СИСТЕМА НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ СЖАТОГО ВОЗДУХА И ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2023 года по МПК H02S40/22 H02J15/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к выработке электроэнергии с использованием экологически чистых технологий и, в частности, к системе накопления энергии сжатого воздуха и электропитания с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии и энергии ветра.

Предшествующий уровень техники

[0002] В настоящее время производство электроэнергии компаниями-производителями электроэнергии можно классифицировать как крупномасштабное производство электроэнергии, среднемасштабное производство электроэнергии и мелкомасштабное производство электроэнергии. Как правило, крупномасштабное производство электроэнергии включает в себя атомную энергетику, гидроэнергетику и тепловую энергетику. Преимущество крупномасштабного производства состоит в том, что можно обеспечить подачу большого количества электроэнергии при производстве электроэнергии в течение суток, но в то же время это может привести к загрязнению, отрицательно влияющему на экосистему. С другой стороны, среднемасштабное производство электроэнергии включает в себя производство электроэнергии из источников энергии ветра и производство электроэнергии из солнечной энергии. Хотя среднемасштабное производство может иметь преимущества благодаря использованию «зеленой энергии» природы при производстве «чистой электроэнергии», в то же время, в действительности, количество производимой электроэнергии до некоторой степени ограничено и недостаточно, и может быть подвержено неблагоприятному влиянию периодической или частой недостаточности интенсивности солнечного света и интенсивности энергии ветра.

[0003] При различных подходах при производстве электроэнергии, чтобы достичь конечного пользователя, выработанная электроэнергия должна проходить через линию и сеть передачи и распределения. Стоимость развертывания такой большой сети является достаточно высокой, при этом потери при передаче электроэнергии могут приводить к значительным потерям энергии.

[0004] Таким образом, в настоящее время конструкции и характеристики системы производства и передачи электроэнергии не отвечают существующим потребностям, по этой причине существует множество возможностей для усовершенствования.

Краткое описание изобретения

[0005] Принимая во внимание проблемы и недостатки предшествующего уровня техники, в настоящем изобретении предложена система накопления энергии сжатого воздуха и электропитания с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии для устранения недостатков предшествующего уровня техники.

[0006] Главной целью настоящего изобретения является создание системы накопления энергии сжатого воздуха и электропитания с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии, которая содержит устройство для электропитания за счет солнечной энергии, устройство для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания.

[0007] Устройство для электропитания за счет солнечной энергии расположено на верхнем уровне системы, содержит по меньшей мере солнечную фотоэлектрическую панель, управляемую рефракционную панель и преобразовательное устройство для распределения электроэнергии. Рефракционная панель расположена с возможностью перемещения на солнечной фотоэлектрической панели, и ее можно поднимать для удаления снега или можно наклонять под углом, при котором ее будет облучать солнечный свет. Электроэнергия производится солнечной фотоэлектрической панелью, для этого ее соединяют с преобразовательным устройством для распределения электроэнергии для обеспечения электроэнергии в дневное время.

[0008] Устройство для очистки воздуха расположено на среднем уровне системы и оснащено воздушным цилиндром, имеющим по периметру множество впускных каналов. На воздушном цилиндре расположен выпускной канал. В каждом из множества впускных каналов расположен воздушный фильтр и вытяжной вентилятор. Вытяжной вентилятор соединен с преобразовательным устройством для распределения электроэнергии для получения электроэнергии для его вращения, чтобы воздух с внешней стороны впускных каналов протекал в воздушный цилиндр после фильтрации воздушным фильтром, затем очищенный воздух выводится из выпускных каналов для обеспечения очищенного воздуха.

[0009] Устройство для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания расположено на нижнем уровне системы и содержит по меньшей мере воздушный компрессор, содержащий на впускном конце воздушный фильтр. Выпускной конец соединен по меньшей мере с резервуаром для газа высокого давления для хранения очищенного воздуха высокого давления. Воздушный компрессор электрически соединен с преобразовательным устройством для распределения электроэнергии для получения электроэнергии для вращения. Очищенный воздух высокого давления хранится в резервуаре для газа высокого давления, причем выпускной конец резервуара для газа высокого давления электрически соединен с пневматическим соединительным устройством. Таким образом, через пневматическое соединительное устройство очищенный воздух высокого давления приводит генератор в движение для выработки электроэнергии для использования ночью.

[0010] Приводной вал проходит через центр устройства для очистки воздуха. Нижний конец приводного вала приводит воздушный компрессор в движение посредством преобразователя в одном направлении. Средняя секция приводного вала оснащена множеством лопастей, расположенных в воздушном цилиндре. Сильный воздушный поток, создаваемый очищенным воздухом, выходящим из воздушного цилиндра, используют для запуска приводного вала во вращение в одном направлении с высокой скоростью. Таким образом, преобразователь приводит воздушный компрессор в движение, при этом очищенный воздух высокого давления хранится в резервуаре для газа высокого давления. В результате через пневматическое соединительное устройство очищенный воздух высокого давления, находящийся в резервуаре для газа высокого давления, выпускается для приведения генератора в движение для обеспечения электроэнергии для использования ночью.

[0011] В одном аспекте настоящего изобретения устройство для передачи энергии воздушного потока расположено над устройством для очистки воздуха. Устройство для передачи энергии воздушного потока содержит колесо радиальной формы, вращаемое воздушным потоком, которое соединено с муфтой одностороннего вращения на верхнем конце приводного вала. Удаленный конец каждой лопасти для воздушного потока содержит изогнутый участок для захвата воздушного потока для вращения. Когда скорость вращения устройства для передачи энергии воздушного потока превышает скорость вращения приводного вала в расположенном ниже воздушном цилиндре, устройство для передачи энергии воздушного потока может приводить приводной вал в движение для ускорения посредством использования муфты одностороннего вращения; в противном случае приводной вал не будет ускоряться.

[0012] В другом аспекте настоящего изобретения солнечная фотоэлектрическая панель расположена на раме; при этом рефракционная панель расположена на солнечной фотоэлектрической панели и управляется пневматическим цилиндром.

[0013] В еще одном аспекте настоящего изобретения впускная часть высокого давления расположена между резервуаром для газа высокого давления и воздушным компрессором, причем выпускная часть высокого давления расположена между резервуаром для газа высокого давления и пневматическим соединительным устройством.

[0014] В еще одном аспекте настоящего изобретения воздушный компрессор также соединен с множеством резервуаров для газа высокого давления.

[0015] По сравнению с существующей технологией в настоящем изобретении управляемая рефракционная панель установлена на солнечной фотоэлектрической панели с возможностью удаления снежного покрова и улучшения облучения солнечным светом, чтобы устройство для электропитания за счет солнечной энергии могло получать солнечный свет достаточной интенсивности для производства электроэнергии для самой системы и пользователей для использования в дневное время. Кроме того, при вращении вытяжного вентилятора устройства для очистки воздуха, атмосферный воздух захватывается и фильтруется воздушным фильтром, затем он протекает в воздушный цилиндр для выпуска из воздушного цилиндра для обеспечения очищенного воздуха для последующего использования. Помимо этого, устройство для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания выполнено с возможностью сжатия очищенного воздуха до высокого давления для хранения и дальнейшего использования ночью генератором для выработки электроэнергии для использования пользователем. Также устройство для передачи энергии воздушного потока выполнено с возможностью использования с муфтой одностороннего вращения для запуска приводного вала для приведения воздушного компрессора в движение. В настоящем изобретении различные устройства объединяют и интегрируют в систему для получения преимуществ при производстве электроэнергии, чистого воздуха, уменьшения загрязнения окружающей среды и энергосбережения с целью обеспечения пользователя электроэнергией как в дневное время, так и ночью.

[0016] Дополнительные возможности применения настоящего изобретения станут очевидными из приведенных ниже подробных описаний. Однако следует понимать, что подробные описания и конкретные примеры, наряду с указанием предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, приводятся исключительно в целях иллюстрации, поскольку различные изменения и модификации в пределах сущности и объема настоящего изобретения станут очевидными для специалистов данной области техники из подробных описаний.

Краткое описание чертежей

[0017] Соответствующие чертежи в сочетании с подробными описаниями настоящего изобретения, которые будут приводиться ниже, кратко описываются следующим образом, на которых:

[0018] на фиг. 1 изображено схематическое представление системы накопления энергии сжатого воздуха и электропитания согласно настоящему изобретению;

[0019] на фиг. 2 представлен вид спереди рефракционной панели, установленной на солнечной фотоэлектрической панели согласно настоящему изобретению;

[0020] на фиг. 3 представлен вид сбоку рефракционной панели, установленной на солнечной фотоэлектрической панели согласно настоящему изобретению;

[0021] на фиг. 4 представлен вид сверху колеса, вращаемого воздушным потоком, устройства для передачи энергии воздушного потока согласно настоящему изобретению; и

[0022] на фиг. 5 представлен вид сверху колеса, вращаемого воздушным потоком, устройства для передачи энергии воздушного потока согласно настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

[0023] Цель, конструкция, признаки, функции и преимущества настоящего изобретения можно оценить и понять более всесторонне с помощью следующих подробных описаний со ссылкой на прилагаемые чертежи.

[0024] Со ссылкой на фиг. 1–3, соответственно, изображены схематическое представление системы накопления энергии сжатого воздуха и электропитания согласно настоящему изобретению; вид спереди рефракционной панели, установленной на солнечной фотоэлектрической панели согласно настоящему изобретению; и вид сбоку рефракционной панели, установленной на солнечной фотоэлектрической панели согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 1–3, система накопления энергии сжатого воздуха и электропитания с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии в основном содержит: устройство 1 для электропитания за счет солнечной энергии, устройство 2 для очистки воздуха и устройство 3 для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания.

[0025] Устройство 1 электропитания за счет солнечной энергии расположено на верхнем уровне системы, содержит по меньшей мере солнечную фотоэлектрическую панель 11, управляемую рефракционную панель 12 и преобразовательное устройство 13 для распределения электроэнергии. Солнечная фотоэлектрическая панель 11 установлена на раме 111. Рефракционная панель 12 установлена на солнечной фотоэлектрической панели 11 и управляется посредством пневматического цилиндра 121, чтобы рефракционная панель 12 могла покрывать с возможностью перемещения солнечную фотоэлектрическую панель 11. Пневматический цилиндр 121 выполнен с возможностью управления рефракционной панелью 12 для наклона под определенным углом для преломления солнечного света для улучшения облучения солнечным светом и удаления льда, который может покрывать рефракционную панель 12. Таким образом, солнечная фотоэлектрическая панель 11 выполнена с возможностью приема достаточного количества солнечного света для выработки электроэнергии и дальнейшей передачи электроэнергии к преобразовательному устройству 13 для распределения электроэнергии посредством кабелей 131 для электропитания самой системы и для использования пользователем в дневное время.

[0026] Устройство 2 для очистки воздуха расположено на среднем уровне и оснащено воздушным цилиндром 21, имеющим по периметру множество впускных каналов. На воздушном цилиндре 21 расположен выпускной канал 23. В каждом из множества впускных каналов 22 расположен воздушный фильтр 24 и вытяжной вентилятор 25. Вытяжной вентилятор 25 соединен с преобразовательным устройством 13 для распределения электроэнергии для получения электроэнергии для его вращения, чтобы воздух с внешней стороны впускных каналов 22 протекал в воздушный цилиндр 21 после фильтрации воздушным фильтром 24, затем очищенный воздух выводится из выпускных каналов 23.

[0027] Устройство 3 для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания расположено на нижнем уровне системы и содержит по меньшей мере воздушный компрессор 31, содержащий на впускном конце 311 другой воздушный фильтр 32. Выпускной конец 312 соединен по меньшей мере с резервуаром 33 для газа высокого давления для хранения очищенного воздуха высокого давления. В другом варианте осуществления предложены два резервуара 33 для газа высокого давления, но настоящее изобретение этим не ограничивается. Воздушный компрессор 31 электрически соединен с преобразовательным устройством 13 для распределения электроэнергии для получения электроэнергии для вращения. Очищенный воздух высокого давления хранится в резервуаре 33 для газа высокого давления, причем выпускной конец резервуара 33 для газа высокого давления электрически соединен с пневматическим соединительным устройством 34. Таким образом, через пневматическое соединительное устройство 34 очищенный воздух высокого давления приводит генератор 35 в движение для выработки электроэнергии для использования ночью.

[0028] Приводной вал 41 проходит через центр устройства 2 для очистки воздуха. Нижний конец приводного вала 41 приводит компрессор 31 в движение посредством преобразователя 42 в одном направлении. Средняя секция приводного вала 41 оснащена множеством лопастей 44, расположенных в воздушном цилиндре 21. Сильный воздушный поток, создаваемый очищенным воздухом, выходящим из воздушного цилиндра 21, используют для запуска множества лопастей 44 во вращение, что в свою очередь запускает приводной вал 41 во вращение в одном направлении с высокой скоростью. Таким образом, энергия воздушного потока передается на преобразователь 42 посредством приводного вала 41, а преобразователь 42 приводит воздушный компрессор 31 в движение, при этом очищенный воздух высокого давления хранится в резервуаре 33 для газа высокого давления. В результате через пневматическое соединительное устройство 34 очищенный воздух высокого давления, находящийся в резервуаре 33 для газа высокого давления, выпускается для приведения генератора 35 в движение для обеспечения электроэнергии для использования ночью.

[0029] Как показано на фиг. 1, 4, 5 устройство 4 для передачи энергии воздушного потока расположено между устройством 2 для очистки воздуха и воздушным компрессором 31. Устройство 4 для передачи энергии воздушного потока содержит колесо 43 радиальной формы, вращаемое воздушным потоком, расположенное на верхнем конце приводного вала 41 и соединенное с муфтой 45 одностороннего вращения. Удаленный конец каждой лопасти 431 для воздушного потока содержит изогнутый участок 432. Изогнутый участок 432 используется для улучшения способности захвата воздушного потока лопастью 431 для воздушного потока, чтобы привести приводной вал 41 в движение для вращения в одном направлении с высокой скоростью. Когда скорость вращения устройства 4 для передачи энергии воздушного потока превышает скорость вращения приводного вала 41 в воздушном цилиндре 21, посредством воздействия муфты 45 одностороннего вращения можно ускорить вращение приводного вала 41. В противном случае вращение приводного вала 41 не может быть ускорено. Кроме того, электроэнергия, вырабатываемая устройством 1 для электропитания за счет солнечной энергии, может использоваться непосредственно для приведения устройства 3 для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания в работу.

[0030] Когда воздушный компрессор 31 устройства 3 для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания приведен в работу, он может сжимать очищенный воздух до высокого давления. Затем очищенный воздух высокого давления нагнетают через впускную часть 331 к резервуару 33 для газа высокого давления для хранения в качестве энергоресурса. В ночное время очищенный воздух высокого давления может выпускаться через выпускную часть 332 высокого давления к пневматическому соединительному устройству 34 для приведения генератора 35 в движение для выработки электроэнергии для использования пользователем ночью.

[0031] Подводя итог вышеизложенному, в настоящем изобретении различные устройства объединяют и интегрируют в систему для получения преимуществ при производстве электроэнергии, чистого воздуха, уменьшения загрязнения окружающей среды и энергосбережения с целью обеспечения пользователя электрической энергией как в дневное время, так и ночью. Таким образом, настоящее изобретение удовлетворяет требованиям, предъявляемым к патенту, и имеет патентную ценность.

[0032] Вышеприведенное подробное описание предпочтительного варианта осуществления предназначено для более ясного описания характеристик и сущности настоящего изобретения. Однако вышеописанные предпочтительные варианты осуществления не предназначены для каких-либо ограничений объема настоящего изобретения. Напротив, его цель состоит в том, чтобы включить различные изменения и эквивалентные компоновки, которые находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к системам накопления энергии сжатого воздуха и электропитания с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии. Система содержит: устройство (1) для электропитания за счет солнечной энергии, которое использует солнечную энергию для выработки электроэнергии для самой системы, а также для пользователей для использования в дневное время; устройство (2) для очистки воздуха с его вытяжным вентилятором (25), соединенным с преобразовательным устройством (13) для распределения электроэнергии для получения электроэнергии для вращения, чтобы атмосферный воздух протекал в воздушный цилиндр (21) после фильтрации посредством воздушного фильтра (24), затем очищенный воздух выходит из воздушного цилиндра (21) для обеспечения очищенного воздуха; устройство (3) для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания, используемое для сжатия очищенного воздуха высокого давления для хранения, при этом очищенный воздух высокого давления выпускается ночью для генератора (35) для выработки электроэнергии для пользователя для использования ночью; и устройство (4) для передачи энергии воздушного потока, расположенное над устройством (2) для очистки воздуха. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система производства электроэнергии, выполненная с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии, содержащая устройство (1) для электропитания за счет солнечной энергии, устройство (2) для очистки воздуха и устройство (3) для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания, отличающаяся тем, что

устройство (1) для электропитания за счет солнечной энергии расположено на верхнем уровне системы, при этом устройство (1) для электропитания за счет солнечной энергии содержит по меньшей мере солнечную фотоэлектрическую панель (11), управляемую рефракционную панель (12) и преобразовательное устройство (13) для распределения электроэнергии, при этом рефракционная панель (12) расположена с возможностью перемещения на солнечной фотоэлектрической панели (11), и рефракционная панель (12) приподнята для удаления с нее снега, или рефракционная панель (12) наклонена под углом для облучения ее солнечным светом, при этом солнечная фотоэлектрическая панель (11) выполнена с возможностью выработки электроэнергии, и солнечная фотоэлектрическая панель (11) соединена с преобразовательным устройством (13) для распределения электроэнергии с возможностью обеспечения электроэнергии в дневное время;

устройство (2) для очистки воздуха расположено на среднем уровне системы, при этом устройство (2) для очистки воздуха оснащено воздушным цилиндром (21), имеющим множество впускных каналов (22) по периметру воздушного цилиндра (21), при этом на воздушном цилиндре (21) расположен выпускной канал (23), при этом в каждом из множества впускных каналов (22) расположен воздушный фильтр (24) и вытяжной вентилятор (25), при этом вытяжной вентилятор (25) соединен с преобразовательным устройством (13) для распределения электроэнергии для получения электроэнергии для вращения, чтобы воздух с внешней стороны впускных каналов (22) протекал в воздушный цилиндр (21) после фильтрации воздушным фильтром (24), затем очищенный воздух выводится из выпускных каналов (23) для обеспечения очищенного воздуха;

устройство (3) для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания расположено на нижнем уровне системы, при этом устройство (3) для накопления энергии сжатого воздуха и электропитания содержит по меньшей мере воздушный компрессор (31), при этом на впускном конце (311) воздушного компрессора (31) расположен другой воздушный фильтр (32), а на выпускном конце (312) воздушного компрессора (31) расположен по меньшей мере резервуар (33) для газа высокого давления для хранения очищенного воздуха высокого давления, при этом воздушный компрессор (31) электрически соединен с преобразовательным устройством (13) для распределения электроэнергии для получения электроэнергии для движения, при этом очищенный воздух высокого давления хранится в резервуаре (33) для газа высокого давления, при этом выпускной конец (312) резервуара (33) высокого давления электрически соединен с пневматическим соединительным устройством (34), и через пневматическое соединительное устройство (34) очищенный воздух высокого давления приводит генератор (35) в движение для выработки электроэнергии для использования ночью; и

приводной вал (41) проходит через центр устройства (2) для очистки воздуха, при этом нижний конец приводного вала (41) приводит воздушный компрессор (31) в движение посредством преобразователя (42) в одном направлении, при этом средняя секция приводного вала (41) оснащена множеством лопастей (44), расположенных в воздушном цилиндре (21), при этом сильный воздушный поток, создаваемый очищенным воздухом, выходящим из воздушного цилиндра (21), используется для запуска приводного вала (41) для вращения в одном направлении с высокой скоростью, при этом преобразователь (42) приводит воздушный компрессор (31) в движение, при этом очищенный воздух высокого давления хранится в резервуаре (33) для газа высокого давления, таким образом через пневматическое соединительное устройство (34) очищенный воздух высокого давления, находящийся в резервуаре (33) для газа высокого давления, выпускается для приведения генератора (35) в движение для обеспечения электроэнергии для использования ночью.

2. Система производства электроэнергии, выполненная с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии, по п. 1, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит устройство (4) для передачи энергии воздушного потока, расположенное над устройством (2) для очистки воздуха, причем устройство (4) для передачи энергии воздушного потока содержит колесо (43) радиальной формы, вращаемое воздушным потоком, которое соединено с муфтой (45) одностороннего вращения на верхнем конце приводного вала (41), причем удаленный конец каждой лопасти (431) для воздушного потока содержит изогнутый участок (432) для захвата воздушного потока для вращения.

3. Система производства электроэнергии, выполненная с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии, по п. 1, отличающаяся тем, что солнечная фотоэлектрическая панель (11) расположена на раме (111), при этом рефракционная панель (12) расположена на солнечной фотоэлектрической панели (11), и рефракционная панель (12) управляется посредством пневматического цилиндра (121).

4. Система производства электроэнергии, выполненная с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии, по п. 1, отличающаяся тем, что впускная часть (331) высокого давления расположена между резервуаром (33) для газа высокого давления и воздушным компрессором (31), а выпускная часть (332) высокого давления расположена между резервуаром (33) для газа высокого давления и пневматическим соединительным устройством (34).

5. Система производства электроэнергии, выполненная с возможностью очистки воздуха за счет использования солнечной энергии, по п. 1, отличающаяся тем, что воздушный компрессор (31) также соединен со множеством резервуаров (33) для газа высокого давления.