ГЕЛИОВОЗДУШНО-ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК F24J2/42 

Изобретение относится к установкам, использующим солнечную энергию.

Известны гелиоэлектростанции, использующие солнечную энергию с применением зеркальных рефлекторов того или иного типа, применяющие в качестве рабочего тела воду или низкокипящие вещества [1]
Особое место занимают солнечные воздушно-турбинные электростанции, которым свойственны те же недостатки, что и гелиоэлектростанциям обычного типа, то есть возможность работы в дневное время и при наличие солнечного излучения [1,2]
Известна электростанция "Макинтош" (Штат Алабама). На этой электростанции аккумулируется в соляной шахте сжатый воздух, который в период пиковых нагрузок подается в камеры сгорания газовых турбин [3]
Известен способ работы электростанции с подземным аккумулятором, использующий подземный нагрев сжатого воздуха геотермальным теплом [4] главным недостатком которого является ограниченность применения используется только при наличии геотермального источника тепла.

Недостатками этих электростанций является их малая экономичность за счет использования традиционных источников.

В основу ГВГЭ положена солнечная воздушно-турбинная электростанция большой мощности, схема которой опубликована в 1936 г. Г.Гюнтером и описана в 1955 г. Г.Э.Зарницким в книге "Энергетика будущего".

Предлагаемая ГВГЭ экологически чиста, имеет два энергопроизводящих контура (воздушный и водяной), что позволяет обеспечить ее круглосуточную работу. Это достигается тем, что электростанция дополнительно имеет гидротурбину с генератором электрического тока, работающую за счет воды, подаваемой по напорному водоводу из верхнего водохранилища, которое в свою очередь связано с нижним водохранилищем водяным насосом, работающим за счет электроэнергии, выработанной воздушным турбогенератором, и, кроме того, генератор горячего воздуха снабжен солнечными батареями, установленными с возможностью улавливания солнечной энергии в любое время дня.

В предлагаемой электростанции благодаря смещению воздушно-турбинного цикла с водяной аккумулирующей установкой, использующей частично электроэнергию, вырабатываемую воздушным турбогенератором, удается устранить неравномерность работы гелиоэлектростанции (обычный недостаток солнечных электростанций).

На фиг. 1 представлена схема размещения гелиовоздушно-гидравлической электростанции. ГВГЭ размещена на двух уровнях. На нижнем уровне размещен генератор 1 воздуха, оборудованный солнечными батареями для нагрева воздуха, насосная станция 4, гидроэлектростанции 7, а также источник 8 и 9 воды (озеро, море). Электростанция содержит короб 3 горячего воздуха, подъемный водовод 5, напорный водовод 6, на верхнем уровне расположен машинный зал 2 с воздушными турбинами, нижний уровень соответствует поверхности воды; на фиг. 2 технологическая схема гелиовоздушно-гидравлической электростанции, которая содержит воздуховод 10 забора воздуха, фильтр-глушитель 11, генератор 1 горячего воздуха, теплоприемные панели 12, воздуховод 13, воздушную турбину 14, генератор 15 электрического тока, глушитель 16, повышающий трансформатор 17, электромотор 18, насос 19, море или озеро или водохранилище 8, верхний бассейн-водохранилище 9, подъемный водовод 5, напорный водовод 6, гидротурбину 20, генератор 21 электротока.

Гелиовоздушно-гидравлическая электростанция работает следующим образом.

Атмосферный воздух через фильтр-глушитель 11 поступает в генератор 1 горячего воздуха 3, где происходит его нагрев с помощью солнечных панелей коллекторов 12, установленных на крыше генератора 1. Поглощающая способность панелей 0,92-0,94, диапазон степени черноты 0,11-0,14.

Горячий воздух по изолированному воздуховоду 13 поступает в воздушную турбину 14, расположенную в верхнем уровне и вращающую генератор 15 электрического тока. Горячий воздух поднимается самотеком за счет разности его плотностей на верхнем и нижнем уровнях. Чем больше разность высоты верхнего и нижнего уровней, тем больше разность плотностей воздуха, больше скорость потока и больше мощность установки.

Воздушная турбина и генератор электрического тока располагаются на высоте 400-800 м.

Электроэнергия, вырабатываемая генератором электрического тока, через трансформатор 17 поступает в электрическую сеть. Часть вырабатываемой электроэнергии используется для привода насоса 19.

Насос 19 с электродвигателем размещен на нижнем плато и забирает воду из моря или водохранилища 8 и направляет ее в верхнее водохранилище 9, где она накапливается происходит аккумулирование энергии.

При уменьшении мощности генератора горячего воздуха (в вечернее и ночное время суток, при облачности) вода из верхнего водохранилища 9 направляется по водоводу 6 в гидротурбину 20, приводящую в действие генератор 21 электрического тока. Вырабатываемая электроэнергия поступает через трансформатор 17 в систему ЛЭП (линий электропередачи).

Главным преимуществом ГВГЭ является ее непрерывная работа в течение суток, экологическая чистота, малая зависимость от времени солнцестояния.

Большое значение имеет возможность размещения напорного водохранилища 9 в области горных неудобий, т.е. обеспечивает отказ от отчуждения плодородных земель у производителей сельскохозяйственной продукции.

Большие перспективы этот тип установок имеет при их использовании взамен атомных электростанций, обеспечивающих опреснение морской воды (например установок типа АЭС в г.Шевченко на Каспийском море).

Использование: в народном хозяйстве. Сущность изобретения: гелиовоздушно-гидравлическая электростанция экологически чиста, имеет два энергопроизводящих контура (воздушный и водяной), что позволяет обеспечить ее круглосуточную работу. Электростанция дополнительно имеет гидротурбину с генератором электрического тока, работающую за счет воды, подаваемой по напорному водопроводу из верхнего водохранилища, которое в свою очередь связано с нижним водохранилищем водяным насосом, работающим за счет электроэнергии, вырабатываемой воздушным турбогенератором, и, кроме того, генератор горячего воздуха снабжен солнечными батареями, установленными с возможностью улавливания солнечной энергии в любое время дня. 2 ил.

Гелиовоздушно-гидравлическая электростанция, состоящая из генератора горячего воздуха, связанного воздуховодом с воздушным турбогенератором, отличающаяся тем, что воздушный турбогенератор установлен на верхнем уровне, а электростанция снабжена гидротурбогенератором с напорными водоводами и водным насосом, работающим на воде, подаваемой по напорному водоводу из верхнего водохранилища, связанного в свою очередь с нижним водохранилищем водяным насосом, работающим за счет электроэнергии, выработанной воздушным турбогенератором, причем генератор горячего воздуха снабжен солнечными батареями, установленными с возможностью улавливания солнечной энергии в любое время дня.