RU2021103941A - Система и способ накопления энергии - Google Patents

Claims (80)

1. Способ накопления и генерации электроэнергии, включающий:

приведение в действие крана для укладки в штабель множества блоков путем перемещения одного или нескольких блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте с целью накопления энергии в блоках, при котором каждый из блоков накапливает количество энергии, соответствующее количеству потенциальной энергии блока; и

приведение в действие крана для извлечения из штабеля одного или нескольких блоков путем перемещения одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации, вследствие чего осуществляется генерация электричества в количестве, соответствующем количеству кинетической энергии указанного одного или нескольких блоков при их перемещении с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что укладка в штабель множества блоков с целью накопления энергии включает использование двигателя для перемещения указанных блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте приводит в действие электрический генератор для генерации электроэнергии.

4. Способ п. 1, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте или с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или более блоков без изменения ориентации блока в пространстве во время осуществления его перемещения между более низкой отметкой по высоте и более высокой отметкой по высоте.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте или с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или нескольких блоков на основании изменения азимутального угла крана.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или нескольких блоков из положения, более удаленного от башни, в положение, более близкое к башне.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или нескольких блоков из положения, более близкого к башне, в положение, более удаленное от башни.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте или с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или нескольких блоков из одного положения в другое положение благодаря поступательному перемещению крана, а также тем, что кран представляет собой мостовой кран, установленный на втором множестве блоков.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для уравновешивания сил на кране перемещение одного или нескольких блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает одновременное с практической точки зрения перемещение двух блоков, закрепленных на противоположных стрелах крана, с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для уравновешивания сил на кране перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте включает одновременное с практической точки зрения перемещение двух блоков, закрепленных на противоположных стрелах крана, с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью препятствования боковому смещению или опрокидыванию уложенных в штабель блоков укладка множества блоков включает такое позиционирование первого ряда блоков, имеющих первую схему укладки блоков, и такое позиционирование второго ряда блоков поверх первого ряда блоков, при котором второй ряд блоков имеет вторую схему укладки блоков, отличную от первой схемы укладки блоков.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью перевязки блоков укладка множества блоков в штабель включает позиционирование каждого из блоков таким образом, чтобы он был ориентирован под углом 90 градусов и контактировал, по меньшей мере, с частью двух расположенных под ним блоков.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью минимизации пространства между блоками в ряду, в котором блоки не контактируют друг с другом, перемещение блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте с целью их штабелирования включает размещение блоков в ряду таким образом, чтобы один или несколько блоков в ряду были ориентированы под углом 90 градусов относительно соседних с ними блоков в ряду.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью предотвращения трения при подъеме и опускании блоков, перемещение блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте для укладки блоков в штабель включает размещение блоков в ряду таким образом, чтобы один или несколько сопряженных боками блоков в ряду не контактировали друг с другом.

15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте или с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает поддержку блока за нижнюю поверхность блока.

16. Система накопления энергии, включающая: множество блоков; и кран, включающий раму, электродвигатель-генератор, одну или несколько подвижно соединенных с рамой грузовых тележек, трос, подвижно соединенный с одной или несколькими грузовыми тележками и функционально соединенный с электродвигателем-генератором, и выполненный с возможностью функционального соединения с одним или несколькими из множества блоков,

отличающийся тем, что кран выполнен с возможностью укладки одного или более из множества блоков штабелем друг на друга путем перемещения указанных блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте для накопления в указанных блоках количества электрической энергии, соответствующего количеству потенциальной энергии указанных блоков, при этом кран также выполнен с возможностью извлечения одного или более из множества блоков из штабеля путем перемещения указанных блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации для генерации количества электроэнергии, соответствующего количеству кинетической энергии указанных одного или более блоков при их перемещении с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что одна или несколько грузовых тележек выбирают трос, чтобы поднять один или несколько блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте, а также тем, что электродвигатель-генератор вырабатывает электричество во время вытравливания троса при опускании одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации.

18. Система по п. 16, отличающаяся тем, что рама включает башню и множество соединенных с башней стрел, при этом каждая пара стрел распространяется до противоположных сторона башни, а одна или нескольких грузовых тележек подвижно соединены с каждой из множества стрел.

19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что множество стрел состоит из двух стрел.

20. Система по п. 18, отличающаяся тем, что множество стрел состоит из шести стрел.

21. Система по п. 20, отличающаяся тем, что шесть стрел формируют три пары стрел, при этом каждая пара стрел распространяется до противоположных сторон башни с различной угловой ориентацией.

22. Система по п. 16, отличающаяся тем, что множество блоков включает первое множество блоков и второе множество блоков, при этом первое множество блоков уложено таким образом, чтобы они формировали окружающую пространство периферийную ветрозащитную конструкцию, предназначенную для того, чтобы предотвращать воздействие на пространство силы ветра, а также включает кран, выполненный с возможностью перемещения второго множества блоков, расположенных внутри пространства, с целью накопления или генерации электроэнергии.

23. Система по п.22, отличающаяся тем, что ветрозащитная конструкция формирует периферийную поверхность, имеющую в целом круглую форму.

24. Система по п. 22, отличающаяся тем, что ветрозащитная конструкция формирует периферийную поверхность, имеющую в целом прямоугольную форму.

25. Система по п. 24, отличающаяся тем, что периферийная поверхность имеет квадратную форму.

26. Система по п. 25, отличающаяся тем, что рама формирует мост, который подвижно опирается на расположенные поверх ветрозащитной конструкции рельсовые направляющие и выполнен с возможностью перемещения в первом направлении, и включает одну или несколько подвижно соединенных с мостом грузовых тележек, выполненных с возможностью перемещения во втором направлении, перпендикулярном первому направлению.

27. Система по п. 22, дополнительно включающая третье множество блоков, из которых в пределах указанного пространства сформирован один или несколько поперечных элементов, служащих опорой ветрозащитной конструкции, при этом пространство разделено на одну или несколько частей одним или несколькими поперечными элементами, и второе множество блоков может быть перемещено в пределах указанной одной или нескольких частей пространства, ограниченного ветрозащитной конструкцией.

28. Система по п. 16, дополнительно включающая захватное устройство, соединенное с тросом и избирательно приводимое в действие для соединения с одним или несколькими из множества блоков с целью подъема и опускания указанного блока.

29. Система по п. 28, отличающаяся тем, что захватное устройство включает пару захватов, при этом каждый захват имеет один или несколько рычагов, которые могут быть переведены в убранное положение, позволяющее опускать захваты за пределы нижнего конца блока, и во взведенное положение, позволяющее одному или нескольким захватам располагаться в одном или нескольких углублениях в нижнем конце блока с целью зацепления захватов с блоком.

30. Система по п. 28, отличающаяся тем, что пара захватов имеет ближние концы, соединенные с поперечным элементом захватного устройства, при этом пара захватов находится на определенном расстоянии друг от друга и располагаются параллельно друг другу, заканчиваясь периферийными концами захватов.

31. Блок, предназначенный для использования в системе накопления и генерации энергии, включающий:

состоящий из бетона и имеющий прямоугольную форму корпус, размер которого по длине превышает размер по ширине, а размер по ширине превышает размер по глубине, плоскую грань, соединяющую сопряженные стороны корпуса, и одну или несколько выемок на нижней поверхности корпуса; и

прикрепленную к одному или нескольким углублениям металлическую пластину, предназначенную для предотвращения износа блока во время его перемещения.

32. Блок по п. 31, отличающийся тем, что соотношение длины, ширины и глубины корпуса составляет 4:2:1.

33. Блок по п. 31, отличающийся тем, что соотношение длины, ширины и глубины корпуса составляет 3:2:1.

34. Блок по п. 31, отличающийся тем, что длина корпуса составляет примерно 4 м.

35. Блок по п. 31, отличающийся тем, что плоская грань расположена под углом 45 градусов относительно сопряженных сторон корпуса.

36. Блок по любому из пп. 31-35, отличающийся тем, что вес корпуса составляет от 20 тонн до 55 тонн.

37. Блок по п. 31, отличающийся тем, что корпус симметричен в отношении первой центральной плоскости по ширине блока, а также в отношении второй центральной плоскости по глубине блока.

38. Блок по п. 31, отличающийся тем, что корпус имеет один или несколько каналов, проходящих сквозь всю длину блока от одного или нескольких ближних отверстий, расположенных на верхнем конце блока, до одного или нескольких дальних отверстий, расположенных на нижнем конце блока, причем дальние отверстия совпадают с одним или несколькими углублениями, расположенными на нижней поверхности корпуса.

39. Блок по п. 38, отличающийся тем, что один или несколько каналов представляют собой пару каналов, расположенных на расстоянии друг от друга, проходящих по всей длине блока и отцентрированных по ширине и глубине блока.

40. Блок по п. 38, отличающийся тем, что одно или несколько ближних отверстий имеют коническую форму.

41. Блок по п. 38, отличающийся тем, что одно или несколько дальних отверстий выполнены ступенчатыми, а также тем, что как минимум часть металлической пластины формирует по меньшей мере одно дальнее отверстие из множества дальних отверстий, состоящего из одного или нескольких дальних отверстий.

42. Блок по п. 38, дополнительно включающий металлическую пластину, встроенную в блок вокруг одного или нескольких ближних отверстий, где по меньшей мере часть металлической пластины формирует скошенную поверхность одного или нескольких ближних отверстий.

43. Блок по п. 31, отличающийся тем, что корпус включает наружную оболочку из бетона, в которую заключен балласт из другого материала.

44. Блок по п. 31, отличающийся тем, что блок включает арматуру, вмонтированную в бетон.

45. Блок по п. 31, отличающийся тем, что блок включает верхнюю часть, формирующую верхнюю поверхность блока, среднюю часть, формирующую внешнюю поверхность блока, и нижнюю часть, формирующую нижнюю поверхность блока, причем верхняя и нижняя части включают высокопрочный бетон с относительно более высокой прочностью на сжатие и средняя часть включает низкосортный бетон, имеющий относительно более низкую прочность на сжатие.

46. Блок по п. 45, отличающийся тем, что верхняя и нижняя части включают высокопрочный бетон, имеющий прочность на сжатие от 10 до 60 МПа, а средняя часть включает низкосортный бетон, имеющий прочность на сжатие от 3 до 8 МПа.

47. Блок по п. 45, дополнительно включающий один или несколько армирующих слоев, расположенных в одной из следующих частей блока: верхней, средней и нижней, - или одновременно в нескольких из них.

48. Блок по п. 47, отличающийся тем, что указанный один или несколько армирующих слоев выполнены из строительной стали.

49. Захватное устройство, предназначенное для использования при подъеме и опускании блоков в системе накопления и генерации энергии, включающее:

корпус, включающий поперечный элемент, соединяемый с тросом, приводимым в действие краном,

пару захватов, отходящих дистально от корпуса поперечного элемента, и

один или несколько рычагов, расположенных в периферийной части каждого захвата из пары захватов,

отличающийся тем, что один или несколько рычагов могут быть переведены в два положения: убранное положение, позволяющее опускать захватное устройство ниже нижнего конца блока, и взведенное положение, позволяющее одному или нескольким рычагам входить в зацепление с нижним концом блока и тем самым входить в зацепление с блоком.

50. Захватное устройство по п. 49, дополнительно включающее конический периферийный конец, прикрепленный к каждой из пар захватов, которые позволяют захватам самоцентрироваться относительно ближних отверстий блока при введении периферийных концов в ближние отверстия, при этом конические части выполнены с возможностью выдвигаться за пределы нижней поверхности блока, когда захватное устройство соединено с блоком.

51. Захватное устройство по п. 50, отличающееся тем, что один или несколько рычагов представляют собой множество рычагов, расположенных по окружности вокруг периферийной части каждого из захватов со стороны периферийных концов.

52. Захватное устройство по п. 49, отличающееся тем, что каждая из пар захватов является трубчатой.

53. Захватное устройство по п. 49, отличающееся тем, что в убранном положении один или несколько рычагов ориентированы параллельно центральной оси захватов.

54. Захватное устройство по п. 49, отличающееся тем, что во взведенном положении один или несколько рычагов поворачиваются наружу относительно захватов, с тем, чтобы выступать за пределы боковой поверхности захватов.

55. Захватное устройство по п. 54, отличающееся тем, что во взведенном положении один или несколько рычагов поворачиваются наружу и выступают под острым углом относительно центральной оси захватов.

56. Захватное устройство по п. 55, дополнительно включающее подпружиненное тросовое устройство, имеющее один или несколько тросов, прикрепленных к одному или нескольким рычагам и к пружине, отличающееся тем, что растяжение пружины заставляет один или несколько рычагов поворачиваться наружу во взведенное положение, а также тем, что сжатие пружины заставляет один или несколько рычагов поворачиваться внутрь в убранное положение.

57. Захватное устройство по п. 49, дополнительно включающее ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью определения положения одного или нескольких рычагов относительно блока до зацепления одного или нескольких рычагов с блоком.

58. Захватное устройство по п. 49, дополнительно включающее одно или несколько отверстий в периферийной части по меньшей мере одной из пары захватов, находящихся в гидравлическом сообщении с источником подачи воздуха, при этом источник подачи воздуха выполнен с возможностью подачи воздуха через одно или несколько отверстий на верхнюю поверхность блока по мере приближения захватов к блоку, с целью удаления пыли и мусора с верхней поверхности блока до соприкосновения корпуса с блоком.

59. Захватное устройство по п. 49, дополнительно включающее одно или несколько отверстий, расположенных возле одного или нескольких рычагов и находящихся в гидравлическом сообщении с источником подачи воздуха, при этом источник подачи воздуха выполнен с возможностью подачи воздуха через указанное одно или несколько отверстий в пространство между рычагами и парой захватов в то время, когда захваты находятся во взведенном положении, с целью очищения указанного пространства от мусора и обеспечения одному или нескольким рычагам возможности беспрепятственно смещаться в убранное и взведенное положения.

60. Захватное устройство по п. 49, дополнительно включающее коробку передач, включающую первый диск, закрепленный на ближнем коннекторе, прикрепленном к поперечному элементу с возможностью вращения, второй диск, прикрепленный к поперечному элементу и вращающийся при помощи электродвигателя, а также цепь, огибающую и соединяющую первый и второй диски.

61. Захватное устройство по п. 60, отличающееся тем, что коробка передач выполнена с возможностью вращения корпуса в состоянии, когда последний не присоединен к блоку, при этом электрический двигатель вращает второй диск относительно первого диска чтобы вызвать изменение ориентации корпуса относительно ближнего коннектора.

62. Захватное устройство по п. 60, отличающееся тем, что коробка передач выполнена с возможностью вращения корпуса в состоянии, когда последний присоединен к блоку, с целью компенсации, по меньшей мере частично, вращения крана, функционально соединенного с ближним коннектором, для чего электродвигатель вращает второй диск относительно первого диска, чтобы произвести изменение ориентации корпуса относительно ближнего коннектора с тем, чтобы соединенный с корпусом блок, сохранял ту же ориентацию и испытывал нулевой момент.

63. Способ работы захватного устройства для подъема и опускания блоков в системе накопления и генерации энергии, включающий:

опускание захватного устройства относительно блока;

введение пары захватов захватного устройства через пару каналов в блоке до тех пор, пока периферийный конец пары захватов не выступит за пределы пары каналов;

перевод одного или нескольких рычагов, подвижно соединенных с парой захватов, из убранного положения во взведенное положение; и

введение в зацепление одного или нескольких рычагов, находящихся во взведенном положении, с утопленной периферийной поверхностью пары каналов, что позволяет поднимать блок при помощи захватного устройства.

64. Способ по п. 63, дополнительно включающий определение положения одного или нескольких рычагов, расположенных на паре захватов, относительно блока при помощи ультразвукового датчика до перевода одного или нескольких рычагов во взведенное положение.

65. Способ по п. 63, отличающийся тем, что введение пары захватов в пару каналов включает введение конических концевых частей пары захватов в пару каналов, при котором конические концевые части самоцентрируют пару захватов относительно пары каналов во время введения пары захватов в пару каналов.

66. Способ по п. 63, дополнительно включающий подачу некоторого количества воздуха из конических торцевых частей на ближнюю поверхность одного или нескольких блоков для очистки ближней поверхности блоков.

67. Способ по п. 66, дополнительно включающий подачу некоторого количества воздуха в пространство между одним или несколькими рычагами и парой захватов, когда рычаги находятся во взведенном положении, с целью очищения указанного пространства от мусора и обеспечения возможности перевода одного или нескольких захватов в убранное положение или во взведенное положение.