CS215877B1

CS215877B1 - The device for utilizing the energy of flowing air

Info

Publication number: CS215877B1
Application number: CS908475A
Authority: CS
Inventors: Jiri Dvorak
Original assignee: Jiri Dvorak
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1975-12-31
Publication date: 1982-09-15

Abstract

Vynález se týká zařízení na využití větrné energie k získávání elektrického proudu nebo mechanické práce. tfčelem vynálezu je použití tlakového vzduchu jako převodního média umožňujícího provádět dlouhodobou akumulaci větrná energie a její zpětný převod na mechanickou práci nebo el. proud, a to v širokém rozsahu provozního tlaku. Uvedeného účelu se dosáhne připojením větrných motorů s kompresory k zásobnímu prostoru tlakového vzduchu, který je tvořen upravenými opuštěnými doly, vytěženými ložisky nafty a plynu, prostory získané podzemním výbuchem a podobně a je spojen s vzduchovým gravitaSním motorem, umožňujícím využít tlakový vzduch v širokém rozsahu provozního tlaku áž do úplného vyčerpání zásobního,prostoru. Zařízení na využití větrné energie podle vynálezu může být dále spojeno s využitím sluneční energie v jednom společném zařízení.The invention relates to a device for using wind energy to obtain electric current or mechanical work. The purpose of the invention is to use compressed air as a transfer medium enabling long-term accumulation of wind energy and its reverse conversion to mechanical work or electric current, in a wide range of operating pressure. The stated purpose is achieved by connecting wind engines with compressors to a compressed air storage space, which is formed by modified abandoned mines, mined oil and gas deposits, spaces obtained by underground explosion and the like, and is connected to an air gravity engine, enabling the use of compressed air in a wide range of operating pressure up to the complete exhaustion of the storage space. The device for using wind energy according to the invention can further be connected to the use of solar energy in one common device.

Description

Vynález θθ týká zařízení na využití energie proudícího vzduchu k získávání elektrického proudu nebo mechanické práce.The invention relates to a device for utilizing the energy of the flowing air to obtain electric current or mechanical work.

Je známa řada zařízení na využití větrné energie. U všech těchto zařízení je jejich ekonomická využitelnost snižována skutečností, že větrná energie je k dispozici bez ohledu na naše potřeby. Je tedy nanejvýš aktuální najít způsob jejího výhodného skladování.A number of wind power plants are known. For all these facilities, their economic usability is reduced by the fact that wind energy is available regardless of our needs. It is therefore most up-to-date to find a method for its convenient storage.

Nejčastěji se tento problém řeší použitím baterií různých typů, které se po Čas větrného počasí nabijí elektrickým proudem a podle potřeby proud opět vydávají. Jejich použití je však velmi nákladné a vyžaduje častou údržbu.Most often this problem is solved by using batteries of different types, which are charged with electric current for the Windy Time and re-emit the current as needed. However, their use is very costly and requires frequent maintenance.

Další způsob akumulace pomocí rotujících setrvačníků je omezen na krátkodobou akumulaci menších výkonů.Another way of accumulating with the help of rotating flywheels is limited to short-term accumulation of smaller outputs.

Nejmodernější zařízení řeší tento problém akumulací energie přes tlakový vzduch získávaný kompresory poháněnými větrnými motory a shromažďovaný v skladovací nádrži..Zpětné využití tlakového vzduchu je v turbinách, pohánějících el. generátory nebo jiná zařízení. Protože přijatelná účinnost převodu energie tlakového vzduchu na mechanickou práci je v turbině dána v úzkém rozsahu provozního tlaku je nutné používat několika turbin různých tlakových stupňů., nebo je kombinovat se sběrnými nádržemi různých tlaků. Tato řešení však značně zvyšují invenstiční a provozní náklady celého zařízení.State-of-the-art equipment solves this problem by accumulating energy through compressed air obtained by compressors driven by wind engines and collected in a storage tank. The reuse of compressed air is in turbines that drive el. generators or other devices. Because the acceptable efficiency of converting compressed air energy to mechanical work in a turbine is given within a narrow operating pressure range, it is necessary to use several turbines of different pressure stages, or to combine them with collecting tanks of different pressures. However, these solutions greatly increase the investment and operating costs of the entire plant.

Vynález si proto klade za cíl vyřešit skumulaci větrné energie tak, aby její skladování bylo jednoduché, zpětný převod na mechanickou práci v jednom zařízení, při minimálních investičních nákladech a nepatrné údržbě a vytvořit tak zařízení, které by bylo schop né ekonomicky využít větrné energie.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide for the accumulation of wind energy so that it is easy to store, to be converted back to mechanical work in a single installation, with minimal investment costs and low maintenance, thus creating a device capable of economically exploiting wind energy.

Podstata zařízení na využití větrné energie proudícího vzduchu tvořené nejméně jedním větrným motorem s kompresorem a zásobním prostorem ztlaěeného vzduchu spočívá v tom, že je opatřeno nejméně jedním vzduchovým gravitačním motorem, spojeným odváděcím potrubím s uzavíracím ventilem se zásobním prostorem ztlaěeného vzduchu, případně spojeným přívodním potrubím s kompresory poháněnými slunečními motory.The principle of the wind energy utilization of the flowing air, comprising at least one wind motor with a compressor and a compressed air supply space, is provided with at least one air gravity motor connected by a discharge line with a shut-off valve to the compressed air supply space or connected solar powered compressors.

Přednosti zařízení podle vynálezu spočívají především v jednoduchosti zásobního prostoru ztlaóeného vzduchu, což je umožněno použitím vzduchového gravitačního motoru, který v relativně jednoduchém zařízení využije tlakový vzduch v širokém rozsahu provozního tlaku téměř až do úplného vyčerpání zásobního prostoru. Široký rozsah provozního tlaku rovněž umožňuje připojit k zařízení kompresory poháněné slunečními motory.The advantages of the device according to the invention lie above all in the simplicity of the compressed air supply space, which is made possible by the use of an air gravity engine which in a relatively simple device utilizes compressed air over a wide operating pressure range almost to exhaustion of the storage space. The wide operating pressure range also allows solar powered compressors to be connected to the machine.

Principiálně skýtá zařízení možnost stavět jednotky od malých výkonů až po zařízení státního významu jako například špičkové elektrárny.In principle, the plant offers the possibility to build units ranging from low power to state-of-the-art facilities such as high-end power plants.

Na výkresech jsou uvedeny příklady zařízení podle vynálezu, kde obr. 1 představuje příklad zařízení malého výkonu s použitím ocelových lahví jako zásobního prostoru, obr. 2 příklad zařízení velkého výkonu se zásobním prostorem získaným podzemním výbuchem a obr.1 is an example of a low power device using steel cylinders as a storage space; FIG. 2 is an example of a high power device with a storage space obtained by an underground explosion; and FIG.

příklad uspořádání větrných motorů a přívodního potrubí nad opuštěným dolem.an example of wind turbine and supply pipe arrangement above an abandoned mine.

Větrný motor i přímo nebo přes převod 2, pohání kompi?esor 2» který ztlačuje vzduch a přívodním potrubím £ jej dopravuje do zásobního prostoru 5. Přívodní potrubí £ je opatřeno zpětným ventilem 6, případně odlučovačem vody 2 a u větších zařízení i uzavíracím zařízením 8.The wind motor 1, either directly or via a transmission 2, drives a compressor 2 which compresses the air and transports it through the supply line 5 to the storage space 5. The supply line 6 is equipped with a check valve 6 or a water separator 2.

Větrný motor 1 může být libovolného typu a libovolného počtu volený s ohledem na nejvýhodnější využití větrné energie v dané velikosti celého zařízeni. U malých výkonů to může být větrný motor a vertikální osou rotace, pro velké výkony je vhodnější použít vrtuli a horizontální osou rotace. V tomto případě je výhodné spojit větrný motor 1 přímo s hřídelí axiálního kompresoru 9, který přechází v radiální kompresor lo. Umístění větrných motorů 1 v terénu je provedeno podle převažujícího proudění vzduchu, výhodné je diagonální uspořádání.The wind motor 1 may be of any type and of any number chosen with respect to the most advantageous use of wind energy in a given size of the whole device. For low power it can be a wind motor and vertical axis of rotation, for high power it is better to use propeller and horizontal axis of rotation. In this case it is advantageous to connect the wind motor 1 directly to the shaft of the axial compressor 9, which transforms into a radial compressor lo. The placement of the wind engines 1 in the field is carried out according to the prevailing air flow, preferably a diagonal arrangement.

Zásobní prostor £ ztalčeného vzduohu tvoří upravené opuštěné doly, vytěžená ložiska nafty a plynu, prostory získané podzemním výbuchem klasických trhavin nebo atomové nálože, nevyužité studny a pro malá zařízení pcelové lahve 11.The storage space of the compressed air consists of modified abandoned mines, extracted oil and gas deposits, spaces obtained by an underground explosion of classic explosives or atomic charges, unused wells and small cylinders 11.

Zásobní prostor 2 je odváděcím potrubím 12 spojen přes uzavírací ventil 13 s nejméně jedním vzduchovým gravitačním motorem 14 a je také opatřen pojistným ventilem l6 a ukazatelem 17 tlaku vzduchu.The storage space 2 is connected to the at least one air gravity motor 14 via a discharge line 12 via a shut-off valve 13 and is also provided with a safety valve 16 and an air pressure indicator 17.

Odváděči potrubí 12 je opatřeno vzduchovými čističi 15. případně uzavíracím zařízením 8 a může být vedle vzduchového gravitačního motoru 14 spojeno s neznázorněným pneumatickým nářadím nebo odběrem tlakového vzduchu.The discharge line 12 is provided with air cleaners 15 and / or a shut-off device 8 and can be connected to a pneumatic tool (not shown) or a compressed air supply in addition to an air gravity motor 14.

vin

Podzemní zásobní prostor 5 je dále možné opatřit odvodnovacim potrubím 18, kterým je přes uzavírací zařízení 8 odpouštěna prosakující voda.Further, the underground storage space 5 can be provided with a drainage pipe 18 through which the leaking water is discharged via the shut-off device 8.

K zásobnímu prostoru 5 jsou s výhodou také připojeny kompresory 3, poháněné slunečními motory.Compressors 3 driven by solar motors are also preferably connected to the storage space 5.

Vzduchový gravitační motor 14 je volem^pro využití celého rozsahu provozního tlaku jako nízkotlaký, což plně vyhovuje pro rozsáhlé přírodní zásobní prostory 5.· Vzduchový gravitační motor 14 nejčastěji pohání generátor 19 elektrického proudu, který je přes ovládací velín 20 s výhodou opatřený minipočítačem elektricky spojen s odběrem proudu 21 nebo rozvodnou sítí 22. Ovládací velín 20 je dále elektricky spojen s uzavíracím ventilem 13.The air gravity motor 14 is a steer for utilizing the entire operating pressure range as a low pressure, which is fully suited to large natural storage areas 5. The air gravity motor 14 most often drives an electric generator 19, which is electrically connected via a control room 20 preferably equipped with a minicomputer. The control room 20 is further electrically connected to the shut-off valve 13.

Je napájen z akumulátoru 23 nebo rozvodné sítě 22. Může rovněž ovládat zpětný ventil 6,It is powered by the accumulator 23 or mains 22. It can also control the check valve 6,

Při proudění vzduchu je větrná energie pomocí větrných motorů i měněna na otáčivý pohyb, který je v kompresorech 2 změněn na energii ztlačeného vzduchu. Ztlačený vzduch je přes zpětný ventil 6 veden do zásobůího prostoru 5.» kde se hromadí a zvyšuje celkový tlak.In the air flow, the wind energy is also converted into a rotary motion by the wind engines, which in the compressors 2 is converted into compressed air energy. The compressed air is led through the check valve 6 into the supply chamber 5 where it accumulates and increases the total pressure.

Při potřebě odběru elektrického proudu nebo mechanické práce se na signál z ovládacího velínu 20 otvírá uzavírací ventil 13 a tím ztlačený vzduch proudí ze zásobního prosotru do vzduchového gravitačního motoru 14. který pohání generátor 19 elektrického proudu nebo jiné potřebné zařízení. Uzavřením uzavíracího ventilu 13 se opět zastavuje vzduchový gravitační motor 14. <When power is required or mechanical work is required, a shut-off valve 13 opens to a signal from the control room 20 and thus the compressed air flows from the storage space to the air gravity motor 14 which drives the power generator 19 or other necessary equipment. Closing the shut-off valve 13 again stops the air gravity motor 14. <

Zařízení podle vynálezu je možné univerzálně použít jak pro maloodběratele především v odlehlých oblastech, tak pro celostátní rozvodnou sít. U maloodběratelů může tvořit zařízení jediný způsob získávání elektrické energie a mechanické práce, nebot tlakový vzduch lze skladovat neomezeně dlouho bez nákladů na údržbu a opotřebení zařízení. U použití pro celostátní rozvodnou sít jde především o zařízení jako špičkové elektrárny, kdy náběh celého soustrojí je ještě rychlejší než u leteckých spalovacích turbin a je možné ho umístit do bezprostřední blízkosti měst, nebot neznečišťuje ovzduší.The device according to the invention can be used universally both for small-scale customers, especially in remote areas, and for a national distribution network. For small customers, the device can be the only way to obtain electrical energy and mechanical work, since compressed air can be stored indefinitely without the cost of maintaining and wearing out the device. When used for a nationwide distribution network, it is primarily a device such as a top-class power plant, where the set-up is even faster than for aircraft combustion turbines and can be placed in close proximity to cities as it does not pollute the air.

Claims

An apparatus for utilizing the energy of the flowing air, comprising at least one wind motor β compressor and a compressed air storage space, characterized in that it is provided with at least one air gravity motor (14) connected by a discharge line (12) to a shut-off valve (13). a compressed air space (5) and a supply line (4) with compressors (3) driven by solar engines.

Device according to claim 1, characterized in that the shut-off valve (13) of the discharge pipe (12) is electrically connected to a control room (20) connected to the distribution network (22) or an accumulator (23).

Device according to claim 1, characterized in that the wind motor (1) is directly connected to the axial compressor shaft (3), which transforms into a radial compressor (10).