Спосіб керування енергозабезпеченням автономного об’єкта від поновлюваних джерел енергії

1. Спосіб керування енергозабезпеченням автономного об'єкта від поновлюваних джерел енергії, згідно з яким енергію поновлюваних джерел енергії (вітру, сонця, води) безперервно перетворюють в електричну енергію, яку надають різнотипним первинним енергоспоживачам, безперервно контролюють рівень потужності споживання електричної енергії енергоспоживачами, який порівнюють з поточним рівнем потужності електричної енергії, що генерується від поновлюваних джерел енергії, у випадку перевищення поточного рівня потужності електричної енергії, що генерується від поновлюваних джерел енергії, над рівнем споживання електричної енергії первинними енергоспоживачами здійснюють акумулювання надлишкової електричної енергії в акумуляторних батареях, а при повній зарядці акумуляторних батарей надлишкову електричну енергію надають додатковому енергоспоживачу, у випадку перевищення рівня енергоспоживання над поточним рів U 2 (11) 1 3 41269 4 них батарей надають енергетичній установці для ється від поновлюваних джерел енергії, та рівнем регулювання потужності електричної енергії, що енергоспоживання споживачів. Прикладом такого генерується від поновлюваних джерел енергії (наспособу є спосіб акумулювання сонячної і вітрової приклад для електромеханічного гальмування лоенергії [Патент на винахід РФ № 2136961, МПК6 F патей вітроенергетичної установки тощо). Такий 03D 9/00, опубл. 10.09.1999], згідно з яким за доспосіб має такі проблеми: помогою перетворення сонячної і вітрової енергії в - спосіб не забезпечує використання надлиштепло нагрівають теплоносій і накопичують нагрікової електричної енергії при повній зарядці акутий теплоносій в акумуляторі тепла, а накопичене муляторів всіх видів енергії на виконання корисної в акумуляторі енергії тепло використовують для роботи, а використовує надлишкову енергію, що нагрівання органічної речовини, що при нагріванні генерується від поновлюваних джерел енергії, для виділяє газ, який в подальшому накопичують і зниження потужності самих же поновлюваних зберігають в герметичному резервуарі. Такий споджерел енергії, що не забезпечує повне ефективсіб має такі проблеми: не використання всіх потужностей поновлюваних - реалізації способу мають місце суттєві втраджерел енергії для енергозабезпечення автономти енергії, що генерується від поновлюваних дженого об'єкта і, відповідно, знижує к.к.д. поновлюварел енергії, в першу чергу за рахунок здійснення багатоетапного перетворення енергії, зокрема при них джерел енергії; нагріванні теплоносія в тепловому акумуляторі, - низька надійність процесу реалізації даного при нагріванні від цього теплоносія відповідної способу, оскільки використання надлишкової енерорганічної речовини з виділенням відповідного гії для енергоспоживання додаткового споживача газу, при стисканні газу компресором тощо. Такі (наприклад, для енергоспоживання пристрою, що втрати теплової енергії мають місце завжди, оскізабезпечує електромеханічне гальмування лопальки будь-які конструктивні рішення з ізоляційного тей вітроенергетичної установки) при змінній інтезабезпечення теплових акумуляторів та баків не нсивності випромінювання енергії від поновлювазабезпечують повну відсутність теплових втрат, них джерел призводить до частих пусків (та що призводить до зниження ефективності викорипризупинень) додаткового споживача в процесі керування енергозабезпеченням автономного об'стання поновлюваних джерел енергії; - реалізація способу вимагає наявності і при єкта, які знижують надійність експлуатації додаткового споживача. цьому наявності в достатній кількості органічних речовин (рослин, тваринницьких стоків, побутових В основу корисної моделі поставлено задачу стоків), що також є суттєвим обмеженням області удосконалення способу керування енергозабезпевикористання даного способу. ченням автономного об'єкта від поновлюваних Найбільш близьким до запропонованого споджерел енергії шляхом забезпечення можливості собу є спосіб роботи автономної енергетичної при повному зарядженні всіх видів акумуляторів установки від поновлюваного джерела енергії [Паенергії повністю використовувати надлишкову 6 тент на винахід РФ № 2095913, МПК H02J 15/00, енергію для додаткового генерування з регульоF03D 9/02, H02J 7/35, опубл. 10.11.1997], що приваною продуктивністю корисного продукту, зокрейнятий як прототип. Спосіб роботи автономної ма прісної води, що дозволить суттєво підвищити енергетичної установки від поновлюваного джереефективність використання повної потужності елела енергії полягає в тому, що енергію поновлювактричної енергії від поновлюваних джерел енергії них джерел енергії безперервно перетворюють в при будь-якому рівні інтенсивності випромінюваної електричну енергію, яку надають різнотипним перними енергії, а також підвищити надійність процевинним енергоспоживачам. При цьому безперервсів енергозабезпечення споживачів автономних но контролюють рівень потужності споживання об'єктів з урахуванням можливості уникнення часелектричної енергії енергоспоживачами, який потих пускових режимів для додаткових енергоспорівнюють з поточним рівнем потужності електричживачів. ної енергії, що генерується від поновлюваних джеПоставлена задача вирішується тим, що при рел енергії. У випадку перевищення поточного реалізації способу керування енергозабезпеченрівня потужності електричної енергії (4 - 16кВт), ням автономного об'єкта від поновлюваних джещо генерується від поновлюваних джерел енергії, рел енергії, згідно з яким енергію поновлюваних над рівнем споживання електричної енергії перджерел енергії (вітру, сонця, води) безперервно винними енергоспоживачами здійснюють паралеперетворюють в електричну енергію, яку надають льно акумулювання надлишкової електричної енерізнотипним первинним енергоспоживачам, безргії в акумуляторних батареях та тепловому перервно контролюють рівень потужності спожиакумуляторі, а при повній зарядці акумуляторних вання електричної енергії енергоспоживачами, батарей надлишкову електричну енергію надають який порівнюють з поточним рівнем потужності тепловому акумулятору як первинному енергоелектричної енергії, що генерується від поновлюспоживачу. У випадку перевищення рівня енергованих джерел енергії, у випадку перевищення поспоживання первинних споживачів над поточним точного рівня потужності електричної енергії, що рівнем потужності електричної енергії (0,5 - 4кВт), генерується від поновлюваних джерел енергії, над що генерується від поновлюваних джерел енергії, рівнем споживання електричної енергії первиннитепловому акумулятору для збереження енергетими енергоспоживачами здійснюють акумулювання чного балансу додатково надають електричну надлишкової електричної енергії в акумуляторних енергію від акумуляторних батарей, а у випадку батареях, а при повній зарядці акумуляторних баповної зарядки акумуляторних батарей та теплотарей надлишкову електричну енергію надають вого акумулятора електричну енергію акумулятордодатковому енергоспоживачу, у випадку переви 5 41269 6 них джерел енергії здійснюється таким чином. щення рівня енергоспоживання над поточним рівнем потужності електричної енергії, що генеруєтьБезперервно здійснюють перетворення всієї енерся від поновлюваних джерел енергії, первинним гії (кінетична вітру, світлова та ін.) поновлюваних енергоспоживачам (для збереження енергетичноджерел енергії в електричну енергію, яку надають го балансу) додатково надають електричну енеррізнотипним первинним споживачам автономного об'єкта. До первинних споживачів, яким безперергію від акумуляторних батарей, згідно пропозиції вно надається електрична енергія, також відносять постійно здійснюють регулювання рівня продуктивності додаткового енергоспоживача в межах від додатковий енергоспоживач, зокрема опріснювамінімального до максимального значення продукльну установку, що функціонує в режимі своєї мітивності, додатковому енергоспоживачу при мінінімальної продуктивності Rmin з забезпеченням ДС мальному рівні його енергоспоживання, що відповідає мінімальній продуктивності, надають мінімального енергоспоживання Рmin . При цьому ДС електричну енергію як первинному енергоспожибезперервно контролюють рівень потужності сповачу, а при підвищенні рівня його продуктивності живання електричної енергії всіма енергоспоживавище мінімального - як додатковому енергоспожиΣ чами PСП , поточний рівень потужності електричної вачу, рівень підвищення продуктивності додаткового енергоспоживача встановлюють у відповідноΣ енергії PГ , що генерується від поновлюваних сті з рівнем надлишкової електричної енергії, яку джерел енергії, та, порівнюючи ці значення, визнавизначають у випадку повної зарядки акумуляторчають різницю них батарей як різницю між рівнем потужності елеΣ Σ ктричної енергії, що генерується від поновлюваних ∆P = PГ − PСП, (1) джерел енергії, та рівнем енергоспоживання перУ випадку перевищення поточного рівня потувинних енергоспоживачів, при цьому поточний жності електричної енергії, що генерується від порівень регульованої продуктивності додаткового Σ новлюваних джерел енергії PГ , над рівнем споенергоспоживача встановлюють відповідно до можливого рівня споживання електричної енергії живання електричної енергії первинними додатковим енергоспоживачем з урахуванням поΣ енергоспоживачами PСП , тобто згідно (1) при точного рівня надлишкової електричної енергії, а у ∆Р>0, здійснюють акумулювання надлишкової якості додаткового енергоспоживача використовуелектричної енергії ∆Р в акумуляторних батареях ють опріснювальну установку з регульованою продуктивністю. (режим ∆Р=∆РАБ). У випадку перевищення рівня Σ Винахідницький задум полягає в тому, що споенергоспоживання PСП над поточним рівнем посіб керування енергозабезпеченням автономного Σ об'єкта від поновлюваних джерел енергії забезпетужності електричної енергії PГ , що генерується чує як можливість енергозабезпечення первинних від поновлюваних джерел енергії, тобто при ∆Р0 надлишкову електричну енергію ∆Р рних батарей для здійснення корисної роботи, надають додатковому енергоспоживачу, для якого зокрема для додаткового генерування з регульозабезпечують можливість регулювання рівня його ваною продуктивністю корисного продукту, зокрепродуктивності Rдс в межах від мінімального Rmin ДС ма прісної води при використанні у якості додаткоmax вого енергоспоживача опріснювальної установки з до максимального R ДС з відповідним діапазоном регульованою продуктивністю. При цьому зміна min його енергоспоживання від мінімального PДС до статусу додаткового енергоспоживача (первинний енергоспоживач / додатковий енергоспоживач) в max максимального PДС . При цьому поточний рівень залежності від рівня продуктивності опріснювальної установки забезпечує в процесі керування регульованої продуктивності RДС(t) додаткового енергозабезпеченням автономного об'єкта підвиенергоспоживача встановлюють відповідно до щення рівня генерування корисного продукту тільможливого на даний момент часу t рівня спожики за рахунок регулювання рівня продуктивності * вання електричної енергії PДС (t) додатковим енеропріснювальної установки без використання погоспоживачем з урахуванням поточного рівня надвторно-короткочасних режимів, пов'язаних з її пелишкової електричної енергії ∆Р(t). Отже, поточний ріодичним відключенням від системи енергозабезрівень підвищення продуктивності печення автономного об'єкта. При цьому підвищується надійність функціонування додатко∆R ДС ( t ) = R ДС ( t ) − Rmin , ДС (3) вих енергоспоживачів та в цілому суттєво підвидодаткового енергоспоживача встановлюють у щується ефективність використання поновлювавідповідності з рівнем надлишкової електричної них джерел енергії для енергозабезпечення енергії ∆Р(t), яку визначають у випадку повної заавтономних об'єктів (орієнтовно на 10-15%). рядки акумуляторних батарей (∆РАБ = 0) як різниЗапропонований спосіб керування енергозацю між рівнем потужності електричної енергії безпеченням автономного об'єкта від поновлюва 7 41269 8 винні енергоспоживачі та акумуляторні батареї, (t), що генерується від поновлюваних джерел але й процес додаткового генерування з регульоенергії, та рівнем енергоспоживання первинних ваною продуктивністю корисного продукту, зокреΣ ма прісної води, що є актуальною проблемою для енергоспоживачів PСП (t). При використанні у якосзабезпечення нормального функціонування багаті додаткового енергоспоживача опріснювальної тьох автономних об'єктів. Повне використання установки з регульованою продуктивністю забезнадлишкової енергії при реалізації запропонованопечують додаткове генерування корисного продукго способу керування енергозабезпеченням автоту - прісної води з повним використанням потужномного об'єкта від поновлюваних джерел енергії ностей всіх поновлюваних джерел енергії (для забезпечується за рахунок періодичної зміни стабудь-яких режимів інтенсивності випромінювання тусу та регулювання продуктивності додаткового енергії) при безперервному енергозабезпеченні енергоспоживача (опріснювальної установки), що автономного об'єкта. в цілому орієнтовно на 10-15% підвищує ефективПозитивний ефект проявляється в тому, що в ність використання поновлюваних джерел енергії порівнянні зі способом-прототипом, реалізованим для енергозабезпечення автономних об'єктів. При згідно патенту на винахід РФ № 2095913, даний цьому підвищується надійність функціонування спосіб керування енергозабезпеченням автономдодаткових енергоспоживачів, оскільки виключаного об'єкта від поновлюваних джерел енергії зається можливість їх знеструмлення у випадках безпечує повне використання потужності електривідсутності надлишкової енергії при недостатньочної енергії від поновлюваних джерел, оскільки му рівні випромінювання поновлюваних джерел дозволяє при наявності надлишкової енергії заенергії. безпечити електричною енергією не тільки перΣ PГ Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601