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invention
Fédération de Russie Patent RU2233387

SYSTÈME D'ALIMENTATION

SYSTÈME D'ALIMENTATION

Nom de l'inventeur: ritvin LN (RU); Britvina TV (RU); Shchepochkina AV
Le nom du titulaire du brevet: Britvin Tolstoï (RU); Britvina Tatiana V. (RU); Shchepochkina Alexey V.
Adresse de correspondance: 111673, Moscou, ul. Novokosinskaya, 13/1, kv.76, LN Britvina
Date de début du brevet: 21.08.2002

L'invention concerne le domaine de l'énergie, à savoir, les systèmes d'alimentation autonomes en utilisant l'énergie solaire pour produire de l'électricité, la chaleur, l'eau chaude pour les installations industrielles et agricoles. Le résultat technique consiste à assurer la sécurité environnementale du système d'approvisionnement en énergie, en augmentant son efficacité et d'améliorer sa compatibilité avec d'autres systèmes est réalisée en raison du fait que dans le système d'alimentation d'objets habités par l'énergie solaire et éolienne, par exemple les bâtiments, comprenant au moins une centrale éolienne avec un générateur électrique relié électriquement à l'accumulateur d'énergie communiquant avec l'utilisateur de cette énergie, l'accumulateur d'énergie selon l'invention se présente sous la forme d'au moins deux accumulateurs de chaleur - haute et basse température, une batterie à haute température communiquée par la chaleur de l'élément chauffant, ce qui entraîne au moins un moteur électrique stabilisée tension et la fréquence du moteur thermique, réfrigérateur qui sur la communication thermique avec la batterie à basse température, où la communication de chaleur avec l'installation habitable de chauffage et d'eau chaude pour le réglage de l'énergie thermique transmise à partir du réchauffeur d'air de l'entrée d'au moins une éolienne, un générateur électrique qui communique avec électrique du liquide de refroidissement de la batterie haute pour le réglage de l'énergie thermique transférée vers le dispositif de préchauffage de l'air.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

La proposition se réfère principalement au système autonome d'alimentation électrique qui utilise l'énergie du soleil - bâtiments résidentiels, situé villes autonomes ou des complexes résidentiels, des installations industrielles et agricoles, à distance des systèmes d'approvisionnement en énergie existants, et est conçu pour fournir de la chaleur, l' eau chaude et de l' électricité à ces installations.

Connu systèmes d'approvisionnement qui utilisent l'énergie du soleil et la convertit en énergie électrique, par exemple au moyen d'éoliennes avec une puissance, qui est stockée dans les accumulateurs électriques, puis au besoin est fourni à divers consommateurs d'électricité: radiateurs de chauffage, des lampes d'éclairage, appareils et équipements - un prototype.

Ces systèmes peuvent être utilisés dans les installations de l'habitat terrestre principalement dans les zones de forte intensité du vent.

En parallèle, la centrale peut être utilisée, qui convertissent l'énergie lumineuse solaire en énergie électrique.

Le potentiel énergétique des sources de vent dans plus de 4 fois la demande énergétique actuelle, qui est maintenant presque entièrement recouverte par des sources non renouvelables (pétrole, gaz, charbon), dont l'utilisation est associée à une pollution importante.

En raison du fait que l'énergie solaire et éolienne est de taille variable de manière significative au fil du temps, et la consommation d'énergie dans les objets de données est effectuée en continu, mais avec une intensité variable, le système existant d'alimentation fourni avec des accumulateurs électriques, la tension de charge DC 12/24 V via les onduleurs spéciaux, la transformation de l'énergie provenant de générateurs d'énergie éolienne, en électricité avec une tension suffisante pour charger les accumulateurs électriques.

Dans de tels systèmes d'alimentation sont utilisés et le type turbine à vent aube vortex avec les systèmes de gestion de l'alimentation intégrée et la tension continue générée par les conditions normales de charge d'accumulateurs électriques, ce qui augmente généralement le coût et réduit la fiabilité. La capacité totale requise d'accumulateurs électriques pour assurer un approvisionnement stable de relativement grandes propriétés résidentielles, par exemple une superficie de 6.000 m 2, il devient si grand que la mise en œuvre pratique d'un tel système d'alimentation devient économiquement irrationnelle, car elle nécessite des investissements importants pour assurer respectueux de l' environnement de son fonctionnement, nécessite un remplacement annuel régulier d'un grand nombre de stockage batteries. Pour veiller à ce que les objets de données et nécessite la traduction de tous les équipements électriques en basse tension à courant continu, ce qui nécessite une grande production d'un nouveau type d'équipement électrique.

Cela devient plus difficile et le transfert des bâtiments existants et d'autres objets sur le bloc d'alimentation de ces systèmes, car elle nécessite le remplacement de l'équipement électrique complet.

Le but de cette proposition - est la création de systèmes d'énergie basés sur les sources d'énergie gratuites, ce qui élimine les inconvénients ci-dessus.

Le problème est résolu par le fait que:

- Dans le système d'alimentation d'objets habités, comme les bâtiments, comprenant au moins une centrale éolienne avec électrique, relié électriquement à l'accumulateur d'énergie communiquant avec le consommateur de cette énergie, le stockage d'énergie est sous la forme d'au moins deux accumulateurs de chaleur - à haute température et à basse température, à haute température accumulateur de chaleur a rapporté la chaleur de l'élément chauffant, ce qui entraîne au moins un moteur électrique stabilisée tension et la fréquence du moteur thermique, d'un réfrigérateur qui, à la chaleur communiquant avec le réservoir accumulateur basse température, ce qui communication thermique avec l'installation habitable de chauffage et d'eau chaude pour régler l'énergie thermique d'émission, mais aussi - avec le réchauffeur d'air fournie à l'entrée d'au moins une turbine éolienne, un générateur électrique qui communique avec le réfrigérant électrique à haute température de stockage de chaleur avec possibilité de régulation de l'énergie thermique transférée au réchauffeur d'air;

- Au moins un tourbillon de vent de type turbine formé par l'axe qui est la partie d'entrée de la sortie verticale du conduit d'air, au fond duquel se trouve un réchauffeur d'air, rapporté par un faible réservoir d'accumulation de chaleur à la température;

- Conduit vertical communique avec les sorties du système de ventilation de l'objet habité;

- Un réchauffeur d'air installé dans la partie inférieure du conduit vertical dans la partie supérieure duquel est installée une turbine à air de la turbine d'un générateur électrique, et le conduit est réalisé sous forme d'une turbine éolienne lame de crémaillère tubulaire;

- Faible accumulateur de chaleur de température est réalisé sous la forme d'un volume scellé thermiquement isolé rempli d'un liquide de refroidissement tel que l'eau;

- Faible accumulateur de chaleur de température est réalisé sous la forme d' un volume isolée thermiquement remplie d'un produit solide tel que SiO 2, qui est située à l' intérieur du tube de sortie de l' échangeur thermique / apport de chaleur par la circulation du liquide de refroidissement;

- Un accumulateur de chaleur à haute température située à l'intérieur du réservoir de stockage à basse température;

- Machine thermique est effectué en actionnant un cycle de Rankine et le réchauffeur de vapeur en communication avec le gaz de refroidissement à haute température à travers le réservoir d'accumulateur et pouvant fonctionner pour le chauffage électrique par le fluide caloporteur d'au moins une turbine éolienne;

- secteur Stabilisé moteur thermique entraîné et à un système de chauffage électrique et eau chaude rapporté comme une alimentation redondante et les consommateurs d'énergie extérieures;

- Une source de chaleur de la réserve se présente sous la forme d'un brûleur à combustible de la chaleur en communication avec le dispositif de chauffage du moteur thermique et les produits de combustion du canal de sortie du brûleur est relié à un conduit vertical d'aspiration d'air pour éoliennes;

- À basse température chaleur accumulateur de chaleur en communication avec l'électrique entraîné par une pompe à chaleur à moteur thermique à la chaleur communiquée aux consommateurs de chaleur, ce qui nécessite une température supérieure à son entrée que la température dans le réservoir de stockage à basse température.

Le chiffre donné par le schéma du système d'alimentation proposé.

SYSTÈME D'ALIMENTATION

objet Habité, comme plusieurs étages bâtiment comprend type vortex de toit 2 éolienne avec une turbine à 3 et un générateur 4 connecté à l'unité de distribution électrique 5, a rapporté une source supplémentaire d'énergie libre - éolienne à pales avec un générateur électrique 7 et production d'électricité avec des panneaux solaires 8, et un message dispositif d'entrée 5.

Après que le dispositif 5 tous les générateurs 4, 7, 8 associé à energoakkumulyatrom fait sous la forme de haute température et à basse température de stockage de chaleur réservoir 9 de stockage 10, dans ce mode de réalisation, le réservoir de stockage 9 disposée autour d'eux pour absorber la chaleur en passant par la basse température de la chaleur accumulateur 11. L'isolation thermique 10 est formé comme un scellé thermiquement isolé récipient rempli de stockage de chaleur substance fluide tel que l' eau ou un solide tel que SiO 2, BeO, Al 2 O 3. Les mêmes ou d'autres substances, pouvant fonctionner à des températures élevées, par exemple 800 ° C, et est rempli de chaleur à haute température de l'accumulateur 9, avec circulant dans ce gaz ou un liquide de refroidissement. Le réservoir de stockage à basse température 10 pour l'alimentation ou le retirer du tube échangeur de chaleur 12 est placé dans le circuit de circulation de fluide inclus dans le fluide de refroidissement liquide, de préférence la pompe à eau 13. Le circuit d'eau pompée dans ce mode de réalisation de chaleur relié: au système de chauffage et d'eau chaude (par non représenté) d'un bâtiment 1, avec la possibilité de réguler le débit de circulation, par exemple, la manette des gaz 14; la pompe à chaleur 15, le moteur 16 et réductibles par la chaleur (à froid) déclarés par les consommateurs aux conduits 17 de l'objet 1, la température de fonctionnement du fluide de refroidissement avec significativement plus élevée (plus petit) que la température dans le réservoir de stockage à basse température 10; avec dispositif de chauffage électrique 18, rapporté, par exemple, avec le dispositif 5; réfrigérateur avec un moteur thermique du condenseur 20, et de l' air chauffe 21 et 21 1, 21 11 pour le réglage du travers celui - ci à la chaleur d'émission passant de l' air, par exemple, en régulant le flux de liquide de refroidissement à travers les étranglements 22, 23. Faible réservoir de stockage Températures, avec la chaleur de l'rapporté réservoir de stockage 9 et / ou 10, peut être un petit nombre, y compris les diverses températures de fonctionnement, reliées respectivement aux consommateurs exigent pour leur fonctionnement, une température du liquide de refroidissement différent.

Moteur thermique 20, par exemple en Rankine fonctionnant sur un cycle, et de préférence - avec la possibilité de la réglementation et l'efficacité de conversion élevé de l'énergie thermique en énergie mécanique sur son arbre (ces moyens sont bien connus) reçoit de l'énergie thermique par chauffage, le chauffage du générateur de vapeur 24 en faisant circuler un liquide de refroidissement du gaz à travers la haute température accumulateur souffleur de chaleur 9 et le flux de chaleur 25 de commande étranglements 26 et 27 et le dispositif de chauffage électrique 28 associé au dispositif 5.

réchauffeurs d'air 21 sont disposés dans la isolation thermique pour éviter l'air de refroidissement dans les canaux 29, 30 pour fournir de l' air aux organes de travail et la turbine deux vent 31, générateurs de puissance 32 et 4 qui sont reliés par l'intermédiaire du dispositif 5 à la première 28 et elektronagevatelyam haut accumulateur de chaleur 28 9 Janvier.

Conduit 29 est de préférence à la verticale, et sa sortie est partie d'axe d'entrée de turbine éolienne 2 du vortex, où il y a une pression réduite.

réchauffeurs d'air de réchauffement de l'air 21 augmente la vitesse de déplacement de l'air au corps actif d'éoliennes, augmentant ainsi la quantité d'énergie électrique générée fournie à la chaleur accumulateur à haute température 9, et fournissant ainsi un retour partiel de la basse température de l'énergie thermique réservoir de stockage 10 dans la température élevée de l'énergie thermique réservoir de stockage 9.

Sorties conduits 33 et les locaux du bâtiment 1 peuvent être communiquées avec le canal 29. Au sommet du canal 29 peut être installé avec la turbine électrique supplémentaire mettant en oeuvre un des éléments similaires 31 et 32.

Comme une utilisation rationnelle du rack de puissance d'air vent tubulaire aube de turbine 6.

20 du moteur thermique est cinématiquement associé à un générateur électrique 34, une tension et une fréquence stabilisée, par exemple 50 Hz et 220/380, qui est obtenue en ajustant la vitesse de rotation de la machine 20, par exemple, la manette des gaz 35 et, par exemple, l'excitation de l'alternateur 34. Le moteur thermique 20 peut être un arbre relié aux pompes et ventilateurs (souffleurs de gaz) des systèmes d'approvisionnement en eau, à leurs propres besoins, la ventilation, l'eau chaude, etc. Installation pour réduire la taille, le coût et la fiabilité du système dans son ensemble, en réservant ses principales unités.

Par exemple, l'arbre de sortie 36, le ventilateur 37 peut être utilisé pour transférer la chaleur à travers le bouchon 38 à la consommation du système externe à haute température de l'énergie thermique, tels que la propulsion de stockage de chaleur des machines spéciales mobiles (teplokaram), capable de transporter des personnes et des marchandises dans un rayon d'action donné du système d'alimentation ou district d'objets de données du réseau de dislocations, système de ce type d'alimentation. Connecteurs 38 peuvent être utilisés pour charger le réservoir de stockage 9 haute chaleur à haute température provenant de sources externes telles que dans des situations critiques ou d'urgence ou lorsque le système est démarré.

A titre de redondance machine 20 peut être muni d'un autre exemple, un brûleur à gaz chauffant 39, la sortie des produits de combustion qui peuvent être formés dans le conduit 29 sortant à travers le canal 40 pour augmenter le (débit) de pression d'air fourni à la turbine 3.

Pour simplifier les générateurs 4, 7, 32, ils peuvent être réalisés sous la forme d' un courant électrique alternatif à travers le dispositif 5 connecté aux radiateurs électriques 28, 28, 1 18. En tout type de générateurs électriques peuvent être reliés à des radiateurs électriques, réalisés dans une série consécutive de radiateurs électriques avec différentes résistances électriques , est relié au circuit électrique des générateurs électriques d'éoliennes avec une augmentation de la vitesse du vent et la puissance électrique de sortie (tension), ce qui simplifie grandement le processus de charge de la gestion de l'énergie est batteries de type thermique.

Aux fins de commencer l'alimentation du système, il peut être prévu, par exemple, dizelelektrogeneratorom relativement faible puissance nécessaire pour faire fonctionner le ventilateur 25, la pompe 13 et alimentant une pompe volumétrique 41 pour la vaporisation du générateur de vapeur et le démarrage du 20 moteur thermique générateur 34 résultant, qui exécute ensuite tous les lecteurs supplémentaires prennent en charge les besoins de tous les systèmes de support de vie de l'objet habité en général. Vous pouvez lancer les dispositifs 13, 25 et 41 sur le lecteur ou le périphérique elektroakkumulyatornogo 5.

Il utilise le alimentation électrique du système de la manière suivante. Lorsque vous exécutez le ventilateur 25, le chargement du réservoir de stockage est effectué 9, puis lors du démarrage de la pompe 13 et le réservoir de stockage à basse température 10. A l'ouverture de la manette des gaz 26 et démarrer la pompe d'alimentation 41 démarre le moteur thermique 20, et inclus dans le travail stabilisé générateur synchrone 34, qui a dirigé tous les disques de soutien les besoins et les pompes à eau de la pompe, des fluides de transfert de chaleur, pompe à chaleur 16 et l'objet de données de la chaleur et du système électrique. La source généré 2, 6, 8, l' électricité est envoyée aux éléments chauffants 28, 28, 1 et 9, de charge de stockage de chaleur portés à une température prédéterminée. Un excès de source généré 2, 6, 8 est envoyée à des radiateurs électriques 18 1 et 18 pour charger le réservoir de stockage 10, et, le cas échéant, et la stabilisation des paramètres à l'entrée de vapeur de la machine à vapeur 20. Charge réservoir de stockage 10 est réalisée en retirant la chaleur du refroidisseur-condenseur 19 moteur thermique 20.

Lorsque vous ouvrez la manette des gaz 14 commence le système et l'objet de l'eau chaude de chauffage habité, et quand vous ouvrez la manette des gaz 42 de la cuve de stockage d'énergie thermique 10 est fournie à l'entrée de la pompe à chaleur 15 et à ses consommateurs.

Dans le cas où la température du réservoir de stockage à basse température 10 atteint sa valeur maximale admissible (par exemple, en été , lorsque le système de chauffage est désactivé et la consommation d'énergie est importante), l'énergie calorifique en excès est évacué du réservoir à basse température de stockage 10 par l' intermédiaire réchauffeurs 21, 21 1, 21 11, qui , à cela améliore simultanément l'efficacité de la turbine de puissance 3, 31 groupes électrogènes qui fournissent un remboursement partiel déchargé de l'énergie thermique de stockage de chaleur à basse température 10 dans le stockage de chaleur à haute température, ce qui est important quand il est insuffisant au cours de cette période, la vitesse du vent nécessaire pour objet de données à pleine énergie.

Le système d'alimentation proposé par rapport au prototype présente les avantages suivants:

- Augmente l'énergie totale produite par les éoliennes, l'énergie éolienne est utilisée comme du tout de sa faible vitesse, suffisante pour faire tourner des générateurs;

- Fiabilité accrue des éoliennes et de réduire leur coût en réduisant l'exigence des paramètres du courant électrique produit et en simplifiant les générateurs eux-mêmes;

- Fournit la sécurité écologique complète de l'unité de stockage d'énergie avec une augmentation substantielle de sa durée de vie et de réduire le coût de son entretien par rapport aux types d'accumulateurs électriques existants;

- Techniquement juste atteint la consommation arbitrairement grand énergétique des batteries thermiques, ce qui permet de stocker toute quantité désirée de l'énergie, suffisante pour assurer une disponibilité du système stable, même pendant les périodes d'absence à long terme du vent;

- Permet l'utilisation de ce système pour les installations habités avec les systèmes traditionnels de chaleur et d'électricité et est largement utilisé dans les équipements industriels et ménagers existants;

- Techniquement facile et sûr, il est possible d'échanger des flux de chaleur et d'électricité avec les consommateurs d'énergie externes et ses sources externes, ce qui augmente la fiabilité des systèmes de soutien de vie dans les situations d'urgence et de crise;

- Il est possible d'obtenir l'énergie des installations de vie autonome, à distance industrielle et agricole de centralisées entreprises d'alimentation à forte non-uniformité de la consommation d'énergie électrique et thermique;

- Le développement du système d'alimentation est possible d'utiliser des machines mobiles respectueuses de l'environnement avec teploakkumulyatornoy groupe motopropulseur qui peut résoudre le problème du transport des personnes et des biens dans le domaine des installations résidentielles et industrielles avec ces systèmes d'énergie basés sur l'utilisation du stockage de la chaleur et des sources d'énergie gratuites.

Un montant supplémentaire positif Cette propriété de la puissance du système d'alimentation est la capacité de transférer l'énergie thermique à partir du réservoir à basse température de stockage à un accumulateur de chaleur à haute température des moyens utilisés dans les éoliennes, ce qui augmente considérablement la puissance de sortie effective générée (par l'énergie thermique stockée dans la basse température et dans une charge de stockage à haute température) stabilisé en fréquence et la puissance de tension ce qui va à l'alimentation des données d'objet.

SOURCES D'INFORMATION

1. La documentation technique à la station spatiale «Mir» - analogique.

2. Serebryakov RA, Biryukov VV Whirlpool énergie éolienne usine // Technologie aérospatiale. Ser.HII. Samara, 2000, s.48-73 - prototype.

REVENDICATIONS

1. Les installations d'alimentation du système d'approvisionnement habitées par l'énergie solaire et éolienne, tels que les bâtiments, comprenant au moins une unité avec un vent électrique, stockage d'énergie électrique associée à communiquer avec l'utilisateur de cette énergie, caractérisé en ce que l'accumulateur d'énergie est conçu au moins deux accumulateurs de chaleur - haute et basse température, haute accumulateur de chaleur de température communiquée par la chaleur de l'élément chauffant, ce qui entraîne au moins une tension et la fréquence du moteur thermique stabilisé électrique, réfrigérateur qui, à la chaleur en communication avec le réservoir d'accumulateur à basse température, où la communication de chaleur avec le chauffage et eau chaude installation habitable pour régler l'énergie thermique transmise et le dispositif de préchauffage de l'air et fourni à l'entrée d'au moins une turbine éolienne, un générateur électrique qui communique avec le réservoir de stockage haute réfrigérant électrique pour le réglage de l'énergie thermique transférée vers le dispositif de préchauffage de l'air.

2. Le système d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le type de turbine vortex au moins une éolienne formé par l'axe qui est la partie d'entrée de la sortie du conduit d'air vertical, au fond duquel se trouve un réchauffeur d'air, rapporté par un faible réservoir d'accumulation de chaleur à la température.

3. Système d'alimentation électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal vertical communique avec le système de ventilation de l'objet de sortie habitable.

4. Système d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réchauffeur d'air est installé au fond du conduit vertical dans la partie supérieure duquel est installée une turbine à air de la turbine d'un générateur électrique, et le conduit est réalisé sous la forme d'une puissance de crémaillère éolienne lame tubulaire.

5. Système d'alimentation selon la revendication 1, dans lequel l'accumulateur de chaleur à faible température est réalisé sous la forme d'un volume scellé thermiquement isolé rempli d'un liquide de refroidissement tel que l'eau.

6. Système d'alimentation selon la revendication 1, dans lequel le faible accumulateur de chaleur de température est réalisé sous la forme d' un volume isolée thermiquement remplie d'un produit solide tel que SiO 2, qui est située à l' intérieur du tube échangeur de chaleur à la sortie / la fourniture de chaleur par la circulation du liquide de refroidissement.

7. Le système d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accumulateur de chaleur à haute température à l'intérieur du stockage de chaleur à basse température.

8. Système selon l'une quelconque des revendications 1-7, dans lequel ladite machine thermique est effectué en actionnant le cycle de Rankine et sa vapeur d'eau de chauffage en communication avec le gaz de refroidissement à haute température à travers le réservoir d'accumulateur et pouvant fonctionner pour le chauffage par électrique caloporteur, au moins une source d'alimentation une éolienne.

9. Système d'alimentation électrique selon l'une quelconque des revendications 1-8, caractérisé en ce que la stabilité du réseau entraîné par un moteur thermique et d'un système de chauffage électrique et de l'eau chaude rapporté comme une alimentation redondante et les consommateurs externes de cette énergie.

10. Système d'alimentation électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la source de chaleur secondaire est conçu comme un brûleur à combustible pour la chaleur communiquée au dispositif de chauffage du moteur thermique et le canal d'évacuation des produits de combustion du brûleur communique avec un conduit vertical d'alimentation en air vers la turbine éolienne.

11. Système selon l'une quelconque des revendications 1-10 d'alimentation, caractérisé en ce que l'accumulateur basse de la chaleur de la température de la chaleur de la communication avec le générateur électrique entraîné par le moteur thermique avec la capacité de chauffage de la pompe à chaleur pour chauffer le consommateur a rapporté que nécessite une température supérieure à son entrée à la température de l'accumulateur de chaleur à basse température,

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Date de publication 14.02.2007gg