FI127129B

FI127129B - Multi-function Power Plant

Info

Publication number: FI127129B
Application number: FI20165953A
Authority: FI
Inventors: Antero Kuosmanen
Original assignee: Antero Kuosmanen
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2017-11-30
Also published as: FI20165953A

Description

MONITOIMIVOIMALA Keksinnön kohdeThe object of the invention

Keksinnön kohteena on monitoimivoimala.The invention relates to a multifunctional power plant.

Keksinnön taustaaBackground of the Invention

Energian tuottamiseksi on ihmiskunnan historian aikana käytetty monia erilaisia menetelmiä. Viimeisen n. 150 vuoden aikana ihminen on tuottanut tarvitsemansa energian suurelta osin fossiilisia polttoaineita polttamalla eli kivihiiltä, maaöljyä ja maakaasua hyödyntäen. Kuten hyvin tiedetään näiden sinänsä tehokkaiden energianlähteiden käyttö lisää kuitenkin ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta ja aiheuttaa maapallon keskilämpötilan nousua, jonka vaikutuksen on arvioitu lisäävän mm. kuivuutta, tulvia, myrskyjä ja rankkasateita sekä kohottavan valtamerien vedenpintaa napa-alueiden mannerjäätiköiden sulaessa. Tämän ilmastonmuutokseksi kutsutun ilmiön rajoittamiseksi viime vuosikymmeninä on kasvavassa määrin alettu kehittelemään vaihtoehtoisia energianlähteitä fossiilisiin polttoaineisiin perustuvan energiantuotannon korvaamiseksi sellaisilla energiantuotantomenetelmillä, jotka eivät lisää hiilidioksidin eikä muidenkaan ilmakehän lämpötilaa kohottavien kasvihuonekaasujen määrää. Erityisesti on panostettu sähköenergian tuotantoon, joka on eräs eniten käytettyjä energiamuotoja helpon siirrettävyytensä ja monipuolisen käytettävyytensä takia. Sähköstä näyttää olevan tulossa myös tärkeä energiamuoto liikenteessä, koska lähitulevaisuudessa sähköautot näyttäisivät olevan korvaamassa bensiini-ja dieselkäyttöiset polttomoottoriautot.There are many different methods of producing energy throughout the history of mankind. For the last 150 years or so, man has been generating the energy he needs by burning fossil fuels, ie coal, petroleum and natural gas. However, as is well known, the use of these energy sources, which are effective as such, increases the carbon dioxide content of the atmosphere and causes an increase in the global mean temperature, which is estimated to increase, among other things. droughts, floods, storms and heavy rains, as well as elevating ocean water levels as the Arctic ice sheets melt. To curb this phenomenon, known as climate change, there has been a growing trend in recent decades to develop alternative energy sources to replace fossil fuel power generation with methods that do not increase carbon dioxide or other greenhouse gas emissions. Special attention has been paid to the generation of electricity, which is one of the most widely used forms of energy due to its ease of transferability and versatility. Electricity also appears to be an important form of energy in transport, as electric cars appear to be replacing petrol and diesel fueled internal combustion vehicles in the near future.

Nykyisin tunnetaan erilaisia menetelmiä tuottaa sähköenergiaa päästöttö-mästi luonnosta saatavilla energianlähteillä. Vesivoimaloissa liikkuvan nes-temassan sekä potentiaali- että kineettistä energiaa muutetaan vesiturbiinien läpi juoksutettavalla vedellä, joka pyörittää sekä turbiinia että siihen liitettyä generaattoria, joka taas muuttaa veden virtauksen aikaansaaman mekaanisen energian sähköenergiaksi. Saatavan sähköenergian määrään vaikuttavat veden määrä sekä pudotuskorkeus. Vesivoimalla sähköä saadaan tuotettua suhteellisen tasaisesti ympäri vuoden. Hyödynnettävissä oleva vesivoima on kuitenkin jos suurelta osin käytössä, joten sen merkittävä lisääminen vaatisi suurien tekoaltaiden rakentamista ja/tai säännöstelyn lisäämistä vesitöissä, jolloin vesivoiman lisärakentamisella olisi haitallisia vaikutuksia vesistöihin ja luontoon. Nykyisillä tuulivoimaloilla toteutettu sähköntuotanto on perinteisiin tuotantomenetelmiin nähden tehotonta ja tuotettuun sähköenergian määrään nähden nykyiset tuulivoimalat ovat suurikokoisia ja rakentamiskustannuksiltaan kalliilta. Nykyisin tunnetulla tavalla tuotetun tuulisähkön suurimpana epäkohtana on erityisesti tuotannon määrän suuri ja ennakoimaton vaihtelu. Aurinkoenergiaa muunnetaan sähköenergiaksi tyypillisimmin aurinkopaneeleilla, joita on sijoitettu suurin määrin maanpinnalle, rakennusten seiniin ja/tai katoille. Aurinkopaneelit perustuvat perinteisesti aurinkokennoihin, jotka muuntavat auringon näkyvää valoa sähköenergiaksi. Aivan viime vuosina on myös kehitetty infrapuna-aurinkopaneeleja, jotka toimivat auringon tuottamalla infrapunasäteilyllä (eli lämpösäteilyllä). Aurinkoenergia soveltuu parhaiten sähkön paikalliseen tuotantoon niillä alueilla, joissa ei ole sähköverkkoa ollenkaan ja/tai joissa ei voida järjestää järkevin kustannuksin sähköverkkoon kytkettyä sähköliittymää. Viime aikoina on alettu tuottamaan aurinkosähköä myös keskitetysti sopivaan aurinkoiseen paikkaan sijoitetuilla au-rinkovoimaloilla. Edelleen myös kiinteistökohtaiset aurinkoenergiajärjestel-mät, joiden tarkoituksena on sähköyhtiöiltä ostettavan verkkosähkön osittainen korvaaminen ovat yleistyneet viime vuosina. Myös aurinkoenergian avulla toteutettuun sähköntuotanto liittyy sama ongelma kuin tuulivoimaan eli tuotannon vaihtelu vuodenajan sekä sääolosuhteiden mukaan. Ei fossiilisilla polttoaineilla toteutettaviin sähköenergiantuotantotapoihin lukeutuvat myös ydinvoima sekä uusiutuvilla biopolttoaineilla toteutettu sähköntuotanto kaukolämpö- ja vastapainevoimalaitoksissa. Ydinvoiman avulla sähköä voidaan tuottaa suuria määriä keskitetysti ydinvoimalaitoksissa. Ydinvoiman etuna on tuotannon tasaisuus ja edullinen hinta. Ydinvoiman käyttö edellyttää kuitenkin vaarallisten ydinjätteiden käsittelyn ja loppusijoituksen, joiden vaikutuksia ja kustannuksia ei pystytä vielä edes kovin hyvin arvioimaan. Ydinvoiman turvallisuusriskeihin lukeutuvat myös luonnonmullistusten aiheuttamat radioaktiivisten aineiden vuotamiset laitoksen ulkopuolelle tai terrorismin aiheuttama ydinkatastrofien uhka. Uusiutuviin biopolttoaineisiin perustuva perinteinen sähköntuotanto ei periaatteessa tuota hiilidioksidipäästöjä, mutta pelkästään sen ja nykyisin käytettävissä olevan muun päästöttömän sähköntuotannon määrä ei riittäisi kuin osaan nykyisestä sähkönkulutuksesta. Näin ollen päästöttömiin tuotantomuotoihin perustuvaa sähköenergiantuotantoa tarvittaisiin lisää, mutta sen rakentamista rajoittaa mm. nykyisiin päästöttö-män sähkön tuotantomenetelmiin liittyvä, tuotannon vaihtelusta aiheutuva säätövoiman tarve.Various methods are currently known for generating electricity without emissions from energy sources available from nature. In hydropower plants, both the potential and kinetic energy of the fluid mass moving in the hydropower plants are converted by water flowing through the water turbines, which rotates both the turbine and the generator connected thereto, which in turn converts the mechanical energy generated by the water flow into electrical energy. The amount of electrical energy available is affected by the amount of water and the drop height. Hydropower generates electricity relatively evenly throughout the year. However, if hydroelectric power is available to a large extent, its significant increase would require the construction of large man-made reservoirs and / or more regulation of hydroelectric work, whereby additional hydropower would have adverse effects on waterways and nature. Electricity production from existing wind turbines is inefficient compared to traditional production methods and, compared to the amount of electricity generated, current wind turbines are large and expensive in construction costs. The major disadvantage of wind power, as is known in the art, is, in particular, the large and unpredictable variation in production. Solar energy is typically converted to electrical energy by solar panels, which are largely located on the ground, walls and / or roofs of buildings. Solar panels are traditionally based on solar cells that convert visible sunlight into electrical energy. In recent years, infrared solar panels have also been developed that work with the sun's infrared radiation (or thermal radiation). Solar energy is best suited for local electricity production in areas where there is no electricity grid at all and / or where there is no reasonable cost to provide an electricity connection to the grid. Recently, solar power generation has also begun to be concentrated centrally in au-solar power stations located in a suitable sunny location. Also, building-specific solar systems for the partial replacement of grid electricity purchased from power companies have become more common in recent years. Solar power generation also has the same problem as wind power, ie seasonal variations in production and weather conditions. Non-fossil fuel power generation also includes nuclear power as well as renewable biofuel power generation in district heating and back-pressure power plants. Nuclear power can generate large amounts of electricity centrally at nuclear power plants. The advantage of nuclear power is the uniformity of production and the low price. However, the use of nuclear power requires the treatment and final disposal of hazardous nuclear waste, the impact and cost of which cannot even be well estimated. Nuclear security risks also include natural disasters due to natural disasters, as well as the risk of natural disasters caused by natural disasters. Conventional electricity production based on renewable biofuels will not in principle produce CO2 emissions, but the amount of electricity and other currently available zero-emission electricity production alone will not be sufficient for part of current electricity consumption. Therefore, there would be a need for more electricity production based on zero emission modes, but its construction is limited by, for example. the need for control power due to current fluctuations in current zero emission power generation methods.

Nykyisin tunnettu menetelmä ja laitteisto sähköenergian tuottamiseksi luonnosta saatavilla energianlähteillä on esitetty patenttijulkaisussa US 6,559,552 B2.A currently known method and apparatus for generating electrical energy from natural sources of energy is disclosed in US 6,559,552 B2.

Keksinnön lyhyt yhteenvetoBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin monitoimivoimala, jolla voidaan tuottaa sähköenergiaa päästöttömästi, mutta johon liittyy vähemmän tuotannon vaihtelua kuin nykyisin tunnetuissa päästöttömissä energiantuotantome-netelmissä. Erityisesti keksinnön tarkoitus on tuoda esiin monitoimivoimala, jossa luonnosta saatavaa puhdasta energiaa saadaan muunnettua sähköenergiaksi aikaisempaa monipuolisemmin tasaisemman ja vakaamman sähköenergian tuotannon aikaansaamiseksi ilman maapallon ilmastonmuutosta kiihdyttäviä hiilidioksidipäästöjä.The object of the invention is to provide a multifunctional power plant which can produce electricity without emissions, but which has less variation in production than the currently known emission-free energy production methods. In particular, it is an object of the present invention to provide a multifunctional power plant in which pure energy from nature can be converted into electrical energy in a more versatile manner to achieve more even and stable electrical energy production without carbon dioxide emissions accelerating global climate change.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan monitoimivoimalalla, joka sama monitoimivoimala tuottaa sähköä ilmassa virtaavan väliaineen aikaansaamasta liike-energiasta, avaruudesta maan pinnalle tulevasta säteilyenergiasta ja ilmakehässä tiivistyvästä kosteudesta muodostuvan nestefaasin potentiaalienergiasta. Avaruudesta maan pinnalle tulevan säteilyenergian keräämiseen ja käytetään ainakin yhtä lämmönkeräyselementtiä ja infrapuna-aurinkopaneelia siten, että lämmönkeräyselementti järjestetään säteilemään siihen kerättyä lämpösäteilyä sitä vasten käännettyyn infrapuna-aurinkopaneeliin, jolloin infrapuna-aurinkopaneeli muuttaa kerätyn lämpösäteilyn sähköenergiaksi. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle monitoimivoimalalle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Epäitsenäiset patenttivaatimukset 2-7 esittävät eräitä keksinnönmukaisen monitoimivoi-malan edullisia suoritusmuotoja.The object of the invention is achieved by a multifunctional power plant, which generates electricity from the kinetic energy of the kinetic energy generated by the air flowing through the medium, the radiation energy from space and the condensation of moisture in the atmosphere. At least one heat-collecting element and an infrared solar panel are used to collect radiation energy from space to the surface of the earth, so that the heat-collecting element is arranged to radiate the radiation collected therein into an infrared solar panel reversed, whereupon the infrared solar panel converts. More specifically, the multifunctional power plant according to the invention is characterized in what is set forth in claim 1. The dependent claims 2-7 disclose some preferred embodiments of the multifunctional power plant according to the invention.

Keksinnön mukaisen monitoimivoimalan etuna on se, että sen avulla voidaan tuottaa sähköenergiaa täysin päästöttömästi sekä ilman ydinvoimaan liittyviä radioaktiivisen jätteen varastointiongelmia ja radioaktiivisten aineiden vuoto-riskejä aikaisempaa tasaisemmin ja enemmän yhdessä voimalayksikössä, jolloin nykyisiin päästöttömiin sähköenergianlähteisiin, kuten tuuli- ja aurinkoenergiaan nähden tarvitaan vähemmän säätövoimaa. Edelleen keksinnön mukaisen monitoimivoimalan etuna on se, että se on kokoonsa ja tilantarpeeseensa nähden aikaisempaa enemmän päästötöntä sähköenergiaa tuottava.An advantage of the multifunctional power plant according to the invention is that it can produce electricity without any emissions and without the radioactive waste storage problems associated with nuclear power and the risk of radioactive material leakage more evenly in one unit, thus reducing the need for current zero emission power sources such as wind and solar power. A further advantage of the multifunctional power plant according to the invention is that it is able to produce more emission-free electrical energy in relation to its size and space requirements.

Piirustusten kuvausDescription of the drawings

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissaThe invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which

Kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaista monitoimivoimalaa ylhäältäpäin,Figure 1 is a top view of a multifunctional power plant according to the invention,

Kuva 2 esittää kuvan 1 mukaista monitoimivoimalaa edestäpäin,Figure 2 is a front view of the multifunctional power plant of Figure 1,

Kuva 3 esittää edellisten kuvien mukaista monitoimivoimalaa sivultapäin,Figure 3 is a side elevational view of the multifunctional power plant shown in the previous figures,

Kuva 4 esittää edellisten kuvien 1-3 mukaiseen monitoimivoimalaan kuuluvaa nestefaasiturbiinia ylhäältäpäin, ja Kuva 5 esittää kuvan 4 mukaisen nestefaasiturbiinin pystysuuntaista poikkileikkausta sivultapäin.Figure 4 is a top plan view of a liquid phase turbine belonging to the multifunctional power plant of Figures 1-3 above, and Figure 5 is a side elevational view of the liquid phase turbine of Figure 4.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvausDetailed Description of the Invention

Kuvissa 1-5 esitetty monitoimivoimala käsittää maahan asennettavan perustuksen 10 ja siihen pyörivästi kiinnitetyn rungon 11. Tähän samaan runkoon 11 on asennettu ilmassa virtaavan väliaineen liike-energiasta sähköä tuottava laite 12 ja osa maan pinnalle avaruudesta tulevasta säteilyenergiasta sähköä tuottavasta laitteesta 13. Ilmakehässä tiivistyvästä kosteudesta muodostuvan nestefaasin potentiaalienergiasta sähköä tuottava laite 14 on sijoitettu perustuksen 10 päälle kiinteästi paikalleen. Monitoimivoimala käsittää myös mm. ohjausjärjestelmän eri laitteilla tuotetun sähköenergian syöttämiseksi suoraan sähköverkkoon ja/tai monitoimivoimalan yhteydessä olevaan akustoon. Akusto voi käsittää tarvittavan suuren sähkön varastointikapasi-teetin. Akkuina voidaan käyttää esim. sähkön varastointiin soveltuvia litium-ioni akustoja, mutta myös muut tarkoitukseen soveltuvat akkutyypit, kuten esim. nikkeli-kadmium tai lyijyakut ovat mahdollisia. Tarvittava sähköenergian varauskapasiteetti riippuu monitoimivoimalan koosta ja voi siten vaihdella esim. joistakin sadoista kilovattitunneista jopa satoihin megawattitunteihin.The multifunctional power plant shown in Figures 1-5 comprises a ground-mounted base 10 and a rotatably mounted body 11. This same body 11 is fitted with an air-generating device 12 for generating propulsion energy and part of a device for generating radiant energy from space. the device 14 generating electricity from the potential of the liquid phase is stationary on the foundation 10. The multifunctional power plant also comprises e.g. a control system for supplying electrical energy generated by various devices directly to the mains and / or to the battery connected to the multi-purpose power plant. The battery may comprise the necessary large electrical storage capacity. Lithium-ion batteries suitable for storing electricity, for example, can be used as batteries, but other suitable battery types, such as nickel-cadmium or lead batteries, are also possible. The required electrical energy storage capacity depends on the size of the multifunctional power plant and can thus vary, for example, from a few hundred kilowatt hours up to hundreds of megawatt hours.

Kuvissa 1-5 esitetyn monitoimivoimalan perustuksen 10 päällä on vaakasuora, ympyrän muotoinen kaksikiskoinen raide 15, jota pitkin perustuksen 10 päälle tuleva monitoimivoimalan runko 11 voi pyöriä täysin vapaasti kumpaankin suuntaan kulloisenkin tarpeen mukaan riittävän monen rungon 11 ja perustuksen 10 väliin sijoitetun 3-pyöräisen telin 16 varassa. Suurikokoisen monitoimivoimalan tapauksessa perustuksen 10 teko vaatii erillisen pohjatutkimuksen ja mahdollisen stabiloinnin pinnan tasoituksineen. Joskus myös mahdollisia erikoisrakenteita, varsinaista rautateihin kuuluvaa päällysrakennetta ei tarvita, koska perustus 10 on suurikokoinen pinta-alaltaan, jolloin laitteiston ja muun kuormituksen aiheuttama paine sen alapuolella on pieni. Maan pinnan kallistukset monitoimivoimalan perustuksen 10 ympärillä on esitetty kuvissa 1-3 viittausmerkeillä K. Kallistusten ympärillä voi olla kokoo-jakaivot, joista perustuksen 10 päälle kertynyt nestefaasi kerätään sopivilla kokoojakaivoilla hyödynnettäväksi ilmakehässä tiivistyvästä kosteudesta muodostuvan nestefaasin potentiaalienergiasta sähköä tuottavassa laitteessa 14. Tässä tapauksessa kuumasinkityistä teräsristikoista muodostuvassa rungossa 11 olevat kaksilaippaiset pyörät 17 ovat jokainen omalla akselillaan ja muodostavat ympyrän kehän muodossa olevia peräkkäin olevia telejä 16. Jokaisen telin uloin ja suurikokoisin pyörä 17c on hieman kallellaan sisäänpäin (eli rungon pyörimisakselin suuntaan) raiteiden ulommalla kiskolla 15b ja tämän pyörän molemmat laipat ovat hammastettuja mahdollista käsi- tai toimilaitekäyttöä varten. Kaksi pienempää pyörää 17a ja 17b ovat sisemmällä ja ohuemmalla kiskolla 15a. Molemmat sisemmät pyörät 17a ja 17b ovat myös hieman sisäänpäin kallellaan, jolloin muodostuu itsestään pystyssä pysyvä teli 16. Alimmainen telejä yhdistävä, esim. kolmikulmainen, perustuksen mukaan kaareutuva kuumasinkitty teräsristikko 18 on kiinnitetty alareunoistaan (esim. koneellisesti pulttikiinnityksellä) teliin 16. Ristikon toiseen päähän on niinikään kiinnitetty ensin alareunastaan seuraava teli 16 ja näin on jatkettu koko perustuksen ympäri. Rungon 11 ristikoiden yläreunat on kiinnitetty pyörien 17 tukirakenteeseen. Telin 16 kaikki isommat pyörät 17c voivat olla hydraulisella tai sähkötoimisella moottorilla varustettuja, jolloin voidaan auttaa monitoimivoimalan kääntämistä kohtisuoraan suuntaan ilmassa virtavan väliaineen virtausta vastaan. Rungon 11 ristikot 18 toimivat tarvittaessa myös mahdollisten katosten kiinnitysalustana, joihin voidaan myös kiinnittää aurinkopaneeleja 26 säteilyenergian keräämiseksi. Katokset suojaavat kiskoja mahdollisilta lumisateilta sallien laitteiston pyörimisen myös talvisissa olosuhteissa.1-5 is provided with a horizontal circular two-rail track 15 along which the multifunction power plant frame 11 on the foundation 10 can rotate completely freely in both directions as needed to accommodate a sufficient number of frame 11 and foundation 10 dependent. In the case of a large-scale multifunctional power plant, the foundation 10 requires a separate ground survey and possible stabilization with surface leveling. Occasionally, any special structures, the actual rail superstructure, are also not needed, since the foundation 10 is large in size, so that the pressure caused by the equipment and other loads below it is small. Ground surface inclinations around the foundation 10 of the multifunctional power plant are shown in Figures 1-3 with reference marks K. The inclined wells may be collected around the inclinations, whereupon the liquid phase accumulated on the foundation 10 will be collected for use in the case of the dual flange wheels 17 in the frame 11 are each on their own axis and form a series of consecutive bogies in the form of a circular circumference 16. Each bogie's outermost and largest wheel 17c is slightly inclined inwardly (i.e. toward the axis of rotation of the frame) for hand or actuator operation. The two smaller wheels 17a and 17b are on the inner and thinner rails 15a. The two inner wheels 17a and 17b are also tilted slightly inward to form a self-standing bogie 16. The lower bogie connecting, e.g., triangular, hot-dip galvanized steel grid 18 is secured at its lower edges (e.g., by bolt bolting) to the other end similarly, the first bogie 16 is attached first at its bottom edge, and thus extended throughout the foundation. The upper edges of the grids of the frame 11 are fixed to the support structure of the wheels 17. All of the larger wheels 17c of the bogie 16 may be equipped with a hydraulic or electric motor, thereby helping to turn the multifunctional power plant perpendicular to the flow of the air flowing through the air. The grids 18 of the frame 11 also serve as a mounting base for any canopies where solar panels 26 can also be mounted to collect radiation energy. Canopies protect the rails from possible snowfall, allowing the equipment to rotate even in winter conditions.

Raiteiden 15 kiskot 15a ja 15b kiinnitetään teräsjousilla viistossa asennossa oleviin aluslevyihin ja määrämittaisiksi katkaistut, kaarevat kiskot 15a ja 15b jatketaan normaaliin tapaan kuten rautateitä rakennettaessa. Perustus 10 käsittää myös tasakylkisen puolisuunnikkaan muotoiset teräsbetonista valmistetut esijännitetyt ratapölkyt 19, joissa on valmiiksi viistoon asennetut aluslevyt. Kiskot 15a ja 15b on kiinnitetty ratapölkkyihin esim. teräsjousilla koneellisesti monitoimivoimalan asennuspaikalla. Tällaiset liitokset sallivat helposti lämpötilan vaihteluista aiheutuvat kiskojen 15a ja 15b pituussuuntaiset lämpölaajenemiset. Useimmiten riittää, kun toisissaan kyljistään kiinni olevat ratapölkyt 19 tuetaan ulommaisista päistään kuumasinkityllä teräsvai-jerilla, joka kiertää koko perustuksen 10 ympäri.The rails 15a and 15b of the rails 15 are fastened with steel springs to the washers in an oblique position and the curved rails 15a and 15b cut to a certain length are continued in the normal manner as in the construction of railways. The foundation 10 also comprises a rectangular trapezoidal prestressed sleeper rail 19 made of reinforced concrete with pre-bevelled washers. The rails 15a and 15b are mechanically secured to the sleepers by means of, for example, steel springs at the site of the multi-purpose power plant. Such joints easily allow for longitudinal thermal expansion of the rails 15a and 15b due to temperature variations. In most cases, it is sufficient that the sleepers 19, which are attached to one another at their sides, are supported at their outer ends by a hot-dip galvanized steel wire that wraps around the entire foundation 10.

Ristikoista 18 muodostuva, ylöspäin suippeneva runko 11 ulottuu telien 16 tasosta ylöspäin siten, että rungon 11 yläosaan voidaan sijoittaa ilmassa vir-taavan väliaineen liike-energiasta sähköä tuottava laite 12. Se käsittää tässä tapauksessa ainakin runkoon laakeroidun pääakselin 20, pääakseliin kiinnitetyn 36-siipisen roottorin 21 ja sen yhteydessä olevan vauhtipyörän 22 sekä päägeneraattorin 23, johon roottorin 21 pyörittämä pääakseli 20 on kytketty. Ilmassa virtaavan väliaineen liike-energiasta sähköä tuottava laite 12 käsittää myös sähköisen ohjausyksikön päägeneraattorin tuottaman sähkön muuntamiseksi sopivaan muotoon (esim. sähköverkkoon tai akuille sopivaan muotoon). Lisäksi laite voi käsittää yhden tai useampia tuuliohjaimia 24, joilla laite saadaan suunnattua ilmassa virtaavan väliaineen virtaussuuntaan T nähden edulliseen suuntaan.The upwardly tapered body 11 of the lattices 18 extends upwardly from the plane of the bogies 16 so that a device 12 for generating air from the kinetic energy of the fluid flowing in air can be disposed on the upper part of the body 11. 21 and the associated flywheel 22 and a main generator 23 to which the main shaft 20 rotated by the rotor 21 is coupled. The device 12 for generating electricity from the motion energy of the fluid flowing through the air also comprises an electronic control unit for converting the electricity produced by the main generator into a suitable form (e.g., a grid or a form suitable for batteries). Further, the device may comprise one or more wind guides 24 for directing the device in a direction favorable to the flow direction T of the air flowing medium.

Ilmassa virtaavan väliaine on pääosin ilmaa, eli typpi- ja happimolekyylejä, mutta siinä on usein myös nestefaasi tai kiinteä faasi, eli vesi, lumi tai jää mukana. Kuten tunnettua, niin veden tiheys on 1000 kg/m3 ja ilman tiheys on n. 1,3 kg/m3, joten nestefaasilla on myös huomattava kineettinen energia, josta osa on otettavissa hyötykäyttöön uudella innovatiivisella tavalla mm. edellä mainitun monisiipisen roottorin 21 avulla. Myös lumisade tai raesade tuulen yhteydessä tuovat liike-energiaa roottoriin 21, jonka yhteydessä oleva vauhtipyörä varastoi suuren hitausmomenttinsa vaikutuksesta. Ilmassa vir-taavan väliaineen virtaussuunta on esitetty piirustusten kuvissa 1 ja 3 viit-tausmerkillä ”T”. Lähinnä roottorin 21 ja vauhtipyörän 22 toiminnan mahdollistava torni voidaan aikaansaada esim. siten, että rungon 11 ristikkorakenteita jatketaan koneellisesti pukaten ylöspäin kerros kerrokselta ns. napakorkeuteen h saakka (kuvassa 3 esitetty napakorkeus h tarkoittaa perustustason ja pääak-selin 20 välistä pystysuoraa matkaa). Napakorkeuden h ei välttämättä tarvitse olla varsinkaan korkealle paikalle sijoitetun monitoimivoimalan tapauksessa kovinkaan suuri. Kun haluttu rungon 11 korkeus on saavutettu, asennetaan rungon yläosaan (halutulle napakorkeudelle) pääakseli 20 siihen kuuluvine laitteineen.The medium flowing in the air is predominantly air, that is, nitrogen and oxygen molecules, but often also contains a liquid phase or a solid phase, i.e., water, snow or ice. As is known, the density of water is 1000 kg / m3 and the density of air is about 1.3 kg / m3, so that the liquid phase also has considerable kinetic energy, some of which can be utilized in a new innovative way e.g. by means of the aforementioned multi-blade rotor 21. Also, snowfall or hail in the wind will supply kinetic energy to the rotor 21, the associated flywheel storing due to its high moment of inertia. The flow direction of the air flowing medium is shown in Figures 1 and 3 of the drawings with reference "T". The tower, which mainly enables the rotor 21 and the flywheel 22 to operate, may be provided, for example, by extending the lattice structures of the body 11 mechanically, dropping up one layer from the floor. up to the hub height h (the hub height h shown in Figure 3 represents the vertical distance between the ground plane and the main shaft 20). The hub height h does not necessarily have to be very high, especially in the case of a high-altitude multi-purpose power plant. When the desired height of the frame 11 is reached, the main shaft 20 with its associated devices is mounted on the upper part of the frame (at the desired hub height).

Roottori 21 käsittää keskiön 21a, useita keskiöön 21a kiinnitettyjä siipiä 21b sekä keskuskartion 21c. Roottorin 21 ja vauhtipyörän 22 kokoaminen voi tapahtua esim. erityisessä puoliympyrän muotoisessa pystysuorassa asennossa olevassa omista elementeistään koottavassa muotissa, jonka sisällä rakennetta kootaan yhtä aikaa molempiin suuntiin ja lopulta saadaan kokonainen roottorin 21 ja vauhtipyörän 22 käsittävä kokonaisuus valmiiksi nostettavaksi joko helikopterilla tai runkoon 11 tätä varten asennetulla omalla vinssillä pääakselille 20, johon se voidaan kiinnittää esim. booriliitoksella. Päägeneraattori 23 voi olla kytketty pääakselin 20 toiseen päähän joko suoraan (esim. boorilitoksella) tai vaihdelaatikon välityksellä, mikäli roottorin 21 ja päägeneraattorin 23 välistä välitystä halutaan muuttaa jossain halutussa kiinteässä suhteessa tai portaattomasti esim. planeettavaihteiston avulla. Rungon 11 yläosassa on myös tarvittavat roottorin 21 ja vauhtipyörän 22 tarvitsemat tukirakenteet sekä tukirakenteet mahdollisille tuuliohjaimille 24, joiden avulla laite voidaan suunnata usein ilman erillisiä toimilaitteita niin, että virtauksen suunta on mahdollisimman edullinen (eli yleensä niin, että virtauksen suunta on roottorin ja vauhtipyörän yhteisen pääakselin kanssa mahdollisimman samansuuntainen eli kohtisuorassa roottorin 21 ja vauhtipyörän 22 muodostamaa tasoa vastaan). Roottorin 21 ulospäin levenevien siipien 21b yläreunat voivat olla eteenpäin ja alareunat taaksepäin taivutettuja, jolloin ne samalla jäykistävät roottoria sekä ohjaavat ilmassa vihaavan väliaineen tehokkaasti roottorin 21 läpi. Siivet 21b on lisäksi tuettu ensimmäisestä päästään keskiöön 21a ja toisesta päästään vauhtipyörään 22 esim. kuumasinki-tyillä teräspalkeilla. Siipien 21b kiinnitys voi olla toteutettu esim. niin, että niiden päät on upotettu keskiöön 21b ja vauhtipyörään 22 muodostettuihin koloihin ilman mitään muita kiinnityksiä, koska tällöin kehämäinen vauhtipyörä 22 pitää roottorin 21 koossa. Siipien 21b kohtauskulma väliaineen virtaus-suuntaan nähden on keskiön 21a lähellä pienempi kuin lähellä vauhtipyörää 22, jossa siipien 21b kehänopeus on keskiön 21a lähellä olevia osia suurempi, jossa väliaineen virtaussuunta suhteessa siipiin 21b lähenee niiden pyörimissuuntaa.The rotor 21 comprises a hub 21a, a plurality of vanes 21b attached to the hub 21a, and a central cone 21c. The rotor 21 and the flywheel 22 may be assembled, e.g., in a special semicircular vertical upright self-assembling mold in which the structure is assembled in both directions simultaneously, and finally the complete rotor 21 and flywheel assembly 22 are ready to be lifted by helicopter with its own winch on the main shaft 20, to which it can be attached e.g. The main generator 23 may be coupled to one end of the main shaft 20 either directly (e.g., with a boron latch) or via a gearbox if the transmission between the rotor 21 and the main generator 23 is to be changed at any desired fixed ratio or steplessly, e.g. The upper part of the frame 11 also has the necessary support structures required for the rotor 21 and the flywheel 22, as well as support structures for any wind guides 24, which can often be oriented without separate actuators so that flow direction is as advantageous as possible perpendicular to the plane formed by the rotor 21 and the flywheel 22). The outwardly extending blades 21b of the rotor 21 may have the upper edges forward and the lower edges rearwardly bent, thereby stiffening the rotor and effectively guiding the air-hating medium through the rotor 21. The wings 21b are further supported at one end by a hub 21a and by a second end by a flywheel 22, e.g. by hot-dip galvanized steel beams. The attachment of the blades 21b may be effected e.g. by having their ends immersed in the recesses formed in the hub 21b and the flywheel 22 without any other attachments, since the circumferential flywheel 22 then holds the rotor 21 together. The collision angle of the blades 21b with respect to the flow direction of the medium is smaller than near the flywheel 22, where the circumferential velocity of the blades 21b is greater than the parts near the center 21a, where the flow direction of the medium relative to the blades 21b approximates their direction of rotation.

Keskiöön 21a kiinnitetyn keskuskartion 21c tehtävänä on ilmassa vihaavan väliaineen suuntaaminen tehokkaammin pääakselia 20 pyörittävään roottoriin 21. Roottorin 21 siivet 21b peittävät täydet 360° ja roottorin 21 ulkoreunassa sijaitseva pyöreä, massiivinen vauhtipyörä 22 on sisäreunaltaan sisään päin viistetty. Roottorissa on edullisesti 36 siipeä, mutta niitä voi olla jossakin tapauksessa myös tätä vähemmän tai enemmän. Tasapainotetun vauhtipyörän 22 tarkoituksena on kerätä ilmassa vihaavan väliaineen kineettistä energiaa roottorin 21 ja vauhtipyörän 22 rotaatioenergiaksi tasoittaen ilmassa vihaavan väliaineen virtausnopeuden vaihtelusta aiheutuvaa sähkön tuotannon vaihtelua. Roottoria 21 pyörittävät siten ilman (tuulen) lisäksi ilmassa tiivistyneestä kosteudesta muodostuva nestefaasi (eli vesi), lumi tai rakeet, jotka osuvat tuulen liikuttamina roottorin 21 siipiin 21b. Tästä johtuen on katsottu, että siipien 21b suuri määrä parantaa roottorin 21 hyötysuhdetta perinteisiin kolmisiipisiin tuulivoimaloiden roottoreihin nähden.The central cone 21c attached to the hub 21a serves to more effectively direct the air-hating medium to the rotor 21 which rotates the main shaft 20, and the wings 21b of the rotor 21 cover the entire 360 ° and the round massive flywheel 22 is inclined inwardly. The rotor preferably has 36 blades, but may in some cases also have fewer or more blades. The purpose of the balanced flywheel 22 is to collect the kinetic energy of the air-hating medium into the rotational energy of the rotor 21 and the flywheel 22, compensating for the variation in electricity production due to variation in the air-hating medium flow rate. Thus, in addition to air (wind), the rotor 21 is rotated by a liquid phase (i.e., water) formed by moisture condensed in the air, snow, or granules, which as they are moved by the wind, hit the blades 21b of the rotor 21. As a result, it has been found that the large number of blades 21b improves the efficiency of rotor 21 over conventional three-blade wind turbine rotors.

Keskuskartion 21c tehtävänä on lisäksi suojata keskiön 21a sisällä olevia laakereita. Keskiö 21a sisältää tarvittavan laakerointijärjestelyn, joka ottaa vastaan roottorin 21 ja vauhtipyörän 22 omasta painosta ja ilmassa vihaavan väliaineen virtauksista aiheutuvat kuormitukset ja siihää ne runkoon 11 ja sitä kautta monitoimivoimalan perustukseen 10.The function of the central cone 21c is also to protect the bearings inside the center 21a. The hub 21a includes the necessary bearing arrangement which receives the loads caused by the self-weight of the rotor 21 and the flywheel 22 and the air-hating fluid flows and transmits them to the body 11 and thereby to the foundation 10 of the multi-purpose power plant.

Vauhtipyörä 22 voi olla valmistettu esim. vaakasuorassa asennossa päällekkäin ladottavista, itsensä sekä pituus- että leveyssuuntaan lukitsevista kuu- masinkityistä, numeroiduista ja kaarevista teräselementeistä levymäiseksi rakenteeksi. Pituussuunnassa kiinnitys voi olla toteutettu esim. hieman joustavalla koiras-naaras-muotoliitoksella ja leveyssuunnassa tappi-/reikä-liitoksella. Teräselementeistä muodostuva vauhtipyörä 22 voidaan tasapainottaa esim. kuumasinkityillä terässoljilla tai muulla sopivalla tavalla. Samanaikaisesti vauhtipyörän 22 kokoonpanon kanssa voidaan sovittaa myös roottorin 21 siivet 21b tukipalkkeineen paikoilleen. Monitoimivoimalan kuljetuksen ajaksi roottori 21 ja vauhtipyörä 22 voidaan purkaa ja kuljettaa osina monitoimivoimalan pystytyspaikalle. Vauhtipyörän 22 kokoonpano teräselementeistä onnistuu niiden numeroinnin ansiosta helpommin. Vauhtipyörä 22 aikaansaa roottorille tasaisen pyörimisnopeuden sekä sen suuri hitausmomentti pitää roottorin 21 pyörimisliikkeessä, vaikka ilmassa vihaavan väliaineen virtaus välillä loppuisi tai väliaikaisesti heikkenisi.The flywheel 22 can be made, for example, of hot-dip galvanized, numbered and curved steel elements that are stacked horizontally on one another, locking themselves in both length and width direction. In the longitudinal direction, the attachment may be implemented, for example, with a slightly flexible male-female joint and in the widthwise direction with a pin / hole joint. The flywheel 22 consisting of steel elements may be balanced by, for example, hot dip galvanized steel buckles or by other suitable means. Simultaneously with the assembly of the flywheel 22, the blades 21b of the rotor 21 and the supporting beams can also be fitted. During transport of the multifunctional power plant, the rotor 21 and the flywheel 22 may be disassembled and transported in parts to the site of the multifunctional power plant. The flywheel 22 is made easier to assemble from the steel elements by their numbering. The flywheel 22 provides the rotor with a constant speed of rotation and its high moment of inertia keeps the rotor 21 in rotation even if the flow of hate medium in the air is interrupted or temporarily impaired.

Tuuliohjaimet 24, jotka voivat olla esim. suorakulmion muotoiset ja root-tori/vauhtipyörääkin suuremmat, ulottuvat tässä suoritusmuodossa molemmin puolin runkoa 11 siitä reilusti leveämmälle. Tuuliohjaimet 24 toimivat lentokoneiden peräsinten tapaan auttaen laitteiston kääntymistä ilmassa vihaavan väliaineen suhteen edulliseen asentoon. Tuuliohjaimilla 24 on muitakin tärkeitä tehtäviä eli ne tasapainottavat toisensa, estävät tehokkaasti väliaineen pitkittäistä aaltoliikettä vaimentaen siten mahdollisia meluhaittoja. Lisäksi suurikokoiset tuuliohjaimet 24 tarjoavat samalla huomattavasti tehokasta pinta-alaa aurinkopaneelien sijoittamiselle. Tuuliohjaimet 24 voivat olla yhdistetty vielä terästangoilla perustuksen päällä olevilla raiteilla olevien isojen pyörien 17c kohdalta. Tällöin niiden aiheuttama vääntömomentti saadaan jakautumaan tasaisesti runkoon 11 sitä kumpaan suuntaan tahansa käännettäessä. Tarvittaessa runkoon 11 voi olla toimilaite- tai käsikäyttöiset kääntökoneistot sekä rungolle 11 että tuuliohjaimille 24 siltä varalta, ettei luonnosta saadakaan energiaa tarpeeksi laitteiston kääntämiseksi kohtisuoraan asentoon väliaineen virtaussuuntaa vastaan. Pääakseli 20 ja päägeneraattori 23 voivat olla kiinnitetty runkoon 11 irrotettavasi, jolloin ne voidaan tarvittaessa irrottaa runkorakenteesta ja siirtää sopivaan paikkaan huoltotoimenpiteitä tai korjausta vahen. Pääakselin 20 laakerointi on edullisesti järjestetty siten, että sen laakereiden huoltaminen tai vaihto on mahdollista aina tarvittaessa ja/tai määrävälein.The wind deflectors 24, which may be e.g. rectangular and even larger than the rotor / flywheel, extend in this embodiment on both sides of the frame 11 much wider than that. The wind deflectors 24 function like the rudders of aircraft, assisting the equipment to rotate in the air in an advantageous position with respect to the hating medium. Wind guides 24 also have other important functions, that is, they balance each other, effectively blocking the longitudinal wave motion of the medium, thereby attenuating any noise nuisance. In addition, the large wind deflectors 24 at the same time provide a considerable effective surface area for the placement of the solar panels. Wind guides 24 may also be connected by steel bars to the big wheels 17c on the tracks on the foundation. The resulting torque is then uniformly distributed on the body 11 when rotated in either direction. If necessary, the housing 11 may be provided with actuator or manual pivoting actuators for both the housing 11 and the wind deflectors 24 in the event that there is not enough energy from the nature to rotate the equipment perpendicular to the flow direction of the medium. The main shaft 20 and the main generator 23 can be attached to the frame 11 for removable mounting, where necessary they can be removed from the frame structure and moved to a suitable location for maintenance or repair. The bearing of the main shaft 20 is preferably arranged such that its bearings can be serviced or replaced whenever necessary and / or at regular intervals.

Kuvissa 1-3 esitetty monitoimivoimala käsittää myös esim. turvaterästolpista ja turvateräsverkosta maaston muotoa noudattelevan ja tyypillisesti viistosti ulospäin kaltevan suoja-aidan 25. Suoja-aitaan voidaan sijoittaa tarpeellinen määrä valvontakameroita tarkkailemaan monitoimivoimalan toimintaa ja sen ympäristöä. Suoja-aitaan 25 on kiinnitetty myös automaattisesti aina kohtisuoraan tulevaa näkyvää valoa ja/tai infrapunasäteilyä vastaan suuntautuvat aurinkopaneelit 26. Aurinkopaneelit 26 muodostavat monitoimivoimalai-toksen maan pinnalle avaruudesta tulevasta säteilyenergiasta sähköä tuottavan laitteen 13. Aurinkopaneelien 26 suuntaamista varten niiden tukirakenteissa on toimilaitekäyttöiset kääntölaitteet 27, jotka kääntävät aurinkopaneeleja 26 myötäpäivään sekä pystysuunnassa auringon aseman mukaan. Automatiikka voi olla suunniteltu niin, että se ottaa huomioon myös vuodenajan vaihtelun eli aurinkopaneelien 26 kallistuskulma muuttuu auringon aseman mukaan niin, että aurinkopaneelien asento muuttuu lähemmäs pystysuuntaa talvea kohden mentäessä ja lähemmäs vaakasuoraa asentoa kesää kohti mentäessä. Mikäli aurinkopaneelit 26 ovat nk. infrapuna-aurinko-paneeleja voivat ne olla alapuolelta eristettyjä. Näkyvää valoa hyödyntävät aurinkopaneelit 26 sen sijaan ovat yleensä hyvin tuuletettuja niin, että niiden hyötysuhde saadaan pysymään mahdollisimman korkeana. Infrapuna-aurin-kopaneelit 26 on järjestetty kääntymään automaattisesti aidan sisäpuolelle asennettuja lämmönkeräyselementtejä 28 vasten sen jälkeen kun infra-punasäteilyn määrä auringon laskun jälkeen vähenee. Tässä suoritusmuodossa lämmönkeräyselementit 28 ovat sopivan paksuja, hyvin alustaansa sivuiltaan lämmöneristettyjä, mustaksi maalattuja ja maahan asennettuja tuli-kivielementtejä. Tällä tavoin toteutetut päivällä kuumenneet lämmönkeräyselementit 28 luovuttavat vielä pitkään lämpöenergiaa muunnettavaksi sähköenergiaksi joko suoraan sähköverkkoon syötettäväksi tai varavoimaksi akkujen lataamiseen. Suoja-aidan 25 sisäpuolella voi olla vielä laitteiston ympäri kiertävä huoltotie 29.The multifunctional power plant shown in Figures 1-3 also comprises, for example, a security fence 25, which conforms to the terrain shape and is typically inclined obliquely outwards from the steel steel pillar and the safety steel mesh. Solar panels 26, which are always perpendicular to visible light and / or infrared radiation, are also automatically secured to the enclosure fence 25. The solar panels 26 form a multifunctional power plant for generating electrical energy from radiant energy from space to the surface of the solar panels 26. rotate the solar panels 26 clockwise and vertically according to the position of the sun. The automation may be designed to also take into account seasonal variations, i.e. the tilt angle of the solar panels 26 will change according to the position of the sun, so that the position of the solar panels will change closer to vertical in winter and closer to horizontal in summer. If the solar panels 26 are so-called infrared solar panels, they may be insulated from below. On the other hand, solar panels 26 using visible light are generally well ventilated so that their efficiency is kept as high as possible. The infrared solar panels 26 are arranged to automatically rotate against the heat-collecting elements 28 installed inside the fence after the amount of infrared radiation after the sun has fallen. In this embodiment, the heat-collecting elements 28 are suitably thick, well-insulated on their sides, black-painted and installed on the ground. The day-heated heat-collecting elements 28 thus implemented provide heat for a long time to be converted into electrical energy, either directly fed into the mains or back-up to charge the batteries. Inside the guard fence 25, there may still be a service path 29 circulating around the equipment.

Ilmakehässä tiivistyvästä kosteudesta muodostuvan nestefaasin (eli esim. veden) potentiaalienergiasta sähköä tuottava laite 14 käsittää nestefaasisäi-liön 30, johon kerätään ilmassa tiivistyvästä kosteudesta muodostuvaa nestefaasia sopivan keräilyjärjestelmän avulla. Nestefaasisäiliö 30 voi olla esim. valmistettu sopivaan kohtaan peräkkäin tai päällekkäin ja lomittain yhdiste tyistä lujitemuoviputkista. Nestefaasisäiliö 30 on tässä suoritusmuodossa esim. halkaisijaltaan hyvin suuri muoviputki, joka kiertää koko laitteiston ympäri. Nestefaasisäiliön 30 muoviputkien jatkokset on tehty joko hitsaten tai kierreliitoksin ohuemmilla putkilla, jolloin paksujen putkien päät on hitsattu liitos-osineen valmiiksi umpeen. Nestefaasisäiliön 30 tarkoituksena on kerätä väliaineen mukanaan tuomaa nestefaasia ja siten varastoida sen potentiaalienergiaa, jota voidaan muuntaa monitoimivoimalan yhteyteen sijoitettavilla turbiinikäyttöisillä sivugeneraattoreilla sähköenergiaksi. Nestefaasin keräily-järjestelmän muodostamiseen voidaan käyttää esim. joko erillisiä muovialtaita tai maapohja voidaan päällystää keräilyalueelta lujalla nestettä läpäisemättömällä materiaalilla. Nestefaasi voidaan ohjata keräilyalueelta esim. ke-räilykaivojen ja yhdyskanavien tai -putkistojen avulla nestefaasisäiliöön 30, josta se voidaan laskea sopivia kanavia tai putkistoja myöten nestefaasisäi-liötä alemmaksi sijoitetuille sivugeneraattoreita 32 pyörittäville turbiineille 31. Sivugeneraattoreita 32 pyörittäviä turbiineja 31 voi olla yksi tai useampia nestefaasisäiliön 30 ja keräilyjärjestelmän koosta sekä nestefaasisäiliön 30 ja sivugeneraattorien välisestä korkeuserosta riippuen. Yleensä jokaiseen turbiiniin 31 on kytketty yksi sivugeneraattori 32, mutta myös sellainen järjestely, jossa esim. kaksi tai useampia turbiineja on kytketty yhteen sivu-generaattoriin on mahdollinen.The device 14 for generating electricity from the potential energy of the liquid phase (i.e., water) condensing moisture in the atmosphere comprises a liquid phase tank 30 for collecting the liquid phase consisting of air condensing moisture by means of a suitable collection system. For example, the liquid phase container 30 may be made of a reinforced plastic tubing connected in a suitable position in a row or on top of one another. In this embodiment, the liquid phase container 30 is, for example, a very large diameter plastic tube that circulates around the entire apparatus. The extensions of the plastic tubes of the liquid phase tank 30 are made either by welding or by threaded connections with thinner tubes, whereby the ends of the thick tubes are welded together with their fittings. The purpose of the liquid phase tank 30 is to collect the liquid phase provided by the medium and thus to store its potential energy, which can be converted into electrical energy by turbine-powered side generators placed in connection with the multi-purpose power plant. To form the liquid phase collection system, for example, either separate plastic pools can be used or the ground can be covered with a solid impermeable material from the collection area. The liquid phase may be directed from the collection area, e.g. by means of collecting wells and interconnecting channels or pipelines, to a liquid phase container 30, from where it can be lowered down to the side and depending on the size of the collecting system and the height difference between the liquid phase tank 30 and the side generators. Generally, each turbine 31 is connected to one side generator 32, but also an arrangement in which, for example, two or more turbines are connected to one side generator is possible.

Nestefaasin potentiaalienergian muuntaminen sähköenergiaksi tapahtuu edellä mainituilla, sivugeneraattoriin/sivugeneraattoreihin 32 kytketyillä turbiineilla 31. Eräs tähän tarkoitukseen erittäin hyvin soveltuva turbiini 31 on esitetty kuvissa 4 ja 5. Turbiini 31 käsittää tukirakenteen 31a, turbiinikotelon 31b, siipipyörän 31c ja turbiiniakselin 31 d turbiinin 31 kytkemiseksi sivu-generaattoriin 32. Kuvissa 4 ja 5 esitetyn turbiinin siipipyörä 31c muistuttaa ikään kuin kapustoista valmistettua siipiratasta, johon nestefaasisäiliössä varastoitu nestefaasi ohjataan turbiiniin 31 yhdistettyjen kanavien ja/tai putkistojen 33 sekä tuloyhteen 34 avulla. Turbiininin 31 siipipyörä 31c on laakeroitu kotelomaiseen turbiinikoteloon 31b, jossa on sivuseinät estämässä neste-faasin karkaamista turbiinin 31 ulkopuolelle. Turbiinikotelon 31b sisältä nestefaasi johdetaan lähtöyhteen 35 kautta joko poistokanaviin ja niistä ojia myöten vesistöön tai esim. sopivaan imeytysaltaaseen tms. Jos pudotuskorkeutta on riittävästi voidaan nestefaasi johtaa uudelleen vielä alemmalla tasolla olevaan/oleviin seuraavaan turbiiniin/seuraaviin turbiineihin 31. Neste faasin potentiaalienergian hyödyntämisellä aikaansaatavan sähköenergian hinta/laatusuhde on erinomaisen hyvä varsinkin silloin, kun laitteisto voidaan pystyttää korkealle paikalle, jonka alapuolelle voidaan helposti toteuttaa tarvittavat kanavistot tai imeytysalue nestefaasin johtamiseksi ympäristöä haittaamatta joko maaperään tai johonkin sopivaan lähistöllä sijaitsevaan vesistöön.The conversion of the potential energy of the liquid phase into electrical energy is accomplished by the aforementioned turbines 31 connected to the side generator (s) 32. A very suitable turbine 31 is shown in Figures 4 and 5. The turbine 31 comprises a support structure 31a, a turbine housing 31b, a turbine shaft 31c generator 32. The turbine impeller 31c shown in Figs. 4 and 5 is similar to a turbine impeller to which the liquid phase stored in the liquid phase tank is guided by the channels and / or piping 33 and the inlet 34 connected to the turbine 31. The impeller 31c of the turbine 31 is mounted in a housing-like turbine housing 31b having side walls to prevent liquid phase escaping outside the turbine 31. From the inside of the turbine housing 31b, the liquid phase is led through the outlet 35 either to the discharge channels and downstream into ditches or into a suitable sump, etc. If the drop height is sufficient, / quality ratio is excellent, especially when the equipment can be set up at a height below which the necessary ductwork or absorption area can easily be carried out to discharge the liquid phase without harming the environment to either the soil or any suitable nearby watercourse.

Turbiini 31 sijoitetaan omaan rakennukseen (ei esitetty kuvissa). Jos neste-faasia kertyy niin paljon, ettei se mahdu nestefaasisäiliöön 30, niin silloin sitä voidaan juoksuttaa suoraan turbiiniin tai turbiineihin 31, joita siis voi olla peräkkäin useampiakin, putouskorkeudesta riippuen eli sama nestefaasi voidaan hyödyntää tarvittaessa useampaan kertaan. Ylimääräinen sähköenergia voidaan ohjata suoraan sähköverkkoon ja siten sitä voidaan myydä muun sähköntuotannon ohessa sähköyhtiöille tai käyttää monitoimivoimalaitoksen akkujen lataamiseen. Käytön jälkeen nestefaasi päätyy yhtä puhtaana takaisin luontoon kuin se päätyisi ilman monitoimivoimalaitostakin. Näin ollen sillä ei ole ympäristövaikutuksia.The turbine 31 is housed in its own building (not shown). If the liquid phase accumulates so much that it cannot fit into the liquid phase reservoir 30, it can then be fed directly to the turbine or turbines 31, which may be several in succession, depending on the height of fall, i.e. the same liquid phase can be utilized several times. The excess electricity can be fed directly into the power grid and thus be sold alongside other power generation to power companies or used to charge MFD batteries. After use, the liquid phase ends up as pure back into nature as it would without the MFP. Therefore, it has no environmental impact.

Suoja-aidan 25 sisäpuolella olevaan sähkölaitetilaan 36 tulevat myös kaikki tarvittavat sähkölaitteet päägeneraattorin 23 ja sivugeneraattorien 32 tuottaman vaihtovirran tasasuuntaamiseksi ja akkujen lataamiseksi. Samoin akkujen varastotilat, muuntoasemat ja muut tarvittavat/mahdolliset sähköistykseen ja automaatioon tarvittavat kojeistot ja laitteistot. Akkuja varten voi olla myös erityinen akkuvarasto 37 silloin, kun akkuja on suuri määrä ja/tai jos monitoimivoimala on rakennettu sähköautojen latausasemaksi, jonka akku-varastossa säilytetään ja ladataan vaihdettavia sähköautojen akkuja. Sähköenergian jakelu laitteistoilta käyttökohteisiin voidaan järjestää edullisimmin maakaapelointina, jolloin luonnossa ei näy ylimääräisiä sähkölinjoja. Kuitenkin myös maan pinnan yläpuolelle sijoitettujen sähkölinjojen käyttö on mahdollista, jos se katsotaan jossakin tapauksessa kaapeleiden maahan upottamista paremmaksi vaihtoehdoksi.The electrical appliance compartment 36 located inside the enclosure fence 25 also receives all the necessary electrical equipment for rectifying the alternating current provided by the main generator 23 and the side generators 32 and for charging the batteries. Likewise, battery storage facilities, transformer stations, and other switchgear and equipment that may be needed / possible for electrification and automation. There may also be a special battery storage 37 for batteries when there is a large number of batteries and / or when a multifunctional power station is designed as an electric vehicle charging station to store and charge interchangeable electric vehicle batteries. Distribution of electrical energy from the equipment to the applications can most advantageously be arranged as underground cabling so that no extra power lines are visible in nature. However, the use of overhead power lines is also possible if, in some cases, it is considered to be a better alternative to the cables being buried in the ground.

Monitoimivoimalan ihanteellinen sijoituspaikka on sokeritoppamainen vaaran tai tunturin laki. Myös miltei mikä tahansa korkea paikka esim. päiväntasaajan tienoilla on erinomaisen hyvä paikka. Monitoimivoimalaitoksen eri laittei- den tehoa ja kokoa voidaan painottaa sen mukaan miten paljon eri energiamuotoja on kyseisellä paikalla saatavilla. Esim. tyynellä ja aurinkoisella paikalla voidaan painottaa säteilyenergiaan perustuvaa tuotantoa ja tuulisella taas ilmassa virtaavan väliaineen kineettiseen energiaan perustuvaa tuotantoa.The ideal location for a multifunctional power plant is sugar-like law of danger or fell. Also, almost any high place, eg around the equator, is a great place. The power and size of the various equipment of a multifunctional power plant can be weighted according to how many different forms of energy are available at that location. For example, in a quiet and sunny location, emphasis can be placed on radiation-based production and windy-air-based kinetic energy production.

Monitoimivoimalan kuljetusta pystytyspä! kai le tarvittava kalusto voidaan koota esim. metsäkoneista kehitetyillä tavarajunilla, joilla on suuri kuljetuskapasiteetti. Tällaisessa junassa peräkkäiset vaunut kulkevat samoja uria pitkin esim. lähimmältä rautatien tavara-asemalta, rautatien seisakkeelta tai maantien viereen muodostetulta koontipaikalta monitoimivoimalan asennuspaikalle. Junan vaunuihin voidaan tarvittaessa sijoittaa myös asentajille majoitus-, peseytymis-, ruokailu ja oleskelutilat asennustöiden ajaksi. Asennuksen aikana muodostettuja reittejä voidaan jatkossa käyttää myös huoltoteinä vaikkapa mönkijöillä ajaen.Multifunctional power station transportation head! all the necessary equipment can be assembled, for example, by freight trains developed from forestry machines and with high transport capacity. In such a train, successive wagons run along the same track, for example from the nearest rail freight station, rail stop or a collection point adjacent to the road to the installation site of a multi-purpose power plant. On-board trains can also accommodate installers, where appropriate, for accommodation, washing, dining and living areas during installation work. Routes created during installation can also be used as service tracks, for example, on ATVs.

Myös sähkölinjojen tekoon voidaan tarvittaessa käyttää samoja luontoa säästäviä, metsäkoneista kehitettyjä tavarajunia, joilla on siis suuri kuljetus-kapasiteetti. Maakaapelointia käytettäessä niillä voidaan tehdä tarvittavat kaapelien upotukset ja peittämiset ilman, että luontoon jää pitkäaikaisia, pysyvästi näkyviä haittavaikutuksia. Maanpäällisiä sähkölinjoja käytettäessä niitä voidaan käyttää voimansiirtopylväiden ja niiden asennuskaluston kuljettamiseen.The same nature-friendly freight trains, developed from forest machines, with a high transport capacity, can also be used for power lines. When used in underground cabling, they can provide the necessary cable immersion and coverage without leaving long-term, permanently visible adverse effects on nature. When used overhead power lines, they can be used to transport power poles and their mounting equipment.

Kuvien 1-5 mukaista monitoimivoimalaa voidaan käyttää sähköverkkoon syötettävän sähkön tuotantoon ja/tai voimalaitoksen yhteydessä olevien akkujen lataamiseen. Sähköverkkoon kytkettynä monitoimivoimala toimii kuten mikä tahansa nykyisin tunnettu tuuli- tai aurinkoenergiaan perustuva voimalaitos eli se syöttää sähköverkkoon sen verran sähköä, kun milläkin hetkellä se on olosuhteiden mukaan mahdollista. Useamman eri energianlähteen ansiosta monitoimivoimala tuottaa kokoonsa nähden kuitenkin sähköä huomattavasti enemmän ja tasaisemmin kuin nykyisin tunnetut tuuli- tai aurinko-voimalat.The multifunctional power plant shown in Figures 1-5 can be used to generate electricity for the mains and / or to charge the batteries connected to the power plant. When connected to a power grid, a multifunctional power station operates like any currently known wind or solar power plant, ie it supplies the electricity to the grid as much as it can at any given time. However, due to the variety of energy sources available, a multifunctional power plant generates much more electricity and is more even than the currently known wind or solar power plants.

Monitoimivoimalan koko voi vaihdella pienistä suuriin. Pienimpiä laitoksia voi käyttää vaikkapa maatilojen sähköntuotantoon, seuraavaa kokoa voisi so- veltaa pienehkön kyläyhteisön sähköntarpeisiin esim. silloin, kun kyläyhteisö sijaitsee syrjäisellä paikalla ja on mahdollisesti vielä ilman sähköä. Keksinnön mukaiset monitoimivoimalat soveltuvat myös kaupallisen sähköenergian tuotantoon. Riittävä tuotanto voidaan varmistaa yhdellä suurikokoisella yksiköllä tai useammalla sopiviin paikkoihin sijoitetulla, mahdollisesti hieman pienemmällä monitoimivoimalalla.The size of a multifunctional power plant can vary from small to large. The smallest plants can be used, for example, for the production of electricity on farms, the following size could be adapted to the electricity needs of a smaller village community, for example when the village community is located in a remote area and possibly without electricity. The multifunctional power plants according to the invention are also suitable for the production of commercial electric energy. Adequate production can be ensured by one large unit or by several, possibly slightly smaller, multifunctional power plants located in suitable locations.

Monitoimivoimalan tuottamaa sähköä voidaan käyttää myös suoraan sähkö-autojen akkujen lataamiseen. Tällöin monitoimivoimala sijoitetaan esim. sopivan matkan päähän valtatiestä ja sen läheisyyteen järjestetään sähköautojen latauspiste. Sähköautojen lataaminen voi olla järjestetty vaihtoehtoi-sesti/lisäksi myös niin, että latausasemalla on ajoneuvojen akkujen vaihto-piste, jossa tyhjän ajoakun tilalle voidaan vaihtaa uusi akku. Tällöin tyhjentynyt akku siirretään tai siirtyy automaattisesti (esim. sopivalla automaattisesti toimivalla kuljettimella) monitoimivoimalan akkuvarastoon 37 latautumaan ja akkuvarastosta 37 tuodaan/siirretään akkujen vaihtopaikalle täyteen ladattu ko. ajoneuvoon sopiva akku. Monitoimivoimalasta voi olla suora tietoverkkoyhteys sähköautojen informaatiojärjestelmiin, jolloin auton kuljettaja tietää etukäteen onko kyseisen monitoimivoimalan latausasemalla hänen autoonsa sopivaa täyteen ladattua akkua saatavilla. Tämä asia voi olla myös vaihto-ehtoisesti/lisäksi hoidettu tien varteen sijoitettavalla sähköisellä informaatio-taululla tai esim. internetin verkkosivulla. Jos kyseisen monitoimivoimalan latausasemalla ei ole kyseiseen ajoneuvoon soveltuvaa täyteen ladattua akkua, voi ajoneuvon kuljettaja ajaa seuraavalle latausasemalle jossa sellainen on, jos hänen autossaan on vielä riittävästi toimintasädettä jäljellä. Jos taas tilanne on sellainen, ettei auton toimintasäde riitä siirtymiseen sellaiselle latausasemalle, josta sopiva akku löytyy, voi ajoneuvon kuljettaja ajaa autonsa tälle latauspisteelle ja ladata autonsa akkua (esim. pikalatauksella) niin, että se tulee täyteen tai vain sen verran, että autolla pääsee seuraavaan paikkaan, jossa kyseiseen autoon sopiva, täyteen varattu akku on saatavilla.The electricity generated by the multifunctional power plant can also be used to directly charge the batteries of electric cars. In this case, the multifunctional power plant is placed, for example, at a suitable distance from the highway and a charging station for electric cars is arranged in the vicinity thereof. The charging of electric cars may alternatively / additionally be arranged so that the charging station has a vehicle battery exchange point where a new battery can be replaced with an empty traction battery. In this case, the discharged battery is automatically transferred or transferred (e.g., by a suitable auto-acting conveyor) to the battery storage 37 of the multifunctional power plant and the fully charged battery is brought to / from the battery storage location 37. Battery suitable for the vehicle. A multifunctional power station can have a direct data network connection to electric car information systems, whereby the car driver knows in advance whether a fully charged battery suitable for his car is available at the charging station of that multifunctional power station. This issue can also be alternatively / additionally handled by a roadside electronic information board or e.g. If the charging station of that multifunctional power station does not have a fully charged battery suitable for the vehicle in question, the driver of the vehicle may drive to the next charging station with one, provided that there is still sufficient operating range left in his car. If, on the other hand, the car has a range that is not sufficient to reach a charging station that has a suitable battery, the vehicle driver can drive his car to this charging point and charge his car battery (eg with quick charge) so that it reaches full or just enough to a place where a fully charged battery is available for that car.

Keksinnön mukainen monitoimivoimala voidaan toteuttaa edelleen monilta osin edellä kuvatusta esimerkkisuoritusmuodosta poikkeavasti. Esim. ilmassa vihaavan väliaineen liike-energiasta sähköä tuottava laite voi käsittää useammankin kuin yhden roottorin ja vauhtipyörän. Useat roottorit ja niissä olevat vauhtipyörät voivat olla vierekkäin tai jopa päällekkäin sijoitettuja, jos sakin suoritusmuodossa roottori ja vauhtipyörä voivat olla toisistaan erillisiä. Tällöin roottori voi olla yhdistettynä pääakseliin vapaarattaalla (eli polkupyörän pyörän tavoin). Tällaisessa ratkaisussa on etuna se, että silloin vauhtipyörä ei pyöritä roottoria tyynenä ajanjaksona (jolloin osa vauhtipyörään sitoutuneesta liike-energiasta kuluu roottorin käyttämiseen ”tuulettimena”), vaan roottori voi pysähtyä ja vauhtipyörän pyörimisliike-energia säästyy kokonaisuudessaan päägeneraattorin pyörittämiseen. Maan pinnalle avaruudesta tulevasta säteilyenergiasta sähköä tuottavan laitteen aurinkopaneeleja voi olla sijoitettuna suoja-aidan ja/tai katosten ja/tai tuuliohjainten lisäksi esim. monitoimivoimalaitoksen kääntyvän rungon ja suoja-aidan väliselle alueelle. Jossakin suoritusmuodossa aurinkopaneeleja voi olla myös suoja-aidan ulkopuolella esim. mäen itä- länsi- ja/tai eteläpuoleiseen rinteeseen sijoitettuna. Infrapuna-aurinkopaneelien tapauksessa myös näille alueille voi olla sijoitettu säteilyenergiaa päivän aikana varaavia lämmönkeräyselement-tejä, joita vasten infrapuna-aurinkopaneelit käännetään/kääntyvät automaattisesti sen jälkeen, kun aurinko on kyseisellä alueella laskenut. Lämmönke-räyselementteinä voidaan käyttää edellä esitetyn suoritusmuodon tulikiviele-menttien sijaan tai lisäksi myös mitä tahansa muita sopivia hyvin lämpöenergiaa varastoivia lämmönkeräyselementtejä. Sopivan lämmönkeräyselementin voisi muodostaa esim. maan sisään alaosiltaan upotetut vesisäiliöt, joiden näkyviin jäävä ulkopinta on mustaksi maalattu ja joiden seinämät tällä kohdalla ovat hyvin lämpöä johtavia, jolloin näkyvissä oleviin pintoihin osuva sä-teilyenergia lämmittää vesisäiliössä olevaa vettä (tai mahdollisesti monitoimi-voimalan keräämää nestefaasia, jota voi olla varastoituna sellaisessa suoritusmuodossa myös samalla lämmönkeräyselementteinä toimiviin vesisäiliöihin). Jossakin sovelluksessa voi katoksen voi kiinnittää myös pääakselin yläpuolelle nouseviin tukirakenteisiin. Tällöin saadaan lisää tasaista pintaa, johon voidaan sijoittaa lisää aurinkopaneeleita ja siten tietyn kokoisella moni-toimivoimalalla tietyssä ajassa tuotettavan energian määrä edelleen kasvaa. Ilmakehässä tiivistyvästä kosteudesta muodostuvan nestefaasin potentiaalienergiasta sähköä tuottava laite voi käsittää myös useita rinnakkain samalle pudotuskorkeudelle sijoitettuja sivugeneraattoreita ja niitä käyttäviä turbiineja. Tällöin sivugeneraattoreilla tuotettavan sähkön tehoa voidaan säätää myös niin, että kerralla käytettävien sivugeneraattorien määrää vaihdellaan. Toisaalta jossain tapauksessa nestefaasi voidaan ohjata keskitetysti yhteen suureen turbiiniin, joka pyörittää yhtä riittävän suurikokoista ja mahdollisesti magnetointivirran avulla säädettävätehoista sivugeneraattoria.The multifunctional power plant according to the invention may still be implemented in many respects in deviation from the exemplary embodiment described above. For example, a device generating electricity from the kinetic energy of an air-hating medium may comprise more than one rotor and a flywheel. The plurality of rotors and the flywheels therein may be disposed adjacent to, or even superposed on, each other if the rotor and the flywheel may be separate from each other in the finite embodiment. In this case, the rotor may be connected to the main shaft by a freewheel (i.e., a bicycle wheel). The advantage of such a solution is that the flywheel does not rotate the rotor during a dormant period (whereby some of the kinetic energy bound to the flywheel is consumed to operate the rotor as a "fan"), but the rotor can stop and the flywheel In addition to the guard fence and / or canopies and / or wind deflectors, the solar panels of the device generating electricity from the radiation energy emitted from space may be located, for example, in the area between the pivoting body of the MFP and the guard fence. In some embodiments, solar panels may also be located outside the barrier, e.g., located on the west and / or south slope of the hill. In the case of infrared solar panels, these areas may also be provided with heat-collecting elements during the day, against which the infrared solar panels are rotated / rotated automatically after the sun has set in that area. As heat-collecting elements, any other suitable heat-storing element which can store heat very well may be used instead of or in addition to the flint elements of the above embodiment. A suitable heat recovery element could be, for example, submerged submerged water tanks, the visible external surface of which is black painted and the walls of which are highly heat conductive, whereby the radiant energy applied to the exposed surfaces heats the water in the reservoir (or possibly which in such an embodiment may also be stored in water tanks which act as heat recovery elements). In some applications, the canopy can also be secured to support structures that rise above the main axis. This results in a more flat surface where additional solar panels can be placed, and thus the amount of energy produced by a given size multi-power plant over a period of time is further increased. The device generating electricity from the potential energy of the liquid phase formed by atmospheric condensation may also comprise a plurality of side generators placed at the same drop height and their turbines. In this case, the power generated by the side generators can also be adjusted so that the number of side generators used at a time is varied. On the other hand, in some cases, the liquid phase can be centrally directed to one large turbine which rotates one side generator of sufficiently large size and possibly adjustable by the excitation current.

Keksinnön mukainen monitoimivoimala ei rajoitu edellä kuvattuun esimerkki-suoritusmuotoon vaan se voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The multifunctional power plant according to the invention is not limited to the exemplary embodiment described above, but may vary within the scope of the appended claims.

Claims

A multifunctional power plant comprising a foundation (10) on which a plurality of equipment (12-14) of the multifunctional power plant is provided, wherein the same multifunctional power plant has at least a device (12) for generating electricity from kinetic energy flowing from the space. a device (13) for generating radiation energy and a device (14) for generating potential energy from a liquid phase of condensing moisture in the atmosphere, and wherein the multifunctional plant: - a device (13) for radiating energy from space to earth; the device (13) generating electricity from the incoming radiation comprises at least one heat-collecting element (28) for storing and subsequently transmitting radiation energy from space to the earth to at least one infrared solar panel (26), characterized in that the at least one infrared solar panel (26) movable or rotatable against at least one heat-collecting element (28) in the power station, whereby the heat-collecting element (28) radiates infrared radiation stored in an inverted infrared solar panel (26) into an infrared solar energy (28).

The multifunctional power plant according to claim 1, wherein the multifunctional power plant comprises a body (11) for swiveling the device (12) generating electricity from the motion energy of the fluid flowing over the vertical axis such that the device (12) generating the motion energy from the air fluid. is reversible in the direction of flow of the fluid flowing through the air (T).

The multifunctional power plant according to claim 2, wherein the pivotable attachment of the frame (11) is implemented along the rails (15) on the foundation (10) by means of bogies (16) moving on wheels (17, 17a-17c).

The multifunctional power plant according to any one of claims 1 to 3, wherein the device (12) for generating air from the kinetic energy of the air filing medium comprises a main shaft (20) mounted on the body (11) and a rotor (21) mounted thereon. ) and a main generator (23) coupled thereto under the influence of an air flow medium.

The multifunctional power plant according to any one of claims 1 to 4, wherein the device (12) generating electric energy from the motion of the air flowing medium comprises a flywheel (22) mounted on the body (11) and connected to the main shaft (20).

The multifunctional power plant according to any one of claims 1 to 5, wherein the device (13) generating electricity from radiation energy coming from space to earth comprises at least one solar panel (26).

The multifunctional power plant according to any one of claims 1 to 6, wherein the device (14) for generating electricity from the potential energy of liquid phase condensing moisture comprises at least one liquid phase collection system, at least one liquid phase tank (30), a turbine (31) and a turbine. (31) converting the potential energy of the liquid phase of the coupled, at least one side generator (32) into electrical energy. claim: