BG113524A - Integrated gravitational hydro storage system with light-amplified photovoltaic panels - Google Patents
Integrated gravitational hydro storage system with light-amplified photovoltaic panels Download PDFInfo
- Publication number
- BG113524A BG113524A BG113524A BG11352422A BG113524A BG 113524 A BG113524 A BG 113524A BG 113524 A BG113524 A BG 113524A BG 11352422 A BG11352422 A BG 11352422A BG 113524 A BG113524 A BG 113524A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- electrical
- light
- electric power
- water
- photovoltaics
- Prior art date
Links
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 17
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 26
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 34
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 13
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 abstract 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 5
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 5
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Интегрирана гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаициIntegrated gravity hydroaccumulation system with light-amplified photovoltaics
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF ENGINEERING
Настоящото изобретение се отнася до интегрирана гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици.The present invention relates to an integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics.
По-специално интеграцията на електрогенерацията от светоусилените фотоволтаици с хидроелектрическата генерация и акумулация са предназначени за баланс на електрически мрежи.In particular, the integration of electricity generation from light-enhanced photovoltaics with hydroelectric generation and storage is intended for the balance of electrical networks.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАPRIOR ART
Енергията на ветровете, слънчева светлина, вълните и приливните промени на водните нива в моретата и океаните са неизчерпаеми недефицитни енергоресурси, чието използване за електрогенерация е единственият напълно природосъобразен начин за задоволяване нарастващите нужди от електричество в целия свят.The energy of winds, sunlight, waves and tidal changes of water levels in the seas and oceans are inexhaustible non-scarce energy resources, the use of which for electricity generation is the only completely environmentally friendly way to meet the growing needs of electricity throughout the world.
Недефицитните енергоресурси от природните източници на енергия са непостоянни и варират в зависимост от сезоните и метеорологичните условия.Non-scarce energy resources from natural energy sources are fickle and vary with seasons and weather conditions.
Затова се използват различни начини за временно съхранение на енергия, когато няма електро консуматори или са малко. А в случаите на повишена консумация на електричество съхранената енергия се ползва за електрогенерация.That's why different ways of temporarily storing energy are used when there are no electrical consumers or there are few of them. And in cases of increased electricity consumption, the stored energy is used for electricity generation.
В патентна публикация на САЩ US2021281103 (А1) е представена електрохимична акумулираща система за електричество от фотоволтаици. Такава и подобни системи са най-широко разпространени, но имат поне три сериозни недостатъци.US Patent Publication US2021281103 (A1) discloses an electrochemical storage system for electricity from photovoltaics. Such and similar systems are the most widespread, but they have at least three serious disadvantages.
Първият е, че не са природосъобразни, защото за акумулаторите няма рентабилни технически решения за рециклирането им.The first is that they are not environmentally friendly, because there are no cost-effective technical solutions for recycling batteries.
Вторият е, че са скъпи защото се правят от дефицитни редкоземни метали, като литий, кадмий и др..The second is that they are expensive because they are made from scarce rare earth metals such as lithium, cadmium, etc.
Третият е, че се икономически изгодни само за недълго съхранение на енергия и не са рентабилни за сезонно съхранение на енергия, поради утечки. При тях са неизбежни електрическите загуби при преобразуване, причинени от необходимостта от постоянно-токово съхраняване в акумулаторите и в последствие задължително преобразуване на електрическия заряд в стандартен променлив ток за подаване в публичната мрежа.The third is that they are only economically viable for short-term energy storage and are not cost-effective for seasonal energy storage due to leakage. With them, electrical losses during conversion are inevitable, caused by the need for direct-current storage in batteries and, subsequently, mandatory conversion of the electrical charge into standard alternating current for feeding into the public network.
Природосъобразна енерго-акумулация, чрез производство на “зелен” водород от вода, или на неприродосъобразен водород, са начини за съхранение на енергия, които не срещаме в практиката поне по две причини. Производство на “зелен” водород е нерентабилно за енергоакумулация, защото от физиката е известно, че нужната енергия за атомно разделяне на водната молекула (Н2О=Н+Н+О) е винаги е по-голяма от енергията, която се получава при новоформиране на молекулата Н2О от атомите й.Natural energy storage, by producing "green" hydrogen from water, or non-natural hydrogen, are ways of energy storage that we do not find in practice for at least two reasons. Production of "green" hydrogen is unprofitable for energy accumulation, because it is known from physics that the energy required for the atomic splitting of the water molecule (H2O=H+H+O) is always greater than the energy that is obtained during the new formation of the H2O molecule from its atoms.
Втората причина е, че атомите на водорода Н са наймалките познати в природата, както и водородната молекула Н2. Затова при съхранението и транспорта му винаги има опасност от утечка, съответно от взрив, поради което съхранението му е допустимо за кратко време при строги мерки за безопасност.The second reason is that hydrogen H atoms are the smallest known in nature, as is the hydrogen molecule H2. Therefore, during its storage and transport, there is always a risk of leakage, respectively of an explosion, which is why its storage is permissible for a short time under strict safety measures.
В патентен документ на САЩ US2021292917(A1) е разкрита система за производство и съхранение на водород, използваща слънчева енергия. Тя превръща слънчевата енергия в електрическа чрез слънчев панел, използвайки електрическата енергия за производство на водород в реактор за електролиза на водата. Полученият водород се съхранява под високо налягане в резервоар за водород във воден резервоар. Тази иновативна система предлага иновативно решение за съхранение на водорода в резервоар, потопен във вода. Но това я усложнява и оскъпява. Същевременно тя не безопасна, защото водородът се съхранява под високо налягане, а и самият той взривоопасен.In US patent document US2021292917(A1) a hydrogen production and storage system using solar energy is disclosed. It converts solar energy into electricity through a solar panel, using the electricity to produce hydrogen in a water electrolysis reactor. The resulting hydrogen is stored under high pressure in a hydrogen tank in a water tank. This innovative system offers an innovative solution for storing hydrogen in a tank submerged in water. But this complicates it and makes it more expensive. At the same time, it is not safe, because hydrogen is stored under high pressure, and it is itself explosive.
Дългото му безопасно съхранение става в криогенни инсталации при свръх ниски температури, когато той е течен. А поддържането на криогенни инсталации е с голям разход на електричество. И затова, описаната и подобни системи, не са намерили широко разпространение в енергийната практика.Its long-term safe storage takes place in cryogenic installations at ultra-low temperatures when it is liquid. And the maintenance of cryogenic installations requires a lot of electricity. And therefore, the described and similar systems have not found widespread use in energy practice.
Системите за съхранение на енергия, базирани на гравитацията, са признати като надеждни за съхранение на енергия и балансиране на електрическите мрежи. Те са с много дълъг живот и са високо ефективни. В голям мащаб се ползват помпено-акумулиращите водни електрически централи (ПАВЕЦ). Напоследък иновациите в системите за тежести с лебедки и въжета, предлагат ефективно съхранение на енергията с помощта на тежести.Gravity-based energy storage systems are recognized as reliable for energy storage and balancing of electrical grids. They have a very long life and are highly efficient. Pumped-storage hydropower plants (SHP) are used on a large scale. Recently, innovations in winch and rope weight systems offer efficient energy storage using weights.
В патентна публикация на САЩ US2021197948(А1) се предвиждат безмоторни дирижабълоподобни балони, които са по-леки от въздуха и са свързани с теренни реверсивни електросилови машини. Когато е необходима енргоакумулация балоните с въжета се изтеглят към земята. А когато е нужна електрогенерация, те се пускат свободно да се издигат, при което въжетата развъртат електрогенеращите машини. От казаното става ясно, че е добре атмосферата да е спокойна, което важи за сравнително голяма височина около 20 км. От тази височина хоризонтът е на приблизително 550 km разстояние. Поевтините технологиите за наблюдение и комуникация, са ограничени до „пряка видимост“. При тази тропосферна височина се ползват радари, лазерни комуникации, както пасивно оптично и радионаблюдение. Въздухът е чист на 20 км, което позволява непрекъсната и сигурна лазерна комуникация между енергоакумулиращите дирижабълни платформи и теренните реверсивни електросилови машини. Те биха използвали слънчева енергия през дневните часове с фотоволтаици, съхраняващи енергия през нощта. Осигуряването на достатъчно енергия за поддържане на платформите при ветрове със скорост от около 50 m/s е непрактично. А цялата дирижабълна система има редица оскъпяващи компоненти нужни за височинната енергоакумулация. Затова тя няма приложения сега.US Patent Publication US2021197948(A1) envisages non-motorized airship-like balloons that are lighter than air and are coupled to field reversible electric propulsion machines. When energy storage is needed, the balloons are pulled to the ground with ropes. And when electricity generation is needed, they are allowed to rise freely, whereby the ropes spin the electricity generating machines. From what has been said, it is clear that it is good for the atmosphere to be calm, which is true for a relatively high altitude of about 20 km. From this height, the horizon is approximately 550 km away. Cheaper surveillance and communication technologies are limited to "line of sight". At this tropospheric height, radars, laser communications, as well as passive optical and radio surveillance are used. The air is clear at 20 km, allowing continuous and secure laser communication between the energy-storing airship platforms and the field-reversible electric propulsion machines. They would use solar energy during daylight hours with photovoltaics storing energy at night. Providing enough power to support the platforms in winds of around 50 m/s is impractical. And the entire airship system has a number of expensive components needed for high-altitude energy storage. Therefore, it has no applications now.
В патентна публикация на Турция WO2018056930 (А2) е представена енергоакумулационна система, включваща основен резервоар за течност с множество вътрешни резервоари, които са конфигурирани вътре в основния резервоар. Тя е с подобен принцип на действие, като на предходно разгледаната. Но също е скъпа като начална инвестиция и като последващата й експлоатация. И затова тя, засега, няма приложения.In Turkish patent publication WO2018056930 (A2), an energy storage system is presented, including a main liquid tank with a plurality of internal tanks which are configured inside the main tank. It has a similar principle of action as the previously discussed one. But it is also expensive as an initial investment and as its subsequent operation. And that's why, for now, it has no applications.
Гравитационните акумулационни системи с тежести, водни и въздушни поплавъци са с предимства за посрещане на енергийните нужди на местните и национални мрежи, защото тяхната реакция е пъти по-бърза от тази на ПАВЕЦ. Но за комбинирано ползване, с оглед битово и земеделско напояване, безспорни предимства имат ПАВЕЦ, особено като отчитаме очевидните глобални тенденции за затопляне и засушаване, Не маловажна е по-ниската им цена, с оглед на двете им приложения: енергоакумулационно и водосъбиращо. Затова те са най-популярни и за дългосрочна енергоакумулация в енергийни системи.Gravitational storage systems with weights, water and air floats have advantages for meeting the energy needs of local and national networks, because their response is times faster than that of PAVETS. But for combined use, with a view to domestic and agricultural irrigation, PAVETS have indisputable advantages, especially considering the obvious global warming and drying trends. Their lower price is not unimportant, considering their two applications: energy storage and water collection. Therefore, they are the most popular for long-term energy storage in energy systems.
В патентна публикация на Русия RU2748104 (С1) е разкрита помпено-акумулираща хидросистема, която работи и със слънчеви фотоволтаични панели. Но те не са интегрирани в системата, а самите фотоволтаици не са светоусилени.In Russian patent publication RU2748104 (C1), a pumped-storage hydro system is disclosed that also works with solar photovoltaic panels. But they are not integrated into the system, and the photovoltaics themselves are not solar-amplified.
В патентна публикация на Тайван TW202119911 (А1) е представена помпено-акумулираща хидросистема с фотоволтаици, която работи и като напоителна система за земеделско напояване. Фотоволтаиците не са светоусилени.Taiwan patent publication TW202119911 (A1) presents a pumped-storage hydro system with photovoltaics that also works as an irrigation system for agricultural irrigation. Photovoltaics are not solar powered.
Подобна напоителна хидросистема е описана в патентна публикация на CN113062873 (А1), но тя има и подобни недостатъци.A similar irrigation hydrosystem is described in patent publication CN113062873 (A1), but it also has similar disadvantages.
В патент на САЩ US6420794 (В1) е предложена помпено акумулираща водно електрическа централа, включваща доставящ воден резервоар, през тръба, свързан с приемащ воден резервоар, в която е монтирана хидросилова машина, механично свързана с електрическа силова машина.In US patent US6420794 (B1) a pumped storage hydroelectric power plant is proposed, comprising a supply water reservoir, through a pipe connected to a receiving water reservoir, in which is mounted a hydroelectric machine mechanically connected to an electric power machine.
Основните недостатъци на описаните, и подобни технически решения, следват от това, че не се уплътняват свободните водни повърхности на доставящия воден резервоар и на приемащия воден резервоар за ефективно производство на природосъобразно електричество със светоусилени фотоволтаици.The main disadvantages of the described and similar technical solutions follow from the fact that the free water surfaces of the supplying water reservoir and the receiving water reservoir are not compacted for efficient production of environmentally friendly electricity with solar-amplified photovoltaics.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОTECHNICAL ESSENCE OF THE INVENTION
Задача на настоящото изобретение е да се обезпечи, интегрирана гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, която да преодолее посочените недостатъци на известните технически решения, да е с невисока себестойност и ниски експлоатационни разходи, гнерираните излишъци от светоусилените фотоволтаици и от хидрогенерацията да се съхраняват чрез изпомпване на вода от приемащия в доставящия воден резервоар, а техните повърхности енергийно да се уплътнят със светоусилени фотоволтаични панели.The task of the present invention is to provide an integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics, which overcomes the indicated shortcomings of the known technical solutions, has a low cost and low operating costs, the generated surpluses from the light-enhanced photovoltaics and from hydrogenation can be stored by pumping of water from the receiving to the supplying water reservoir, and their surfaces to be energetically compacted with light-enhanced photovoltaic panels.
Задачата е решена чрез интегрирана гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, включваща доставящ воден резервоар, през тръба, свързан с приемащ воден резервоар, в която е монтирана хидросилова машина, механично свързана с електрическа силова машина, характеризираща се с това, че хидросиловата машина е комбинирана помпа-турбина, електрическата силова машина е комбиниран електромотор-електрогенератор като електрически извод от електрическата силова машина е свързана, през първи управляем електропреобразувател, с първи електрически вход на оптимизиращ електроразпределител, а негов първи електрически изход, през първи контролер, е свързан с първи вход на електрическо табло за собствени електрически нужди, а втори електрически изход, през втори контролер, е свързан с публична електрическа мрежа, при което втори електрически вход на оптимизиращия електроразпределител, през втори управляем електропреобразувател, е свързан с общ електрически извод от фотоволтаични панели, а към всеки фотоволтаичен панел е подвижно монтиран светлинен отражател, като фотоволтаичните панели със светлинните им отражател са монтирани на понтони върху водните повърхности на доставящия воден резервоар и на приемащия воден резервоар.The task is solved by an integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics, including a supply water reservoir, through a pipe connected to a receiving water reservoir, in which a hydropower machine is installed, mechanically connected to an electric power machine, characterized in that the hydropower machine is combined pump-turbine, the electric power machine is a combined electric motor-electric generator such that an electrical output of the electric power machine is connected, through a first controllable electrical converter, to a first electrical input of an optimizing electrical distributor, and its first electrical output, through a first controller, is connected to a first input on an electrical panel for its own electrical needs, and a second electrical outlet, through a second controller, is connected to a public electrical network, whereby a second electrical input of the optimizing electrical distributor, through a second controllable electrical converter, is connected to a common electrical outlet of photovoltaic panels, and to each photovoltaic panel is a movably mounted light reflector, and the photovoltaic panels with their light reflector are mounted on pontoons on the water surfaces of the supplying water tank and the receiving water tank.
В едно предпочитано изпълнение на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици първият управляем електропреобразувател, оптимизиращият електроразпре-делител, първият контролер, вторият контролер, вторият управляем електропреобразувател може да са програмируеми.In a preferred embodiment of the integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics, the first controllable electrical converter, the optimizing electrical distributor, the first controller, the second controller, the second controllable electrical converter may be programmable.
В друго предпочитано изпълнение на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици фотоволтаичните панели може да са двулицеви.In another preferred embodiment of the integrated gravity hydroaccumulation system with light-amplified photovoltaics, the photovoltaic panels may be double-sided.
В друго предпочитано изпълнение на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици хидросиловата машина и електрическата силова машина може да са променливо оборотни.In another preferred embodiment of the integrated gravity hydro-storage system with light-enhanced photovoltaics, the hydro-power machine and the electric power machine may be alternately rotating.
Главното предимство на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението е, че е остро актуална за широко внедряване, поради неизбежната необходимост от енергоакумулация на излишното електричество от възобновяеми енергоизточници, в пълно съответствие с критериите на зелената сделка на Европейския съюз.The main advantage of the integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics, according to the invention, is that it is acutely relevant for wide implementation, due to the inevitable need for energy accumulation of excess electricity from renewable energy sources, in full compliance with the criteria of the European Union's green deal.
Значително инвестиционно предимство на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението е, че се уплътняват водните повърхности на горните и долните изравнители на водноелектрическите централи и не се изисква ангажирането на допълнителни терени.A significant investment advantage of the integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics, according to the invention, is that the water surfaces of the upper and lower levelers of the hydroelectric power plants are compacted and the engagement of additional terrains is not required.
Енергоефективно предимство на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението е, че генерират допълнително електричество, чрез светлинните отражатели на фотоволтаиците, които пренасочват допълнителна отразена светлина към тях.An energy-efficient advantage of the integrated gravity hydroaccumulating system with light-enhanced photovoltaics, according to the invention, is that they generate additional electricity through the light reflectors of the photovoltaics, which redirect additional reflected light to them.
Естествено енергоефективно предимство, е че самите естествени водни повърхности на водните изравнители се отразяват естествената дневна светлина. Те са най-ефективни, когато облъчват и обратната страна на двулицевите фотоволтаични панели.A natural energy-efficient advantage is that the natural water surfaces of the water levelers themselves reflect natural daylight. They are most effective when they also irradiate the reverse side of the double-sided photovoltaic panels.
Многоцелевото използване на ПАВЕЦ, за гравитационна енергоакумулация, за събиране на питейна вода, за промишлено водоснабдяване, за селскостопанско напояване и т.н. са безспорни предимства.The multi-purpose use of PAVEC, for gravity energy storage, for drinking water collection, for industrial water supply, for agricultural irrigation, etc. are undeniable advantages.
Преимущество на двулицевите фотоволтаици на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението, е че обратната им страна генерира електричество с отразена светлина, както от водните повърхности на доставящия воден резервоар, така и на приемащия резервоар.An advantage of the two-sided photovoltaics of the integrated gravity hydroaccumulation system with light-amplified photovoltaics, according to the invention, is that their reverse side generates electricity with reflected light, both from the water surfaces of the supplying water tank and the receiving tank.
Съществено важно енергийно предимство е предвидената възможност интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението, да изпълняват буферни и балансиращи функции в децентрализирани интелигентни електрически мрежи. А допълнително увеличение на електрогенерацията от фотоволтаиците става, чрез сезонни промени на наклоните на подвижните светлинни отражатели, с оглед да отразяват повече светлина към фотоволтаиците.An essential energy advantage is the foreseen possibility of the integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics, according to the invention, to perform buffer and balancing functions in decentralized intelligent electric networks. And an additional increase in the electricity generation from the photovoltaics occurs, through seasonal changes in the slopes of the movable light reflectors, in order to reflect more light to the photovoltaics.
Синергично предимство на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението е, че се използва за водоснабдително и хидро-мелиоративно водопомпене.A synergistic advantage of the integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics, according to the invention, is that it is used for water supply and hydro-ameliorative water pumping.
От казаното следват редица разбираеми икономически, екологически, експлоатционни и други предимства.A number of understandable economic, ecological, operational and other advantages follow from what has been said.
ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНАТА ФИГУРАEXPLANATION OF THE ATTACHED FIGURE
Фигурата схематично представя профил на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението.The figure schematically presents a profile of the integrated gravity hydroaccumulation system with light-amplified photovoltaics, according to the invention.
ПРИМЕР ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОEXAMPLE OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Схемата на фигурата е на примерно изпълнение на интегрираната система, съгласно изобретението. С представения пример далеч не се изчерпват конфигурационните комбинации за реализация системата. Тези варианти са твърде разннообразни и е трудно (и ненужно тук) да бъдат изчерпателно описани. Още повече, че енергийният технически прогрес в момента е в глобален възход, както по отношение на фотоволтаиците, така и с ползването на изкуствен интелект за цялостно управление на хидро-акумулиращите системи.The diagram in the figure is an exemplary embodiment of the integrated system according to the invention. The presented example is far from exhausting the configuration combinations for implementing the system. These options are very diverse and it is difficult (and unnecessary here) to describe them exhaustively. Moreover, energy technical progress is currently on the rise globally, both with regard to photovoltaics and with the use of artificial intelligence for the overall management of hydro-storage systems.
Интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици включва доставящ воден резервоар 1, през тръба 2, свързан с приемащ воден резервоар 3, в която е монтирана хидросилова машина 4, механично свързана с електрическа силова машина 5. Тя се характеризира с това, че хидросиловата машина 4 е комбинирана помпатурбина, електрическата силова машина 5 е комбиниран електромотор-електрогенератор като електрически извод от електрическата силова машина 5 е свързана, през първи управляем електропреобразувател 6, с първи електрически вход на оптимизиращ електроразпределител 7, а негов първи електрически изход, през първи контролер 8, е свързан с първи вход на електрическо табло за собствени електрически нужди 9, а втори електрически изход, през втори контролер 10, е свързан с публична електрическа мрежа, при което втори електрически вход на оптимизиращия електроразпределител 7, през втори управляем електропреобразувател 11, е свързан с общ електрически извод от фотоволтаични панели 12, а към всеки фотоволтаичен панел 12, е подвижно монтиран светлинен отражател 13, като фотоволтаичните панели 12 със светлинните им отражател 13 са монтирани на понтони върху водните повърхности на доставящия воден резервоар 1 и на приемащия воден резервоар 3.The integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics includes a supply water tank 1, through a pipe 2, connected to a receiving water tank 3, in which a hydropower machine 4 is installed, mechanically connected to an electric power machine 5. It is characterized in that the hydropower machine 4 is a combined pump-turbine, the electric power machine 5 is a combined electric motor-electric generator as an electrical output from the electric power machine 5 is connected, through a first controllable electrical converter 6, to a first electrical input of an optimizing electrical distributor 7, and its first electrical output, through a first controller 8, is connected to a first input of an electrical panel for own electrical needs 9, and a second electrical output, through a second controller 10, is connected to a public electrical network, whereby a second electrical input of the optimizing power distributor 7, through a second controllable electrical converter 11, is connected to common electrical outlet from photovoltaic panels 12, and to each photovoltaic panel 12, a light reflector 13 is movably mounted, and the photovoltaic panels 12 with their light reflectors 13 are mounted on pontoons on the water surfaces of the supplying water tank 1 and the receiving water tank 3.
Първият управляем електропреобразувател 6, оптимизиращият електроразпределител 7, първият контролер 8, вторият контролер 10, вторият управляем електропреобразувател 11 са програмируеми. Фотоволтаичните панели 12 са двулицеви. Хидросиловата машина 4 и електрическата силова машина 5 са променливо оборотни.The first controllable electrical converter 6, the optimizing electrical distributor 7, the first controller 8, the second controller 10, the second controllable electrical converter 11 are programmable. Photovoltaic panels 12 are double-sided. The hydropower machine 4 and the electric power machine 5 are alternately reversible.
ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОUSE OF THE INVENTION
Характерно за работата на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението, е че долните и горните повърхности водните резервоари 1 и 3 се уплътняват с фотоволтаични панели 12 с отражатели 13. В бюджетни варианти на система, съгласно изобретението, без отражатели се използват отраженията на дневна светлина от естествените водни повърхности, които са най-ефективни, когато облъчват и обратната страна на двулицевите фотоволтаични панели 12.It is characteristic of the operation of the integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics, according to the invention, that the lower and upper surfaces of the water tanks 1 and 3 are sealed with photovoltaic panels 12 with reflectors 13. In budget variants of the system, according to the invention, without reflectors, the reflections are used of daylight from natural water surfaces, which are most effective when they also irradiate the reverse side of the double-sided photovoltaic panels 12.
Енергийното действие на системата е да балансира пиковете и спадовете на електроконсумацията на електроенергийната система по следния начин:The energy action of the system is to balance the peaks and troughs of the electricity consumption of the power system as follows:
1. При дневен спад на електропотреблението електричеството от фотоволтаични панели 12 се насочва за помпена функция.1. In the event of a daily drop in electricity consumption, the electricity from photovoltaic panels 12 is directed to the pump function.
2. При дневен ръст на електропотреблението електричеството от фотоволтаични панели 12 се насочва за износ към електрическата мрежа.2. With a daily increase in electricity consumption, the electricity from photovoltaic panels 12 is directed for export to the electricity grid.
3. При нощен спад на електропотреблението електричество от мрежата се ползва да се изпомпва вода в доставящия воден резервоар 1, докато се напълни.3. During a nighttime drop in electricity consumption, electricity from the network is used to pump water into the supply water tank 1 until it is full.
4. При силен дневен ръст на електропотреблението хидросиловата машина 4, в турбинен режим, под напора на падаща вода от доставящия воден резервоар 1, върти електросиловата машина 5 в генераторен режим и произведеното електричество, заедно с електрогенерацията от фотоволтаични панели 12 се насочват за износ към електрическата мрежа.4. With a strong daily increase in electricity consumption, the hydropower machine 4, in turbine mode, under the pressure of falling water from the supplying water tank 1, rotates the electric power machine 5 in generator mode and the produced electricity, together with the electricity generation from photovoltaic panels 12, is directed for export to electrical network.
Гореописаните 4 режима са крайни. Реално системата работи в междинни режими на описаните, под управлението на програмирания електроразпределител 7 и зададените й параметри. Системата, съгласно изобретението, изпомпва вода от приемащия воден резервоар 3 с електричество от мрежата в горния доставящ воден резервоар 1, когато електроконсумацията е слаба и съответно цената на тока е найниска. И обратно - когато търсенето на ток в мрежата е найголямо - съответно цената е най-висока - тогава всички генераторни мощности на системата работят за отдаване ток на мрежата на високата цена.The above 4 modes are finite. In reality, the system works in intermediate modes of the described, under the control of the programmed electrical distributor 7 and its set parameters. The system, according to the invention, pumps water from the receiving water tank 3 with electricity from the network into the upper supplying water tank 1, when the electricity consumption is low and, accordingly, the cost of electricity is the lowest. And vice versa - when the demand for current in the network is the highest - correspondingly, the price is the highest - then all the generating capacities of the system work to supply current to the network at the high price.
По описания режимен модел системата печели максимално за сметка на разликите между скъпата тарифа за доставка на ток в мрежата и евтината тарифа при ниска електроконсумация, която типично е нощем. Едновременно с това, системата съгласно изобретението, изпълнява необходима функция за електробалансиране на централизирана или разпределена електро мрежа.According to the described mode model, the system earns the maximum at the expense of the differences between the expensive tariff for supplying current to the network and the cheap tariff for low electricity consumption, which is typically at night. At the same time, the system according to the invention performs a necessary function for electrical balancing of a centralized or distributed electrical network.
Интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението функционира оптимално под управлението на оптимизиращия електроразпределител 7, който е интеграторът на системата. Той е програмиран със специализиран софтуер за разпределяне на получаваното електричество в него за енергоакумулация и за подаване в публичната мрежа по оптимален начин.The integrated gravity hydroaccumulating system with light-enhanced photovoltaics, according to the invention, functions optimally under the control of the optimizing electric distributor 7, which is the integrator of the system. It is programmed with specialized software to distribute the electricity received in it for energy storage and for feeding into the public grid in an optimal way.
Първият управляем електропреобразувател 6, първият контролер 8, вторият контролер 10, вторият управляем електропреобразувател 11 също са оптимално настроени за енергийна максимизация на интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението.The first controllable electrical converter 6, the first controller 8, the second controller 10, the second controllable electrical converter 11 are also optimally set for energy maximization of the integrated gravity hydroaccumulating system with light-enhanced photovoltaics, according to the invention.
Най-икономична реализация на гравитационна хидроакумулираща система, съгласно изобретението, когато долните изравнители 1 са естествени. Например пълноводни реки, езера и морета. В речните случаи е изгодно да се генерира допълнително зелена енергия от понтонни ВЕЦ за сметка на безплатното естествено водно течение. В морски варианти могат да се ползват приливно-отливни електроцентрали за генериране на зелена енергия.The most economical implementation of a gravity hydroaccumulating system, according to the invention, when the lower levelers 1 are natural. For example, full water rivers, lakes and seas. In river cases, it is advantageous to generate additional green energy from pontoon hydropower at the expense of the free natural water current. In marine options, tidal power plants can be used to generate green energy.
В речните и морски варианти на ПАВЕЦ е целесъобразно да се изгражда само горен воден изравнител 3. На долната диаграма са показани три варианта на ПАВЕЦ. Горните им изравнители 3 са микроязовири с полезни водни обеми от 10, 30 и 60 хил- куб. м., а нетната работна височина е от 10 до 90 м..In the river and sea variants of PAVETC, it is advisable to build only upper water leveler 3. The diagram below shows three variants of PAVETC. Their upper levelers 3 are micro-dams with useful water volumes of 10, 30 and 60 thousand cubic meters, and the net working height is from 10 to 90 m.
Сравнението с други ползвани начини за енергосъхранение ПАВЕЦ имат безспорни предимства:Compared with other used methods of energy storage, PAVETS have indisputable advantages:
Интегрираната гравитационна хидроакумулираща система със светоусилени фотоволтаици, съгласно изобретението, е съставена от добре познати части на пазара, които се изпълняват по известни технологии. Затова нейната индустриална приложимост и поддръжката и не представляват трудност. А това е обективна предпоставка за масовото й приложение.The integrated gravity hydroaccumulation system with light-enhanced photovoltaics, according to the invention, is composed of well-known parts on the market, which are implemented according to known technologies. Therefore, its industrial applicability and maintenance are not a difficulty. And this is an objective prerequisite for its mass application.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113524A BG113524A (en) | 2022-04-18 | 2022-04-18 | Integrated gravitational hydro storage system with light-amplified photovoltaic panels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113524A BG113524A (en) | 2022-04-18 | 2022-04-18 | Integrated gravitational hydro storage system with light-amplified photovoltaic panels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG113524A true BG113524A (en) | 2023-10-31 |
Family
ID=89621410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG113524A BG113524A (en) | 2022-04-18 | 2022-04-18 | Integrated gravitational hydro storage system with light-amplified photovoltaic panels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG113524A (en) |
-
2022
- 2022-04-18 BG BG113524A patent/BG113524A/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10344741B2 (en) | Hydro-pneumatic energy storage system | |
| Polinder et al. | Wave energy converters and their impact on power systems | |
| CN101649813B (en) | Integrated system for generating electricity by current, sea wave as well as tide kinetic energy and wind and solar energy | |
| US20120019004A1 (en) | Renewable Energy System | |
| CN202139086U (en) | Low-carbon sea water desalinization equipment adopting green power | |
| CN102192077B (en) | System and method for storing wave and tidal energy as well as method and system for generating electricity | |
| CN201943877U (en) | Wave and tidal energy storage system and generating system | |
| CN204626355U (en) | Draining storage station | |
| CN104405567A (en) | Offshore floating body type suspended oscillating wave power generation device | |
| CN104454357A (en) | Wind energy and wave energy combined electricity generation device | |
| CN210887155U (en) | Ocean reservoir for realizing photoelectric complementary development of ocean water | |
| CN115123469A (en) | Offshore floating energy island | |
| Garrod et al. | An assessment of floating photovoltaic systems and energy storage methods: A comprehensive review | |
| EP2063102A2 (en) | Hydroelectric power plant and process for generation of electrical energy | |
| CN104314739A (en) | Gravity swing type wave energy device based on floating type platform | |
| Lemonis et al. | Wave and tidal energy conversion | |
| CN102828894A (en) | Tidal energy generating device and method | |
| BG113524A (en) | Integrated gravitational hydro storage system with light-amplified photovoltaic panels | |
| Duckers | Wave energy; crests and troughs | |
| Halliday et al. | Review of wave energy resource and wave generator developments in the UK and the rest of the world | |
| Long et al. | Storage-integrated energy harvesters | |
| CN108418504B (en) | Overwater solar comprehensive power station | |
| Becker et al. | The energy river: realising energy potential from the river Mersey | |
| Karim et al. | Electricity generation by using amplitude of Ocean wave | |
| KR20190045615A (en) | Complex generating system using low temperature sea water |