Агрокомплекс по производству микроводорослей с использованием геотермальных источников

Авторы патента:

Ильвицкая Светлана Валерьевна (RU)

Шаповалов Дмитрий Анатольевич (RU)

Чистякова Анастасия Геннадьевна (RU)

Y02P60/50 -

Y02P60/12 -

Y02E10/10 -

F03G7/04 - использующие разность давления и температур, возникающую в природе (F03G 7/06 имеет преимущество)

E04H5/08 - здания или группы зданий для сельскохозяйственных целей (силосы E04H 7/22; хранилища для навоза A01C 3/02; теплицы A01G 9/14)

A01G33/00 - Культивирование морских водорослей

Владельцы патента RU 2771226:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет по землеустройству" (RU)

Изобретение относится к агропромышленному комплексу. Агрокомплекс по производству микроводорослей с использованием геотермальных источников содержит сооружение из двух блоков: административного и промышленного, включающего в себя накопительный бак для аварийной подачи воды в открытые реакторы и в теплицу, а также для проведения исследований микроводорослей лаборатории. От каждой из лаборатории вниз по склону располагаются в разных уровнях реакторы открытого типа для выращивания микроводорослей, под которыми расположены геотермальные энергетические установки-резервуары прямого типа, использующие для выработки электроэнергии сухой пар. Через фильтры сухой пар поднимается для вращения в них турбины, поступая напрямую из геотермальной скважины, пройдя через конденсатор и градирню, предназначенную для охлаждения оборотной воды, используемой для отведения тепла от технологического оборудования в системах оборотного водоснабжения. Конденсат возвращается в резервуар посредством нагнетательной скважины и подогреваются микроводоросли в открытых реакторах, из которых одна часть выращенной биомассы поступает на корм крупному рогатому скоту в коровник, а другая в качестве запаса - в силосные башни. В результате ферментативной и микробиологической переработки организмом скота образуется органическое удобрение, часть которого возвращается в реакторы для создания питательной среды. Обеспечивается автономное и безотходное сельскохозяйственное производство микроводорослей на основе геотермальной энергии. 2 ил.

Изобретение относится к агропромышленному комплексу, в частности к проектированию комплексов, предназначенных для выращивания микроводорослей с использованием геотермальных источников.

В последнее время в различных отраслях сельского хозяйства актуальным направлением становится использование ресурсосберегающих технологий. Одним из таких направлений служит использование в качестве витаминно-кормовой добавки и профилактического средства против болезней биомассы микроводорослей. Для усиления энергоэффективности в агрокомплексе используются геотермальные источники [1].

Биомасса водорослей, получаемая при культивировании под открытым небом, используется для изучения их кормовых достоинств как источника белка и физиологически активных соединений.

Наибольшую эффективность в приросте микроводорослей можно достичь с применением альтернативных источников энергии, таких как геотермальные. Они обладают следующими достоинствами:

- Бесконечность ресурсов

- Независимость от погоды, климата и времени

- Многогранность применения

- Экологически безопасна

- Низкая себестоимость

- Обеспечивает энергонезависимость государству

- Компактность оборудования станций

Первый фактор самый основной, побуждает изучать такую отрасль, поскольку альтернатива нефти достаточно актуальна. Отрицательные изменения на нефтяном рынке усугубляют глобальный экономический кризис. При работе установок не загрязняется внешняя среда, в отличие от других. Да и сам по себе цикл не требует зависимости от ресурсов и его транспортировки. Комплекс сам себя обеспечивает и не зависит от других.

Выбросы вредных газов очень незначительны и не сопоставимы с другими производствами. Оборудование позволяет эффективно удалять его. Отходы сбрасываются в землю, где оборудованы колодцы специальными цементными каркасами. Такая методика позволяет исключить возможность загрязнения грунтовых вод.

Положительные результаты использования геотермальной энергии свидетельствуют о необходимости проведения дальнейшей исследовательской работы и последующего внедрения в производство [2].

Таким образом, использование геотермальных источников при производстве микроводорослей во многих производственных ветвях деятельности общества даст положительные результаты, такие как повышение продуктивности, улучшение качества получаемой продукции, увеличение прибыли, что в дальнейшем может привести многие отрасли к переходу на более новый и высокий уровень развития, при этом снижая негативное воздействие на окружающую среду. [3]

Важные условия для продуктивного биотехнологического производства микроводорослей - это солнечный свет, тепло, вода, питательная среда, насыщенная микроэлементами, и углекислый газ. Поддержание данных параметров обеспечивается благодаря современным системам автоматического управления мощностью системы обогрева на основе геотермальных источников, исполнительными механизмами режима питания минеральными веществами, досвечивания искусственными источниками освещения, концентрации углекислого газа и другим инженерным оборудованием [4]. Таким образом, автоматизация и механизация технологических процессов позволит увеличить объемы данного производства и сделать его круглосуточным и круглогодичным.

Известны геотермальные энергетические установки, состоящие из паровой турбины, работающей на геотермальном паре, конденсатора с системой охлаждения воды и элементов тепловой системы, где эта вода используется для отвода тепла от оборудования (маслоохладитель, охладитель генератора и т.п.) [5].

Недостаток этой установки - рост температуры охлаждающей воды за пределы допустимого по условиям работы генератора или маслоохладителя при высокой температуре воздуха и, как следствие, необходимость снижения мощности или вывода из действия геотермальной энергетической установки.

Известны геотермальные энергетические комплексы, состоящие из паровой турбины, работающей на геотермальном паре, конденсатора с конденсатосборником, насосом и регулятором уровня конденсата и системой охлаждения воды с регулятором подпитки для обеспечения функционирования элементов тепловой схемы (маслоохладителя, охладителя генератора и т.п.), кроме этого, в холодных климатических зонах эти комплексы имеют в своем составе систему отопления со своим регулятором подпитки [6].

Недостатки этих комплексов - пониженная надежность из-за большого числа автоматических регуляторов, выход из строя которых приводит либо к остановке энергоблока, либо к потере отопления. Кроме того, система оборотного охлаждения воды, рассчитанная на высокую наружную температуру воздуха в летний период, при низкой температуре воздуха зимой выдает такую низкую температуру охлаждающей воды, что это недопустимо по условиям работы генератора и маслоохладителя.

Цель изобретения - создание агрокомплекса, техническое оснащение которого способно обеспечить условия для автономного и безотходного сельскохозяйственного производства микроводорослей на основе геотермальной энергии.

Задачи изобретения: обеспечить безотходность и автономность производства микроводорослей, удешевить себестоимость энергии и микроводорослей за счет предложенной технологии, создать благоприятные условия для улучшения экологической обстановки, увеличить рентабельность сельскохозяйственного производства Российской Федерации, снизить потребление топливно-энергетических ресурсов за счет использования альтернативных источников энергии и впоследствии получать животноводческую продукцию высокого качества.

Агрокомплекс по производству микроводорослей с использованием геотермальных источников представляет собой совокупность установок открытого типа по выращиванию хлореллы при помощи автоматизированной и механизированной безотходной технологии с замкнутым циклом производства (обогрев хлореллы в качестве корма для животноводства за счет энергии, получаемой из отходов животноводческой деятельности, и при функционировании эффективных геотермальных источников) является полностью автономным и безотходным, отличающийся от ближайшего прототипа тем, что число автоматических регуляторов в нем сведено к минимуму, что снизит нагрузку на энергоблок, уменьшит потребляемую мощность, что позволит ему функционировать при низких температурах (фиг. 1).

Принципиальная схема такого культивирования состоит в выращивании водорослей в жидких питательных средах в бассейнах, подогреваемых геотермальными источниками.

Сооружение агрокомплекса состоит из двух блоков: административный блок 1 и промышленный блок 2, включающий себя лаборатории 8, в которых проводятся исследования микроводорослей, и накопительный бак 9 для аварийной подачи воды в открытые реакторы, теплицу 7 (фиг. 1).

От каждой лаборатории 8 вниз по склону располагаются в разных уровнях реакторы открытого типа 4 для выращивания микроводорослей, под ними расположены геотермальные энергетические установки 3, биомасса свободно по трубам перетекает из одной чаши в другую под воздействием силы тяжести (фиг. 1).

Под реакторами открытого типа 4 располагаются довольно простые по конструкции геотермальные установки (резервуары) прямого типа 3, использующие для выработки электроэнергии сухой пар 10 (фиг. 2).

Сухой пар 10 поднимается через фильтры 14 для вращения турбины 15 в них поступает напрямую из геотермальной скважины 12, пройдя через конденсатор 17 и градирню 18, предназначенную для охлаждения оборотной воды, используемой для отведения тепла от технологического оборудования в системах оборотного водоснабжения, таким образом подогреваются открытые реакторы с микроводорослями 4, конденсат 16 возвращается п резервуар 3 посредством нагнетательной скважины 11 (фиг. 2).

Из открытых 4 реакторов одна часть выращенной биомассы поступает на корм крупному рогатому скоту в коровник 5, а другая (в качестве запаса) - в силосные башни 5 (фиг. 1), затем в результате ферментативной и микробиологической переработки организмом скота образуется органическое удобрение, часть которого возвращается в реакторы 4 для создания питательной среды (фиг. 1).

Таким образом, использование предлагаемого агрокомплекса по производству микроводорослей совместно с применением высокотехнологичных способов выработки энергии из альтернативных источников и современных материалов и конструкций выведет современное сельское хозяйство на новый уровень за счет экологичности и энергоэффективности.

Экономическая эффективность геотермальной энергии от использования разработки на предприятии - 1,11 рублей за кВт*ч; экономическая эффективность от производства микроводорослей при использовании геотермальной энергии - от 50 коп./л до 1 руб./л.

Источники информации

1. Алхасов А.Б. Геотермальная энергетика: проблемы, ресурсы, технологии. - М.: Физматлит, 2008. - 376 с.

2. Дворов И.М. Геотермальная энергетика. - М: Наука, 1976. - 192 с.

3. Череменский Г.А. Прикладная геотермия. - Л.: Недра, 1977. - 244 с.

4. Музафаров A.M. Культивирование и применение микроводорослей / A.M. Музафаров, Т.Т. Таубаев. - Ташкент: Фан УзССР, 1984. - 136 с.

5. Р.Д. Пинпо "Выработка электроэнергии на основе преобразования геотермальной энергии". М., ЭНИН, ГПИ, ОМС, 1988.

6. Progekto Geotermiko son-jacintoti zate, Dal Spa, Milan, Marzo de, 1993.

Агрокомплекс по производству микроводорослей с использованием геотермальных источников, содержащий сооружение из блоков, отличающийся тем, что сооружение состоит из двух блоков: административного и промышленного, включающего в себя накопительный бак для аварийной подачи воды в открытые реакторы и в теплицу, а также для проведения исследований микроводорослей лаборатории, от каждой из них вниз по склону располагаются в разных уровнях реакторы открытого типа для выращивания микроводорослей, под которыми расположены геотермальные энергетические установки-резервуары прямого типа, использующие для выработки электроэнергии сухой пар, который поднимается через фильтры для вращения в них турбины, поступая напрямую из геотермальной скважины, пройдя через конденсатор и градирню, предназначенную для охлаждения оборотной воды, используемой для отведения тепла от технологического оборудования в системах оборотного водоснабжения, в результате конденсат возвращается в резервуар посредством нагнетательной скважины и подогреваются микроводоросли в открытых реакторах, из которых одна часть выращенной биомассы поступает на корм крупному рогатому скоту в коровник, а другая в качестве запаса - в силосные башни, затем, в результате ферментативной и микробиологической переработки организмом скота, образуется органическое удобрение, часть которого возвращается в реакторы для создания питательной среды.

Похожие патенты:

Геотермальная электростанция // 2767421

Изобретение относится к геотермальной электростанции. Электростанция включает скважину нагнетания 2 и снабжена компрессором 25, установленным после охладителя 9 перед конденсатором 26, выполненным с возможностью передачи теплоты сетевому теплоносителю 27, сетевым насосом 22, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя 27 для передачи теплоты от хладагента и сепарата 14 в блок потребителей теплоты 20, теплоутилизатором 30, обеспечивающим передачу теплоты от сепарата 14 теплоносителю 27 для применения в блоке 20, блоком дегазации 21 для удаления неконденсируемых газов из сконденсировавшегося в испарителе 15 водяного пара и охлажденного в теплоутилизаторе 30, шламоотделителем 16, установленным перед сепаратором 13, обеспечивающим выделение взвесей из геотермального флюида и устраняющим потери теплоты с сепарата 14, сбрасываемого в скважину 2, и при охлаждении хладагента 23 в бинарном цикле, дросселем 28, установленным после конденсатора 26, использующим теплоту нагрева хладагента теплонасосного цикла 18 за счет охлаждения хладагента 23, и регулирующими задвижками 29.

Модульный энергоблок геотермальной тэц // 2752682

Изобретение относится к системам отопления и горячего водоснабжения жилых, служебных и производственных помещений, а также получения электрической энергии за счет - в основном - низкопотенциального теплового ресурса термальных источников. Модульный энергоблок включает тепломеханический преобразователь, в котором тонкостенная труба является одновременно его приводным валом, передающим через мультипликатор вращение электрогенератору.

Автономное устройство накопления, высвобождения и передачи энергии для питания электрического прибора // 2731352

Объектом изобретения является автономное устройство (10) накопления и высвобождения энергии для питания электрического прибора (12), в частности электрического прибора (12) летательного аппарата, отличающееся тем, что содержит: первое средство (16), выполненное с возможностью преобразования изменения окружающего давления (Р), действию которого подвергается устройство (10), в механическую энергию, по меньшей мере одно второе средство (20, 22), выполненное с возможностью механического накопления упомянутой механической энергии путем ее преобразования в виде потенциальной механической энергии, третье запускающее средство (24), выполненное с возможностью управления высвобождением потенциальной механической энергии, содержащейся в упомянутом по меньшей мере одном втором средстве (20, 22), путем ее преобразования в виде воспроизведенной механической энергии, четвертое средство (28), выполненное с возможностью преобразования воспроизведенной механической энергии в электрическую энергию с целью питания упомянутого электрического прибора (12).

Производство электроэнергии с использованием жидкостей с различными давлениями пара // 2730653

Настоящее изобретение относится к установкам и способам генерирования электроэнергии, в которых используется течение пара между двумя или многими массивами жидкостей, имеющими различные давления пара. Электроэнергия вырабатывается в результате течения пара от массива жидкости, имеющей более высокое давление пара, к массиву жидкости, имеющей более низкое давление пара.

Гелиопневмоэнергетическая станция // 2725306

Гелиопневмоэнергетическая станция относится к области малой энергетики и может использоваться на садово-огородных участках; на отдельно расположенных территориях проживания и деятельности. Гелиопневмоэнергетическая станция содержит котлован со стенками и полом и воздушным резервуаром, который нагревается солнечной энергией, и пневмодвигатель, приводимый в движение нагретым рабочим телом для выработки электрической энергии.

Атмосферная установка // 2715074

Изобретение относится к устройствам, атмосферным установкам, для преобразования энергии воздушного потока, также относится к области электроэнергетики и предназначено для производства электроэнергии с использованием нетрадиционных возобновляемых источников. Результат достигается заявленной атмосферной установкой, включающей общий корпус, в верхней части которого внутри встроена турбина с электрогенератором, причем общий корпус выполнен сквозным с торцов, в нижней части которого встроен электрический нагреватель подключенный, как и электрогенератор, к блоку управления, кроме того, в общем сквозном корпусе установлены датчики потока, давления и температуры, подключенные к блоку управления, при этом под нижней частью общего сквозного корпуса дополнительно установлен пассивный тепловой аккумулятор, причем в боковые части общего сквозного корпуса встроены верхние отверстия дополнительных боковых сквозных корпусов, так что каждый дополнительный боковой сквозной корпус содержит в нижней своей части встроенный электрический нагреватель, подключенный к блоку управления, а сам блок управления подключен к накопителю электроэнергии и к установленным в нижнюю часть каждого бокового сквозного корпуса датчикам температуры и потока и к диафрагме, выполненной с возможностью регулировки объема поступающего воздуха в свой боковой сквозной корпус с нижней стороны и потом в общий сквозной корпус, кроме того, блок управления подключен к установленной в нижнюю часть общего сквозного корпуса диафрагме, выполненной с возможностью регулировки объема поступающего воздуха в общий сквозной корпус с нижней стороны.

Гидроэлектростанция для арктических широт // 2667207

Изобретение относится к гидроэлектростанции для арктических широт. Гидроэлектростанция содержит охладитель-радиатор 1 с хладагентом 2, сообщающийся с испарителем-радиатором 3 трубопроводами 4 и 5.

Способ получения электроэнергии при эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин // 2623318

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения электроэнергии при эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин. Сущность изобретения заключается в том, что в эксплуатационную колонну нагнетательной или добывающей скважины на уровень, находящийся ниже статического уровня жидкости, на подвеске спускают гидродвигатель и соединенный с ним валом электрогенератор, при этом кольцевое пространство между корпусами гидродвигателя и электрогенератора, и эксплуатационной колонной перекрывают пакером.

Устройство для превращения геотермальной энергии в электрическую энергию // 2621440

Изобретение относится к области превращения геотермальной энергии в электрическую энергию, когда источником тепловой энергии являются постмагматические тепловые поля. Устройство включает скважину с обсадной трубой, нижняя часть которой закрыта крышкой и является паровым котлом, который входным и выходным трубопроводами, оснащенными обратными клапанами давления, соединен с паровой турбиной, которая кинематически связана с электромашинным генератором тока.

Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество // 2618714

Изобретение относится к энергетике. Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами в ее основании, водосборный бассейн, ветровое колесо, соединенное с электрогенератором.

Склад сыпучих материалов // 2755366

Изобретение относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности, в частности к складским помещениям для хранения зерна, гранулированного жома, как вспомогательной продукции сахарного производства, и может быть использовано на сахарных заводах, комбикормовых заводах, крупозаводах и других предприятиях для хранения в складах сыпучих материалов.