Гелиоветроэнергокомплекс

Гелиоветроэнергокомплекс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: изобретение может быть применено в системах теплоэнергоснабжения индивидуальных хозяйств, отдельных ферм и промышленных объектов. Сущность изобретения: гелиоветроэнергокомплекс(Г8К) содержит солнечные коллекторы 1, подключенные выходом к первой секции 2 бака-аккумулятора, последовательно соединенной со второй секцией 3, к которой солнечные коллекторы 1 подключены входом, потребитель 16 тепла, циркуляционные насосы, тепловой дублер, выполненный в виде теплового насоса или электронагревателя 15 и связанный с источником электроэнергии в виде ветроустановки 19. ГВК содержит два дополнительных приемника солнечной энергии, один из торых снабжен неподвижным концентратором 7, установлен с возможностью перемещения вдоль его фокальной зоны и снабжен двумя сообщенными между собой подземными аккумуляторами 4, 8, а другой - снабжен ориентируемым концентратором 10 с системой слежения, установлен в его фокальной зоне и снабжен турбогенератором, при этом один из подземных аккумуляторов соединен с первой секцией бака-аккумулятора и установлен на входе приемника, э другой - установлен на его выходе и соединен через тепловой дублер с приемником, а конденсатор турбогенератора подключен ко входу потребителя тепла 16, выход которого подключен ко второй секции бака-аккумулятора . Солнечные коллекторы 1 расположены на крыше здания, первая секция бака-аккумулятора на чердаке, а вторая под слоем теплоизоляции под полом. ГВК содержит также дополнительно фотопреобразователи 20, которые совместно с ветроустановкой и турбогенератором служат источником электроэнергии всего комплекса. Некондиционная (нестабилизированная по частоте) часть вырабатываемого электричества от ветроустановки и турбогенератора используется для нагрева теплоносит по 2 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л С vj о 00 00 00 VJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s F 24 J 2/42

ГОСУДАР СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! о

)00

i Q) (21) 4852654/06 (22) 19.07.90 (46) 15.10.92. Бюл, ¹ 38 (75) B.Ñ,Äâåðíÿêoâ и О,М.Кнаус (56) Денисенко Г.И. и др, Применение возобновляемых источников энергии в системах энергообеспечения. Теплоэнергетика, ¹ 99,, 11998877, с.10-12.

Авторское свидетельство СССР № 1044903, кл. F 24 J 2/42, 1983. (54) ГЕЛИОВЕТРОЭНЕРГОКОМПЛЕКС (57) Использование: изобретение может быть применено в системах теплоэнергоснабжен ия индивидуальных хозяйств, отдельных ферм и промышленных объектов.

Сущность изобретения; гелиоветроэнергокомплекс (ГВК) содержит солнечные коллекторы 1, подключенные выходом к первой секции 2 бака-аккумулятора, последовательно соединенной со второй секцией 3, к которой солнечные коллекторы 1 подключены входом, потребитель 16 тепла, циркуляционные насосы, тепловой дублер, выполненный в виде теплового насоса или электронагревателя 15 и связанный с источником электроэнергии в виде ветроустановки 19. ГВК содержит два дополнительных приемника солнечной энергии, один из ког 1 — (торых снабжен неподвижным концентратором 7, установлен с возможностью перемещения вдоль его фокальной эоны и снабжен двумя сообщенными между собой подземными аккумуляторами 4, 8, а другой — снабжен ориентируемым концентратором 10 с системой слежения, установлен в его фокальной зоне и снабжен турбогенератором, при этом один из подземных аккумуляторов соединен с первой секцией бака-аккумулятора и установлен на входе приемника, э другой — установлен на его выходе и соединен через тепловой дублер с приемником, а конденсатор турбогенератора подключен ко входу потребителя тепла 16, выход которого подключен ко второй секции бака-аккумулятора. Солнечные коллекторы 1 расположены на крыше здания, первая секция бака-аккумулятора на чердаке, а вторая под слоем теплоизоляции под полом. CBK содержит также дополнительно фотопреобразователи 20, которые совместно с ветроустановкой и турбогенератором служат источником электроэнергии всего комплекса.

"Некондиционная"(нестабилизированная по частоте) часть вырабатываемого электричества от ветроустановки и турбогенератора используется для нагрева теплоносит ля 2 з.п, ф-лы, 1 ил, го

1768887

Изобретение относится к использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ вЂ” Солнца, ветра, тепла Земли и т.д.).

Известна комплексная система использования ВИЭ (Денисенко Г.И., Шевченко

B.Н., и др, Применение возобновляемых источников энергии в системах энергообеспечения. Теплоэнергетика М 9, 1987, с. 10 — 12), содержащие поле фотопреобразователей, геотермальные установки и теплоносные станции, основным недостатком которой являются энергетические потери на концах каждой цепочки и, как следствие, пониженный КПД преобразования различных видов

ВИЭ и высокая общая себестоимость вырабаты ваемой энергии.

Наиболее близким к заявляемому является комплекс "Комбинированная гелиоветровая установка Э,З,Керимова". В указанный комплекс входят ветроагрегаты, секционные баки-аккумуляторы, тепловые насосы, Бак-аккумулятор изготавливается трех секционным, верхняя секция которого входными патрубками сообщены с выходами солнечного коллектора и охладителя теплового насоса, а нижняя с входами коллектора и циркуляционного насоса..Однако комплекс по этому А.С. является частью предлагаемого и поэтому имеет пониженный кпд использования энергии.

Целью настоящего изобретения является полная утилизация солнечной и ветровой энергии. снижение себестоимости получаемой энергии за счет увеличения кпд преобразования различных видов ВИЭ.

Поставленная цель достигается тем, что гелиоветроэнергокомплекс для получения тепловой и электрической энергии содержит поле солнечных коллекторов, подключенных выходом к первой секции бака-аккумулятора, последовательно соединенных со второй секцией, к которой солнечные коллекторы подключены входом, потребитель тепла, тепловой дублер, выполненный в виде теплового насоса или электронагревателя и связанный с источником электроэнергии в виде ветроустановки, и циркуляционные насосы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования солнечной энергии, гелиоветроэнергокомплекс дополнительно содержит два приемника солнечной энергии, один из которых снабжен неподвижным концентратором, установлен с возможностью перемещения вдоль его фокальной зоны и двумя сообщенными между собой подземными аккумуляторами, а другой — снабжен ориентируемым концентратором с системой слежения, установлен в его фокальной зоне и турбогенератором, 5

55 при этом один из подземных аккумуляторов соединен с первой секцией бака-аккумулятора и установлен на входе приемника, а другой — установлен на его выходе и соединен через тепловой дублер с приемником, установленным в фокальной зоне ориентируемого концентратора, а конденсатор турбогенератора подключен ко входу потребителя тепла, выход которого подключен ко второй секции бака-аккумулятора.

При этом поле солнечных коллекторов расположено на крыше .здания, первая секция бака-аккумулятора на чердаке, а вторая — под полом.

Комплекс содержит дополнительно фотопреобразователи, которые совместно с ветроустановкой и турбогенератором служат источниками электроэнергии всего комплекса.

Предлагаемый гелиоветроэнергокомплекс представлен на рис.1. Первый контур предназначен для улавливания солнечной энергии на уровне нормальной радиации.

Солнечные коллектора 1 располагаются на крыше здания и соединены выходом с первой секцией теплоизолированного бака-аккумулятора расположенного на чердаке 2, а входом со второй секцией бака-аккумулятора, расположенного через теплоизоляционный слой 17 под полом здания 18.

Второй контур связан трубопроводом с первым и предназначен для улавливания и аккумулирования сконцентрированного солнечного излучения. Состоит из неподвижного концентратора 7 c,ôoêàëьной дугой

6 и размещенным на ней приемником излучения 5 и двух термостатированных подземных баков-аккумуляторов расположенных под восточным 4 и западным концами 8 фокальной дуги 6.

Третий контур связан трубопроводом со вторым и предназначен для получения электрической и тепловой энергии. Состоит из теплонасосной установки (или термоэлектронагревателя) 15, подвижного концентратора 10 с датчиком слежения за Солнцем 9 и приемником излучения в фокальном объеме концентратора в виде камеры 12 с прозрачным термостойким окном 11 и паротурбогенератором 14, 13, отработанный пар из кото рого поступает к потребителю тепла 16, а затем в подземный бак-аккумулятор

18, откуда с помощью циркуляционного насоса теплоноситель подается в солнечные коллектора 1.

Гелиоветроэнергокомплекс снабжен также ветроэнергетической установкой парусного типа I9 отличающийся тем, что целью повышения кпд преобразования ветровой энергии в электрическую, устранения

1768887

20

45

55 шума, сохранения территории без отчуждения, снижения металлоемкости и повышения надежности в работе содержит центральный флюгер и по крайней мере одну уравновешенную фрикционную пару кольца и колеса бегущего по нему, соединенную посредством передачи с генератором тока и смонтированной на спице, один конец которой закреплен посредством шарнира с центральной осью, а другой с приводом генератора с возможностью перемещения по кольцу под воздействием аэродинамического напора на паруса относительно направления воздушного потока.

Стабилизированная по частоте часть электрической энергии от ветроэнергетической установки 19 поступает в общую сеть, "некондиционная" часть подается на питание термоэлектронагревателя 15.

Улавливание и накопление солнечной и ветровой энергии гелиоэнергокомплексом происходит следующим образом. В контуре первом теплоноситель нагревается до температуры 40 — 50 С за счет нормальной солнечной радиации. Циркуляция его в контуре 25 обеспечивается насосом (Нз), который включается автоматически при уровне нормальной солнечной радиации 100 Вт/м .

При уровне нормальной радиации ниже

100 Вт/м насос(Н ) не работает и вследст- 30 вие этого не происходит отдачи тепла из аккумулятора через солнечные коллектора.

Теплоноситель из первого контура поступает во второй, где с помощью циркуляционного насоса(Н )(также включается при 35

К = 100 Вт/м ), происходит его догревание г в концентраторе до температуры 60 — 80 С.

Фокальная дуга 6 в виде трубы, изогнутой по кривой эквидистантной неподвижному параболлоиду, ориентирована с востока на запад и имеет степень свободы по углу наклона к горизонту. Указанный угол устанавливается каждый раз в соответствии с углом склонения Солнца. Положение приемника излучения 5 перемещающегося автоматически по фокальной дуге соответствует зенитальному углу Солнца в течение дня.

Теплоноситель циркулирует по контуру через два подземных резервуара-аккумулято- ра и фокальную дугу с приемником.

В третий контур теплоноситель из базааккумулятора второго контура поступает через теплонасосную установку (или термоэлектронагреватель) 15 в виде пара в приемную камеру 12 с прозрачным термостойким окном 11 размещенную в фокальном объеме подвижного концентратора 10.

Подвижный конденсатор с помощью датчика 9 непрерывно следит за Солнцем. lap в камере доводится до нужных параметров и поступает на лопатки турбогенератора расположенного на задней стенке камеры. Отработанный пар из турбогенератора поступает в систему теплоснабжения ближайшего здания, а затем в систему аккумулирования тепла 18. Теплоноситель из аккумулятора 19 подается в первый контур

1 с помощью насоса (НЗ). °

Электрическая энергия, получаемая с помощью турбогенератора ветровой энергетической установки парусного типа и поля фотопреобразователей, используется для собственных нужд гелиоветроэнергокомплекса — запитываются: датчик слежения концентратора за Солнцем, исполнительные механизмы слежения подвижного концентратора, циркуляционные насосы Н, Нг, Нз, теплонасосная установка, механизм поворота дуги и перемещения приемника излучения неподвижного концентратора, а также для прочих бытовых нужд.

"Некондиционная" часть (нестабилизированная по частоте) электрическая энергия от ветроэнергетической установки идет на

ТЭН и дополнительный подогрев теплоносителя в аккумулирующих емкостях (на схеме не представлено).

Таким образом почти вся энергия окружающей природной среды при нормальной солнечной радиации свыше 100 Втlм и скоростях ветра более 3 м/с предлагаемым гегелиоветроэнергокомплексом полностью используется и запасается на длительное хранение с помощью подземных термостатированных баков аккумуляторов.

В качестве практического осуществления гелиоветроэнергокомплекса был создан стенд-имитатор "Атон-2", расположенный на

Крымской гелиотехнической базе ИПМ АН

УССР, Принципиальная схема показана на рис.2.

Стенд-имитатор солнечного теплообеспечения, предназначен для выявления всего потенциала солнечной энергии региона за год, определения длительности хранения тепла и эксплуатационной надежности отдельных узлов(приемника концентрированного излучения, его теплоизоляции, системы слежения за Солнцем, коррозионной стойкости солнечных коллекторов и т.д, При площади солнечных коллекторов

12,2 м и аккумулирующей емкости объемом 11 м стенд-имитатор "Атон-2" для условий Крыма (2000 ч/год ясного Солнца при нормальной радиации 350 — 1000 Вт/м ) в соответствии с экспериментальными результатами за период с апреля по октябрь позволяет получить следующее:

1768887

1. Тепловую энергию в 15000 квт.ч в год при среднем уровне нормальной радиации

350 вт/м .

2. Съэкономить около 300 тонн моторного топлива, из расчета на водогрейный агрегат "Факел-08".

3. Улучшить экологическую обстановку региона.

35

45

Составитель B.Äâåðíÿêîâ

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н.Бучок

Редактор

Заказ 3634 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. Гелиоветроэнергокомплекс, содержащий солнечные коллекторы, подключенные выходом к первой секции бака-аккумулятора, последовательно соединенной с второй секцией, к которой солнечные коллекторы подключены входом, потребитель тепла, тепловой дублер, выполненный в виде теплового насоса или электронагревателя и связанный с источником электроэнергии в виде ветроустановки, и циркуляционные насосы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности использования солнечной энергии, гелиоветроэнергокомплекс дополнительно содержит два приемника солнечной энергии, один из которых снабжен неподвижн ым концентратором, установлен с возможностью перемещения вдоль его фокальной зоны и двумя сообщенными между собой подземными аккумуляторами, а другой снабжен ориентируемым концентрато5 ром с системой слежения, установлен в его фокальной зоне и турбогенератором, при этом один из подземных аккумуляторов соединен с первой секцией бака-аккумулятора и установлен на входе приемника, а другой

10 установлен íà его выходе и соединен через тепловой дублер с приемником, установленным в фокальной зоне ориентируемого концентратора, а конденсатор турбогенератора подключен к входу потребителя тепла, вы15 ход которого подключен к второй секции бака-аккумулятора.

2. Гелиоветроэнергокомплекс по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что солнечные коллекторы расположены на крыше здания, 20 первая секция бака-аккумулятора — на чердаке, а вторая — под полом.

3. Гелиоветроэнергокомплекс по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что он дополнительно содержит фотопреобразователи, которые

25 совместно с ветроустановкой и турбогенератором служат источниками электроэнергии всего комплекса.