Способ автономного электроснабжения и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и сельского хозяйства, а именно к установкам, обеспечивающим электроэнергией и теплом потребителей, удаленных от источников централизованного электро- и теплоснабжения. Технический результат, заключающийся в снижении расхода газового топлива за счет использования экологически чистых возобновляемых источников энергии в виде ветра и солнца для нужд сельскохозяйственных потребителей, обеспечивается за счет того, что вырабатывают электрическую энергию с помощью ветроэлектрического агрегата, затем аккумулируют ее в аккумуляторе электрической энергии, где накапливают электрическую энергию, полученную при преобразовании теплоты сгорания газа, и направляют ее к потребителю, причем при достижении полного уровня заряда аккумулятора отключают его в первую очередь от термоэлектрического генератора, а затем от ветроэлектрического агрегата, и одновременно с отключением аккумулятора от термоэлектрического генератора прекращают подачу газа в термоэлектрический генератор, а при снижении уровня заряда аккумулятора ниже допустимого подключают его в первую очередь к ветроэлектрическому агрегату, затем к термоэлектрическому генератору, в который одновременно с подключением к аккумулятору ведут подачу газа и его горение, а теплоту сгораемого в термоэлектрическом генераторе газа, не преобразованную в электрическую, передают в аккумулятор теплоты, а из него к потребителю, причем в него же направляют теплоту, полученную преобразованием солнечной энергии. Указанный способ автономного электро- и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей реализуется в соответствующем устройстве. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности области обеспечения электрической энергией и теплом сельскохозяйственных и других потребителей, удаленных от источников централизованного электроснабжения и теплоснабжения.

Известны автономные системы электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, в которых источниками электрической энергии являются бензоэлектрические или дизель-электрические агрегаты (см. книгу: Сульг П.А., "Бензоэлектрические и дизель-электрические агрегаты радиотрансляционных узлов и сельских предприятий связи", М., Связь, 1970).

Известны автономные системы теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей, использующие в качестве источников тепла печи и котлы различной конструкции, для сжигания в них твердого, жидкого и газообразного топлива.

Известны автономные системы комбинированной выработки электрической энергии и тепла. Основным элементом таких систем служит дизель-электрический агрегат, вырабатывающий электрическую энергию, причем дизельный двигатель этого агрегата оборудован теплообменными аппаратами, с помощью которых тепло охлаждающей двигатель жидкости и тепло выхлопных газов двигателя используется для нагрева внешних (относительно дизельного двигателя) жидкости или воздуха, которые, в свою очередь, являются теплоносителями в системах отопления сельскохозяйственных потребителей. (Антонов Ю.М. "Комбинированная выработка электроэнергии и теплоты на объектах сельского хозяйства". Тезисы докладов семинара: Проблемы развития и использования малой и возобновляемой энергетики в России", С-Петербург, 1997).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является автономная комбинированная система электроснабжения и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей, использующая для этих целей один вид энергоносителя, а именно газ. (См. ст. Прищеп Л.Г., Антонов Ю.М. "Энергоснабжение автономных потребителей", ж-л "Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства", 1974, 9).

Основным элементом указанной системы является термоэлектрический генератор, преобразующий теплоту сгорания газа (прямое преобразование) в электрическую энергию. Вещество, охлаждающее термоэлектрический генератор, передает теплоту потребителям.

Недостатком описанной выше системы является постоянный расход газа (сжатого природного или сжиженного), доставка которого на удаленные сельскохозяйственные объекты требует больших материальных затрат.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение расхода газового топлива путем использования экологически чистых возобновляемых источников энергии, а именно ветра и солнца для получения электрической энергии и теплоты для нужд сельскохозяйственных потребителей.

В результате использования предлагаемого изобретения достигается экономия газового топлива и, следовательно, экономия материальных средств для его доставки.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что вырабатывают электрическую энергию с помощью ветроэлектрического агрегата, затем аккумулируют ее в аккумуляторе электрической энергии, где накапливают электрическую энергию, полученную при преобразовании теплоты сгорания газа, и направляют ее к потребителю, причем при достижении полного уровня заряда аккумулятора отключают его в первую очередь от термоэлектрического генератора, а затем от ветроэлектрического агрегата, и одновременно с отключением аккумулятора от термоэлектрического генератора прекращают подачу газа в термоэлектрический генератор, а при снижении уровня заряда аккумулятора ниже допустимого подключают его в первую очередь к ветроэлектрическому агрегату, затем к термоэлектрическому генератору, в который одновременно с подключением к аккумулятору ведут подачу газа и его горение, а теплоту сгораемого в термоэлектрическом генераторе газа, не преобразованную в электрическую, передают в аккумулятор теплоты, а из него к потребителю, причем в него же направляют теплоту, полученную преобразованием солнечной энергии.

Для реализации данного способа автономного электроснабжения и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей предложено устройство.

Устройство для автономного электроснабжения и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей содержит ветроэлектрический агрегат, соединенный через автоматическое переключающее устройство с термоэлектрогенератором и с электрическим аккумулятором, соединенным с потребителем электрической энергии, также устройство содержит солнечную установку для преобразования солнечной энергии в теплоту, соединенную с термоэлектрогенератором, аккумулятором теплоты, причем аккумулятор теплоты соединен с потребителем теплоты.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема.

Предлагаемое устройство для осуществления способа электроснабжения и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей содержит резервуар для газа 1, термоэлектрический генератор, работающий на газе 2, ветроэлектрический агрегат 5, аккумулятор электрической энергии 3, автоматическое переключающее устройство 6, солнечную установку для преобразования энергии солнечного излучения в теплоту 9, аккумулятор теплоты 7, потребители электрической энергии 4, потребители теплоты 8.

Работает устройство следующим образом.

Газ из резервуара 1 поступает в термоэлектрический генератор 2, где происходит преобразование теплоты сгорания газа в электрическую энергию, которая накапливается в аккумуляторе 3, из которого используется потребителями электрической энергии 4. Ветроэлектрический агрегат 5 вырабатывает электрическую энергию, которая также поступает в аккумулятор 3, а из него к потребителям 4.

При достижении полного уровня заряда аккумулятора 3 автоматическое переключающее устройство 6 отключает аккумулятор 3 в первую очередь от термоэлектрического генератора 2, а затем от ветроэлектрического агрегата 5, причем одновременно с отключением аккумулятора 3 от термоэлектрического генератора 2 прекращается подача газа в термоэлектрический генератор 2. При снижении уровня заряда аккумулятора 3 ниже допустимого уровня автоматическое переключающее устройство 6 подключает его в первую очередь к ветроэлектрическому агрегату 5, затем к термоэлектрическому генератору 2, в который одновременно с подключением к аккумулятору 3 возобновляется подача газа и его горение.

Теплота сгораемого в термоэлектрическом генераторе 2 газа, не преобразованная в электрическую, поглощается веществом, охлаждаемым термоэлектрический генератор, и передается в аккумулятор теплоты 7, а из него к потребителям теплоты 8. Установка 9 преобразует энергию солнечного излучения в теплоту, которая поступает в аккумулятор теплоты 7, а из него к потребителям теплоты 8.

Описанная выше работа устройства автономного электроснабжения и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей показывает, что применение ветроэлектрического агрегата и установки для преобразования энергии солнечного излучения в теплоту позволяет уменьшить время работы термоэлектрического генератора и снизить расход потребляемого этим генератором газа.

Формула изобретения

1. Способ автономного электроснабжения и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей, включающий использование газа в качестве энергоносителя как для получения электрической энергии, так и тепловой, отличающийся тем, что вырабатывают электрическую энергию с помощью ветроэлектрического агрегата, затем аккумулируют ее в аккумуляторе электрической энергии, где накапливают электрическую энергию, полученную при преобразовании теплоты сгорания газа, и направляют ее к потребителю, причем при достижении полного уровня заряда аккумулятора отключают его в первую очередь от термоэлектрического генератора, а затем от ветроэлектрического агрегата, и одновременно с отключением аккумулятора от термоэлектрического генератора прекращают подачу газа в термоэлектрический генератор, а при снижении уровня заряда аккумулятора ниже допустимого подключают его в первую очередь к ветроэлектрическому агрегату, затем к термоэлектрическому генератору, в который одновременно с подключением к аккумулятору ведут подачу газа и его горение, а теплоту сгораемого в термоэлектрическом генераторе газа, не преобразованную в электрическую, передают в аккумулятор теплоты, а из него к потребителю, причем в него же направляют теплоту, полученную преобразованием солнечной энергии.

2. Устройство для автономного электроснабжения и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей, содержащее резервуар для газа, термоэлектрический генератор, работающий на газе, отличающееся тем, что оно содержит ветроэлектрический агрегат, соединенный через автоматическое переключающее устройство с термоэлектрогенератором и с электрическим аккумулятором, соединенным с потребителем электрической энергии, также устройство содержит солнечную установку для преобразования солнечной энергии в теплоту, соединенную с термоэлектрогенератором, аккумулятором теплоты, причем аккумулятор теплоты соединен с потребителем теплоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1