CZ2007533A3

CZ2007533A3 - Solar pumped-storage hydro-plant

Info

Publication number: CZ2007533A3
Application number: CZ20070533A
Authority: CZ
Inventors: Novotný@Jan
Original assignee: Novotný@Jan
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-01-14
Also published as: CZ299995B6

Abstract

Solární precerpávací hydroelektrárna má cirkulacní okruh sestávající ze spodní nádrže (16), horní nádrže (17), z alespon jednoho tlakového potrubí (1) pro precerpávání pracovní kapaliny (15) ze spodní nádrže (16) do horní nádrže (17), a z výtokovéhopotrubí (25) vedoucího z horní nádrže (17) do spodní nádrže (16) a osazeného turbínou s generátorem(18). Tlakové potrubí (1) sestává z vertikální cásti (1´) a v podstate z horizontální cásti (1´´), pricemž horizontální cást (1´´) je tepelne izolovaná a opatrena solárním výparníkem pro výrobu páry (13), chladícím zarízením pro kondenzaci páry (13)a odsávacím potrubím vzduchu (6). Výparník je s výhodou tvoren solárním kolektorem (5) a porézní absorbcní vložkou (11). Chladící zarízení je s výhodou tvoreno prívodem (9) kondenzacní kapaliny (19) a skrápecími tryskami (24).The solar pumping hydroelectric power plant has a circulating circuit consisting of a lower tank (16), an upper tank (17), at least one pressure pipe (1) for pumping the working fluid (15) from the lower tank (16) to the upper tank (17), and from the outlet pipe (25) leading from the upper tank (17) to the lower tank (16) and fitted with a generator turbine (18). The pressure line (1) consists of a vertical part (1 ') and essentially a horizontal part (1' '), the horizontal part (1' ') being thermally insulated and provided with a solar evaporator for steam generation (13), a cooling device for condensation of steam (13) and exhaust air duct (6). The evaporator is preferably formed by a solar collector (5) and a porous absorbent pad (11). Preferably, the cooling device comprises a condensation fluid inlet (9) and a scrubber nozzle (24).

Description

(57) Anotace:(57)

Solární přečerpávací hydroeleklránia má cirkulační okruh seslav ajicí ze spodní nádrže (IήI. horní nádrže (17). /.alespoň jednoho llakov ého polrubi (I) pro přečerpávání pracovní kapaliny (15) ze spodní nádrže (16) Jo horní nádrže (17). a / výtokovélio potrubí (25) vedoucího z horní nádrže (17) Jo spodní nádrže (16) a osazeného turbínou s generátorem (IX). tlakové potrubí (I) sestává z vertikální části (I ) a v podstatě z horizontální části (I I, přičemž horizontální čásl {K) jc tepelně izolovaná a Opatřena solárním vv parníkem pro v v robu páry (13). chladícím zařízením pro kondenzaci páry 113) a odsávacím potrubím vzduchu (6). Výparník jc s výhodou tvořen solárním kolektorem (5) a porézní absorbeni v ložkou (II). Chladicí zařízeni jc s výhodou tvořeno přívodem (9) kondenzační kapaliny (19) a skrápěními tryskami (24).The solar transfer hydroelectric has a circulation circuit slid down from the lower tank (at least one of the upper tank (17)) and at least one of the reservoir half (1) for pumping the working fluid (15) from the lower tank (16) to the upper tank (17). and / a discharge line (25) extending from the upper tank (17) to the lower tank (16) and fitted with a generator turbine (IX), the pressure line (I) consisting of a vertical part (I) and a substantially horizontal part (II), wherein the horizontal part (K) is thermally insulated and provided with a solar steam steamer for steam production (13), a steam condensation cooling device 113) and an air exhaust duct (6). The evaporator is preferably formed by a solar collector (5) and a porous absorption in the bed (II). The cooling device preferably comprises a condensation liquid supply (9) and a spray nozzle (24).

CZ 2007 - 533 A3CZ 2007 - 533 A3

J <J <

Solární přečerpávací hydroelektrárnaSolar pumped storage hydroelectric power station

Qbiast technikyQbiast techniques

Vynález se týká solární přečerpávací hydroelektrárny využívající solárního podtlakového čerpadla přečerpávajícího pracovní kapalinu ze spodní nádrže do horní nádrže. Kapalina je využívána pro pohon turbíny s generátorem.The present invention relates to a solar pumped storage hydroelectric power plant utilizing a solar vacuum pump pumping working fluid from a lower tank to an upper tank. The liquid is used to drive a turbine with a generator.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Přečerpávací elektrárny klasického typu jsou vybaveny reverzní Francisovou turbínou, která v době přebytku elektrické energie pracuje jako čerpadlo a přečerpává pracovní kapalinu ze spodní nádrže do horní nádrže, odkud se pracovní kapalina při výrobě elektrické energie přepouští zpět do spodní nádrže, přičemž pohání turbínu s generátorem.Conventional pumping stations are equipped with a reversible Francis turbine which, in times of excess electricity, acts as a pump and pumps the working fluid from the lower tank to the upper tank, from where the working liquid is transferred back to the lower tank while generating power.

Sluneční energie se pro výrobu elektřiny využívá v solárních elektrárnách, pracujících na principu heliostatu, kde parabolická zrcadla koncentrují sluneční záření do ohniska a zahřívají nosné médium, jako např. olej, které předává získané teplo prostřednictvím výměníku do vody, která se následně přeměňuje v páru využívanou pro výrobu elektrické energie v parní elektrárně.Solar energy is used to generate electricity in heliostatic solar power plants, where the parabolic mirrors concentrate solar radiation into the focus and heat the carrier medium, such as oil, which transfers the heat obtained through the heat exchanger to the water, which is subsequently converted into steam. for power generation in a steam power plant.

Jsou také známy fotovoltaické články pro přímé získávání eíektrické energie ze slunečního záření, které ale mají jen velmi nízký výkon a nízkou účinnost.Photovoltaic cells are also known for directly obtaining electrical energy from solar radiation, but which have only very low power and low efficiency.

Sluneční energie pro čerpání kapalin je využívána minimálně, a to jen u zařízení pracujících na principu tepelné roztažnosti plynů, jejichž nevýhodou je také jejich nízký výkon. Další nevýhoda známých zařízení spočívá v tom, že jde o složitá zařízení s velkým podílem pohyblivých částí, které vyžadují neustálou údržbu a představují potenciální riziko častých poruch.Solar energy for pumping liquids is minimally used, and only for devices operating on the principle of thermal expansion of gases, whose disadvantage is also their low performance. A further disadvantage of the known devices is that they are complex devices with a large proportion of moving parts, which require constant maintenance and pose a potential risk of frequent breakdowns.

-2Tak např. ve zveřejněné přihlášce vynálezu 0/^2721-94 „Solární pumpa je popsána solární pumpa využívající tepelné roztažnosti ohřátých plynů sestávající ze slunečního kolektoru tvořeného uzavřeným prostorem s plynovou náplní, který je propojen se zásobníkem kapaliny, který je přes řídicí ventil propojen s výtlačným potrubím.0 / ^ 2721-94 "A solar pump describes a solar pump utilizing the thermal expansion of heated gases consisting of a solar collector formed by a closed space with a gas charge which is connected to a liquid reservoir which is connected via a control valve. with discharge pipe.

V dokumentu WO 01/11243 je popsáno solární čerpadlo, které obsahuje kolektor s výparníkem vytvářejícím páru s přetlakem v expanzní komoře, u kterého je kapalina vytlačována přes zpětný ventil do výstupního potrubí.In WO 01/11243 a solar pump is described which comprises a collector with a vapor generating an overpressure in an expansion chamber in which liquid is forced through a check valve into an outlet pipe.

V přihláškách vynálezu CZ^^f4804-86 a CZÚ5429-88 jsou popsána zařízení konstruovaná jako tzv. pulzní čerpadla, která jsou technicky poměrně složitá.In the patent applications ^GB-F 4804-86 and CZÚ5429-88 described device designed as a so-called. Pulse pumps which are technically quite complicated.

Úkolem vynálezu je vytvoření solární přečerpávací hydroelektrárny, přičemž elektrárna by měla být konstrukčně jednoduchá, s minimem pohyblivých částí a s vysokým výkonem, řádově více než 10 m³ načerpané kapaliny za sekundu.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solar pumped storage hydroelectric power plant, wherein the power plant should be structurally simple, with a minimum of moving parts and high power, of the order of more than 10 m ^{3 of} pumped liquid per second.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tento úkol je vyřešen vytvořením solární přečerpávací hydroelektrárny podle vynálezu. Jde o elektrárnu s cirkulačním okruhem, sestávajícím ze spodní nádrže, horní nádrže, z alespoň jednoho tlakového potrubí pro přečerpávání pracovní kapalíny ze spodní nádrže do horní nádrže, a z výtokového potrubí vedoucího z horní nádrže do spodní nádrže a osazeného turbínou s generátorem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tlakové potrubí sestává z vertikální částí a v podstatě z horizontální Části, přičemž tepelně izolovaná tlaková horizontální část je na jedné straně od vertikální části oddělena tepelně-izolační klapkou, a na druhé straně je opatřena vypouštěcím ventilem, je opatřena solárním výparníkem pro výrobu páry, a je opatřena chladícím zařízením pro kondenzaci páry a odsávacím potrubím vzduchu. Tlakové potrubí působí jako podtlakové čerpadlo. Jeho vnitřek se vyplní z horkou parou, která nahradí v potrubí vzduch. Pára je generována výparníkem, např.This object is achieved by providing a solar pumped storage hydroelectric power plant according to the invention. It is a power plant with a circulation circuit consisting of a lower tank, an upper tank, at least one pressure line for pumping working fluid from the lower tank to the upper tank, and an outlet line leading from the upper tank to the lower tank and equipped with a generator turbine. The principle of the invention is that the pressure line consists of a vertical part and a substantially horizontal part, wherein the thermally insulated horizontal pressure part is separated from the vertical part by a heat-insulating flap, and on the other hand is provided with a discharge valve, is provided solar evaporator for steam production, and is equipped with a cooling device for steam condensation and an air exhaust duct. The pressure line acts as a vacuum pump. Its interior is filled with hot steam to replace air in the duct. The steam is generated by the evaporator, e.g.

solárním, nebo je přiváděna zvenčí. Prudkým ochlazením chladícím zařízením pára zkondenzuje, a přitom vznikne silný podtlak. V důsledku podtlaku se nasaje pracovní »solar, or is supplied from outside. By vigorously cooling with a cooling device, the steam condenses and a strong negative pressure is generated. Due to the vacuum, the working »

i ti t

-3t i kapalina ze spodní nádrže do tlakového potrubí, následně se přepouští do horní nádrže odkud vytéká výtokovým potrubím a pohání turbínu s generátorem. Alternativně může být pracovní kapalina použita pro jiný účel, např. pro závlahu rostlin.-3t also liquid from the lower tank into the pressure line, then it is transferred to the upper tank from where it flows through the discharge line and drives the turbine with the generator. Alternatively, the working fluid may be used for another purpose, e.g., for irrigation of plants.

Ve výhodném provedení vynálezu je chladící zařízení tvořeno přívodem kondenzační kapaliny přivedeným dovnitř tlakového potrubí, alespoň jednou skrápěci tryskou připojenou k přívodu, a uzavíracím ventilem přívodu. Ke chlazení a kondenzaci páry je tak možné s výhodou využit levné chladící médium (vodu), přičemž také konstrukce chladícího zařízení je jednoduchá a nenákladná.In a preferred embodiment of the invention, the cooling device is constituted by a condensation liquid supply introduced into the pressure line, at least one spray nozzle connected to the supply, and a supply shut-off valve. For the cooling and condensation of steam it is thus possible to advantageously use cheap cooling medium (water), while also the construction of the cooling device is simple and inexpensive.

Dále je výhodné, když tlakové potrubí je v horizontální částí opatřeno z vnější strany solárním kolektorem, a z vnitřní strany je opatřeno porézní absorpční vložkou, tvořící solární výparník, která je propojena se solárním kolektorem. Toto provedení umožňuje využít pro ohřev páry sluneční záření. Porézní absorpční vložka absorbuje kapalinu nacházející se uvnitř tlakového potrubí. Při zahřívání se z porézní absorpční vložky generuje pára, která nahradí vzduch uvnitř tlakové nádoby. Z hlediska konstrukčního provedeni je výhodné, když solární kolektor obklopuje tlakové potrubí shora alespoň v části povrchu jeho horizontální části. Toto uspořádání snižuje nároky na prostor a minimalizuje počet nosných konstrukcí hydroelektrárny. Také je zde minimální ztráta v propojení s porézní absorpční vložkou, která může být uspořádána proti solárnímu kolektoru těsně pod povrchem pláště tlakového potrubí.Furthermore, it is advantageous if the pressure line is provided in the horizontal part with a solar collector on the outside, and on the inside it is provided with a porous absorption insert forming a solar evaporator, which is connected to the solar collector. This design makes it possible to use solar radiation for steam heating. The porous absorbent pad absorbs liquid within the pressure line. Upon heating, steam is generated from the porous absorbent pad to replace air within the pressure vessel. From the constructional point of view, it is advantageous if the solar collector surrounds the pressure pipe from above at least in part of the surface of its horizontal part. This arrangement reduces space requirements and minimizes the number of supporting structures of the hydroelectric power plant. Also, there is minimal loss in connection with the porous absorbent pad, which can be arranged against the solar collector just below the surface of the pressure pipe jacket.

Dále je výhodné, když alespoň jedna z částí cirkulačního okruhu, jíž prochází pracovní kapalina, je opatřena tepelnou izolaci, která snižuje tepelné ztráty a zvyšuje účinnost zařízení,Furthermore, it is advantageous if at least one of the parts of the circulation circuit through which the working fluid is passed is provided with thermal insulation which reduces heat loss and increases the efficiency of the device,

V dalším výhodném konstrukčním provedení vynálezu solární kofektor srpkovitého až půlkruhovitého profilu přiléhá shora k vnějšímu povrchu horizontální části tlakového potrubí kruhovitého profilu, a porézní absorpční vložka a tepelná izolace tvoří protilehlé půlkruhové výstelky vnitřního povrchu tlakového potrubí, přičemž porézní absorpční vložka je uspořádána v horní části a tepelná izolace je uspořádána ve spodní části potrubí. Toto uspořádání je výhodné z hlediska výroby i montáže.In a further preferred embodiment of the invention, the crescent-to-semicircular solar cofector abuts from above to the outer surface of the horizontal portion of the pressure profile of the circular profile, and the porous absorbent pad and thermal insulation form opposed semicircular linings of the inner surface of the pressure pipeline. the thermal insulation is arranged at the bottom of the pipe. This arrangement is advantageous in terms of production and assembly.

-4V jiném výhodném provedeni přečerpávací elektrárny podle vynálezu jsou k jednomu cirkulačnímu okruhu přirazena alespoň dvě paralelně uspořádaná tlaková potrubí. V praxi je výhodné sdružovat pracovní části (tlaková potrubí), která pracují ve fázově posunutých cyklech, do větších celků, které zajistí kontinuální průtok pracovní kapaliny přes turbinu s generátorem. Rovněž je výhodné, když tlaková potrubí vyúsťují do společné horní nádrže a turbína s generátorem je uspořádána ve společném výtokovém potrubí.In another preferred embodiment of the pumped storage plant according to the invention, at least two pressure lines arranged in parallel are associated with one circulation circuit. In practice, it is advantageous to group the working parts (pressure lines) that operate in phase shifted cycles into larger units that ensure a continuous flow of working fluid through the turbine with the generator. It is also advantageous if the pressure lines exit into a common upper tank and the generator turbine is arranged in a common discharge line.

Nakonec je výhodné, když mezí jednotlivými tlakovými potrubími resp. mezi jejich horizontálními částmi je uspořádána soustava zrcadel pro odrážení solárního záření na solární kolektory. Soustava zrcadel optimalizuje účinné využití slunečního záření pro výrobu páry v solárních výparnících.Finally, it is advantageous if between the individual pressure lines or the pressure lines. an array of mirrors for reflecting solar radiation onto solar collectors is arranged between their horizontal portions. The mirror system optimizes the efficient use of solar radiation for steam production in solar evaporators.

Výhody přečerpávací hydroelektrárny podle vynálezu spočívají vtom, že k výrobě elektrické energie potřebuje převážně solární energii, a přitom je schopna vysokého výkonu překračujícího objem 10 m³ přečerpané pracovní kapaliny za 1 sekundu. Konstrukce hydroelektrárny je jednoduchá, s minimem pohyblivých částí, a s velmi malými nároky na údržbu.The advantages of the pumped storage hydroelectric power plant according to the invention are that it requires predominantly solar energy to generate electricity, while being capable of a high capacity exceeding 10 m ^{3 of} pumped working fluid per second. The design of the hydroelectric power plant is simple, with a minimum of moving parts, and very low maintenance.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude blíže osvětlen pomocí připojených výkresů, na nichž znázorňují obr. 1 vertikální podélný řez elektrárnou ve fázi vyplňování tlakového potrubí parou generovanou v solárním kolektoru a solárním výparníku. V této fázi cyklu je rovněž otevřen ventil odsávacího potrubí vzduchu, kterým je odváděn vzduch z tlakového potrubí. Na obr. 2 je vertikální podélný řez elektrárnou ve fázi vstřikování kondenzační kapaliny, která umožní ochlazení a kondenzaci páry, na obr. 3 je vertikální podélný řez elektrárnou, kde je vlivem atmosférického tlaku vtlačována pracovní kapalina do tlakového potrubí, ve kterém se kondenzací páry vytvořil podtlak. Na obr. 4 je vertikální podélný řez elektrárnou ve fázi vytékání pracovní kapaliny z tlakového potrubí do horní nádrže. Obr. 5 přestavuje půdorys baterie paralelních tlakových potrubí, obr. 6 znázorňuje řez A-A elektrárnou se třemi i _t tlakovými potrubími, se zobrazením úhlu dopadu solárního záření dle polohy Slunce.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a vertical longitudinal section through the power plant in the phase of filling the pressure line with steam generated in the solar collector and solar evaporator. At this stage of the cycle, the air suction line valve is also opened to remove air from the pressure line. Fig. 2 is a vertical longitudinal section through the power plant in the phase of injecting condensation liquid to allow cooling and condensation of steam; Fig. 3 is a vertical longitudinal section through the power plant where atmospheric pressure forces the working fluid into the pressure line vacuum. Fig. 4 is a vertical longitudinal section through the power plant in the phase of working fluid leakage from the pressure line to the upper tank. Giant. Fig. 5 shows a plan view of a battery of parallel pressure lines; Fig. 6 shows a section of an AA power plant with three and _t pressure lines showing the angle of incidence of solar radiation according to the position of the Sun.

I II I

-5Příklady provedeni vynálezuEXAMPLES OF THE INVENTION

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení vynálezu na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána (například místo solární energie lze využít nízkotlakou odpadní páru z technologických procesů jako je odpadní pára z parních elektráren, nebo jako zdroj energie mohou být využita i fosilní paliva). I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.It is to be understood that the specific embodiments of the invention described and illustrated below are presented by way of illustration and not by way of limitation of the examples to the examples. Those skilled in the art will find or be able to detect, using routine experimentation, more or less equivalents to the specific embodiments of the invention specifically described herein (for example, low pressure waste steam from technological processes such as steam from steam or fossil fuels can also be used as an energy source). These equivalents will also be included within the scope of the following claims.

V příkladu provedení vynálezu znázorněném na obr. 1 až obr. 6 sestává solární přečerpávací hydroelektrárna podle vynálezu ze spodní nádrže 16 naplněné pracovní kapalinou 15, v daném případě vodou. Pracovní kapalina 15 je do tlakového potrubí 1 vtlačena atmosférickým tlakem ze spodní nádrže 16. Sáni kapaliny 15 umožňuje podtlak 23, který je vytvořen řízenou kondenzací páry 13 vstříknutím kondenzační kapaliny 19 do horizontální části 1” tlakového potrubí 1_. Kapalina 15 z tlakového potrubí 1 vytéká pres vypouštěcí ventil 4 do horní nádrže 17, pohání turbínu s generátorem 18 a vrací se zpět do spodní nádrže 16.In the embodiment shown in Figures 1 to 6, the solar pumped storage hydroelectric power plant according to the invention consists of a lower tank 16 filled with working liquid 15, in this case water. The working fluid 15 is forced into the pressure line 1 by atmospheric pressure from the lower tank 16. The suction of the fluid 15 allows a vacuum 23 which is created by controlled condensation of steam 13 by injecting the condensation liquid 19 into the horizontal part 1 "of the pressure line 7. The fluid 15 from the pressure line 1 flows through the discharge valve 4 into the upper tank 17, drives the turbine with the generator 18 and returns to the lower tank 16.

Horizontální část 1 tlakového potrubí 1 je vybavena chladícím zařízením tj. přívodem 9 kondenzační kapaliny 19, uzavíracím ventilem 10 a skrápěcími tryskami 24. Toto zařízení umožňuje řízenou kondenzaci páry 13 zchlazením prostřednictvím kondenzační kapaliny 19. Okamžik otevření uzavíracího ventilu 10 kondenzační kapaliny 19 řídí vlhkostní senzor 20 který zároveň uzavře ventil 7 odsávacího potrubí vzduchu 6, které je napojeno na vývěvu 8.The horizontal part 1 of the pressure line 1 is equipped with a cooling device i.e. a condensation fluid inlet 19, a shut-off valve 10 and a spray nozzle 24. This device allows controlled condensation of steam 13 by cooling by means of the condensation liquid 19. 20 which at the same time closes the valve 7 of the air exhaust duct 6 which is connected to the pump 8.

Výkon zařízení zvyšuje vyšší teplota pracovní kapaliny 15, protože dochází k rychlejšímu odpařování této kapaliny 15 zachycené v porézní absorpční vložce 11, která zevnitř vyplňuje horní polovinu tlakového potrubí í • IA higher temperature of the working fluid 15 increases the performance of the device, as the fluid 15 entrained in the porous absorbent pad 11, which fills the upper half of the pressure line 11 from inside, is quicker to evaporate.

I *I *

-6I t ι-6I t ι

I «I «

Ve spodní polovině je vnitřek tlakového potrubí 1 opatřen tepelnou izolací 12, která omezuje neřízenou kondenzaci páry 13, která by jinak nastávala při styku s chladným pláštěm tlakového potrubí LIn the lower half, the interior of the pressure line 1 is provided with thermal insulation 12 which limits the uncontrolled condensation of steam 13 that would otherwise occur upon contact with the cold jacket of the pressure line L

Solární energie se využívá k přečerpání pracovní kapaliny 15 ze spodní nádrže 16 do horní nádrže 17 tak, že solární zářeni 14 je absorbováno v solárním kolektoru 5 a ohřívá solární výparník tvořený porézní absorpční vložkou H, ^ve které je zachycena část pracovní kapaliny 15, a vzniklé teplo se využívá k přeměně pracovní kapaliny 15 z vložky H na páru 13. Pára 13 vyplní prostor horizontální.části 11 tlakového potrubí 1. Po vyplnění vnitřního prostoru mezi tepelně-izolační kapkou 3 a vypouštěcím ventilem 4 v potrubí 1 parou 13 se kondenzační kapalinou 19 pára 13 ochladí, zkondenzuje a vytvoří se tak v horizontální části H tlakového potrubí 1 podtlak 23, v jehož důsledku dojde působením vnějšího atmosférického tlaku k vytlačení pracovní kapaliny 15 ze spodní nádrže 16 do vertikální části V i horizontální části H tlakového potrubí 1. Po naplnění tlakového potrubí 1 kapalinou 15 se zpětný ventil 2 působením gravitace automaticky uzavře. Působením kinetické energie pracovní kapaliny 15 v potrubí 1 se otevře vypouštěcí ventil 4 a přes něj vytéká pracovní kapalina 15 (horizontální část H tlakového potrubí 1 je spádována směrem k horní nádrži 17) do horní nádrže 17 a dále výtokovým potrubím 25 přes turbínu s generátorem 18 se vrací zpět do spodní nádrže 16. Po výtoku pracovní kapaliny 15 z tlakového potrubí 1 se celý proces cyklicky opakuje.Solar energy is used for swapping the working fluid 15 from the lower tank 16 to upper tank 17 so that the solar radiation 14 is absorbed in the solar collector 5 and heats solar evaporator composed of a porous, absorbent pad H ⁱⁿ which the captured portion of the working fluid 15, and the resulting heat is used to convert the working fluid 15 from the liner 11 into steam 13. The steam 13 fills the space of the horizontal part 11 of the pressure line 1. After filling the interior space between the heat insulation droplet 3 and the drain valve 4 in the line 1 with steam 13 with condensation liquid 19 the steam 13 cools, condenses and a vacuum 23 is created in the horizontal part H of the pressure line 1, which causes an external atmospheric pressure to expel the working fluid 15 from the lower tank 16 into the vertical part V and the horizontal part H of the pressure line 1. pressure pipe 1 with liquid 15 s e Check valve 2 automatically closes by gravity. Due to the kinetic energy of the working fluid 15 in the pipeline 1, the drain valve 4 is opened and the working fluid 15 flows through it (the horizontal part H of the pressure piping 1 is directed towards the upper tank 17) into the upper tank 17 and Returns to the lower tank 16. After the working fluid 15 has been discharged from the pressure line 1, the whole process is repeated cyclically.

Chladicí zařízení, výparník, odsávací potrubí a tepelná izolace můžou být tvořeny různými, odborníku známými prostředky. V zobrazeném příkladu provedení je chladicí zařízení tvořeno několika skrápěcími tryskami 24, které jsou uspořádány v ose horizontální části H tlakového potrubí 1. Trysky 24 jsou napojeny na přívod 9 kondenzační kapaliny 19, v tomto případě chladné vody. Přívod 9 kondenzační kapaliny 19 je osazen uzavíracím ventilem 10, který je ovládán vlhkostním senzorem 20 a kapacitním senzorem 22.The cooling device, the evaporator, the exhaust duct and the thermal insulation may be formed by various means known to those skilled in the art. In the illustrated embodiment, the cooling device is formed by a plurality of spray nozzles 24, which are arranged in the axis of the horizontal part H of the pressure line 1. The nozzles 24 are connected to a condensation liquid supply 9, in this case cold water. The condensation fluid inlet 19 is fitted with a shut-off valve 10, which is controlled by a humidity sensor 20 and a capacitive sensor 22.

Na obr. 1 je znázorněn stav, kdy solární záření 14 zahřívá kolektor 5, který sdílením předává teplo pracovní kapalině 15 absorbované v porézní absorpční vložce H a tím se generuje pára 13, která postupně vyplňuje horizontální část H tlakového potrubí T Pro rychlejší odpařování je z potrubí 1 odsáván vzduch . 7 _ ..... iii, prostřednictvím odsávacího potrubí 6, ventilu 7 a vývěvy 8, a uvolňuje se tak prostor pro páru 13. Teplejší horizontální část V a chladnější vertikální část 1' tlakového potrubí i odděluje tepelně izolační klapka 3. Zpětnému vytékání pracovní kapaliny 15 z potrubí 1 do nádrže 16 zabraňuje zpětný ventil 2. Horizontální část V tlakového potrubí 1_ je nad horní nádrži 17 opatřena vypouštěcím ventilem 4,FIG. 1 shows a state where solar radiation 14 heats the collector 5, which by sharing heat to the working fluid 15 absorbed in the porous absorbent pad 11, thereby generating steam 13 which gradually fills the horizontal portion 11 of the pressure line. air duct 1. 7 ... iii, by means of the suction line 6, the valve 7 and the vacuum pump 8, thereby freeing up the space for steam 13. The warmer horizontal part V and the colder vertical part 1 'of the pressure line 1 are separated by the thermal insulation flap 3. Backflow the working fluid 15 from the pipe 1 to the tank 16 is prevented by a check valve 2. The horizontal part V of the pressure pipe 7 is provided with a drain valve 4 above the upper tank 17,

Na obr. 2 je znázorněn stav, kdy vlhkostní senzor 20 uzavře ventil 7 odsávacího potrubí vzduchu 6 a otevře uzavírací ventil 10 přívodu 9 kondenzační kapaliny 19 a přívodem 9 je do tlakového potrubí 1 vstřikována skrápěcími tryskami 24 kondenzační kapalina 19 a tím dojde ke kondenzaci páry 13 a v potrubí l se vytvoří podtlak 23. Při pokusech byl dosahován podtlak větší než 80 kPa,FIG. 2 shows the condition that the humidity sensor 20 closes the exhaust air duct valve 7 and opens the shut-off valve 10 of the condensation liquid inlet 19 and the condensation liquid 19 is injected into the pressure line 1 via the spraying nozzles 24 thereby condensing steam 13 and a vacuum of 23 is generated in line 1. In the experiments, a vacuum of more than 80 kPa was achieved,

Na obr. 3 je znázorněn stav, kde je vlivem atmosférického tlaku působícího na spodní nádrž 16 vtlačována pracovní kapalina 15 do tlakového potrubí 1 ve kterém se kondenzaci páry 13 vytvořil podtlak 23.FIG. 3 shows a state where, due to atmospheric pressure acting on the lower tank 16, the working fluid 15 is forced into the pressure line 1 in which the condensation of the steam 13 has created a vacuum 23.

Jakmile pracovní kapalina 15 zaplaví kapacitní senzor 22, ten uzavře uzavírací ventil 10 přívodu 9 kondenzační kapaliny 19.As soon as the working fluid 15 floods the capacitive sensor 22, it closes the shut-off valve 10 of the condensation liquid supply 9.

Na obr. 4 je znázorněn stav, kde vlivem kinetické energie pracovní kapaliny 15 ve spádovaném tlakovém potrubí 1 se otevře vypouštěcí ventil 4 a kapalina 15 vytéká do horní nádrže 17. Jakmile vyteče kapalina 15, aktivuje se kapacitní senzor 21, otevře se ventil 7 odsávacího potrubí a celý cyklus se opakuje.Fig. 4 shows the state where, due to the kinetic energy of the working fluid 15 in the downward pressure line 1, the drain valve 4 opens and the fluid 15 flows into the upper tank 17. Once the fluid 15 flows, the capacitive sensor 21 is activated and the whole cycle is repeated.

Obr. 5 znázorňuje půdorys elektrárny s několika tlakovými potrubími!_, spodní nádrži 16, horní nádrži 17, výtokovým potrubím 25 a turbínou s generátorem 18. Mezi potrubími 1 je vložena soustava zrcadel 26, která usměrňuje solární záření 14 na plochy solárních kolektorů 5 v závislosti na poloze Slunce.Giant. 5 shows a plan view of a power plant with a plurality of pressure lines 7, a bottom tank 16, a top tank 17, an outlet line 25, and a turbine with a generator 18. A mirror array 26 is inserted between the lines 1 to direct solar radiation 14 to the solar collector surfaces 5. position of the Sun.

Na obr. 6 je příčný řez A-A třemi tlakovými potrubími 1 v úhlu postavení ύ ,Fig. 6 is a cross-section A-A of three pressure lines 1 at an angle of position ύ,

Slunce proti rovině hladiny moře, kterým odpovídá úhel odrazu solárního záření 14 od soustavy podélných zrcadel 26. Je zde rovněž vyobrazen kolektor 5 na tlakovém potrubí 1, odsávací potrubí vzduchu 6 a uvnitř potrubí 1 je porézní půlkruhová i ‘ 1 * i < 1 I «4 > iThe sun against the sea level, which corresponds to the angle of reflection of solar radiation 14 from the array of longitudinal mirrors 26. Also shown here is a collector 5 on the pressure line 1, the exhaust air line 6, and inside the line 1 is porous semicircular. 4> i

-8< I I » « absorpční vložka 11 zachycující část kapaliny 15 a půlkruhová tepelná izolace 12 zabraňující neřízené kondenzaci páry 13 v tlakovém potrubí 1.An absorbent pad 11 retaining a portion of the liquid 15 and a semicircular thermal insulation 12 preventing uncontrolled condensation of steam 13 in the pressure line 1.

V jiném nezobrazené příkladu provedení může horní nádrž V sloužit jako akumulátor energie, kde se kapalina akumuluje a turbína s generátorem se spouští v době energetické špičky.In another not illustrated embodiment, the upper reservoir V may serve as an energy storage device where the liquid accumulates and the generator turbine is started at peak energy time.

Solární výpamík musí být dimenzován tak, aby vytvářel dostatečně velké množství páry, přičemž jeho konkrétní uspořádání nemusí být identické s výše popsaným příkladem provedení.The solar heat exchanger must be sized so as to generate a sufficiently large amount of steam, the particular arrangement of which may not be identical to the embodiment described above.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Solární přečerpávací hydroelektrárnu podle vynálezu lze využít k výrobě elektrické energie, především oblastech s velkým poměrem slunečního svitu. Principu lze využít i pro čerpání kapaliny například pro závlahy.The solar pumped storage hydroelectric power plant according to the invention can be used to generate electricity, especially in areas with a high sunshine ratio. The principle can also be used for pumping liquid for irrigation.

Claims

PATENT CLAIMS

A recirculating solar hydroelectric power plant comprising a lower tank (16), an upper tank (17), at least one pressure line (1) for pumping working fluid (15) from the lower tank (16) to the upper tank (17) and a coolant pipe (25) extending from the upper tank (17) to the lower tank (16) and fitted with a generator turbine (18), characterized in that the pressure line (1) consists of a vertical the parts (V) and ^J substantially of the horizontal part (1), wherein the thermally insulated pressure part (1) is separated on one side from the vertical part (1 ') by a heat-insulating flap (3), and on the other hand, it is provided with a drain valve (4), is provided with a solar evaporator for producing steam (13), and is provided with a cooling device for condensing steam (13) and an exhaust air duct (6),

Solar pumped storage hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that the cooling device comprises a condensation liquid supply (9) supplied to the pressure line (1), at least one spray nozzle (24) connected to the inlet (9). , and a shut-off valve (10) of the inlet (9).

Solar pumped storage hydroelectric power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure line (1) is provided in the horizontal part (1 ") with an external solar collector (5) on the outside and provided with a porous absorbent insert (11X) forming the solar The evaporator is connected to the solar collector (5).

Solar pumped storage hydroelectric power plant according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the solar collector (5) surrounds the pressure line (1) from above at least in part of the surface of its horizontal part (1),

Solar pumped storage hydroelectric power plant according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that at least one of the parts of the circulation circuit through which the working fluid (15) passes is provided with thermal insulation (12).

ι I

-IP-:

Solar transfer hydroelectric according to claims 3, 4 and 5, characterized in that the crescent to semi-circular profile solar collector (5) adjoins the outer surface of the horizontal part (1) of the pressure line (1) from above.

Γ <I of circular profile, α-porous absorbent pad (11) and thermal insulation (12) form opposite semicircular linings of the inner surface of the pressure pipe (1), the porous absorbent pad (11) being arranged at the top and thermal insulation (12) it is arranged in the lower part of the pipe (1).

Solar transfer hydroelectric according to at least one of Claims 1 to 6, characterized in that at least two pressure lines (1) arranged in parallel are assigned to one circulation circuit.

Solar pumped hydroelectricity according to claim 7, characterized in that the pressure lines (1) exit into a common upper tank (17) and the turbine with the generator (18) is arranged in a common discharge line (25).

Solar transfer hydroelectricity according to claim 7, characterized in that a set of mirrors (26) for reflecting solar radiation (14) on the solar collectors (5) is arranged between the individual pressure lines (1) or between their horizontal parts (1). ).