从流动的液体中提取能源

摘要

拦河坝设备是一种通过利用一个或多个浸没式拦河坝阻挡水流并将加速水流引向下游的涡轮机电能输出模块来从流动的液体中提取能源的装置，同时提供了一种相应的能源提取方法。水流速度的加快不仅能增加可提取能源的动能，动能的增加为从低速水流现场中提取能源提供了可能性，而且能促进低成本小型海流涡轮机的使用，为从流体流中提取可再生能源提供了一种环境上合理、高效、具有成本效益的方法。

主权项

一种从流动液体中提取能源的方法、设备和设施；更具体地说，本发明是一种通过在流体流中浸没一个或多个障碍物来加速水流并将其引向下游一个或多个下游涡轮机以提高从流动的液体中提取能源的效率的改进方法；所述障碍物（以下简称拦河坝）包括，但不限于三维固体几何形状，可包括多面固体或非多面固体，优选流体无法从中透过，密度和形状可阻碍部分流体流并引导该流体撞击浸没式拦河坝；所述拦河坝的尺寸优选能构成可阻碍流体流的较大区域；冲击拦河坝的流体流限制在顶板和底板之间并沿拦河坝的面流过，然后从水流从拦河坝壁开口末端阻力最小的路径流出；或者，拦河坝不设置顶板和底板亦可运行；拦河坝的面积越大，从拦河坝流出的水流的速度就越大；水流速度越大，水流中能提取能源的动能就越大；拦河坝与方向转变的进来流体流产生透镜效应，形成速度增加的高速水流区；动能从较大区域集中到较小区域可较理想地加快水流速度；高速水流从拦河坝流向下游的涡轮机；涡轮机可纳入到速度远大于自由水流速度的高速水流的路径中下游处的独立结构中，或者涡轮机亦可连接在相同水流中拦河坝结构的后部；连接在拦河坝后部的涡轮机设置从拦河坝流出的高速水流中的合适位置处，并且涡轮机通常偏离一定量以确保涡轮机周围有足够的敞开空间以避免阻碍或抑制水流；从拦河坝流出的下游水流驱动涡轮机转动；拦河坝从低速流体流中提取能源；从流过转动的涡轮机的流动的液体中提取能源，所述涡轮机合适地连接到电能输出发电机上，所述电能输出发电机通过水下电缆向电网或其它最终用户提供电能；涡轮机置于从拦河坝流出的高速水流中提取的能源比置于无拦河坝影响的总体自由水流中提取的多；明流无管道海流涡轮机可用于拦河坝设施，但闭式涡轮机更高效，尤其是分散器管涡轮机最高效；横流式涡轮机适合用于拦河坝设施，但也可采用现有技术中已知的其它类型的海流涡轮机；涡轮机优选纳入在涡轮机电能输出模块；涡轮机模块上安装拦污装置和合适的鱼类保护网。