Морський берегозахисний енергетичний комплекс

Реферат: Морський берегозахисний енергетичний комплекс складається з берегозахисної споруди та з розміщеного на ній комплексу комбінованого перетворення енергії, який у свою чергу складається з електричної мережі з пунктом управління, хвильової електростанції, вітрової електростанції та сонячної електростанції. Як берегозахисну споруду використано штучний острів, в ядрі якого при будівництві виконані штучні порожнини, що призначені для накопичення і зберігання у вигляді стисненого повітря надлишків енергії, яка виробляється комплексом комбінованого перетворення енергії, з подальшим використанням стисненого повітря для вироблення електроенергії в години найбільшого енергоспоживання, причому комплекс комбінованого перетворення енергії додатково забезпечений мережею трубопроводів стисненого повітря, компресорами з електричними приводами для виробництва стисненого повітря та детандерами з електрогенераторами для виробництва електроенергії, крім того, вітрові агрегати вітрової електростанції оснащені компресорами з безпосереднім приводом від вітрових турбін. UA 76682 U (54) МОРСЬКИЙ БЕРЕГОЗАХИСНИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ КОМПЛЕКС UA 76682 U UA 76682 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до енергетики, конкретно до галузі використання поновлюваних джерел енергії (морських хвиль, вітру, сонячної енергії) для виробництва електроенергії та її акумулювання, а також до берегозахисних споруд. Потреби людства в енергії нині задовольняються головним чином за рахунок використання вуглеводнів і атомної енергії. Використання цих джерел енергії носить традиційний характер, але на цьому шляху виникає багато проблем. Одним з перспективних джерел енергії, яке може бути використане для забезпечення життя і діяльності людей, є енергія морського хвилювання. Величезна енергія морського хвилювання є причиною численних руйнувань берегів і берегових споруд. Тому потрібно спеціальні заходи по захисту берегів, портів і прибережних населених пунктів від руйнівної дії морського хвилювання. Економічна ефективність використання енергії морського хвилювання і створення захисних берегових споруд може бути значно підвищена, якщо рішення цих двох проблем об'єднати. Але, використання поновлюваних джерел енергії утруднюється проблемою неспівпадіння графіків виробництва енергії за допомогою поновлюваних джерел та графіків споживання енергії, що є однією з причин низького коефіцієнта використання встановленої потужності на електростанціях, що використовують поновлювані джерела енергії, а це у свою чергу призводить до високої вартості вироблюваної енергії. Спроби розв'язати проблему неспівпадіння графіків виробництва і споживання енергії за рахунок системи електричних мереж, на яку працюють не лише електростанції, що використовують поновлювані джерела енергії але також ТЕС, АЕС, ГЕС і гідроакумулюючі станції доводять, що ця проблема складно вирішувана навіть при наявності достатньої потужності гідроакумулюючих станцій http://www.theoildmm.com/node/9205ffmore. Тому дуже актуальним стає вирішення проблеми акумуляції енергії на самих електростанціях, що використовують поновлювані джерела енергії. Відома хвильова гідроелектростанція (Патент України №12469А МПК (2006) F03B 13/00) яка містить накопичувальну ємність у вигляді прибережної ділянки моря, яку відокремлює гребля, зливну магістраль з електротурбоагрегатом, систему подачі води в ємність у вигляді водопідйомних розтрубів, що стоять поперек греблі рівномірно по усій довжині а також вітрових електростанцій, які стоять на греблі. Відома хвильова гідроелектростанція непридатна для використання як берегозахисної споруди, оскільки викликає значні коливання рівня води. Вона також не використовує сонячну енергію. Відома перша комерційна хвильова електростанція в Іспанії Mutriku Wave Energy Plant (http://blog.rushydro.ru/?p=4193), що складається з портового молу з внутрішніми порожнинами, частково заповненими водою, частково повітрям, та повітряних турбоагрегатів з електрогенераторами. Хвилі призводять до коливання рівня води в порожнинах, а це в свою чергу призводить до коливання вмісту повітря у порожнинах та викликає потік повітря через повітряні турбоагрегати з електрогенераторами. Відома хвильова електростанція не використовує вітрову та сонячну енергію, а також не може використовуватись для акумулювання енергії. Найбільш близьким технічним рішенням як по суті, так і по задачі, що вирішується, яке вибрано за найближчий аналог (прототип) до заявлюваного винаходу, є відомий багатофункціональний морський комплекс ООО "Гидроэнергоспецстрой" (Россия, СанктПетербург, http://gespecstrov.spb.ru/development/multifunctional-marine-complex.html), що складається з берегозахисної споруди та розміщеного на ній комплексу комбінованого перетворення енергії, який у свою чергу складається з електричної мережі з пунктом управління, хвильової електростанції, вітрової електростанції та сонячної електростанції. Дане технічне рішення вибрано прототипом. Прототип і корисна модель, що заявляється, мають таки спільні ознаки, берегозахисна споруда; - комплекс комбінованого перетворення енергії, що розміщений на берегозахисній споруді і складається з електричної мережі з пунктом управління, хвильової електростанції, вітрової електростанції та сонячної електростанції. Недоліком прототипу є відсутність можливості акумулювати енергію, що при неспівпадінні графіків споживання і вироблення електроенергії обумовлює низький коефіцієнт використання встановленої потужності хвильової, вітрової та сонячної електростанцій. Тобто встановлені потужності хвильової, вітрової та сонячної електростанцій не використовуються на 100 % не тільки в години, коли відсутні хвилі, вітер та сонячна енергія з необхідними параметрами, але й у години, коли ці параметри дозволяють електростанціям працювати на повну потужність та нема попиту від споживачів на таку потужність. А експлуатація хвильової, вітрової, та сонячної 1 UA 76682 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 електростанцій з низьким коефіцієнтом використання встановленої потужності призводить до великої собівартості вироблюваної електроенергії. Задачею корисної моделі, що заявляється, є підвищення коефіцієнту використання встановленої потужності хвильової, вітрової, та сонячної електростанцій та зниження собівартості електроенергії, шляхом використання як берегозахисну споруду штучного острову, обладнаного накопичувальними ємностями у вигляді штучних порожнин, які призначені для накопичення і зберігання у вигляді стисненого повітря надлишків енергії, що виробляється. Поставлена задача вирішена у морському берегозахисному енергетичному комплексі, що складається з берегозахисної споруди та з розміщеного на ній комплексу комбінованого перетворення енергії, який у свою чергу складається з електричної мережі з пунктом управління, хвильової електростанції, вітрової електростанції та сонячної електростанції, тим, що як берегозахисну споруду використано штучний острів в ядрі якого при будівництві виконані штучні порожнини, що призначені для накопичення і зберігання у вигляді стисненого повітря надлишків енергії, яка виробляється комплексом комбінованого перетворення енергії, з подальшим використанням стисненого повітря для вироблення електроенергії в години найбільшого енергоспоживання, причому комплекс комбінованого перетворення енергії доповнений мережею трубопроводів стисненого повітря, компресорами з електричними приводами для виробництва стисненого повітря та детандерами з електрогенераторами для виробництва електроенергії, крім того, вітрові агрегати вітрової електростанції оснащені компресорами з безпосереднім приводом від вітрових турбін. Корисна модель пояснюється кресленням. На фіг. 1 зображений морський берегозахисний енергетичний комплекс, де: 1 - штучний острів, 2 - порожнини для зберігання стисненого повітря, 3 - хвильова електростанція, 4 - вітрова електростанція, 5 - сонячна електростанція, 6 - електрична мережа, 7 - пункт управління, 8 - компресори з електричними приводами, 9 - детандери з електрогенераторами, 10 - мережа трубопроводів стисненого повітря, 11 - повітряні турбоагрегати з електрогенераторами, 12 - спеціальні бетонні конструкції хвильової електростанції. Морський берегозахисний енергетичний комплекс працює наступним чином. В години, коли сумарна потужність хвильової електростанції (3), сонячної електростанції (5) та вітрової електростанції (4) співпадають з потребами споживачів, уся енергія, що виробляється вітровими агрегатами вітрової електростанції (4) спрямовується по команді автоматики пункту управління (7) до встановлених на них електрогенераторів і далі передається за допомогою електричної мережі (6) до споживачів. Все стиснене повітря, яке виробляється завдяки коливанням води у порожнинах в спеціальних бетонних конструкціях (12) хвильової електростанції (3), по команді автоматики пункту управління (7) спрямовується на її повітряні турбоагрегати, де використовується для виробництва електроенергії, і далі передається за допомогою електричної мережі до споживачів. Уся енергія, яку виробляє сонячна електростанція також, по команді автоматики пункту управління (7), за допомогою електричної мережі (6) передається споживачам. За рахунок роботи хвильової електростанції (3) також зменшується руйнівна дія хвиль на штучний острів (1), що виконує роль берегозахисної споруди. В години, коли сумарна потужність хвильової електростанції (3), сонячної електростанції(5) та вітрової електростанції (4) перевищує потреби споживачів, надлишкові потужності вітряних агрегатів вітрової електростанції (4), по команді автоматики пункту управління (7), спрямовуються до встановлених на них компресорів, що стискають атмосферне повітря та нагнітають за допомогою мережі трубопроводів стисненого повітря (10) до порожнин у ядрі штучного острову (2). Аналогічно надлишки стисненого повітря, яке виробляється завдяки коливанням води у порожнинах в спеціальних бетонних конструкціях (12) хвильової електростанції (3), по команді автоматики пункту управління (7) спрямовується за допомогою мережі трубопроводів стисненого повітря (10) до порожнин (2) у ядрі штучного острову. Надлишкова потужність сонячної електростанції (5), по команді автоматики пункту управління (7), за допомогою електричної мережі (6), спрямовується до компресорів з електричними приводами (8), що стискають атмосферне повітря та за допомогою мережі трубопроводів стисненого повітря (10) нагнітають його до порожнин в ядрі штучного острову (2). За рахунок 2 UA 76682 U 5 10 роботи хвильової електростанції (3) також зменшується руйнівна дія хвиль на штучний острів (1), що виконує роль берегозахисної споруди. В години найбільшого споживання електроенергії, а також в малоповітряну чи хмарну погоду, по команді автоматики пункту управління (7), стиснене повітря з порожнин в ядрі острову (2) по мережі трубопроводів стисненого повітря (10) подається до детандерів з електрогенераторами (9), а вироблена ними електроенергія за допомогою електричної мережі (6) спрямовується до споживачів. Таким чином, використання як берегозахисної споруди штучного острову з порожнинами для зберігання стисненого повітря дозволяє збільшити кількість годин використання потужності хвильової, вітрової та сонячної електростанцій, що призводить до збільшення коефіцієнта використання встановленої потужності, і тим самим дозволяє зменшити собівартість вироблюваної електроенергії. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Морський берегозахисний енергетичний комплекс, що складається з берегозахисної споруди та з розміщеного на ній комплексу комбінованого перетворення енергії, який у свою чергу складається з електричної мережі з пунктом управління, хвильової електростанції, вітрової електростанції та сонячної електростанції, який відрізняється тим, що як берегозахисну споруду використано штучний острів, в ядрі якого при будівництві виконані штучні порожнини, що призначені для накопичення і зберігання у вигляді стисненого повітря надлишків енергії, яка виробляється комплексом комбінованого перетворення енергії, з подальшим використанням стисненого повітря для вироблення електроенергії в години найбільшого енергоспоживання, причому комплекс комбінованого перетворення енергії додатково забезпечений мережею трубопроводів стисненого повітря, компресорами з електричними приводами для виробництва стисненого повітря та детандерами з електрогенераторами для виробництва електроенергії, крім того, вітрові агрегати вітрової електростанції оснащені компресорами з безпосереднім приводом від вітрових турбін. Комп’ютерна верстка Л. Купенко 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