BG66872B1 - Метод и инсталация за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди - Google Patents

Abstract

Методът и инсталацията използват възобновяем енергиен източник. При работа не отделят вредни емисии във водата и въздуха. Работи се постоянно, мощността се регулира плавно, не се използва гориво и други консумативи, почиства се морето от разтворени сулфиди, а разтвореният кислород се увеличава в повърхностния слой. От придънния слой се изпомпва морска вода, съдържаща сулфиди, от която се получава анолит. От повърхностния слой се изпомпва морска вода, несъдържаща сулфиди, от която се получава католит. Анолитът и католитът се подават към горивна клетка, на полюсите на която се добива електроенергия. Част от получената електроенергия служи за захранване на инсталацията, а останалата част се подава във външната електрическа мрежа. Процесът на окисление на сулфидите до сулфати в горивната клетка на практика не генерира топлинна енергия и преобразуването на химическата енергия в електрическа е практически пълно. 4 претенции, 2 фигури

Description

Област на приложение

Методът и инсталацията за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, са приложими в електроенергетиката и опазването на околната среда.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са индиректни методи за получаване на електроенергия от морска вода, съдържаща сулфиди. Първоначално от морската вода, съдържаща сулфиди се добива сероводород и/или водород. Добитите газове се изгарят, при което се получава топлинна енергия. Тя се трансформира в механична енергия и от нея се добива електрическа енергия. Недостатъците на тези методи са в множеството процеси на превръщане на енергията, при което значително спада общият коефициент на полезно действие, а оттам и икономическата изгода от прилагането им. Също така при добива и изгарянето на газовете се получават вредни емисии, чието редуциране оскъпява технологията.

Известни са индиректни методи, при които добитите от морската вода, съдържаща сулфиди, газове се подават като гориво в горивна клетка, от която се получава топлинна енергия и/или електрическа енергия.

Недостатъците на тези методи са отново вредните емисии и ниският добив на енергия.

Не са известни метод и инсталация за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, който директно да добива електроенергия, без частично или пълно преминаване през топлинна и/или механична енергия.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създадат метод и инсталация за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди.

Тази задача се решава, като се създаде метод за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, чрез това, че морска вода от придънния слой на морето, например в Черно море, съдържащ сулфиди, се изпомпва и се обогатява до получаване на разтвор с концентрации, близки до тази на наситен воден разтвор на сулфиди, който се натрупва и подава като анолит в анодната камера на горивната клетка. Отработената вода се връща обратно непосредствено над придънния слой на морето, съдържащ сулфиди. Едновременно с това морската вода от повърхностния слой, несъдържащ сулфиди, се изпомпва и се обогатява на кислород чрез аерация и се използва като католит в катодната камера на горивната клетка. Сулфидите, съдържащи се в анолита, се превръщат в сулфати. Кислородът, съдържащ се в католита, се редуцира до хидроксилни аниони, при което горивната клетка произвежда електроенергия, която се преобразува в променливо напрежение и се подава във външна електрическа мрежа. Отработените анолит и католит се връщат обратно в морето на дълбочина непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди. При това морето се пречиства от сулфиди и повърхностният слой на морска вода, който не съдържа сулфиди, се увеличава.

Възможно е допълнително от отработения анолит, съдържащ минимално количество сулфиди, да се извлича отново разтвор, близък до наситен воден разтвор на сулфиди, който се подава за захранване на анодната камера на горивната клетка. Отработената вода се връща обратно в морето на дълбочина, непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди.

Инсталацията за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, реализираща метода, има затворен плаващ корпус, от който се спуска първа смукателна тръба, с непропусклива за водата стена, като входът на първа смукателна тръба е в придънния воден слой, съдържащ сулфиди. Изходът на първата смукателна тръба е заустсн в първа помпа, като първа свързваща тръба свързва изхода на първата помпа с трети входен вентил на обогатител. Втора свързваща тръба свързва първи изходен вентил с входа на четвърта помпа. Трета свързваща тръба свързва изхода на четвърта помпа с резервоар. Четвърта свързваща тръба свързва изхода на резервоара с първи входен вентил на горивната клетка. Входът на трета смукателна тръба е заустсн във втора смукателна тръба. Изходът на

Описания на издадени патенти за изобретения № 05.2/31.05.2019 трета смукателна тръба е заустсн във входа на трета помпа, чийто изход е свързан към четвърти входен вентил на обогатителя, който има първи филтър, като втори изходен вентил е заустсн във втора изходяща тръба, чийто изход е заустсн във входа на първа изходяща тръба, с непропусклива за водата стена, чийто изход е непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди. Входът на втора смукателна тръба, е заустсн в повърхностния слой на морето, който не съдържа сулфиди. Изходът на втора смукателна тръба е заустсн във входа на втора помпа, чийто изход е свързан чрез пета свързваща тръба с входа на аератор, чийто изход е свързан към втори входен вентил. Горивната клетка има анодна камера и катодна камера, като анодната камера има първи входен вентил. Изходът на трета изходяща тръба е заустсн във водата в първа изходяща тръба. Катодната камера има втори входен вентил. Изходът на четвърта изходяща тръба е заустсн във входа на първа изходяща тръба. Анодът и катодът на горивната клетка са свързани чрез инвертор, към външната електрическа мрежа. Инсталацията има и управляващ блок, който е свързан двупосочно с инвертор, и еднопосочно с управляваните първи входен вентил, втори входен вентил, трети входен вентил, четвърти входен вентил, първи изходен вентил, втори изходен вентил, аератора, първа помпа, втора помпа, трета помпа и четвърта помпа, като първа помпа, втора помпа, трета помпа, четвърта помпа, първи входен вентил, втори входен вентил, трети входен вентил, четвърти входен вентил, първи изходен вентил, инверторът и аераторът са свързани към външната електрическа мрежа.

Възможно е инсталацията за директен добив на електроенергия от придънна морска вода съдържаща сулфиди да има трета изходяща тръба, свързана с пети входен вентил на първи утилизатор и с шести входен вентил на втори утилизатор, като трети изходен вентил е свързан към входа на пета помпа, чийто изход е свързан чрез шеста свързваща тръба с трета свързваща тръба, като четвърти изходен вентил е свързан към входа на шеста помпа, чийто изход е свързан чрез седма свързваща тръба с трета свързваща тръба, а отклонение от трета смукателна тръба е свързано към входовете на седма помпа и осма помпа, като изходът на седмата помпа е свързан към седми входен вентил на обогатителя, а изходът на осмата помпа е свързан към осми входен вентил на обогатителя, а пети изходен вентил и шести изходен вентил са свързани към пета изходяща тръба, чийто изход е заустсн във входа на първа изходяща тръба, а управляващият блок, е свързан еднопосочно с управляваните пети входен вентил, седми входен вентил, трети изходен вентил, пети изходен вентил, шести входен вентил, осми входен вентил, четвърти изходен вентил, шести изходен вентил, седма помпа, осма помпа, пета помпа и шеста помпа, като пети входен вентил, седми входен вентил, трети изходен вентил, пети изходен вентил, шести входен вентил, осми входен вентил, четвърти изходен вентил, шести изходен вентил, седма помпа, осма помпа, пета помпа и шеста помпа са свързани към външната електрическа мрежа.

Пояснение на приложените фигури

По-подробно изобретението е пояснено, с едно примерно изпълнение, показано на фигурите, където: фигура 1 представлява инсталация за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, с обогатител, аератор, резервоар и горивна клетка;

фигура 2 - инсталация за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, с обогатител, аератор, резервоар, горивна клетка и два утилизатора.

Примерно изпълнение на изобретението

Методът за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, чрез това, че морска вода от придънния слой на морето, например ..Черно море”, съдържащ сулфиди, се изпомпва и се обогатява до получаване на разтвор с концентрации, близки до тази на наситения воден разтвор на сулфиди, който се натрупва и подава като анолит в анодната камера на горивната клетка. Отработената вода се връща обратно непосредствено над придънния слой на морето, съдържащ сулфиди. Едновременно с това морската вода от повърхностния слой, несъдържащ сулфиди, се изпомпва и се обогатява на кислород чрез аериране и се подава като католит в катодната камера на горивната клетка. Сулфидите, съдържащи се в анолита, се превръщат в сулфати. Кислородът, съдържащ се в католита, се редуцира до хидроксилни аниони, при което горивната клетка произвежда електроенергия, която се преобразува в променливо напрежение и се подава във външна електрическа мрежа. Отработени

Описания на издадени патенти за изобретения № 05.2/31.05.2019 те анолит и католит се връщат обратно в морето на дълбочина непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди. Морето се пречиства от сулфиди и повърхностния слой на морска вода, който не съдържа сулфиди, се увеличава.

Възможно е допълнително от отработения анолит, съдържащ минимално количество сулфиди, да се извлича отново разтвор, близък до наситен воден разтвор на сулфиди, който се подава за захранване на анодната камера на горивната клетка. Отработената вода се връща обратно в морето на дълбочина, непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди.

Инсталацията за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, реализираща метода, има затворен плаващ корпус 1, от който се спуска първа смукателна тръба 2, с непропусклива за водата стена, като входът на първа смукателна тръба 2 е в придънния воден слой 30, съдържащ сулфиди. Изходът на първата смукателна тръба 2 е заустсн в първа помпа 3, като първа свързваща тръба 4.1 свързва изхода на първата помпа 3 с трети входен вентил 15.1 на обогатител 15. А втора свързваща тръба 4.2 свързва първи изходен вентил 15.3 с входа на четвърта помпа 18. Трета свързваща тръба 4.3 свързва изхода на четвърта помпа 18 с резервоар 16. Четвърта свързваща тръба 4.4 свързва изхода на резервоара 16 с първи входен вентил 5.5 на горивната клетка 5. Входът на трета смукателна тръба 23 е заустен във втора смукателна тръба 28. Изходът на трета смукателна тръба 23 е заустен във входа на трета помпа 17, чийто изход е свързан към четвърти входен вентил 15.2 на обогатителя 15, който има първи филтър 15.5, като втори изходен вентил 15.4 е заустсн във втора ф изходяща тръба 26, чийто изход е заустсн във входа на първа изходяща тръба 11, с непропусклива за водата стена, чийто изход е непосредствено над придънния слой 30, съдържащ сулфиди. Входът на втора смукателна тръба 28, е заустсн в повърхностния слой на морето 29, който не съдържа сулфиди. Изходът на втора смукателна тръба 28 е заустсн във входа на втора помпа 9, чийто изход е свързан чрез пета свързваща тръба 8 с входа на аератор 10, чийто изход е свързан към втори входен вентил 5.6. Горивната клетка 5, има анодна камера 5.1 и катодна камера 5.2, като анодната камера 5.1 има първи входен вентил 5.5. Изходът на трета изходяща тръба 6 е заустсн във водата в първа изходяща тръба 11. Катодната камера 5.2 има втори входен вентил 5.6. Изходът на четвърта изходяща тръба 7 е заустсн във входа на първа изходяща тръба 11. Анодът 5.3 и катодът 5.4 на горивната клетка 5 са свързани чрез инвертор 12, към външната електрическа мрежа 13. Инсталацията има и управляващ блок 14, който е свързан двупосочно с инвертор 12, и еднопосочно с управляваните първи входен вентил 5.5, втори входен вентил 5.6, трети входен вентил 15.1, четвърти входен вентил 15.2, първи изходен вентил 15.3, втори изходен вентил 15.4, аератора 10, първа помпа 3, втора помпа 9, трета помпа 17 и четвърта помпа 18, като първа помпа 3, втора помпа 9, трета помпа 17, четвърта помпа 18, първи входен вентил 5.5, втори входен вентил 5.6, трети входен вентил 15.1, четвърти входен вентил 15.2, първи изходен вентил 15.3, втори изходен вентил 15.4, инверторът 12 и аератора 10 са свързани към външната електрическа мрежа 13.

Възможно е инсталацията за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди да има трета изходяща тръба 6, свързана с пети входен вентил 21.1 на първи утилизатор 21 и с шести входен вентил 22.1 на втори утилизатор 22, като трети изходен вентил 21.3 е свързан към входа на пета помпа 24, чийто изход е свързан чрез шеста свързваща тръба 4.5 с трета свързваща тръба 4.3, като четвърти изходен вентил 22.3 е свързан към входа на шеста помпа 25, чийто изход е свързан чрез седма свързваща тръба 4.6 с трета свързваща тръба 4.3, а отклонение 23.1 от трета смукателна тръба 23 е свързано към входовете на седма помпа 19 и осма помпа 20, като изходът на седмата помпа 19 е свързан към седми входен вентил 21.2 на обогатителя 21, а изходът на осмата помпа 20 е свързан към осми входен вентил 22.2 на обогатителя 22, а пети изходен вентил 21.4 и шести изходен вентил 22.4 са свързани към пета изходяща тръба 27, чийто изход е заустсн във входа на първа изходяща тръба 11, а управляващият блок 14, е свързан еднопосочно с управляваните пети входен вентил 21.1, седми входен вентил 21.2, трети изходен вентил 21.3, пети изходен вентил 21.4, шести входен вентил 22.1, осми входен вентил 22.2, четвърти изходен вентил 22.3, шести изходен вентил 22.4, седма помпа 19, осма помпа 20, пета помпа 24 и шеста помпа 25, като пети входен вентил 21.1, седми входен вентил 21.2, трети изходен вентил 21.3, пети изходен вентил 21.4, шести входен вентил 22.1, осми входен вентил 22.2, четвърти изходен вентил 22.3, шести изходен вентил 22.4, седма помпа 19, осма помпа 20, пета

Описания на издадени патенти за изобретения № 05.2/31.05.2019 помпа 24 и шеста помпа 25 са свързани към външната електрическа мрежа 13.

Действие на изобретението

Методът за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди се реализира от инсталацията за добив на електроенергия от водоем, чрез използване на придънна морска вода, съдържаща сулфиди, показана на фиг. 1.

Първата помпа 3 засмуква вода от първа входяща тръба 2 и по този начин издига водата от придънния слой, съдържащ сулфиди 30 до инсталацията. Тази вода се обогатява до разтвор, близък по концентрация на наситен воден разтвор на сулфиди, в обогатителя 15. Той работи последователно във времето в три различни режима. При режим I четвърти входен вентил 15.2 и първи изходен вентил 15.3 са затворени, а трети входен вентил 15.1 и втори изходен вентил 15.4 са отворени. Водата преминава свободно през филтър 15.5 и в него се натрупват сулфидни йони. През втора изходяща тръба 26 водата се излива свободно в първа изходяща тръба 11 на дълбочина непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди 30. Датчик, непоказан на фиг. 1 следи концентрацията на сулфиди във водата след втори изходен вентил 15.4. Когато концентрацията на сулфиди надхвърли едно пределно допустимо ниво първа помпа 3 се спира и обогатителя 15 преминава към работа в режим II. При този режим трети входен вентил 15.1, първи изходен вентил 15.3 и втори изходен вентил 15.4 са затворени, а четвърти входен вентил 15.2 е отворен. Трета помпа 17 извършва промиване на филтъра с цел получаване в обогатителя 15 на анолит, близък по концентрация на наситен разтвор на сулфиди във вода. След това, при наличие на свободен обем в резервоар 16, чрез датчик за ниво, непоказан на фиг. 1, който следи нивото на анолита в резервоара 16 се дава разрешение за работа на обогатителя 15 в режим III. При този режим трети входен вентил 15.1, четвърти входен вентил 15.2 и втори изходен вентил 15.4 са затворени, а първи изходен вентил 15.3 е отворен. С четвърта помпа 18 се прехвърля добитият анолит в резервоар 16. След завършване на работа в режим III обогатителят се връща към работа в режим I.

Горивната клетка 5 се състои от определен брой горивни елементи, последователно свързани електрически, така че изходното напрежение на горивната клетка 5 да съответства на стандартните стойности, приети при работа на възобновяеми енергийни източници. На фиг. 1 за нагледност е показана горивна клетка 5 само с един горивен елемент, но под анодна камера или катодна камера следва да се разбира едновременната работа на анодните камери или катодните камери на всички горивни елементи, както и под анод или катод следва да се разбира последователно свързаните аноди или катоди на всички горивни елементи. От резервоара 16 анолитът се подава през първи входен вентил 5.5 в анодните камери 5.1 на горивна клетка 5. Едновременно с това втора помпа 9 засмуква от достатъчна дълбочина свежа вода от повърхностния слой, която не съдържа сулфиди. Тя се прекарва през аератор 10, където се обогатява с кислород и в качеството си на католит се подава през втори входен вентил 5.6 в катодните камери 5.2 на горивната клетка 5. В анодните камери 5.1 върху катализатора, нанесен върху анодите 5.3 сулфидите, съдържащи се в анолита, се окисляват и се превръщат в сулфати. В катодните камери 5.2 върху катализатора, нанесен върху катодите 5.4 кислородът, съдържащ се в католита, се редуцира до хидроксилни аниони. Отработеният анолит, съдържащ сулфати през трета изходяща тръба 6 и отработеният католит през четвърта изходяща тръба 7, се изхвърлят през първа изходяща тръба 11 в морето непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди 30.

При работата на горивната клетка 5 между анода 5.3 и катода 5.4 възниква електрическа потенциална разлика или постоянно напрежение.

Всички съоръжения, изискващи електрическо захранване първоначално се захранват от външната електрическа мрежа. Когато инсталацията работи, управляващият блок 14 получава данни от датчици за напрежение, непоказани на фиг. 1, следящи напрежението между анода 5.3 и катода 5.4 на горивната клетка. Въз основа на тези данни управляващият блок 14 подава към първи входен вентил 5.5 и втори входен вентил 5.6 управляващи сигнали, пропорционални на разликата между величините на зададеното и текущото напрежение на горивната клетка 5. Така изходното напрежение се регулира в зависимост от потреблението безстепенно в практически целият диапазон на мощност на горивната клетка.

Така полученото постоянно напрежение, чрез инвертора 12 се преобразува в стандартно промен

Описания на издадени патенти за изобретения № 05.2/31.05.2019 ливо напрежение с честота, съответстваща на външната електрическа мрежа 13. Една част от произведената енергия захранва съоръженията на инсталацията, а останалата част се отдава във външната електрическа мрежа 13.

Инсталацията във варианта на фиг. 2 работи така, както инсталацията на фиг. 1, но наличието на първи утилизатор 21 и втори утилизатор 22, позволява от отработения анолит, излизащ от анодната камера 5.1 на горивната клетка 5, който съдържа известно количество сулфиди, да се добива допълнително наситен разтвор на сулфиди. Отработеният анолит едновременно се прекарва през първи утилизатор 21 и втори утилизатор 22. Управляващият блок 14 управлява утилизаторите последователно при работа в три режима. При режим I на първи утилизатор 21 седми входен вентил 21.2 и трети изходен вентил 21.3 са затворени, а пети входен вентил 21.1 и пети изходен вентил 21.4 са отворени. Водата преминава свободно през филтър 21.5 и в него се натрупват сулфидни йони. През пета изходяща тръба 27 водата се излива свободно в първа изходяща тръба 11 и оттам в морето непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди. Датчик, непоказан на фиг. 2, следи концентрацията на сулфиди във водата след пети изходен вентил 21.4. Когато концентрацията на сулфиди надхвърли едно пределно допустимо ниво първи утилизатор 21 преминава към работа в режим II, при условие, че утилизаторът 22 работи в режим I. При него пети входен вентил 21.1, трети изходен вентил 21.3 и пети изходен вентил 21.4 са затворени, а седми входен вентил 21.2 е отворен. През него седма помпа 19 извършва промиване на филтъра с цел получаване в първи утилизатор 21 на анолит, близък по концентрация на наситен разтвор на сулфиди във вода. При наличие на свободен обем в резервоара се преминава в режим III. При него пети входен вентил 21.1, седми входен вентил 21.2 и пети изходен вентил 21.4 са затворени, а трети изходен вентил 21.3 е отворен. С пета помпа 24 изпомпваме полученият анолит в резервоар 16. След това първи утилизатор 21 преминава към работа в режим I. Втори утилизатор 22 работи в режим I, като осми входен вентил 22.2 и четвърти изходен вентил 22.3 са затворени, а шести входен вентил 22.1 и шести изходен вентил 22.4 са отворени. Водата преминава свободно през филтъра 22.5 и в него се натрупват сулфидни йони. През втора изходяща тръба 26 водата се излива в първа изходяща тръба 11 и оттам в морето непосредствено над придънния слой съдържащ сулфиди. Датчик, непоказан на фиг. 2, следи концентрацията на сулфиди във водата след шести изходен вентил 22.4. Когато концентрацията на сулфиди надхвърли едно пределно допустимо ниво и първи утилизатор 21 се намира в режим I втори утилизатор 22 преминава към работа в режим II. При него шести входен вентил 22.1, четвърти изходен вентил 22.3 и шести изходен вентил 22.4 са затворени, а осми входен вентил 22.2 е отворен. През него осма помпа 20 извършва промиване на филтъра с цел получаване в обогатителя 22 на анолит, близък по концентрация на наситен разтвор на сулфиди във вода. При режим III клапани 5.1, 5.2 и 5.4 са затворени, а клапан 5.3 е отворен. С шеста помпа 25 се изпомпва получения анолит в резервоара 16. Така режимите II и III в първи утилизатор 21 се извършват само по време на работа в режим I на втори утилизатор 22, както и режимите II и III във втори утилизатор 22 работят само по време на работа в режим I на първи утилизатор 21. Управляващият блок 14 на базата на обратната връзка от датчиците за ниво в обогатителите и резервоара и времедиаграмата за работа на обогатителя в различните режими изработва управляващите въздействия към пети входен вентил 21.1, седми входен вентил 21.2, трети изходен вентил 21.3, пети изходен вентил 21.4, шести входен вентил 22.1, осми входен вентил 22.2, четвърти изходен вентил 22.3, и шести изходен вентил 22.4, както и седма помпа 19, осма помпа 20, пета помпа 24 и шеста помпа 25.

При добива на електроенергия от морска вода, съдържаща сулфиди, след окислението на сулфидите в горивната клетка се получава, като отпаден продукт, същата морска вода с разтворени в нея сулфати. Сулфатите са част от естествените соли на морската вода и служат за микробния метаболизъм на сулфат-редуциращите бактерии, живеещи на по-големи дълбочини. Тези бактерии редуцират сулфатите до сулфиди. Поради това методът и инсталацията за производството на електроенергия напълно отговаря на условията за възобновяем енергиен източник.

Инсталацията по време на работата премества морска вода от слоеве в морето на различна дълбочина. Това намалява вертикалната стратификация на морето, т.е. намалява разликата в солеността на различните слоеве и способства за проникването на кислорода в дълбочина. Така освен премахването

Описания на издадени патенти за изобретения № 05.2/31.05.2019 на сулфидите в дълбочина, на тяхно място се обезпечава наличие на кислород. Това способства за рязко увеличаване на биоразнообразието, възстановяване на почти изчезнали през миналите столетия видове растения и животни и общо количествено нарастване на флората и фауната в морето.

Инсталацията преобразува енергията, получена при окислението на сулфидите в сулфати практически напълно в електроенергия, като по този начин се избягват загубите от преобразуване в топлинна и/или механична енергия за получаване на електроенергия.

Работата на инсталацията не изисква технологично употребата на допълнителни реактиви, консумативи и суровини.

За разлика от соларните паркове, вятърните паркове, водноелектрическите централи и другите възобновяеми енергийни източници, инсталацията може да работи непрекъснато и не изисква строеж на заместващи мощности. Това я прави ефективен източник на електроенергия, съчетаващ преимуществата на възобновяемите енергийни източници, енергийните източници на фосилни горива и ядрените централи.

Инсталацията може да се регулира по мощност практически в целия си диапазон на работа, което позволява да отговаря едновременно на условията за първично, вторично и третично регулиране на системата. Времето за въвеждане в действие на инсталацията от състояние на готовност (студен резерв) до включване към мрежата е от порядъка на 100 милисекунди. На това условие отговарят единствено мощностите на база акумулаторни батерии. Инсталацията не произвежда реактивна енергия.

Инсталацията не използва гориво, като по този начин себестойността на добиваната електроенергия не зависи от колебанията на цените на горивата на международния пазар.

Технологичният процес позволява на инсталации върху плаващи платформи да работят без дежурен персонал, като се управляват дистанционно.

Инсталацията може да се придвижва при необходимост към различни точки на присъединяване на външната електрическа мрежа.

Себестойността на добиваната енергия зависи практически само от първоначалните инвестиции и в малка част от текущата поддръжка, което позволява дългосрочно планиране на разходите.

За да се спре издигането на нивото на водите, съдържащи сулфиди, например за Черно море е необходимо да се въведат инсталации с мощност поне 10000 MW, които да работят непрекъснато. За намаляване на нивото с 5 m на година е необходимо въвеждането на още поне 10000 MW инсталации.

Ресурсът на Черно море позволява едновременна работа на инсталации с мощност 50000 MW непрекъснато в продължение на 50 години. Това би осигурявало 10 % от електроенергията, необходима годишно, например, почти на всички държави на Европа. Като резултат аеробната зона на живот в Черно море би се разширила от 200 ш на 1000 ш дълбочина.

По време на работа на инсталацията във въздуха и водата не се отделят никакви вредни емисии. Процесът на окисление на сулфидите до сулфати в горивната клетка на практика не генерира топлинна енергия, тоест, процесът за добив на електроенергия е студен. Отсъствието на външни движещи се части при работата на плаващата платформа изключва механично влияние върху морската флора и фауна. В придънната вода поради отсъствие на кислород няма аеробни форми на живот и при преминаването на тази вода през инсталацията няма въздействие върху животни и растения.

В зоната на изхвърляне на отработения анолит няма аеробни форми на живот, а съдържащите се в него сулфати са естествени соли на морската вода и не представляват опасност от химическо замърсяване. Отработеният католит, който представлява непроменена морска вода със слабо-алкална реакция (pH между 7 и 8) също не предизвиква замърсяване.

Количеството работна вода, съдържаща се в инсталацията, е малко в сравнение с околната морска вода и при евентуална авария или разрушаване на плаващата платформа няма никакъв екологичен риск от замърсяване на повърхностната вода и въздуха.

Claims (4)

1. Метод за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, характеризиращ се с това, че морска вода от придънния слой на морето, съдържащ сулфиди, се изпомпва и се обогатява до получаване на разтвор, близък по концентрация до наситен воден разтвор на сулфиди, който се натрупва и подава като анолит в анодната камера на горивната клетка, а отработената вода се връща обратно непосредствено над придънния слой на морето, съдържащ сулфиди, като едновременно с това морската вода от повърхностния слой, несъдържащ сулфиди, се изпомпва и се обогатява на кислород чрез аериране, след което се подава като католит в катодната камера на горивната клетка, като сулфидите, съдържащи се в анолита, се превръщат в сулфати, а кислородът, съдържащ се в католита, се редуцира до хидроксилни аниони, при което горивната клетка произвежда електроенергия, която се преобразува в променливо напрежение и се подава във външна електрическа мрежа, а отработените анолит и католит се връщат обратно в морето на дълбочина непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди, като морето се почиства от сулфиди и повърхностния слой на морска вода, несъдържаща сулфиди се увеличава.

2. Метод за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че допълнително от отработения анолит, съдържащ минимално количество сулфиди се извлича отново разтвор, близък по концентрация до наситен воден разтвор на сулфиди, който се подава за захранване на анодната камера на горивната клетка, а отработената вода се връща обратно в морето на дълбочина непосредствено над придънния слой, съдържащ сулфиди.

3. Инсталация за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди, характеризираща се с това, че включва затворен плаващ корпус (1), от който се спуска първа смукателна тръба (2), с непропусклива за водата стена, като входът на първа смукателна тръба (2) е в придънния воден слой (30), съдържащ сулфиди, а изходът на първа смукателна тръба (2) е заустсн в първа помпа (3), като първа свързваща тръба (4.1) свързва изхода на първата помпа (3) с трети входен вентил (15.1) на обогатител (15), като втора свързваща тръба (4.2) свързва първи изходен вентил (15.3) с входа на четвърта помпа (18), като трета свързваща тръба (4.3) свързва изхода на четвърта помпа (18) с резервоар (16), като четвърта свързваща тръба (4.4) свързва изхода на резервоара (16) с първи входен вентил (5.5) на горивната клетка (5), а входа на трета смукателна тръба (23) е заустен във втора смукателна тръба (28), а изходът на трета смукателна тръба (23) е заустсн във входа на трета помпа (17), чийто изход е свързан към четвърти входен вентил (15.2) на обогатителя (15), който има първи филтър (15.5), като втори изходен вентил (15.4) е заустсн във втора изходяща тръба (26), чийто изход е заустсн във входа на първа изходяща тръба (11), с непропусклива за водата стена, чийто изход е непосредствено над придънния слой (30), съдържащ сулфиди, а входът на втора смукателна тръба (28), е заустен в повърхностния слой на морето (29), който не съдържа сулфиди, като изходът на втора смукателна тръба (28) е заустсн във входа на втора помпа (9), чийто изход е свързан чрез пета свързваща тръба (8) с входа на аератор (10), чийто изход е свързан към втори входен вентил (5.6), като горивната клетка (5), има анодна камера (5.1) и катодна камера (5.2), като анодната камера (5.1) има първи входен вентил (5.5), а трета изходяща тръба (6), чийто изход е заустсн във входа на първа изходяща тръба (11), а катодната камера (5.2) има втори входен вентил (5.6), и четвърта изходяща тръба (7), чийто изход е заустсн във входа на първа изходяща тръба (11), като анодът (5.3) и катодът (5.4) на горивната клетка (5) са свързани чрез инвертор (12), към външната електрическа мрежа (13), като инсталацията има и управляващ блок (14), който е свързан двупосочно с инвертор (12), и еднопосочно с управляваните първи входен вентил (5.5), втори входен вентил (5.6), трети входен вентил (15.1), четвърти входен вентил (15.2), първи изходен вентил (15.3), втори изходен вентил (15.4), аератора (10), първа помпа (3), втора помпа (9), трета помпа (17) и четвърта помпа (18), като първа помпа (3), втора помпа (9), трета помпа (17), четвърта помпа (18), първи входен вентил (5.5), втори входен вентил (5.6), трети входен вентил (15.1), четвърти входен вентил (15.2), първи изходен вентил (15.3), втори изходен вентил (15.4), инверторът (12) и аератора (10) са свързани към външна електрическа мрежа (13).

Описания на издадени патенти за изобретения № 05.2/31.05.2019

4. Инсталация за директен добив на електроенергия от придънна морска вода, съдържаща сулфиди съгласно претенция 3, характеризираща се с това, че трета изходяща тръба (6) е свързана с пети входен вентил (21.1) на първи утилизатор (21) и с шести входен вентил (22.1) на втори утилизатор (22), като трети изходен вентил (21.3) е свързан към входа на пета помпа (24), чийто изход е свързан чрез шеста свързваща тръба (4.5) с трета свързваща тръба (4.3), като четвърти изходен вентил (22.3) е свързан към входа на шеста помпа (25), чийто изход е свързан чрез седма свързваща тръба (4.6) с трета свързваща тръба (4.3), а отклонение (23.1) от трета смукателна тръба (23) е свързано към входовете на седма помпа (19) и осма помпа (20), като изходът на седмата помпа (19) е свързан към седми входен вентил (21.2) на обогатителя (21), а изходът на осмата помпа (20) е свързан към осми входен вентил (22.2) на обогатителя (22), а пети изходен вентил (21.4) и шести изходен вентил (22.4) са свързани към пета изходяща тръба (27), чийто изход е заустсн във входа на първа изходяща тръба (11), а управляващият блок (14), е свързан еднопосочно с управляваните пети входен вентил (21.1), седми входен вентил (21.2), трети изходен вентил (21.3), пети изходен вентил (21.4), шести входен вентил (22.1), осми входен вентил (22.2), четвърти изходен вентил (22.3), шести изходен вентил (22.4), седма помпа (19), осма помпа (20), пета помпа (24) и шеста помпа (25), като пети входен вентил (21.1), седми входен вентил (21.2), трети изходен вентил (21.3), пети изходен вентил (21.4), шести входен вентил (22.1), осми входен вентил (22.2), четвърти изходен вентил (22.3), шести изходен вентил (22.4), седма помпа (19), осма помпа (20), пета помпа (24) и шеста помпа (25) са свързани към външната електрическа мрежа (13).