GR20200100011A - Αυτοματο συστημα αποθηκευσης αιολικης και φωτοβολταϊκης ενεργειας για αδιακοπη παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας και παροχη ενεργειακης αυτονομιας - Google Patents

Abstract

Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής 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( Γι, 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 θερμό μονωμένες δεξαμενές (Η1, Η2, Η3, Ζ2 ) τον οδηγούν σε αεροστεγή δεξαμενή τύπου coil δεξαμενή-σερπεντίνας (Μ). Η δεξαμενή καλύπτεται καθ όλο το μήκος και την περίμετρο της με ομοαξονικό περίβλημα από κατάλληλο υλικό σε κατάλληλη απόσταση από την εξωτερική επιφάνεια της (Μ), ούτως ώστε να σχηματίσει κυλινδρικό διάκενο απ όπου θα διέλθει το διαθερμικό λάδι από την δεξαμενή Η7 σύμφωνα με το σχέδιο (1) και σχέδιο (2). Εξερχόμενος ο πεπιεσμένος αέρας και αφού διέλθει του κατανεμητή ροής του αέρα για 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 άλλη ομάδα 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 Τ1. Εκχύοντας ένα ποσοστό του υδρατμού από την αποθηκευμένη σε ξεχωριστή θερμομονωμένη δεξαμενή (Ζ2) στην ροή του πεπιεσμένου αέρα, εκτονώνοντας τ ρας συν υδρατμός) στην ίδια πίεση και θερμοκρασία στον αεριοστρόβιλο (Κ), 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 ποσοστό από την ποσότητα υδρατμού στην αποθηκευμένη στην ξεχωριστή θερμομονωμένη δεξαμενή (Ζ2) στην διεύθυνση ροής του πεπιεσμένου αέρα, εκτονώνοντας το κοινό ρευστό (πεπιεσμένος αέρας συν υδρατμός) στην ίδια πίεση και θερμοκρασία στον αεριοστρόβιλο, επιτυγχάνουμε αύξηση κατά 40% 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). Διαμέσου της δοσολογίας έκχυσης υδρατμού ελέγχουμε την λειτουργία της μονάδος. Και επειδή η παροχή του πεπιεσμένου αέρα, όπως και του μίγματος (πεπιεσμένος αέρας συν υδρατμός) είναι ευθέως ανάλογη της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να ταυτιστεί με την ζήτηση ισχύος, 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

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΉΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΔΙΑΚΟΠΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΟΧΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΥΤΟΝΟΜΙΑΣ

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Στην κατάθεσή μου με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Ν01008370 του οποίου η συνοπτική περίληψη παρατίθεται. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας, χαρακτηρίζεται από το ότι αποτελείται από αιολικές μηχανές (Κ1) και φωτοβολταϊκές γεννήτριες (Κ2) συνδυαστικά ή ανεξάρτητες, οι οποίες θέτουν σε λειτουργία μηχανικά ή ηλεκτρικά συνδεόμενες κατάλληλους αεροσυμπιεστές (1), (2) που συμπιέζουν τον αέρα σε υψηλή πίεση και αφού τον αφυγράνουν με φίλτρα προσροφητικού τύπου ολικής σχεδόν αφύγρανσης (Τ1), (Τ2) τον οδηγούν σε αεροστεγείς δεξαμενές απ’ όπου εξερχόμενος και αφού διέλθει ενδεχομένως εκ νέου από φίλτρο αφύγρανσης (Τ3) του ιδίου τύπου, των κατάλληλων μειωτήρων πίεσης και διάφορων άλλων συσκευών (Τ4) ο πεπιεσμένος αέρας μπορεί να απορροφήσει την θερμότητα που εξήλθε από την λειτουργία των αεροσυμπιεστών ούτως ώστε να αυξήσει τον όγκο του εκτονώνεται σε έναν κατάλληλο αεροκινητήρα (5) εξοπλισμένο ούτως ώστε η παραγωγή ενέργειας να ταυτίζεται με την ζήτηση, ο άξονας περιστροφής του οποίου είναι συνδεδεμένος με τον άξονα μιας ηλεκτρογεννήτριας (6) στους ακροδέκτες της οποίας παράγεται ηλεκτρική ενέργεια και ψυχρός αέρας κατάλληλος για τηλεκλιματισμό (7).

Στο δίπλωμα αυτό εκτίθετο ένα καινοτομικό σύστημα αποθήκευσης και παραγωγής αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας με πρωτογενείς πηγές ενέργειας τις ανεμογεννήτριες και τις φωτοβολταϊκές γεννήτριες συνδυαστικά ή ανεξάρτητα και η επιλογή χρήσης τους κρίνεται βάσει του προσφερόμενου επιτόπιου αιολικού και φωτοβολταϊκού δυναμικού. Με την παρούσα βελτίωση το ανωτέρω δίπλωμα διαφοροποιείται ως προς το αρχικό στα ακόλουθα σημεία.

Διασαφηνίζεται με απολυτότητα επίσης.

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 ενδεικτικά από 15-35mm κατά προτίμηση τα 25 mm και εσωτερικής διαμέτρου ενδεικτικά από200-700πιπι 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 ενδεικτικά από τα 170-250 bar κατά προτίμηση τα 200 bar, μπορεί να δημιουργηθεί μεταφέροντας τους σωλήνες αυτούς στον χώρο εγκατάστασης και ηλεκτροσυγκολώντας τους μεταξύ τους και τοποθετώντας τους επιφανειακά στον διαθέσιμο χώρο. Το πάχος ενδεικτικά των 25mm μας εγγυάται λειτουργική ασφάλεια αντοχής δομής με εσωτερική πίεση μέχρι και 320bar, μολονότι η λειτουργική πίεση της μονάδος θα είναι κατά πολύ μικρότερη. Αλλά όλα αυτά τα τεχνικά στοιχεία εξαρτώνται από τις επιλογές που θα γίνουν για να ανταποκριθούν στις βέλτιστες τεχνικές υλοποίησης του προτεινόμενου συστήματος αποθήκευσης και παραγωγής ενέργειας διαφόρων δυναμικοτήτων. 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 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 του αέρα 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 στάδιο συμπίεσης ενός εκάστου των αεροσυμπιεστών. Και αυτά αποθηκεύονται σε χωριστές δεξαμενές

Γ) Διασαφηνίζεται με απολυτότητα επίσης.

1) Ότι η κυλινδρική δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ) θα περιβληθεί καθ όλο το μήκος της και την περίμετρό της με κατάλληλο περίβλημα , ούτως ώστε να δημιουργηθεί ένα διάκενο σχηματίζοντας δύο ομοαξονικούς κυλίνδρους- δεξαμενές -σερπεντίνες, (σχέδιο 2) εντός του οποίου θα διοχετευθεί διαθερμικό λάδι , ακόμα θερμό από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η7.

2)Οτι η διέλευση του διαθερμικού λαδιού εντός του διακένου, θα προέρχεται από τη δεξαμενή -συλλεκτήρα Η7(Οπως απεικονίζεται στο σχέδιο (1)) και εκχωρεί το υπόλοιπο αξιόλογο θερμικό φορτίο του διαθερμικού λαδιού στον πεπιεσμένο αέρα εντός της δεξαμενής -σερπεντίνας (Μ), πρίν να επιστρέφει πάλι στη δεξαμενή

3)Ότι η έκχυση του αποθηκευμένου υδρατμού με εκχυτή-steam-injector όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 4, εντός του αεριοστροβίλου , μπορεί να υλοποιηθεί και σε προγενέστερες βαθμίδες εκτόνωσης και το ότι ο έλεγχος λειτουργίας της μονάδος επιτυγχάνεται πλήρως αυξομειώνοντας την έκχυση μάζας υδρατμού, διότι η παραγόμενη ισχύς είναι ευθέως ανάλογος της μάζας και κατά συνέπεια επιτυγχάνεται η ταύτιση της καμπύλης ζήτησης με την καμπύλη προσφοράς. Προστίθεται μάζα υδρατμού εντός της μάζας του αέρα και επομένως αυξάνεται η συνολική μάζα και κατά συνέπεια η ισχύς, όταν η πίεση στην δεξαμενή (Μ) σταδιακά μειώνεται, προκειμένου να διατηρηθεί σταθερή η εξερχόμενη ισχύς.

4) Ότι για τη θερμομόνωση των δεξαμενών διαθερμικού λαδιού τροφοδοσίας, επιστροφών, όπως επίσης της δεξαμενής συλλεκτήρα, όλων των θερμικών εναλλακτών ,της δεξαμενής αποθήκευσης υδρατμού ,όπως και στο εξωτερική κυλινδρική επιφάνεια του περιβλήματος, θα βαφούν με ειδική βαφή κεραμικών νανοσφαιριδίων (σχέδιο 2) η οποία περιορίζει στο ελάχιστο την θερμική αγωγιμότητα λ=0.0012, και θα επιστρατευτούν συμπληρωματικά επίσης κλασσικές μέθοδοι θερμομόνωσης.

Σύντομη αναφορά στο σχέδιο 1, όπου απεικονίζονται οι πρωτογενείς πηγές ενέργειας η ανεμογεννήτρια(Α) και η φωτοβολταϊκή γεννήτρια (Β), ο αφυγραντήρας, η δεξαμενή σερπεντίνα πεπιεσμένου αέρα -coil (Μ), οι αεροσυμπιεστές Γ3,Γ2, Γ3, Γ4συνοδευόμενοι και από τους αντίστοιχους θερμικούς εναλλάκτες Ε3Ε2Ε3Ε4για την απαγωγή της παραγόμενης θερμότητος από την συμπίεση, από τις θερμομονωμένες δεξαμενές αποθήκευσης του λαδιού ψύξεως Η1, Η2, Η3, Η4, Η5, Η6, Η7και Δ1 καθώς και από τις αντίστοιχες για το κορεσμένο νερό Ζ1,Ζ2,όπως και από τους θερμικούς εναλλάκτες Θ1, Θ2, Θ3, τον αεριοστρόβιλο Κ με την συνδεδεμένη σ αυτόν ηλεκτρογεννήτρια. Στο σημείο αυτό δηλαδή της επιστροφής του διαθερμικού λαδιού από την δεξαμενή Η7προς την δεξαμενή Δ3γίνεται η διαφοροποίηση και η βελτιστοποίηση ως προς την προγενέστερη εκδοχή της.

Διασαφηνίζεται με απολυτότητα ότι η ροή του θερμού διαθερμικού λαδιού πρίν να εισέλθει στη δεξαμενή Δ3, εισέρχεται στο διάκενο που έχει κατασκευαστεί ομοαξονικά με διάμετρο έτι μεγαλύτερο της διαμέτρου δεξαμενής σερπεντίνας coil, με απλή λαμαρίνα λεπτού πάχους καθ' όλο το μήκος όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 1 και επιστρέφει πάλι στη δεξαμενή Δ1.

Σο σχέδιο (2) απεικονίζεται η τομή δύο ομοαξονικών κυλίνδρων με κατάλληλου μήκους διάκενο μεταξύ των δύο επιφανειών, ούτως ώστε να διέλθει το θερμό διαθερμικό λάδι εξερχόμενο από την δεξαμενή Η7και να εκχωρήσει το θερμικό φορτίο του στο πεπιεσμένο αέρα που ευρίσκεται εντός του εσωτερικού κυλίνδρου με πάχος ενδεικτικά 25 mm. Η ροή του διαθερμικού λαδιού είναι αντίστροφη αυτής που θα έχει ο πεπιεσμένος αέρας.

Και η επιδίωξη είναι να μεγιστοποιηθεί ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητος από τον εξωτερικό μεταλλικό μανδύα στο εσωτερικό του. Με τελικό στόχο την αύξηση της θερμοκρασίας του πεπιεσμένου αέρα εντός της δεξαμενής σερπεντίνας τύπου coil.

Εντός του διακένου θα υπάρχουν ορισμένα κατάλληλα ελατήρια, ούτως ώστε το διαθερμικό λάδι να καλύπτει-λούζει όλη την επιφάνεια του κυλίνδρου-δεξαμενή-σερπεντίνα, διότι διαφορετικά λόγω βαρύτητος θα όδευε μόνον στο κάτω μέρος του διακένου ,με αποτέλεσμα την μειωμένη μεταφορά της θερμότητος(λόγω μείωσης της επιφάνειας θερμικής ανταλλαγής) από το θερμό διαθερμικό λάδι στον πεπιεσμένο αέρα εντός της δεξαμενής-σερπεντίνας (Μ).

Η αιτία αυτής της διαφοροποίησης προέρχεται

1)από την θερμοδυναμική ανάλυση της όλης μονάδος αποθήκευσης και παραγωγής ενέργειας προκύπτει, ότι η παραγόμενη ενέργεια στην ηλεκτρογεννήτρια είναι μικρότερη της δαπανηθείσας για την αποθήκευσή της και η περαιτέρω μείωση αυτής της διαφοράς θα αυξήσει την συνολική απόδοσή της μονάδος .Η διαφορά αυτή απεικονίζεται με το εμβαδόν αυτής της διαγραμμισμένης επιφάνειας στον θερμοδυναμικό κύκλο σχέδιο 3 .

Και όσο μειώνεται αυτό το εμβαδόν τόσο αυξάνεται η απόδοση της μονάδος.

2)Ένα δεύτερο στοιχείο που συνδυάζεται με το πρώτο και προέρχεται από την Gasdynamic είναι το γεγονός οτι ο εξερχόμενος πεπιεσμένος αέρας ενδεικτικά από τα 200 bar (η από οιανδήποτε υψηλή πίεση) από τη δεξαμενή-σερπεντίνα (Μ) μειώνοντας την πίεσή του μειώνεται ταυτόχρονα και η θερμοκρασία του πάραυτα δηλαδή ενδεικτικά σε 10 λεπτά περίπου με μία δεδομένη παροχή φθάνει τους(-50 -100) °C .

Και επιφέρει άμεσα την διακοπή λειτουργίας της μονάδος λόγω φραγής των σωληνώσεων από σχηματισμό πάγου, διότι το ψυχρό θερμικό κύμα διαδίδεται με την ίδια ταχύτητα όχι μόνον κατάντη της εξόδου εκροής αλλά και ανάντη αυτής .

Αποτέλεσμα αυτού είναι ότι ο σχηματισμός πάγου όχι μόνον δημιουργείται στην σωλήνωση εκροής του πεπιεσμένου αέρα και επιφέρει φραγή, αλλά και στο εσωτερικό της δεξαμενής.

Για να αποφευχθεί η δημιουργία αυτού του φαινομένου και να διασφαλιστεί η ομαλή λειτουργία της μονάδος περιβάλουμε- ντύνουμε την δεξαμενή σερπεντίνα με έναν κυλινδρικό μανδύα ομοαξονικό από απλή λαμαρίνα η άλλο ενδεδειγμένο υλικό πάχους ολίγων mm. και διαμέτρου έτι μεγαλύτερο της αρχικής.

Δημιουργώντας ένα διάκενο ολίγων mm ενδεικτικά 20-30 mm και κατά μήκος των διακένων τοποθετούμε ελατήρια ούτως ώστε η ροή του διαθερμικού λαδιού που θα εισάγουμε να καλύπτει όλη την επιφάνεια της κυλινδρικής δεξαμενής σερπεντίνας (Μ) για να μη μειωθεί η επιφάνεια θερμικής ανταλλαγής.

Σε αυτό το σημείο εισάγουμε διαθερμικό λάδι από την δεξαμενή συλλεκτήρα των λαδιών επιστροφής από τις αναθερμάνσεις που έγιναν στις βαθμίδες εκτόνωσης της τουρμπίνας με μέση κυμαινόμενη θερμοκρασία ενδεικτικά μεταξύ (130-160) °C προσφέροντας θερμότητα στον πεπιεσμένο αέρα , ούτως ώστε να διατηρήσουμε οπωσδήποτε την θερμοκρασία του σταθερή και να μην επέλθει η παγοποίηση, κατά την εκροή του πεπιεσμένου αέρα η οποία και είναι η λειτουργία της μονάδος.

Στην πράξη εκμεταλλευόμαστε στο έπακρον την υπόλοιπη διαθέσιμη θερμότητα από την δεξαμενή συλλεκτήρα Η7και αντί να απωλεστεί την επαναεισάγουμε στην μονάδα , επιτυγχάνοντας ταυτόχρονα την διατήρηση της θερμοκρασίας ενδεικτικά π.χ περίπου τους 20°C του πεπιεσμένου αέρα ενδεικτικά π.χ στα 200bar εντός της δεξαμενής (Μ) και αποφυγή του σχηματισμού πάγου και παράλληλα αυξάνεται η θερμοδυναμική απόδοση της μονάδος.

Διότι επιστρέφοντας στη δεξαμενή Δ1το διαθερμικό λάδι με πολύ μειωμένη θερμοκρασία ενδεικτικά (15-20) °C και όχι με μεγαλύτερη, απαγάγει θερμότητα από τους αεροσυμπιεστές Γ1,Γ2, Γ3, Γ4διαμέσου των θερμικών εναλλακτών Ε1Ε2Ε3Ε4,με μεγαλύτερη θερμοδυναμική απόδοση.

Εάν για οιανδήποτε λόγο έχουμε συνδρομή άλλης ανανεώσιμης πηγής ενέργειας η απόβλητης θερμότητος επιτυγχάνεται αύξηση της θερμοκρασίας του πεπιεσμένου αέρα εντός της δεξαμενής (Μ) και αυτό θα είχε ως συνέπεια την αύξηση της πίεσης και αυτή θα επέφερε την αύξηση της παραγόμενης ισχύος λόγω διαστολής όγκου κατά την εκτόνωση. Η θερμοκρασία του πεπιεσμένου ατμοσφαιρικού αέρα στο εσωτερικό της κυλινδρικής δεξαμενής (Μ) κυμαίνεται περίπου στους 20 °C και η μεταφορά θερμότητος που είναι ίση με Q=m cpΔΤ και προέρχεται από το θερμό διαθερμικό λάδι του συλλεκτήρα επιστροφών λαδιού- δεξαμενή Η7και δεν μεταβάλλει ουσιαστικά την πίεση και την θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα στο σημείο εκροής και εισαγωγής του στον πρώτη συστοιχία θερμικών εναλλακτών Θ1.

Παράλληλα επιτυγχάνουμε την μείωση της θερμοκρασίας του διαθερμικού λαδιού στη δεξαμενή Δι η οποία θα κυμανθεί ενδεικτικά στους (15-20) °C , και η οποία είναι η ιδανική από θερμοδυναμικής απόψεως για την απαγωγή θερμότητος από τους αεροσυμπιεστές τροφοδοτώντας τους αντίστοιχους μικρούς θερμικούς εναλλάκτες Ε1Ε2Ε3Ε4.

Οι οποίοι με την σειρά τους λόγω της συμπίεσης του αέρα παράγουν θερμό διαθερμικό λάδι στη ανώτερη θερμοκρασία σύμφωνα με τις βαθμίδες συμπίεσης.

Είναι προφανές ότι η π.χ η συμπίεση από το 1 bar στα 200 bar θα γίνεται σε καθορισμένες βαθμίδες και όχι απ ευθείας διότι σε τέτοια περίπτωση 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 θερμοχωρητικότητας 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 δεξαμενή-σερπεντίνα, μεγάλου κυβισμού καθότι , επειδή το κάθε κυβικό μέτρο σε πίεση των 200 bar εκτονώνοντάς το σε έναν αεριοστρόβιλο παράγει ,όπως αποδεικνύεται από την θερμοδυναμική 30 kwh ,υπό κατάλληλες συνθήκες.

Επιπλέον είναι επιτακτική η ανάγκη επίτευξης υψηλής θερμοκρασίας είτε για το διαθερμικό λάδι είτε για το κορεσμένο νερό. Το μέν πρώτο για τη διασφάλιση της μη παγοποίησης του αέρα κατά την εκτόνωση, το δε δεύτερο για την επίτευξη υψηλής ενθαλπίας η οποία κατά την έκχυση στον αεροστρόβιλο θα αποδώσει ενέργεια αναμιγνυόμενο με τον πεπιεσμένο αέρα.

Και αυτό θα επιτευχθεί μειώνοντας τον αριθμό των βαθμιδών συμπίεσης. 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 πίεσης και ο συμπιεσμένος αέρας οδηγείται σε κατάλληλη δεξαμενή (αεροφυλάκιο σερπεντίνα υψηλής πίεσης (Μ)).

Για να απαχθεί-ψυχθεί ο πεπιεσμένος αέρας κατά την συμπίεση της πρώτης βαθμίδας με τιμές εκκίνησης ενδεικτικά π.χ 20°C(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 MOLLIER, ενω ταυτόχρονα πληρώνεται με πεπιεσμένο αέρα σε υψηλή πίεση η δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ) Ετσι παράγονται με τρεις βαθμίδες συμπίεσης στα 200 bar περίπου O.283kg/βαθμιδαx3 (βaθμίδες)xl.2kg/Nm3 x280Nm3/h=285 .26 kg/h νερό κορεσμένο από κάθε αεροσυμπιεστή π.χ ισχύος 73 περίπου kw που συμπιέζει π.χ 280 Nm /h ατμοσφαιρικού αέρα στα 200 bar η 0.574x3x1.2x280=578.5 kg/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, ειδικά όταν ο γεωμετρικός όγκος της δεξαμενής-σερπεντίνας (Μ) είναι μεγάλος και ο αριθμός των αεροσυμπιεστών είναι μικρός .Πρέπει να υπάρχει ένας λογικός συμβιβασμός μεταξύ της συνολικής παροχής που τροφοδοτούν ενδεικτικά 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 (Μ)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 lm στα 200 bar καταλαμβάνει όγκο 51t.Ta 280Nm / h θα καταλαμβάνουν όγκο 5x280=1400 και άρα οι 5 αεροσυμπιεστές μαζί 1400x5=70001t/h.

Και επειδή ο συνολικός όγκος της δεξαμενής -σερπεντίνα είναι 6000001t/70001t/h =85, 7h θα απαιτηθούν 85.7 ώρες για να πληρωθεί η δεξαμενή -σερπεντίνα και επιπλέον θα έχουν παραχθεί 85.7x578.5x4= 198.309.8 kg διαθερμικού λαδιού ψύξεως που θα κατανεμηθούν στις π.χ θερμό μονωμένες δεξαμενές υψηλής θερμοκρασίας 180-270°C τροφοδοσίας των θερμικών εναλλακτών. Και επιπροσθέτως παράγονται 85.7x285.26 = 24.447 kg κορεσμένου νερού στην θερμοκρασία ενδεικτικά 180-270°C σε ξεχωριστή θερμό μονωμένη δεξαμενή.

Οι θερμονωμένες οριζόντιες δεξαμενές έχουν γεωμετρικό όγκο 70m<3>και απαιτούνται 10 ,εάν ο αριθμός των σταδίων 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 συσσωρευμένη ποσότητα εντός των θερμομονωμένων δεξαμενών του διαθερμικού λαδιού σε υψηλή θερμοκρασία π.χ 190270°C θερμαίνουμε τον αέρα που έχουμε αποθηκεύσει ,πρίν να εισέλθει αυτός στην κεφαλή του αεριοστροβίλου , ούτως ώστε να αποφευχθεί η δημιουργία πάγου κατά την εκτόνωση.

Η μέθοδος είναι η ακόλουθη. Το αεροφυλάκιο -δεξαμενή- σερπεντίνα (Μ)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 διαμέτρου ενδεικτικά π.χ 19mm και 2.4mm πάχος και σε πολύ μεγάλο αριθμό .Ολοι αυτοί οι μικράς διαμέτρου σωλήνες και μήκους ενδεικτικά περίπου 8-9 μέτρων τέμνουν 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 ενδεικτικά στα 200 bar πρίν να εισέλθει στον αεριοστρόβιλο.

Η δέσμη αυτή των μικρών σωλήνων εμπεριέχεται σε έναν σωλήνα μεγαλύτερης διαμέτρου ενδεικτικά περίπου 800-900mm π.χ για ισχύ ενδεικτικά 1MW και από το άκρο του που είναι πλησίον του συλλεκτήρα, διοχετεύουμε διαθερμικό λάδι σε υψηλή θερμοκρασία ενδεικτικά 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 απήχθη 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 θερμαίνει 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 θερμικών εναλλακτών εισέρχεται στη δεξαμενή αποθήκευσης επιστροφής του διαθερμικού λαδιού κατωτέρας θερμοκρασίας Η7.

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 προκύπτουν όπως ενδεικτικά π.χ ( 200-110 bar) πρώτη βαθμίδα ,( 110-60 bar)δεύτερη βαθμίδα , (60-28bar)τρίτη βαθμίδα, (28-13 bar) τέταρτη βαθμίδα, (13-1.5 bar) πέμπτη βαθμίδα για δεδομένη παραγόμενη ισχύ.

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 ενδεικτικά π.χ από τα 200bar και με αρχική θερμοκρασία εξερχόμενος ενδεικτικά στα 110 bar και με θερμοκρασία κατώτερη της 190-270°C αρχικής , ενδεικτικά περίπου στα 160 °C, θα αναθερμανθεί πάλι με το σύστημα των θερμικών εναλλακτών που τροφοδοτούνται από θερμό διαθερμικό λάδι από την δεύτερη

θερμό μονωμένη δεξαμενή με την αρχική θερμοκρασία των 190-270°C και ο πεπιεσμένος αέρας θα εισέλθει εκ νέου στον αεριοστρόβιλο ενδεικτικά στα 110 bar αλλά με 190-270°C , για να εκτονωθεί εκ νέου μέχρι ενδεικτικά στα 60 bar και με κατώτερη θερμοκρασία ενδεικτικά περίπου155°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 ενδεικτικά στα 28 bar .Και να εκτονωθεί ενδεικτικά 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 ενδεικτικά 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 οι οποίοι τροφοδοτούνται με διαθερμικό λάδι υψηλής θερμοκρασίας δια μέσου των θερμομονωμένων δεξαμενών.

Μία για το διαθερμικό λάδι ψύξης σε υψηλή θερμοκρασία 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.

Το διαθερμικό λάδι καταλήγει μετά την διέλευση του στούς θερμικούς εναλλάκτες σε μία δεξαμενή συλλεκτήρα Η7, με θερμοκρασία την μέση των κατώτερων θερμοκρασιών επιστροφής του διαθερμικού λαδιού απ όλες τις βαθμίδες εκτόνωσης στον αεριοστρόβιλο και από την οποία οδηγείται αυτό το θερμό διαθερμικό λάδι να διασχίσει το διάκενο των δύο ομοαξονικών κυλινδρικών επιφανειών της δεξαμενής σερπεντίνας (Μ) ,όπως απεικονίζεται στο σχέδιο (2).

Το διαθερμικό λάδι μετά την εκχώρηση του θερμικού του φορτίου στον εξωτερικό χαλύβδινο κυλινδρικό μανδύα της δεξαμενής (Μ) ,με διασφαλισμένη την εξωτερική θερμομόνωση με νανοσφαιρίδια ειδικής βαφής ελάχιστης αγωγιμότητος λ=0.0012, και όχι μόνον , καταλήγει σε μία δεξαμενή κρύου διαθερμικού λαδιού

Η οποία με την σειρά της τροφοδοτεί τους μικρούς θερμικούς εναλλάκτες Ε1Ε2Ε3Ε4, 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 εκχωρείται και το υπόλοιπο θερμικό φορτίο του στον πεπιεσμένο αέρα εντός της δεξαμενής (Μ).

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. Γι αυτό περιορίζουμε το ΔΤ της εκτόνωσης. 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 του 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 θερμοϋδραυλικού κυκλώματος. Για να έχουμε μία εικόνα της ροής στο ανωτέρω κύκλωμα, προκύπτει, ότι για παραγωγή ενδεικτικά 1ΜW ο όγκος του απαιτούμενου προς κυκλοφορία διαθερμικού λαδιού ψύξεως πλησιάζει τους 4 τόνους ανά ώρα ενώ για παραγωγή ενδεικτικά π.χ 5MW απαιτούνται ενδεικτικά 18 τόννοι.

Επισημαίνουμε τώρα τη χρήση με απαγωγέα θερμότητος με νερό από τούς αεροσυμπιεστές που συμπληρώνουν κατ'αναλογία π.χ 4/1 την ομάδα των αεροσυμπιεστών που συμπιέζουν τον ατμοσφαιρικό αέρα ενδεικτικά 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 δημιουργούνται αποθηκεύονται σε ξεχωριστές θερμομονωμένες κατάλληλες δεξαμενές .

Επειδή από την θερμοδυναμική ανάλυση για δεδομένο αριθμό βαθμιδών και λόγο συμπίεσης και αντίστοιχα εκτόνωσης ,όπως το αναφερόμενο παράδειγμα, προκύπτει ένα πλεόνασμα κορεσμένου νερού 0.162kg ανά kg αέρα για συμπίεση ατμοσφαιρικού αέρα στα 200bar. Δηλαδή δαπανήθηκε περισσότερη ενέργεια από εκείνη που θα αποδοθεί κατά την εκτόνωση στον αεροστρόβιλο .

Πρέπει επίσης να επισημανθεί ότι ανάλογα με τις βαθμίδες συμπίεσης και τις βαθμίδες εκτόνωσης και τον λόγο συμπίεσης μεταβάλλεται και το πλεόνασμα νερού ανά αέρα που προκύπτει.

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 ενδεικτικά 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 ενδεικτικά 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 ενδεικτικά κυμαίνεται στους 35°C σε αυτήν αντιστοιχεί τιμή της ενθαλπίας H1=612kcal/kg°C η δε αρχική τιμή της ενθαλπίας του υδρατμού, πρίν την εκτόνωση 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.xΔΗxηt/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 η ανωτέρω σχέση γίνεται Ρ=ΜxΔΗ/1000

Οπου Μ ισούται με τη μάζα του ρευστού σε κιλά και ΔΗ η αντιστοιχούσα ενθαλπική βαθμίδα.

Όμως για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του αεριοστροβίλου μπορούμε να εκχύσουμε σταδιακά ενδεικτικά το 10-15% του υδρατμού στη προτελευταία βαθμίδα εκτόνωσης και το υπόλοιπο στη τελευταία βαθμίδα .Με αυτόν τον τρόπο αποφεύγουμε τον σχηματισμό σταγονιδίων στο κοινό ρευστό (πεπιεσμένος αέρας συν υδρατμός), με ότι αυτό συνεπάγεται και παράλληλα θα αυξηθεί η απόδοση του αεριοστροβίλου λόγω της αύξησης της μάζας του ρευστού.

Τότε η παραγόμενη ισχύς θα είναι η κάτωθι Ρ=ΜxΔΗ/1000 και όπως είναι λογικό αυξάνοντας την μάζα του μίγματος του κοινού ρευστού ( 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 συνολική ισχύς του αεροστροβίλου κατά 40%.

Εάν δε η θερμοκρασία του υδρατμού αυξηθεί στους 400-350°C, προερχόμενη π.χ από κοίλους ηλιακούς συλλεκτήρες-κάτοπτρα, ως πρόσθετη πρωτογενής πηγή ΑΠΕ επιτυγχάνεται πολύ υψηλή παραγωγή ενέργειας διότι αυξάνεται το ΔΗ.

Δηλαδή εάν με την εκτόνωση στον αεριοστρόβιλο π.χ σε 5 στάδια με ενδιάμεσες αναθερμάνσεις ανά στάδιο για παροχή ίση με 25.000Nm / h και με αρχικές τιμές P=200bar T=250°C προκύπτει παραγόμενη ισχύς 4.4MW.

Εάν εκχύσουμε την πλεονάζουσα ποσότητα υδρατμού 0.132kg νερού (με συμπίεση τεσσάρων βαθμίδων)κορεσμένου/kg αέραχ25000Νm<3>αέρα x 1.2kg( αέρα)/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.

Πρέπει να επισημανθεί ότι στο ανωτέρω ενδεικτικό παράδειγμα το πλεόνασμα του υδρατμού διαφοροποιήθηκε εξ αιτίας των διαφορετικών βαθμιδών συμπίεσης και εκτόνωσης

Η εφαρμογή αυτού του συστήματος θα επιφέρει μία αύξηση της παραγωγικής ισχύος της συνολικής μονάδος κατά 40%.

Η μέθοδος αυτή είναι μοναδική και δεν υπάρχει η δεν χρησιμοποιείται πουθενά στον κόσμο.

Η λειτουργία του συστήματος αυτού είναι 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 ενδεικτικά από 180-220 bar η και παραπάνω κατά προτίμηση 200 bar περίπου και τον οποίον διοχετεύουν στην αεροστεγή δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ), απ’ όπου ο ελεγχόμενος πεπιεσμένος αέρας οδηγείται προς εκτόνωση ,εφ όσον διέλθει πρίν από την ομάδα των θερμικών εναλλακτών (Θι) και του εκχωρηθεί θερμικό φορτίο από τη συσσωρευμένη θερμότητα που έχει αποθηκευτεί δια μέσου του διαθερμικού λαδιού σε θερμοκρασία ενδεικτικά Τ1=(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 μαζί με ποσοστό υδρατμού προερχόμενου από την θερμομονωμένη δεξαμενή(Ζ2) , που θα αναμιχθεί με τον πεπιεσμένο αέρα και αα εκτονωθεί εκ νέου και ούτω καθεξής , μέχρι και του τελευταίου σταδίου στην επαναεισαγωγή του αναθερμασμένου αέρα στη θερμοκρασία Τ1θα εκχύσουμε το υπόλοιπο ποσοστό του ατμού προερχόμενου από την θερμομονωμένη δεξαμενή(Ζ2) και θα επιτύχουμε ανάμιξη του αναθερμασμένου πεπιεσμένου αέρα μαζί με τον υδρατμό στην ίδια πίεση και θερμοκρασία ,για να εκτονωθεί ενδεικτικά 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 ενέργειας.

Ο αριθμός ενδεικτικά 170-250 bar για την δεξαμενή-σερπεντίνα, όπως και επίτευξη θερμοκρασιών ενδεικτικά 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 ενδεικτικά 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 ενδεικτικά π.χ των 600 από ομάδα 4 αεροσυμπιεστών ισχύος ο καθένας 73kw συμπιέζουν και αποδίδουν 280Nm<3>/h στα 200 bar και δηλαδή στέλνουν στη δεξαμενήσερπεντίνα(Μ) 280Nm<3>/h x51t/m<3>=14001t/h και άρα οι 4αεροσυμπιεστές θα στέλνουν συνολικά 4x1 400=5 6001t/h και επειδή ο όγκος της δεξαμενής-σερπεντίνας είναι 600Nm =600.0001t συνεπάγεται ότι θα απαιτηθούν600000/5600=107.141h.0 θερμοδυναμικός κύκλος της μονάδας αποθήκευσης με πεπιεσμένο αέρα απεικονίζεται στο σχέδιο 3 . Και άρα θα απαιτηθούν 107.14 ώρες λειτουργίας των αεροσυμπιεστών. Παράλληλα επειδή κάθε αεροσυμπιεστής παράγει ταυτόχρονα 578.5 kg/h /h διαθερμικό λάδι ψύξεως η 285.2 kg/h ,θα έχουν παραχθεί από την λειτουργία των τριών αεροσυμπιεστών 107x3x578.5=185.698.5 kg διαθερμικό λάδι ψύξεως στη θερμοκρασία Τ1που θα αποθηκευτεί στις θερμομονωμένες δεξαμενές Η1,Η2,Η3,και άλλες τρεις εφεδρικές αυτών και 107x285.2=30.516.4 kg κορεσμένου νερού που θα αποθηκευτούν στη θερμό μονωμένη δεξαμενή (Ζ2) στη θερμοκρασία Τ1.

Με την πλήρωση της δεξαμενής -σερπεντίνας ενεργοποιούμε την διοχέτευση του πεπιεσμένου αέρα από την δεξαμενή-σερπεντίνα στην ομάδα των θερμικών εναλλακτών Θχ την οποίαν σε αντίστροφη ροή διατρέχει η ροή του διαθερμικού λαδιού στη μέγιστη θερμοκρασία Τ1.προερχομένης από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η1.Και εκχωρεί το θερμικό φορτίο της στον πεπιεσμένο αέρα ,ο οποίος εισέρχεται στην κεφαλή του αεριοστροβίλου (Κ) με πίεση π,χ 200 bar και θερμοκρασία Τ1. 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 Τχ. Σε αυτό το σημείο εκχύουμε ένα ποσοστό του υδρατμού από την δεξαμενή Ζ2στον αναθερμασμένο πεπιεσμένο αέρα και το κοινό ρευστό(πεπιεσμένος αέρας συν υδρατμός) 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 T1διασχίζοντας 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 Τ1Και το κοινό ρευστό εκτονώνεται ενδεικτικά μέχρι π.χ 1.5 bar και 38 °C.

Η ενέργεια αυτή έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης του αεριοστροβίλου(Κ) κατά 40% ,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, Η6και καταλήγει στη δεξαμενή Η7.Απ όπου οδηγείται για να διασχίσει το διάκενο κατά μήκος της δεξαμενής (Μ) όπως απεικονίζεται στα σχέδια (1) και (2) και να επιστρέφει πάλι στη δεξαμενή (Δχ) με πολύ μειωμένη θερμοκρασία, κατάλληλη να απαγάγει την παραγόμενη θερμότητα από τους αεροσυμπιεστές(Γ1),(Γ2),(Γ3),(Γ4), διαμέσου των θερμικών εναλλακτών τους Ε1Ε2Ε3Ε4.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 συνδεδεμένη απ ευθείας στον άξονα περιστροφής παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια στους ακροδέκτες αυτής.

Με τον εξερχόμενο αέρα εκτόνωσης από τον αεριοστρόβιλο στη θερμοκρασία π.χ. ενδεικτικά 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 κατά συνέπεια όταν υπάρχει άπνοια ή μη επαρκής ηλιοφάνεια είτε όχι, από την δεξαμενή-σερπεντίνα (Μ) του πεπιεσμένου αέρα 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 προηγηθείσα 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 Ν01008370 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.

Έτσι έχουμε περίπου:

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 άνεμος, η επαρκής ηλιοφάνεια και να απαντήσει 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(Κνν)=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.

Σε αυτό το σημείο θα προστεθεί ένα νέο στοιχείο ως προς την προηγούμενη κατάθεση.

Η ελεγχόμενη έκχυση μάζας του υδρατμού στον αεριοστρόβιλο αποτελεί και τον έλεγχο λειτουργίας της μονάδας. Διότι καθότι εξέρχεται η μάζα του πεπιεσμένου αέρα και μειώνεται η πίεση εντός της δεξαμενής (Μ) ,ο αριθμός των στροφών καθίσταται ανεξέλεγκτος για να προσαρμοστεί στο δίκτυο με συχνότητα 50 Hz.

Με την ελεγχόμενη έκχυση του υδρατμού αντισταθμίζεται η απώλεια ενέργειας ούτως ώστε η παροχή ισχύος να είναι σταθερή στο χρόνο.

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 δυναμικότητα των αιολικών-φωτοβολταϊκών 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 πάρκα η φωτοβολταϊκά 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 ενδεικτικά π.χ 4 αεροσυμπιεστές συνολικής ισχύος 4x73kW=292kW=0.292MWh οι οποίοι συμπιέζουν στα 200 bar και εισάγουν 280Nm<3>/h ο καθένας ήτοι 280x5=1400 lt/h και συνολικά για τους τέσσερες αεροσυμπιεστές 4x1 400=5 600lt/h.Για να πληρωθεί η δεξαμενή-σερπεντίνα (Μ) των 600m 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, 11-1.1bar 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 παράξει 24MWh. Επιπλέον πραγματοποιώντας την έκχυση του ατμού στα τελευταία στάδια της εκτόνωσης θα έχουμε.

Η παραγωγή κορεσμένου νερού ανά ώρα κυμαίνεται στα 285.26kg/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=5000x1 .2x0. 162x70/1 000=68.04Kw και πολλαπλασιαζόμενο επί 24 ώρες λειτουργίας προκύπτουν 1632.96 kw=1.632MWh και άρα η συνολική παραχθείσα ενέργεια στους ακροδέκτες της ηλεκτρογεννήτριας, ισούται με 24+1 ,63=25.630MWh και δηλαδή η συνολική απόδοση της μονάδος ισούται με η=25.63/31.28=0,819

Είναι προφανές ότι η ανωτέρω μονάδα μπορεί να ανταποκριθεί για ενεργειακές απαιτήσεις μέγιστης ισχύος μέχρι και 1.4MW και συνολικής κατανάλωσης 25MWh.

Αλλά εάν επιθυμούμε να έχουμε σταθερή ισχύ στην έξοδο ενδεικτικά π.χ 1MW ,εκχύουμε την αναγκαία ποσότητα υδρατμού διαμέσου του εκχυτή υδρατμού , τέτοια ώστε να ισοβαθμίζει την απώλεια ενέργειας που προκαλείται λόγω της μείωσης της πίεσης στη δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ). Δηλαδή δια μέσου του εκχυτή επιτυγχάνεται ο έλεγχος λειτουργίας όλης της μονάδος. Το σύστημα ελέγχου αυτό δεν υπάρχει πουθενά στον κόσμο, σχετικά με τον έλεγχο της μονάδας αποθήκευσης και παραγωγής ενέργειας με χρήση πεπιεσμένου αέρα σε υψηλές πιέσεις .

Και αυτή είναι μία βασικότατη προϋπόθεση-απαίτηση για την θέση σε λειτουργία της μονάδος που ποτέ δεν επιλύθηκε και γιαυτό δεν λειτούργησε ποτέ μία τέτοια μονάδα στον κόσμο. Για να επιτευχθεί ενεργειακή αυτονομία με τα ανωτέρω δεδομένα πρέπει για ασφάλεια αδιάλειπτου ηλεκτροτροφοδότησης η ημερήσια κατανάλωσή μας να μην υπερβεί τις 3-4 MWh ημερησίως , ούτως ώστε να έχει χρόνο αναπλήρωσης της δεξαμενής-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 (6)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ

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 ενδεικτικά(κατά προτίμηση εσωτερική διάμετρος 508 mm και κατά συνέπεια με πολύ μικρότερο πάχος ενδεικτικά (κατά προτίμηση 25 mm για 200 bar ), ικανό με ασφάλεια να ανταποκριθεί διαχρονικά σε υψηλές πιέσεις (άνω των 150bar)ενδεικτικά κατά προτίμηση 200 bar, οποίοι θα ηλεκτροσυγκολληθούν επί τόπου και θα καλύψουν επιφανειακά σε παράλληλες γραμμές την διαθέσιμη επιφάνεια προς εγκατάσταση της μονάδος . Η δεξαμενή αυτή (Μ) θα καλυφθεί καθ όλο το μήκος της και την περίμετρό της με περίβλημα κατάλληλο ούτως ώστε να δημιουργηθεί ένα διάκενο όπως απεικονίζεται στο σχέδιο (1) και στο σχέδιο (2) ειδικότερα. Οι δε εξελιγμένοι αεροσυμπιεστές Γ1, Γ2Γ3Γ4συμπιέζοντας τον ατμοσφαιρικό αέρα σε υψηλές πιέσεις τον διοχετεύουν στην δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ)και παράλληλα η παραγόμενη θερμότητα από την συμπίεση , απάγεται από διαθερμικό λάδι και νερό σε θερμοκρασία ενδεικτικά(160-270°0)με προτίμηση την υψηλότερη επιτεύξιμη, διαμέσου μικρών θερμικών εναλλακτών Ε1, Ε2, Ε3, Ε4και αποθηκεύονται σε ξεχωριστές θερμομονωμένες 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 έναν η ομάδα θερμικών εναλλακτών Θ1, ανάλογα με την ισχύ της μονάδος και σε αντίστροφη ροή διατρέχει την ομάδα των θερμικών εναλλακτών Θ1το διαθερμικό λάδι -ψύξεως σε θερμοκρασία ενδεικτικά(160-270°C) από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η1, κατά προτίμηση την υψηλότερη επιτεύξιμη ,οι οποίοι θερμαίνουν τον πεπιεσμένο αέρα στην ίδια θερμοκρασία ενδεικτικάΤ1=(160-270°C) και εξερχόμενος αυτών εισέρχεται στον αεριοστρόβιλο (Κ),όπου πραγματοποιείται η εκτόνωση μέχρι μιάς συγκεκριμένης πίεσης κατώτερης της αρχικής ενδεικτικά π.χ των 200 bar, καθορισμένης από την προηγηθείσα θερμοδυναμική ανάλυση και εξερχόμενος του αεριοστροβίλου σε κατώτερη 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 ενδεικτικά την ίδια(160-270<0>C)=Τ1με προτίμηση την υψηλότερη από την παροχέτευση διαθερμικού λαδιού από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η2.Ταυτόχρονα εισάγουμε με έκχυση ένα ποσοστό του υδρατμού αποθηκευμένου στην θερμομονωμένη δεξαμενή (Ζ2), στην ροή του πεπιεσμένου αέρα προκαλώντας ανάμιξη στην κατεύθυνση της εκτόνωσης του κοινού ρευστού (πεπιεσμένος αέρας σύν υδρατμός)εντός του αεριοστροβίλου (Κ).Ο θερμοδυναμικός κύκλος της λειτουργίας της μονάδος απεικονίζεται στο σχέδιο 3 για τρεις βαθμίδες συμπίεσης και τρεις βαθμίδες εκτόνωσης.

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 Τ1από την θερμομονωμένη δεξαμενή Η3διασχίζοντας τον η την ομάδα των θερμικών εναλλακτών Θ3,και πρίν να εισαχθεί στον αεριοστρόβιλο (Κ), εισάγουμε με έκχυση ποσοστό 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 τα στάδια εκτόνωσης του υδρατμού στους ακροδέκτες αυτής. Και επιπλέον ο εξερχόμενος αέρας καθότι καθόλα υγειινός και σε θερμοκρασία ενδεικτικά 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.

Ο συνολικός όγκος των λαδιών επιστροφής από τους θερμικούς εναλλάκτες Θ1, Θ2 ,Θ3με κατώτερες θερμοκρασίες συσσωρεύεται από τις δεξαμενές Η4, Η5, Η6στη δεξαμενή Η7με θερμοκρασία ίση με τον μέσο αριθμητικό όρο αυτών και απ όπου οδηγείται να διέλθει εντός του διακένου μεταξύ των δύο κυλινδρικών επιφανειών. Της εξωτερικής κυλινδρικής επιφάνειας της δεξαμενής σερπεντίνας (Μ) και της εσωτερικής επιφάνειας του κυλινδρικού περιβλήματος-δεξαμενής ομοαξονικής ως προς την (Μ) ,αλλά με έτι μεγαλύτερη διάμετρο.

Το διαθερμικό λάδι εκχωρεί το υπόλοιπο θερμικό φορτίο που του έχει απομείνει στον πεπιεσμένο αέρα εντός της δεξαμενής (Μ)και εισέρχεται στη δεξαμενή Δ1με πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία.

Επιπλέον για την θερμομόνωση όλων των δεξαμενών και θερμικών εναλλακτών θα γίνει χρήση βαφής κεραμικών νανοσφαιριδίων για να ελαχιστοποιηθούν οι θερμικές απώλειες. Ο έλεγχος λειτουργίας της μονάδος επιτυγχάνεται δια μέσου της δοσολογίας έκχυσης υδρατμού στον αεριοστρόβιλο, εκχύοντας ανάλογη ποσότητα υδρατμού εντός αυτού με την περιγραφείσα διαδικασία σχέδιο 4, ούτως ώστε να ταυτίζεται η καμπύλη ζήτησης ισχύος με την καμπύλη προσφοράς, ανεξάρτητα εάν ταυτόχρονα μειώνεται η πίεση εντός της δεξαμενής (Μ).Οιανδήποτε άλλη συνδρομή ανανεώσιμης ενέργειας η απόβλητης θερμότητας στη διάταξη αυτή θα αυξήσει την θερμοδυναμική απόδοση της μονάδος και κατά συνέπεια την παραγόμενη ενέργεια της μονάδος.

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 δεξαμενή αυτή (Μ) θα καλυφθεί καθ όλο το μήκος της και την περίμετρό της υδατοστεγώς με περίβλημα κατάλληλο, ούτως ώστε να δημιουργηθεί ένα διάκενο για να διασχιστεί από θερμό διαθερμικό λάδι, όπως απεικονίζεται στο σχέδιο (1) και στο σχέδιο (2) ειδικότερα. Δηλαδή διάκενο μεταξύ της εξωτερικής κυλινδρικής επιφάνειας της δεξαμενής σερπεντίνας (Μ) και της εσωτερικής επιφάνειας του κυλινδρικού περιβλήματος-δεξαμενής ομοαξονικής ως προς την (Μ) ,αλλά με έτι μεγαλύτερη διάμετρο και θερμομονωμένη εξωτερικά.

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 που συσσωρεύεται από τις επιστροφές των λαδιών με θερμοκρασίες κατώτερες της εισαχθείσης μετά την διέλευσή των από τους θερμικούς εναλλάκτες Θ1,Θ2,Θ3συσσωρεύονται στη θερμομονωμένη δεξαμενή Η7, με προκύπτουσα θερμοκρασία τον μέσο αριθμητικό όρο αυτών ενδεικτικά π.χ(130-160)°C και οδηγείται να διέλθει διαμέσου του διακένου ,όπως αυτό απεικονίζεται στο σχέδιο (1) και ειδικότερα στο σχέδιο (2) σε αντίστροφη ροή ,όπου εκχωρεί το υπόλοιπο θερμικό φορτίο που του έχει απομείνει στον πεπιεσμένο αέρα εντός της δεξαμενής (Μ) και επιστρέφει πάλι στη δεξαμενή Δι με πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία και να κλείσει το κύκλωμα του διαθερμικού λαδιού.

4. Αυτόματο σύστημα αποθήκευσης αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή αδιάκοπης ηλεκτρικής ενέργειας και παροχής ενεργειακής αυτονομίας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1) και (2), και (3) χαρακτηρίζεται από το ότι ό έλεγχος της λειτουργίας της μονάδος επιτυγχάνεται με δοσολογημένη έκχυση υδρατμού αποθηκευμένου στη δεξαμενή Ζ2, διαμέσου καταλλήλως σχεδιασμένου εκχυτή σχέδιο 4. Η έκχυση υδρατμού μπορεί να γίνει σε περισσότερες βαθμίδες .όπως έχει περιγράφει. Εκχύοντας καθορισμένη μάζα υδρατμού διαμέσου του εκχυτή αναμιγνύονται ο πεπιεσμένος αέρας με τον υδρατμό και το εισαγόμενο κοινό ρευστό εντός του αεριοστροβίλου αυξάνει την ισχύ του, απ εκείνη που είχε χωρίς την ανάμιξη με τον υδρατμό. Αυτή η ξεχωριστή ελεγχόμενη δημιουργία ισχύος διαμέσου της έκχυσης μάζας υδρατμού στον αεριοστρόβιλο μας επιτρέπει να ελέγξουμε τη παραγόμενη ισχύ όλης της μονάδος αποθήκευσης και παραγωγής ενέργειας ενώ μειώνεται η πίεση στη δεξαμενή -σερπεντίνα (Μ).

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 όλες οι δεξαμενές και οι θερμικοί εναλλάκτες οι οποίοι χρήζουν θερμομόνωσης θα βαφούν με βαφή κεραμικών νανοσφαιριδίων , ούτως ώστε να περιοριστούν οι θερμικές απώλειες διότι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητος αυτής της βαφής είναι πολύ μικρός. Συνεπικουρούμενοι συμπληρωματικά με τις κλασσικές μεθόδους θερμομόνωσης για την ελαχιστοποίηση των θερμικών απωλειών.

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,οιανδήποτε άλλη συνδρομή ανανεώσιμης ενέργειας η απόβλητης θερμότητας στη διάταξη αυτή θα αυξήσει την θερμοδυναμική απόδοση της μονάδος και κατά συνέπεια την παραγόμενη ενέργεια της μονάδος.