ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ-ТЕПЛИЦА Российский патент 2015 года по МПК A01G9/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике и сельскому хозяйству.

Уровень техники.

Известна ветроэлектростанция, в основу которой положено вертикальное движение нагретого солнечной радиацией воздуха (СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ. Патент РФ №2265161).

Недостатком данного способа является низкая эффективность использования принципов и конструктивных решений, посредством которых он реализуется. Для экономически выгодной конструкции высота ее должна быть много больше 100 м, предпочтительно 250-300 м. При высоте конструкции 195 м (см., например, Лысов В.Ф. Аэротурбинные электростанции. Энергия, 1991 г., №6) подобные установки признаны неэффективными. Это положение оспаривается в патенте RU 2265161, но в обоих случаях игнорируется гораздо более эффективная сила - это мощность горизонтального ветра на высотах более 100 м.

Ветра по своей силе на высотах 100-150 м относятся к ветрам крепким штормовым, а на высотах 200 и более метров - к ураганным. Эти мощности в несколько раз выше восходящих потоков воздуха (безотносительно к тому, чем этот воздух нагрет) и могут быть использованы со значительно большим коэффициентом полезного действия для ветровых устройств.

Целью изобретения является создание устройства для выработки электроэнергии всеми возможными способами с помощью воздушных потоков любого направления, а также использования этой электроэнергии с минимальными потерями и максимальной пользой в рядом расположенных теплицах. А техническим результатом поставленной цели является улучшение условий развития растений в теплице и снижение себестоимости растительной продукции.

Поставленная цель достигается комбинированным использованием восходящих потоков воздуха и силы горизонтальных ветров на высотах более 100 м.

Для этих целей сооружается башня с внутренней трубой и расположенными в ней ветротурбинами для восходящих потоков воздуха и так называемыми силовыми горизонтами, где установлены ветровые турбины оптимальной на сегодняшний день конструкции для горизонтальных направлений потоков воздуха. Диаметр башни в предпочтительном варианте составляет 150 м, а высота, в предпочтительном варианте, достигает 500 и более метров.

Силовые горизонты (это наш термин для того этажа, на котором установлены ветротурбины) для использования горизонтально направленных потоков воздуха (ветров) чередуются по высоте с горизонтами, в которых выполнены теплицы (тепличные горизонты) с гидропонным выращиванием растений при искусственном освещении (по типу светокультуры).

Этаж с ветротурбинами (силовой горизонт) разделен по внешней окружности на сектора (в предпочтительном варианте - 20 секторов), по одному сектору на каждую турбину. Стены секторов являются концентраторами воздушного потока и имеют направляющие для изменения ветропотока в соответствии с применяемыми ветротурбинами (например, для придания потоку воздуха вихреобразного движения), а также в соответствии с допустимой силой ветра для конкретного вида турбин. Самая широкая область сектора (вход в сектор снаружи) оборудована заслонками с возможностью опускаться или изменять свое положение другим способом с целью перекрытия и/или изменения потока воздуха (ветра) в секторе.

Устройство теплицы с самоэнергообеспечением показано на фиг.1 (общий вид); на фиг.2 - детализация в вертикальной проекции; на фиг.3 - детализация силового сектора в горизонтальной проекции.

Теплица 1 (фиг.1) с самоэнергообеспечением выполнена в форме башни круглого или другого сечения с большим количеством горизонтов (междуэтажных помещений), предпочтительно более 50-ти, имеет по центру трубу (воздуховодный вертикальный канал) 3 с входными воздуховодами 4 и установленными в канале ветротурбинами 5. Вертикальный воздуховодный канал окружен по высоте здания другой трубой 6, разделенной горизонтальными перекрытиями (не показаны) для создания служебных и ремонтных помещений. На верху башни установлен дефлектор 7 для выхода вертикального воздушного потока воздуха и крыша 8 дефлектора. На крыше выполнены солнечные панели (не показаны). На конусообразной части 9 башни также установлены солнечные панели (не показаны). Башня выполнена на соответствующем расчетном фундаменте 10 со стабилизирующим и упрочняющим основанием 11.

Башня в вертикальном направлении разделена на горизонты двоякого назначения: силовые горизонты 12 (фиг.2) и культивационные тепличные горизонты 13. В силовых горизонтах выполнены турбины 14 и заслонки 15, а также опорные колонны 16. Для более эффективного использования ветра на силовых горизонтах созданы стены 17 секторов (фиг.3), выполняющие роль концентраторов воздушного потока. На всех этажах (горизонтах) выполнены кабины лифтов 18.

Работает теплица с самоэнергообеспечением следующим образом. По части вертикального (теплового) потока воздуха процесс протекает по следующей схеме. Теплый воздух у поверхности земли входит в воздуховод 4 (фиг.1) и по воздуховодному каналу 3 поднимается вертикально в зону более холодного воздуха на высотах выше 100 м, приводя в движение турбины 5 и покидая башню через дефлектор 7.

По части горизонтальных потоков воздуха (ветров) процесс проходит по следующей схеме. Ветер любого направления входит в пространство сектора со стенами-концентраторами 17 (фиг.3) воздушного потока, минуя заслонку 15 и раскручивая турбину 14. Выход воздушного потока из сектора ничем не ограничен и, воздушный поток, минуя колонны 16, огибает центральные каналы 3 и 6 (фиг.1), затем выходит через сектора на противоположной стороне башни, раскручивая при этом расположенные там турбины 14 (фиг.2 и 3).

То есть в кратком выражении мы имеем: «Теплица, включающая башню, разделенную по высоте на горизонты, одни из которых выполнены в виде силовых горизонтов, а другие являются теплицами, расположенный по центру башни вертикальный канал, воздуховод, причем в силовых горизонтах расположены заслонки и ветротурбины, стены-концентраторы воздушного потока, отличающаяся тем, что на верху башни имеется дефлектор для выхода воздуха, ветротурбины выполнены с возможностью одновременного использования вертикальных и горизонтальных потоков воздуха, при этом горизонты с ветротурбинами разделены на сектора посредством стен-концентраторов воздушного потока, имеющих направляющие для изменения ветропотока, а заслонки расположены в широкой части секторов, при этом на крыше дефлектора и конусной части башни расположены солнечные батареи».

По части получения электроэнергии от солнечных панелей мы не приводим описание конструкций и систем.

Полученная электроэнергия утилизируется в теплицах, выполненных в культивационных горизонтах 13 (фиг.2).

Источники информации

1. Патент РФ №2265161. СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ.

2. Лысов В.Ф. Аэротурбинные электростанции. Энергия, 1991 г., №6.

3. Патент РФ №2265161.

4. Антуфьев И.А. Патент РФ 2332585. Ветроэлектростан - градообразующий фактор.

5. Антуфьев И.А. Патент РФ 2421873. Экологическая электростанция.

6. Даниленко Л.В. Патент РФ 2111381. ВОЗДУШНО-ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.

7. Антуфьев И.А. Патент РФ 2333384. ГРАДООБРАЗУЮЩАЯ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ.

Теплица включет башню, разделенную по высоте на горизонты. Одни горизонты выполнены силовыми, а другие являются теплицами. По центру башни расположен вертикальный канал. Теплица оснащена также воздуховодом. В силовых горизонтах расположены заслонки и ветротурбины, стены-концентраторы воздушного потока. На верху башни имеется дефлектор для выхода воздуха. Ветротурбины выполнены с возможностью одновременного использования вертикальных и горизонтальных потоков воздуха. Горизонты с ветротурбинами разделены на сектора посредством стен-концентраторов воздушного потока. Стены-концентраторы имеют направляющие для изменения ветропотока. Заслонки расположены в широкой части секторов. На крыше дефлектора и конусной части башни расположены солнечные батареи. Такое конструктивное выполнение позволит улучшить условия для роста и развития растений. 3 ил.

Теплица, включающая башню, разделенную по высоте на горизонты, одни из которых выполнены в виде силовых горизонтов, а другие являются теплицами, расположенный по центру башни вертикальный канал, воздуховод, причем в силовых горизонтах расположены заслонки и ветротурбины, стены-концентраторы воздушного потока, отличающаяся тем, что на верху башни имеется дефлектор для выхода воздуха, ветротурбины выполнены с возможностью одновременного использования вертикальных и горизонтальных потоков воздуха, при этом горизонты с ветротурбинами разделены на сектора посредством стен-концентраторов воздушного потока, имеющих направляющие для изменения ветропотока, а заслонки расположены в широкой части секторов, при этом на крыше дефлектора и конусной части башни расположены солнечные батареи.