ГРАВИТАЦИОННО-ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Гравитационно-тепловая электростанция
Полезная модель относится к области энергетики, в частности, к системам получения электроэнергии, и может быть иснользовано в качестве резервного источника энергии.
Гравитационно-тепловая электростанция известна: (см. Патент США №4137719 МПК РОЗ G 7/04 1977). Известная электростанция содержит два вертикальных шахтных ствола, соединенные на дне между собой, в которых размещены компрессор, турбина и теплообменники, соединенные с источником теплоты с естественным перепадом температуры, например, между водой из водоема и окружающим воздухом.
Педостатки этой электростанции связаны с трудностями подвода теплоты к теплообменнику, размещенному на дне шахт.
Известна гравитационно-тепловая электростанция, содержащая электрогенератор с механическим приводом, замкнутый трубопровод с вертикальными участками, которые снабжены теплообменниками соединенные с естественными источниками теплоты, которые создают перепад температуры между вертикальными трубами (см. журнал Электричество и жизнь, М., Знак, 2000 г., №2, с.2, XXI век - начало эры гравитационно-тепловой энергетики, прототип).
Педостатком прототипа является необходимость создания трубопровода высотой I - 2 км.
Данная полезная модель устраняет недостатки прототипа
Гехническим результатом полезной модели является упрощение конструкции гравитационно-тепловой электростанции за счёт исключения громоздких вертикальных трубопроводов, размер которых по прототипу достигает  км.
onoOi25l54
iiffli«« illlill
Технический результат полезной модели достигается тем, что в гравитационно-тепловой электростанции, содержащей электрогенератор с приводом и систему управления электрогенератором, система управления электрогенератором выполнена в виде воздушного шара, а привод выполнен в виде троса шара, при этом воздушный шар снабжен теплообменником и соединён с воздуходувкой через клапан напуска воздуха и с тепловым насосом через входной и выходной клапаны.
Электрогенератор, воздуходувка и тепловой насос размещены на подвижной платформе.
Тепловой насос может быть расположен внутри шара. Сущность полезной модели поясняется на чертеже, где 1 воздушный шар, 2 - трос воздушного шара, 3 - механический привод, на который наматывается трос 2, 4 - электрогенератор, 5 - воздуходувка, 6 - тепловой насос, соединённый с воздушным шаром 1, 7 - впускной клапан, 8 - клапан напуска воздуха, 9 - выпускной клапан, 10 - теплообменник.
Гравитационно-тепловая электростанция работает следующим образом.
Шар объемом VQ наполняется воздухом от воздуходувки 5 при давлении р и температуре Г, которые равны давлению и температуре окружающей среды ро, TQ. Воздух забирается из атмосферы при помощи воздуходувки 5 и отсекается клапаном впускного клапана 8. Далее воздух нагревается до температуры TO+ ЛТ тепловым насосом 6, работающем по обратному циклу Карно, путем продувания теплого воздуха через теплообменник 10. Далее клапаны 7 и 9 закрываются, а воздушный шар 1 поднимается вверх, приводя во вращение механический привод 3 электрогенератора 4. На высоте Я из воздушного шара 1 выпускают воздух путем открытия клапанов 7,8,9, и он
опускается на землю. Здесь его снова надувают до объема VQ, нодогревают, и далее цикл повторяется.
Для нагрева воздуха в тепловом насосе 6 приходится затратить теплоту Qoi Q  Vo-po-Cp-A. . Здесь ро  1,29 кт/м - плотность воздуха, Ср  10 Дж/кг - теплоемкость воздуха при постоянном давлении. На получение этого количества теплоты теплорой насос 6 должен затратить электроэнергию, эквивалентную работе :
A  Q- (АТ/Т) A F-H Vo-po-Cp- ().
В оптимальном режиме АТ  g-H/(2- Ср),и полезная работа за вычетом потерь на нагрев выразится соотношением.
A,, Vo-po-g-H/(2-T).
Из-за созданного перепада температур AT объем шара увеличивается на величину VQ  (АТ/Т) (согласно закону Гей-Люссака). Шар становится легче, и его вес становится меньше веса вытесненного воздуха РО  Vo-po-g- По закону Архимеда на него будет действовать выталкиваюп ;ая сила F  Voprrg- (АТ/Т).
Пусть шар поднимется до высоты Я, тогда он совершит работу А:
Итогом цикла является совершение полезной работы А и затрата теплоты на нагрев шара Q. (Затраты на первичное заполнение шара воздухом могут быть сведены к нулю, поскольку р  ро, Т  TO}.
Приведем пример гравитационно тепловой электростанции для случая, когда Я  2000 км, Г  ЗОО К, VQ  500 м ро  1,29 кг/м1 Полезная работа гравитационных сил за один цикл составит А  215 кДж. Если скорость подъема шара составит 25 м/с, то длительность цикла составит 100 с, а мош:ность установки составит около 2 кВт.
A F-H Vo-po-g-(AT/T)-H.