PL231384B1 - Układ energetyczny sumujący i akumulujący energię wiatrową, połączony z siecią ciepłowniczą - Google Patents

Abstract

Układ energetyczny sumujący i akumulujący energię wiatrową, zwłaszcza połączony z siecią ciepłowniczą, charakteryzuje się tym, że na przewodzie ciepłowniczym (1) zawiera szereg pomp (3) zasilanych energią wiatrową (4) i turbinę (5), wykonującą pracę mechaniczną (6) oraz zawiera zbiornik (9) równolegle do przewodu zasilającego (1) z grzejnym elektrycznym elementem (10), przy czym układ ma na zasilającym przewodzie ciepłowniczym (1) pomiędzy równoległymi przewodami wejścia (7) i wyjścia (12) zbiornika (9) regulacyjny zawór (14), na przewodzie wejścia (7) zbiornika (9) ma regulacyjny zawór (8) oraz ma regulacyjny zawór (13) na przewodzie wyjścia (12) zbiornika (9).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ energetyczny sumujący i akumulujący energię wiatrową połączony z siecią ciepłowniczą zawierający możliwość gromadzenia energii, przetworzenia łącznej energii źródeł wiatrowych na energię mechaniczną i cieplną oraz zawierający możliwość stabilizacji pracy innych źródeł ciepła i energii elektrycznej.

Znany jest szereg rozwiązań hydrokinetycznego przenoszenia napędu, w szczególności w zastosowaniu do sprzęgieł hydrokinetycznych.

Znane są rozwiązania wykorzystujące energię elektryczną produkowaną przez elektrownie wiatrowe do wytwarzania ciepła.

Znane są rozwiązania wykorzystujące sieci rurociągów do transportu ciepła, tworzące sieci ciepłownicze.

Istotą wynalazku jest układ sumujący i akumulujący energię wiatrową, zasilający sieć ciepłowniczą, wykorzystujący wodę ciepłowniczą jako nośnik ciepła i energii mechanicznej, w którym na przewodzie zasilającym są przyłączone szeregowo co najmniej dwie pompy napędzane siłownią wiatrową. Na tym samym przewodzie zasilającym za ostatnią z przyłączonych pomp przyłączona jest szeregowo turbina napędzająca mechanicznie urządzenia na zewnątrz układu. Za turbiną równolegle do przewodu zasilającego połączony jest zbiornik z elementem grzejnym zasilanym elektrycznie. Układ na wejściu na przewodzie zasilającym przed szeregiem pomp ma zawór regulacyjny. Układ na przewodzie zasilającym, pomiędzy równoległymi przewodami wejścia i wyjścia zbiornika, ma zawór regulacyjny oraz na przewodne wejścia i wyjścia zbiornika odrębne zawory regulacyjne.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest dostosowanie mocy przesyłanej w przewodach sieci ciepłowniczej oraz parametrów wykorzystanego w niej nośnika ciepła do zmiennych potrzeb odbiorów ciepła za miejscem przyłączenia układu do sieci, a także gromadzenie energii wiatrowej przetworzonej na ciepło, energii cieplnej lub elektrycznej występującej w nadmiarze w niektórych strefach czasu do późniejszego wykorzystania. Zgromadzona energia oraz zmienione parametry mogą być efektywnie wykorzystane zwłaszcza do pokrycia zwiększonych potrzeb odbiorów powodowanych przez wiatr oraz do świadczenia usług chłodniczych bez nadmiernych strat w sieci ciepłowniczej przed miejscem przyłączenia układu. Zaletą rozwiązania jest także ograniczenie mocy innych źródeł energ ii cieplnej i elektrycznej oraz fragmentów sieci energetycznych na zbilansowanie potrzeb o charakterze szczytowym. Zaletą rozwiązania jest także wykorzystanie części strat hydraulicznych pompowania do ogrzewania nośnika ciepła w sieci ciepłowniczej.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania podanym na rysunku, którym jest schemat blokowy układu.

Układ składa się z co najmniej dwóch pomp 3 zasilanych każda odrębną siłownią wiatrową 4, przyłączonych do zasilającego przewodu ciepłowniczego 1, a za ostatnią z przyłączonych pomp do zasilającego przewodu ciepłowniczego przyłączona jest turbina 5 napędzająca mechanicznie urządzenia na zewnątrz układu 6. Na wejściu zasilającego przewodu ciepłowniczego układ ma zawór regulacyjny 2. Za turbiną do zasilającego przewodu ciepłowniczego 1 podłączony jest zbiornik 9 z elektrycznym grzejnym elementem 10 zasilanym przewodami 11, a na zasilającym przewodzie ciepłowniczym pomiędzy równoległymi przewodami wejścia 7 i wyjścia 12 zbiornika 9 układ ma regulacyjny zawór 14 na przewodzie wejścia 7 zbiornika 9 ma regulacyjny zawór 8 oraz ma regulacyjny zawór 13 na przewodzie wyjścia 12 zbiornika_9.

Działanie układu według wynalazku jest następujące: z systemu ciepłowniczego nośnik ciepła jest doprowadzany rurociągiem (1) przez zawór regulacyjny (2) do pomp (3), które napędzane siłowniami wiatrowymi (4) tłoczą nośnik ciepła przewodem (1) podnosząc jego ciśnienie i prędkość przepływu. W przewodzie (1) następuje zsumowanie mocy kolejnym pomp (3) przed turbiną (5). Turbina (5) odbiera i przekazuje urządzeniom zewnętrznym (6) tę część zgromadzonej mocy, która nie jest przydatna w dalszej części układu i za układem. Straty hydrauliczne pompowania, turbinowe i przepływów ogrzewają nośnik ciepła. W stanie nadmiaru energii elektrycznej w systemie elektroenergetycznym nośnik ciepła jest wprowadzany przewodem (7) przez zawór regulacyjny (8) do zbiornika (9), w którym za pomocą elektrycznego elementu grzejnego (10) zasilanego elektrycznie przewodami (11) jest nagrzewany do pożądanych parametrów. Pobrana w ten sposób energia jest gromadzona w zbiorniku (9). W stanie występowania potrzeby pozyskania energii cieplnej za układem energia zgromadzona w zbiorniku (9) oraz energia dostarczana do elektrycznego elementu grzejnego (10) jest oddawana

PL 231 384 B1 z wykorzystaniem przepływu nośnika ciepła, przez zawór regulacyjny (13) rurociągiem (12). Zawór regulacyjny (14) wraz z zaworami regulacyjnymi (8) i (13) jest wykorzystany do regulacji ciśnień i przepływów w rurociągach (1), (7) oraz (12).

Przykładowym zastosowaniem rozwiązania według wynalazku w przemyśle jest wykorzystanie energii wiatrowej z siłowni wiatrowych nie posiadających indywidualnych zdolności generacji energii elektrycznej i dlatego nie wymagających rozbudowanych sieci elektroenergetycznych do wyprowadzenia mocy z indywidualnych urządzeń. Zsumowana moc wiatrowa (4) przetworzona w moc mechaniczną (6) generowana przez turbinę (5) może być wykorzystana do napędu pojedynczego generatora elektrycznego. Ta moc elektryczna może być oddana do systemu elektroenergetycznego lub wykorzystana do zasilenia elektrycznego elementu grzejnego (10) i w ten sposób zakumulowana w zbiorniku (9). Przy takim zastosowaniu układ pozwala uniknąć nadmiernej podaży energii elektrycznej z siewni wirowych na rynki elektroenergetyczne w strefach czasowych małego zapotrzebowania, a jednocześnie wykorzystać tę energię gdy występuje w strefach zapotrzebowania wysokiego.

Przykładowym zastosowaniem rozwiązania według wynalazku w przemyśle jest też dostarczenie do systemu ciepłowniczego nośnika ciepła o podwyższonej temperaturze do efektywnej produkcji wody lodowej w systemie ciepłowniczym. W tym przypadku zastosowanie rozwiązania według wynalazku umożliwia utrzymywanie niskich parametrów nośnika ciepła w całym systemie ciepłowniczym poza częścią znajdującą się za miejscem włączenia rozwiązania do systemu. W efekcie możliwym jest dostarczanie usług chłodniczych przy jednoczesnym ograniczeniu ciepłowniczych strat sieciowych w sezonach letnich.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Układ energetyczny sumujący i akumulujący energię wiatrową połączony z siecią ciepłowniczą, znamienny tym, że na przewodzie ciepłowniczym (1) zawiera szeregowo przyłączone co najmniej dwie pompy (3) zasilane energią wiatrową (4) oraz za ostatnią pompą (3) zawiera turbinę (5), dodatkowo zawiera równolegle do zasilającego przewodu ciepłowniczego (1) połączony zbiornik (9) z grzejnym elementem elektrycznym (10), zaś na przewodzie ciepłowniczym (1) pomiędzy równoległymi przewodami wejścia (7) i wyjścia (12) zbiornika (9) ma regulacyjny zawór (14) oraz na przewodzie wejścia (7) zbiornika (9) regulacyjny zawór (8) oraz na przewodzie wyjścia (12) zbiornika (9) regulacyjny zawór (13).