GR20180100563A - Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για αδιακοπη παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και παροχη ενεργειακης αυτονομιας - Google Patents
Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για αδιακοπη παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και παροχη ενεργειακης αυτονομιας Download PDFInfo
- Publication number
- GR20180100563A GR20180100563A GR20180100563A GR20180100563A GR20180100563A GR 20180100563 A GR20180100563 A GR 20180100563A GR 20180100563 A GR20180100563 A GR 20180100563A GR 20180100563 A GR20180100563 A GR 20180100563A GR 20180100563 A GR20180100563 A GR 20180100563A
- Authority
- GR
- Greece
- Prior art keywords
- compressed air
- temperature
- air
- gas turbine
- heat
- Prior art date
Links
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims description 18
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 26
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 18
- 238000012932 thermodynamic analysis Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 43
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 208000008784 apnea Diseases 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
- H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
- H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/02—Use of accumulators and specific engine types; Control thereof
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
- F01K7/34—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/007—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations the wind motor being combined with means for converting solar radiation into useful energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/11—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing electrical energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/17—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing energy in pressurised fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/18—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing heat
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J15/00—Systems for storing electric energy
- H02J15/006—Systems for storing electric energy in the form of pneumatic energy, e.g. compressed air energy storage [CAES]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
- H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/70—Application in combination with
- F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/42—Storage of energy
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/28—The renewable source being wind energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
Aυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για αδιάκοπη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και παροχή ενεργειακής αυτονομίας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχήςενεργειακής αυτονομίας, χαρακτηρίζεται από το ότι αποτελείται από αιολικές μηχανές (Α) και φωτοβολταϊκές γεννήτριες (Β) συνδυαστικά ή ανεξάρτητες, οι οποίες θέτουν σε λειτουργία μηχανικά ή ηλεκτρικά συνδεόμενες κατάλληλους αεροσυμπιεστές ( Γ1, Γ2, Γ3, Γ4) που συμπιέζουν τον αέρα σε υψηλή πίεση και ταυτόχρονα απάγοντας την παραγόμενη θερμότητα από την συμπίεση με μικρούς θερμικούς εναλλάκτες ( Ε1,Ε2, Ε3, Ε4),που θερμαίνοντας διαθερμικό λάδι ψύξεως και νερό το οποίον αποθηκεύουν σε ξεχωριστές όερμομονωμένες δεξαμενές (H1, Η2, Η3, Ζ2) τον οδηγούν σε αεροστεγή δεξαμενή τύπου coil δεξαμενή-σερπεντίνας (Μ), όπου εξερχόμενος και αφού διέλθει του κατανεμητή ροής του αέρα σε κάθε ομάδα εναλλακτών υψηλής πίεσης διασχίζει τις ομάδες των θερμικών εναλλακτών (Θ1), στους οποίους σε αντίστροφη ροή διατρέχει το καυτό διαθερμικό λάδι ψύξεως, όπου εκχωρείται το θερμικό φορτίο του και θερμαίνει τον πεπιεσμένο αέρα πρίν την είσοδο του στον αεριοστρόβιλο και εκτονώνεται μέχρι μιάς ορισμένης πίεσης και κατώτερης θερμοκρασίας της αρχικής Τ2. Στο σημείο αυτό εξέρχεται ο πεπιεσμένος αέρας εκτός του αεριοστροβίλου και αναθερμαίνεται με τον ίδιο τρόπο όπως και στη πρώτη αναθέρμανση δηλαδή διασχίζοντας άλληομάδα θερμικών εναλλακτών (Θ2) παρόμοιο με την πρώτη, αλλά σε μικρότερη πίεση της αρχικής και επαναεισάγεται πάλι στην ίδια πίεση που εξήλθε αλλά με θερμοκρασία ίδια της αρχικής T1. Για να εκτονωθεί και πάλι μέχρι μιας δεδομένης πίεσης που αντιστοιχεί στο επόμενο στάδιο σύμφωνα με την ουκ ανευ προηγηθείσα θερμοδυναμική ανάλυση. Η εκτόνωση συνεχίζεται με τις ενδιάμεσες αναθερμάνσεις σύμφωνα με τα καθορισμένα στάδια της θερμοδυναμικής ανάλυσης, έως ότου μετά την τελευταία αναθέρμανση στο τελευταίο στάδιο, εκχύσουμε την ποσότητα υδρατμού την αποθηκευμένη σε ξεχωριστή θερμ ροή του πεπιεσμένου αέρα, εκτονώνοντας το κοινό ρευστό (πεπιεσμένος αέρας συν υδρατμός) στην ίδια πίεση και θερμοκρασία στον αεριοστρόβιλο (Κ), επιτυγχάνοντας αύξηση κατά 20% περίπου της συνολικής απόδοσης του αεριοστροβίλου (Κ). Είναι δε εξοπλισμένος ο αεριοστρόβιλος, δια μέσου ελεγκτού στροφών του άξονα περιστροφής να μπορεί να αυξομειώνει την παροχή του πεπιεσμένου αέρα στην κεφαλή του αεριοστροβίλου (Κ). Και επειδή η παροχή του πεπιεσμένου αέρα είναι ευθέως ανάλογη της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, η παραγωγή της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας ταυτίζεται με την ζήτηση καθότι ο άξονας περιστροφής του είναι συνδεδεμένος με τον άξονα της ηλεκτρογεννήτριας στους ακροδέκτες της οποίας παράγεται ηλεκτρική ενέργεια και ο δε θερμός αέρας που εξέρχεται θα χρησιμοποιηθεί για τηλεθέρμανση.
Description
ΑΥΤΟΜΑΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΦΩΤΟΒΟΛΤ ΑΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΑΔΙΑΚΟΠΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΟΧΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΥΤΟΝΟΜΙΑΣ
Στην κατάθεσή μου με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Ν01008370 εκτίθεται ένα καινοτομικό σύστημα αποθήκευσης και παραγωγής αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας με πηγή την αιολική ενέργεια και τη φωτοβολταική ενεργεια συνδυαστικά ή ανεξάρτητα και η επιλογή χρήσης τους κρίνεται βάσει του προσφερόμενου επιτόπιου αιολικού και φωτοβολταϊκού δυναμικού.
Με την παρούσα τροποποίηση το ανωτέρω δίπλωμα διαφοροποιείται ως προς το αρχικό στα ακόλουθα σημεία.
Διασαφηνίζεται με απολυτότητα.
Α) Οτι οι δεξαμενές αποθήκευσης με μεγάλο γεωμετρικό όγκο και βάρος καθότι είναι δύσκολα κατασκευαστικά υλοποιήσιμες, διότι δεν είναι απλή η κυλινδροποίηση 90mm λαμαρίνας και άλλο τόσο δύσκολο είναι λόγω του τεράστιου βάρους των δεξαμενών αυτών ,να μεταφερθούν και επιπλέον έχουν υπερβολικό κόστος. Για τον λόγο αυτό αντικαθίστανται με σερπεντίνα τύπου coil δηλαδή ηλεκτροσυγκολλημένων σωλήνων κατάλληλου πάχους από 15-3 5mm κατά προτίμηση τα 25 mm και εσωτερικής διαμέτρου από200-700 mm κατά προτίμηση 508 mm .Κάθε 4.938 m αυτού του σωλήνα αντιστοιχούν σε lm γεωμετρικού όγκου. Κατά συνέπεια ο οποιοσδήποτε γεωμετρικός όγκος απαιτείται για την αποθήκευση του πεπιεσμένου αέρα από τα 170-250 bar κατά προτίμηση τα 200 bar, μπορεί να δημιουργηθεί μεταφέροντας τους σωλήνες αυτούς στον χώρο εγκατάστασης και ηλεκτροσυγκολώνταςτους μεταξύ τους και τοποθετώντας τους επιφανειακά στον διαθέσιμο χώρο. Το πάχος των 25mm μας εγγυάται εσωτερική πίεση μέχρι και 320bar, μολονότι η λειτουργική πίεση της μονάδος θα είναι κατά πολύ μικρότερη. Και επιπλέον επιβάλλεται για λόγους ασφαλείας οι ηλεκτροσυγκολλήσεις να ελεγχθούν με υπέρηχους, με ακτίνες X, υδραυλική πίεση μεγάλη και παρατεταμένη και πιστοποίηση από πιστοποιημένους οίκους.
Β)Ότι οι αεροσυμπιεστές που θα χρησιμοποιηθούν είναι εξελιγμένης καινοτόμου τεχνολογίας οι οποίοι θα έχουν δύο χρήσεις ταυτόχρονα. 1) Θα συμπιέζουν τον ατμοσφαιρικό αέρα ενδεικτικά στα 200 bar η και παραπάνω εάν απαιτηθεί και παράλληλα
2) Η θερμότητα που θα παραχθεί από την συμπίεση θα θερμάνει σε υψηλή θερμοκρασία ένα ρευστό το οποίον μπορεί να είναι π.χ νερό η κάποιο άλλο παραδείγματος χάριν λάδι ψύξεως ,δια μέσου θερμικών εναλλακτών που θα παρεμβάλλονται για κάθε βαθμίδα συμπίεσης ενός εκάστου των αεροσυμπιεστών.
Σύντομη αναφορά στο σχέδιο 1, όπου απεικονίζονται οι πρωτογενείς πηγές ενέργειας η ανεμογεννήτρια(Α) και τα φωτοβολταϊκά πάνελ (Β), ο αφυγραντηρας η δεξαμενη σερπεντινα πεπιεσμένου αέρα -coil (Μ), οι αεροσυμπιεστές Γ1,Γ2, Γ3Γ4συνοδευόμενοι και από τους αντίστοιχους θερμικούς εναλλάκτες Ε1Ε2Ε3Ε4για την απαγωγή της παραγόμενης θερμότητος από την συμπίεση, από τις θερμομονωμένες δεξαμενές αποθήκευσης του λαδιού ψύξεως Η1Η2Η3Η4Η5Η6Η7και Δ1καθώς και από τις αντίστοιχες για το κορεσμένο νερό Ζ1,Ζ2,όπως και από τους θερμικούς εναλλάκτες Θ1Θ2Θ3, τον αεριοστρόβιλο Κ με την συνδεδεμένη σ αυτόν ηλεκτρογεννήτρια.
Είναι προφανές ότι η π.χ η συμπίεση από το 1 bar στα 200 bar θα γίνεται
σε καθορισμενες βαθμιδες και οχι απ ευθειας διοτι σε περιπτωση θα έλλοιωναν ο κύλινδρος και το πιστόνι, λόγω της υπερβολικής αναπτυσσόμενης θερμότητας με τελική θερμοκρασία περίπου ίση με 1032°C. Επειδή το νερό μπορεί να είναι μεν άριστος μεταφορέας -απαγωγέας της εκλυόμενης θερμότητος ανά βαθμίδα συμπίεσης ενός εκάστου των αεροσυμπιεστών λόγω της υψηλής θερμοχωρητικότητος ίσης με cp=4.18kcal/kg °C ,όμως σε αυτές τις θερμοκρασίες αλλάζει φάση
και απαιτούνται εξελιγμένες διαδικασίες λειτουργικής ασφάλειας και
υψηλό κόστος για τον απαιτούμενο εξοπλισμό. Επιλέγουμε λοιπόν τον
μεγαλύτερο αριθμό αεροσυμπιεστών να χρησιμοποιούν διαθερμικό λάδι
ψύξης και τον μικρότερο σε αριθμό με νερό σε αριθμητική αναλογία π.χ
4/1.
Ο λόγος αυτής της επιλογής θα επεξηγηθεί παρακάτω.
Η δημιουργία αυτού του διαθερμικού λαδιού σε υψηλή θερμοκρασία και κορεσμένου νερού σε αυτό το επίπεδο θερμοκρασιών, προέρχεται από την απαγωγή της θερμότητος της παραχθείσης κατά την συμπίεση σε υψηλές πιέσεις π.χ στα 200 bar ατμοσφαιρικού αέρα από τους εξελιγμένους αεροσυμπιεστές και την αποθήκευσή του σε κατάλληλη δεξαμενη - σερπεντινα μεγαλου κυβισμου καθοτι επειδή το κάθε κυβικο μέτρο σε πίεση των 200 bar εκτονώνοντάς το σε έναν αεριοστρόβιλο παράγει ,όπως αποδεικνύεται από την θερμοδυναμική 30 kwh ,υπό κατάλληλες συνθήκες.
Είναι λογική συνέπεια να επιδιώκεται η πλήρωση δεξαμενών μεγάλου γεωμετρικού όγκου, ούτως ώστε η ενεργειακή αποθηκευτική δυναμικότητα σε MWh, να μπορεί να ανταποκρίνεται στις ενεργειακές απαιτήσεις για όσον χρόνο απαιτείται και για τις οποίες έχει διαστασιολογηθεί.
Στήν καινοτομική μονάδα της αποθήκευσης ενέργειας χρησιμοποιούνται αεροσυμπιεστές υψηλής πίεσης ο καθένας εκ των οποίων συμπιέζει τον ατμοσφαιρικό αέρα σε υψηλή πίεση σε καθορισμένες βαθμίδες συμπίεσης και ο συμπιεσμένος αέρας οδηγείται σε κατάλληλη δεξαμενή (αεροφυλάκιο σερπεντίνα υψηλής πίεσης).
Γ ια να απαχθεί-ψυχθεί ο πεπιεσμένος αέρας κατά την συμπίεση της πρώτης βαθμίδας με τιμές εκκίνησης π.χ 2θ°0(θερμοκρασία περιβάλλοντος) και πίεση lbar και να φθάσει στην πίεση 60 bar η θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα θα έχει φθάσει περίπου στους 270°C. Την στιγμή εκείνη πρέπει να κριώσουμε-ψυχράνουμε τον αέρα με νερό η με άλλο κατάλληλο υγρό π.χ διαθερμικό λάδι ψύξεως, σε αυτήν την πίεση διαμέσου ενός θερμικού εναλλάκτη σε αντίστροφη ροή .
Ούτως ώστε να μειώσουμε την θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα ,αλλά να τον έχουμε διατηρήσει στην πίεση των 60 bar, για να μπορέσουμε να συνεχίσουμε την συμπίεση στην επόμενη βαθμίδα και ούτω καθεξής και να φθάσουμε στην επιθυμητή τελική πίεση. Έτσι θα απαιτηθούν ανάλογα ορισμένος αριθμός βαθμιδών συμπίεσης, μέχρι να επιτύχουμε την επιθυμούμενη πίεση και ανάλογος αριθμός θερμικών εναλλακτών, για να απαγάγουν την παραγόμενη θερμότητα.
Από την ανωτέρω διαδικασία αυτής της συμπίεσης συσσωρεύονται πολλά κυβικά μέτρα διαθερμικού λαδιού ψύξεως και κορεσμένου νερού σε αυτήν την θερμοκρασία και την αντίστοιχη πίεση ,όπως προκύπτει από το θερμοδυναμικό διάγραμμα του MOLLlER,ενω ταυτόχρονα πληρώνεται με πεπιεσμένο αέρα σε υψηλή πίεση η δεξαμενή -σερπεντίνα.
Ετσι παράγονται περίπου 1.8m<3>/h νερό κορεσμένο από κάθε
αεροσυμπιεστή π.χ ισχύος 73 περίπου kw και αποδίδει π.χ 280 Nm /h
ατμοσφαιρικού αέρα στα 200 bar η 3.2m /h διαθερμικού λαδιού ψύξεως.
Η διαφορά προκύπτει λόγω του μικρότερου cp=2.18kcal/kg °C του
διαθερμικού λαδιού ψύξεως σε σχέση με το cp=4.18kcal/kg °C του
νερού.
Επειδή ο χρόνος πλήρωσης με πεπιεσμένο αέρα απαιτεί πολλές ώρες, ειδικα οταν ο γεωμετρικος ογκος της δεξαμενης-σερπεντινας είναι μεγάλος και ο αριθμός των αεροσυμπιεστών είναι μικρός .Πρέπει να υπάρχει ένας λογικός συμβιβασμός μεταξύ της συνολικής παροχής που τροφοδοτούν στα 200 bar πεπιεσμένο αέρα , κατανεμημένη σε ορισμένο αριθμό αεροσυμπιεστών κατάλληλης ισχύος, ούτως ώστε ο χρόνος πλήρωσης να είναι σε αποδεκτά όρια. Μείωση του χρόνου πλήρωσης της δεξαμενής -σερπεντίνα μπορεί να επιτευχθεί με αύξηση του αριθμού των αεροσυμπιεστών.
Ετσι για πλήρωση μιάς δεξαμενής σερπεντίνας γεωμετρικού όγκου π.χ 600m3 από 5 αεροσυμπιεστές ισχύος 73 kw καθένας και παροχή 280Nm /h στα 200 bar Επειδή το 1m<3>στα 200 bar καταλαμβάνει όγκο 51t.Ta 280Nm<3>/h θα καταλαμβάνουν όγκο 5x280=1400 και άρα οι 5 αεροσυμπιεστές μαζί 1400x5=70001t/h.
και επειδη ο συνολικος ογκος της δεξαμενης — σερπεντίνα είναι 6000001t/70001t/h =85, 7h θα απαιτηθούν 85.7 ώρες για να πληρωθεί η δεξαμενή -σερπεντίνα και επιπλέον θα έχουν παραχθεί 85.7x2.5x4=857 m διαθερμικού λαδιού ψύξεως που θα κατανεμηθούν στις π.χ θερμομονωμένες δεξαμενές υψηλής θερμοκρασίας 180-270°C τροφοδοσίας των θερμικών εναλλακτών. Και επιπροσθέτως παράγονται 85.7x1.8 = 154.6m 3 κορεσμένου νερού στην θερμοκρασία 180-2700 C σε ξεχωριστή θερμομονωμένη δεξαμενή.
Οι θερμονωμένες οριζόντιες δεξαμενές έχουν γεωμετρικό όγκο 160m και απαιτούνται 5 ,εάν ο αριθμός των βαθμιδών εκτόνωσης είναι 5 συν τις 5 δεξαμενές επιστροφής συν μία για το κρύο λάδι ,σύν ακόμα 1 για την αποθήκευση του κορεσμένου νερού .Ητοι συνολικά 12
Το διαθερμικό λάδι ψύξεως καθώς και το κορεσμένο νερό που προκύπτουν απ αυτήν την διαδικασία ,σε αυτήν την θερμοκρασία τα εισάγουμε σε ξεχωριστές θερμομονωμένες δεξαμενές, ούτως ώστε να διατηρηθεί η θερμοκρασία των σταθερή για πολύ μεγάλο χρόνο.
Ο λόγος που προσπαθούμε να ανακτήσουμε την απόβλητη θερμότητα ,όπως γίνεται στους συνήθεις αεροσυμπιεστές, στους οποίους από την δαπανηθείσα ενέργεια μόνον το 20-22% μετατρέπεται σε ενέργεια πίεσης, η δε υπόλοιπη περίπου το 70-78% χάνεται στο περιβάλλον υπό μορφή διάχυση θερμότητος. Η απώλεια αυτή είναι μεγαλύτερη σε ποσοστό 75-78% ,όσον συμπιέζουμε τον αέρα σε υψηλότερες πιέσεις. Διότι ο αέρας κατά την συμπίεση ταυτόχρονα και θερμαίνεται και διαστέλλεται και γιαυτό το λόγο χρειάζεται επιπλέον ενέργεια να δαπανηθεί για την συμπίεση.
Με την συσσωρευμενη ποσότητα εντός των θερμομονωμένων δεξαμενών του διαθερμικού λαδιού σε υψηλή θερμοκρασία π.χ 190-270°C θερμαίνουμε τον αέρα που έχουμε αποθηκεύσει ,πρίν να εισέλθει αυτός στην κεφαλή του αεροστροβίλου , ούτως ώστε να αποφευχθεί η δημιουργία πάγου κατά την εκτόνωση.
Η μέθοδος είναι η ακόλουθη. Το αεροφυλάκιο -δεξαμενή- σερπεντίνα καταλήγει στον τελευταίο σωλήνα ο οποίος έχει φραγή στο τελευταίο άκρο του .Ο τελευταίος αυτός σωλήνας του πεπιεσμένου αέρα χρησιμοποιείται ως κατανεμητής του πεπιεσμένου αέρα για την είσοδό του στούς θερμικούς εναλλάκτες οι οποίοι τέμνουν κάθετα τον τελευταίο σωλήνα της δεξαμενής -σερπεντίνας και διοχετεύουν τον πεπιεσμένο αέρα σε σωλήνες πολύ μικρότερης διάμετρο π.χ 19mm και 2.4mm πάχος και σε πολύ μεγάλο αριθμό .Ολοι αυτοί οι μικράς διαμετρου σωληνες και μηκους περιπου 8-9 μετρων τεμνουν στο άλλο άκρο κάθετα έναν παρόμοιο σωλήνα ιδίας εσωτερικής διαμέτρου ,ο οποίος αποτελεί και τον συλλεκτήρα του πεπιεσμένου αέρα από τους μικρούς σε διάμετρο σωλήνες στα 200 bar πρίν να εισέλθει στον αεριοστρόβιλο.
Η δέσμη αυτή των μικρών σωλήνων εμπεριέχεται σε έναν σωλήνα μεγαλύτερης διαμέτρου περίπου 800-900mm π.χ για ισχύ 1MW και από το άκρο του που είναι πλησίον του συλλεκτήρα, διοχετεύουμε διαθερμικό λάδι σε υψηλή θερμοκρασία π.χ 190-270°C σε αντίστροφη ροή .Το οποίον διατρέχει αντίστροφα τη ροή του αέρα εντός των μικρής διαμέτρου σωλήνων και εξέρχεται πλησίον του άκρου του κατανεμητή εισερχόμενος στην δεξαμενή αποθήκευσης επιστροφής του διαθερμικού λαδιού ,αλλά με μικρότερη θερμοκρασία , καθότι η θερμότητα αυτού απηχθη και θέρμανε τον κρύο αέρα.
Η ανωτέρω περιγραφή είναι του θερμικού εναλλάκτη πεπιεσμένου αέρα/διαθερμικό λάδι, που ανταλλάσσει τη θερμότητα σε υψηλή θερμοκρασία του διαθερμικού λαδιού και ζεσταίνει τον πεπιεσμένο αέρα που είναι αποθηκευμένος στη θερμοκρασία περιβάλλοντος, ούτως ώστε να αποφευχθεί η δημιουργία πάγου κατά την διάρκεια της εκτόνωσης στον αεριοστρόβιλο. Είναι προφανές ότι ανάλογα με την παραγόμενη ισχύ του αεριοστροβίλου θα απαιτηθεί να αυξηθεί ο αριθμός αυτός των θερμικών εναλλακτών, οι οποίοι θα είναι εν παραλλήλω και σε σειρές .Ο χρόνος ανταλλαγής της θερμότητος μεταξύ του κρύου πεπιεσμένου αέρα και του ζεστού διαθερμικού λαδιού κυμαίνεται στο lsec.
Το διαθερμικό λάδι με κατώτερη θερμοκρασία εξερχόμενο των θερμικων εναλλακτικνω εισερχεται στη δεξαμενη αποθήκευσης επιστροφής του διαθερμικού λαδιού κατωτέρας θερμοκρασίας.
Από την θερμοδυναμική ανάλυση του συστήματος αποθήκευσης και παραγωγής ενέργειας προέκυψε ότι για να αποφευχθεί η δημιουργία σχηματισμού πάγου κατά την εκτόνωση στον αεριοστρόβιλο, η εκτόνωση του πεπιεσμένου αέρα στον αεριοστρόβιλο πρέπει να γίνει σε περισσότερες βαθμίδες με αναθερμάνσεις , ούτως ώστε 1)να εκλείψει η πιθανότητα σχηματισμού πάγου και 2)να αυξηθεί η θερμοδυναμική απόδοση της μονάδος.
Για να επιτευχθεί αυτό επιλέγουμε τις βαθμίδες που από την θερμοδυναμική ανάλυση για εκτόνωση σε 5 βαθμίδες και έτσι προκύπτουν π.χγια παραγωγή 5MW οι ακόλουθες βαθμίδες, ( 200-1 10 bar) πρώτη βαθμίδα ,( 110-60 bar)δεύτερη βαθμίδα , (60-28bar)τριτη βαθμιδα, (28-13 bar) τέταρτη βαθμίδα, (13-1.5 bar) πέμπτη βαθμίδα για δεδομένη παραγόμενη ισχύ 5 MW.
Είναι προφανές ότι για κάθε αεριοστρόβιλο δεδομένης ισχύος θα αλλάξουν και οι πιέσεις ανά βαθμίδα.
Και είναι προφανές ότι για κάθε βαθμίδα αναθέρμανσης ο πεπιεσμένος αέρας μετά την εκτόνωση π.χ από τα 200bar και με αρχική θερμοκρασία εξερχόμενος στα 110 bar και με θερμοκρασία κατώτερη της 190-270°C αρχικής , περίπου στα 160 °C, θα αναθερμανθεί πάλι με το σύστημα των θερμικών εναλλακτών που τροφοδοτούνται από θερμό διαθερμικό λάδι από την δεύτερη θερμομονωμένη δεξαμενή με την αρχική θερμοκρασία των 190-270°C και ο πεπιεσμένος αέρας θα εισέλθει εκ νέου στον αεριοστρόβιλο στα 110 bar αλλά με 190-270°C , για να εκτονωθεί εκ νέου μέχρι τα 60 bar και με κατώτερη θερμοκρασία περίπου 155°C από την εισαχθείσα και εξέρχεται εκ νέου για να αναθερμανθεί με το διαθερμικό λάδι σε υψηλή θερμοκρασία 190-270°C από την τρίτη κατά σειρά θερμομονωμένη δεξαμενή να θερμάνει εκ νέου τον πεπιεσμένο αέρα στην αρχική θερμοκρασία των 200-270°C και να επαναεισαχθεί πάλι στα 60 bar, αλλά με την αρχική υψηλή θερμοκρασία. Και να εκτονωθεί μέχρι τα 28bar και να εξαχθεί εκ νέου να αναθερμανθεί με τον ίδιο τρόπο ,όπως προηγουμένως 190-270°C και να εισαχθεί εκ νέου στα28 bar .Και να εκτονωθεί μέχρι τα 13 bar και να εξέλθει και να αναθερμανθεί εκ νέου στην αρχική υψηλή θερμοκρασία στους 190-270°C με τους θερμικούς εναλλάκτες από την πέμπτη θερμομονωμένη δεξαμενή. Για να εκτονωθεί εκ νέου από τα 13 bar σταί .5 bar.
Είναι προφανές ότι σε κάθε βαθμίδα αναθέρμανσης υπάρχει και αντίστοιχη θερμομονωμένη δεξαμενή επιστροφής του διαθερμικού λαδιού κατώτερης θερμοκρασίας.
Κατά συνέπεια σε κάθε βαθμίδα αναθέρμανσης κατά την εκτόνωση του αεριοστρόβιλου είναι εξοπλισμένη με τον κατάλληλο αριθμό θερμικών εναλλακτών που προκύπτει από την θερμοδυναμική ανάλυση και χορηγείται από τις θερμομονωμένες δεξαμενές μία υψηλής θερμοκρασίας για το διαθερμικό λάδι ψύξης και μία για την επιστροφή του διαθερμικού λαδιού σε κατώτερη θερμοκρασία ,μετά την διέλευσή του από τους θερμικούς εναλλάκτες, όπου εκχώρησε το θερμικό φορτίο του.
Οι θερμομονωμένες δεξαμενές κατώτερης θερμότητος συνδέονται μεταξύ τους και καταλήγουν σε μία δεξαμενή κρύου διαθερμικού λαδιού ,η οποία με την σειρά της τροφοδοτεί τους μικρούς θερμικούς εναλλάκτες για κάθε βαθμίδα συμπίεσης ,έναν προς έναν αεροσυμπιεστή για να απαγάγει την παραγόμενη θερμότητα και έτσι κλείνει το κύκλωμα , απαγωγής θερμότητος από τους αεροσυμπιεστές και εκχώρηση του θερμικού φορτίου στον πεπιεσμένο αέρα.
Οσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των αναθερμάνσεων κατά την εκτόνωση στον αεριοστρόβιλο η το ίδιο ο αριθμός βαθμιδών τόσο απομακρύνεται η πιθανότητα δημιουργίας πάγου κατά την εκτόνωση, στον αεριοστρόβιλο. Επειδή η διαδικασία των αναθερμάνσεων με όλον τον συνοδευτικό εξοπλισμό είναι πολύ κοστοβόρα , υπάρχει ένας συμβιβασμός για την επιλογή του αριθμού των βαθμιδών και της βεβαιότητος της αποφυγής σχηματισμού πάγου που προκύπτει από την θερμοδυναμική ανάλυση κατά την εκτόνωση του πεπιεσμένου αέρα στον αεριοστρόβιλο.
Για την κυκλοφορία ιυυ διαθερμικού λαδιού ψύξεως εντός του ανωτέρω κυκλώματος ,προκειμένου η όλη μονάδα αποθήκευσης και παραγωγής ενέργειας να είναι αυτάρκης , χρησιμοποιούμε ως κινητήριο δύναμη τον πεπιεσμένο αέρα τοποθετημένο σε μία δεξαμενή κατάλληλου όγκου , και πίεσης π.χ στα 30bar ,η οποία πληρούται σαν παρακλάδι της μεγάλης δεξαμενής -σερπεντίνας και όταν φθάσει στα 30 bar αποκόπτεται απ αυτήν.
Από την δεξαμενή αυτή αρχίζει ένα κύκλωμα πνευματικό το οποίο θέτει σε λειτουργία -περιστροφή μικρούς αεροκινητήρες-φτερωτές και οι οποίοι στην προέκταση του άξονα περιστροφής είναι συνδεδεμένοι με αντλίες οι οποίες ωθούν το διαθερμικό λάδι ψύξεως να διασχίσει τους θερμικούς εναλλάκτες, η να ωθήσει το κρύο λάδι να εισέλθει η να εξέλθει των δεξαμενών και να εγγυηθεί τη ροή κυκλοφορίας εντός αυτού
του θερμουδραυλικου κυκλώματος. Για να έχουμε μία εικόνα της ροής στο ανωτέρω κύκλωμα, προκύπτει, ότι για παραγωγή 1MW ο όγκος του απαιτούμενου προς κυκλοφορία διαθερμικού λαδιού ψύξεως πλησιάζει τους 4 τόνους ανά ώρα ,ενώ για παραγωγή 5MW κυκλοφορούν 18 τόνοι. Επισημαίνουμε τώρα τη χρήση των αεροσυμπιεστών με απαγωγέα θερμότητος το νερό που συμπληρώνουν κατ' αναλογία π.χ 4/1 την ομάδα των αεροσυμπιεστών που συμπιέζουν τον ατμοσφαιρικό αέρα π.χ στα 200 bar.
Η λειτουργία αυτών των ολίγων αεροσυμπιεστών είναι πανομοιότυπη με αυτήν των αντίστοιχων αεροσυμπιεστών που χρησιμοποιούν διαθερμικό λάδι ψύξεως, όμως τα κυβικά του κορεσμένου νερού που δημιουργουνται αποθηκεύονται σε ξεχωριστές θερμομονωμένες κατάλληλες δεξαμενές .
Επειδή από την θερμοδυναμική ανάλυση προκύπτει ένα πλεόνασμα κορεσμένου νερού 0.132kg ανά kg αέρα για συμπίεση ατμοσφαιρικού αέρα στα 200bar. Δηλαδή δαπανήθηκε περισσότερη ενέργεια από εκείνη που θα αποδοθεί κατά την εκτόνωση στον αεροστρόβιλο .
Με αυτήν την περίσσεια ενέργειας που δαπανήθηκε αντί να απωλεστεί θερμαίνουμε μία ποσότητα νερού και θα επωφεληθούμε από την επαναχρησιμοποίησή της με την αύξηση της παραγόμενης ενέργειας κατά την εκτόνωση του πεπιεσμένου αέρα στον αεριοστρόβιλο ως ακολούθως.
Και έτσι προκύπτει μία μάζα κορεσμένου νερού δηλαδή ατμού σε θερμοκρασία άνω των 190°C και σε πίεση των 14 bar και άνω.
Επειδή σύμφωνα με τις σημερινή τεχνολογία η θερμοκρασία του κορεσμένου νερού που απάγει την παραγόμενη θερμότητα από τους αεροσυμπιεστές δεν υπερβαίνει τους 270°C , σύμφωνα με το διάγραμμα MOLLIER η πίεση που αντιστοιχεί είναι περίπου 60 bar.
Κατά συνέπεια η έκχυση του υδρατμού στό ρευστό της διαδικασίας εκτόνωσης που είναι ο πεπιεσμένος αέρας θα γίνει με ανάμιξη του υδρατμού με τον πεπιεσμένο αέρα στην ίδια πίεση πρίν εισέλθει στον αεριοστρόβιλο και θα παρασυρθεί η μικρότερη σε παροχή μάζα του υδρατμού από την μεγαλύτερη σε παροχή του πεπιεσμένου αέρα προς την κατεύθυνση εκτόνωσης του ρευστού μίγματος(πεπιεσμένος αέρας συν υδρατμός).
Και επειδή η τελική πίεση της εκτόνωσης του μίγματος είναι η ατμοσφαιρική πίεση και η θερμοκρασία κυμαίνεται στους 35°C σε αυτήν αντιστοιχεί τιμή της ενθαλπίας H1=612kcal/kg°C η δε αρχική τιμη της ενθαλπιας του υδρατμου, πριν ε τκητνόνωση ισούται με Η2η διαφορά ενθαλπίας ΔΗ= Η2- Η1κυμαίνεται από 70 έως 200kcal/kg°C, ανάλογα με την θερμοκρασία του υδρατμού.
Και επειδή η παραγόμενη ισχύς δίνεται από τη σχέση Ρ=Μ.χΔΗχηι/860 όπου Μ είναι η μάζα του υδρατμού ,ηtαπόδοση του αεροστροβίλου και ΔΗ η διαφορά της ενθαλπίας .Εάν θεωρήσουμε ότι η απόδοση του αεροστροβίλου κυμαίνεται στο 0.86, όπως συνήθως κυμαίνεται η απόδοση αυτών.
Τότε η παραγόμενη ισχύς θα είναι η κάτωθι Ρ=ΜχΔΗ/1000 και όπως είναι λογικό αυξάνοντας την μάζα του μίγματος των αερίων ( πεπιεσμένος αέρας σύν υδρατμός) και συγκεκριμένα την μάζα του παραχθέντος υδρατμού ως περίσσεια ενέργειας (αποθηκευμένης υπό μορφή υδρατμού από την συμπίεση) μεταξύ της καταναλωθείσης στους αεροσυμπιεστές και της παραχθείσης στον αεριοστρόβιλο, αυξάνει η συνολικη ισχυς του αεροαστροβίλου κατά 20% εάν η θερμοκρασία του υδρατμού αυξηθεί στους 400-3 50°C, προερχόμενη π.χ από κοίλους ηλιακούς συλλεκτήρες-κάτοπτρα, ως πρόσθετη πρωτογενής πηγή ΑΠΕ. Δηλαδή εάν με την εκτόνωση στον αεριοστρόβιλο π.χ σε 5 στάδια για παραγωγή 5MW, με ενδιάμεσες αναθερμάνσεις ανά στάδιο και παροχή ίση με 25.000Nm / h και με αρχικές τιμές P=200bar Τ=250 C προκύπτει παραγόμενη ισχύς 4.4MW.
Εάν εκχύσουμε την πλεονάζουσα ποσότητα υδρατμού 0. 132kg νερού κορεσμένου/kg αέραχ25000Νπι αέραχ 1.2kg(αερα)/Nm (αέρα)=προκύπτουν 3960kg κορεσμένου νερού/h περίσσεια η οποία πολλαπλασιαζόμενη με το ΔΗ θα προκύψει η πλεονάζουσα ισχύς που δημιουργήθηκε ίση περίπου με 1MW. Δηλαδή η συνολική παραγόμενη ισχύς θα φθάσει τα 5.4MW
Η εφαρμογή αυτού του συστήματος θα επιφέρει μία αύξηση της παραγωγικής ισχύος της συνολικής μονάδος κατά 20%.
Η μέθοδος αυτή είναι μοναδική και δεν υπάρχει η δεν χρησιμοποιείται πουθενά στον κόσμο.
Η λειτουργία του συστήματος αυτού ήταν η ακόλουθη .
Από την περιστροφική ενέργεια του άξονα της Α/Γ δια μέσου της
παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας της Α/Γ(Α) η των Α/Γ συνδυαστικά
με την παροχή από τις φωτοβολταϊκές γεννήτριες(Β) τίθενται σε
λειτουργία κλιμακωτά οι αεροσυμπιεστές(Γ1), (Γ2),(Γ3),(Γ4) οι οποίοι
συμπιέζουν τον ατμοσφαιρικό αέρα από 180-220 bar κατά προτίμηση
200 βαρ περιπου και τον οποιον διοχετευουν στην αεροστεγή δεξαμενή -
σερπεντίνα (Μ), απ’ όπου ο ελεγχόμενος πεπιεσμένος αέρας οδηγείται
προς εκτόνωση ,εφ όσον διέλθει πρίν από την ομάδα των θερμικών
εναλλακτών (Θ1) και του εκχωρηθεί θερμικό φορτίο από τη
συσσωρευμένη θερμότητα που έχει αποθηκευτεί δια μέσου του
διαθερμικού λαδιού σε θερμοκρασία T1=(190-270)°C στην θερμομονωμένη δεξαμενή(Η1), εισέρχεται σε έναν αεριοστρόβιλο και αφού εκτονωθεί μέχρι τα bar του πρώτου σταδίου εξέρχεται με κατώτερη θερμοκρασία Τ2λόγω της εκτόνωσης και αναθερμαίνεται στην αρχική τιμή της θερμοκρασίας Τ1, για να εισαχθεί εκ νέου στην ίδια πίεση και να
εκτονωθει εκ νεου και ουτω καθεξης , μέχρι του τελευταίου σταδίου στην επαναεισαγωγή του αναθερμασμένου αέρα στη θερμοκρασία Τ1θα εκχύσουμε τον ατμό προερχόμενο από την θερμομονωμένη δεξαμενή(Z2) και θα επιτύχουμε ανάμιξη του αναθερμασμένου πεπιεσμένου αέρα μαζί με τον υδρατμό στην ίδια πίεση και θερμοκρασία ,για να εκτονωθεί στους 35°C στο 1.5 bar.O όγκος των εξερχομένου αέρα απόλυτα υγειινός σε αυτήν την θερμοκρασία θα χρησιμοποιηθεί για τηλεθέρμανση. Ο άξονας του αεριοστροβίλου(Κ) συνδεδεμένος με μία ηλεκτρογεννήτρια στους ακροδέκτες της οποίας θα έχουμε παραγωγή ηλεκτρικής ενεργειας.
Ο αριθμός 170-250 bar για την δεξαμενή-σερπεντίνα, όπως και επίτευξη θερμοκρασιών 190-270°C του διαθερμικού λαδιού ψύξεως η του κορεσμένου νερού προερχόμενη από την εξελιγμένη λειτουργία των αεροσυμπιεστών υψηλής πίεσης δεν αποτελούν ανώτατο όριο λειτουργίας του συστήματος αλλά μια εφικτή από πλευράς κόστους και επίκαιρης τεχνολογικής εφικτότητας προσέγγιση.
Και θα αναπροσαρμόζονται με τον χρόνο βάσει της εξέλιξης της επιστήμης των υλικών(π.χ γραφένιο), όσον αφορά την δεξαμενή -σερπεντίνα, ούτως ώστε να δύνανται να κατασκευαστεί με μικρότερο κόστος δεξαμενή-σερπεντίνα μεγαλύτερου γεωμετρικού όγκου σε υψηλότερη πίεση γεγονός που θα αυξήσει την ενεργειακή πυκνότητα του πεπιεσμένου αέρα και σε τελική ανάλυση θα αυξήσει την ηλεκτρική ενεργειακή αυτονομία ενώ η επίτευξη υψηλότερων θερμοκρασιών θα αυξήσει την συνολική θερμοδυναμική απόδοση της μονάδος.
Η επιλογή υψηλής πίεσης είναι το κρίσιμο μέγεθος για να επιτευχθεί υψηλή ενεργειακή πυκνότητα αναγκαία για την επίτευξη ενεργειακής αυτονομίας με σχετικά περιορισμένο γεωμετρικό όγκο και αντίστοιχο μειωμένο κόστος.
Τέτοιου είδους δεξαμενή ίσως έχει κατασκευαστεί για διαφορετικές χρήσεις αλλά ουδέποτε με τα αναφερθέντα τεχνικά χαρακτηριστικά και επί πλέον ως ενιαία δεξαμενή -σερπεντίνα ,για την αποθήκευση και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.Η δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ) είναι καταλλήλως διαμορφωμένη και διαστασιολογημένη, ούτως ώστε η ενέργεια του αποθηκευμένου πεπιεσμένου αέρα να υπερκαλύπτει σε μεγάλο βαθμό τις ενεργειακές απαιτήσεις(πολλά κυβικά μέτρα αέρα αποθηκευμένα π.χ στα 200 bar ισοδυναμούν με πολλές MWh αποθηκευμένες)κατά τη μεγαλύτερη στατιστικά χρονική διάρκεια άπνοιας ή μη επαρκούς ηλιοφάνειας σύμφωνα με τα τοπικά ανεμολογικά δεδομένα και στοιχεία ηλιοφάνειας.
Η λειτουργία της διάταξης είναι η ακόλουθος.
Ενεργοποιούμε την θέση σε λειτουργία την η τις Α/Γ (Α) καθώς και τις φωτοβολταϊκές γεννήτριες(Β) οι οποίες με την ηλεκτρική ενέργεια που παρέχουν σε κοινό ηλεκτροφόρο αγωγό θέτουν σε λειτουργία τους αεροσυμπιεστές(Γ1),(Γ2),(Γ3),(Γ4)κλιμακωτά λόγω της μεγάλης απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας κατά την εκκίνηση των, είτε από την παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια από την Α/Γ(Α), είτε από φωτοβολταϊκή γεννήτρια (Β),είτε συνδυαστικά και από τις δύο πηγές όπως απεικονίζεται στο σχέδιο (1).ο οποίοι αεροσυμπιεστές(Γ1),(Γ2),(Γ3),(Γ4) , συμπιέζουν τον αέρα στον επιθυμητό βαθμό και τον εισάγουν στην αεροστεγή δεξαμενή-σερπεντίνα πεπιεσμένου αέρα (Μ), πράξη που οδηγεί στην μείωση του μεγέθους των δεξαμενών για συγκεκριμένη ενεργειακή αυτονομία.
Για να πληρωθεί η δεξαμενή π.χ των 600 από ομάδα 4 αεροσυμπιεστών ισχύος ο καθένας 73kw συμπιέζουν και αποδίδουν 280Nm / h στα 200 bar και δηλαδή στέλνουν στη δεξαμενή-σερπεντίνα(Μ)280Νm<3>/h x5lt/m 3 =1400lt/h και άρα οι 4αεροσυμπιεστές θα στέλνουν συνολικά
4x1400 - 6500lt/h και επειδη ο ογκος της δεξαμενής-σερπεντίνας είναι 600Nm -600.000lt συνεπάγεται οτι θα απαιτηθούν600000/5600=1 07. 14h.
Και άρα θα απαιτηθούν 107.14 ώρες λειτουργίας των αεροσυμπιεστών. Παράλληλα επειδή κάθε αεροσυμπιεστής παράγει ταυτόχρονα 3.2m /h διαθερμικό λάδι ψύξεως η 1.8 m<3>/h ,θα έχουν παραχθεί από την λειτουργία των τριών αεροσυμπιεστών 107x3x3.2=1027 m διαθερμικό λάδι ψύξεως στη θερμοκρασία Τ1που θα αποθηκευτεί στις θερμομονωμένες δεξαμενές Η1,Η2,H3,και άλλες τρεις εφεδρικές αυτών κιχι 107x1.8-192 m κορεσμένου νερού που θα αποθηκευτούν στη θερμομονωμένη δεξαμενή (Z2) στη θερμοκρασία Τ1.
Με την πλήρωση της δεξαμενής -σερπεντίνας ενεργοποιούμε την διοχέτευση του πεπιεσμένου αέρα από την δεξαμενή-σερπεντίνα στην ομάδα των θερμικών εναλλακτών Θι την οποίαν σε αντίστροφη ροή διατρέχει η ροή του διαθερμικού λαδιού στη μέγιστη θερμοκρασία Τ1προερχομένης από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η1Και εκχωρεί το θερμικό φορτίο της στον πεπιεσμένο αέρα ,ο οποίος εισέρχεται στην κεφαλή του αεριοστροβίλου (Κ) με πίεση π,χ 200 bar και θερμοκρασία T1. Η εκτόνωση πραγματοποιείται έως ότου η πίεση λάβει την τιμή πίεσης στο τέλος εκτόνωσης της πρώτης βαθμίδας καθορισμένη από την θερμοδυναμική ανάλυση καθώς και την αντίστοιχη μικρότερη θερμοκρασία ίση με Τ2.Στο τέλος αυτής η συνολική παροχή εξέρχεται του αεριοστροβίλου για να αναθερμανθεί από την θερμοκρασία Τ2στην Τ1Τ2< Τ1και να οδηγηθεί εκ νέου προς εκτόνωση στον αεριοστρόβιλο στην ίδια πίεση εξόδου αλλά αναθερμασμένη στη μέγιστη θερμοκρασία T1. Εκτονώνεται εκ νέου έως ότου η πίεση λάβει τιμή ίση με το τέλος εκτόνωσης της δεύτερης βαθμίδας και φυσικά με θερμοκρασία Τ3μικρότερη Τ3<Τ2< Τ1, Εξερχόμενη εκ νέου η συνολική παροχή του πεπιεσμένου αέρα από τον αεριοστρόβιλο (Κ) αναθερμαίνεται στη μέγιστη θερμοκρασία Τ1 διασχίζοντας την ομάδα των θερμικών εναλλακτών(Θ3) σε αντίστροφη ροή απ αυτήν του διαθερμικού λαδιού εξερχόμενου από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η3.Και οδηγείται πάλι για εκτόνωση εισερχόμενο εκ νέου στον αεριοστρόβιλο στην ίδια πίεση αλλά με την μέγιστη θερμοκρασία Τ1, αλλά πριν εισέλθει συμπαρασύρει τον υδρατμό αποθηκευμένο στην στην θερμομονωμένη δεξαμενή (Ζ2) στην ίδια περίπου πίεση και μέγιστη θερμοκρασία Τ1.Και το κοινό ρευστό εκτονώνεται μέχρι 1.5 bar και 38 °C.
Η ενέργεια αυτή έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης του αεριοστροβίλου(Κ) κατά 20% ,όπως προκύπτει από τον υπολογισμό στο επισυναπτόμενο παράδειγμα. Το διαθερμικό λάδι ψύξεως μετά την εκχώρηση του θερμικού φορτίου που γίνεται εν συνεχεία επιστρέφει στις αντίστοιχες θερμομονωμένες δεξαμενές Η4,Η5, Η6Η7και να επιστρέφει και πάλι στη δεξαμενή (Δ1) Με την είσοδο του πεπιεσμένου αέρα στην κεφαλή του αεριοστροβίλου (Κ) τίθεται σε περιστροφή ο άξονας του αεριοστροβίλου(Κ)καθώς και της ηλεκτρογεννήτριας που είναι συνδεδειιένη απ ευθείας στον άξονα περιστροφής παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια στους ακροδέκτες αυτής.
Με τον εξερχόμενο αέρα εκτόνωσης από τον αεριοστρόβιλο στη θερμοκρασία π.χ. T=38C° περίπου, και κατάλληλη πίεση 1.5 bar, δύναται να επιτευχθεί και τηλεθέρμανση. Η θερμοκρασία του εξερχόμενου αέρα εξαρτάται από την πίεση που θα επιλέξουμε να γίνει η εκτόνωση.
Με τον τρόπο αυτό καθίσταται εύρυθμη και αξιόπιστη η λειτουργία του συστήματος , διότι αίρεται η πιθανότητα δημιουργίας πάγου στα πτερύγια της τουρμπίνας με αποτέλεσμα τη μη λειτουργία του συστήματος
Το σχέδιο (1) απεικονίζει την βασική δομή της διάταξης μετατροπής αιολικής ενέργειας η φωτοβολταϊκής ενέργειας η συνδυαστικά και των δυο ΑΠΕ ,σε ηλεκτρική με ικανότητα αδιάκοπης παροχής και παροχής ενεργειακής αυτονομίας.
Και κατα συνεπεια οταν υπαρχει απνοια ή μη επαρκής ηλιοφάνεια είτε όχι, από την δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ) του πεπιεσμένου αέρα(Μ) εξέρχεται ο αέρας και εισέρχεται σε έναν αεριοστρόβιλο (Κ), αφ'ότου διέλθει πρίν από ομάδες θερμικών εναλλακτών και θερμανθεί , και αυτό επαναλαμβάνεται σε καθορισμένα στάδια από προηγη θείσα θερμοδυναμική ανάλυση, επέρχεται η εκτόνωση του πεπιεσμένου αέρα προκαλώντας την περιστροφική κίνηση του άξονα του αεριοστροβίλου (Κ), ο οποίος θέτει σε περιστροφή την ηλεκτρογεννήτρια (6) που είναι συνδεδεμένη με αυτόν παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια.
Αυτή η διαδικασία αποθήκευσης πεπιεσμένου αέρα μπορεί να γίνει οιανδήποτε στιγμή επιθυμούμε με την αυτόματη θέση σε λειτουργία των αεροσυμπιεστών από την παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια της ανεμογεννήτριας (Α) και της αντίστοιχης φωτοβολταϊκής(Β) γεννήτριας και παράλληλα να παράγεται ηλεκτρική ενέργεια από την ηλεκτρογεννήτρια που είναι συνδεδεμένη με τον άξονα περιστροφής, του αεριοστροβίλου (Κ).
Για την πλήρη αυτοματοποίηση και λειτουργία του συστήματος το όλον σύστημα συνοδεύεται από φίλτρα, γρανάζια, κόμπλερ, μειωτήρες, αισθητήρες, θερμόμετρα, πρεσσοστάτες, PLC, inverters κ.α. των οποίων οι ηλεκτρονικές απολήξεις καταλήγουν στον πίνακα διαχείρισης της διάταξης.
Με αυτήν την διάταξη καθίσταται αδιάκοπη η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας άνευ διαλείψεων απ’ αυτές τις ΑΠΕ βασιζόμενες στην ταχύτητα του ανέμου ή στην επαρκή ηλιοφάνεια και καθίσταται πλήρως αξιόπιστη καθώς η διάταξη αυτή εξομαλύνει το μεταβαλλόμενο φορτίο με ότι αυτό συνεπάγεται λειτουργικά και οικονομικά ,για ενδεχόμενη
είσοδό του στο δίκτυο ,που προκύπτει λόγω της στοχαστικής φύσεως των
ΑΠΕ. Στην κατάθεσή μου με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Νο 1008370 είχε
περιγράφει ότι.
Ως γνωστόν, συμπιέζοντας αέρα αυτός θερμαίνεται και η θερμότητα
αυτή πρέπει να απαχθεί προς το περιβάλλον ούτως ώστε η θερμοκρασία
να παραμείνει σταθερή. Στην πράξη για να ψύξουμε έναν συμπιεστή του
προσάγουμε έναν εσωτερικό συμπαγή εναλλάκτη θερμότητας
αέρος/αέρος ούτως ώστε να βελτιστοποιηθεί η μετάδοση θερμότητας η
θερμικό εναλλάκτη υγρού/αέρα, για την απαγωγή της παραγόμενης
θερμότητας από τους συμπιεστές (υγρόψυκτους) ως απόβλητο και την
προσαγωγή της για τη θέρμανση του εισερχομένου πεπιεσμένου αέρα
στη κεφαλή του αεριοστροβίλου, για αύξηση της ενθαλπίας.
Για τα ιδανικά αέρια κατά την ισοθερμική μετατροπή:
όπου P είναι η απόλυτος πίεση, V είναι ο όγκος της δεξαμενής, R η
παγκόσμια σταθερά των αερίων, Τ είναι η απόλυτος θερμοκρασία και
W είναι η αποθηκευμένη ενέργεια.
Ετσι εχουμε περιπου
Στην υπό κατάθεση τροποποίησης αυτής της ευρεσιτεχνίας Ν01008370 γίνεται σαφής κατασκευαστικά ο τρόπος και η μέθοδος υλοποίησης.
Μια μονάδα με πολύ μεγάλη αποθηκευτική ικανότητα πεπιεσμένου αέρα συγκριτικά με μία άλλη περιορισμένης αποθηκευτικής ικανότητος θα παράξει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια. Η μεγάλης κλίμακας αποθήκευση ενέργειας υπό μορφή πεπιεσμένου αέρα μπορεί να παράξει ηλεκτρική ενέργεια για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να υπάρχει ανεμους, η επαρκης ηλιοφανεια και να απαντησεί στη ζήτηση φορτίου και να επιτύχουμε ταύτιση της καμπύλης ζήτησης ενέργειας με αυτήν της προσφοράς.
Η δυνατότητα λειτουργίας Α/Γ με ταυτόχρονη παρουσία Φ/Β για παροχή ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνει την ενεργειακή αυτονομία.
Επειδή η ισχύς της παραγόμενης ενέργειας εξαρτάται από την παροχή, διότι όπως είναι γνωστό Ρ(Κw)=Μ(ΔΗ)ς/860Χ ηt=Μ(ΔΗ)ς/ 1000 με ηt=0.86 και Μ παροχή μάζας πεπιεσμένου αέρα και ΔΗ η ενθαλπική βαθμίδα ανάλογα με τις ανάγκες μας, αυξομειώνουμε την παροχή πεπιεσμένου αέρα στην κεφαλή εισόδου του αεριοστροβίλου, ούτως ώστε η καμπύλη ζήτησης να ταυτιστεί με την καμπύλη προσφοράς.
Τεχνικά αυτό επιτυγχάνεται με ένα ελεγκτή στροφών του άξονα περιστροφής ούτως ώστε να έχουμε σχεδόν πάντοτε συχνότητα 50 Hz που υπαγορεύεται από τις ανάγκες του δικτύου και ο οποίος διαχειρίζεται μία βαλβίδα στην κεφαλή του αεριοστροβίλου.
Έτσι, όταν η ζήτηση φορτίου μειώνεται, ο ελεγκτής στροφών δίνει εντολή στην βαλβίδα να περιορίσει την μάζα του πεπιεσμένου αέρα που θα εισέλθει στον αεριοστρόβιλο, και όταν η ζήτηση αυξάνεται - με την ίδια διαδικασία η βαλβίδα επιτρέπει αύξηση της μάζας, με συνέπεια την αύξηση ισχύος.
Αυτό έχει και ως συνέπεια την αύξηση της ενεργειακής αυτονομίας που προκύπτει ως συνέπεια της διάταξης να μην σπαταλά ενέργεια περισσότερη απ όση ακριβώς έχει ανάγκη ο χρήστης.
Ο χρόνος μετατροπής της ενέργειας υπό μορφή πεπιεσμένου αέρα και έκχυσης στο δίκτυο με αυτή τη διάταξη κυμαίνεται στα 10-15 sec , εν συγκρίσει με την 1 ώρα περίπου των υδροηλεκτρικών μονάδων, των 10 ωρών των θερμοηλεκτρικών παραγωγικών ζευγών (αξονικών συμπιεστών-θαλάμου καύσης-αεριοστροβίλων-ηλεκτρογεννήτριας), των 2 ημερών περίπου των θερμοηλεκτρικών μονάδων παραγωγής ισχύος και της μίας εβδομάδας των πυρηνικών μονάδων.
Η ταχύτητα αναπλήρωσης της αποθηκευτικής ικανότητος του ταμιευτήρα (σύνολο των αεροστεγών δεξαμενών) εξαρτάται από την διαθέσιμη αιολική-ηλιακή ενέργεια και κατά συνέπεια από τον αριθμό και την δυναμικοτητα, των αιολικων-φωτοβολταικων μηχανών για την σύλληψή της. Περισσότερη αιολική-φωτοβολταϊκή ενέργεια συλλαμβάνεται, ταχύτερα αναπληρώνεται ο ενεργειακός ταμιευτήρας. Ένα σενάριο χρήσης αυτής της κατευθυνόμενης αιολικήςφωτοβολταϊκής ενεργειακής διάταξης είναι η μείωση της απρόβλεπτου φύσης ενός αιολικού-φωτοβολταϊκού πάρκου, όταν οι αιολικές μηχανές δεν περιστρέφονται είτε δεν υπάρχει επαρκής ηλιοφάνεια.
Αυτή η κατευθυνόμενη διάταξη παράγει ισχύ με αξιοπιστία και περισσότερη από την παραγόμενη σε αντίστοιχα συμβατικά αιολικά παρκα η φωτοβολταϊκα με υψηλές τιμές καλλίτερη χρήση και ικανότητα μετάδοσης, Δηλαδή ένα συμβατικό αιολικό-φωτοβολταϊκό πάρκο δυναμικότητος 100 MW παράγει μόνο το 30-40% εν αντιθέσει με την προτεινόμενη διάταξη που θα παράγει 90-100 MW.
Στην πράξη η μονάδα θα αποθηκεύει όταν η ζήτηση φορτίου είναι χαμηλή και θα παράγει ισχύ όταν απαιτείται.
Πρέπει επίσης να επισημάνουμε ότι το σύστημα είναι σπονδυλωτό και ότι αρχίζοντας από μία δεδομένης ισχύος και αποθηκευτικής δυναμικότητος μονάδα, μπορούμε προσθέτοντας στοιχεία με τον κατάλληλο τρόπο σε αυτήν να δύναται να ανταποκριθεί σε όποιες ενεργειακές απαιτήσεις απαιτηθούν.
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΥΤΟΝΟΜΙΑΣ ΑΠΟ ΑΙΟΛΙΚΗ ΚΑΙ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΚΑΙ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΟΣ
Διαθέτουμε ισχύ προερχόμενη είτε από ένα φωτοβολταϊκή γεννήτρια ή από μία Α/Γ ή συνδυαστικά και από τις δύο πηγές συνολικής ισχύος 900kW και διαθέτουμε γεωμετρικό όγκο για την αποθήκευση του πεπιεσμένου αέρα ίση με 600m<3>.
Η ενέργεια αυτή θέτει σε λειτουργία π.χ 4 αεροσυμπιεστές συνολικής ισχύος 4x73kW=292kW=0.292MWh οι οποίοι συμπιέζουν στα 200 bar και εισάγουν 280Nm /h ο καθένας ήτοι 280x5=1400 lt/h και συνολικά για τους τέσσερες αεροσυμπιεστές 4x1 400=5 600 lt/h.Για να πληρωθεί η δεξαμενή-σερπεντίνα των 600m<3>απαιτούνται 600000/5600= 107. 14 h.
Και άρα σημαίνει ότι η ενέργεια που θα δαπανηθεί ισούται με 107.14x0.292=3 1.28MWh.
Από την άλλη πλευρά η ενέργεια που θα παραχθεί σε αεριοστρόβιλο με δεδομένα εισόδου P=200bar ,T=200-270°C και σε τρία στάδια εκτόνωσης ήτοι 200-34bar, 34-11 bar, 11-1.1 bar ίση με 1MW.
Και επειδή η κατανάλωση ανά ώρα του πεπιεσμένου αέρα από τον αεριοστρόβιλο είναι 5000Nm /h και ο διαθέσιμος όγκος προς εκτόνωση είναι 600x200= 120000m3. Αυτό σημαίνει ότι ο αεριοστρόβιλος θα λειτουργήσει για 120.000/5000 =24h. Δηλαδή η ηλεκτρογεννήτρια θα παραξει 24ΜWh.Επιπλέον πραγματοποιώντας την έκχυση του ατμού στο τελευταίο στάδιο της εκτόνωσης θα έχουμε.
Η παραγωγή κορεσμένου νερού ανά ώρα κυμαίνεται στο 1.8m<3>/h και άρα έχουμε μία επιπρόσθετη ισχύ στον άξονα του αεριοστροβίλου ίση με Ρ Επειδή η ισχύς της παραγόμενης ενέργειας εξαρτάται από την παροχή, διότι όπως είναι γνωστό Ρ(Κw)=Μ(ΔΗ)ς/860Χ ηt=Μ(ΔΗ)ς/1000 με ηt=0.86 και Μ παροχή μάζας πεπιεσμένου αέρα και ΔΗ η ενθαλπική βαθμίδα θα έχουμε P=5000xl.2x0.132x70/1000=55.4Kw και πολλαπλασιαζόμενο επί 24 ώρες λειτουργίας προκύπτουν 1330.5 kw- 1.33 0MWh και άρα η συνολική παραχθείσα ενέργεια στους ακροδέκτες της ηλεκτρογεννήτριας, ισούται με 24+1.33=25.330MWh και δηλαδή η συνολική απόδοση της μονάδος ισούται με η=25.33/3 1.28=0,80
Είναι προφανές ότι η ανωτέρω μονάδα μπορεί να ανταποκριθεί για ενεργειακές απαιτήσεις μέγιστης ισχύος μέχρι 1MW και συνολικής κατανάλωσης 25MWh.
Για να επιτευχθεί ενεργειακή αυτονομία με τα ανωτέρω δεδομένα πρέπει για ασφάλεια αδιάλειπτου ηλεκτροτροφοδότησης η ημερήσια καταναλωση μας να μην υπερβει τις 3-4 MWh ημερησιως ,ουτως ώστε να έχει χρόνο αναπλήρωσης της δεξαμενή ς-σερπεντίνας για τουλάχιστον 8 ημέρες ,έτσι ώστε οι πιθανότητες να έχουμε ηλιοφάνεια η αέρα να είναι σχεδόν βεβαιότητα η εάν δε, δεν επαρκεί ο χρόνος αυτός(που εξαρτάται από τα ανεμολογικά και δεδομένα ηλιοφάνειας του τόπου) μπορούμε να αυξήσουμε κατά το αναγκαίο μήκος τη δεξαμενή -σερπεντίνα ,για να έχουμε την βεβαιότητα της ενεργειακής αειφόρου αυτονομίας.
Claims (15)
1. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας, αποτελείται από αιολικές μηχανές και φωτοβολταϊκές γεννήτριες συνδυαστικά ή ανεξάρτητες, θέτουν σε λειτουργία μηχανικά η ηλεκτρικά συνδεόμενες κατάλληλους αεροσυμπιεστές οι οποίοι συμπιέζουν τον αέρα σε υψηλή πίεση και τον συμπιεσμένο αέρα, αφού τον αφυγράνουν με φίλτρα προσροφητικού τύπου ολικής σχεδόν αφύγρανσης, τον οδηγούν τον πεπιεσμένο αέρα για αποθήκευση σε κατάλληλες αεροστεγείς δεξαμενές οι οποίες λειτουργούν και ως συγκοινωνούντα δοχεία, χαρακτηρίζεται από το ότι οι προαναφερόμενες αεροστεγείς δεξαμενές είναι τύπου coil δηλαδή μία ενιαία δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ),αποτελούμενη από κοινούς εμπορικούς σωλήνες με πολύ μικρότερη διάμετρο (κατά προτίμηση εσωτερική διάμετρος 508 mm και κατά συνέπεια με πολύ μικρότερο πάχος (κατά προτίμηση 25 mm για 200 bar ), ικανό με ασφάλεια να ανταποκριθεί διαχρονικά σε υψηλές πιέσεις (άνω των 150bar) κατά προτίμηση 200 bar οποίοι θα ηλεκτροσυγκολληθούν επί τόπου και θα καλύψουν επιφανειακά σε παράλληλες γραμμές την διαθέσιμη επιφάνεια προς εγκατάσταση της μονάδος και με ασύγκριτα μικρότερο κόστος. Οι δε εξελιγμένοι αεροσυμπιεστές Γ1,Γ2Γ3Γ4συμπιέζουν τον ατμοσφαιρικό αέρα σε υψηλές πιέσεις και τον διοχετεύουν στην δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ)και παράλληλα η παραγόμενη θερμότητα από την συμπίεση , απάγεται από διαθερμικό λάδι και νερό σε θερμοκρασία( 160-270 °C) με προτίμηση την υψηλότερη επιτεύξιμη, διαμέσου μικρών θερμικών εναλλακτών E1,Ε2,Ε3,Ε4και αποθηκεύονται σε ξεχωριστές θερμό μονωμένες δεξαμενές , προερχόμενη από την χρήση σε κατάλληλη αναλογία αεροσυμπιεστών απαγωγής θερμότητος από την συμπίεση, με διαθερμικό λάδι -ψύξεως και νερό.
Ο πεπιεσμένος αέρας εξερχόμενος της δεξαμενής-σερπεντίνας(Μ) εισέρχεται σε εναν η ομάδα θερμικών εναλλακτών Θ1ανάλογα με την ισχύ της μονάδος και σε αντίστροφη ροή διατρέχει τον η την ομάδα των θερμικών εναλλακτών Θ1 το διαθερμικό λάδι -ψύξεως σε θερμοκρασία (160-270°C) από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η1,κατά προτίμηση την υψηλότερη επιτεύξιμη ,οι οποίοι θερμαίνουν τον πεπιεσμένο αέρα στην ίδια θερμοκρασία Τ1=( 160-270°C) και εξερχόμενος αυτών εισέρχεται στον αεριοστρόβιλο (Κ), όπου πραγματοποιείται η εκτόνωση μέχρι μιάς συγκεκριμένης πίεσης κατώτερης της αρχικής π.χ των 200 bar, καθορισμένης από την προηγηθείσα θερμοδυναμική ανάλυση και εξερχομενος του αεροστροβιλου σε κατωτερη πίεση και κατώτερη θερμοκρασία Τ2της εισαχθείσης ,αναθερμαίνεται με τον ίδιο τρόπο, διασχίζοντας τον η την ομάδα των θερμικών εναλλακτών Θ2,όπως στην αρχική εισαγωγή στην κεφαλή του αεριοστροβίλου αλλά με κατώτερη πίεση και επαναεισάγεται στην ίδια πίεση αλλά αναθερμασμένος με θερμοκρασία την ίδια(160-270°(2)=Τ1 με προτίμηση την υψηλότερη από την παροχέτευση διαθερμικού λαδιού από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η2.Ο αριθμός των αναθερμάνσεων για κάθε επιθυμούμενη ισχύ προσδιορίζεται προγενέστερα από την θερμοδυναμική ανάλυση και στο τελευταίο στάδιο, πριν λάβει χώραν το τελικό στάδιο εκτόνωσης με πραγματοποιημένη την αναθέρμανση από την εξερχόμενη θερμοκρασία Τ3του πεπιεσμένου αέρα, στην θερμοκρασία Τ1 από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η3διασχίζοντας τον η την ομάδα των θερμικών εναλλακτών Θ3,και πρίν να εισαχθεί στον αεριοστρόβιλο (Κ), εισάγουμε με έκχυση του υδρατμού αποθηκευμένου στην θερμομονωμένη δεξαμενή (Ζ2), στην ροή του πεπιεσμένου αέρα προκαλώντας ανάμιξη στην κατεύθυνση της εκτόνωσης του κοινού ρευστού εντός του αεριοστροβίλου (Κ).
Η εκτόνωση αυτή σε όλα τα στάδιά της θα προκαλέσει την περιστροφή του άξονα περιστροφής του αεριοστροβίλου (Κ) και κατά συνέπεια την περιστροφή της ηλεκτρογεννήτριας που είναι συνδεδεμένη με αυτόν παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια αθροιστικά από κάθε στάδιο, σύν από το στάδιο εκτόνωσης του υδρατμού στους ακροδέκτες αυτής. Και επιπλέον ο εξερχόμενος αέρας καθότι καθόλα υγειινός και σε θερμοκρασία περίπου 38°C θα χρησιμοποιηθεί για τηλεθέρμανση. Η εξαναγκασμένη ροή στο θερμοϋδραυλικό κύκλωμα του διαθερμικού λαδιού -ψύξεως και του νερού σε ξεχωριστό κύκλωμα εξασφαλίζεται δια μέσου πνευματικού συστήματος με πνευματική αποθήκη δεξαμενή, παρακλάδι της δεξαμενής- σερπεντίνας σε πίεση πολύ κατώτερη αυτής και μικρότερου όγκου καθώς και σε μικρότερη πίεση εξόδου 6-15bar του πνευματικού κυκλώματος, με μικρές φτερωτές που ο επιμηκυμένος άξονας περιστροφής λόγω υποχρεωτικής στεγανότητος συνδέεται με αντλία ώθησης του ρευστού στο θερμοϋδραυλικό κύκλωμα .
2. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με την αξίωση (1) , χαρακτηρίζεται από το ότι η υψηλή συμπίεση που επιτυγχάνουν οι αεροσυμπιεστές ( Γ1 Γ2Γ3Γ4) πρέπει να συνοδεύεται ταυτόχρονα και από υψηλή επιτεύξιμη θερμοκρασία στο ρευστό διαθερμικό λάδι -ψύξεως η νερό που απάγει την παραγόμενη θερμότητα από την συμπίεση του αέρα, μεταξύ των παρεμβαλλομένων μικρών θερμικών εναλλακτών( Ε1,Ε2,Ε3,Ε4), μεταξύ των σταδίων συμπίεσης Και αυτό επιτυγχάνεται από την σωστή επιλογή του αριθμού των βαθμιδών συμπίεσης στους αεροσυμπιεστές που προκύπτει από την προγενέστερη θερμοδυναμική ανάλυση, για να επιτευχθεί η μέγιστη θερμοκρασία παράλληλα με την συμπίεση, ούτως ώστε να μπορεί ναι χρησιμοποιηθεί ως πηγή θερμότητος σε υψηλή θερμοκρασία.
3. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1) και (2), χαρακτηρίζεται από το ότι το διαθερμικό λάδι ψύξεως η το κορεσμένο νερο που εχουν θερμανθει εισερχονται σε ξεχωριστές θερμομονωμένες δεξαμενές(Η1, Η2,Η3, Ζ2), ούτως ώστε να διατηρήσουν όσον το δυνατόν περισσότερο χρονικό διάστημα το επίπεδο της αρχικής θερμοκρασίας ,έως ότου οι αεροσυμπιεστές τεθούν πάλι σε λειτουργία και τροφοδοτήσουν πάλι με θερμικό φορτίο σε υψηλή θερμοκρασία τις δεξαμενές τροφοδότησης. .
4.Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1) και (2), χαρακτηριζεται απο το οτι η δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ) καταλήγει με φραγή στο τελευταίο άκρο της.
Κάθετα σε αυτήν και σε κατάλληλη απόσταση από το τελευταίο άκρο της και σε κατάλληλες αποστάσεις συγκολλώνται οι αναγκαίοι θερμικοί εναλλάκτες και δημιουργείται ο κατανεμητής της ροής του πεπιεσμένου αέρα , σύμφωνα με την δυναμικότητα της μονάδος, ούτως ώστε η ροή του πεπιεσμένου αέρα να διατρέχει κάθετα τους θερμικούς εναλλάκτες που απαιτούνται σε σχήμα Τ .Και οι οποίοι μπορούν να τοποθετηθούν εν παραλλήλω .όπως προείπαμε αλλά και ως συνέχεια ενός εκάστου εξ αυτών στο ελεύθερο άκρο αυτών, πρίν να ηλεκροσυγκολληθούν τα άκρα τους κατά την διεύθυνση ροής του πεπιεσμένου αέρα με έναν παρόμοιο γεωμετρικά και σε μέγεθος συλλεκτήρα του πεπιεσμένου αέρα.
5. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1),(2),(3),(4) χαρακτηρίζεται από το ότι ο πεπιεσμένος αέρας με την μέγιστη πίεση διέρχεται από τον εναλλάκτη η την ομάδα των θερμικών εναλλακτών (Θ1,για ανάκτηση θερμότητας από την σε αντίστροφη ροή διαθερμικού λαδιού ψύξεως υψηλής θερμοκρασίας, ως προς την ροή του πεπιεσμένου αέρα, εντός των θερμικών εναλλακτών , προερχόμενη από την τροφοδότηση από την θερμομονωμένη δεξαμενή αποθήκευσης διαθερμικού λαδιού -ψύξεως , υψηλής θερμοκρασίας(Ηι).
6.Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1)(2)(3),(4),(5), χαρακτηρίζεται από το ότι η θερμική ενέργεια εκχωρείται στη ροή του πεπιεσμένου αέρα σε κάθε στάδιο διαμέσου των ομάδων θερμικών εναλλακτών (Θ1,Θ2,Θ3) και παρέχεται από την αντίστοιχη θερμομονωμένη δεξαμενή αποθήκευσης διαθερμικού λαδιού -ψύξεως , υψηλής θερμοκρασίας(Η1Η2Η3).Και η ροή αυτή του διαθερμικού κλαδιού ψύξεως διατρέχει σε αντίστροφη ροή τον κάθε θερμικό εναλλάκτη ,με αυτήν του πεπιεσμένου αέρα και η εξαναγκασμένη ροή αυτού επιτυγχάνεται μεταξύ του εξωτερικού περιβλήματος του εναλλάκτη και της δέσμης των μικρής διαμέτρου σωλήνων ,απ όπου διέρχεται ο πεπιεσμένος αέρας , εξασφαλίζεται δε η κυκλοφορία δια μέσου αντλιών κινουμένων πνευματικά από μικρότερη πνευματική αποθήκη και σε μικρότερη πίεση.
7.Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1)(2)(3),(4),(5),(6), χαρακτηρίζεται από το ότι ο πεπιεσμένος αέρας εξερχόμενος της δεξαμενής- σερπεντίνας(Μ) πλησίον του τελευταίου άκρου της που είναι ο κατανεμητής της ροής εισέρχεται στους αντίστοιχους θερμικούς εναλλάκτες, ανακτά το θερμικό φορτίο από την αντίστροφη ροή σε κίνηση του διαθερμικού λαδιού υψηλής θερμοκρασίας και καταλήγει στον συλλεκτήρα του πεπιεσμένου αέρα με την μέγιστη θερμοκρασία Τ1.πρίν να εισέλθει στην κεφαλή του αεριοστροβίλου (Κ).
8. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1)(2)(3),(4),(5),(6),(7) χαρακτηρίζεται από το ότι ο πεπιεσμένος αέρας εξερχόμενος από τον συλλεκτήρα εισέρχεται στον αεριοστρόβιλο(Κ). και επιτρέπουμε να εκτονωθεί μέχρι μιάς ορισμένης πίεσης ,η οποία καθορίζεται από την
προγενεστερη θερμοδυναμική ανάλυση βάσει της οποίας καθορίζονται και οι επόμενες βαθμίδες εκτόνωσης.
Στο σημείο αυτό η παροχή του πεπιεσμένου αέρα εξέρχεται συνολικά του αεριοστροβίλου (Κ) με μικρότερη πίεση και θερμοκρασία της αρχικά εισερχομένης Τ1 ,και διατρέχει ένα παρόμοιο σύστημα με το αρχικό. Δηλαδή κατανεμητής ροής, θερμικοί εναλλάκτες συλλεκτήρας ,αλλά σε μικρότερη λειτουργική πίεση, όπου χορηγείται θερμότητα στην ίδια υψηλή θερμοκρασία από μία δεύτερη θερμομονωμένη δεξαμενή(Η2) και εισέρχεται εκ νέου στον αεριοστρόβιλο στην ίδια πίεση που εξήλθε αλλά θερμασμενο τον πεπιεσμενο αέρα στην ιδια αρχικη θερμοκρασία T1. Για να εκτονωθεί ξανά μέχρι την επόμενη βαθμίδα να εξέλθει, να ξαναθερμανθεί και να επαναεισαχθεί. Και ούτω καθεξής.
9. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1)(2)(3),(4),(5),(6),(7),(8) χαρακτηρίζεται από το ότι ο πεπιεσμένος αέρας, πρέπει εκ των ουκ άνευ να υποστεί αναθερμάνσεις, σε συγκεκριμένες βαθμίδες εκτόνωσης καθορισμένες από προηγηθείσα θερμοδυναμική ανάλυση, ούτως ώστε να αποφευχθεί η πιθανότητα δημιουργίας πάγου στα πτερύγια του αεριοστροβίλου (Κ)και κατά συνέπεια φραγής και παύσης λειτουργίας της μονάδος.
10. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1)(2)(3)(4),(5),(6),(7),(8),(9) χαρακτηρίζεται από το ότι, ο πεπιεσμένος αέρας στο στάδιο της τελευταίας εκτόνωσης και αφού προηγουμένως έχει αναθερμανθεί στη μέγιστη θερμοκρασία Τ1ιδία με την αρχική ,πρίν να εισέλθει στον αεριοστρόβιλο για την τελευταία εκτόνωση, από τη θερμομονωμένη δεξαμενή (Η3) , εκχύουμε στην ροή του πεπιεσμένου αέρα τον αποθηκευμένο ατμό από την θερμομονωμένη δεξαμενή (Ζ2), όπου διατηρούμε το κορεσμένο νερό στην ίδια πίεση και θερμοκρασία με την ροή του πεπιεσμένου αέρα ο οποίος συμπαρασύρει μαζί του τον υδρατμό, επιτυγχάνοντας την ανάμιξη αυτού με την ροή του πεπιεσμένου αέρα και εκτονώνοντας το κοινό ρευστό μέχρι την πίεση περίπου του 1. 1 bar και σε θερμοκρασία 3 8°C. Επιτυγχάνοντας αύξηση της θερμοδυναμικής απόδοσης του αεριοστροβίλου(Κ) κατά 20% της συνολικής απόδοσης της μονάδος.
11. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1)(2)(3)(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10) χαρακτηρίζεται από το ότι, ο πεπιεσμένος αέρας ευθύς αμέσως αφότου εισέρχεται στον αεριοστρόβιλο (Κ) θέτει σε περιστροφή την ηλεκτρογεννήτρια που είναι συνδεδεμένη με τον άξονα περιστροφής του αεριοστροβίλου (Κ) και στους ακροδέκτες της ηλεκτρογεννήτριας έχουμε παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Σε κάθε στάδιο εκτόνωσης έχουμε συγκεκριμένη παραγωγή ενέργειας και η συνολική παραγωγή ενέργειας ισούται με το άθροισμα της παραγόμενης ενέργειας ανά στάδιο, συν το ποσοστό ενέργειας που αντιστοιχεί στην εκτόνωση από την έκχυση του υδρατμού στο τελευταίο στάδιο του αεριοστροβίλου (Κ).
12. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής
ενεργειακης αυτονομιας συμφωνα με τις αξιώσεις (1)(2)(3)(4),(5),(6),(7),(8)(9),(10),(11) χαρακτηρίζεται από το ότι, ο άξονας του αεριοστροβίλου (Κ) είναι εξοπλισμένος ,με ελεγκτή στροφών και ο οποίος διαχειρίζεται μία βαλβίδα στην κεφαλή του αεριοστροβίλου. για την αυξομείωση της επιθυμητής ισχύος , ούτως ώστε να διαχειρίζεται την εισαγωγή της ενδεδειγμένης παροχής πεπιεσμένου αέρα αντιστοιχούσα στη παραγωγή της επιθυμητής ισχύος, ούτως ώστε η καμπύλη ζήτησης να ταυτίζεται με την καμπύλη προσφοράς.
13. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενεργειας για παραγωγη αδιάκοπης ηλεκτρικης ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις ( 1 )(2)(3)(4),(5),(6),(7),(8)(9),( 10),( 11 ),( 12) χαρακτηρίζεται από το ότι, λόγω της εκτόνωσης ο εξερχόμενος πεπιεσμένος αέρας είναι θερμός περίπου 38°C και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τηλεθέρμανση.
14. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις ( 1 )(2)(3)(4),(5),(6),(7),(8)(9),( 10),( 11 ),( 12),( 13 )χαρακτηρίζεται από το οτι, η χρήση που επιτελεί αυτή η διάταξη είναι η αποθήκευση και η αδιάκοπη παραγωγή ενέργειας και συνεπακόλουθα τη παροχή
ενεργειακής αυτονομίας.
15. Μέθοδος αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για αδιάκοπη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και παροχή ενεργειακής αυτονομίας χαρακτηρίζεται από αιολικές ή/και φωτοβολταϊκές γεννήτριες που θέτουν σε λειτουργία αεροσυμπιεστές (Γ1, Γ2, Γ3, Γ4) που συμπιέζουν τον αέρα και ταυτόχρονα απάγουν την παραγόμενη θερμότητα από την συμπίεση μέiσlω θερμικών εναλλακτών (El, Ε.2, Ε.3, Ε.4), οι οποίοι θερμικοί εν cαλoλiάlκτες θερμαίνοντας διαθερμικό λάδι ψύξεως και νερό το οποίο νερό αποθηκεύουν σε ξεχωριστές θερμομονωμένες δεξαμενές (Η. 1, Η.2, Η.3, Ζ.2) οδηγούν τον αέρα σε αεροστεγη δεξαμενη τυπου coil (Μ), όπου εξερχομενoς ο αέρας διασχίζει τις ομάδες των θερμικών εναλλακτών (Θ1), στους οποίους σε αντίστροφη ροή διατρέχει το καυτό διαθερμικό λάδι ψύξεως, όπου εκχωρείται το θερμικό φορτίο του λαδιού το οποίο θερμαίνει τον πεπιεσμένο αέρα πριν την είσοδό του στον αεριοστρόβιλο και εκτονώνεται σε καθορισμένη πίεση και θερμοκρασία (Τ2), από τον εν λόγω αεριοστρόβιλο εξέρχεται ο πεπιεσμένος αέρας και αναθερμαίνεται με τον ίδιο τρόπο όπως και στην πρώτη αναθέρμανση διασχίζοντας άλλη ομάδα εναλλακτών (Θ2) παρόμοια με την πρώτη σε μικρότερη πίεση της αρχικής και επαναεισέρχεται πάλι στην ίδια πίεση που εξήλθε αλλά με την θερμοκρασία ίδια της αρχικής (ΤΙ), για να εκτονωθεί και πάλι σε καθορισμένη πίεση που αντιστοιχεί στην επόμενη βαθμίδα, η εν λόγω εκτόνωση συνεχίζεται με τις ενδιάμεσες αναθερμάνσεις σε προκαθορισμενες βαθμι ες μεχρι την τελευταία αναθέρμανση στη τελευταία βαθμίδα, όπου απελευθερώνεται η ποσότητα υδρατμού που είναι αποθηκευμένη σε ξεχωριστή θερμομονωμένη δεξαμενή (Ζ2) στην ροή του πεπιεσμένου αέρα, εκτονώνοντας το κοινό ρευστό (πεπιεσμένου αέρα - υδρατμού) στην ίδια πίεση και θερμοκρασία στον αεριοστρόβιλο (Κ) αυξάνοντας την απόδοσή του.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GR20180100563A GR20180100563A (el) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για αδιακοπη παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και παροχη ενεργειακης αυτονομιας |
| EP19835712.1A EP3899212B1 (en) | 2018-12-18 | 2019-12-17 | Automatic wind and photovoltaic energy storage system for uninterrupted electricity generation and energy autonomy |
| PCT/GR2019/000090 WO2020128537A1 (en) | 2018-12-18 | 2019-12-17 | Automatic wins and photovoltaic energy storage system for uninterrupted electricity generation and energy autonomy |
| US17/415,732 US20220149697A1 (en) | 2018-12-18 | 2019-12-17 | Automatic wins and photovoltaic energy storage system for uninterrupted electricity generation and energy autonomy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GR20180100563A GR20180100563A (el) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για αδιακοπη παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και παροχη ενεργειακης αυτονομιας |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| GR20180100563A true GR20180100563A (el) | 2020-07-16 |
Family
ID=69159802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| GR20180100563A GR20180100563A (el) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για αδιακοπη παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και παροχη ενεργειακης αυτονομιας |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220149697A1 (el) |
| EP (1) | EP3899212B1 (el) |
| GR (1) | GR20180100563A (el) |
| WO (1) | WO2020128537A1 (el) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI730522B (zh) * | 2018-12-21 | 2021-06-11 | 丹麥商菱重維斯塔斯海上風力有限公司 | 用於風力渦輪機的直升機吊掛平台 |
| CN111928317A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-11-13 | 国网浙江省电力有限公司台州供电公司 | 用户侧微能网供能系统 |
| CN112069734B (zh) * | 2020-09-04 | 2022-02-22 | 华北电力大学 | 一种电热泵-热电联合系统的优化调控方法及系统 |
| CN114382560A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-22 | 中国建筑科学研究院有限公司 | 一种光伏发电与压缩空气储能耦合的热电联产系统 |
| CN117266944B (zh) * | 2023-11-22 | 2024-02-13 | 泉州装备制造研究所 | 一种基于储气罐温度控制的绝热压缩空气储能系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008152432A2 (en) * | 2007-06-12 | 2008-12-18 | Nicholas Pittas | Automatic wind generator arrangement for the production of continuous electrical power |
| WO2010125568A2 (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | Technion- Research And Development Foundation Ltd. | A system for wind energy harvesting and storage wising compressed air and hot water |
| EP2677169A1 (en) * | 2011-09-14 | 2013-12-25 | Beijing Xiangtian Huachuang Aerodynamic Force Technology Research Institute Company Limited | Natural energy storage and power generation method and power generation system thereof |
| GR1008370B (el) * | 2014-01-02 | 2014-12-16 | Νικολαος Παναγιωτη Πηττας | Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για παραγωγη αδιακοπης ηλεκτρικης ενεργειας και παροχης ενεργειακης αυτονομιας |
| EP2891793A1 (en) * | 2014-01-02 | 2015-07-08 | Nicholas Pittas | Automatic system of wind and photovoltaic energy storage for uninterruptible electric energy output providing energy autonomy |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1008370A (en) | 1909-12-01 | 1911-11-14 | Louis Robillot | Automatic fire-alarm. |
| US8572972B2 (en) * | 2009-11-13 | 2013-11-05 | General Electric Company | System and method for secondary energy production in a compressed air energy storage system |
| GB2528449B (en) * | 2014-07-21 | 2017-06-14 | Willoughby Essex Coney Michael | A compressed air energy storage and recovery system |
-
2018
- 2018-12-18 GR GR20180100563A patent/GR20180100563A/el unknown
-
2019
- 2019-12-17 EP EP19835712.1A patent/EP3899212B1/en active Active
- 2019-12-17 US US17/415,732 patent/US20220149697A1/en not_active Abandoned
- 2019-12-17 WO PCT/GR2019/000090 patent/WO2020128537A1/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008152432A2 (en) * | 2007-06-12 | 2008-12-18 | Nicholas Pittas | Automatic wind generator arrangement for the production of continuous electrical power |
| WO2010125568A2 (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | Technion- Research And Development Foundation Ltd. | A system for wind energy harvesting and storage wising compressed air and hot water |
| EP2677169A1 (en) * | 2011-09-14 | 2013-12-25 | Beijing Xiangtian Huachuang Aerodynamic Force Technology Research Institute Company Limited | Natural energy storage and power generation method and power generation system thereof |
| GR1008370B (el) * | 2014-01-02 | 2014-12-16 | Νικολαος Παναγιωτη Πηττας | Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για παραγωγη αδιακοπης ηλεκτρικης ενεργειας και παροχης ενεργειακης αυτονομιας |
| EP2891793A1 (en) * | 2014-01-02 | 2015-07-08 | Nicholas Pittas | Automatic system of wind and photovoltaic energy storage for uninterruptible electric energy output providing energy autonomy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220149697A1 (en) | 2022-05-12 |
| EP3899212B1 (en) | 2023-10-18 |
| EP3899212A1 (en) | 2021-10-27 |
| WO2020128537A1 (en) | 2020-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| GR20180100563A (el) | Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για αδιακοπη παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και παροχη ενεργειακης αυτονομιας | |
| EP2914918B1 (en) | Thermal energy storage system comprising a combined heating and cooling machine and a method for using the thermal energy storage system | |
| CN201924972U (zh) | 太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组 | |
| EP2891793A1 (en) | Automatic system of wind and photovoltaic energy storage for uninterruptible electric energy output providing energy autonomy | |
| CN104603570A (zh) | 用于能量生产的装置 | |
| CN111668861B (zh) | 风光热氢储一体化超临界蒸汽轮机发电系统 | |
| EP3134685B1 (en) | Broad band district heating and cooling system | |
| CN112513428A (zh) | 超高温热能储存系统 | |
| Tyner et al. | eSolar's modular, scalable molten salt power tower reference plant design | |
| CN102588020B (zh) | 太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组及实现方法 | |
| CN103925629A (zh) | 风力发电机调峰相变蓄能供热系统 | |
| AU2021234263B2 (en) | Renewable power generation system and method | |
| KR102326658B1 (ko) | 부하 추종 운전이 가능한 원전 열병합발전시스템 | |
| CN208347995U (zh) | 基于气液两相集热器的太阳能复叠有机朗肯循环发电系统 | |
| CN203797761U (zh) | 风力发电机调峰相变蓄能供热系统 | |
| WO2017055855A1 (en) | Improvements in heat recovery | |
| GR20200100011A (el) | Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για αδιακοπη παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και παροχη ενεργειακης αυτονομιας | |
| CN108506177A (zh) | 基于气液两相集热器的太阳能复叠有机朗肯循环发电系统 | |
| CN113141018A (zh) | 一种能满足电力供需与热力供需平衡的热电联产系统 | |
| Vuillerme et al. | Experimental results of 2018 test campaign of the ALSOLEN 450 prototype for direct steam generation and thermal storage | |
| CN102122825B (zh) | 温差蓄能网电调峰系统 | |
| RU2094709C1 (ru) | Пиковая теплоэлектрическая установка с накопителем тепла на фазовых переходах | |
| RU2170885C1 (ru) | Система теплоэнергоснабжения | |
| WO2023205013A1 (en) | System for generating electricity or hydrogen from natural gas | |
| WO2008102191A1 (en) | Closed energetic system for utilization of hot water heated by technologic waste heat or solar or geothermic way |