Энергетическая установка на возобновляемом источнике энергии и тепловой аккумулятор

Энергетическая установка на возобновляемом нсточнике энергии
и тепловой аккумулятор
Полезная модель относится к области энергетики, а именно к энергетическим установкам на возобновляемом источнике энергии и тепловым аккумуляторам, в частности иснользуемых в таких установках.
Известны энергетические установки, в которых энергию, например электрическую, вырабатьтают с помощью возобиовляемого источника энергии (ГЭС, ветровые, волновые, фотоэлектрические и т.п.) и передают энергию потребителю в той или иной форме как и непосредственно, так и запасая избыток выработанной электроэнергии в аккумуляторе с последующей передачей.
Известно использование для аккумулирования энергии электрических аккумуляторных батарей патент RU 2035821, 1995, тепловых аккумуляторов патент RU 2123157, 1998, или их совместное использование патент RU 2095913, 1997.
Известна ветряная электростанпия патент RU 2142573, 1999, содержащая ветроагрегат, включающий ветроколесо с рабочими лопатками крыльчатки, погруженными в обьем резервуара с водой, и электрогенератор, электрически сообщенный с резервуаром, причем резервуар выполнен в виде теплового аккумулятора, защищенного от окружающей среды тепловой изоляцией, который в отсутствие ветра отдает свою энергию потребителю, а при наличии ветра непрерывно заряжается, при этом накопленная тепловая энергия частично преобразуется в электрическую энергию, а основная ее часть в виде горячей воды непосредственно идет в системы отопления и горячего водоснабжения потребителя.
В качестве прототипа энергетической установки выбрана автономная энергетическая установка на возобновляемом источнике энергии, приведенная в описании вышеуказанного запатентованного технического рещения патент RU 2095913, 1997. Данная энергетическая установка включает устройство генерирования электрической энергии, электрически соединенное с электрической аккумуляторной батареей и со средством нагрева теплоаккумулирующего состава сердечника теплового аккумулятора. Тепловой аккумулятор содержит устройство для отдачи тепла потребителю. Преобразование запасенной теплоты в электрическую энергию не предусмотрено, кроме того используемые специальные плавящиеся составы сердечника теплового аккумулятора относительно дорогостоящи, а сам тепловой аккумулятор, использующий такие плавящиеся составы мало ремонтопригоден. Также конструкция относительно сложна в изготовлении.
МПК Н02Л5/00; F 24 Н7/02 В качестве прототипа теплового аккумулятора тепловой аккумулятор,
содержащий корпус и установлеппый в ием стакан из теплоизоляционпого материала, частично заполпенпый двумя плавящимися тецлоаккумулирующими веществами с различпой плотностью, а также теплообменник разрядки с жидким теплоносителем патент RU 2123157, 1998. Для подогрева теплоаккумулируюпщх веществ использован электронагреватель в виде индуктора с магнитопроводом. Такая конструкция относительно сложна. Использование в качестве теплоаккумулирующих веществ заэвтектического сплава алюминия с кремнием, сплавов на основе галлия, индия, олова, висмута, приводит к высокой стоимости готового изделия. Кроме того использование расплавов усложняет проведение ремонта теплового аккумулятора.
Рещаемая техническая задача - упрощение конструкции и повьппение ремонтопригодности тепловых аккумуляторов, в том числе являющихся частью энергетической установки на возобновляемом ирточнике энергии.
Предлагаемая энергетическая установка на возобновляемом источнике энергии включает генерирующее устройство, преобразующее энергию возобновляемого источника энергии в электрическую энергию, электрически соединенное со средством нагрева теплоаккумулирующего вещества сердечника теплового аккумулятора, а тепловой аккумулятор содержит устройство для отдачи запасенного сердечником тепла. Новым является то, что в качестве теплоаккумулирующего вещества содержит плотно размещенные в сердечнике окатыщи и/или куски породы металлической руды, устройство для отдачи запасенного сердечником тепла выполнено в виде теплообменника с жидким теплоносителем, и дополнительно содержит устройство регулирования нагрева теплоаккумулирующего вещества до температуры ниже температуры его плавления.
Средство нагрева может быть выполнено в виде как минимум одной пары электродов, электрически соединенных с генерирующим устройством и размещенных внутри сердечника так, чтобы обеспечить нагрев теплоаккумулирующего вещества под действием электрического тока, проходящего между электродами через теплоаккумулирующее вещество. Устройство для отдачи тепла может быть выполнено в виде теплообменника разрядки с жидким теплоносителем, в качестве которого может быть использована вода. Теплообменник разрядки может быть расположен внутри сердечника в теплоаккумулирующем веществе.
В обоих вьппеприведенных частных случаях энергетическая установка может дополнительно содержать средство принудительной подачи жидкого теплоносителя в теплообменник разрядки.
2 Теплообменник разрядки с жидким теплоносителем в виде воды может быть
выполнен в виде парогенератора. При этом энергетическая установка может дополнительно содержать паротурбинную установку для генерирования электрической энергии, вход которой соединен с выходом парогенератора.
Предлагаемый тепловой аккумулятор содержит теплоизолированный корпус, хотя бы частично заполненный теплоаккумулирующим веществом, электронагреватель для нагрева теплоаккумулирующего вещества, теплообменник разрядки с жидким теплоносителем. Повым является то, что в качестве теплоаккумулирующего вещества тепловой аккумулятор содержит окатьппи и/или куски породы металлической руды, и дополнительно содержит устройство регулирования нагрева состава теплоаккумулирующим веществ до температуры ниже температуры его плавления.
Электронагреватель может быть вьшолнен в виде как минимум одной пары электродов, размещенных так, чтобы обеспечить нагрев теплоаккумулирующего вещества под действием электрического тока, проходящего между электродами через теплоаккумулирующее вещество.
Теплообменник разрядки может быть расположен внутри теплоаккумулирующего вещества.
Тепловой аккумулятор может дополнительно содержать средство принудительной подачи жидкого теплоносителя в теплообменник разрядки.
В качестве жидкого теплоносителя может бьпъ использована вода, при этом теплообменник разрядки может быть вьшолнен в виде парогенератора, например в виде трубы, проходящей через теплоаккумулирующее вещество, соединенной одним концом с водяным насосом.
Окатыши и/или куски породы металлической руды (железной, медной, цинковой и т.п.) имеют низкую стоимость и обладают высокой теплоемкостью. Их нагрев до температуры плавления, т.е. отсутствие спекания окатышей или кусков между собой, позволяет относительно легко производить ремонт внутри теплового аккумулятора. Высокое удельной сопротивление окатьппей или кусков металлической руды, особенно в местах их соприкосновения между собой, позволяет использовать их в качестве нагревательного элемента, что дополнительно упрощает конструкцию.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлен тепловой аккумулятор энергетической установки в разрезе.
5W3/c 3W5
3 5-50 мм, внутри объема которых размещен металлический трубчатый змеевик 4 с
входом 5 и выходом 6 и графитовые электроды 7, электрически соединенные с клеммами 8.
Электрический ток, вьфаботанный например ветрогенератором (не ноказан), подается на клеммы 8, от них к электродам 5 и проходит через пространство, засыпанное окатышами 3, нагревая их. С помощью помпы (не показана), холодная вода подается через вход 5 в змеевик 4, где нагревается до температуры кипения и полученный пар выходит через выход 6 для использования, например для обогрева потребителей, либо для срабатывания на лопатках паротурбинной энергоустановки. Автоматическое устройство регулировки температуры нагрева (не показано) окатьппей 3 поддерживает их температуру в пределах от  до  за счет хотя бы одного из следующего:
а)регулирование объема подачи воды на вход 5;
б)регулирование расстояния между электродами 7;
в)регулирование силы тока, подаваемого на клеммы 8.
Используемая температура окатьппей 3 исключает слипание их между собой, что облегчает ремонт, например как при замене змеевика 4, так и при замене самих окатышей 3. Кроме того прорыв змеевика 4 на приводит к катастрофическим последствиям, как в случае с использованием расплава вместо окатышей 3.
ощ
4