ГЕЛИОАЭРОБАРИЧЕСКИЙ ЭНЕРГОБЛОК
HELIOAEROBARIC POWER UNIT

Предлагаемое изобретение относится к энергетическим установкам, использующим солнечную и ветровую энергию. Известна гелиобарическая теплоэлектроустановка с применением вихревых камер. Установка образована гелиотеплопреобразующими и лученаправляющими источниками энергии. Ветронаправляющие поверхности и образованные ими энергетические пространства с присоединенной к ним ветротурбиной с электрогенератором позволяют использовать одновременно для получения электроэнергии солнечную энергию и ветровую энергию (см. патент RU(21)2007119455/06 (13)А). Недостатком указанной установки является относительно высокая сложность и использование в работе только определенное время суток.
Известна также ветроэнергетическая установка с турбиной, использующая восходящий воздушный поток. Энергоустановка содержит прозрачный изолирующий слой, выполненный в форме полого конуса, имеющего большой диаметр основания и малый диаметр вершины. Слой имеет верхнее отверстие и образует внутреннюю полость. С внутренней стороны теплоизолирующего слоя нанесен теплопоглощающий слой, который поглощает солнечное тепло и нагревает воздух внутри полости. На изолирующем слое вблизи верхнего отверстия установлена ветровая турбина. Нагретый воздух создает восходящий поток, вращающий турбину.
Недостатком указанной конструкции является невозможность эффективной работы в ночное время суток, поскольку без достаточного нагрева воздушного потока не представляется возможным обеспечить восходящий воздушный поток необходимой мощности.
Таким образом, можно определить основную задачу, которая может быть постановлена при разработке установок подобного типа. Установка должна работать круглосуточно и не зависеть от изменения силы ветра и интенсивности солнечного нагрева.
Указанная цель достигается тем, что предполагаемая конструкция представляет собой коническую вытяжную трубу с двумя прозрачными ветровыми ловушками, одна из которых установлена у основания на оптимальной высоте, а вторая - на вершине трубы. Для организации свободного движения воздушного потока от нижней ветровой ловушки в вытяжную трубу в месте установки ловушки вытяжная труба опирается только на стойки, равномерно распределенные по периметру и не препятствующие воздушному потоку. При этом в дневное время при повышенной солнечной активности прозрачная ветровая ловушка у основания работает для организации воздушного потока к верхней прозрачной ветровой ловушке, которая в данное время выполняет роль активатора воздушного потока, пропуская ветер в поперечном направлении от направления воздушного потока вверх по трубе. Активизация воздушного потока в вытяжной трубе осуществляется также за счет нагрева воздуха солнечной энергии через прозрачную стенку трубы. Для усиления нагрева предполагается использовать светоотражающий экран, который перемещается специальным энергоприводом по программе, учитывающей положение солнца.
С заходом солнца направление движения воздушного потока в вытяжной трубе изменяется в обратном направлении от верхней прозрачной ветровой ловушки к основанию трубы. Активизация воздушного потока происходит за счет установленных в прозрачных ветровых ловушках шиберов. В верхней прозрачной ветровой ловушке шибер устанавливается наклонно, направляя воздушный поток вниз по трубе. В нижней прозрачной ветровой ловушке шибер открывает сквозной проход для движения воздушного потока, принятого нижней ловушкой, активизируя, таким образом, движение воздушного потока в вытяжной трубе сверху вниз.
Следует отметить, что управление положением шиберов предполагается осуществлять синхронно в автоматическом режиме в зависимости от температуры воздушного потока системой биметаллических пластин или специальными электроприводами.
Ориентация прозрачных ветровых ловушек по направлению ветра осуществляется автоматически специальными флюгерами, установленными на них.
Для установки прозрачных ветровых ловушек по направлению ветра они монтируются на катковых опорах. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 дана общая схема гелиоаэробарического энергоблока, которая включает в себя следующие узлы и детали гелиоаэробарического энергоблока, на фиг.2 - разрез по А-А:
1 - прозрачная вытяжная труба, которую предлагается изготовить из стеклопластика, углепласта, из стекла на каркасе или из какого-либо конструкционного материала;
2 - нижняя прозрачная ветровая ловушка;
3 - верхняя прозрачная ветровая ловушка;
4 - шибер нижней ветровой ловушки;
5 - шибер верхней прозрачной ветровой ловушки;
6 - светоотражающий экран;
7 - катковые опоры.
Работа гелиоаэробарического энергоблока осуществляется следующим образом:
В дневное время при активном солнечном нагреве воздушный поток принимается прозрачной ветровой ловушкой 2 и с помощью шибера 4 проталкивается в прозрачную вытяжную трубу 1, где активизируется через прозрачную стенку трубы 1 и светоотражающего экрана 6, приводя в действие ветротурбины с присоединенными и ним электрогенераторами. Воздушный поток в прозрачной трубе 1 активизируется воздушным потоком прозрачной ветровой ловушки 3 при открытом положении шибера 5. При отсутствии солнечного нагрева движение воздушного потока в вытяжной прозрачной трубе 1 осуществляется в обратном направлении.
Забор воздушного потока производиться прозрачной ветровой ловушкой 3, которая ориентирует воздушный поток с помощью закрытого положения шибера 5. При этом разряжение в вытяжной прозрачной трубе усиливается за счет движения воздушного потока ветровой ловушки 2 и открытого положения шибера 4. Таким образом, движение воздушного потока в вытяжной трубе 1 осуществляется в любое время суток, обеспечивая постоянную работу ветротурбин с электогенераторами, установленными внутри вытянутой вытяжной прозрачной трубы 1.
Следует отметить, что предлагаемая конструкция гелиоаэробарического энергоблока предназначена преимущественно для открытых пространств с высокой солнечной и ветровой активностью.
Предполагается использование предложенных энергоблоков для создания электростанций на их основе, ориентируя систему в соответствии с розой ветров для данной местности.
Строительство электростанций предполагаемого типа в районах с высокой солнечной и ветровой активностью позволит, в той или иной степени, снизить температуру окружающей среды за счет преобразования солнечной энергии в электроэнергию, которая в свою очередь, может быть транспортирована в «холодные» районы.