Способ производства электроэнергии из солнечной энергии и система, использующая котел на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты



Способ производства электроэнергии из солнечной энергии и система, использующая котел на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты
Способ производства электроэнергии из солнечной энергии и система, использующая котел на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты
Способ производства электроэнергии из солнечной энергии и система, использующая котел на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты
Способ производства электроэнергии из солнечной энергии и система, использующая котел на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты

 


Владельцы патента RU 2543361:

УХАНЬ КАИДИ ИНЖИНИРИНГ ТЕХНОЛОДЖИ РИСОЧ ИНСТИТУТЕКО., ЛТД. (CN)

Изобретение относится к способу производства электроэнергии из биотоплива и солнечной энергии. Заявляется система производства электроэнергии из солнечной энергии с использованием котла на биотопливе (6) в качестве дополнительного источника теплоты, которая включает концентрирующий солнечный коллектор, котел на биотопливе (6), турбогенератор, при этом в концентрирующем солнечном коллекторе в качестве рабочего тела используется вода и применяются трубки солнечного коллектора (13) среднего давления, скомбинированные в последовательно-параллельную матрицу, выход концентрирующего солнечного коллектора соединен с основанием барабана (6а) котла на биотопливе (6) через второй клапан управления (22), а выход пара из барабана котла на биотопливе (6а) соединен с цилиндром (3) турбогенератора (1). В такой системе селективно используются солнечная энергия и источник тепла от котла на биотопливе в зависимости от погодных условий. Также раскрыт способ производства электроэнергии с использованием системы. Изобретение обеспечивает стабильную работу, что повышает эффективность ее использования. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу производства электроэнергии из солнечной энергии, а также к системе, использующей котел на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты, которые относятся к области новых способов производства электроэнергии, а именно к генерации «чистой» электроэнергии из биотоплива и солнечной энергии.

Предшествующий уровень техники

В связи с сокращением запасов традиционных видов ископаемого топлива (угля, нефти, природного газа) и загрязнением окружающей среды при использовании их энергии, что угрожает развитию и жизни человека, необходимо обеспечить возобновляемую и экологически чистую энергию в мировом масштабе. Солнечная энергия характеризуется широким распространением, практически неограниченным запасом, чистой аккумуляцией и утилизацией и отсутствием генерации CO2.

Тем не менее, масштабное использование и утилизация солнечной энергии стоит намного дороже, чем использование энергии обычного ископаемого топлива. К тому же, производство электроэнергии из солнечной энергии зависит от изменений погоды, что делает производство нестабильным и непостоянным. Поэтому решение вышеуказанных проблем стало актуальным вопросом исследований в области энергетики.

Являясь органическим веществом, образовавшимся в процессе фотосинтеза растений, биомасса характеризуется широким распространением, большим количеством запасов, чистотой в сравнении с ископаемым топливом, отсутствием генерации CO2. Таким образом биомасса является очень важным возобновляемым источником энергии, а возобновление и использование биомассы также является актуальным вопросом исследований в области энергетики. В качестве биотоплива теплоэлектростанции с котлом на биотопливе стали использоваться скошенное сено, топливо из лесной древесины и отходы деревообработки после промышленной обработки древесины. Однако калорийность биотоплива намного меньше калорийности угля того же объема. Для обеспечения непрерывной работы теплоэлектростанции с котлом на биотопливе требуются большие площади для хранения биотоплива, которые занимают большой участок земли. К тому же, биотопливо, которое хранится на открытом воздухе, высыхает, что может вызвать возгорание, а некоторые виды биотоплива способны к самовозгоранию в сухой окружающей среде. Все эти недостатки критически нивелируют преимущества и ограничивают использование теплоэлектростанций с котлом на биотопливе.

Американская компания eSolar разработала солнечную электростанцию башенного типа. Башня системы II использует сотни или тысячи зеркал (также известных как гелиостаты) для отражения солнечных лучей на накопитель (также известный как солнечный бойлер). Максимальная температура достигает 1000°C. Расплавленная соль (или проводящее масло), используемая в качестве теплоносителя, нагревается примерно до 560°C и запасается в теплоаккумулирующем баке. Вода нагревается и превращается в пар с высокой температурой и высоким давлением за счет теплоты расплавленной соли (или проводящего масла) с помощью теплообменника. Затем пар подается на турбину для выработки электроэнергии.

Израильская компания LUZ разработала девять комплексов параболоцилиндрических систем для производства электроэнергии из солнечной энергии в пустыне Южной Калифорнии. Солнечная энергия концентрируется на трубках солнечного коллектора, расположенных на фокальной линии параболоида. Масло, являющееся теплоносителем, нагревается и запасается в баке аккумуляторе. За счет теплопередачи масло нагревает воду, превращая ее в пар с температурой 372°C в теплообменнике. Далее пар подается на турбину для генерации электроэнергии.

Из-за того, что солнечное излучение сильно зависит от погоды и облачности, а солнечное излучение может улавливаться только в определенный промежуток времени с 8:00 до 17:00, то для вышеописанной башенной или параболоцилиндрической системы производства электроэнергии из солнечной энергии используется специально разработанная турбина быстрого запуска (также известная как солнечная турбина, которая способна работать днем и останавливаться ночью или работающая в солнечные дни и останавливающаяся в облачные), адаптированная к характеристикам преобразования солнечной энергии, к частоте и скорости запуска системы для обеспечения стабильной работы турбины. В сравнении с обычной турбиной, приспособленной для работы по преобразованию энергии ископаемого топлива, солнечная турбина характеризуется тем, что она не требует много времени для предварительного нагрева за счет обеспечения системой хранения достаточно большого количества теплоты с помощью аккумулирующей насадки, а также двойным теплообменом между теплоносителем (теплопередающим маслом или расплавленной солью) и рабочим телом (водяным паром). Однако такая техническая схема делает систему более сложной, что увеличивает стоимость. Двойной теплообмен снижает эффективность термоэлектрического преобразования. Также солнечная турбина имеет большие габариты, высокую стоимость и низкую тепловую эффективность из-за использования специальных конструкционных материалов и особой конструкции.

Также, если в системе в качестве теплоносителя используется расплавленная соль, то работа системы обеспечивается достаточно сложно. Если температура снижается до 260°C, то расплавленная соль переходит из жидкого состояния в твердое, а соль в твердом состоянии влияет на работу системы вне зависимости от того, находится ли она в трубках или в баке аккумуляторе. Таким образом, температура расплавленной соли должна поддерживаться выше 260°C длительное время, что является энергозатратным и достаточно сложным в осуществлении.

Зимой, в ночное время или при затяжном снегопаде и облачности, когда температура падает ниже 0°C, вышеуказанная солнечная турбина не может работать непрерывно. Помимо ее бесполезности при простое, достаточно сложной и энергозатратной задачей является предотвращение перемерзания системы в это время.

Раскрытие изобретения

В виду существования вышеуказанных проблем, одной из технических задач настоящего изобретения является обеспечение способа производства электроэнергии из солнечной энергии с использованием котла на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты и системы, в которой используется такой котел. В настоящем изобретении в качестве дополнительного источника теплоты используется котел на биотопливе, и комбинация использования энергии биотоплива и солнечной энергии эффективно решает проблему нестабильности солнечной энергии.

Настоящее изобретение обеспечивает следующее техническое решение: способ производства электроэнергии из солнечной энергии с использованием котла на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты в системе, включающей концентрирующий солнечный коллектор, котел на биотопливе и турбогенератор. В концентрирующем солнечном коллекторе и котле на биотопливе в качестве рабочего тела для поглощения и накопления теплоты используют воду. Котел на биотопливе используют в качестве вспомогательного источника теплоты для обеспечения дополнительного источника теплоты при производстве электроэнергии из солнечной энергии.

Такой способ включает следующие этапы:

1) разжигают котел на биотопливе, когда уровень воды L1 в барабане котла на биотопливе достигает заданного, запускают турбогенератор в соответствии с рабочим процессом теплоэлектростанции с котлом на биотопливе;

2) запускают концентрирующий солнечный коллектор; определяют температуру t3 воды на выходе из концентрирующего солнечного коллектора; открывают второй клапан управления, расположенный между выходом воды концентрирующего солнечного коллектора и барабаном котла на биотопливе, когда t3 ≥? 95°C, и открывают третий клапан управления для регулирования подачи воды к трубке солнечного коллектора; подают воду в барабан котла на биотопливе; регулируют подачу воды к трубке солнечного коллектора для обеспечения t3 ≥95°C в соответствии с температурой воды t3 и осуществляют автоматическое регулирование с помощью системы управления турбогенератора для поддержания уровня воды в барабане котла на биотопливе, давления пара и температуры пара на выходе из котла на биотопливе в заданных интервалах значений, а также поддержания устойчивого режима работы турбогенератора;

3) закрывают второй клапан управления на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора и третий клапан управления для регулирования подачи воды к трубке солнечного коллектора для предотвращения вытекания воды из трубки солнечного коллектора и сохранения теплоты и поддержания в рабочем состоянии, если подача воды в трубку солнечного коллектора установлена на минимальном уровне, а температура воды t3 при этом на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора определена турбогенератором и составляет t3<95°C; переключают турбогенератор в режим теплоэлектростанции; увеличивают подачу топлива в котел на биотопливе с помощью системы управления турбогенератора с автоматическим регулированием для поддержания заданных значений давления и температуры пара на выходе пара из котла на биотопливе и поддержания устойчивого режима работы турбогенератора;

4) открывают первый клапан управления, расположенный между выходом воды из концентрирующего солнечного коллектора и подпиточным баком, если температура t3 на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора продолжает падать и становится ниже t3=5-9°C; открывают перепускной клапан для сброса воды комнатной температуры из трубки солнечного коллектора в бак запаса обессоленной воды; открывают сливной клапан для сброса воды из трубок солнечного коллектора; подают сжатый воздух через отверстие в перепускном клапане во все трубки солнечного коллектора до полного удаления воды; поддерживают концентрирующий солнечный коллектор и трубки солнечного коллектора в сухом состоянии, предотвращающем перемерзание; переключают турбогенератор в режим работы теплоэлектростанции с котлом на биотопливе; и

5) повторяют этап 1), если температура воды в трубке солнечного коллектора увеличивается и достигает t3 ≥95°C при возобновлении солнечного излучения; подают воду в котел на биотопливе и снижают подачу топлива в котел на биотопливе за счет автоматического регулирования турбогенератора.

Система производства электроэнергии из солнечной энергии, использующая котел на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты в соответствии с вышеописанным способом, включает концентрирующий солнечный коллектор, котел на биотопливе и турбогенератор. При этом в концентрирующем солнечном коллекторе и котле на биотопливе в качестве рабочего тела для поглощения и удержания теплоты используется вода. Концентрирующий солнечный коллектор включает трубки солнечного коллектора среднего давления, скомбинированные в последовательно-параллельную матрицу. Выход концентрирующего солнечного коллектора соединен с основанием барабана котла на биотопливе через второй клапан управления. Выход пара из барабана котла на биотопливе соединен с цилиндром турбины.

Также в концентрирующем солнечном коллекторе могут использоваться вакуумные трубки среднего давления, скомбинированные в последовательно-параллельную матрицу, при этом выход концентрирующего солнечного коллектора соединен с основанием барабана котла на биотопливе через второй клапан управления, а выход пара из барабана котла на биотопливе соединен с цилиндром турбины.

В качестве варианта, пароперегреватель может устанавливаться последовательно между выходом пара из барабана котла на биотопливе и трубой, соединенной с цилиндром турбины. При этом пароперегреватель соединен со входом цилиндра высокого давления турбины, а также пароперегреватель размещен в дымоходе котла на биотопливе.

Также выход цилиндра высокого давления может быть соединен с промежуточным пароперегревателем с помощью трубы. При этом промежуточный пароперегреватель соединяют с входом цилиндра низкого давления турбины. Промежуточный пароперегреватель размещают в дымоходе котла на биотопливе.

В качестве варианта, конденсатор может быть соединен с выходом цилиндра турбины. При этом выход воды конденсатора соединен с деаэратором. Также выход воды конденсатора соединен с трубкой солнечного коллектора и/или с входом воды в котел на биотопливе через деаэратор и первым водяным насосом.

Дополнительно, экономайзер может быть установлен последовательно с трубой входа воды в котел на биотопливе, при этом экономайзер размещен в дымоходе котла на биотопливе.

В качестве варианта, подпиточный бак концентрирующего солнечного коллектора и котла на биотопливе может быть выполнен в виде бака запаса обессоленной воды, имеющего теплоизоляционный слой. Бак запаса обессоленной воды соединен с деаэратором через второй водяной насос и далее соединен с трубкой солнечного коллектора, входом воды в котел на биотопливе через деаэратор и первым водяным насосом. Бак запаса обессоленной воды соединен с выходом концентрирующего солнечного коллектора через первый клапан управления.

Дополнительно, датчик температуры Т3 может располагаться на трубе между выходом воды из концентрирующего солнечного коллектора и вторым клапаном управления и первым клапаном управления. Контрольное значение температуры, отображаемое датчиком температуры Т3, отправляется на систему управления второго клапана управления и первого клапана управления. Рабочая температура датчика температуры Т3 устанавливается в пределах значений температуры безопасной работы котла на биотопливе.

В качестве варианта, концентрирующий солнечный коллектор может включать параболоцилиндрическое зеркало и трубку солнечного коллектора, при этом трубка солнечного коллектора расположена на фокальной линии параболоцилиндрического зеркала.

В качестве варианта, концентрирующий солнечный коллектор может включать отражающую линзу Френеля и трубку солнечного коллектора, при этом трубка солнечного коллектора расположена на фокальной линии отражающей линзы Френеля.

В качестве варианта, концентрирующий солнечный коллектор может содержать пропускающую линзу Френеля и трубку солнечного коллектора, при этом трубка солнечного коллектора расположена на фокальной линии пропускающей линзы Френеля.

Настоящее изобретение имеет следующие преимущества.

Система, вырабатывающая электроэнергию от двух источников теплоты по настоящему изобретению, обеспечена множеством различных клапанов и способна переключаться в режим производства электроэнергии из солнечной энергии, в режим теплоэлектростанции с котлом на биотопливе или комбинированный режим производства электроэнергии, в зависимости от солнечного излучения, времени суток, а также погодных условий. Таким образом, турбогенератор способен работать непрерывно днем и ночью, и устраняется проблема перемерзания концентрирующего солнечного коллектора.

Если наибольшая температура воды, нагретой с помощью концентрирующего солнечного коллектора, намного ниже температуры воды, нагретой котлом, то котел на биотопливе по настоящему изобретению обеспечивают экономайзером, пароперегревателем и промежуточным пароперегревателем. Вода в концентрирующем солнечном коллекторе поступает в барабан котла на биотопливе и вспомогательные устройства для перегрева или промежуточного перегрева, тем самым достигается градиент температуры тепловой солнечной энергии, а также повышается эффективность работы всего турбогенератора.

Система производства электроэнергии по настоящему изобретению упрощена за счет исключения системы аккумулирования тепла (использующей теплопроводное масло или расплавленную соль в качестве рабочего тела), используемой в солнечных электростанциях предшествующего уровня техники, а также способна выборочно или совместно использовать источник теплоты от солнца или котла на биотопливе в зависимости от характера солнечного излучения, времени суток, а также погодных условий для непрерывной работы турбогенератора днем и ночью, тем самым эффективно повышая КПД системы производства электроэнергии из солнечной энергии и решая проблему перемерзания концентрирующего солнечного коллектора зимой.

Концентрирующий солнечный коллектор размещают на крыше складка биотоплива. За счет того, что площадь склада биотоплива достаточно велика, такое размещение защищает биотопливо от дождя и позволяет сэкономит пространство, занимаемое солнечной электростанцией, использующей котел на биотопливе в качестве второго источника теплоты.

Краткое описание фигур чертежей

Фиг. 1 - структурная схема, иллюстрирующая систему производства электроэнергии из солнечной энергии по настоящему изобретению.

Фиг. 2 - схематичный вид, иллюстрирующий концентрирующий солнечный коллектор параболоцилиндрического типа, размещенный на крыше склада биотоплива.

Фиг. 3 - схематичный вид, иллюстрирующий концентрирующий солнечный коллектор, содержащий отражающую линзу Френеля и вакуумную трубку солнечного коллектора.

Фиг. 4 - схематичный вид, иллюстрирующий концентрирующий солнечный коллектор, содержащий пропускающую линзу Френеля и вакуумную трубку солнечного коллектора.

Варианты осуществления изобретения

Способ производства электроэнергии из солнечной энергии с использованием котла на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты и система, отнесенная к этому способу, далее будут описаны более подробно со ссылкой на приложенные чертежи.

Обозначения на фиг.1: 1 - электрогенератор; 2 - турбина; 3 - цилиндр высокого давления турбины 2; 4 - цилиндр низкого давления турбины 2; 5 - конденсатор; 6 - котел на биотопливе; 7 - экономайзер, расположенный в дымоходе 6а котла на биотопливе 6; 8 - промежуточный пароперегреватель, расположенный в дымоходе 6а котла на биотопливе 6; 9 - пароперегреватель, расположенный в дымоходе 6а котла на биотопливе 6; 10 - первый водяной насос; 11 - второй водяной насос котла на биотопливе 6; 12 - бак запаса обессоленной воды, обеспеченный теплоизоляционным слоем для хранения мягкой воды, прошедшей обработку в устройстве химической очистки воды; 13 - вакуумная трубка солнечного коллектора; 14 - параболоцилиндрическое зеркало, здесь n трубок солнечного коллектора 13 и m параболоцилиндрических зеркал 14 расположены так, что образуют поле солнечного коллектора, где n и m - целые положительные числа; 19, 20, 21, 22 - отсекающие клапаны (пневматические, электрические, гидравлические или электромагнитные; на фиг.1 изображены пневматические отсекающие клапаны), которые переключают режимы работы всей системы производства электроэнергии; 23, 24, 25, 26 - регулирующие клапаны (пневматические, электрические или гидравлические; на фиг.1 изображены пневматические регулирующие клапаны), из них клапаны 23 и 24 способны регулировать подачу пара на турбину, клапан 25 способен регулировать подачу воды, а клапан 26 способен регулировать подачу воды в концентрирующий солнечный коллектор; 28 - деаэратор; L1 - уровнемер барабана котла на биотопливе; P1 - аэроманометр на выходе из котла на биотопливе (определяет давление p1); T1 - датчик температуры пара на выходе из котла на биотопливе (определяет температуру t1) и T3 - датчик температуры воды на выходе из концентрирующего солнечного коллектора (определяет температуру t3).

Система производства электроэнергии из солнечной энергии с использованием котла на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты включает концентрирующий солнечный коллектор, котел на биотопливе и турбогенератор. В концентрирующем коллекторе солнечной энергии и котле на биотопливе в качестве рабочего тела используется вода. В концентрирующем солнечном коллекторе используются вакуумные трубки солнечного коллектора 13 в виде вакуумных трубок среднего давления, скомбинированных в последовательно-параллельную матрицу. Выход концентрирующего солнечного коллектора соединен с основанием барабана котла на биотопливе 6а через второй отсекающий клапан 22. Выход пара из барабана котла на биотопливе 6а соединен с цилиндром турбины. Концентрирующий солнечный коллектор и котел на биотопливе нагревают одну и ту же воду для генерации водяного пара, который приводит в действие турбину, служащую для работы электрогенератора 2.

Труба входа воды в концентрирующий солнечный коллектор последовательно соединена с деаэратором 28 и первым водяным насосом 10.

Пароперегреватель 9 последовательно установлен между выходом пара из барабана котла на биотопливе 6а и трубой, соединенной с цилиндром турбины. Пароперегреватель 9 соединен с входом цилиндра высокого давления турбины 3. Пароперегреватель 9 размещен в дымоходе 6b котла на биотопливе. Уходящий газ из котла на биотопливе нагревает водяной пар и превращает его в сухой пар.

Выход цилиндра высокого давления 3 соединен с промежуточным пароперегревателем 8 через трубу. Промежуточный пароперегреватель 8 соединен с входом цилиндра низкого давления турбины. Промежуточный пароперегреватель 8 размещен в дымоходе 6b котла на биотопливе. Уходящие газы из котла на биотопливе нагревают пар.

Конденсатор 5 соединен с выходом цилиндра турбины. Выход воды конденсатора 5 соединен с деаэратором 28. Выход воды конденсатора 5 соединен с вакуумной трубкой солнечного коллектора 13 и/или с входом воды в котел на биотопливе через деаэратор 28 и первым водяным насосом 10, за счет чего обеспечивается циркуляция воды.

Экономайзер 7 последовательно соединен с трубой входа в котел на биотопливе 6, при этом экономайзер 7 размещен в дымоходе 6b котла на биотопливе. Уходящие газы из котла на биотопливе подогревают воду в котле на биотопливе.

Подпиточный бак воды концентрирующего солнечного коллектора и котла на биотопливе является баком запаса обессоленной воды 12, имеющим теплоизоляционный слой. Бак запаса обессоленной воды 12 соединен с деаэратором 28 через второй водяной насос 11 и далее с вакуумной трубкой солнечного коллектора 13 и с входом воды в котел на биотопливе через деаэратор 28, а также с первым водяным насосом 10. Бак запаса обессоленной воды 12 соединен с выходом концентрирующего солнечного коллектора через первый отсекающий клапан 21.

Датчик температуры T3 расположен на трубе между выходом воды концентрирующего солнечного коллектора и вторым отсекающим клапаном 22 и первым отсекающим клапаном 21. Контрольное значение температуры, отображаемое температурным датчиком Т3, передается на управляющую систему второго отсекающего клапана 22 и первого отсекающего клапана 21. Рабочая температура температурного датчика Т3 устанавливается в пределах значения температуры безопасной работы котла на биотопливе.

На фиг.2 показана схема параболоцилиндрического концентрирующего солнечного коллектора, размещенного на крыше склада биотоплива. Концентрирующий солнечный коллектор включает параболоцилиндрическое зеркало 14 и вакуумную трубку солнечного коллектора 13, где вакуумная трубка солнечного коллектора 13 расположена на фокальной линии параболоцилиндрического зеркала. Здесь, позицией 17 обозначена крыша склада биотоплива.

На фиг.3 показана схема концентрирующего солнечного коллектора, включающего отражающую линзу Френеля и вакуумную трубку солнечного коллектора. Концентрирующий солнечный коллектор включает отражающую линзу Френеля 30 и вакуумную трубку солнечного коллектора 13. Вакуумная трубка солнечного коллектора 13 расположена на фокальной линии отражающей линзы Френеля 30.

На фиг.4 показана схема концентрирующего солнечного коллектора, включающего пропускающую линзу Френеля и вакуумную трубку солнечного коллектора. Концентрирующий солнечный коллектор включает пропускающую линзу Френеля 31 и вакуумную трубку солнечного коллектора 13. Вакуумная трубка солнечного коллектора 13 расположена на фокальной линии пропускающей линзы Френеля 31.

Склад запаса биотоплива для котла на биотопливе имеет крышу подходящей длины и достаточно большой площади. Концентрирующий солнечный коллектор расположен на крыше склада запаса биотоплива. Вода используется в качестве теплоносителя в концентрирующем солнечном коллекторе и котле на биотопливе и по выбору или одновременно подается в вакуумную трубку солнечного коллектора и котел на биотопливе после обработки с помощью устройства химической очистки воды (бак запаса обессоленной воды для любого известного устройства химической очистки воды необходимо обеспечить теплоизоляционным слоем). Далее вода превращается в пар, который поступает в турбину для привода электрогенератора.

Котел на биотопливе и концентрирующий солнечный коллектор обеспечены отсекающими клапанами 18, 19, 20, 22 (пневматическими, электрическими, гидравлическими или электромагнитными). Рабочее состояние воды и пара в котле на биотопливе и концентрирующем солнечном коллекторе может быть легко изменено с помощью открытия или закрытия некоторых отсекающих клапанов, таким образом вся система производства электроэнергии может работать в режиме производства электроэнергии из солнечной энергии, производства электроэнергии с помощью котла на биотопливе или в комбинированном режиме производства электроэнергии.

Очевидно, что котел на биотопливе 6 с фиг.1 может быть заменен на котел, работающий на синтезированном газе, угле, мазуте, природном газе, метане из каменного угля, или на другой известный котел.

Также понятно, что вакуумная трубка солнечного коллектора с фиг.1-4 может быть заменена на известную черную трубку солнечного коллектора.

Работа системы производства электроэнергии из солнечной энергии описана далее со ссылкой на фиг.1 и 2.

В концентрирующем коллекторе солнечной энергии и котле на биотопливе в качестве рабочего тела для поглощения и удержания теплоты используется вода. Котел на биотопливе работает как второй источник теплоты для обеспечения дополнительного источника теплоты при производстве электроэнергии из солнечной энергии. Котел на биотопливе и концентрирующий солнечный коллектор запускаются одновременно.

Процесс работы включает следующие этапы:

1) разжигают котел на биотопливе, когда уровень воды в барабане котла на биотопливе достигает заданного; включают турбогенератор для работы в режиме теплоэлектростанции с котлом на биотопливе;

2) запускают концентрирующий солнечный коллектор (в этот момент первый клапан управления находится в закрытом состоянии); замеряют температуру t3 воды на выходе из концентрирующего солнечного коллектора; открывают второй клапан управления, расположенный между выходом воды концентрирующего солнечного коллектора и барабаном котла на биотопливе, когда t3 ≥95°C, и открывают третий клапан управления для регулирования подачи воды к трубке солнечного коллектора; подают воду в барабан котла на биотопливе; регулируют подачу воды в трубку солнечного коллектора для обеспечения t3 ≥95°C в соответствии с температурой воды t3 и поддерживают уровень воды в барабане котла на биотопливе, давление пара и температуру пара на выходе из котла на биотопливе в заданных интервалах значений, а также поддерживают устойчивый режим работы турбины за счет автоматического регулирования системой управления турбогенератора;

3) закрывают второй клапан управления на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора и третий клапан управления для регулирования подачи воды к трубке солнечного коллектора для предотвращения вытекания воды из трубки солнечного коллектора и сохранения теплоты и поддержания в рабочем состоянии, если подача воды в трубку солнечного коллектора устанавливается на минимальном уровне, при этом если температура воды t3 на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора, определенная системой управления турбогенератора, снизилась до t3<95°C; переключают турбогенератор в режим теплоэлектростанции; увеличивают подачу топлива в котел на биотопливе автоматическим регулированием системой управления турбогенератора для поддержания заданных значений давления и температуры пара на выходе пара из котла на биотопливе и поддержания устойчивого режима работы турбогенератора;

4) открывают первый клапан управления, расположенный между выходом воды из концентрирующего солнечного коллектора и подпиточным баком, если температура t3 на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора продолжает падать и становится ниже t3=5-9°C; открывают перепускной клапан для сброса воды комнатной температуры из трубки солнечного коллектора в бак запаса обессоленной воды; открывают сливной клапан для сброса воды из трубок солнечного коллектора; подают сжатый воздух через отверстие в перепускном клапане во все трубки солнечного коллектора до полного удаления воды; поддерживают концентрирующий солнечный коллектор и трубки солнечного коллектора в сухом состоянии, предотвращающем перемерзание; переключают турбогенератор в режим работы теплоэлектростанции с котлом на биотопливе; и

5) повторяют этап 1), если температура воды в трубке солнечного коллектора увеличивается и достигает t3 ≥95°C при возобновлении солнечного излучения; подают воду в котел на биотопливе и снижают подачу топлива в котел на биотопливе за счет автоматического регулирования системой управления турбогенератора.

Новый запуск системы производства электроэнергии из солнечной энергии (или перезапуск всей системы после капитального ремонта) по настоящему изобретению: до восхода солнца закрывают отсекающий клапан 21, открывают отсекающие клапаны 18, 19, 20, 22 и запускают второй водяной насос 11 для заполнения барабана котла на биотопливе 6а до заданного уровня, определяемого уровнемером L1, и вода заполняет все вакуумные трубки солнечного коллектора. Во время восхода солнца разжигают котел на биотопливе и запускают турбогенератор для обеспечения рабочего процесса в режиме теплоэлектростанции с котлом на биотопливе. Во время восхода солнца солнечное излучение резко возрастает до наивысшего значения за полчаса в 8:00, нагретая вода из концентрирующего солнечного коллектора поступает в барабан котла на биотопливе 6а. При расходе 65 т/ч средняя температура и давление в котле на биотопливе могут быть: давление p1=5,29 мПа, температура t1=450°C, а температура воды на выходе из экономайзера 7 составляет примерно 231°C. Поддержание уровня воды в барабане котла на биотопливе 6а, а также значений p1 и t1 в заданных интервалах является условием устойчивого режима работы турбогенератора.

Схема А применима если концентрирующий солнечный коллектор и котел на биотопливе, используемый в качестве дополнительного источника теплоты, работают одновременно в виду облачных и дождливых дней с суточной периодичностью. Особенности схемы А являются следующими.

В облачные и дождливые дни с суточной периодичностью температура воды t3 на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора падает, из-за чего система управления турбогенератора производит автоматическое регулирование для увеличения подачи топлива в котел на биотопливе до тех пор, пока уровень воды в барабане 6а, а также значения p1 и t1 не будут поддерживаться в заданных интервалах. Когда слой облаков утолщается и начинается дождь, температура воды t3 на выходе воды из солнечного коллектора продолжает падать, и когда температура t3 опускается с 231°C примерно до 95°C (что соответствует наименьшему температурному значению для безопасной работы котла на биотопливе), второй отсекающий клапан 22 на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора и третий отсекающий клапан 19 закрываются для предотвращения вытекания воды из вакуумной трубки солнечного коллектора и поддержания воды в нагретом и рабочем состоянии. Таким образом, турбогенератор переходит в режим теплоэлектростанции. Когда облака рассеиваются и появляется солнечное излучение, температура воды t3 на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора увеличивается и становится выше 95°C, второй отсекающий клапан 22 и третий отсекающий клапан 19 открываются для продолжения работы солнечного коллектора и поступления воды в барабан котла на биотопливе 6а. Вместе с ростом температуры воды в вакуумных трубках солнечного коллектора подача топлива в котел на биотопливе снижается за счет автоматического регулирования турбогенератора.

Схема В применима в темное ночное время, а особенности процесса работы по схеме В являются следующими.

Перед наступлением ночи, когда солнечные лучи не попадают на концентрирующий солнечный коллектор, температура воды на выходе из концентрирующего солнечного коллектора падает, и если t3 упадет до интервала значений от 9°C до 5°C (t3 ≥5°C), система выполняет схему А. Вода в вакуумной трубке солнечного коллектора не вытекает и находится в нагретом рабочем состоянии. Турбогенератор переключен в режим теплоэлектростанции до тех пор, пока не наступит безоблачный день и не появятся солнечные лучи.

Схема C применяется в ночное время, когда температура падает до точки замерзания воды (или в облачные дни, когда температура падает до точки замерзания воды), особенности процесса работы по схеме C являются следующими.

Перед наступлением ночи и темноты, когда солнечные лучи не падают на концентрирующий солнечный коллектор, система применяет схему C. Если t3 продолжает падать и становится t3=5-9°C, первый отсекающий клапан 21 и перепускной клапан 27 открываются для сброса воды комнатной температуры из вакуумной трубки солнечного коллектора в бак запаса обессоленной воды 12. Сливной клапан 29 открыт для удаления воды, оставшейся в вакуумных трубках солнечного коллектора. Сжатый воздух подается через отверстие перепускного клапана во все вакуумные трубки до полного удаления из них воды. Таким образом, концентрирующий солнечный коллектор и его вакуумные трубки поддерживаются в сухом состоянии для предотвращения перемерзания, а турбогенератор переключается в режим производства электроэнергии от котла на биотопливе.

Заключение

Система производства электроэнергии по настоящему изобретению является системой производства электроэнергии из солнечной энергии с использованием котла на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты, в которой нагревается вода. Настоящее изобретение упрощено за счет исключения системы аккумулирования тепла (использующей теплопроводящее масло или расплавленную соль в качестве теплоносителя), используемой в солнечных электростанциях предшествующего уровня техники, а также способно выборочно или одновременно использовать источник тепла от солнца или котла на биотопливе в зависимости от изменения солнечного излучения, при смене дня и ночи, изменении погоды для поддержания непрерывной работы турбогенератора днем и ночью, в результате чего повышается КПД системы производства электроэнергии из солнечной энергии, а также решается проблема перемерзания концентрирующего солнечного коллектора зимой.

1. Способ производства электроэнергии из солнечной энергии с использованием котла на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты в системе, включающей:
концентрирующий солнечный коллектор,
котел на биотопливе и
турбогенератор,
характеризующейся тем, что
в концентрирующем солнечном коллекторе и котле на биотопливе в качестве рабочего тела для поглощения и накапливания теплоты используют воду,
котел на биотопливе используют в качестве вспомогательного источника теплоты для обеспечения дополнительного источника теплоты при производстве электроэнергии из солнечной энергии,
при этом способ включает следующие этапы:
(1) разжигают котел на биотопливе, когда уровень воды L1 в барабане котла на биотопливе достигает заданного уровня, запускают турбогенератор в соответствии с рабочим процессом теплоэлектростанции с котлом на биотопливе;
(2) запускают концентрирующий солнечный коллектор; определяют температуру воды t3 на выходе из концентрирующего солнечного коллектора; открывают второй клапан управления, расположенный между выходом воды концентрирующего солнечного коллектора и барабаном котла на биотопливе, когда t3 ≥? 95°C, и открывают третий клапан управления для регулирования подачи воды к трубке солнечного коллектора; подают воду в барабан котла на биотопливе; регулируют подачу воды к трубке солнечного коллектора для обеспечения t3 ≥95°C в соответствии с температурой воды t3 и поддерживают уровень воды в барабане котла на биотопливе, давление пара и температуру пара на выходе из котла на биотопливе в заданных интервалах значений, а также поддерживают устойчивый режим работы турбогенератора с помощью автоматического регулирования системой управления турбогенератора;
(3) закрывают второй клапан управления на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора и третий клапан управления для регулирования подачи воды к трубке солнечного коллектора для предотвращения вытекания воды из трубки солнечного коллектора и сохранения теплоты, и поддержания в рабочем состоянии, если подача воды в трубку солнечного коллектора установлена на минимальном уровне, а температура воды t3 на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора, определенная турбогенератором, снизилась при этом до t3<95°C; переключают турбогенератор в режим теплоэлектростанции; увеличивают подачу топлива в котел на биотопливе с помощью системы управления турбогенератора для поддержания заданных значений давления и температуры пара на выходе пара из котла на биотопливе и поддержания устойчивого режима работы турбогенератора;
(4) открывают первый клапан управления, расположенный между выходом воды из концентрирующего солнечного коллектора и подпиточным баком, если температура t3 на выходе воды из концентрирующего солнечного коллектора продолжает падать ниже t3=5-9°C; открывают перепускной клапан для сброса воды комнатной температуры из трубки солнечного коллектора в бак запаса обессоленной воды; открывают сливной клапан для сброса оставшейся воды из трубок солнечного коллектора; подают сжатый воздух через отверстие в перепускном клапане во все трубки солнечного коллектора до полного удаления из них воды; поддерживают концентрирующий солнечный коллектор и трубки солнечного коллектора в сухом состоянии, предотвращающем перемерзание; переключают турбогенератор в режим работы теплоэлектростанции с котлом на биотопливе; и
(5) повторяют этап (1), если температура воды в трубке солнечного коллектора возрастает до t3 ≥95°C при возобновлении солнечного излучения; подают воду в котел на биотопливе и снижают подачу топлива в котел на биотопливе с помощью автоматического регулирования турбогенератора.

2. Система производства электроэнергии из солнечной энергии, использующая котел на биотопливе в качестве дополнительного источника теплоты в соответствии со способом по п.1, включающая:
концентрирующий солнечный коллектор,
котел на биотопливе и
турбогенератор,
характеризующаяся тем, что:
в концентрирующем солнечном коллекторе и в котле на биотопливе в качестве рабочего тела для поглощения и удержания теплоты используют воду;
концентрирующий солнечный коллектор включает трубки солнечного коллектора, скомбинированные в последовательно-параллельную матрицу;
выход концентрирующего солнечного коллектора соединен с основанием барабана котла на биотопливе (6а) через второй клапан управления; и
выход пара из барабана котла на биотопливе (6а) соединен с цилиндром турбины.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что:
концентрирующий солнечный коллектор включает вакуумные трубки среднего давления, скомбинированные в последовательно-параллельную матрицу;
выход концентрирующего солнечного коллектора соединен с основанием барабана котла на биотопливе (6а) через второй клапан управления; и
выход пара из барабана котла на биотопливе (6а) соединен с цилиндром турбины.

4. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что:
пароперегреватель (9) установлен последовательно между выходом пара из барабана котла на биотопливе (6а) и трубой, соединенной с цилиндром турбины;
пароперегреватель (9) соединен с входом цилиндра высокого давления турбины (3); и
пароперегреватель (9) размещен в дымоходе (6b) котла на биотопливе.

5. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что:
выход цилиндра высокого давления (3) соединен с промежуточным пароперегревателем (8) с помощью трубы;
промежуточный пароперегреватель (8) соединен с входом цилиндра низкого давления турбины; и
промежуточный пароперегреватель (8) размещен в дымоходе (6b) котла на биотопливе.

6. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что:
конденсатор (5) соединен с выходом цилиндра турбины;
выход воды конденсатора (5) соединен с деаэратором (28); и
выход воды конденсатора (5) соединен с трубкой солнечного коллектора (13) и/или с входом воды в котел на биотопливе через деаэратор (28) и первым водяным насосом (10).

7. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что экономайзер (7) установлен последовательно с трубой входа воды в котел на биотопливе (6), при этом экономайзер (7) размещен в дымоходе (6b) котла на биотопливе.

8. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что:
подпиточный бак концентрирующего солнечного коллектора и котла на биотопливе выполнен в виде бака запаса обессоленной воды (12), имеющего теплоизоляционный слой;
бак запаса обессоленной воды (12) соединен с деаэратором (28) через второй водяной насос (11) и далее соединен с трубкой солнечного коллектора (13), входом воды в котел на биотопливе через деаэратор (28) и первым водяным насосом (10); и
бак запаса обессоленной воды (12) соединен с выходом концентрирующего солнечного коллектора через первый клапан управления (21).

9. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что:
датчик температуры (Т3) расположен на трубе между выходом воды из концентрирующего солнечного коллектора и вторым клапаном управления (22) и первым клапаном управления (21);
датчик температуры (Т3) выполнен с возможностью отправлять определенное им контрольное значение температуры на систему управления второго клапана управления (22) и первого клапана управления (21); и
рабочая температура датчика температуры (Т3) установлена в пределах значений температуры безопасной работы котла на биотопливе.

10. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что концентрирующий солнечный коллектор содержит параболоцилиндрическое зеркало (14) и трубку солнечного коллектора (13), при этом трубка солнечного коллектора (13) расположена на фокальной линии параболоцилиндрического зеркала.

11. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что концентрирующий солнечный коллектор содержит отражающую линзу Френеля (30) и трубку солнечного коллектора (13), при этом трубка солнечного коллектора (13) расположена на фокальной линии отражающей линзы Френеля (30).

12. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что концентрирующий солнечный коллектор содержит пропускающую линзу Френеля (31) и трубку солнечного коллектора (13), при этом трубка солнечного коллектора (13) расположена на фокальной линии пропускающей линзы Френеля (31).



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах. Система гелиотеплохладоснабжения, содержащая южный, выполненный из поглощающего солнечную радиацию материала, и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания, тепловой аккумулятор, образующий с полом здания подпольный воздухопровод, сообщенный с южным, а также расположенные под тепловым аккумулятором один над другим теплообменный и грунтовый воздухопроводы, первый из которых сообщен с северным, а второй снабжен грунтовыми теплопроводящими трубами, при этом система снабжена размещенной в тепловом аккумуляторе вихревой трубой, входом сообщенной с подпольным воздухопроводом, «холодным» каналом - с помещением, а «горячим» - через тепловой аккумулятор с грунтовым воздухопроводом, выходы подпольного и грунтового воздухопроводов подсоединены к «холодному» каналу вихревой трубы, а за местом их подсоединения установлен фильтр, при этом южный и северный воздухопроводы сообщены с атмосферой, а теплообменный - с помещением, отличающаяся тем, что грунтовой воздухопровод выполнен из композиционного материала, который включает металлическое основание, теплоизоляционный и теплоаккумулирующий тонковолокнистый базальт и гидроизоляцию, причем тонковолокнистый базальт продольно расположен в растянутом положении по длине грунтового воздухопровода и закреплен в виде слоя между металлическим основанием и гидроизоляцией.

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии и предназначено для выработки электроэнергии с целью электрической зарядки гибридных и электрических автомобилей, а также автомобилей, имеющих маховичные накопители энергии.

Изобретение предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах. Система гелиотеплохладоснабжения содержит южный, выполненный из поглощающего солнечную радиацию материала, и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания, тепловой аккумулятор, образующий с полом здания подпольный воздухопровод, сообщенный с южным, а также расположенные под тепловым аккумулятором один над другим теплообменный и грунтовый воздухопроводы, первый из которых сообщен с северным, а второй снабжен грунтовыми теплопроводящими трубами, при этом система снабжена размещенной в тепловом аккумуляторе вихревой трубой, входом сообщенной с подпольным воздухопроводом, холодным каналом - с помещением, а горячим - через тепловой аккумулятор с грунтовым воздухопроводом, выходы подпольного и грунтового воздухопроводов подсоединены к холодному каналу вихревой трубы, а за местом их подсоединения установлен фильтр, при этом южный и северный воздухопроводы сообщены с атмосферой, а теплообменный - с помещением, при этом система снабжена термоэлектрическим генератором, выполненным в виде корпуса и комплекта дифференциальных термопар, причем в корпусе расположен проходной канал для горячего теплоносителя и проходной канал для холодного теплоносителя, кроме того, входной патрубок проходного канала для горячего теплоносителя соединен каналом горячего потока вихревой трубы, а выходным своим патрубком - с грунтовым воздухопроводом, при этом входной патрубок проходного канала для холодного теплоносителя соединен с каналом холодного потока вихревой трубы, выходным своим патрубком - с помещением.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам и устройствам обеспечения энергией удаленных сельскохозяйственных объектов, не обеспеченных стационарным энергообеспечением.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для опреснения соленой воды с использованием солнечной и ветровой энергий. Солнечно-ветровой опреснитель содержит емкость для опреснения воды, установленный над ней прозрачный конденсатор с патрубком для выхода паровоздушной смеси в верхней части с установленной в нем крылаткой, закрепленной на валу ветродвигателя.

Изобретение относится к области гелиотехники и предназначено для энергоснабжения объектов сельскохозяйственного и индивидуального назначения. Фотоэлектрическая тепловая система содержит, по меньшей мере, один солнечный тепловой коллектор, трубопровод подачи жидкости в солнечный тепловой коллектор, трубопровод отвода жидкости из солнечного теплового коллектора в бак-аккумулятор (термос), при этом трубопровод подачи жидкости в солнечный тепловой коллектор соединен, по меньшей мере, с одним фотоэлектрическим тепловым модулем, расположенным уровнем ниже солнечного теплового коллектора и соединенным последовательно с ним, при этом подача жидкости в фотоэлектрический тепловой модуль осуществляется через трубопровод из напорного бака, установленного выше уровня солнечного теплового коллектора, по меньшей мере, в один из трубопроводов вмонтирован соленоидный клапан, имеется, по меньшей мере, одно термореле с индивидуальным для фотоэлектрического теплового модуля или солнечного теплового коллектора датчиком, причем управляющие контакты соленоидного клапана подключены и коммутируются с помощью термореле, при этом солнечный тепловой коллектор и фотоэлектрический тепловой модуль выполнены в виде приемников солнечного излучения, представляющих собой резервуары, которые имеют форму прямоугольного параллелепипеда, а на рабочей поверхности резервуара фотоэлектрического теплового модуля расположена батарея солнечных элементов, внутри резервуаров фотоэлектрического теплового модуля и солнечного теплового коллектора параллельно рабочей поверхности с зазором относительно ее расположена перегородка, не достигающая верхней и нижней стенки резервуара.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для проведения химических реакций. Гелиоустановка для химических реакций включает патрубки, нагреватель.

Многофункциональная солнечноэнергетическая установка (далее МСЭУ) относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к использованию солнечного излучения для получения электрической энергии, обеспечения горячего водоснабжения и естественного освещения помещений различного назначения, содержащая оптически активный прозрачный купол, представляющий собой двояковыпуклую прямоугольную линзу, фотоэлектрическую панель, солнечный коллектор, круглые плоские горизонтальные заслонки полых световодов, полые световодные трубы, теплоприемную медную пластину солнечного коллектора, рассеиватель солнечного света, микродвигатели круглых плоских горизонтальных заслонок полых световодных труб, круговые светодиодные лампы, аккумуляторные батареи, датчики света и температуры, электронный блок управления, пульт управления, бак-аккумулятор, теплообменник, насос, обратный клапан, шестигранные медные трубопроводы, инвертор и опору с опорными стойками для поддержания конструкции МСЭУ.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами для получения электрической и тепловой энергии. В солнечном модуле с концентратором, содержащем прозрачную фокусирующую призму с углом полного внутреннего отражения где n - коэффициент преломления материала призмы, с треугольным поперечным сечением, имеющую грань входа, на которую падает излучение по нормали к поверхности грани входа, и грань переотражения излучения, образующую острый двухгранный угол φ с гранью входа, и грань выхода концентрированного излучения и устройство отражения, образующее с гранью переотражения острый двухгранный угол ψ, который расположен однонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, устройство отражения состоит из набора зеркальных отражателей длиной L0 с одинаковыми острыми углами ψ, установленных на некотором расстоянии друг от друга, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ, который расположен разнонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, линии касания плоскости дополнительного зеркального отражателя с гранью входа и линия касания плоскости зеркального отражателя устройства переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, длина проекции дополнительного зеркального отражателя на поверхность грани входа больше длины проекции зеркального отражателя устройства отражения на поверхность грани входа на величину В другом варианте солнечного модуля с концентратором, содержащем прозрачную фокусирующую призму с треугольным поперечным сечением, с углом входа лучей β0 и углом полного внутреннего отражения , где n - коэффициент преломления призмы, имеющую грань входа и грань переотражения излучения, образующие общий двухгранный угол φ, грань выхода концентрированного излучения и устройство отражения, образующее с гранью переотражения острый двухгранный угол ψ, который расположен однонаправлено с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, устройство отражения состоит из набора установленных на некотором расстоянии друг от друга зеркальных отражателей длиной L0 с одинаковыми острыми углами ψ, с устройством поворота относительно грани переотражения, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота относительно поверхности грани входа, угол наклона дополнительных зеркальных отражателей к поверхности грани входа расположен разнонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, оси устройства поворота дополнительного зеркального отражателя на грани входа и оси устройства поворота зеркального отражателя на устройстве переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, длина проекции дополнительного зеркального отражателя на поверхность входа больше длины проекции зеркального отражателя устройства отражения на поверхность входа на величину В способе изготовления солнечного модуля с концентратором путем изготовления фокусирующей призмы из оптически прозрачного материала, установки приемника излучения, устройства переотражения с зеркальными отражателями из закаленного листового стекла или другого прозрачного листового материала изготавливают и герметизируют стенки полости фокусирующей призмы с острым двухгранным углом при вершине 2-12° и затем заполняют полученную полость оптически прозрачной средой, устанавливают герметично приемник излучения и производят сборку дополнительных зеркальных отражателей с устройствами поворота на рабочей поверхности фокусирующей призмы и устройства поворота для устройства переотражения.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентраторами для получения электричества и/или тепла. Солнечный модуль с концентратором состоит из приемника солнечного излучения и цилиндрического солнечного концентратора, отражающая поверхность которого образована прямоугольными зеркально отражающими пластинами - фацетами.

Изобретение предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах. Система гелиотеплохладоснабжения и качественного воздухообмена в зданиях содержит южный, выполненный из поглощающего солнечную радиацию материала, и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания, тепловой аккумулятор, образующий с полом здания подпольный воздухопровод, сообщенный с южным воздухопроводом, а также расположенные под тепловым аккумулятором один над другим теплообменный и грунтовый воздухопроводы, первый из которых сообщен с северным, а второй снабжен грунтовыми теплопроводящими трубами, при этом система снабжена размещенной в тепловом аккумуляторе вихревой трубой, а теплообменный воздухопровод снабжен всасывающим фильтром, который установлен в помещении и выполнен в виде узла очистки внутреннего воздуха, состоит из диффузора с винтообразными продольно размещенными канавками, входящими в круговую канавку, соединенную со сборником загрязнений, в котором размещено осушивающее устройство в виде емкости с адсорбирующим веществом. Изобретение должно обеспечить очистку выбрасываемого воздуха и устранение специфических для животноводческих ферм запахов. 3 ил.

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в электрическую и может применяться в качестве автономного источника электрической энергии, используя для нагрева, например, солнечную тепловую энергию или любой другой источник тепла. Устройство для реализации способа содержит нагреватель-испаритель 1 с теплообменными ребрами 2, аэролифт 3, конденсатор 4, эжектор 5, преобразователь энергии 6, патрубок 7. Внутри устройства циркулирует жидкость 8. Технический результат состоит в упрощении реализации способа, конструкции, повышении надежности, долговечности, экологичности и экономичности, расширении области применения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области энергетики и может быть использована для выработки электроэнергии, горячей воды и пара. Способ получения тепловой и электрической энергии включает фокусирование солнечных лучей концентратором на неподвижную тепловоспринимающую поверхность и последующее передвижение по ней фокуса в соответствии с перемещением солнца, нагрев через тепловоспринимающую поверхность теплоносителя и преобразование полученной тепловой энергии в электрическую. В качестве концентратора используют вогнутое зеркало, которое перемещают путем слежения за солнцем, при этом тепловоспринимающую поверхность размещают на пересечении вертикальной и горизонтальных осей, вокруг которых осуществляют поворот концентратора при слежении. Для поворота концентратора вокруг вертикальной оси включают первый электродвигатель, в результате чего червяк 5 начинает вращаться и поворачивать зубчатое колесо 2 вместе с платформой 1. При достижении концентратором нужного положения (азимута) выключают первый электродвигатель. Для поворота концентратора вокруг горизонтальной оси включают второй электродвигатель, благодаря чему начинают вращаться вал 14 с червяком 13, который посредством зубчатого колеса 12 и связанного с ним червяка 10 поворачивает зубчатый сектор 9 с осью 6 и колесом 7. При этом за счет цепной передачи 8 происходит поворот ведомого колеса 15 с горизонтальной осью 17 и концентратором до требуемого положения, после чего производят его фиксирование путем выключения двигателя. При этом на нижней части тепловоспринимающей поверхности сферы 19 формируется световое пятно сконцентрированных солнечных лучей, которое перемещается по этой поверхности в процессе слежения за солнцем в течение светового дня. Изобретение должно обеспечить повышение стабильности параметров энергоносителей, повышение КПД, а также улучшение эксплуатационных характеристик. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах. Система гелиотеплохладоснабжения содержит южный, выполненный из поглощающего солнечную радиацию материала, и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания, тепловой аккумулятор, образующий с полом здания подпольный воздухопровод, сообщенный с южным воздухопроводом, а также расположенные под тепловым аккумулятором один над другим теплообменный и грунтовый воздухопроводы, второй из которых снабжен грунтовыми теплопроводящими трубами, при этом в тепловом аккумуляторе размещена вихревая труба, выходы подпольного и грунтового воздухопроводов подсоединены к «холодному» каналу вихревой трубы, при этом южный и северный воздухопроводы сообщены с атмосферой, а теплообменник - с помещением, а также южный воздухопровод снабжен суживающимся соплом, которое установлено вне помещения и содержит завихритель, состоящий из четырех пластин, причем у входного отверстия суживающегося сопла на внутренней поверхности выполнена круговая канавка, соединенная с устройством удаления загрязнений. Технический результат изобретения заключается в снижении энергозатрат на привод нагнетательного вентилятора путем очистки всасываемого атмосферного воздуха от каплеобразных и твердых частиц. 2 ил.

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. Солнечная энергетическая установка включает, по меньшей мере, один коллектор, теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, парогенератор, паровую турбину, конденсатор, причем теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии заполнен высокотемпературной жидкостью, при этом установка включает первый замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературным теплоносителем, в который последовательно включены коллектор и теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, причем первый контур содержит теплообменник, расположенный в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии, второй замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии и парогенератор, причем второй контур содержит два теплообменника, расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии и в парогенераторе, заполненном высокотемпературной жидкостью, третий замкнутый циркуляционный контур с низкокипящим рабочим веществом. Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности преобразования солнечной энергии. 6 з.п. ф-лы, 1 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.

Изобретение относится к устройствам альтернативного энергоснабжения с использованием комбинированных средств получения тепла, холода и электричества при помощи ветровой и солнечной энергии, которые предназначены преимущественно для автономного кондиционирования и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий. Комплекс автономного электротеплоснабжения здания установлен на крыше здания внутри прозрачного купола, в верхней зоне купола укреплен бак-накопитель теплоносителя, внутри которого размещен контейнер с теплоаккумулирующим материалом, а внутри контейнера размещен теплогенератор, кинематически связанный с валом ветропривода, бак-накопитель установлен на опорной вертикальной трубе квадратного сечения, сообщающейся с теплоносителем, теплоизолированной по двум внешним граням, замкнутый контур образуют бак, радиаторы нагрева-охлаждения, труба квадратного сечения и эрлифт, включающий воздушный насос с возможностью подачи воздуха из трубы, сообщающейся с воздушным слоем над теплоносителем в баке, в полость трубы квадратного сечения посредством микропористого распылителя, отражатель солнечных лучей выполнен в виде параболического конуса с вертикальной осью оптического фокуса, с которым совмещена вертикальная труба, на двух гранях вертикальной трубы размещены элементы Пельтье, дополнительно снабженные поглотителями солнечного излучения в виде оребренных металлических пластин, элементы Пельтье электрически соединены последовательно и подключены через разделительные диоды параллельно электрогенератору и обмотке подмагничивания ферромагнитного ротора к суммирующему диоду питания воздушного насоса и стабилизатору заряда буферного аккумулятора, подключенного через инвертор к электросети, которая соединена с переключателем режимов элементов Пельтье через регулируемый выпрямитель тока и выключателем электронагревателя теплоносителя в баке-накопителе. Изобретение должно повысить степень использования возобновляемых источников энергии. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к тепло- и гелиотехнике, а именно к ресурсосберегающим и энергосберегающим устройствам, основанным на солнечной энергии и обеспечивающим микроклимат в различных сооружениях, использующих водоемы, находящиеся вблизи них. Наземная часть гелиоэнергетического сооружения состоит из солнечно-теплового теплообменника в форме двойной крыши, состоящей из двух частично или полностью прозрачных покрытий 19 и 20, смесительного 5 и поверхностного 8 теплообменников, теплоаккумулятора 1, эффективность которого повышена за счет конструкции приемного и заборного температурных распределителей. Наземная часть сооружения соединена трубами с прудом или бассейном, с которым происходит водообмен водонаполненного теплоаккумулятора 1 посредством смесительного 5 и поверхностного 8 теплообменников, в которых в процессе их функционирования происходит аэрация воды. Наземная часть гелиоэнергетического сооружения может быть связана с плавучей наводной частью, включающей выравнивающие емкости с выравнивающим распределителем, посредством которого обеспечивается выравнивание плавучей части сооружения по уровню, плавающие солнечные коллекторы, а также коллекторы, конструктивно совмещенные с солнечными батареями, с экономичными приводами их ориентации на солнце. При таком выполнении повышается эффективность использования гелиоэнергетического сооружения. 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в тепловую, в частности к системам солнечного теплоснабжения, размещенным на строительных конструкциях зданий и сооружений, и предназначенным для обогрева и (или) горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, коттеджей, сельских усадебных домов, офисов, общественных зданий, теплиц и других объектов. Система солнечного теплоснабжения состоит из опорной конструкции, на которой размещены солнечные коллекторы, соединенные входными и выходными патрубками с баком-аккумулятором, при этом в качестве опорной конструкции использованы дугообразные трубы, пристроенные к арочной теплице и выполненные с конструкцией теплицы заодно, изготовленные с отверстиями одного диаметра, выполненными с равным шагом, при этом коаксиально на каждую дугообразную трубу установлена с небольшим зазором дугообразная труба большего диаметра и меньшей длины, с отверстиями того же диаметра, что и на внутренней трубе и с тем же шагом, с возможностью перемещения наружной трубы относительно внутренней и фиксацией ее положения путем жесткого соединения труб через совпавшие отверстия, причем верхние и нижние концы наружных труб соединены горизонтально между собой стержнями, образуя раму для размещения каждого солнечного коллектора, при этом в баке-аккумуляторе установлен теплообменник, который соединен с солнечными коллекторами, а к баку-аккумулятору подсоединен приемник тепловой энергии. Технический результат - простота конструкции для установки солнечных коллекторов системы солнечного теплоснабжения. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности к конструкциям солнечных фотоэлектрических станций, размещенных на строительных конструкциях зданий (козырьки или навесы над крыльцом, балконом, террасой и т.д.). Солнечная фотоэлектрическая станция выполнена из нескольких дугообразных труб, по крайней мере, двух. Верхние концы труб соединены между собой горизонтально стержнем и прикреплены к стене. Нижние концы труб также соединены между собой горизонтально стержнем, при этом к каждому нижнему концу трубы прикреплены стержни, упирающиеся в стену и соединенные также между собой горизонтальным стержнем, на трубы установлены рельсы из с-профиля, на каждую рельсу установлено по два колеса, соединенных между собой вертикальными и горизонтальными стержнями, образуя раму для установки на нее солнечной батареи, к горизонтальным стержням прикреплена тяговая цепь, проходящая через блоки, установленные на стержнях опорной конструкции, и регулирующая движение солнечной батареи звездочка, под направляющими трубами установлена кровля из поликарбоната. Технический результат - простота конструкции для установки солнечной батареи солнечной фотоэлектрической станции, при этом конструкция позволяет регулировать угол наклона солнечной батареи относительно горизонта в течение года. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх