RO135124B1 - Procedeu de stocare şi producere a energiei electrice prin utilizarea aerului comprimat - Google Patents

Description

Orice persoană are dreptul să formuleze în scris și motivat, la OSIM, o cerere de revocare a brevetului de invenție, în termen de 6 luni de la publicarea mențiunii hotărării de acordare a acesteia

Invenția se referă la un procedeu de stocare și producere a energiei electrice prin utilizarea aerului comprimat.

Până în prezent, stocarea energiei electrice se produce, la modul general, pe cale electrochimică, prin acumulatori sau prin stocare electrică, utilizând bobine supraconductoare și condensatori.

De asemenea, producerea energiei electrice se realizează, la scară mare, de către hidrocentrale, termocentrale, centrale nuclear-electrice, iar la o scară redusă, de către panouri solare, parcuri eoliene și grupuri moto-generatoare.

Grupurile moto-generatoare ce produc curent electric dotează, în prezent, majoritatea spitalelor din lume (săli de operație), precum și alte instalații sau agregate care, în cazul întreruperii accidentale a alimentării cu energie electrică, produc nemijlocit energia electrică necesară în regim de urgență. În cazul utilizării grupurilor moto-generatoare pentru producerea curentului electric, randamentul efectiv al unui astfel de agregat este de 30% iar poluarea fonică și chimică este foarte mare.

Se cunoaște din documentul US 2014/0150418 A1 o metodă de generare și stocare a energiei electrice având următorii pași: un compresor este acționat printr-un generator electric, compresorul produce aer comprimat, acesta este comprimat în mai multe trepte, apoi este stocat într-un rezervor de mare presiune, iar aerul din rezervor este folosit la alimentarea unui generator electric.

Se mai cunoaște din documentul US 10480410 B2 o metodă de stocare și generare a energiei electrice folosind aerul comprimat caracterizată prin următoarele etape: un motor electric este pus în funcțiune prin alimentarea cu energie electrică, motorul electric este legat astfel încât să acționeze un compresor pentru furnizarea aerului comprimat, ce va fi stocat într-un rezervor de acumulare, aerul comprimat acționează o turbină de expansiune care este legată la un generator astfel încât să genereze energie electrică.

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenție este realizarea unui procedeu de stocare și producere a energiei electrice care transformă aerul comprimat stocat în niște rezervoare în energie electrică prin utilizarea unui motor acționat cu aer comprimat.

Procedeul, conform invenției, rezolvă problema tehnică propusă prin următoarea succesiune de etape: se alimentează cu energie electrică niște stații de compresoare, se produce aer comprimat de mare presiune, se stochează aerul comprimat într-un rezervor de mare presiune, se alimentează, cu aer comprimat, la comanda unei unități de comandă electronică, printr-un drosel un rezervor de presiune constantă, apoi se acționează cu aerul comprimat la presiune constantă, prin niște electrovalve, un drosel de cale și un ejector, niște pale ale unui rotor, din carcasa unui motor de mare randament, apoi prin intermediul unui cuplaj electromagnetice se acționează un generator de curent electric.

Palele rotorului sunt acționate secvențial un anumit interval de timp, în funcție de randamentul maxim a cuplului generat de una din pale, de asemenea palele sunt acționate atât de aerul comprimat din rezervorul de presiune constantă cât și de aerul dintr-un rezervor de aer recirculat.

Procedeul, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- transformă aerul comprimat stocat în rezervoare, în energie electrică, prin utilizarea unui motor acționat cu aer comprimat, fără a produce poluare fonică sau chimică;

- motorul acționat de aerul comprimat are un randament de peste două ori mai mare decât randamentul unui motor cu combustie internă ce acționează un generator de curent electric, randament datorat și folosirii, pentru producerea de lucru mecanic, a aerului recirculat, obținut din aerul comprimat folosit inițial;

- realizarea unui consum redus de aer comprimat, ca urmare a faptului că, acționarea1 palelor rotorului, se face secvențial, la intervale de timp și pentru poziții de randament maxim ale palelor, acționare comandată de o unitate de comandă electronică;3 construcția motorului acționat cu aer comprimat este foarte simplă, eficientă și durabilă.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a procedeului, conform invenției, în 5 legătură cu fig.1, care reprezintă schema instalației în care se aplică procedeul.

Instalația în care se aplică procedeul este constituită din următoarele elemente:7

- rezervor de aer comprimat, de mare presiune;

- filtru de aer;9

3.1 - electrovalva normal închisă a rezervorului de aer comprimat de mare presiune 1;

3.2 - electrovalva normal închisă a rezervorului de presiune constantă 5;11

- drosel reglabil normal închis;

- rezervor de aer comprimat de presiune constantă;13 .1 - drosel de cale reglabil alimentat de rezervorul de aer comprimat de presiune constantă 5;15 .2 - drosel de cale reglabil alimentat de rezervorul de aer recirculat 16;

- ejector cu secțiune variabilă;17

- pala rotorului;

- rotorul motorului;19

- drosel reglabil normal închis;

11.1 - senzor de poziție pentru alimentare pală rotor 8 cu aer din rezervorul de aer 21 recirculat 16;

11.2 - senzor de poziție pentru alimentare pală rotor 8 din rezervorul de aer com- 23 primat de presiune constantă 5 și oprirea alimentării palei din rezervorul de aer recirculat 16;

11.3 - senzor de poziție pentru oprirea alimentării cu aer comprimat a palei rotor 8 din 25 rezervorul de aer comprimat la presiune constantă 5 și deschiderea droselului 10;

2.1 - presostat M pentru măsurarea și comunicarea presiunii aerului din rezervorul 27 de aer comprimat de mare presiune 1;

2.2 - presostat M pentru măsurarea și comunicarea presiunii aerului din rezervorul 29 de aer comprimat de presiune constantă 5;

2.3 - presostat M pentru măsurarea și comunicarea presiunii aerului din rezervorul 31 de aer recirculat 16;

- carcasa unei unități a motorului;33

- unitate de comandă electronică a procesului de producere a energiei electrice ce acționează asupra componentelor 3, 4, 6, în funcție de informațiile furnizate de 35 componentele 11 și 12;

- buton ON-OFF de comandă a pornirii/opririi producerii de energie electrică;37

- rezervor de aer recirculat;

- generator de curent electric acționat de rotorul 9 al motorului;39

- cuplaj electromagnetic de legătură între rotorul 9 al motorului și generatorul de curent electric 17.41

Procedeul de stocare și producere a energiei electrice prin utilizarea aerului comprimat începe prin acționarea butonului 15, unitatea 14 de comandă deschide electro- 43 valvele 3.1 și 3.2, (ce vor rămâne deschise în tot timpul funcționării rotorului 9 al motorului acționat prin aer comprimat), astfel încât, prin difuzorul ejectorului 7, aerul comprimat, 45 furnizat de rezervorul 5 de presiune constantă, acționează pala 8 a rotorului 9, fără a ține seama de semnalele senzorilor 11.1, 11.2 și 11.3 de poziție. 47

După câteva rotații ale rotorului 9, se comandă de către unitatea 14 de comandă, deschiderea droselului 10 și stocarea aerului comprimat, împins de fețele inactive ale palelor 8 ale rotorului 9, în rezervorul 16 de aer recirculat, închiderea droselului 10 fiind comandată, tot de către unitatea 14 de comandă, în funcție de o valoare a presiunii aerului din rezervorul 16, presiune comunicată de presostatul 12.3, în funcție de o valoare prestabilită.

Pala 8 a rotorului 9 ajunge mai întâi în dreptul senzorului 11.1 de poziție, unitatea 14 comandă deschiderea droselului 6.2 care alimentează cu aer comprimat, din rezervorul 16 de aer recirculat, difuzorul ejectorului 7, acționând asupra palei 8 a rotorului 9.

Pala 8 a rotorului 9 ajunge apoi în dreptul senzorului 11.2 de poziție, unitatea 14 comandă deschiderea droselului 6.1 și închiderea droselului 6.2 astfel că pala 8 este acționată, prin difuzorul ejectorului 7, de către aerul comprimat din rezervorul 5 de aer comprimat de presiune constantă.

Iar, atunci când pala 8 a rotorului 9 ajunge în dreptul senzorului 11.3 de poziție, unitatea 14 comandă închiderea droselului 6.1 și deschiderea droselului 10 de alimentare a rezervorului 16 de aer recirculat. Mai departe, procesul se repetă, comandat și controlat de către unitatea 14 de comandă.

Prin senzorul 11.1 de poziție se determină turația rotorului 9, astfel încât, aceasta este menținută la o valoare constantă, prestabilită, de către unitatea 14 de comandă, prin închiderea sau deschiderea dreselor 6.1, 6.2 și 10 și a electrovalvelor 3.1 și 3.2, în funcție de sarcina dorită (cuplu motor și turație).

De asemenea, acționarea palelor 8 ale rotorului 9 se realizează de către aerul comprimai stocat în rezervorul 5 de presiune constantă, prin droselul 6.1 dar și prin aerul comprimat recuperat prin droselul 10 în rezervorul 16 de aer recirculat și utilizat pentru producerea lucrului mecanic prin droselul 6.2. Astfel, se mărește randamentul efectiv al motorului ținând seama că aerul comprimat din rezervorul 5 de presiune constantă acționează secvențial asupra palelor 8 prin comenzile aplicate droselului 6.1, în funcție de poziția de randament maxim a palei 8, stabilită prin senzorii de poziție 11.2 și 11.3, evitând astfel consumul mare de aer comprimat, realizat în cazul acționării continue a aerului comprimat asupra palelor 8. Mai mult decât atât, o parte a aerului comprimat din rezervorul 5 de presiune constantă, ce acționează asupra palelor 8, prin intermediul droselului 6.1, este recuperat, prin droselul 10, în rezervorul 16 de aer recirculat și utilizat apoi la producerea de lucru mecanic, sporind și mai mult randamentul utilizării efective a aerului comprimat.

În cazul rezervorului 5 de presiune constantă, menținerea presiunii, în limite prestabilite, în vederea obținerii randamentului maxim al producere de lucru mecanic, se realizează prin alimentarea acestuia, din rezervorul 1 de aer comprimat de mare presiune, prin intermediul electrovalvei 3.1 și droselului 4 reglabil.

În rezervorul 1 de aer comprimat de mare presiune, aerul comprimat are presiunea inițială (de încărcare) foarte mare (de circa 350 bar), permițând astfel stocarea unei cantități suficiente de agent motor (aer comprimat).

Pe rotorul 9 sunt montate, în paralel, mai multe rânduri de pale 8, plasate în carcase individuale, ce formează un singur tot, respectiv motorul acționat cu aer comprimat, fiecare rând de pale 8 fiind acționat individual, la anumite intervale de timp adică, aerul comprimat nu acționează simultan toate rândurile de pale 8, în vederea uniformizării momentului motor și creșterii randamentului. Astfel, un motor cu un număr de n rânduri de pale 8 va produce de n ori mai multă energie electrică decât un motor cu un singur rând de pale 8. Mai departe, motorul acționat cu aer comprimat antrenează, prin intermediul unui cuplaj electromagnetic 18, fixat pe rotorul 9 al motorului, un generator de curent electric 17, transformând astfel aerul comprimat stocat în energie electrică.

Claims (2)

1. Procedeu de stocare și producere a energiei electrice prin utilizarea aerului com- 3 primat, în care aerul comprimat de mare presiune este produs în niște stații de compresoare alimentate electric, după care este stocat într-un rezervor (1) de mare presiune, caracterizat 5 prin aceea că:

- din rezervorul (1) de mare presiune, se alimentează un alt rezervor (5), de presiune 7 constantă, la comanda unei unități (14) de comandă electronică, printr-un drosel (4);

- se acționează cu aerul comprimat la presiune constantă, niște pale (8) ale unui rotor 9 (9), din carcasa (13) unui motor de mare randament, prin niște electrovalve (3.1, 3.2), un drosel (6.1) de cale și un ejector (7); 11

- după acționarea motorului, prin intermediul unui cuplaj (18) electromagnetic, se acționează un generator (17) de curent electric. 13

2. Procedeu de stocare și producere a energiei electrice prin utilizarea aerului comprimat, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că palele (8) rotorului (9) sunt 15 acționate secvențial un anumit interval de timp, în funcție de randamentul maxim a cuplului generat de una din pale (8), de asemenea palele (8) sunt acționate atât de aerul comprimat 17 din rezervorul (5) de presiune constantă cât și de aerul dintr-un rezervor (16) de aer recirculat. 19