КОМПЛЕКС КОМБИНИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ФУНКЦИЯМИ ЗАЩИТНОГО СООРУЖЕНИЯ БЕРЕГОВОЙ ЧЕРТЫ ОТ ШТОРМОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к гидротехническим сооружениям для комбинированной выработки электроэнергии с использованием возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и энергия волнового прибоя, в единой системе с традиционными генерирующими электростанциями, с одновременным решением задач, связанных с защитой береговой черты, набережных населенных пунктов, инфраструктуры портов от негативного воздействия штормов.
Известны многочисленные комплексы и установки для производства электроэнергии за счет использования одного из видов нетрадиционных источников ее получения - ветровая (1), солнечная энергия (2), энергия волновых прибоев (3).
Прототипы настоящей полезной модели отсутствуют, примеры использования трех альтернативных источников производства электроэнергии, таких как солнечная, волновая и ветровая в одном комплексе с традиционными генерирующими станциями неизвестны.
Известные комплексы и установки используют источники возобновляемой энергии отдельно. В то же время известно, что каждый из обозначенных способов получения энергии в значительной степени зависит от изменчивости во времени таких явлений как солнечное излучение, ветер, волнение моря. В них, в значительной мере, присутствует элемент случайности, связанный с погодными условиями. Каждому виду в отдельности, в том числе, присущи такие недостатки как малая и переменная мощность потока (удельная мощность), что заставляет создавать большие площади энергосистем, перехватывающие потоки используемой энергии (приемные площади солнечных батарей, площади ветряных колес, значительные пространства водной поверхности). В конечном итоге это приводит к издержкам в эксплуатации и обслуживании подобных систем.
Кроме того, использование каждого источника в отдельности сопряжено с проблемами использования уже произведенной продукции, с доставкой электроэнергии потребителям, а также с синхронизацией работы подобных станций с графиком нагрузки в сети.
Компенсировать изменения мощности подобных энергогенерирующих станций, исключить проблемы цикличности подачи вырабатываемой электроэнергии в общую сеть и наряду с этим уменьшить топливную составляющую на единицу вырабатываемой электроэнергии, а следовательно, способствовать более широкому применению систем получения электроэнергии с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии может гибридное, то есть совместное использование в едином комплексе ветровых, солнечных и волновых электростанций, а также традиционных генерирующих электростанций.
Задачей настоящей полезной модели является производство электроэнергии за счет комбинированного использования возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой, энергии волнового прибоя) и традиционной генерирующей станции (блочных газотурбинных электростанций, дизельных электростанций, теплоэлектростанций на основе газопоршневых двигателей) одновременно с решением задачи защиты побережья от штормов.
Поставленная задача решается конструкцией комплекса комбинированного производства электроэнергии с функциями защитного сооружения береговой черты от штормового воздействия, представляющего собой несущую платформу, состоящую из сотовых опорных бонов, состыкованных между собой и расположенных вдоль побережья, содержащего волновую станцию в виде шарнирного дебаркадера с размещенным на нем генератором и связанного с платформой направляющей конструкцией из композитных материалов в виде аппарели, содержащего традиционную генерирующую станцию, смонтированную на платформе, состоящей из сотовых опорных бонов, отличающегося тем, что на платформе жестко крепится крыло в виде спойлера, служащее опорной консолью, на которой размещены солнечные батареи и ветровые генераторы, объединенные в единую энергосеть, включая генераторы волновой станции и мощности традиционной генерирующей станции.
Конструкция комплекса на сотовых опорных бонах предоставлена на рисунке, где:
1 - консоль для монтажа солнечных батарей; 2 - ветрогенераторы; 3 - крыло спойлера; 4 - энергоблок традиционной генерирующей станции; 5 - опорные стойки; 6 - сотовые опорные боны; 7 - дебаркадер; 8 - аппарель.
Сотовые опорные боны, состыкованные между собой, образуют платформу для монтажа функциональных составляющих комплекса (традиционной генерирующей станции, волновой станции, элементов солнечных батарей, ветрогенераторов).
Комплекс содержит волновую станцию в виде шарнирного дебаркадера, связанную с платформой, образованной сотовыми опорными бонами, направляющей конструкцией в виде аппарели.
Волновая станция в виде шарнирного дебаркадера предназначена для преобразования энергии волнового прибоя в электроэнергию. Наряду с этим она является динамическим деформатором волны, так как создает эффект интерференции падающей и отраженной волны, то есть способствует образованию стоячей волны (равномерное колебание масс воды).
Шарнирный дебаркадер под воздействием штормового прибоя перемещается вдоль аппарели под углом, обозначенным направлением аппарели. Таким образом, колебание масс воды во время прибоя раскачивает дебаркадер и является источником механической энергии, преобразующейся генераторами волновой станции в электрическую.
На платформе на вертикальных стойках опорах жестко крепится крыло в виде спойлера с направляющими воздушные потоки плоскостями. Крыло предназначается для
увеличения и перенаправления воздушных потоков, а также служит опорой для монтажа солнечных батарей и ветровых генераторов.
В состав комплекса комбинированного производства электроэнергии с функциями защитного сооружения береговой черты от штормового воздействия входит также традиционная генерирующая станция, смонтированная на платформе.
Заявленная мощность традиционной генерирующей станции составляет 100% от суммарно возможной мощности энергоблоков, использующих альтернативные возобновляемые источники энергии, что позволяет при синхронной эксплуатации комплекса с общими сетями решать вопросы, связанные с поставкой энергии потребителям и графиком нагрузки в сети.
В обстановке, когда возобновляемые источники энергии (солнце, ветер, прибой) не активны, газотурбинная станция работает с полной нагрузкой, по мере возникновения условий активизирующих генерацию энергии в альтернативных блоках, традиционная генерирующая станция работает с меньшей нагрузкой, вследствие чего происходит снижение топливной составляющей в структуре себестоимости вырабатываемой энергии. Так, число часов использования установленной мощности в год для средней полосы России составляет: для ветровых электростанций - 3000 часов, для солнечных электростанций - 2500 часов.
Средняя величина расхода топлива на газотурбинной электростанции равна: 173,3 г у.т./кВт.Ч, что меньше на 163.6 г. у.т./кВт.Ч. чем средняя величина по ТЕЦ РАО "ЕС РОССИИ", равном 339.9 г у.т./кВт. Если доля только таких возобновляемых источников энергии как солнечная и ветровая в заявленной мощности энергокомплекса будет составлять 50%, то расход топливной составляющей в себестоимости 1 кВт.Ч энергии при использовании в комплексе такой традиционной генерирующей станции, как блочная газотурбинная станция, уменьшится на 14% и составит 149.2 г. условного топлива.
Шарнирный дебаркадер с размещенным на нем генератором с турбинами, предназначенный для преобразования энергии волнового прибоя в электроэнергию, может также способствовать увеличению КПД комплекса.
Комплекс комбинированного производства электроэнергии, состоящий из опорных сотовых бонов, расположенных вдоль побережья, снижает отрицательное воздействие от штормов, вырабатывает электроэнергию, а также позволяет инвестиционно привлекательно использовать прибрежные зоны.
Использованная литература:
1. Патент РФ №2299356, 2007 г.
2. Патент РФ №2303205, 2007 г.
3. Патент РФ №2182256, 2002 г.