Тепловий акумулятор енергії

Пропонована корисна модель стосується зберігання тепла і може бути використана для одержання електроенергії, гарячого водопостачання, опалювання і т.д. Відомий тепловий акумулятор енергії [1], що містить резервуар у вигляді циліндричної посудини заповненої урозкид твердим акумулювальним середовищем, в якості якого обрана гранітна щебінка, і теплоносієм технічним маслом, що заряджає теплотою гострої пари при температурі 510°С, а розрядним елементом є теплообмінник, де утворюється пара, що подається на турбіну. Недоліки даного пристрою: використовування дорогого технічного масла як теплоносій - на 3058м3 резервуару потрібно 712м3 масла, а також великі витрати на заряджання акумулятора гострою парою. Відомий тепловий акумулятор енергії [2], що містить резервуар, що є порожниною в ґрунті, заповнений урозкид твердим акумулювальним середовищем, в якості якої можуть бути обрані розкривні породи гірничодобувної промисловості, а також теплообмінник, виконаний у вигляді спірального трубопроводу заповненого теплоносієм, підключений зарядною стороною до джерела сонячної енергії. Розрядна сторона теплообмінника утворена розміщеним в акумулювальному середовищі нагрівачем, також заповненим теплоносієм, і підключена до паросилової частини сонячної електростанції. Недоліки цього технічного рішення - великі трудовитрати на його улаштування й вартість, оскільки для створення теплового акумулятора такого типу потрібна наявність в ґрунті порожнини значних розмірів. Монтаж в ній теплообмінних труб у вигляді спіралі і засипка їх розкривними породами пов'язані з великими обсягами екскаваційних, перевалочних і монтажних робіт. Найближчим до передбачуваної моделі по технічній сутності і результату, що досягається, є тепловий акумулятор енергії [3], що містить резервуар, заповнений урозкид твердим акумулювальним середовищем, в якості якого обраний насипний відвал розкривних порід кар'єру, а також теплообмінник з теплоносієм, підключений зарядною стороною до джерела сонячної енергії, а розрядною стороною до паросилової частини сонячної електростанції. Теплообмінник виконаний у вигляді комплексу вертикальних і похилих свердловин, влаштованих у верхній плоскій і в бічній частинах відвалу й об'єднаних в єдину систему, причому кожна свердловина обладнана розподілювальною діафрагмою. Прокачування теплоносія здійснюється вітроенергетичною установкою, розташованою на насипному відвалі. Сонячна енергія від колектора передається теплоносію, який прокачується вітроенергетичною установкою по магістральному трубопроводу і надходить в свердловини теплообмінників. Під час руху по свердловинах теплова енергія теплоносія передається масиву насипного відвалу, нагріваючи його. При цьому діафрагма розділяє вхідний і вихідний потоки теплоносія, запобігаючи їх змішуванню в свердловині. Загальна розрахункова кількість свердловин теплообмінників забезпечує насичення, заряджання теплового акумулятора кількістю теплової енергії, достатньою для тривалого користування. Розряджання теплового акумулятора здійснюють паросиловим комплексом. Недоліки цього технічного рішення - низька ефективність перетворення сонячної енергії в теплову, обмеженість запасу теплової енергії для періоду спаду сонячної інсоляції. В основу передбачуваної моделі поставлено задачу створення теплового акумулятора енергії, в якому за рахунок додаткового влаштування електролізера у верхній плоскій частині відвалу для отримання вторинних енергоносіїв шляхом термохімічного перетворення води і аміаку і використовування їх для вироблення електроенергії при повній відсутності або низькому рівні інсоляції, забезпечується технічний результат підвищення сумарного ККД перетворення сонячної енергії в електричну, надійності теплового акумулятора енергії і збільшення його місткості. Поставлена задача розв'язується тим, що в тепловому акумуляторі енергії, що містить резервуар, заповнений урозкид твердим акумулювальним середовищем, в якості якого обраний насипний відвал розкривних порід кар'єру, а також теплообмінник з теплоносієм, виконаний у вигляді комплексу вертикальних і похилих свердловин, влаштованих у верхній плоскій і в бічній частинах відвала і об'єднаних в єдину систему з прокачуванням теплоносія вітроенергетичною установкою, розташованою на насипному відвалі, підключений зарядною стороною до джерела сонячної енергії, а розрядною стороною до паросилової частини сонячної електростанції, згідно корисноїмоделі, у верхній плоскій частині відвалу для отримання вторинних енергоносіїв шляхом термохімічного перетворення води і аміаку і використовування їх для вироблення електроенергії при повній відсутності або низькому рівні інсоляції додатково встановлений електролізер. У прототипі використовується конструкція, об'єднуюча сонячний колектор з насипним відвалом розкривних порід, в горизонтальній і бічній частинах якого влаштовані теплообмінники у вигляді свердловин з розділовою діафрагмою і прокачуванням теплоносія вітроенергетичною установкою. У пристрої, що заявляється, у верхній плоскій частині відвалу для отримання вторинних енергоносіїв шляхом термохімічного перетворення води і аміаку і використовування їх для вироблення електроенергії при повній відсутності або низькому рівні інсоляції додатково встановлений електролізер. Порівняльний аналіз рішення, що заявляється, з прототипом дозволяє зробити висновок, що пристрій, що заявляється, відрізняється від відомого використовуванням додатково влаштованого електролізера у верхній плоскій частині відвалу, що служить для отримання вторинних енергоносіїв шляхом термохімічного перетворення води і аміаку і використовування їх для вироблення електроенергії при повній відсутності або низькому рівні інсоляції. Таким чином, пристрій, що заявляється, відповідає критерію «новизна». На Фіг.1 зображений загальний вид пристрою, на Фіг.2 - вигляд А по Фіг.1. Пропонований пристрій містить тепловий акумулятор 1, забезпечений джерелом сонячної енергії, зокрема, колектором 2, електролізером 3, сховищем вторинних хімічних енергоресурсів 4 і вітроенергетичною установкою 5, що представляє зарядну сторону, і паросиловим комплексом 6, що представляє розрядну сторону. Тепловий акумулятор 1 складається з резервуару 7 - насипного відвалу, сформованого твердим середовищем 8 розкривними породами кар'єру, і теплообмінників 9, сполучених магістральним трубопроводом 10 в єдину систему з колектором 2, вітроагрегатом 5 і паросиловим комплексом 6, розміщеними на верхній площині відвалу 7. Теплообмінники 9 виконані у вигляді вертикальних і похилих свердловин 11, пробурених у відвалі 7, обладнаних розподілювальною діафрагмою 12 кожна, і сполучених з магістральним трубопроводом 10, заповненим теплоносієм 13. Пристрій працює в такий спосіб. Сонячна енергія від колектора 2 передається теплоносію 13, який прокачується вітроенергетичною установкою 5 по магістральному трубопроводу 10 і надходить в свердловини 11 теплообмінників 9. Під час руху по свердловинах 11 теплова енергія теплоносія 13 передається масиву 8 насипного відвалу 7, нагріваючи його. При цьому діафрагма 12 розділяє вхідний і вихідний потоки теплоносія 13, запобігаючи їх змішуванню. Загальна розрахункова кількість свердловин 11 теплообмінників 9 забезпечує насичення, заряджання теплового акумулятора 1 тепловою енергією, недолік якої при тривалому користуванні заповнюється за рахунок теплоти хімічних реакцій вторинних енергоресурсів із сховища 4, одержаних за допомогою електролізера 3 в період інтенсивної інсоляції. Розрядження теплового акумулятора 1 здійснюють паросиловим комплексом 6. Пропонований пристрій забезпечує підвищення сумарного ККД перетворення сонячної енергії в електричну, надійності теплового акумулятора енергії і збільшення його місткості за рахунок отримання вторинних енергоносіїв шляхом термохімічного перетворення води і аміаку і використовування їх для вироблення електроенергії при повній відсутності або низькому рівні інсоляції. Джерела інформації: 1. Бекман Г., Гили П. Тепловые аккумулированные энергии. - М.: Мир, 1987. - С. 240, рис. 7.29. 2. Патент РФ № 2027119, МКИ6 F 24 Н 7/00. Тепловой аккумулятор энергии / С.А. Айрапетян, Г.А. Закарян (РФ). - № 5049342/06; Заявл. 27.07.92; Опубл. 20.01.95, Бюл. № 2, 1995. 3. Декларационный патент Украины № 17747, МПК F 24 Н 7/00. Тепловой аккумулятор энергии / А.В. Анциферов, Н.Н. Киселев, В.Ф.Филатов (Украина).- №и200603589; Заявл. 03.04.2006; Опубл. 16.10.2006, Бюл. № 10, 2006.