Спосіб роботи зануреної електростанції спільно з хвильовими і вітровими енергоустановками

Реферат: Винахід належить до генерації електрики з використанням енергії хвиль і вітру. Заглибна електростанція працює разом з хвильовими і вітровими двигунами, які приводять у дію водяні насоси. Гідростатичний тиск заглиблення використовують для приводу гідротурбіни. Відпрацьований у турбіні потік води відводять в ізольований від водного довкілля витратний резервуар з окремою секцією, в якій знаходиться відкачуючий насос з пневмоприводом. Стиснуте повітря для пневмодвигунів отримують за допомогою згаданих водяних насосів, які з'єднані через напірні і всмоктувальні трубопроводи з попарно встановленими герметичними наполовину заповненими водою ємностями. Насосами перекачують воду по черзі з однієї ємності в іншу, стискуючи закачуваною водою повітря у ємностях. Стиснуте повітря через випускний клапан спрямовують у повітрозбірник, до якого приєднані пневмоприводи відкачуючих насосів. При наступному відкачуванні води з герметичних ємностей до них напускають атмосферне повітря для наступного циклу стискання. За відсутності вітру і хвиль роботу гідротурбіни деякий час можна підтримувати за допомогою стиснутого повітря. Винахід сприяє перетворенню у електрику як енергії хвиль, так і енергії вітру, а також більш стабільній роботі електростанції. UA 103408 C2 (12) UA 103408 C2 UA 103408 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гідроенергетики і може бути використаний при виробленні електроенергії в комплексі з хвильовими і вітровими енергоустановками. Відома хвильова пневмо-гідроакумулююча електростанція, в якій хвильові енергоустановки з'єднані приводами з компресорними установками, стисле повітря від яких спрямовується в повітрозбірник і подається по повітроводу в гідроакумулюючі ємності (див. патент UA № 90949, F 03 В 13/00, 2008 p.). Недоліком цієї установки є мала продуктивність компресора через складність хвильового приводу до компресорних установок унаслідок невідповідності швидкості обертання хвильової турбіни і необхідної швидкості при обертанні компресорного пристрою. Відома також занурена хвильова електростанція, у якій використовується гідростатичний тиск глибини занурення турбіни для створення її робочого напору з відведенням води від турбіни в ізольований від водного довкілля витратний резервуар із застосуванням відкачування води з витратного резервуару водяними насосами, що мають привід від хвильових енергоустановок (див. патент UA 95525, F 03 В 13/14, 2011 p.). Недоліком такого способу роботи зануреної електростанції є те, що хвильова енергоустановка для відкачування води є єдиним джерелом отримання енергії для роботи зануреної електростанції. При припиненні роботи хвильової енергоустановки робота електростанції після заповнення витратних резервуарів припиняється. Резервний запас енергії відсутній. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу роботи зануреної електростанції спільно з хвильовою і вітровою енергоустановками, при якому відбувається накопичення потенційної енергії за рахунок сумарної енергії хвильових і вітрових енергоустановок, а робота зануреної електростанції забезпечується розподілом і витратою потенційної енергії у вигляді об'ємів стислого повітря для спорожнювання її витратних резервуарів. Поставлене задача розв'язується тим, що у запропонованому способі роботи зануреної електростанції, що включає використання гідростатичного тиску від глибини занурення гідротурбіни для створення її робочого напору, відведення води від турбіни в ізольований від водного довкілля витратний резервуар з ізольованою секцією, переміщення об'ємів води водяними насосами, що мають привід від хвильових енергоустановок, накопичення стиснутого повітря в повітрозбірнику і його використання для створення тиску, згідно з винаходом, одна частина водяних насосів підключена до приводів від вітродвигунів, до іншої частини насосів підключені приводи від хвильових енергоустановок, а самі водяні насоси з'єднані через напірні і всмоктувальні трубопроводи з попарно встановленими герметичними на половину заповненими водою ємностями і перекачують воду по черзі з однієї ємності в іншу, стискуючи закачуваною водою повітря, що знаходиться в ємностях. Крім того, при закачуванні води в герметичну ємність стиснуте повітря через випускний клапан спрямовується в повітрозбірник, створюючи запас потенційної енергії, а при відкачуванні води з герметичної ємності до неї по повітроводу через впускний клапан надходить атмосферне повітря. Крім того, спорожнювання витратного резервуара виконується шляхом відкачування води водяними насосами, які мають пневматичний привід. Між сукупністю відмітних ознак технічного вирішення, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступна система причинно-наслідкових зв'язків. Підключення однієї частини водяних насосів до приводів від вітродвигунів, а іншої частини до хвильових енергоустановок дозволяє використовувати як вітрову, так і хвильову енергію для перекачування води з однієї попарно з'єднаної герметичної ємності в іншу, утворюючи водою, що перекачується, об'єми стислого повітря і направити його через випускний клапан в повітрозбірник для створення і поповнення запасу потенційної енергії, що забезпечує роботу зануреної електростанції. Подавання стиснутого повітря до водяних насосів, які мають пневматичний привід, дозволяє виконувати відкачування води з витратного резервуара у водне довкілля з відведенням відпрацьованого повітря по повітроводу у атмосферу, що забезпечує постійну роботу зануреної електростанції. Запропоноване технічне вирішення пояснюється кресленням, де: на фіг. 1 зображений подовжній розріз по осі електростанції, витратних резервуарах і герметичних ємностям. На фіг. 2 - схема обв'язування двох герметичних ємностей всмоктувальними і напірними трубопроводами при роботі двох насосів. Де: 1 - Герметичний корпус 1 UA 103408 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2 - Гідротурбіна 3 - Витратний резервуар 4 - Водовідвідний трубопровід 5 - Насосна камера 6 - Водяні насоси з пневмоприводами 7 - Напірний патрубок насоса 8 - Всмоктувальна труба насоса 9 - Повітровід для скидання підвищеного тиску повітря 10 - Герметична ємність 11 - Повітрозбірник 12 - Повітровід високого тиску 13 - Вентиль повітроводу високого тиску 14 - Випускний клапан герметичної ємності 15 - Повітровід подачі атмосферного повітря 16 - Вентиль повітроводу 17 - Хвильова енергоустановка 18 - Привід до насосів від енергоустановки 19 - Вітрова енергоустановка 20 - Водяний насос 21 - Вентиль всмоктувального трубопроводу 22 - Вентиль напірного трубопроводу 23 - Всмоктувальний трубопровід 24 - Напірний трубопровід 25 - Зона хвильової дії. Реалізація запропонованого способу використання хвильової і вітрової енергії при роботі зануреної електростанції відбувається таким чином. З'єднані попарно герметичні ємності 10 наполовину заповнюються водою. За наявності хвилювання або вітру на акваторії хвильові 17 і вітрові 19 енергоустановки через приводи 18 приводять в дію насоси 20. Через трубопроводи 23 виконується відкачування води з ємності (2'р) у ємність (1'р), при цьому вентилі з індексом (1') відкриті як на всмоктувальних трубопроводах 23 так і на напірних 24. Вентилі з індексом (2') закриті. Вода з ємності (2'р) перекачується в ємність (1'р), рівень води в ній підвищується і стискує повітря, що розташоване у верхній частині ємності 10. Через повітровід 15 при відкритому вентилі 16 в ємність (2'р) надходить атмосферне повітря. У ємності (1'р) повітровід перекритий вентилем 16. При отриманні заданого тиску повітря в ємності (1р) відкривається випускний клапан 14 і порція стиснутого повітря потрапляє у повітрозбірник 11. Для перекачування води з ємності (1'р) в ємність (2'р) вентиля з індексом (2') відкриваються, а з індексом (1') закриваються. Перекривається повітровід 15 вентилем 16 на ємності (2'р), а на ємності (1'р) відкривається вентиль 16 повітроводу 15. При роботі насосів рівень води, що піднімається, в ємності (2'р) стискує повітря у верхній частині ємності і при досягненні заданого тиску відкривається випускний клапан 14, порція стиснутого повітря потрапляє в повітрозбірник 11 з герметичної ємності (2'р). При наповненні повітрозбірника 11 стиснутим повітрям відбувається накопичення потенційної енергії, при наявності якої виконується запуск гідротурбіни 2 зануреної електростанції. Вода від турбіни 2 по водовідвідному трубопроводу 4 спрямовується у витратний резервуар 3. При наповненні витратного резервуара 3 водою по повітроводу високого тиску 12 через відкритий вентиль 13 з повітрозбірнику 11 подається стиснуте повітря на пневматичний привід насосів 6. При їх роботі через всмоктувальну трубу 8 відбувається забір води з витратного резервуара 3 і через насос 6 вода скидається по напірному патрубку 7 в навколишнє водне середовище. Відпрацьоване повітря з насосної камери 5 по повітроводу для скидання підвищеного тиску повітря 9 виводиться в атмосферу. Наповнення і спорожнення витратного резервуара 3 відбувається одночасно, що забезпечує постійну роботу зануреної електростанції. Занурена електростанція працює за наявності хвильової дії на хвильові енергоустановки, а також за наявності вітру для роботи вітрових приводів, що дає можливості постійно поповнювати витрату стиснутого повітря. За відсутності хвилювання води і дії вітру занурена електростанція працює за рахунок накопичених об'ємів стиснутого повітря в повітрозбірнику. Кількість груп герметичних ємностей з повітрозбірниками і насосами з приводами від хвильових і вітрових енергоустановок необмежена. Вітрові енергоустановки можуть розміщуватися як на 2 UA 103408 C2 акваторії, так і на суходолі, що дозволяє значно збільшити потужність електростанції і підвищити стабільність її роботи. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 1. Спосіб роботи зануреної електростанції спільно з хвильовими і вітровими енергоустановками, згідно з яким використовують гідростатичний тиск від глибини занурення гідротурбіни для створення її робочого напору, відведення води від турбіни в ізольований від водного довкілля витратний резервуар з ізольованою секцією, відкачують об'єми води водяними насосами, що мають привід від хвильових енергоустановок, накопичують стиснуте повітря в повітрозбірнику і використовують його для створення тиску, який відрізняється тим, що одну частину водяних насосів підключають до приводів від вітродвигунів, до іншої частини насосів підключають приводи від хвильових енергоустановок, а самі водяні насоси з'єднують через напірні і всмоктувальні трубопроводи з попарно встановленими герметичними наполовину заповненими водою ємностями і перекачують воду по черзі з однієї ємності в іншу, стискуючи закачуваною водою повітря, що знаходиться в ємностях, енергію якого використовують для спорожнювання витратних резервуарів водяними насосами з пневмоприводами. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при закачуванні води в герметичну ємність стиснуте повітря через випускний клапан спрямовують в повітрозбірник, створюючи запас потенційної енергії, а при відкачуванні води з герметичної ємності до неї по повітроводу через впускний клапан напускають атмосферне повітря. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3