ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК F03G7/04 

Изобретение относится к электростанциям, работающим на нетрадиционных источниках энергии.

Известна система автономного теплоснабжения, содержащая дизель, электрогенератор, связанный с дизелем, и котел утилизатор тепла [1]
Недостатком данной системы является то, что она работает только на жидком привозном топливе и не использует нетрадиционные источники энергии.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является электростанция, содержащая трубу L-образной формы, нижняя часть которой погружена в водоем, нижний входной и верхний выходной концы сообщены с атмосферой, средство нагрева нижней части трубы и узел отбора мощности, выполненный в виде электрогенератора, установленного на нижнем входе трубы [2]
Недостатком электростанции-прототипа является то, что она имеет низкий КПД, поскольку работает только в зимнее время.

Целью изобретения является повышение КПД электростанции.

Для этого электростанция снабжена опорной площадкой, на которой установлены верхняя и нижняя части трубы, на концах которых выполнены ветровые поворотные патрубки, а под ней изолированный от водоема резервуар с водой, в котором размещена изогнутая часть трубы, средство нагрева выполнено в виде дополнительного резервуара с возможностью перемещения относительно основного для создания пространства, заполняемого воздухом, сечения которых по плоскости их осей эквидистантны, а средство нагрева нижней части трубы установлено на опорной площадке и выполнено в виде зеркального концентратора солнечной энергии, при этом электростанция снабжена дополнительным узлом отбора мощности, выполненным в виде водородного газогенератора.

На фиг. 1 изображена предлагаемая электростанция, вертикальный разрез; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1.

Электростанция состоит из трубы L-образной формы, нижняя часть 1 которой погружена в водоем 2 с водой 3 и сообщена с атмосферой нижним входным 4 и верхним выходным 5 концами, закрепленными на опорной площадке 6, основного резервуара 7 с водой 8, средств нагрева в виде дополнительного резервуара 9 с приводом перемещения 10 и зеркального концентратора 11 солнечной энергии, основного узла отбора мощности в виде воздушной турбины 12 и электрогенератора 13, а также дополнительного узла отбора мощности в виде водородного газогенератора 14. На нижнем 4 и верхнем 5 концах трубы установлены ветровые поворотные патрубки 15 и 16 со стабилизаторами 17.

Электростанция работает следующим образом.

При безветренной погоде в любое время года температура и плотность воздуха на высоте поворотного патрубка 16 ниже температуры и плотности воздуха на высоте поворотного патрубка 15. За счет этого в трубе всегда образуется тяга, т.е. воздух засасывается поворотным патрубком 15, проходит через всю трубу и выходит через поворотный патрубок 16. Воздух, проходящий по трубе, раскручивает турбину 12, а турбина 12 вращает ротор электрогенератора 13, в генераторе 13 вырабатывается электрический ток.

В зимнее время температура воды водоемов (подо льдом) выше температуры окружающего воздуха. Воздух, проходящий по нижней части 1 трубы, омываемой водой, нагревается (забирает часть тепла от воды). Это приводит к увеличению тяги в трубе и возрастанию мощности вырабатываемой электрогенератором 13 электроэнергии. Когда температура воды выше температуры воздуха, дополнительный резервуар 9 держат в верхнем положении (прижатым к основному резервуару 7). В этом случае поверхность резервуаров 7 и 9 имеет высокую теплопроводность и температура воды 8 в резервуаре 7 соизмерима с температурой воды 3 в водоеме 2 (резервуар 7 может быть заполнен жидкостью с более низкой температурой замерзания по сравнению с водой).

При наличии ветра последний обдувает стабилизаторы 17 поворотных патрубков 15 и 16 и поворачивает патрубки таким образом, что входное отверстие патрубка 15 и выходное отверстие патрубка 16 всегда направлены по ветру. За счет скорости ветра на входе в патрубок 15 создается скоростной подпор воздуха (давление воздуха на входе в патрубок 15 возрастает), а на выходе из патрубка 16 создается дополнительное разрежение воздуха, за счет этого тяга воздуха по трубе увеличивается, что приводит к возрастанию мощности вырабатываемой электроэнергии генератором 13.

Когда температура воздуха соизмерима с температурой воды 3 водоема, в безветренную погоду тяга воздуха, проходящего по трубе, падает, а это приводит к уменьшению мощности вырабатываемой электроэнергии, однако в данные периоды времени солнце поднимается высоко над горизонтом, продолжительность дня возрастает. Опускают резервуар 9, между резервуарами 7 и 9 создается воздушная прослойка. Это приводит к уменьшению теплопроводности поверхности резервуаров. При падении солнечного света на солнечный зеркальный концентратор 11 нагревается вода 8 в резервуаре 7. Низкая теплопроводность воздушного зазора между резервуарами 7 и 9 уменьшает отвод тепла от воды 8 к воде 3. Температура воды 8 становится выше температуры воды 3 и выше окружающего воздуха, тяга в трубе увеличивается, возрастает мощность вырабатываемой электрогенератором 13 электроэнергии.

Тяга в трубе электростанции меняется в большом интервале температур, потребление электроэнергии также характеризуется большой нестабильностью. По этой причине электростанция снабжена водородным газогенератором 14. Когда электроэнергии вырабатывается больше, чем потребляется, избыточную часть электроэнергии расходуют на разложение воды на водород и кислород. Вырабатываемые газообразные водород и кислород закачивают в баллоны (в одну группу баллонов закачивают водород, а в другую группу баллонов кислород). В часы пик, когда потребность в вырабатываемой электроэнергии превосходит энергию, вырабатываемую электростанцией, газообразное топливо (водород) сжигается непосредственно в трубе или около трубы, нагревая воду 8, или в специальном двигателе внутреннего сгорания и увеличивает количество вырабатываемой электроэнергии. При падении расходуемой мощности до вырабатываемой без сжигания газообразного топлива прекращают сжигание газа.

Таким образом, предлагаемая электростанция имеет более высокий КПД по сравнению с электростанцией, принятой за прототип.

Использование: электростанции, работающие на нетрадиционных источниках энергии. Сущность изобретения: электростанция содержит воздушную турбину 12 и электрогенератор 13, установленные в J-образной трубе с нижней частью 1, омываемой водой, генератор для выработки газообразного топлива 14 и нагревательный элемент, при этом вода, омывающая нижнюю часть трубы, отделена от воды водоема резервуаром переменной теплопроводности, а на концах трубы 4 и 5 установлены поворотные патрубки 15 и 16. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, содержащая трубу -образной формы, нижней частью погруженную в водоем и сообщенную с атмосферой нижним входным и верхним выходным концами, средство нагрева нижней части трубы и узел отбора мощности, выполненный в виде электрогенератора, установленного на нижнем входе трубы, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, она снабжена опорной площадкой, на которой установлены верхняя и нижняя части трубы, а под ней изолированный от водоема резервуар с водой, в котором размещена изогнутая часть трубы, средство нагрева выполнено в виде дополнительного резервуара с возможностью перемещения относительно основного для создания пространства, заполняемого воздухом, сечения которых по плоскости их осей эквидистантны. 2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что средство нагрева нижней части трубы установлено на опорной площадке и выполнено в виде зеркального концентратора солнечной энергии. 3. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным узлом отбора мощности, выполненным в виде водородного газогенератора. 4. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена ветровыми поворотными патрубками, установленными на входном нижнем и выходном верхнем концах трубы.