρω αντικείμενο της παρούσης εφευρέσεως είναι να προσφέρει μία ενιαία μονάδα, που χρησιμοποιεί το θαλάσσιο νερό, για την παραγωγή ενέργειας, ενώ παράλληλα το νερό αυτό διοχετεύεται στη μονάδα αφαλάτωσης και αφαλατώνεται, πριν μεταφερθεί, αποθηκευτεί ή διατεθεί στην κατανάλωση. A further object of the present invention is to provide a single unit, which uses sea water, for the production of energy, while at the same time this water is channeled to the desalination unit and desalinated, before being transported, stored or made available for consumption.

Περαιτέρω αντικείμενο της παρούσης εφευρέσεως είναι να προσφέρει μία μονάδα παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας και μονάδα αφαλάτωσης, όπου το αφαλατωμένο νερό χρησιμοποιείται για οικιακή ή βιομηχανική χρήση, ακόμα και για αγροτικές καλλιέργειες. Σε μεγάλη κλίμακα, η υδροδότησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για άνυδρες εκτάσεις, ακόμα και για καλλιέργεια ερήμων ή και σε υγροτόπους για αλλαγή περιβάλλοντος. A further object of the present invention is to provide a hydroelectric power generation unit and a desalination unit, where the desalinated water is used for domestic or industrial use, even for agricultural crops. On a large scale, irrigation can be used for arid lands, even for desert cultivation or even in wetlands for environmental change.

Αντίστοιχα η παραγόμενη ενέργεια από τη μονάδα υδροηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θαλάσσια εκμετάλλευση σε διάφορους τομείς, όπως οι ιχθυοκαλλιέργειες ή σε άλλες δραστηριότητες. Accordingly, the energy produced by the hydroelectric power plant can be used for marine exploitation in various sectors, such as fish farms or in other activities.

Περαιτέρω αντικείμενο της εφευρέσεως αποτελεί η παρουσίαση μίας μονάδας παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας που διαθέτει προστατευτικά τοιχία, που αποτελούν κυματοθραύστες και προστατεύουν τον χώρο μπροστά από το φράγμα από τα νερά και τα κύματα. A further object of the invention is the presentation of a hydroelectric energy production unit that has protective walls, which are breakwaters and protect the area in front of the dam from water and waves.

Πρόσθετο χαρακτηριστικό της επινόησης είναι η ύπαρξη ειδικού καναλιού που επιτρέπει την επιστροφή πλεοναζουσών ποσοτήτων αφαλατωμένου νερού, το οποίο δε χρειάζεται, πίσω στη θάλασσα. An additional feature of the invention is the existence of a special channel that allows the return of surplus quantities of desalinated water, which is not needed, back to the sea.

Αυτά και έτερα αντικείμενα, χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα της εφευρέσεως θα γίνουν εμφανή στην εν συνεχεία αναλυτική περιγραφή. These and other objects, features and advantages of the invention will become apparent in the following detailed description.

ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΣΧΕΔΙΩΝ BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Η εφεύρεση θα καταστεί εμφανής στους εξειδικευμένους στην τεχνική με αναφορά στα συνοδευτικά σχέδια στα οποία απεικονίζεται με ενδεικτικό μη περιοριστικό τρόπο. The invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the accompanying drawings in which it is illustrated in an illustrative non-limiting manner.

Το Σχήμα 1 παρουσιάζει σε κάθετη τομή το θαλάσσιο φράγμα της επινόησης και την υψομετρική διαφορά του βυθού με την επιφάνεια της θάλασσας, στο σημείο κατασκευής του. Figure 1 shows a vertical section of the sea barrier of the invention and the height difference of the bottom with the surface of the sea, at the point of its construction.

Το Σχήμα 2 παρουσιάζει σε τομή την εγκατάσταση του φράγματος, όπου είναι εμφανής η μονάδα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος και η μονάδα αφαλάτωσης, με όλο το πλήθος των μηχανισμών που περιλαμβάνει η εγκατάσταση. Figure 2 presents a cross-section of the dam installation, where the power plant and the desalination plant are visible, with all the machinery involved in the installation.

Το Σχήμα 3 παρουσιάζει σε κάτοψη το σχήμα και τη γενική εικόνα του φράγματος, με τις εγκαταστάσεις που αυτό περιλαμβάνει. Figure 3 shows the shape and general image of the dam, with the facilities it includes, in a top view.

ΛΕΠΤΟΜΕΡΗΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΡΟΤΙΜΩΜΕΝΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Αναφερόμενοι τώρα στα συνοδευτικά σχέδια θα περιγράψουμε τον τρόπο λειτουργίας της μονάδας παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας και τη μονάδα αφαλάτωσης, ώστε να καταστούν εμφανή τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring now to the accompanying drawings, we will describe the operation of the hydroelectric power generation unit and the desalination unit so that their technical characteristics become apparent.

Η κατασκευή το φράγματος (1), Σχ. 3, έχει σχήμα γράμματος Π, δημιουργώντας έναν στεγανό χώρο μέσα στο Π, που ξεκινά από τη στεριά και εκτείνεται μέσα στη θάλασσα, σε βάθος κατάλληλο για τη λειτουργία του. Τα δύο σκέλη του φράγματος, (2), (3) ενώνονται από ένα πρόσθετο σκέλος (4), δημιουργώντας το προαναφερθέν σχήμα. Στο πρόσθετο σκέλος ένωσης (4) δημιουργείται άνοιγμα και κανάλι (5), με υδατοφράκτη (6) που κλείνεται όταν αυτό απαιτείται, το οποίο οδηγεί το νερό σε υδροστρόβιλο (7), Σχ. 1, που βρίσκεται εντός του στεγανού χώρου. Η πτώση του νερού στον υδροστρόβιλο (7) παράγει την απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια, μέσω της περιστροφής της. Το νερό συγκεντρώνεται σε δεξαμενή (8) και από εκεί με κανάλι (9) οδηγείται σε δεύτερη δεξαμενή (10) και σε μονάδα αφαλάτωσης (11), όπου και αφαλατώνεται. The construction of the dam (1), Fig. 3, is in the shape of the letter P, creating a watertight space within the P, which starts from the land and extends into the sea, at a depth suitable for its operation. The two legs of the barrier, (2), (3) are joined by an additional leg (4), creating the aforementioned shape. In the additional connecting leg (4) an opening and channel (5) is created, with a water barrier (6) that closes when required, which leads the water to a hydro turbine (7), Fig. 1, located inside the watertight space. The drop of water in the hydro turbine (7) produces the necessary electrical energy, through its rotation. The water is collected in a tank (8) and from there through a channel (9) it is led to a second tank (10) and to a desalination unit (11), where it is desalinated.

Η μονάδα παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας (12), Σχ. 2, περιλαμβάνει μετασχηματιστή με γεννήτρια (13), καθώς και τον υδροστρόβιλο (7) που δέχεται το νερό και περιστρεφόμενος παράγει την απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια. Το παραγόμενο ρεύμα της μονάδας παραγωγής ενέργειας (12) μεταφέρεται σε υποσταθμό (14) και από εκεί διανέμεται μέσω αγωγών (15), εντός και εκτός της μονάδας, όπου απαιτείται. The hydroelectric energy production unit (12), Fig. 2, includes a transformer with a generator (13), as well as the hydro turbine (7) which receives the water and rotates to produce the necessary electricity. The generated current of the power generation unit (12) is transferred to a substation (14) and from there it is distributed through pipelines (15), inside and outside the unit, where required.

Αντιστοίχως, το νερό αφού έχει αφαλατωθεί στη μονάδα αφαλάτωσης (11) προωθείται μέσω καναλιού (16) σε αντλιοστάσιο (17) και από εκεί μέσω αντλιών και αγωγών (18) οδηγείται στην κατανάλωση. Τα προκύπτοντα από τη μονάδα αφαλάτωσης (11) λήμματα, οδηγούνται σε μονάδα επεξεργασίας λημμάτων (19), όπου γίνεται η επεξεργασία τους πριν απορριφθούν πίσω στο περιβάλλον, καθαρά και χωρίς να αποτελούν κίνδυνο για τη δημόσια υγεία. Accordingly, the water after it has been desalinated in the desalination unit (11) is pushed through a channel (16) to a pumping station (17) and from there through pumps and pipelines (18) it is led to consumption. The effluents resulting from the desalination unit (11) are sent to an effluent treatment unit (19), where they are processed before being discharged back into the environment, cleanly and without posing a risk to public health.

Κατασκευαστικά το φράγμα πέρα από τα δύο σκέλη (2), (3) και το πρόσθετο σκέλος ένωσης (4) που αποτελούν τα βασικά δομικά του στοιχεία και τα οποία είναι κατασκευασμένα από ενισχυμένο οπλισμένο σκυρόδεμα, διαθέτει σε ορισμένο βάθος από την παραλία και δύο πρόσθετους κυματοθραύστες (20), αριστερά και δεξιά του, παράλληλους με τη στεριά, οι οποίοι προστατεύουν το φράγμα από τα νερά και τα κύματα. Στην δε οπίσθια πλευρά του φράγματος, έμπροσθεν της παραλίας, υπάρχουν ανοιγόμενες ή συρόμενες πόρτες (21), οι οποίες κλείνουν για πρόσθετη προστασία, αν αυτό απαιτηθεί. Τέλος, πρέπει να αναφερθεί πως το ύψος των σκελών (2), (3) καθώς και του πρόσθετου σκέλους ένωσης (4) είναι πάντοτε σε ανάλογο ύψος, ώστε να καθίσταται αδύνατη η υπερχείλιση του θαλάσσιου νερού, από πάνω τους, λόγω επί παραδείγματι έντονου κυματισμού. Structurally, the dam, in addition to the two legs (2), (3) and the additional joint leg (4) which are its basic structural elements and which are made of reinforced reinforced concrete, has at a certain depth from the beach two additional breakwaters (20), to its left and right, parallel to the land, which protect the barrier from water and waves. And on the back side of the barrier, in front of the beach, there are opening or sliding doors (21), which close for additional protection, if required. Finally, it should be mentioned that the height of the legs (2), (3) as well as the additional joint leg (4) is always at a similar height, so that it becomes impossible for sea water to overflow from above them, due to, for example, strong ripple.

Πρέπει στο σημείο αυτό να σημειωθεί ότι η περιγραφή της εφευρέσεως έγινε με αναφορά σε ενδεικτικό παραδείγματα κατασκευής στο οποίο και δεν περιορίζεται. Συνεπώς οποιαδήποτε μεταβολή ή τροποποίηση σε ότι αφορά το σχήμα, τις διαστάσεις, την τοπολογία των εγκαταστάσεων, εφόσον δεν αποτελούν νέο εφευρετικό βήμα και δεν συντελούν στην τεχνική εξέλιξη του ήδη γνωστού, θεωρούνται εμπεριεχόμενα στους σκοπούς και βλέψεις της παρούσης επινοήσεως. At this point it should be noted that the description of the invention was made with reference to indicative construction examples to which it is not limited. Therefore, any change or modification regarding the shape, dimensions, topology of the facilities, as long as they do not constitute a new inventive step and do not contribute to the technical development of what is already known, are considered included in the aims and objectives of the present invention.

Claims

1. Hydroelectric power generation unit and desalination unit, characterized in that it consists of a dam (1), Π-shaped, with two legs (2), (3) and a connecting leg (4), with a channel (5) and a weir (6) ), which ends in a hydro turbine (7), for the production of energy through a transformer with a generator (13), with a water collection tank (8) and a water transfer channel (9) that leads the water to a tank (10), where it is desalinated in a unit desalination (11) and is pushed through a channel (16) to a pumping station (17) and from there through pumps and pipelines (18) it is led to consumption.