Система генерации электроэнергии

Авторы патента:


Система генерации электроэнергии
Система генерации электроэнергии
Система генерации электроэнергии

 


Владельцы патента RU 2542172:

СУМИТОМО ЭЛЕКТРИК ИНДАСТРИЗ, ЛТД. (JP)

Предложена система генерации электроэнергии, использующая энергию ветра, являющаяся превосходной в ремонтопригодности и способная уменьшать размер и вес гондолы, обеспеченной на верхнем участке столба. Система генерации электроэнергии включает в себя ветряную турбину, проводник, вращающийся с вращением ветряной турбины, контейнер теплопередающей среды, генератор магнитного поля, тепловой аккумулятор и блок генерации электроэнергии. Ветряная турбина прикреплена к гондоле, обеспеченной на верхнем участке столба, а проводник, контейнер теплопередающей среды и генератор магнитного поля расположены в гондоле. Кроме того, тепловой аккумулятор и блок генерации электроэнергии обеспечены в сооружении, установленном на нижнем участке столба. Генератор магнитного поля управляется, чтобы генерировать магнитное поле, в котором вращается проводник, и, таким образом, нагревается посредством индукции, а тепло проводника передается воде в контейнере теплопередающей среды, чтобы генерировать пар, который в свою очередь подается в паровую турбину и, таким образом, приводит в действие генератор электроэнергии, чтобы генерировать электроэнергию. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к системе генерации электроэнергии, которая использует энергию ветра, чтобы вращать проводник, и прикладывает магнитное поле к вращающемуся проводнику, чтобы нагревать проводник посредством индукции, чтобы нагревать теплопроводящую среду, и преобразует тепло теплопроводящей среды в электроэнергию, чтобы генерировать электроэнергию.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последние годы системы генерации электроэнергии, использующие возобновляемую энергию, такую как энергия ветра и солнечный свет, привлекают внимание ввиду снижения количества парниковых газов.

Например, непатентная литература 1-3 описывает технологию, относящуюся к генерации, использующей энергию ветра. Генерация, использующая энергию ветра, вращает ветряную турбину с помощью ветра, чтобы привести в действие генератор электроэнергии, чтобы генерировать электроэнергию. Другими словами, она преобразует энергию ветра в энергию вращения и извлекает ее в виде электроэнергии. Система генерации, использующая энергию ветра, как правило сконструирована таким образом, что столб имеет верхний участок, снабженный гондолой, содержащей прикрепленную к ней ветряную турбину с горизонтальной осью (ветряную турбину, имеющую вращающийся вал, как правило, параллельный направлению ветра). Гондола содержит расположенную в ней ускоряющую передачу, которая ускоряет и, таким образом, выдает скорость вращения вала ветряной турбины, и генератор электроэнергии приводится в действие выходной мощностью ускоряющей передачи. Ускоряющая передача повышает скорость вращения ветряной турбины до скорости вращения генератора электроэнергии (например, 1:100) и содержит встроенную в нее коробку передач.

В настоящее время для уменьшения стоимости генерации электроэнергии существует тенденция к увеличению размера ветряной турбины (или системы генерации, использующей энергию ветра), и в практическое использование введена система генерации, использующая энергию ветра, в 5 МВт с ветряной турбиной, имеющей диаметр в 120 м или более. Имеющая такой крупный размер система генерации, использующая энергию ветра, является большой и тяжелой и, соответственно, во многих случаях, по конструктивным причинам, строится в море.

Более того, генерация, использующая энергию ветра, обеспечивает переменную выходную мощность генерации энергии (или генерирует электроэнергию в разном количестве) по мере того, как энергия ветра меняется, и, соответственно, система накопления электроэнергии также предоставляется для системы генерации, использующей энергию ветра, чтобы накапливать нестабильную электроэнергию в аккумуляторной батарее, чтобы сглаживать выходную мощность.

С другой стороны, например, непатентная литература 4 описывает технологию, относящуюся к генерации, использующей солнечную тепловую энергию. Генерация, использующая солнечную тепловую энергию, накапливает солнечное тепло, преобразует его в тепловую энергию и использует тепловую энергию для генерации пара для вращения турбины, чтобы приводить в действие генератор электроэнергии для генерации электроэнергии. Другими словами, она преобразует солнечную энергию в тепловую энергию и извлекает ее в виде электроэнергии. Система генерации, использующая солнечную тепловую энергию, которая введена в практическое использование, является системой в виде столба, например. Это система, которая накапливает солнечный свет в солнечный коллектор, обеспеченный на верхнем участке столба, и использует его тепло, чтобы генерировать пар, который в свою очередь доставляется к турбине, обеспеченной на нижнем участке столба, чтобы вращать турбину, чтобы приводить в действие генератор электроэнергии для генерации электроэнергии (смотрите непатентную литературу 4, фиг.3).

Генерация, использующая солнечную тепловую энергию, также обеспечивает выходную мощность, изменяющуюся с погодой, временем и тому подобным, и, соответственно, для стабильной генерации электроэнергии для системы генерации, использующей солнечную тепловую энергию, обеспечивается система накопления тепла, способная накапливать тепло в тепловом аккумуляторе и извлекать тепло, требуемое для генерации электроэнергии.

СПИСОК ССЫЛОК

NPL 1: "Генерация, использующая энергию ветра (Wind Power Generation) (01-05-01-05)" [онлайн] энциклопедия атомной энергии ATOMICA [поиск производился 13 октября 2009 года], Интернет <URL:http://www.rist.or.jp/atomica/>

NPL 2: "2000-киловаттная крупноразмерная система генерации, использующая энергию ветра (2000-kW Large-Sized Wind Power Generation System) SUBARU80/2.0 PROTOTYPE", [онлайн], Fuji Heavy Industries, Ltd. [поиск производился 13 октября 2009 года], Интернет <URL:http://www.subaru-windturbine.jp/home/index.html>

NPL 3: "Лекция об энергии ветра (Wind Power Lecture)" [онлайн], Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. [поиск производился 13 октября 2009 года], Интернет <URL: http://www.mhi.co.jp/products/expand/wind_kouza_0101.html>

NPL 4: "Система генерации, использующая солнечную тепловую энергию (Solar Thermal Power Generation System) (01-05-01-02)" [онлайн] энциклопедия атомной энергии ATOMICA [поиск производился 13 октября 2009 года], Интернет <URL:http://www.rist.or.jp/atomica/>

NPL 5: "Удвоение эффективности с помощью сверхпроводимости (Doubling the Efficiency with Superconductivity)" [онлайн], промышленное нагревание [поиск производился 13 октября 2009 года], Интернет <URL: http://www.industrialheating.com/Articles/Feature_Article/BNP_GUID_9-5-2006_A_10000000000000416320>

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система генерации, использующая энергию ветра, снабжена системой накопления электроэнергии, и этой системе накопления электроэнергии требуются компоненты, такие как преобразователь и подобное, чтобы накапливать электроэнергию в аккумуляторной батарее, и, таким образом, она вызывает усложнение системы и увеличение потерь электроэнергии. Более того, крупноразмерная система генерации, использующая энергию ветра, требует аккумуляторную батарею большой емкости, соответствующей количеству генерируемой электроэнергии, и, таким образом, вызывает увеличение стоимости всей системы.

С другой стороны, система генерации, использующая солнечную тепловую энергию, снабжена теплоаккумулирующей системой, которая проще системы накопления электроэнергии, и тепловой аккумулятор к тому же дешевле аккумуляторной батареи. Однако в то время как генерация, использующая энергию ветра, может также генерировать электроэнергию ночью, только если есть ветер, генерация, использующая солнечную тепловую энергию, не может генерировать электроэнергию ночью. Соответственно, последней требуется крупномасштабный тепловой аккумулятор, чтобы также продолжать поставлять электроэнергию ночью.

Более того, когда система генерации, использующая энергию ветра, имеет неисправности, они часто относятся к неисправностям ускоряющей передачи, более конкретно, к коробке передач. Если коробка передач имеет дефект, этот дефект обычно можно исправить посредством замены коробки передач на другую. Однако если гондола снабжена ей на верхнем участке столба, закрепление и удаление коробки передач требует большого количества времени и усилий. Конечно, в наши дни существует безредукторный тип изменения скорости, который не требует ускоряющую передачу.

Однако система генерации энергии типа безредукторной системы, в частности, использует генератор электроэнергии с увеличенным количеством полюсов (или многополюсный генератор электроэнергии), и если ее сравнивать с системой генерации энергии, использующей ускоряющую передачу, то первая использует генератор электроэнергии увеличенного размера и веса. В частности, считается, что крупноразмерная система генерации, использующая энергию ветра, класса 5 МВт содержит генератор электроэнергии, имеющий вес, превышающий 300 т (300000 кг), и установить его в гондолу очень сложно.

Настоящее изобретение было сделано ввиду вышеупомянутых обстоятельств, и одной из его задач является предоставление системы генерации электроэнергии, использующей энергию ветра, являющейся превосходной в ремонтопригодности, и способной уменьшать размер и вес гондолы, обеспеченной на верхнем участке столба.

Настоящая система генерации электроэнергии включает в себя: ветряную турбину; проводник, вращающийся с вращением ветряной турбины; генератор магнитного поля, генерирующий магнитное поле, пересекающее проводник; теплопередающую среду, принимающую тепло от проводника, вращаемого в магнитном поле и, таким образом, нагреваемого посредством индукции; и блок генератора электроэнергии, преобразующий тепло теплопередающей среды в электроэнергию.

Настоящая система генерации электроэнергии преобразует энергию ветра в энергию вращения, а затем в тепловую энергию, извлекает ее в виде электроэнергии и, таким образом, является нетрадиционной, новаторской системой генерации электроэнергии. Настоящая система генерации электроэнергии имеет следующие эффекты: (1) она использует энергию ветра и, соответственно, может генерировать электроэнергию ночью и, если она снабжается тепловым аккумулятором, может иметь тепловой аккумулятор меньшего размера, чем может иметь система генерации, использующая солнечную тепловую энергию; (2) она использует энергию вращения ветряной турбины, чтобы генерировать тепло, и использует тепло, чтобы генерировать электроэнергию, что исключает необходимость предоставления системы накопления электроэнергии; и (3) она может обходится без ускоряющей передачи и, таким образом, свободна от неисправностей, вызванных коробкой передач.

Таким образом, энергия вращения может использоваться, чтобы генерировать теплоту трения. Однако в этом случае компонент, который генерирует теплоту трения, изнашивается по мере использования, и, соответственно, компонент необходимо периодически менять, что является недостатком с точки зрения ремонтопригодности. Напротив, настоящее изобретение использует энергию вращения, чтобы вращать проводник, генерирует тепло посредством индукционного нагревания и, таким образом, является более выгодным, чем нагревание трением, с точки зрения ремонтопригодности.

Настоящая система генерации электроэнергии в одном из вариантов осуществления включает в себя: столб, проходящий выше, чем местоположение блока генерации электроэнергии; и гондолу, обеспеченную на верхнем участке столба и снабженную ветряной турбиной, проводником и генератором магнитного поля. Более того, настоящая система генерации электроэнергии в одном из вариантов осуществления включает в себя: контейнер теплопередающей среды, расположенный в гондоле и вмещающий теплопередающую среду, принимающую тепло проводника; и транспортную трубу, доставляющую тепло теплопередающей среды в контейнере теплопередающей среды блоку генерации электроэнергии.

Ветряная турбина, прикрепленная к гондоле, обеспеченной на верхнем участке столба, позволяет использовать энергию ветра с высокой скоростью ветра высоко в небе. Более того, транспортная труба, которая подает теплопередающую среду в блок генерации электроэнергии, обеспеченный на нижнем участке столба (или основании), например, может исключить необходимость снабжения гондолы блоком генерации электроэнергии и делает возможным обеспечение на верхнем участке столба уменьшенной и облегченной гондолы.

Более того, настоящая система генерации электроэнергии в конкретных формах может включать в себя следующее:

форму, в которой блок генерации электроэнергии содержит турбину, вращаемую теплом теплопередающей среды, и генератор электроэнергии, приводимый в действие турбиной;

форму, оборудованную тепловым аккумулятором, накапливающим тепло теплопередающей среды;

форму с проводником, имеющим участок, снабженный магнитным материалом;

форму с генератором магнитного поля, содержащим катушку, генерирующую магнитное поле, форму, содержащую эту катушку в виде сверхпроводящей катушки, в частности; и

форму с генератором магнитного поля, генерирующим вращающееся магнитное поле, вращающееся в направлении, противоположном направлению вращения проводника.

Настоящая система генерации электроэнергии имеет следующие преимущества: (1) она использует энергию ветра и, соответственно, может генерировать электроэнергию ночью и, если она снабжается тепловым аккумулятором, может иметь тепловой аккумулятор меньшего размера, чем может иметь система генерации, использующая солнечную тепловую энергию; (2) она использует энергию вращения ветряной турбины, чтобы генерировать тепло, и использует тепло, чтобы генерировать электроэнергию, что исключает необходимость предоставления системы накопления электроэнергии; и (3) она может обходиться без ускоряющей передачи и, таким образом, свободна от неисправностей, вызванных коробкой передач.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает схематическую диаграмму для иллюстрации примера системы генерации, использующей энергию ветра, согласно настоящему изобретению;

фиг.2 изображает схематическую диаграмму для иллюстрации примера генератора магнитного поля, содержащего сверхпроводящую катушку;

фиг.3(A) изображает чертеж для иллюстрации того, как протекает магнитный поток, когда два магнита расположены напротив друг друга с расположенным между ними проводником;

фиг.3(B) изображает чертеж для иллюстрации того, как протекает магнитный поток, когда четыре магнита расположены вдоль направления по окружности проводника равномерно, когда их магнитные полюса расположены поочередно.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в варианте осуществления будет описано в дальнейшем в материалах настоящей заявки со ссылкой на чертежи. Отметим, что на чертежах одинаковые компоненты обозначены одинаково.

Первый вариант осуществления

Фиг.1 изображает систему W генерации электроэнергии, включающую в себя ветряную турбину 10, проводник 20, контейнер 30 теплопередающей среды, генератор 40 магнитного поля, тепловой аккумулятор 50 и блок 60 генерации электроэнергии. Ветряная турбина 10 прикреплена к гондоле 102, обеспеченной на верхнем участке столба 101, а проводник 20, контейнер 30 теплопередающей среды и генератор 40 магнитного поля расположены в гондоле 102. Кроме того, тепловой аккумулятор 50 и блок 60 генерации электроэнергии обеспечены в сооружении 103, расположенном на нижнем участке (или основании) столба 101. Система W генерации электроэнергии сконфигурирована, как будет более подробно описано ниже в материалах настоящей заявки.

Ветряная турбина 10 составлена проходящим горизонтально вращающимся валом 15 и тремя лопастями 11, прикрепленными к вращающемуся валу 15 радиально. Для системы генерации, использующей энергию ветра, с выходной мощностью, превышающей 5 МВт, она имеет диаметр в 120 м или более и скорость вращения примерно 10-20 об/мин.

Проводник 20 непосредственно соединен с вращающимся валом 15, и вращается с вращением ветряной турбины 10. Проводник 20 выполнен из материала, нагреваемого посредством индукции, так как вихревой ток генерируется, когда материал вращается в магнитном поле. Проводник 20 может, например, быть выполнен из такого металла, как алюминий, медь, железо и подобное. Если проводник 20 выполнен из алюминия, его вес может быть уменьшен. Если проводник 20 выполнен из железа или подобного магнитного материала, он позволяет увеличить плотность магнитного потока и, следовательно, увеличить вихревой ток (или энергию нагревания). Соответственно, проводник может иметь участок, снабженный магнитным материалом, и, например, колоннообразный (цилиндрический) проводник (например, алюминий) может иметь центр, снабженный магнитным материалом (например, железом).

Более того, проводник 20 может быть циркулярно колоннообразным, циркулярно цилиндрическим, многоугольным колоннообразным, многоугольным цилиндрическим или подобным, имеющим различные формы.

Контейнер 30 теплопередающей среды содержит встроенный в него проводник 20, а также содержит расположенную в нем теплопередающую среду, чтобы принимать тепло от нагреваемого проводника 20. Теплопередающая среда может являться жидкостью, такой как вода, масло, расплавленная соль, например. В материалах настоящей заявки будет описан пример с теплопередающей средой в виде воды.

Генератор 40 магнитного поля имеет структуру, имеющую пару магнитов 41 и 42, расположенных напротив друг друга с расположенным между ними проводником 20. В материалах настоящей заявки магниты 41 и 42 реализованы как постоянные магниты и генерируют магнитное поле постоянного тока, позволяющее магнитному потоку протекать от магнита 41 к магниту 42 (см. фиг.3(A)). Генератор 40 магнитного поля может не являться постоянным магнитом и может вместо этого использовать катушку с обычной проводимостью, или сверхпроводящую катушку, или что-либо подобное, возбуждаемое, чтобы генерировать магнитное поле.

В системе W генерации электроэнергии генератор 40 магнитного поля управляется, чтобы генерировать магнитное поле, и проводник 20 вращается в нем и, таким образом, нагревается посредством индукции, и тепло проводника передается воде (или теплопередающей среде) в контейнере 30 теплопередающей среды, чтобы вызвать высокую температуру и пар под высоким давлением. Генерируемый пар доставляется к тепловому аккумулятору 50 через транспортную трубу 51, которая соединяет контейнер 30 теплопередающей среды и тепловой аккумулятор 50.

Тепловой аккумулятор 50 принимает пар через транспортную трубу 51 и накапливает его тепло, а также снабжает блок 60 генерации электроэнергии паром, требуемым для генерации электроэнергии.

Блок 60 генерации электроэнергии имеет структуру, сформированную сочетанием паровой турбины 61 и генератора 62 электроэнергии, и использует пар, подаваемый из теплового аккумулятора 50, чтобы вращать паровую турбину 61, и, таким образом, приводит в действие генератор 62 электроэнергии, чтобы генерировать электроэнергию.

Тепловой аккумулятор 50 и блок 60 генерации электроэнергии могут использовать технологию генерации, использующую солнечную тепловую энергию. Тепловой аккумулятор 50, например, может являться аккумулятором пара, накапливающим пар в форме воды под давлением, или тепловым аккумулятором типа сухого тепла, использующим расплавленную соль, масло и подобное, или тепловым аккумулятором типа скрытого тепла, использующим изменение фаз расплавленной соли, имеющей точку плавления. Система накопления тепла типа скрытого тепла накапливает тепло в соответствии с температурой изменения фазы теплоаккумулирующего вещества, и, таким образом, имеет более узкий диапазон температур накопления тепла и большую плотность накопления тепла, чем аккумулятор типа сухого тепла. Более того, тепловой аккумулятор 50 может быть оборудован теплообменником, и тепло, накопленное в тепловом аккумуляторе 50, может использоваться, чтобы использовать теплообменник для генерации пара, требуемого для генерации электроэнергии.

Пар, доставляемый тепловому аккумулятору 50, накапливает тепло в тепловом аккумуляторе 50 или вращает турбину 61, после этого охлаждается конденсатором 71 пара, и, таким образом, конденсируется в воду. Впоследствии вода доставляется в насос 72, а затем, в свою очередь, под высоким давлением доставляется через трубу 73 подачи воды в контейнер 30 теплопередающей среды и, таким образом, циркулирует.

Теперь будет обсуждена спецификация настоящей системы генерации электроэнергии. В материалах настоящей заявки предполагается система генерации электроэнергии, обеспечивающая выходную мощность, превышающую 5 МВт. Конкретно, выполнен пробный расчет размера проводника, который требуется, чтобы сгенерировать тепловую энергию в 7,2 МВт, когда проводник вращается со скоростью 15 об/мин.

NPL 5 раскрывает, что постоянный ток пропускается через сверхпроводящую катушку, чтобы сгенерировать магнитное поле, и в нем вращается проводящая электричество болванка, и таким образом нагревается посредством индукции. Эта литература описывает спецификацию устройства индукционного нагрева, нагревающего циркулярно колоннообразную алюминиевую болванку, следующим образом: входная мощность: 360 кВт, скорость вращения: 240-600 об/мин, размер болванки: диаметр 178 мм, длина 690 мм.

Кроме того, индукционный нагрев обеспечивает мощность P, представленную следующим выражением (см. справочник электрической инженерии (опубликованный Институтом электрических инженеров Японии, дата издания: 28 февраля 1988 (первое издание)), стр. 1739):

P = 2.5fH2rAQ10-8 (в системе единиц СГС). (1)

В данном выражении f представляет частоту (1/с) и может быть получена из скорости вращения проводника. H представляет напряженность магнитного поля (Э) и в материалах настоящей заявки установлена постоянной. L представляет осевую длину проводника (в см), A представляет поперечное сечение проводника (в см2), а L×A представляет объем проводника. μr представляет относительную магнитную проницаемость проводника, а Q представляет корректирующий коэффициент, зависящий от геометрии проводника. В материалах значение Q также фиксировано, чтобы представлять проводник, геометрически схожий с вышеупомянутой циркулярно колоннообразной болванкой. Из выражения (1) можно видеть, что мощность P (Вт) пропорциональна частоте f и объему (длина L × площадь A).

Когда предполагаемая система генерации электроэнергии сравнивается с вышеупомянутым устройством индукционного нагрева, система генерации электроэнергии имеет скорости вращения, составляющие примерно 1/20 от скорости устройства индукционного нагрева, и, с другой стороны, генерирует тепловую энергию, примерно в 20 раз превышающую входную мощность электроэнергии на устройстве индукционного нагрева. Соответственно, предполагаемая система генерации электроэнергии требует проводник, имеющий примерно в 400 раз больший объем, как оценено.

Как результат пробного расчета, если проводник является циркулярно колоннообразной алюминиевой болванкой, он, например, будет иметь размер, эквивалентный 1320 мм в диаметре × 5110 мм в длине, объем примерно 7 м3 и вес примерно 21 т (21000 кг, преобразованный с плотностью 3 г/см3). Кроме того, вместе с другим оборудованием, расположенным в гондоле, ожидается, что гондола будет иметь вес примерно в 50 т. Для системы генерации, использующей энергию ветра, обеспечивающей выходную мощность в 5 МВт, безредукторный тип включает в себя гондолу, имеющую вес, превышающий 300 т. Можно видеть, что настоящая система генерации электроэнергии может иметь эквивалентные или лучшие способности, а также значительно уменьшать вес гондолы.

Первое примерное изменение

Первый вариант осуществления был описан со ссылкой на пример с генератором магнитного поля в виде постоянного магнита. В качестве альтернативы, может использоваться катушка с обычной проводимостью или сверхпроводящая катушка, снабжаться энергией и таким образом возбуждаться, чтобы генерировать магнитное поле. Пример генератора магнитного поля, который использует сверхпроводящую катушку в качестве средства для генерации магнитного поля, будет описан со ссылкой на фиг.2.

Со ссылкой на фиг.2, генератор 40 магнитного поля содержит сверхпроводящие катушки 45 и 46, расположенные напротив друг друга с проводником 20, расположенным между ними. Сверхпроводящая катушка 45 (46) расположена в охлаждающем контейнере 80, прикреплена к холодильной машине 81 у охлаждающей головки 82 и, таким образом, охлаждается посредством конденсации. Сверхпроводящая катушка, по сравнению с катушкой с обычной проводимостью, делает возможной генерацию более сильного магнитного поля и, таким образом, может помочь достичь меньшего размера и веса. Более того, когда используется сверхпроводящая катушка, обходящаяся без железного сердечника, можно исключить магнитное насыщение и, так как железный сердечник отсутствует, может быть достигнуто дополнительное уменьшение веса.

Кроме того, когда используется сверхпроводящая катушка, охлаждающая жидкость (жидкий азот, например) может вводиться в охлаждающий контейнер и сверхпроводящая катушка может быть погружена в охлаждающую жидкость, в то время как охлаждающая жидкость может циркулировать и, таким образом, охлаждаться холодильной машиной. В этом случае циркуляционный механизм, такой как насос, который качает охладитель, может располагаться в гондоле или может располагаться в сооружении, расположенном на нижнем участке столба.

Второй примерный вариант воплощения

Первый вариант осуществления был описан с помощью примера с генератором магнитного поля, содержащим два магнита напротив друг друга. В качестве альтернативы, могут использоваться три или более магнита. Например, множество магнитов расположены вдоль направления по окружности проводника с магнитными полюсами, расположенными поочередно. Например, как показано на фиг.3(B), если используется четыре магнита 41-44, магнитное поле генерируется, чтобы вызывать протекание магнитного потока от магнитов 41 и 43 к магнитам 42 и 44.

Третий примерный вариант воплощения

Первый вариант осуществления был описан с помощью примера, включающего в себя генератор магнитного поля, генерирующий магнитное поле постоянного тока, обеспечивающий магнитное поле, которое не меняется со временем. В качестве альтернативы, может использоваться множество катушек, чтобы генерировать вращающееся магнитное поле. Например, множество катушек могут быть расположены вдоль направления по окружности проводника, с тем чтобы катушки возбуждались последовательно, чтобы генерировать вращающееся магнитное поле вдоль направления по окружности проводника. Более конкретно, парные катушки могут располагаться вдоль направления по окружности проводника радиально напротив друг друга, и три таких пары могут располагаться вдоль направления по окружности проводника на равном расстоянии. Отметим, что установка направления вращающегося магнитного поля противоположно направлению, в котором вращается проводник, может увеличить мнимую скорость вращения проводника и, следовательно, генерируемую тепловую энергию. Когда генерируется вращающееся магнитное поле, каждая пара катушек может возбуждаться током, соответствующим фазе 3-фазного переменного тока, например.

Четвертый примерный вариант воплощения

Первый вариант осуществления был описан с помощью примера, использующего теплопередающую среду в виде воды. В качестве альтернативы, жидкий металл, имеющий более высокую тепловую проводимость по сравнению с водой, может использоваться в качестве теплопередающей среды. Такой жидкий металл является жидким натрием, например. Если в качестве теплопередающей среды используется жидкий металл, тогда, например, жидкий металл может использоваться в качестве первичной теплопередающей среды, принимающей тепло от проводника, и тепло жидкого металла, подаваемого через транспортную трубу, может использоваться, чтобы нагревать вторичную теплопередающую среду (или воду) через теплообменник, чтобы генерировать пар.

Заметим, что настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления и может подходящим образом быть изменено в рамках, которые не отступают от сути настоящего изобретения. Например, проводник, теплопередающая среда и подобное может изменяться подходящим образом, а генератор магнитного поля может реализовываться с катушкой с обычной проводимостью.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящая система генерации электроэнергии подходит для применения в области генерации электроэнергии, использующей энергию ветра.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

W: система генерации электроэнергии;

10: ветряная турбина; 11: лопасть; 15: вращающийся вал;

20: проводник;

30: контейнер теплопередающей среды;

40: генератор магнитного поля; 41, 42, 43, 44: магнит; 45, 46: сверхпроводящая катушка;

50: тепловой аккумулятор; 51: транспортная труба;

60: блок генерации электроэнергии; 61: паровая турбина; 62: генератор электроэнергии;

71: конденсатор пара; 72: насос; 73: труба подачи воды;

80: охлаждающий контейнер; 81: холодильная машина; 82: охлаждающая головка;

101: столб; 102: гондола; 103: сооружение.

1. Система генерации электроэнергии, содержащая:
ветряную турбину;
проводник, вращающийся с вращением ветряной турбины;
генератор магнитного поля, генерирующий магнитное поле, пересекающее проводник;
теплопередающую среду, принимающую тепло от проводника, вращаемого в магнитном поле и, таким образом, нагреваемого посредством индукции; и
блок генерации электроэнергии, преобразующий тепло теплопередающей среды в электрическую энергию, причем
блок генерации электроэнергии содержит паровую турбину.

2. Система генерации электроэнергии по п.1, содержащая:
столб, проходящий выше, чем местоположение блока генерации электроэнергии;
гондолу, обеспеченную на верхнем участке столба и снабженную ветряной турбиной, проводником и генератором магнитного поля;
контейнер теплопередающей среды, расположенный в гондоле и вмещающий теплопередающую среду, принимающую тепло от проводника; и
транспортную трубу, доставляющую тепло теплопередающей среды в контейнере теплопередающей среды к блоку генерации электроэнергии.

3. Система генерации электроэнергии по п.1, в которой блок генерации электроэнергии содержит турбину, вращаемую теплом теплопередающей среды, и генератор электроэнергии, приводимый в действие турбиной.

4. Система генерации электроэнергии по п.1, содержащая тепловой аккумулятор, накапливающий тепло теплопередающей среды.

5. Система генерации электроэнергии по п.1, в которой проводник содержит участок, снабженный магнитным материалом.

6. Система генерации электроэнергии по п.1, в которой генератор магнитного поля содержит катушку, генерирующую магнитное поле.

7. Система генерации электроэнергии по п.6, в которой катушка является сверхпроводящей катушкой.

8. Система генерации электроэнергии по п.1, в которой генератор магнитного поля генерирует вращающееся магнитное поле, вращающееся в направлении, противоположном направлению вращения проводника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике. Ветроэнергетический комплекс включает, по крайней мере, два ветросиловых модуля, расположенных один над другим.

Изобретение относится к области электротехники и ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрогенераторам с вертикальной осью вращения. В предлагаемом статоре генератора, содержащем источники возбуждения, магнитопроводы, рабочую катушку и основания с крепежными элементами, согласно изобретению, магнитопроводы выполнены в виде верхней и нижней групп, каждая группа включает в себя три уголка, полки которых соединены последовательно через катушки с сердечниками, причем первый уголок обращен горизонтальной полкой к торцу роторного элемента, второй уголок установлен в зоне внешнего угла роторного элемента, а третий уголок установлен вертикальной полкой в зоне радиального зазора.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. В роторе сегментного ветроэлектроагрегата, содержащем ступицу, лопасти, обод и ферромагнитные тела и немагнитные элементы, соединенные между собой и установленные на ободе, согласно изобретению ферромагнитные тела выполнены в виде отрезков труб, внутри которых установлены крепежные соединения, выполненные из немагнитных элементов, в виде отрезков брусков с отверстиями для крепящих болтов.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.

Изобретение относится к электрической генерирующей системе и способу её работы. Приводимая в действие текучей средой электрическая генерирующая система содержит раму, по меньшей мере, один модуль 10 генерации мощности, установленный на раму и сконфигурированный с возможностью обеспечения подъемной силы от текущей текучей среды.

Изобретение относится к получению спирта. Система аккумулирования возобновляемой энергии представляет собой блок источников возобновляемой энергии, подключенный к технологической схеме получения спирта.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к оборудованию летательных аппаратов, и может быть использовано в конструкциях устройств выпуска аварийных энергетических установок пассажирских самолетов.

Система регулирования микроклимата сельскохозяйственного поля включает размещенные по границе поля ветрозащитные и снегозадерживающие элементы, водоем, устраиваемый вдоль границы поля со стороны наиболее вероятного проникновения суховея.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к роторам ветроэлектрогенераторов сегментного типа. В роторе ветроэлектрогенератора, содержащем ступицу, лопасти, дугообразные элементы и магнитопроводы, согласно изобретению магнитопроводы выполнены в виде отрезков труб, внутри которых размещены крепящие элементы, выступающие за торцы труб, которые связаны с дугообразными элементами, например хомутами со стягивающими болтами.

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и могут быть использованы для получения электрической или механической энергии. Ветродвигатель состоит из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров, источника питания, электрогенератора, кинематически соединенного с ветроколесом, устройства ориентации ветродвигателя на поток ветра.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для обеспечения горячего водоснабжения и отопления зданий и сооружений, размещенных в местностях, где отсутствует централизованное теплоснабжение и электроснабжение. Тепловая ветроустановка содержит роторный ветродвигатель с вертикальным валом, передающий вращательное движение через редуктор круглой пластине, к которой снизу прикреплены вертикальные цилиндрические перегородки, погруженные в теплоизолированный бак с водой. К дну бака прикреплены также цилиндрические перегородки, между которых движутся перегородки, закрепленные на круглой пластине. Поступающая в бак вода, протекая между подвижными (вращающимися) и неподвижными перегородками нагревается за счет трения. Так как зазор между подвижными и неподвижными перегородками выбран минимально возможным для прохода воды, то нагрев воды происходит достаточно эффективно, чему способствует также выполненный на поверхностях цилиндрических перегородок накат в форме сетки, увеличивающей трение. Смонтированные на наружной стороне внешней (относительно центральной оси) подвижной (вращающейся) цилиндрической перегородке лопасти способствуют прокачке воды в выходной патрубок бака и далее - к потребителю. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения ветровой энергии и преобразования ее в электрическую, механическую, тепловую энергию или их различные сочетания. Воздушный поток захватывается от ветра и ускоряется в сужающемся канале, и подается в устройство струей воды насосом, в котором образуется водовоздушный поток. Водовоздушный поток ускоряется до сверхзвуковой скорости, который затем превращают в дозвуковой водовоздушный поток энергоносителя. Энергия извлекается из упомянутого дозвукового потока в турбине, и затем поток проходит в приемный резервуар, в котором вода и воздух разделяются. Остаточную пневматическую энергию отделенного сжатого воздуха дополнительно преобразуют в электрическую или механическую энергию. Остаточную тепловую энергию сжатого воздуха и воды используют соответственно для воздушного и водяного отопления или горячего водоснабжения. Использование изобретения позволяет отказаться от лопастной ветротурбины, уменьшить весогабаритные показатели устройства, повысить надежность и обеспечить бесперебойное энергоснабжение потребителей разными видами энергий. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Способ преобразования относится к области энергетики и может быть использован для преобразования механической энергии движения текучей среды в электрическую энергию. В способе поступательно движущуюся текучую среду подают в струйный генератор, преобразуют в нем поступательно движущуюся текучую среду в колебательные движения, при этом на выходе струйного генератора преобразуют колебательные движения текучей среды преобразователем механических воздействий в электрические сигналы, которые затем преобразуют токовым преобразователем в однополярный электрический ток и подают к потребителю. Техническим результатом является получение электрической энергии в твердотельном устройстве без подвижных механических частей. 1 ил.

Электрическая станция относится к области малой энергетики, а именно к установкам по использованию энергии стока рек. Электрическая станция содержит корпус, установленный в нем гидродвигатель 27 с рабочим органом, электрогенератор 18, установленный над гидродвигателем 27. Рабочий орган установлен с возможностью взаимодействия с водным потоком, поступающим через приемный вход в рабочую зону корпуса, выхода из неё и захватывания общим течением реки, способствующим увеличению скорости выхода потока. Станция снабжена обгонной муфтой 29 и ветродвигателем 28, установленными последовательно в ряд над электрогенератором 18 и гидродвигателем 27. Рабочие органы гидродвигателя 27 выполнены состоящими из радиальных лопаток, установленных на осях между опорными кольцами, смонтированными на валу посредством спиц. Лопатки выполнены с возможностью поворота на осях до ограничителей и автоматического установления в рабочее и нерабочее положение потоком рабочего тела. Ветродвигатель 28 выполнен действующим аналогично гидродвигателю 27. Станция выполнена с возможностью поворота в подшипнике, установленном на оголовнике. Оголовник установлен на станции неподвижно. Изобретение направлено на обеспечение возможности непрерывной работы электрической станции. 5 ил.

Изобретение относится к системе преобразования механической энергии в электрическую, которая, в частности, подходит для использования в системах преобразования ветровой энергии. Технический результат заключается в создании преобразователя ветровой энергии в электрическую с прямым приводом и непосредственным соединением с сетью. Система включает две магнитно разделенные машины с постоянными магнитами, связанные свободно вращающимся ротором, на котором расположены постоянные магниты. Первой машиной обычно является синхронный генератор, а второй машиной является асинхронный генератор. Синхронный генератор имеет неподвижный статор, который может быть соединен с электрической системой, такой как электрическая сеть. Асинхронный генератор имеет ротор, который может быть соединен с системой механического привода, такой как, например, ветровая турбина. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. У статора электрогенератора, функционирующего при вращении роторных элементов на лопастях ветроколес, содержащего магнитопроводы, источник магнитного поля, катушку и крепежные элементы, согласно изобретению магнитопровод выполнен в виде трех уголков, соединенных последовательно, причем между полками первого и второго уголка установлен источник магнитного поля (постоянный магнит), а между полками второго и третьего уголков установлены рабочие катушки с магнитопроводом, при этом полки первого и третьего уголка расположены в зоне соответственно осевого и радиального зазоров. Изобретение направлено на повышение эффективности генератора при минимизации его стоимости. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэлектрогенераторам. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит вал и полюсообразующие элементы. Полюсообразующие элементы выполнены в виде крестообразно расположенных параллелепипедов, в середине каждого из которых выполнено отверстие под вал. Нижний параллелепипед расположен в зоне нижнего статора, а верхний - в зоне верхнего статора. Технико-экономическим преимуществом ротора является технологичность, обусловленная тем, что полюсообразующие элементы - магнитопроводы - могут выполняться как из полос электротехнической стали, так и путем отсечения боковых поверхностей у роторов двигателей. 3 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрогенераторам. Cтатор ветроэлектроагрегата содержит катушки, торцевой и радиальный магнитопроводы, источник возбуждения. Торцевой магнитопровод выполнен в виде ферромагнитной траверсы крепления ветроколес. Преимуществом изобретения является технологичность, основанная на использовании траверсы в двух качествах: элемента магнитопровода, что позволяет исключить ответный магнитопровод в магнитной системе статора, и использование этой же траверсы в качестве несущей конструкции с установленными на ней ветроколесами. Изобретение направлено на уменьшение массы и габаритов ветроэлектроагрегата. 2 ил.

Изобретение относится к области ветровых электростанций. Ветровая электростанция включает полимерную аэродинамическую трубу, армированную полимерными обручами и подвешенную на тросах к воздушному шару, систему подземных туннелей, соединенных с аэродинамической трубой через диафрагму. В туннелях находятся источники ветровой электрической энергии. В качестве источника электроэнергии используется ротор ветровой турбины, соединенный через редуктор с электрогенератором. Электрогенератор в свою очередь с другой стороны подключен через редуктор с ракетно-турбинным двигателем, реактивная газовая струя которого используется для продувки воздуха в аэродинамической трубе. Изобретение направлено на повышение производительности ветровых электростанций. 5 ил.

В одном варианте выполнения изобретения предложен способ подачи электроэнергии при помощи источника возобновляемой энергии, включающий: обеспечение первого источника возобновляемой энергии, причем первый источник возобновляемой энергии является непостоянным или не обеспечивает достаточного количества энергии; подачу энергии от первого источника возобновляемой энергии на электролизер с целью формирования энергоносителя посредством электролиза; избирательное реверсирование электролизера, позволяющее использовать его в качестве топливного элемента; и подачу энергоносителя на электролизер для выработки энергии, причем первый источник возобновляемой энергии, электролизер или энергоноситель получает дополнительное тепло от первого источника тепла; и первый источник тепла выбран из группы, состоящей из геотермального и солнечного источника тепла. 5 н. и 36 з.п. ф-лы, 26 ил.
Наверх