RU2598859C2 - Combined electric power plant - Google Patents
Combined electric power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598859C2 RU2598859C2 RU2014146874/06A RU2014146874A RU2598859C2 RU 2598859 C2 RU2598859 C2 RU 2598859C2 RU 2014146874/06 A RU2014146874/06 A RU 2014146874/06A RU 2014146874 A RU2014146874 A RU 2014146874A RU 2598859 C2 RU2598859 C2 RU 2598859C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- electric
- water
- inlet
- pump
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
Description
Комбинированная ветросиловая энергоустановка относится к альтернативной экологически чистой энергетике и может быть применена для автономного энергоснабжения как жилого здания или туристического комплекса, так и сельскохозяйственного, животноводческого, производственного или военного объекта, топливозаправочной станции и тому подобного.Combined wind power installation refers to alternative environmentally friendly energy and can be used for autonomous energy supply of a residential building or tourist complex, as well as agricultural, livestock, industrial or military facilities, a fuel station and the like.
Использование энергии ветра проблематично из-за переменности скорости ветра и наличия периодов полного штиля. Поэтому работа ветродвигателя непосредственно на электрогенератор практически не обеспечит надежного автономного энергоснабжения объекта даже при наличии накопления электроэнергии в стандартных аккумуляторных батареях, учитывая низкую электроемкость при их большой массе, габаритах и стоимости.The use of wind energy is problematic due to the variability of wind speed and the presence of periods of complete calm. Therefore, the operation of a wind turbine directly to an electric generator will practically not provide reliable autonomous power supply to the facility even if there is an accumulation of electricity in standard rechargeable batteries, given the low electrical intensity with their large mass, dimensions and cost.
Известна ветроэнергетическая установка по патенту РФ №112289 на полезную модель, опубликованному 10.01.2012, ветродвигатель в которой вращает электрогенератор с постоянной скоростью, а излишки энергии при усилении ветра через специальный электромагнитный тормоз направляются на привод компрессора теплового насоса для выработки тепловой энергии. Недостатком данного устройства является его неработоспособность при низкой скорости ветра и полном штиле.Known wind power installation according to the patent of the Russian Federation No. 112289 for a utility model published on January 10, 2012, in which a wind turbine rotates the electric generator at a constant speed, and surplus energy when the wind is amplified through a special electromagnetic brake is sent to the heat pump compressor drive to generate heat energy. The disadvantage of this device is its inoperability at low wind speed and full calm.
Известна ветротепловая гидроустановка по патенту РФ №2455524 на изобретение, опубликованному 10.07.2012, которая содержит "приводной ветродвигатель с вертикальным валом 1, кинематически связанным с гидронасосом 3 и ферромагнитным ротором 2, размещенным внутри герметичной емкости с магнитной жидкостью 6 в поле электрической обмотки возбуждения 5 и постоянного магнита 7, расположенных снаружи этой емкости, термически соединенной с радиатором обогрева 13 потребителей тепловой энергии. Емкость с магнитной жидкостью 6 и ротором 2 снабжена жидкостной рубашкой 4 теплоотвода, гидравлически связанной с гидроцилиндром 8 перемещения постоянного магнита 7, а через циркуляционный гидронасос 3 - с расширительным баком 14 и выходным трубопроводом радиатора обогрева 13. Емкость через регулировочный вентиль 9 соединена последовательно с тепловым реле 10, электробатареей термоэлементов 11 и автоматическим клапаном термостата 12, шунтирующим входной и выходной трубопроводы радиатора обогрева 13. Обмотка возбуждения 5 электрически подключена к электробатарее термоэлементов 11 через нормально замкнутые контакты теплового реле 10 и реле уровня 16 расширительного бака 14, снабженного предохранительным клапаном 15 предельно допустимого давления". Недостатками данной конструкции являются недоиспользование энергии ветра при выработке электричества вследствие тройного преобразования энергии с низкими коэффициентами полезного действия, особенно в термоэлементах, а также неработоспособность при низкой скорости ветра и полном штиле.Known wind-driven hydraulic installation according to the patent of the Russian Federation No. 2455524 for an invention published on July 10, 2012, which contains a "wind turbine with a
Наиболее близкой к предлагаемому устройству является комбинированная энергосистема по патенту РФ №101104 на полезную модель, опубликованному 10.01.2011, содержащая ветродвигатель, приводящий компрессор с накопителем воздуха в виде гибкой оболочки, использующий накопленный воздух турбодетандер, вращающий электрогенератор, а также "дополнительно газотурбинную установку (ГТУ) и магистраль с регулировочным краном, связывающую газодинамически газотурбинную установку с выходом турбодетандера, причем газотурбинная установка состоит из газогенератора и силового блока, при этом газогенератор включает компрессор газогенератора, камеру сгорания и турбину газогенератора, соединенные газодинамически последовательно между собой, где турбина газогенератора и компрессор также механически связаны между собой, а силовой блок состоит из турбины блока и механически связанного с ней электрогенератора блока, при этом магистраль соединена с газотурбинной установкой через вход компрессора газогенератора, а выход турбины связан с атмосферой через турбину силового блока". Недостатками этой установки являются сложность, ограничивающая ее применение только в крупных промышленных объектах, незначительная аккумулирующая способность накопителя воздуха в виде гибкой оболочки и недоиспользование из-за этого энергии ветра с высокой скоростью, а также зависимость от снабжения газотурбинным топливом рассматриваемой комбинированной энергосистемы при низкой скорости ветра и полном штиле.Closest to the proposed device is a combined power system according to the patent of the Russian Federation No. 101104 for a utility model published on January 10, 2011, containing a wind turbine driving a compressor with an air accumulator in the form of a flexible shell, using an accumulated air turboexpander, rotating an electric generator, and also an additional gas turbine unit ( Gas turbine unit) and a highway with a control valve connecting a gas-dynamic gas-turbine unit with the output of a turboexpander, and the gas-turbine unit consists of gasogen a generator and a power unit, wherein the gas generator includes a gas generator compressor, a combustion chamber and a gas generator turbine interconnected gasdynamically in series with each other, where the gas generator turbine and compressor are also mechanically interconnected, and the power unit consists of a block turbine and a block generator mechanically connected to it, wherein the line is connected to the gas turbine unit through the inlet of the gas generator compressor, and the turbine outlet is connected to the atmosphere through the power unit’s turbine. " The disadvantages of this installation are the complexity limiting its use only in large industrial facilities, the insignificant accumulating ability of an air storage device in the form of a flexible shell and the underutilization of wind energy due to this at a high speed, as well as the dependence on the supply of gas turbine fuel of the combined energy system under consideration at a low wind speed and completely calm.
Задачей предлагаемого изобретения является создание комбинированной ветросиловой энергоустановки для автономного энергоснабжения объекта, т.е. получения электричества, холода, тепла, запаса сжатого воздуха, подачи воздуха для вентиляции и кондиционирования, пополнения запаса питьевой воды.The objective of the invention is the creation of a combined wind power installation for autonomous power supply of an object, i.e. receiving electricity, cold, heat, a supply of compressed air, air supply for ventilation and conditioning, replenishment of drinking water.
Технический результат заключается в расширении диапазона скоростей полезно используемого ветра от самых низких до максимально возможных для местности, в которой будет смонтирована предлагаемая энергоустановка. Обеспечена полная автономность всех видов энергоснабжения для любого, даже не имеющего обслуживающего персонала объекта. Установка дает надежное энергоснабжение объекта в периоды с низкой скоростью ветра и при полном штиле, которые вероятны по статистике метеонаблюдений для местности ее монтажа.The technical result consists in expanding the range of speeds of the useful wind from the lowest to the maximum possible for the area in which the proposed power plant will be mounted. Full autonomy of all types of energy supply is provided for any object that does not even have service personnel. The installation provides reliable power supply to the facility during periods of low wind speed and at full calm, which are likely according to meteorological observations for the installation area.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемой комбинированной ветросиловой энергоустановки для автономного энергоснабжения объекта, содержащей ветродвигатель, агрегатированный с приводимыми им через систему механических передач силовыми агрегатами:The problem is solved using the proposed combined wind power installation for autonomous power supply of an object containing a wind turbine aggregated with power units driven by it through a mechanical transmission system:
- компрессором теплового насоса, предназначенного для отопления объекта и горячего водоснабжения (ГВС), источником низкопотенциального тепла которого служит, например, грунт и подземный бассейн, в котором может утилизироваться вторичное тепло объекта, например, вентиляции и канализации;- a compressor of a heat pump designed for heating an object and hot water supply (DHW), the source of low potential heat of which is, for example, soil and an underground pool in which secondary heat of an object, for example, ventilation and sewage, can be utilized;
- воздушным компрессором, соединенным своим входом с атмосферой, а выходом с накопителем сжатого воздуха для дальнейшего его использования после редуцирования при стандартном давлении, например, 0,6 МПа для привода пневмоинструментов, окрасочных устройств, пневмоавтоматики, шиномонтажных станков на СТО, шлангов подкачки шин на АЗС, доильных установок на фермах, для аэрации прудов рыборазведения и т.д.;- an air compressor connected to its inlet with the atmosphere and to an outlet with a compressed air accumulator for further use after reduction at a standard pressure, for example, 0.6 MPa for driving pneumatic tools, painting devices, pneumatic automatics, tire changers at service stations, tire inflation hoses on Gas stations, milking installations on farms, for aeration of fish farming ponds, etc .;
- воздушным компрессором, соединенным своим входом с атмосферой, а выходом с системой вентиляции и кондиционирования;- an air compressor connected by its inlet to the atmosphere, and the outlet with a ventilation and air conditioning system;
- водяным насосом питьевого водоснабжения, соединенным входом с источником питьевой воды, а выходом с водонапорным баком, вмещающим определенный в техзадании на проект запас воды;- a water pump for drinking water supply connected to the inlet with a source of drinking water, and the outlet with a water tank containing the water supply specified in the terms of reference for the project;
- резервным электрогенератором, аналогичным автомобильному, работоспособным в широком диапазоне скоростей вращения, который непосредственно подключен к батарее электрических аккумуляторов, что обеспечивает надежность энергоснабжения при временном выходе из строя основного электрогенератора или гидротурбины;- a backup electric generator, similar to a car, operable in a wide range of speeds of rotation, which is directly connected to the battery of electric batteries, which ensures the reliability of power supply during a temporary failure of the main generator or hydraulic turbine;
- компрессором холодильника с морозильной камерой;- compressor refrigerator with a freezer;
- водяным циркуляционным насосом системы отопления;- water circulating pump of the heating system;
- по меньшей мере двумя насосами гидроаккумулирующей системы, гидравлически соединенными каждый своим входом с емкостью нижнего уровня, а выходом - с емкостью верхнего уровня жидкости, при этом емкости могут быть естественного происхождения или искусственными, а жидкость может быть водой, рассолом или другим антифризом в зависимости от климата, что обеспечивает надежное и экономичное аккумулирование механической энергии ветра.- at least two pumps of the accumulating system, each hydraulically connected with its inlet to the lower level tank, and the output - with the upper liquid level tank, while the tanks can be of natural origin or artificial, and the liquid can be water, brine or other antifreeze, depending from the climate, which provides reliable and economical accumulation of mechanical wind energy.
Самая глубокая точка дна верхней емкости связана трубопроводом со входом, а нижняя емкость - с выходом гидротурбины, размещенной на плавучем понтоне на поверхности жидкости нижней емкости и вращающей основной электрогенератор, который полностью обеспечивает электроэнергией объект. Площади дна и объемы указанных емкостей, преимущественно с вертикальными стенками, выполнены с таким соотношением, которое обеспечивает работу гидротурбины и основного электрогенератора при почти постоянном перепаде уровней жидкости между емкостями во время самого долгого периода безветрия для данной местности по данным статистики метеонаблюдений. Эти признаки направлены на бесперебойное электроснабжение при любой силе ветра и полном штиле.The deepest point of the bottom of the upper tank is connected by a pipeline to the inlet, and the lower tank is connected to the outlet of a hydraulic turbine placed on a floating pontoon on the liquid surface of the lower tank and rotating the main generator, which fully provides electricity to the object. The bottom areas and volumes of the indicated containers, mainly with vertical walls, are made in such a ratio that ensures the operation of the hydraulic turbine and the main electric generator with an almost constant difference in liquid levels between the tanks during the longest period of no wind for a given area according to meteorological observations. These signs are aimed at uninterrupted power supply with any wind strength and full calm.
Все вышеперечисленные компрессоры и насосы - объемного типа действия, например, винтовые, то есть их производительность прямо пропорциональна скорости привода, а ветродвигатель имеет достаточный запас прочности, поэтому работоспособен без искусственного снижения его аэродинамической эффективности при максимально возможной скорости ветра в данной местности, установленной по данным статистики метеонаблюдений. При этом развиваемая ветродвигателем максимальная мощность не превышает суммарной номинальной мощности агрегатированных с ним компрессоров, насосов и резервного электрогенератора. Этот признак направлен на полное использование энергии ветра даже штормовой силы.All of the above compressors and pumps are of volumetric type of action, for example, screw, that is, their performance is directly proportional to the speed of the drive, and the wind turbine has a sufficient margin of safety, therefore it is operable without artificially reducing its aerodynamic efficiency at the maximum possible wind speed in a given area, established according to weather observation statistics. At the same time, the maximum power developed by the wind turbine does not exceed the total rated power of the compressors, pumps, and backup power generator aggregated with it. This feature is aimed at the full use of wind energy, even storm force.
Для полного использования энергии ветра, начиная от самых малых скоростей и до максимальной, все перечисленные компрессоры, насосы и резервный электрогенератор подключаются к ветродвигателю и отключаются от него в любых сочетаниях на ходу, в том числе автоматически, через систему механических передач, например шестеренных.To make full use of wind energy, from the lowest speeds to the maximum, all of the listed compressors, pumps and a backup electric generator are connected to and disconnected from the wind turbine in any combination on the fly, including automatically, through a mechanical transmission system, such as gears.
Комбинированная ветросиловая энергоустановка также содержит: батарею электрических аккумуляторов, соединенную с основным электрогенератором через выпрямительное зарядное устройство, а с резервным электрогенератором постоянного тока - напрямую, во время сниженного потребления электроэнергии по сравнению с вырабатываемой; преобразователь постоянного тока от батареи электрических аккумуляторов в переменный ток стандартного напряжения (иначе называемый «источник бесперебойного питания») для обеспечения работы электроприборов объекта в случае временной остановки основного электрогенератора; дублирующие электроприводы, работающие непосредственно от батареи электрических аккумуляторов при временной остановке ветродвигателя и даже основного электрогенератора и приводящие в движение все насосы и компрессоры систем жизнеобеспечения.The combined wind power installation also contains: a battery of electric batteries connected to the main generator through a rectifier charger, and directly to the backup DC generator, during reduced electricity consumption compared to that generated; a DC-converter from a battery of electric batteries to alternating current of standard voltage (otherwise called “uninterruptible power supply”) to ensure the operation of electrical appliances in the event of a temporary stop of the main generator; backup electric drives that operate directly from the battery of electric batteries during a temporary stop of the wind turbine and even the main generator and set in motion all pumps and compressors of life support systems.
Такое сочетание признаков дополнительно повышает надежность энергоснабжения.This combination of features further enhances the reliability of power supply.
Для устойчивого холодоснабжения морозильная камера холодильника заключена в емкостный накопитель холода, в качестве наполнителя содержащий вещество, замерзающее с отводом от него скрытой теплоты застывания и плавления при минусовой температуре от -15 до -35°С, например ~-20°С. В накопителе холода размещен дополнительный параллельный воздуховод системы вентиляции для охлаждения воздуха при необходимости.For stable refrigeration supply, the refrigerator’s freezer is enclosed in a cold storage tank containing a substance as a filler, freezing with removal of latent heat of solidification and melting from it at minus temperatures from -15 to -35 ° С, for example ~ -20 ° С. An additional parallel duct of the ventilation system is placed in the cold storage for cooling the air if necessary.
Для надежного теплоснабжения передача тепла высокого потенциала от теплового насоса к воде системы отопления и воде системы горячего водоснабжения происходит в емкостном теплообменнике, являющемся одновременно и тепловым аккумулятором. Данный аккумулятор заполнен водой и содержит внутри дополнительную емкость с теплопроводными тонкими стенками, заполненную веществом с температурой плавления от +45 до +65°С, и с высокой удельной теплотой застывания и плавления.For reliable heat supply, high potential heat transfer from the heat pump to the heating system water and the hot water supply system takes place in a capacitive heat exchanger, which is also a heat accumulator. This battery is filled with water and contains an additional container inside with heat-conducting thin walls, filled with a substance with a melting point from +45 to + 65 ° C, and with a high specific heat of solidification and melting.
При избытке тепла в помещениях в летнее время, но достаточной скорости ветра, чтобы не отключать циркуляционный насос системы отопления от ветродвигателя и тем самым полностью использовать ветроэнергию для отвода тепла от помещений через трубы и радиаторы отопления, энергоустановка снабжена дополнительной параллельной ветвью системы отопления с принудительной циркуляцией. Данная ветвь снабжена на конце теплоотдающим змеевиком, который размещен в подземном бассейне, служащим по существу дополнительным тепловым аккумулятором и источником тепла низкого потенциала для теплового насоса. Это повышает количество переносимого с холодной стороны на горячую сторону контура теплового насоса тепла на единицу затрачиваемой механической энергии (коэффициент εк), т.е. увеличивает эффективность теплового насоса. Из таблицы 1 и диаграммы, размещенной ниже таблицы, следует, что при фиксированной температуре на горячей стороне теплового насоса и росте температуры на холодной стороне снижение перепада температур в два раза - с 70° до 35° - увеличивает количество забираемого из окружающей среды тепла на единицу затраченной работы в ~2,3 раза (8,23/3,61=2,28).If there is an excess of heat in the premises in the summer, but a sufficient wind speed so as not to disconnect the circulation pump of the heating system from the wind turbine and thereby fully use wind energy to remove heat from the premises through pipes and radiators, the power plant is equipped with an additional parallel branch of the heating system with forced circulation . This branch is provided at the end with a heat-transfer coil, which is located in the underground pool, which serves essentially as an additional heat accumulator and a low potential heat source for the heat pump. This increases the amount of heat transferred from the cold side to the hot side of the heat pump circuit per unit of expended mechanical energy (coefficient ε k ), i.e. increases the efficiency of the heat pump. From table 1 and the diagram below the table, it follows that at a fixed temperature on the hot side of the heat pump and an increase in temperature on the cold side, a drop in temperature difference by half - from 70 ° to 35 ° - increases the amount of heat taken from the environment by one the work done is ~ 2.3 times (8.23 / 3.61 = 2.28).
На фиг. 1 изображена схема комбинированной ветросиловой энергоустановки согласно предлагаемому изобретению, содержащей ветродвигатель 1, агрегатированный с приводимыми им через систему механических передач 2 силовыми агрегатами: компрессором 3 холодильника 4 с морозильной камерой 5; компрессором 6 теплового насоса 7, источником низкопотенциального тепла которого служит грунт и вода в подземном бассейне 8; воздушным компрессором 9, соединенным своим входом 10 с атмосферой, а выходом с накопителем 11 сжатого воздуха; воздушным компрессором 12, соединенным своим входом с атмосферой, а выходом с системой 13 вентиляции и кондиционирования; водяным насосом 14 питьевого водоснабжения, соединенным входом с источником 15 питьевой воды, а выходом с водонапорным баком 16. Ветродвигатель 1 также агрегатирован с еще по меньшей мере двумя насосами 17 и 18 гидроаккумулирующей системы, гидравлически соединенными каждый своим входом с емкостью 19 нижнего уровня 20, а выходом - с емкостью 21 верхнего уровня 22 жидкости 23. Самая глубокая точка дна 24 верхней емкости 21 гидравлически связана с входом гидротурбины 25, а нижняя емкость 19 - с выходом гидротурбины 25, размещенной на плавучем понтоне на уровне 20 поверхности жидкости нижней емкости 19 и соединенной с валом основного электрогенератора 26, который электрически включен в электросеть объекта (на рисунке условно не показана). В свою очередь, электросеть объекта соединена с батареей электрических аккумуляторов 27, подзаряжаемых от электрогенератора 26 через выпрямительное устройство 28. Преобразователь 29 тока и напряжения своим входом подключен к батарее электрических аккумуляторов 27, а выходом - к электросети объекта. Относящиеся к системе жизнеобеспечения компрессоры 3, 6, 9, 12 и насосы 14, 38 соединены механически, например, через шлицевые скользящие полумуфты (на рисунке условно не показаны) с дублирующими электроприводами 30, подключенными электрически непосредственно к батарее электрических аккумуляторов 27. Морозильная камера 5 холодильника 4 заключена в емкостный накопитель 31 холода, при этом в емкостном накопителе 31 холода размещен дополнительный параллельный воздуховод 32 системы 13 вентиляции и кондиционирования. Передача тепла от теплового насоса 7 к воде системы 33 отопления и к воде системы 34 горячего водоснабжения происходит в емкостном теплообменнике 35, являющемся одновременно и тепловым аккумулятором 35, заполненным водой и содержащим внутри герметичную дополнительную емкость 36 с другим легкоплавким веществом.In FIG. 1 shows a diagram of a combined wind power plant according to the invention, comprising a
Для отвода излишков тепла от помещений в летний период помимо охлаждения воздуха приточной вентиляции устроена дополнительная ветвь 37 системы отопления с циркуляцией от насоса 38, снабженная на конце теплоотдающим змеевиком 39, который размещен в подземном бассейне 8.In order to remove excess heat from the premises during the summer period, in addition to cooling the supply ventilation air, an additional branch 37 of the heating system with circulation from the
К ветродвигателю 1 через систему механических передач 2 при необходимости на ходу подключается резервный электрогенератор 40 постоянного тока, аналогичный автомобильным электрогенераторам, напрямую заряжающий батарею электрических аккумуляторов 27.To the
Комбинированная ветросиловая энергоустановка работает следующим образом.Combined wind power installation works as follows.
При слабом ветре ветродвигатель 1 приводит в движение через систему механических передач 2 компрессор 3 холодильника 4 с морозильной камерой 5, при этом одновременно падает температура в емкостном накопителе 31 холода до температуры замерзания (например, ~-20°С) заполняющей его жидкости, например, водяного рассола, и далее весь период превращения рассола в лед продолжается отвод скрытой теплоты замерзания/плавления. Такая конструкция с аккумулированием холода позволяет дольше сохранять пониженную температуру в морозильной камере 5 и в примыкающем к ней холодильнике 4 в случае непредвиденной временной остановки компрессора 3, т.е. повышается надежность энергоустановки. В случае ослабления ветра до такого значения скорости, что и привод компрессора 3 невозможен, или полного безветрия, автоматически отключается механическая связь через систему механических передач 2 с ветродвигателем 1, но подключается механическая связь компрессора 3 с дублирующим электроприводом 30, питаемым от батареи электрических аккумуляторов 27, и процесс работы холодильника не прерывается.In light winds, the
Также при безветрии автоматически от батареи электрических аккумуляторов 27 поддерживается работа компрессора 6 теплового насоса 7 и заданная температура в системах 34 ГВС и 33 отопления, чему способствует накопленное в дополнительной емкости 36 скрытое тепло плавления при постоянной температуре.Also, when there is no noise, the operation of the compressor 6 of the heat pump 7 and the set temperature in the hot water supply and heating systems 34 are automatically supported by the battery of the
Кроме этого, в период безветрия аналогично включаются по мере надобности электроприводы 30 на компрессорах 9, 12 и на насосах 14, 38. В это время благодаря накопленной в емкости 21 жидкости продолжается работа гидротурбины 25, приводящей во вращение основной электрогенератор 26, который снабжает переменным током стандартных параметров электросеть объекта и через выпрямитель 28 подпитывает батарею аккумуляторов 27. В случае непредвиденной временной остановки электрогенератора 26 автоматически включается преобразователь 29 тока и напряжения и обеспечивает электросеть объекта бесперебойным питанием от батареи электрических аккумуляторов 27 на время ремонта электрогенератора 26 или гидротурбины 25.In addition, in the period of no-wind, the drives 30 on the compressors 9, 12 and on the
По мере усиления ветра к ветродвигателю 1 подключаются автоматически поочередно компрессоры 9 и 12, за ними агрегаты, которые получают сигнал об исчерпании связанных с ними накопителей, например, питьевой воды в водонапорном баке 16 - водяной насос 14, заряда батареи электрических аккумуляторов 27 - резервный электрогенератор 40, теплоты в емкостном теплообменнике 35 - компрессор 6 теплового насоса 7 и т.д. После пополнения накопителей тепла, холода, воды и воздуха в системах жизнеобеспечения и сохранении средней силы ветра потребление энергии в системах жизнеобеспечения снижается, т.к. они автоматически отключаются, скорость вращения ветродвигателя 1 растет и автоматика через систему механических передач 2 подключает первый насос 17 гидроаккумулирующей системы, который перекачивает жидкость из нижней емкости 19 в верхнюю емкость 21. При скорости ветра от средней до максимально возможной включается еще более мощный насос 18 (или несколько подобных) для создания надежного запаса жидкости в верхней емкости 21. При штормовом ветре, действующем, как правило, недолго, полную мощность ветродвигателя поглощают все имеющиеся потребители, попутно создавая запасы энергии всех видов. При наличии электросвязи с внешней электросетью возможна поставка излишков электричества стороннему потребителю.As the wind intensifies, compressors 9 and 12 are automatically connected to the
В летний период при необходимости кондиционирования зданий отключается ветвь контура системы отопления 33 со змеевиком в емкостном теплообменнике 35, включается дополнительная ветвь 37 системы отопления и при работе насоса 38 тепло из зданий отводится через змеевик 39 в подземный бассейн 8. В следующем периоде отопления это тепло вернется к потребителям при меньшей затрате механической энергии в компрессоре 6 теплового насоса 7 благодаря повышенной температуре подземного бассейна 8.In the summer period, if it is necessary to condition the buildings, the heating circuit branch 33 with the coil in the capacitive heat exchanger 35 is turned off, the additional heating system branch 37 is turned on, and when the
Таким образом, благодаря новому сочетанию признаков в предлагаемом устройстве достигнуты задачи изобретения: расширение диапазона скоростей полезно используемого ветра от самых низких до максимально возможных в данной местности и полная автономность всех видов энергоснабжения для любого, даже не имеющего обслуживающего персонала объекта, за весь период безветрия, который вероятен для данной местности по статистике метеонаблюдений.Thus, thanks to a new combination of features in the proposed device, the objectives of the invention are achieved: expanding the range of speeds of the useful wind from the lowest to the maximum possible in a given area and the complete autonomy of all types of energy supply for any object that does not even have service personnel for the entire period of no-wind, which is likely for a given area according to meteorological observations.
Claims (4)
- компрессором теплового насоса, соединенного гидравлически с подземным бассейном;
- воздушным компрессором, соединенным своим входом с атмосферой, а выходом с накопителем сжатого воздуха;
- воздушным компрессором, соединенным своим входом с атмосферой, а выходом с системой вентиляции и кондиционирования;
- водяным насосом питьевого водоснабжения, соединенным входом с источником питьевой воды, а выходом с водонапорным баком;
- резервным электрогенератором, работоспособным во всем возможном для конкретной установки диапазоне скоростей вращения;
- компрессором холодильника с морозильной камерой;
- водяным циркуляционным насосом системы отопления;
- по меньшей мере двумя насосами гидроаккумулирующей системы, гидравлически соединенными каждый своим входом с емкостью нижнего уровня, а выходом - с емкостью верхнего уровня жидкости;
причем емкости могут быть естественного происхождения или искусственными, а жидкость может быть водой, рассолом или другим антифризом, кроме того, самая глубокая точка дна верхней емкости гидравлически связана с входом, а нижняя емкость - с выходом гидротурбины, установленной на плавучем понтоне на поверхности жидкости нижней емкости и вращающей основной электрогенератор, который включен в электросеть объекта, также объемы и площади дна указанных емкостей имеют такие величины, чтобы обеспечить работу гидротурбины во время самого долгого периода безветрия для местности размещения энергоустановки по данным статистики метеонаблюдений; в свою очередь все перечисленные компрессоры и насосы выполнены в виде нагнетателей объемного типа действия; также комбинированная ветросиловая энергоустановка содержит батарею электрических аккумуляторов, соединенную с основным электрогенератором через выпрямительное зарядное устройство, а с резервным электрогенератором постоянного тока - напрямую, и преобразователь постоянного тока от батареи электрических аккумуляторов в переменный, кроме того, все перечисленные компрессоры, насос подачи питьевой воды и циркуляционный насос системы отопления снабжены дублирующими электроприводами, работающими непосредственно от батареи электрических аккумуляторов.1. A combined wind power installation containing a wind turbine, characterized in that the wind turbine is aggregated with power units driven by it through a mechanical transmission system:
- a compressor of a heat pump hydraulically connected to the underground pool;
- an air compressor connected by its inlet to the atmosphere, and the outlet with a compressed air storage;
- an air compressor connected by its inlet to the atmosphere, and the outlet with a ventilation and air conditioning system;
- a drinking water supply water pump connected to the inlet to the source of drinking water, and the outlet to the water tank;
- a backup electric generator, operable in all possible for a particular installation range of speeds of rotation;
- compressor refrigerator with a freezer;
- water circulating pump of the heating system;
- at least two pumps of the accumulating system, each hydraulically connected by its inlet to a lower level tank, and the output to a liquid upper level tank;
moreover, the containers can be of natural origin or artificial, and the liquid can be water, brine or other antifreeze, in addition, the deepest point of the bottom of the upper tank is hydraulically connected to the inlet, and the lower tank - to the outlet of a hydraulic turbine mounted on a floating pontoon on the lower liquid surface capacity and rotating the main electric generator, which is included in the power grid of the facility, also the volumes and bottom areas of these tanks have such values as to ensure the operation of the turbine during the longest a period of calm to the area placing the power plant according to meteorological statistics; in turn, all of the listed compressors and pumps are made in the form of volumetric type superchargers; also a combined wind power installation contains a battery of electric batteries connected to the main generator through a rectifying charger, and directly to the backup DC generator, and a DC / DC converter from the battery to alternating batteries, in addition to all of the above compressors, a drinking water pump and the circulation pump of the heating system is equipped with redundant electric drives that operate directly from the battery their batteries.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014146874/06A RU2598859C2 (en) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | Combined electric power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014146874/06A RU2598859C2 (en) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | Combined electric power plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014146874A RU2014146874A (en) | 2016-06-10 |
| RU2598859C2 true RU2598859C2 (en) | 2016-09-27 |
Family
ID=56114940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014146874/06A RU2598859C2 (en) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | Combined electric power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2598859C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680822C1 (en) * | 2018-02-14 | 2019-02-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Electric power plant for electric power generation |
| RU2713936C1 (en) * | 2018-12-06 | 2020-02-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Power supply unit with complex recycling of oil and gas industry wastes |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4455834A (en) * | 1981-09-25 | 1984-06-26 | Earle John L | Windmill power apparatus and method |
| RU2042046C1 (en) * | 1991-12-23 | 1995-08-20 | Специализированное проектно-конструкторское и технологическое бюро Территориального производственного специализированного транспортного объединения | Wind power plant |
| JP2002147337A (en) * | 2000-08-28 | 2002-05-22 | Mayekawa Mfg Co Ltd | Windmill-driven heat pump and windmill-driven refrigerating system |
| JP2003166771A (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Okinawa Electric Power Co Ltd | Windmill-driven refrigerating system, and method and system for operating windmill-driven heat pump |
| RU2247862C1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-03-10 | ООО "Стройинжиниринг СМ" | Combination wind power plant |
| RU90543U1 (en) * | 2009-04-17 | 2010-01-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | COMBINED SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRICITY, COLD AND HEAT |
| US20110133466A1 (en) * | 2009-04-08 | 2011-06-09 | Kamen George Kamenov | Hybrid water pressure energy accumulating wind turbine and method |
-
2014
- 2014-11-21 RU RU2014146874/06A patent/RU2598859C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4455834A (en) * | 1981-09-25 | 1984-06-26 | Earle John L | Windmill power apparatus and method |
| RU2042046C1 (en) * | 1991-12-23 | 1995-08-20 | Специализированное проектно-конструкторское и технологическое бюро Территориального производственного специализированного транспортного объединения | Wind power plant |
| JP2002147337A (en) * | 2000-08-28 | 2002-05-22 | Mayekawa Mfg Co Ltd | Windmill-driven heat pump and windmill-driven refrigerating system |
| JP2003166771A (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Okinawa Electric Power Co Ltd | Windmill-driven refrigerating system, and method and system for operating windmill-driven heat pump |
| RU2247862C1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-03-10 | ООО "Стройинжиниринг СМ" | Combination wind power plant |
| US20110133466A1 (en) * | 2009-04-08 | 2011-06-09 | Kamen George Kamenov | Hybrid water pressure energy accumulating wind turbine and method |
| RU90543U1 (en) * | 2009-04-17 | 2010-01-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | COMBINED SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRICITY, COLD AND HEAT |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680822C1 (en) * | 2018-02-14 | 2019-02-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Electric power plant for electric power generation |
| RU2713936C1 (en) * | 2018-12-06 | 2020-02-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Power supply unit with complex recycling of oil and gas industry wastes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014146874A (en) | 2016-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110425668B (en) | Machine room heat pipe air conditioning system with emergency refrigeration function and control method thereof | |
| RU2249125C1 (en) | Self-contained power and heat supply system of rooms in dwelling houses and industrial areas | |
| EP2914918B1 (en) | Thermal energy storage system comprising a combined heating and cooling machine and a method for using the thermal energy storage system | |
| CN201705575U (en) | Energy-storage type wind power generating system | |
| EP2012366A2 (en) | Photovoltaic system with improved efficiency and increment method of the electrical energy production of at least a thermo-photovoltaic solar module | |
| US20180292097A1 (en) | Passive energy storage systems and related methods | |
| CN104633980A (en) | Solar energy and geothermal energy complementation type wind energy heat pump system | |
| US20210135482A1 (en) | Mechanical renewable green energy production | |
| CN102287963A (en) | Energy-storing type wind-driven generation cooling and heating system | |
| CN110631290A (en) | Heat pump energy storage system | |
| RU2598859C2 (en) | Combined electric power plant | |
| US8042336B2 (en) | Device for the storage of heat energy for subsequent conversion into electrical energy | |
| US20130207390A1 (en) | Hydroelectric in-pipe turbine uses | |
| KR100852275B1 (en) | Accumulation type cooling and heating system using the nature force | |
| KR20150138787A (en) | Intelligence hybrid heating and cooling system | |
| RU185808U1 (en) | Greenhouse complex with combined heat supply system | |
| CN208547145U (en) | Heat pump energy-storage system | |
| WO2003087674A1 (en) | An autonomous unit for supplying energy | |
| WO2022266169A1 (en) | Thermoelectric battery system and methods thereof | |
| CN209994164U (en) | Energy storage device | |
| RU35386U1 (en) | SYSTEM OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF RESIDENTIAL AND INDUSTRIAL SPACES | |
| GB2476814A (en) | Wind turbine associated with heat pump | |
| CN106207307B (en) | The integrated energy-storage system of storage heat accumulation | |
| RU2320891C1 (en) | Autonomous life support system in conditions of low altitudes | |
| CN201100782Y (en) | Energy storage device and heat pump combination device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161122 |