Спосіб довготривалого забезпечення електронних пристроїв електричним живленням

1 Спосіб довготривалого забезпечення електронних пристроїв електричним живленням, який включає в себе нагрівання води за допомогою сонячного колектора з радіатором, підтримання заданої різниці температури на робочих спаях термобатареї шляхом передачі тепла за допомогою нагрітої води від сонячного колектора до резервуара з гарячою водою в денний час, підведення тепла до гарячих спаїв термобатареї від резервуара з гарячою водою і відведення тепла від холодних спаїв термобатареї до резервуара з холодною водою, охолодження води в нічний час в холодному резервуарі, використання виробленої термобатареєю електроенергії, який відрізняється тим, що для забезпечення автономності роботи без обслуговування, спрощення конструкції та умов експлуатації джерела живлення, термобатарея разом з термостатованими, вологостійкими резервуарами, що містять нагріте робоче тіло (акумулятор тепла) і холодне робоче тіло (охолоджувач), які через теплопроводи мають тепловий контакт з робочими поверхнями термобатареї і одночасно кожен із резервуарів контактує щонайменше з двома теплообмінними елементами (колекторами тепла - для акумулятора тепла та радіаторами - для охолоджувача), розташовуються у ґрунті і працюють від теплових потоків, що існують у активному шарі ґрунту, при цьому до акумулятора тепла тепло підводиться теплопроводом у періоди, коли температура ґрунту у МІСЦІ розташування теплових колекторів перевищує температуру робочого тіла у ньому, охолодження робочого тіла в охолоджувачі здійснюється в періоди, коли температура ґрунту в МІСЦІ розташування радіатора, що розміщується в приповерхневому шарі ґрунту, буде меншою за температуру робочого тіла в охолоджувачі, а при несприятливих теплових умовах в приповерхневому шарі ґрунту охолодження робочого тіла в охолоджувачі здійснюється шляхом тепловідводу і розсіювання тепла не в приповерхневому шарі ґрунту, а на глибині, що перевищує глибину проникнення добової температурної хвилі 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що ПІДВІД виробленої термобатареєю електроенергії до споживача здійснюється через електронний стабілізуючий блок 00 (О Винахід відноситься до способів отримання електроенергії нетрадиційними способами Зокрема, він відноситься до методів перетворення низько потенційного тепла оточуючого середовища (повітря, ґрунту, води морів та океанів та ш ) шляхом їх утилізації з допомогою термогенераторів Враховуючи обмеженість запасів традиційних видів палива та все більшу потребу людства в енергоресурсах, в останні роки вчені активізували проведення досліджень з пошуку нових способів отримання енергоресурсів Ці задачі залишаються актуальними і сьогодні Традиційна ПОСЛІДОВНІСТЬ перетворення енергії (теплова - механічна, енергія робочого тіла механічна робота рухомих частин генератора електрична енергія) має ряд недоліків низький ККД в установках малої потужності, істотне забруднення оточуючого середовища, необхідність будівництва великих енергетичних комплексів для здешевлення електроенергії, наближеність енергетичних комплексів до джерел енергії, а отже, віддаленість від споживача Такий спосіб вирішення проблеми енергозабезпечення дуже загострює потребу транспортування електроенергії Крім того, концентрація енергетичних джерел сильно напружує місцевий екологічний баланс Нетрадиційні способи перетворення енергії відкривають нові можливості в галузі енергетики, що пояснює підвищену зацікавленість з боку вче 61824 них до цієї проблеми Найновіші методи перетворення відрізняються від традиційних меншою КІЛЬКІСТЮ проміжних етапів перетворення 3 цієї причини вони об'єднуються загальною назвою - методи прямого перетворення енергії Загальними рисами нетрадиційних енергоресурсів є їх відновлюваність або практична невичерпність і те, що їх використання фактично ще не розпочате Нетрадиційні способи перетворення енергії включають в себе електрохімічний, термоелектричний, фотоелектричний і ряд інших, які відрізняються такими перспективними для використання в енергетиці якостями дій, як ефективністю перетворення, екологічною чистотою, сумісністю з нетрадиційними енергетичними ресурсами, максимальною наближеністю до споживача та ш Термоелектричне перетворення енергії є одним із перспективних способів нетрадиційного перетворення теплової енергії в електричну Термоелектричні перетворювачі (термогенератори), за допомогою яких здійснюється таке перетворення, володіють рядом позитивних особливостей безшумністю, великою надійністю, ДОВГОВІЧНІСТЮ, здатністю працювати в автономному режимі без обслуговування, конструктивною пластичністю, хорошим поєднанням із нетрадиційними видами теплової енергії і т д Завдяки цим особливостям термоелектричний спосіб перетворення знайшов досить широке практичне застосування в області так званої малої енергетики Так, ще в 1961 р на газопроводах в ПІВНІЧНИХ районах колишнього СРСР успішно експлуатувалися більше 3000 термогенераторів, які працювали на той час без обслуговування вже більше 10 років [1] Термогенератори успішно застосовуються для утилізації низько потенційного тепла води морів та океанів [2,3] Перспективним є спосіб отримання електроенергії з допомогою термогенератора, який використовує різницю температур повітря і ґрунту [4] Існує і ряд інших аналогічних способів отримання електроенергії порівняно невеликої потужності, достатньої для автономного тривалого забезпечення електричним живленням різних електронних пристроїв При багатьох вищезазначених позитивних особливостях таких способів отримання електроенергії вони мають і ряд недоліків Так, за утилізації тепла води морів та океанів внаслідок дії агресивного середовища (солена вода) істотно зменшується ресурс роботи джерела живлення, експлуатація таких джерел живлення є досить дорогою Недоліком способу енергозабезпечення з використанням різниці температур повітря і ґрунту є те, що в нічний час або при затяжній хмарності чи, наприклад, в разі випадання снігу він буде малоефективним і не забезпечуватиме необхідної автономності та стабільності роботи джерела живлення Найближчим за технічною суттю до заявленого способу забезпечення електричним живленням електронних пристроїв є спосіб [5], який включає в себе нагрівання води за допомогою сонячного колектора з водяним радіатором, розташованих на поверхні ґрунту, підтримання заданої різниці температур на робочих спаях термобатареї шляхом перекачування нагрітої в денний час води від сонячного колектора, до резервуару з метою акумуляції тепла, підводу тепла до гарячих спаїв термобатареї, відводу тепла від термобатареї до резервуару з холодною водою охолодження води в холодному резервуарі за рахунок перекачування и в нічний час до сонячного колектора для тепловіддачі в повітря з наступним поверненням охолодженої води в резервуар, пряме перетворення теплової енергії в електричну з допомогою термобатареї, використання виробленої термобатареєю електроенергії Недоліками такого способу отримання електроенергії, схематичне зображення якого приведене на фіг 1, є необхідність постійного обслуговування термоелектричного джерела живлення, що не забезпечує автономності його роботи, невеликий ресурс роботи, обумовлений наявністю рухомих механічних частин, непостійність роботи викликана тим, що сонячний колектор з водяним радіатором не виконуватимуть свою функцію в повній мірі при наявності затяжної хмарності та в нічний час При тривалій непогоді (затяжні дощі, тумани тощо) отримання електроенергії таким способом буде малоефективним, або і зовсім неможливим Позбавитись від вказаних недоліків дозволяє запропонований спосіб довготривалого забезпечення автономним електричним живленням електронних пристроїв, новизна якого полягає в тому, що сукупність ознак приведених у ньому, не зустрічається ні в одному відомому способі отримання електроенергії Суть заявленого способу полягає в наступному Термобатарея разом з термостатованими, вологостійкими резервуарами, що містять нагріте робоче тіло (акумулятором тепла) і холодне робоче тіло (холодильник-тепловідвід), які через теплопровідні елементи мають тепловий контакт з робочими поверхнями термобатареї і одночасно кожен із резервуарів контактує по крайній мірі з двома теплообмінними елементами (колекторами тепла), розташовуються у ґрунті і працюють від теплових потоків, що існують у активному шарі ґрунту При цьому до акумулятора тепла тепло підводиться теплопроводом у періоди, коли температура ґрунту у МІСЦІ розташування теплових колекторів, що контактують з акумулятором тепла, перевищує температуру робочого тіла у ньому, охолодження робочого тіла в холодильнику тепловідводі здійснюється в періоди, коли температура ґрунту в МІСЦІ розташування теплового колектора, що через теплопровід контактує з холодильником - тепловідводом і розташовується в приповерхневому шарі ґрунту, буде меншою за температуру робочого тіла в холодильнику - тепловідводі, при несприятливих теплових умовах в приповерхневому шарі ґрунту охолодження робочого тіла в холодильнику - тепловідводі здійснюється шляхом тепловідводу і розсіювання тепла не в 61824 приповерхневому шарі ґрунту, а на глибині, що перевищує глибину проникнення добової температурної ХВИЛІ Заявлений спосіб отримання електроенергії для довготривалого автономного забезпечення нею електронних пристроїв, схематичне зображення якого приведене на фіг 2, реалізується наступним чином Тепло ґрунту забирається від нього тепловими колекторами-теплообмінниками і через теплопроводи (їх роль можуть виконувати, наприклад, теплові труби дюдної дії) передається в термостатований резервуар і акумулюється в ньому теплим робочим тілом Теплові колектори при цьому використовують як прямий тепловий потік у ґрунт (вдень), так зворотній, який поширюється з глибини ґрунту до його поверхні вночі На робочих поверхнях термобатареї, які контактують через теплопроводи з холодним і теплим робочим тілами, виникає перепад температури Термобатарея буде здійснювати термоелектричне перетворення тепла, яке перетікатиме через її термоелементи від теплого робочого тіла до холодного робочого тіла, в електроенергію Внаслідок роботи термобатареї температура холодного робочого тіла буде поступово підвищуватися Тому для забезпечення заданого перепаду температури на термобатареї холодне робоче тіло віддає тепло з допомогою теплопроводів і теплових колекторівтеплообмінників або в приповерхневий шар ґрунту, якщо його температура нижча за температуру холодного робочого тіла, або в глибші шари ґрунту, куди не проникає добова температурна хвиля і температура мало змінюється незалежно від часу доби, пори року і т д матеріалів для реалізації Запропонований спосіб може бути реалізований в умовах невеликого підприємства або фермерського господарства Експериментальні дослідження, які на протязі декількох років проводилися в Інституті термоелектрики з відновлювальними джерелами енергії, що працюють від тепла ґрунту, підтверджують працездатність заявленого способу отримання електроенергії для живлення електронних пристроїв невеликої потужності Література 1 Бортников Ю С и др Нетрадиционные способы преобразования видов энергии // Известия АН СССР -Энергия и транспорт -№5-1961, с 312 2 Гринь Н А , Корниенко В П, Лобунец Ю Н Термоэлектрический модуль для преобразования тепловой энергии океана "Термоэлектрические источники тока материалы, конструкция, применение"//Тез докл Всесоюзного совещания -Ашхабад -1986, 24 (рус) 3 Мацуура Кендзі Відслідковування максимальної потужності термогенератора для утилізації низькопотенційного тепла // Ж Денкі гаккай ронбунсі -1986 -с 949-956 4 J W Stevens Optimised Thermal Design of Small ЛТ Thermoelectric Generators // 34th Intersociety Energy Conversion Engmeeng Conference Vancouver, ВС - Aug 2-5,1999 -paper 1999-012564 5 Chmory D Solar Power Generator Солнечный электрогенератор The British Petroleum Company Pie // Заявка 2172394 - Великобритания Заявл 23 0186 г № 8601663, опубл в ББИ, 17 09 86 г МКИ Г 24 2/04, Н 01 35/02, НКИ Г 4 60 Заявлений спосіб є простим, доступним і недорогим Він не вимагає спеціальних технологій і Фіг І 61824 Фіг 2 Комп'ютерна верстка С Волобуєв Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119