BG109936A - Слънчева термо-динамична електроцентрала - Google Patents

Abstract

Слънчевата термодинамична електроцентрала е предназначена за производство на електроенергия в промишлени мащаби. Тя е високоефективно съоръжение, което не причинява замърсяване на околната среда и произвежда електроенергия с ниска себестойност. Включва генератор (15), съосно на който е монтирана турбина (16), задвижвана от въздушен поток, загрят от монтирано на склон самостоятелно модулно тяло (9), включващо основни профилирани плочи (2) и допълнителни профилирани плочи (3). Турбината (16) е разположена на изхода на модулното тяло (9), а входящият отвор е изпълнен като аеродинамично входно устройство (6), разположено на входа на модулното тяло (9). На изхода на турбината (16) изходящият отвор е оформен като въртящо изходно устройство (20).

Description

Слънчевата термодинамична електроцентрала служи за производство на електроенергия в промишлени мащаби и е разновидност на възобновяемите енергоизточници, които нямат вредно въздействие върху околната среда.

Предшестващо състояние на техниката

Известна е вятърна и слънчева електроцентрала от публикация на US патент № 4433544, която съдържа генератор задвижван от соларна топлина, посредством турбини, съответно аксиална и радиална турбина, монтирани съосно. При нея първото множество от радиално продължени въздухопроводи насочва обкръжаващия вятър до радиалната вятърна турбина, разположена в централен отвор в солидна дисковидна коонструкция на слънчевата електроцентрала. Въздушния поток е загрят върху множество огнеопорни тела посредством слънчева топлина, като огнеопорните тела имат черно покритие, които са монтирани върху основа. Цялата кострукция е затворена чрез прозрачен капак, при което входящия отвор на въздушния поток е разположен на по-ниско ниво спрямо изходящия отвор на потока.

Второто множество от въздухопроводи насочват обкръжаващият вятър в следствие на термалните разлики, породени от черните тела до осова турбина, която също добива допълнителна движеща сила от въздушната маса от радиалната турбина. Посредством въртящата ос на турбините е задвижван генератора. Соларо-вятърната токопроизвеждаща система работи и съвместно със задвижван от обикновено гориво двигател.

Системата е специално адаптирана за задоволяване нуждите на малки населени раайони, имащи благоприятни климатичи условия за вятърно-соларни електроцентрали.

Тази конструкцията на соларо-вятърната токопроизвеждаща система има ограничено използване, тъй тя позволява да бъде монтирана само на равни терени, а освен това естествената тяга на двата потока въздух, в този случай е по-малка, което води до по ниско кпд.

Техническа същност

Задачата а изобретението е да се създаде слънчева термодинамична електроцентрала, на принципа на термодинамичния ефект на горещия въздух да се издига нагоре, която да бъде с по-висока ефективност, като същевременно е разновидност на възобновяемите енергоизточници, които нямат вредно въздействие върху околната среда.

Слънчевата термодинамична електроцентрала се състои от генератор, към който съосно е монтирана турбина, задвижвана от въздушен поток, загрят върху множество огнеопорни тела посредством слънчева топлина, като огнеопорните тела имат черно покритие, които са монтирани върху основа и са затворени чрез прозрачен капак.

Огнеопорните тела представляват разположени едни над други основни профилирани плочи и допълнителни профилирани плочи, които съвместно с прозрачния капак и основата оформят самостоятелно модулно тяло. Модулните тела могат да бъдат повече от едно на брой, като са с възможност за монтиране последователно едно към друго, оформящи тунел и са монтирани на склон, с неопределен наклон. При това положение входящият отвор на въздушния поток е разположен на по-ниско ниво спрямо изходящия отвор на въздушния поток.

Турбината е разположена на изхода на модулното тяло, а съосно към нея е мотиран генератора.

На входа на модулното тяло има входящия отвор, изпълен като аеродинамично входно устройство, а на изхода на турбината изходящия отвор е оформен като въртящо изходно устройство. Турбината се намира в термоизолиран кожух, а под нея и извън кожуха е разположен генератора снабден с дискова спирачка.

Основните профилирани плочи могат да бъдат изпълнени от мед, а допълнителните профилирани плочи са изпълнени от чугун. Основата изпълнена във вид на правоъгълна изолационна плоча, а прозрачния капак представлява полуцилиндрично кухо стъклено тяло.

Аеродинамичното входното устройство се състои от голям и малък стабилизиращ профил, изработени от профилирани блокове от огнеупорни материали, като имат черно покритие и са монтирани върху топлоизолазионна подложка, а между тях са разположени носещи стоманени профили. Върху носещите стоманени профили е закрепена покривна конструкция, с аеродинамичен профил, чийто горна повърхност е с черно покритие, а върху нея има поставен стъклен капак с надстройка за намялянето на наторването му. Малкият и големият стабилизиращи профили и имат аеродинамична форма.

Изходното въртящо устройство се състои от долна подвижна част, в която е монтирано лагерно тяло и горната част с вертикалните страни образуващи стабилизиращи плоскости, служещи за ориентиране въздействието на вятъра с посоката на неговото движение.

За улеснение на обслужването на генератора и турбината са предвидени работни помещения.

Слънчевата термодинамична електроцентрала представлява високоефективно съоражение, което обхваща няколко компонента, носители на енергия, като вятър и слънчева енергия, различни по естество, които са не изчерпаеми и са възобновяеми по същност, като ги превръща в електроенергия, не причиняваща вреди на околната среда с отпадъчни продукти.

Освен това слънчевата термодинамична електроцентрала е съоражение с много висок коефициент на ефективност, ниска себетойност на единица kw/h и ниска себетойност на самото съоръжение по отношение на други енергоизточници, като я правят конкурентноспособна.

Описание на приложените фигури

Изобретението се пояснява с примерното изпълнение, показано на приложените фигури, където:

Фиг.1 общ изглед на слънчевата термодинамична електроцентрала с частичен разрез.

Фиг.2 - надлъжен разрез на изходното устройство по В-В.

Фиг.З - напречен разрез на изходното устройство по С-С.

Фиг.4 - напречен разрез А-А на модулното тяло.

Фиг.5 - поглед отгоре на модулното тяло

Фиг.6 - поглед отпред на входното устройство с частичен разрез.

Фиг.7 -поглед отгоре на входното устройство, с частичен разрез.

Примери за изпълнение на изобретението

Слънчевата термодинамична електроцентрала се състои от генератор 15, към който съосно е монтирана турбина 16, задвижвана от въздушен поток, загрят върху множество огнеопорни тела посредством слънчева топлина, като огнеопорните тела имат черно покритие, които са монтирани върху основа и са затворени чрез прозрачен капак.

Огнеопорните тела представляват разположени едни над други основни профилирани плочи 2, в четирите краища на която има уши 5 и допълнителни профилирани плочи 3, снабдени с уши 5, които съвместно с прозрачния капак 1 и основата оформят самостоятелно модулно тяло 9. Горните повърхности на основните профилирани плочи 2 и допълнителните профилни плочи 3 са с черно покритие. Модулните тела 9 могат да бъдат повече от едно на брой, като са с възможност за монтиране последователно едно към друго, оформящи тунел и са монтирани на склон, с неопределен наклон, посредством уши, разположен в четирите краища на прозрачния капак 1, изпълен от стъклен полуцилиндър. При това положение входящият отвор на въздушния поток е разположен на по-ниско ниво спрямо изходящия отвор на въздушния поток.

Турбината 16 е разположена на изхода на модулното тяло 9, а съосно към нея е мотиран генератора 15.

На входа на модулното тяло 9 има входящия отвор, изпълен като аеродинамично входно устройство 6, а на изхода на турбината изходящия отвор е оформен като въртящо изходно устройство 20. Турбината 16 се намира в термоизолиран кожух 17, а под нея и извън кожуха 17 е разположен генератора 15, снабден с дискова спирачка 14.

Основните профилирани плочи 2 могат да бъдат изпълнени от мед, а допълнителните профилирани плочи 3 са изпълнени от чугун. Основата изпълнена във вид на правоъгълна изолационна плоча 4, а прозрачния капак 1 представлява полуцилиндрично кухо стъклено тяло.

Аеродинамичното входното устройство 6 се състои от голям 8 и малък 7 стабилизиращ профил, имащи аеродинамична форма. Те са изработени от профилирани блокове от огнеупорни материали, като имат черно покритие и са монтирани върху топлоизолазионна подложка 4, а между тях са разположени носещи стоманени профили 10. Върху носещите стоманени профили 10 е закрепена покривна конструкция 13, с аеродинамичен профил, чийто горна повърхност е с черно покритие, а върху нея има поставен стъклен капак 12, снабден с настройка 11 служещ за намаляне натоварването на стъкления капак 12.

Изходното въртящо устройство 20 се състои от долна подвижна част 21, в която е монтирано лагерно тяло 19 и горната част 22 с вертикалните страни образуващи стабилизиращи плоскости 23, служещи за ориентиране въздействието на вятъра с посоката на неговото движение.

За улеснение на обслужването на генератора и турбината са предвидени работни помещения 24.

Приложение на изобретението

Слънчевата термодинамична електроцентрала може да бъде построена от изготвени съставни части по съответните технологии на предварително подготвените площадки на склоновете, на хълмове и планини от 20-60 градуса наклон и ориентирани в направленията югоизток до югозапад. Колкото е поголяма разликата в нивата между входното и изходното устройства, толкова поголяма мощност ще се може да се извлече от системата.

След като бъде избрано трасето, на предварително подготвената наклонена площадка, се залагат стъпала и основа за релси, по които ще се движи обслужваща платформа с мини кран. След което последователно се монтират изолационните плоскости 4, които се закрепват чрез анкерни болтове към склона. Върху изолационните плоскости 4 се поставят чугунените 3 и медни 2 профилирани плочи, а върху тях се монтира стъклен капак 1, посредством уши 5 и анкерните болтове към склона, които в последствие се бетоират. Така се оформя модулно тяло 9, които тела 9 монтирани последователно образуват стъклени тунели.

В двата края на стъкления полуцилиндър 1 се вгражда метална лента по периферията на профила, която достига до местата за закрепване, където има уши 5 идентични с тези на чугунената профилирана плоча 3. Чрез тях става закрепването на цялата конструкция към повърхността на склона.

Другият елемент това са чугунените профилирани плочи 3, който са два броя в полуцилиндър и са идентични по размери и конфигурация, така че се монтират със съответните луфтове за температурно разширение на метала. Върху тях се поставя медна профилирана плоча 2, като долният край се шлайфа за по-плътно прилепяне към чугунените профили 3, на които прилепващите повърхности са шлайфани за по-добър контакт. При нагряване и изстиване на чугунените плочи 3, луфта, който се образува между стъкления полуцилиндър 1 и чугунените плочи 3 при температурното разширение на метала и свиването му след изстиване ще се поема от термоустойчиви гумени уплатнения. Повърхностите, които се облъчват се боядисват прахово в черен цвят за подобро нягряване. С това стъкленият полуцилиндър 1 с нагряващите профилирани плочи 2 и 3 е готов. Като втори вариант медната 2 и чугунените профилирани плочи 3 могат да бъдат заменени с плочи изработени от огнеупорни материали със същата форма и рамери и боядисани с черна термо боя за по-добро нагряване.

Тъй като малкия и големия стабилизиращи профили 7 и 8 имат аеродинамична форма, то това спомага за ламинарното обтичане и увеличаване скоростта на постъпващия поток въздух. При дъждовно време заедно с динамичните потоци въздух във входното устройство ще постъпва и вода, която ще се отвежда посредством дренажи.

Следващия етап е построяването на обслужващите помещения 25, които са на два етажа от бетон, като на първия етаж се намира генератора 15, който се задвижва турбината за топъл въздух 16. Обслужването на турбината 16 става от втория етаж на сградата, като се спре нейното движение посреством дисковата спирачка 14. Турбината е центрирана с двоен лагер 19. Най-отгоре на кожуха 17 с турбината 16 се намира изходното устройство 20, което се изработва от алуминий, чрез леене като има долна част 21, коят е продължение на кожуха и е подсъединена с нея горния аксеален лагер 19. Горната част 22 на изходното устройство е така конструирана, че вертикалните страни образуват стабилизиращи плоскости 23, които под въздействие на вятъра го ориентират с посоката на неговто движение.

След като въздушният поток преминава през входното устройство 6 се подгрява на малккия и голмия стабилизиращ профил 7 и 8, като по този начин температурата на нагряване на стабилизиращите профили 7 и 8 се повишава, съответно и температурата на въздуха, който ой се издига и придвижва нагоре по профилите 7,8, като влиза във входното устройство 6. Едновременно с това се загряват и усилените стоманени профили 10, които равномерно загряват въздушния поток и го стабилизират. Така подгретия въздух обдухва долния край на покривната метална конструкция 13, която има форма на обърнат аеродинамиче профил, боядисан отвън с черна термо боя и покрит със стъклен капак 12 за задържане на температурата. Така образуваната система от профили и покривната конструкция 13 съставя входното аеродинамичното устройство 6, което подгрява въздуха и му придава висока начална скорост още преди да е постъпил във стъклените полуцилиндри 1. От там подгретия въздух попада в общата част на входното устрйство 6, където се засмуква от първия модул на стъкления полуцилиндър 1, от където тръгва нагоре по стъкления тунел, като през цялото време загряването и скоростта му се увеличават до влизането му в турбината 16. Всеки модул е построен от стъклени полуцилиндри 1 с определена дължина, като първия и последния могат да са с различна дължина по конструктивни причини. Медната профилирана плоча 2 има надлъжни канали, които не оказват съпротивление и завихряне на въздушния поток, а го загряват оптимално. Въздушния поток се подгрява на медната 2 и чугунените профилирани плочи 3, загрети от слънцето, като скоростта и температурата растат до влизането в турбината 16, която е свързана с генератора 15, снабден със дисков спирачка 14 за аварийно спиране и профилактични ремонти.

Над турбината 16 се намира изходното устройство 20 служещо да изпусне горещия въздушен поток в атмосферата без да позволява падането на скоростта след турбината, защото с падането на скоростта се намалява КПД на системата.

Изходонто устройство 20 има възможност да се завърта под въздействието на вятъра и да заема посока съответстваща на неговото направление по всяко време, като по този начин вятърът при обтичане на изходното устройство 20 създава засмукващ ефект, който подпомага работата на турбината, съответно ефективността на системата.

След залеза на слънцето електроцентралата ще продължи да работи за сметка на нагретите профилирани плочи 2 и 3 в стъклените тунели 1 до тяхното изстиване. През ноща системата ще използва движението на атмосферата, а ако липсва такова движение тя ще работи за сметка на разликите в температурите на входното 6 и изходното устройство 20 напълно студена.

Claims (5)

1. Слънчева термодинамична електроцентрала съдържаща генератор 15, съосно към който е мотирана турбина 16, задвижвана от въздушен поток, загрят върху множество огнеопорни тела 2 и 3, посредством слънчева топлина, като огнеопорните тела имат черно покритие, монтирани са върху основа 4 и са затворени чрез прозрачен капак 1, при което входящия отвор на въздушния поток е разположен на по-ниско ниво спрямо изходящия отвор на потока, характеризираща се с това, че огнеопорните тела представляват разположени едни над други основни профилирани плочи /2/ и допълнителни профилирани плочи /3/, които съвместно с прозрачния капак /1/ и основата /4/ оформят самостоятелно модулно тяло /9/, монтирано на склон, като турбината /16/ е разположена на изхода на модулното тяло /9/, а входящия отвор е изпълен като аеродинамично входно устройство /6/, разположено на входа на модулното тяло /9/, а на изхода на турбината /16/ изходящия отвор е оформен като въртящо изходно устройство /20/.

2. Слънчева термодинамична електроцентрала, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че основните профилирани плочи /2/ са изпълнени от мед, а допълнителните профилирани плочи /3/ са изпълнени от чугун, а основата /4/ е във вид на правоъгълна изолационна плоча, а прозрачния капак /1/ представлява полуцилиндрично кухо стъклено тяло.

3. Слънчева термодинамична електроцентрала, съгласно претенция 1 и 2, характеризираща се с това, че аеродинамичното входното устройство /6/ се състои от голям /8/ и малък стабилизиращ профил /7/, които са с аеродинамична форма, изработени от профилирани блокове от огнеупорни материали и са с черно покритие, монтирани върху топлоизолазионна подложка /4/, а между тях са монтирани носещи стоманени профили /10/, към които е закрепена покривна конструкция /13/, която е с аеродинамичен профил, чиято горна повърхност е с черно покритие и е покрита със стъклен капак /12/, снабден с настройка /11/.

4. Слънчева термодинамична електроцентрала, съгласно претенция 1, 2 и 3, характеризираща се с това, че въртящото изходно устройство /20/ се състои от долна подвижна част /21/, в която е монтирано лагерно тяло /19/ и горната част /22/ с вертикалните страни образуващи стабилизиращи плоскости /23/, служещи за ориентиране на въртящото изходно устройство по посока на вятъра .

5. Слънчева термодинамична електроцентрала, съгласно претенция 1, 2, 3 и 4, характеризираща се с това, че модулното тяло /9/ може да бъде повече от едно на брой, всяко от което е разположено последователно едно към друго, оформящи тунел и е монтиран на склон, с наклон 20-60 градуса, с посока югоизток - югозапад.