Водно-солнечная электростанция



Водно-солнечная электростанция
Водно-солнечная электростанция
Водно-солнечная электростанция
Водно-солнечная электростанция
Водно-солнечная электростанция
Водно-солнечная электростанция
F24S90/00 - Отопление; вентиляция; печи и плиты (тепловая защита растений в садах или лесах A01G 13/06; хлебопекарные печи и устройства A21B; устройства для варки вообще, за исключением кухонных плит A47J; ковка B21J, B21K; отопительные и вентиляционные устройства для транспортных средств, см. соответствующие подклассы классов B60-B64; устройства для зажигания топлива вообще F23; сушка F26B; промышленные печи вообще F27; электронагревательные элементы и устройства H05B)

Владельцы патента RU 2701650:

Шеленин Андрей Валерьевич (RU)

Изобретение относится к средствам преобразования энергии солнечного излучения в электроэнергию. Водно-солнечная электростанция, использующая в качестве теплового агента нагреваемую солнечным излучением воду, включает теплообменник, паровую турбину и электрогенератор. Тепловой канал имеет узкую плоскую щель, обращенную к Солнцу, покрытую стеклом, причем длина L теплового канала составляет 100 м, ширина d - 1 м, высота h - 0,01 м. В тепловом канале вода движется с постоянной скоростью. Перед этим каналом расположен питающий бассейн. Скорость движения воды в щелевом канале регулируется уровнем воды в питающем бассейне. Вода в щелевом канале нагревается солнечным излучением через стекло, которое, в свою очередь, предотвращает испарение воды и тепловые потери, так как стекло является хорошим теплоизолятором. На площади 1 км2 можно разместить водно-солнечную электростанцию с мощностью электрогенератора 215 мВт. При любом планируемом уровне мощности электростанции капиталовложения окупаются менее чем за 1 год. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам преобразования энергии солнечного излучения в электроэнергию.

Известны устройства, использующие различные комбинации фотоэлементов для преобразования солнечного излучения в электроэнергию (патент РФ №2230395, приоритет с 11.10.2002, патент США US 8033110, приоритет с 16.03.2008, патент США US 8716889, приоритет с 14.03.2011). Основным недостатком данных устройств является высокий уровень капитальных затрат и, следовательно, долгий срок окупаемости проектов.

Известно устройство, использующее для перевода солнечной энергии в электроэнергию с помощью диодных структур с р-n переходами (патент РФ №2612670, приоритет с 11.12.2015). Также, в этом устройстве требуются значительные капитальные затраты для изготовления и наладки необходимого количества коммутаторов.

Также известно устройство, использующее солнечную энергию для нагрева воздушного потока, создаваемого компрессором и подаваемого затем в байпас и тепло-аккумулятор (патент США US 4167856, приоритет с 27.11.1975). Недостатком данного устройства является низкий КПД перевода солнечной энергии в электроэнергию.

Наиболее близким к предложенному изобретению является устройство, в котором солнечное излучение с помощью регулируемых зеркал концентрируется в области теплоносителя (воды), затем нагретая вода в теплообменнике превращается в пар, поступает в паровую турбину, соединенную с электрогенератором (заявки РСТ/ЕР 2012/058970 компании Alstom Technology Ltd и US 20140075939 компании General Electric Technology GmbH, приоритет 20.05.2011, описание практически идентично).

Недостатком этого устройства является необходимость строительства специального высотного сооружения, на котором располагаются регулируемые зеркала. Это сооружение достаточно дорогостоящее. Также вода в толще нагревается лишь в поверхностном слое, толщиной около 1 см, и имеются потери за счет испарения горячей воды с незакрытой поверхности.

Задачей изобретения является создание технологического процесса переработки энергии солнечного излучения в электроэнергию, в котором тепловой агент - вода, полностью поглощает свет и нагревается до необходимой температуры в непрерывном режиме в течение светового дня.

Техническим результатом изобретения является водно-солнечная электростанция, основные узлы которой - теплообменник, паровая турбина и электрогенератор стандартны и выпускаются промышленностью в широком ассортименте технических параметров, а вода, используемая в качестве теплоносителя, полностью поглощает солнечное излучение, при этом минимизированы потери тепла на испарение теплоносителя.

Указанный результат достигается тем, что генерирующий тепловую энергию канал имеет плоскую щель, накрытой стеклом, в которой вода движется с постоянной скоростью. Перед этим каналом расположен питающий бассейн. Скорость движения воды в щелевом канале регулируется уровнем воды в питающем бассейне. Вода в щелевом канале нагревается солнечным излучением через стекло, которое, в свою очередь, предотвращает испарение воды и тепловые потери, так как стекло является хорошим теплоизолятором. Требуемая температура воды, перед подачей в теплообменник, регулируется длиной щелевого канала, а количество подаваемой в теплообменник горячей воды - произведением площади поперечного сечения канала на скорость воды в нем. Желательная температура воды на выходе из теплового канала - около 90°С, чтобы кипящая вода не уменьшала светопропускание стекла.

Сущность изобретения поясняется схемой работы водно-солнечной электростанции. На схеме 1 - питающий бассейн, который может заполнятся как пресной, так и морской водой, очищенной от крупных минеральных или биологических примесей, 2 - тепловой канал, снабженный плоской щелью, покрытой стеклом 3 (может быть использовано обычное оконное стекло). Подача воды из питающего бассейна в тепловой канал происходит при открытии заслонки 4. Из теплового канала нагретая вода попадает в теплообменник 5. В контуре паровой турбины 6, пресная очищенная вода в блоке водоподготовки 7, переводится в пар, а через вал паровой турбины и редуктор 7 приводит во вращение вал электрогенератора 9.

Оценим работу водно-солнечной электростанции при следующих параметрах:

L=100 м, длина теплового канала;

d=1 м, ширина теплового канала;

h=0,01 м, высота теплового канала;

плотность воды;

скорость движения внутри теплового канала;

χ=0,88, коэффициент светопропускания оконного стекла толщиной 4 мм, покрывающего тепловой канал;

ΔT=60°С, разность температуры воды на выходе из теплового канала и на входе в тепловой канал;

теплоемкость воды;

средняя светимость на поверхности Земли на территории работы водно-солнечной электростанции.

При этих параметрах, с учетом работы теплового оборудования по циклу Ренкина и с учетом всех тепловых потерь, мощность электрогенератора составит 39 кВт.

На площади 1 км2 можно разместить водно-солнечную электростанцию с 5500 каналами, соответствующими тепловым оборудованием и генератором. Электрическая мощность такой электростанции составит 215 мВт.

Вышеописанная водно-солнечная электростанция по уровню удельных капитальных затрат (в пересчете на единицу мощности электрогенератора) наиболее экономически выгодная из всех известных к настоящему времени технических решений по преобразованию энергии солнечного излучения в товарную электроэнергию. При любом планируемом уровне мощности электростанции, капиталовложения окупаются менее, чем за год.

Целесообразно размещать водно-солнечные электростанции на территориях с большим количеством ясных дней в году. В России - это Чуйская степь Алтайского Края, Краснодарский Край, Волгоградская и Астраханская области. За границей - Казахстан, Узбекистан, Туркменистан, Саудовская Аравия. Наиболее выгодно располагать такие станции на территории пустыни Сахара.

Водно-солнечная электростанция, использующая в качестве теплового агента нагреваемую солнечным излучением воду, включающая теплообменник, паровую турбину и электрогенератор, отличающаяся тем, что тепловой канал имеет узкую плоскую щель, обращенную к Солнцу, покрытую стеклом, причем длина L теплового канала составляет 100 м, ширина d - 1 м, высота h - 0,01 м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам извлечения петротермальной энергии с последующим применением в системах теплоснабжения и хладоснабжения. Из скважины с температурным градиентом по обсадной трубе теплоноситель подается в подземный котел-теплообменник, нагревается, поднимается по концентрично опущенной в обсадную трубу трубе и передает тепло потребителю при помощи теплового насоса.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и возобновляемой энергетики и может быть использовано для теплоснабжения автономных объектов – жилых домов, санаториев, фермерских хозяйств и прочих автономных объектов.

Изобретение относится к бытовой технике и предназначено для подогрева воздуха в помещении. Заявлено устройство для подогрева воздуха, содержащее корпус осесимметричной формы, внутри которого размещены теплообменные трубы, вентилятор с электродвигателем, закрепленный на входном торце, при этом электродвигатель соединен электрическими проводами с источником электроэнергии, а в качестве источника электроэнергии использован термоэлектрический генератор, содержащий термоэлектрические элементы, зажатые между теплоподводящими и теплоотводящим радиаторами.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам экзотермического нагрева тела человека. Экзотермический нагреватель для тела человека содержит основное тело экзотермического нагревателя, который производит тепло посредством реакции окисления и в котором имеющий плоскую форму экзотермический элемент, содержащий окисляющийся металл, электролит, углеродный компонент и воду, покрыт первым покровным листом и вторым покровным листом, причем первый покровный лист представляет собой лист, который является воздухопроницаемым и по существу не ограничивает реакцию окисления, удерживающий воду материал расположен таким образом, что он находится, по меньшей мере, частично в контакте с экзотермическим элементом, и экзотермический нагреватель удовлетворяет условиям, когда (А) разность между внутренней температурой экзотермического элемента и максимальной температурой поверхности основного тела экзотермического нагревателя составляет от 10°C или менее, (B) максимальная температура кожи, получаемая, когда экзотермический нагреватель помещается на кожу человека, составляет от 38°C до 42°C, и (C) соотношение количества (мг/см2⋅10 мин) пара, производимого в течение 10 минут после начала реакции окисления к массе (г/см2) экзотермического элемента принимает значение в диапазоне от 50 до 250.

Изобретение относится к гелиоархитектуре и гелиоэнергетике, в частности к солнечным зданиям со встроенными солнечными энергетическими установками для получения электрической энергии и теплоты.

Изобретение относится к гелиотехническим устройствам, а именно к адаптируемому к положению естественного источника инфракрасного излучения (Солнца) держателю рабочей поверхности солнечного коллектора.

Изобретение относится к области энергетики. Горная автономная воздушно-тяговая установка, содержащая воздуховод, представляющий собой последовательно соединенные сегменты из труб разного диаметра, таким образом, что диаметр труб с каждым соединением постепенно уменьшается от максимального в месте забора воздуха до минимального в месте установки воздушного двигателя, при этом нижняя часть воздуховода помещена в геотермальную емкость, а входное отверстие воздуховода расположено вне геотермальной емкости, причем побудитель воздуха установлен в верхней части воздуховода и выполнен в виде нагнетателя воздуха, состоящего из лопастей, приводимых в движение потоком ветра.

Группа изобретений относится к солнечным коллекторам и способам их изготовления. Корпус (1) для системы концентрации солнечной энергии содержит трубу (2), выполненную с возможностью содержания теплопередающей среды (10) и содержащую первую часть, выполненную с возможностью быть подверженной воздействию солнечного света, и вторую часть, выполненную с возможностью не быть подверженной воздействию солнечного света.

Изобретение относится к солнечной энергетике. Изобретение представляет собой гелиоэнергетическую систему, включающую не менее чем один стационарно установленный модуль параболического солнечного коллектора с опорными элементами либо солнечными батареями на плоских держателях, средствами поворота, солнечными отражателями на дугообразных держателях каркаса и преобразователем солнечного излучения, причем солнечные отражатели либо солнечные батареи на плоских держателях выполнены гибкими в виде продольно расположенных относительно держателей каркаса и параллельно друг другу лент, при этом каркас снабжен приспособлениями для натяжения лент.

Изобретение относится к испарителю для получения пара с помощью магмы вулкана и способу его работы. Испаритель содержит корпус, воронку для отвода осадка, снабженную системой датчиков уровня наполнения, канал подачи воды, канал отвода пара, при этом нижняя часть корпуса, воронка и часть канала подачи воды перед входом в корпус выполнены с возможностью электрического подогрева.

Изобретение относится к энергетике. Способ водородного перегрева пара на АЭС, имеющей в своем составе основной реакторный парогенератор, паротурбинную установку, котел-пароперегреватель, подвод топлива и окислителя, причем подача кислорода в котел-пароперегреватель через смесительное устройство осуществляется с определенным избытком для снижения температуры продуктов сгорания и исключения недожога, при этом продукты сгорания после котла-пароперегревателя направляются в охладитель-конденсатор для отделения непрореагировавшего избытка кислорода от водяного пара путем его конденсации с последующей подачей непрореагировавшего избытка кислорода посредством компрессора обратно в смесительное устройство котла-пароперегревателя для сжигания водородного топлива и перегрева пара после основного реакторного парогенератора для повышения мощности и эффективности АЭС.

Изобретение относится к энергетике. В теплосиловой установке, содержащей контур рабочего тела паротурбинного цикла Ренкина, включающий, соответственно, паровой котел с каналами подачи воздуха и топлива в камеру сгорания котла, конденсатор , питательный насос и паровую турбину, выходной вал которой соединен с электрогенератором, цепь статорных обмоток которого соединена с энергосистемой через выключатель, а также блок регулирования расхода топлива, электрический нагреватель с блоком питания электрического нагревателя, силовые входы электрического нагревателя соединены с силовыми выходами блока питания, силовой вход блока питания соединен с цепью статорных обмоток электрогенератора, электрический нагреватель расположен последовательно в канале подачи воздуха в камеру сгорания котла, блок регулирования расхода топлива расположен последовательно в канале подачи топлива в камеру сгорания котла, а выключатель в цепи статорных обмоток электрогенератора снабжен датчиком положения выключателя, выход которого соединен с входом задатчика мощности дополнительного нагрева воздуха.

Изобретение относится к устройствам интенсивной сушки и термической обработки влажных материалов перегретым паром под давлением. Устройство интенсивной энергосберегающей сушки и термообработки содержит газоплотную камеру для перегретого пара под давлением, с запорным устройством ввода влажных масс, с устройством перемещения осушаемого материала в камере, с циркуляцией перегретого пара в устройстве сушки, его подогрева в теплообменнике внешнего обогрева и испарением влаги при непосредственном контакте перегретого пара с влажной массой, с устройством вывода осушенной массы через выгрузное устройство с затвором и отводом части пара, соответствующей испаренной влаге, на греющую сторону разделительного теплообменника, откуда, после отбора тепла на нагрев и испарение чистой воды по нагреваемой стороне для получения рабочего пара на привод турбины, сконденсированный пар влаги выводится на слив.

Предлагаемый способ управления теплосиловой установкой относится к области электроэнергетики и может быть использован на атомных электрических станциях (АЭС). Технический результат заключается в высокой маневренности установки при ее упрощении в целом и, как следствие, сокращение сроков окупаемости теплосиловой установки.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к области использования солнечной энергии, и может быть применено при генерировании электрического тока с использованием энергии солнечного излучения в качестве источника теплового излучения.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к области использования солнечной энергии, и может быть применено при генерировании электрического тока с использованием энергии солнечного излучения в качестве источника теплового излучения.

Изобретение относится к энергетике. .

Изобретение относится к процессу метанирования, в частности к рекуперации тепла в процессе, включающем реакцию метанирования и объединенном с процессом газификации угля.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к теплоэнергетике. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу утилизации энергии при получении ароматических карбоновых кислот жидкофазным окислением ароматических углеводородов, при котором в верхней части реактора образуется пар, содержащий растворитель реакции и воду, способ включает стадии: а) высокоэффективное разделение пара из верхней части реактора с образованием по меньшей мере газового потока высокого давления, содержащего воду и органические примеси; b) утилизацию тепла газового потока высокого давления путем теплообмена с теплопоглотителем, при котором образуется конденсат, содержащий примерно 20-60 мас.% воды, присутствующей в газовом потоке высокого давления, и отходящий газ высокого давления, содержащий примерно 40-80 мас.% воды, присутствующей в газовом потоке высокого давления, остается неконденсированным, и температура или давление теплопоглотителя повышается; и с) расширение отходящего газа высокого давления, неконденсированного на стадии (b), содержащего примерно 40-80 мас.% воды, присутствующей в газовом потоке высокого давления для утилизации энергии отходящего газа высокого давления в виде работы; и d) направление теплопоглотителя, температура и давление которого повышаются на стадии (с), на другую стадию способа для нагревания или использования вне способа.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2018-09-04 2019-10-01T00:00:54
Наверх