Гелиопневмоэнергетическая станция
SOLAR PNEUMATIC POWER STATION

Гелиопневмоэнергетическая станция относится к области малой энергетики. Гелиопневмоэнергетическую станцию можно использовать в местах отсутствующих природное освещение: на садово-огородних участках; на отдельно расположенных территориях проживания и деятельности; в местах недоступной к подсоединению с электросетью общего пользования, потребителю электроэнергии.
Известен ряд устройств по выработке электроэнергии тепловым и ветровым способами с использованием лучистой энергии солнца.
Известна солнечная ветроустановка, содержащая воздушную полость, образованную прозрачным покрытием, сообщенный с полостью рабочий канал и установленный в последнем ветроагрегат. (а. с. №1471756, Кл. F24J 2/42, 1987).
К прототипу изобретения можно отнести гелиопневмоэнергетическую электростанцию (1), содержащую, по меньшей мере, одну подземную камеру (2), по меньшей мере, частично окруженную грунтом (3), который нагревается солнечной и / или геотермальной энергией для нагревания текучей среды (F) внутри указанной подземной камеры (2) и турбину (8), приводимую в движение нагретой жидкостью (F) для выработки электрической энергии (WO 2014114335 A1, 31.07.2014).
Недостатком является то, что работают установки только от солнечной лучистой энергии. Она не обеспечит: непрерывность режима работы; в любое время года; в любое время суток; в любых сезонных и климатических условиях. В связи с этим, ограничивается возможность широкого использования устройства в малой энергетике: на садово-огородных участках; на отдельно расположенных территориях проживания и деятельности, в местах недоступной к подсоединению с электросетью общего пользования, потребителю электроэнергии.
Техническим эффектом изобретения является совокупность отличительных существенных признаков, создающих расширение возможностей для массового использования, как средство малой энергетики, в местах недоступной к подсоединению с электросетью общего пользования, потребителю электроэнергии, улучшение состояния экологии и снижение стоимости электропотребления.
Заявленный технический эффект достигается гелиопневмоэнергетической станцией, содержащей котлован со стенками и полом и воздушным резервуаром, который нагревается солнечной энергией, и пневмодвигатель, приводимый в движение нагретым рабочим телом для выработки электрической энергии, согласно изобретению, гелиопневмоэнергетическая станция содержит гелиопневматический приемник, он же является и пневматическим насосом, установленным над котлованом со стенками и песчаным полом, сохраняющими в котловане теплую воздушную среду во все сезоны года, внутри котлована расположен воздушный резервуар, вентиляция котлована обеспечивается воздуховодом, электрогенератор с пневмодвигателем расположены в отдельном помещении, гелиопневматический приемник -пневматический насос выполнен металлическим с герметичной воздушной камерой, например, яйцевидной или круглой формы в горизонтальной плоскости, на наружную поверхность гелиопневматического приемника - пневматического насоса нанесен светопоглощающий краситель черного цвета и установлена крышка, выполненная из светопрозрачного твердого материала с атмосферным технологическим отверстием, и расположенная на расстоянии, над наружной поверхностью гелиопневматического приемника -пневматического насоса, образуя воздушную полость, которая обеспечивается нагревом солнечной лучистой энергией воздушной массы полости, удержание тепла в воздушной полости и передачи тепла через наружную поверхность воздушной камеры гелиопневматического приемника - пневматического насоса, воздушной массе камеры гелиопневматического приемника - пневматического насоса, атмосферный воздух поступает в воздушную камеру гелиопневматического приемника - пневматического насоса через всасывающий клапан, а выпуск рабочего тела из воздушной камеры гелиопневматического приемника - пневматического насоса в воздушный резервуар производится через золотник, из воздушного резервуара рабочее тело под давлением поступает в пневмодвигатель через жиклер, пневмодвигатель приводит во вращение вал электрогенератора вырабатывающего электрический ток.
Гелиопневматический приемник, он же является и пневматическим насосом, установленным над котлованом со стенками и песчаным полом, сохраняющими в котловане теплую воздушную среду во все сезоны года. Внутри котлована расположен воздушный резервуар. Вентиляция котлована обеспечивается воздуховодом. Электрогенератор с пневмодвигателем расположены в отдельном помещении. Гелиопневматический приемник -пневматический насос выполнен металлической, герметичной воздушной камерой, например, яйцевидной, круглой, в горизонтальной плоскости, формы. На наружную поверхность гелиопневматического приемника - пневматического насоса нанесен светопоглощающий краситель черного цвета. На наружную поверхность установлена крышка, выполненная из светопрозрачного твердого материала с атмосферным технологическим отверстием. Крышка расположена на расстоянии, над наружной поверхностью гелиопневматический приемника - пневматического насоса. Образуя воздушную полость, которая обеспечивается нагревом солнечной лучистой энергией воздушной массы полости, удержание тепла в воздушной полости и передачи тепла через наружную поверхность гелиопневматического приемника - пневматического насоса, воздушной массе камеры гелиопневматического приемника - пневматического насоса. Атмосферный воздух поступает в воздушную камеру гелиопневматического приемника - пневматического насоса через всасывающий клапан. Выпуск рабочего тела из воздушной камеры гелиопневматического приемника -пневматического насоса в воздушный резервуар производится через золотник. Из воздушного резервуара рабочее тело под давлением поступает в пневмодвигатель через жиклер. Пневмодвигатель приводит во вращение вал электрогенератора вырабатывающего электрический ток. Гелиопневматический приемник - пневматический насос, по принципу действия является пневмонасосом, так как гелиопневматический приемник, получая солнечную лучистую энергию нагревает воздушную массу полости, преобразует ее в рабочее тело и своим давлением рабочее тело открывает золотник, который пропускает рабочее тело, выдавливает его в резервуар для его аккумулирования. После снятия давления в гелиопневматическом приемнике открывается всасывающий клапан, заполняя атмосферным воздухом полость гелиопневматического приемника - пневматического насоса. Рабочий цикл повторяется непрерывно от действиствия солнечной лучистой энергии.
На фиг. 1 изображена гелиопневмоэнергетическая станция, работающая от нагрева солнечной лучистой энергией воздушной массы полости, удержание тепла в воздушной полости и передачи тепла через наружную поверхность гелиопневматического приемника -пневматического насоса, вид сбоку в разрезе. На фиг. 2 изображена гелиопневмоэнергетическая станция, вид в плане. На фиг. 3 изображена пневмоэлектрическая схема гелиопневмоэнергетической станции.
Гелиопневмоэнергетическая станция содержит гелиопневматический приемник, он же и пневматический насос, установленный над котлованом 1 со стенками 2 и полом с песком 3. Внутри котлована 1 расположен воздушный резервуар 4. Вентиляция котлована 1 обеспечивается воздуховодом. Электрогенератор 6 с пневмодвигателем 7 расположены в отдельном помещении 8. Гелиопневматический приемник - пневматический насос 9 выполнен металлической, герметичной воздушной камерой 10, со стенкой 11 например, яйцевидной, круглой, в горизонтальной плоскости, формы. На наружную поверхность 12 гелиопневматического приемника - пневматического насоса 9 нанесен светопоглощающий краситель черного цвета. Сверху, на гелиопневматического приемника - пневматического насоса 9 установлена крышка 13, выполненная из светопрозрачного твердого материала с атмосферным технологическим отверстием 14. Крышка 13 расположенная на расстоянии, над наружной поверхностью 12 гелиопневматический приемника - пневматического насоса 9, образуя воздушную полость 15, которая обеспечивается нагревом солнечной лучистой энергией воздушной массы полости 15, удержание тепла в воздушной полости 15 и передачи тепла через наружную поверхность 12 гелиопневматического приемника - пневматического насоса 9, воздушной массе камеры 10 гелиопневматического приемника - пневматического насоса 9. Атмосферный воздух поступает в воздушную камеру 10 гелиопневматического приемника -пневматического насоса 9 через всасывающий клапан 16. Выпуск рабочего тела из воздушной камеры 10 гелиопневматического приемника - пневматического насоса 9 в воздушный резервуар 4 производится через золотник 17. Из воздушного резервуара 4 рабочее тело под давлением поступает в пневмодвигатель 7 через трубопровод 18, жиклер 19. Пневмодвигатель 7 приводит во вращение вал 20 электрогенератора 6 вырабатывающего электрический ток.
Гелиопневмоэнергетическая станция производит электрическую энергию следующим образом. Лучи солнечной энергии падают на поверхность крышки 13. Через прозрачное тело крышки 13 солнечные лучи проникают внутрь воздушной полости 15 и светопоглощаются наружной поверхностью 12, на черной поверхности красителя. От непрерывного поступления энергии солнечных лучей в воздушную полость 15, солнечные лучи задерживаются. За счет замкнутости пространства воздушной полости 15, образованного между крышкой 13 и наружной поверхностью 12 гелиопневматический приемника - пневматического насоса 9, происходит накопление тепловой энергии. Тепловая энергия нагревает воздушную полость 15 и наружную поверхность 12 гелиопневматического приемника - пневматического насоса 9. При этом, атмосферное технологическое отверстие 14 выпускает часть горячего воздуха, предотвращая повышение давления в воздушной полости 15. Тепловая энергия проникает через стенку 11, нагревает воздух воздушной камеры 10. Воздушная масса, находящаяся в воздушной камере 10, от нагрева расширяется. Создается давление и образование рабочего тела. От давления всасывающий клапан 16 закрывается. От дальнейшего нагрева и увеличения давления, рабочее тело воздействует на золотник 17. Золотник 17 давлением открывается и пропускает рабочее тело по трубопроводу 18 в резервуар 4. Как только давление снизилось в воздушной камере 10 ниже атмосферного давления, золотник 17 перекрывает выход в резервуар 4 и открывается всасывающий клапан 16. Атмосферный воздух заполняет воздушную камеру 10. От продолжающего непрерывного поступления энергии солнечных лучей в воздушную полость 15, воздушная камера 10 непрерывно нагревается, образуется давление. Всасывающий клапан 16 закрывается, и рабочий цикл повторяется от действия солнечной лучистой энергии, накачивая и аккумулируя рабочее тело в резервуаре 4. Из резервуара 4 рабочее тело непрерывно поступает через трубопровод 18 и жиклер 19 в пневмодвигатель 7. Пневмодвигатель 7 производит вращение вала 20 электрогенератора 6, который непрерывно вырабатывает электрический ток.
В прохладный, холодный период года, когда атмосферный воздух имеет отрицательные значения, в котловане 1 постоянно присутствует плюсовая температура от теплой массы Земли, нагретой энергией солнечных лучей. Разность температур в атмосфере и котловане 1 обеспечивает продолжение рабочего цикла в последовательности. Холодная воздушная масса, при открытым всасывающем клапане 16, заполняет воздушную камеру 10. Нагрев воздушной камеры 10 и резервуара 4 производится от теплой воздушной массы котлована 1, доводя их до температуры, при которой золотник 17 откроется и заполнит резервуар 4 следующей порцией рабочего тела, а всасывающий клапан 16 откроется и заполнит воздушную камеру 10 атмосферным воздухом. Открытие и закрытие всасывающего клапана 16 и золотника 17, взаимодействие их по времени, зависит от температуры наружного окружающего воздуха, энергии солнечных лучей, внутренней температуры воздушной массы котлована 1, зависящей, в том числе от нагретых стен 2, пола с песком 3. Тепловая энергия нагревает воздушную полость 15 и наружную поверхность 12 гелиопневматического приемника - пневматического насоса 9. Например, в жаркую погоду, в воздушной полости 15 температура может достичь 100 градусного значения, тогда золотник 17 и всасывающий клапан 16 откроются, например, через 2-4 секунды. А в холодное время, например, будут открываться через 5 минут. Потому, что холодный воздух находящийся в воздушной камере 10, где температура, например, 5 градусов тепла, воздушная масса будет нагреваться и расширяться медленно.