RU2650916C1

RU2650916C1 - Marine energy complex

Info

Publication number: RU2650916C1
Application number: RU2017100738A
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Ясаков
Original assignee: Николай Васильевич Ясаков
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-04-18

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of energy and can be used for the production of electric and thermal energy, clean fuel, as well as maintaining the optimal temperature conditions for marine biota in protected water areas. At the same time, the initial energy resource is only the thermal energy of the upper layers of the seas and other natural water basins. Marine energy complex contains a power plant that operates on the thermal energy of the sea, and includes auxiliary industrial desalination and electrolysis plants, as well as infrastructure facilities. To eliminate the need for a cooling marine or air environment, it uses a heat pump, while the drive of the generator is a thermomechanical converter with a solid or liquid working medium, calculated for the temperature drop of heat carriers in the heating and cooling circuits created by a heat pump with absorption of the heat of the aquatic environment.

EFFECT: invention will reduce the cost of developing the thermal energy of the oceans, expand the geographical space of its use, bring these energy sources closer to consumers of energy resources, reduce the man-caused strain on the natural environment.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в целях производства электрической и тепловой энергии, экологически чистого топлива, а также поддержания в охраняемых акваториях оптимальных для морской биоты температурных условий. При этом исходным энергоресурсом является только тепловая энергия верхних слоев морей и других природных водных бассейнов.The invention relates to the field of energy and can be used for the production of electric and thermal energy, environmentally friendly fuel, as well as the maintenance of optimal temperature conditions for marine biota in protected areas. In this case, the source of energy is only the thermal energy of the upper layers of the seas and other natural water basins.

Актуальность поиска способов использования наиболее распространенных, мощных и стабильных альтернативных энергоисточников осознана цивилизованным миром в полной мере. Она продиктована не только нашим долгом оставить будущим поколениям углеводородные ресурсы для более разумных целей - как исходное сырье для высокотехнологического производства материалов с уникальными свойствами, но и давно назревшей необходимостью спасения окружающей среды от губительных последствий сжигания этих ресурсов, которое по сути является антропогенным и притом не соразмерно ускоренным обратным процессом по отношению к природному, длившемуся многие миллионы лет, освобождению атмосферы от углерода с его перемещением в недра, благодаря чему планета стала обитаемой.The relevance of the search for ways to use the most common, powerful and stable alternative energy sources is fully realized by the civilized world. It is dictated not only by our duty to leave hydrocarbon resources to future generations for more reasonable purposes - as raw materials for high-tech production of materials with unique properties, but also by the long-overdue need to save the environment from the destructive consequences of burning these resources, which is essentially anthropogenic and, moreover, not commensurate with the accelerated reverse process with respect to the natural, which lasted for many millions of years, release of the atmosphere from carbon with its movement to pa, so the planet was habitable.

Анализ возможностей освоения возобновляемых источников энергии (ВИЭ) показывает, что наиболее используемые ныне солнечные, ветровые, волновые энергоустановки не могут свести к приемлемому минимуму использования традиционного топлива, поэтому для успешного решения этой проблемы нужны несоизмеримо более мощные, высокоэффективные и надежные возобновляемые энергоресурсы. И такими ресурсами обладают моря и океаны.An analysis of the possibilities of developing renewable energy sources (RES) shows that the most used solar, wind, wave power plants cannot reduce the acceptable minimum use of traditional fuels, therefore, to successfully solve this problem, incomparably more powerful, highly efficient and reliable renewable energy resources are needed. And such resources are possessed by the seas and oceans.

Океаны покрывают более 70% поверхности Земли и являются самыми большими в мире коллекторами солнечной энергии. Потенциал океанов в энергетике не только велик, но и отличается большой удельной плотностью энергии. Для сравнения, максимальная плотность энергии солнечной радиации 1400 Вт/м², энергии ветра 1700 Вт/м², а тепловой энергии океанов тропических широт 300000 Вт/м².Oceans cover more than 70% of the Earth’s surface and are the world's largest collectors of solar energy. The potential of the oceans in the energy sector is not only great, but also has a high specific energy density. For comparison, the maximum energy density of solar radiation is 1400 W / m ² , wind energy 1700 W / m ² , and the thermal energy of the oceans of tropical latitudes 300000 W / m ² .

Общеизвестны и другие преимущества океанской энергетики с чистым и практически неисчерпаемым - возобновляемым - природным ресурсом:Other advantages of ocean energy with a clean and practically inexhaustible - renewable - natural resource are well known:

- такая энергетика не воздействуют негативно на окружающую среду;- such energy does not negatively affect the environment;

- она способна наряду с электроэнергией производить пресную воду, что особенно важно для населения, живущего на островах, где ресурсы пресной воды ограничены;- it is capable of producing fresh water along with electricity, which is especially important for the population living on islands where fresh water resources are limited;

- использование океанской энергии увеличивает независимость от импортируемых традиционных видов топлива, повышая тем самым энергетическую безопасность;- the use of ocean energy increases independence from imported traditional fuels, thereby increasing energy security;

- океанские энергоустановки могут быть использованы для энергоемких производств водорода, метанола и аммиака, а также содержащихся в морской воде химикатов.- Ocean power plants can be used for energy-intensive production of hydrogen, methanol and ammonia, as well as chemicals contained in seawater.

Тепловой ресурс океана не ограничен только тропической зоной: он распространяется - с определенным спадом - до самых полярных широт.The thermal resource of the ocean is not limited only to the tropical zone: it spreads - with a certain decline - to the most polar latitudes.

И этот практически неограниченный потенциал начинает использоваться.And this almost unlimited potential begins to be used.

В 1970-е годы ряд стран приступил к проектированию и строительству опытных океанических тепловых электростанций (ОТЭС) закрытого цикла. В таких ОТЭС есть принципиальное отличие от установок открытого цикла Жоржа Клода: в них используются жидкости с низкими температурами кипения, например, пропан, фреон или аммиак. В такой системе с помощью теплых поверхностных вод, прокачиваемых насосом через теплообменник испарителя, рабочее тело превращается в пар повышенного давления, давая ему возможность расшириться через турбину в холодильник, где пар конденсируется при контакте со стенками, охлаждаемыми водой, закачиваемой из глубинных слоев океана.In the 1970s, a number of countries began the design and construction of pilot closed-cycle ocean thermal power plants (TPPs). In such OTES, there is a fundamental difference from the Georges Claude open-cycle units: they use liquids with low boiling points, for example, propane, freon or ammonia. In such a system, using warm surface water pumped through the heat exchanger of the evaporator, the working fluid is converted into high-pressure steam, allowing it to expand through the turbine into a refrigerator, where the steam condenses upon contact with walls cooled by water pumped from the deep layers of the ocean.

Первая из них была запущена в 1979 г. в Keahole Point (Гавайи). Круглосуточно с августа по октябрь установка производила около 50 кВт, из которых только 12 кВт использовались на полезную нагрузку. В течение нескольких последующих лет испытывались более усовершенствованные установки.The first of them was launched in 1979 at Keahole Point (Hawaii). Around the clock, from August to October, the installation produced about 50 kW, of which only 12 kW was used for the payload. Over the next few years, more advanced plants were tested.

Первый японский опытный образец, запущенный на острове Науру в 1981 г., выдавал мощность 100 кВт, при этом полезной мощности было всего 14,9 кВт. Его главным отличием от американского варианта было расположение станции на острове. Это позволило сократить расходы на эксплуатацию судна-носителя, устройство надежных якорных стоянок, подводный силовой кабель для передачи электроэнергии на берег, а главное - обеспечить большую безопасность обслуживающего персонала.The first Japanese prototype, launched on the island of Nauru in 1981, produced 100 kW of power, with only 14.9 kW of usable power. Its main difference from the American version was the location of the station on the island. This made it possible to reduce the operating costs of the carrier ship, the installation of reliable anchorage, an underwater power cable for transmitting electricity to the shore, and most importantly, to ensure greater safety for maintenance personnel.

В 1992 г. на Гавайях был запущен экспериментальный аппарат открытого цикла производительностью в среднем 210 кВт.In 1992, an open-loop experimental apparatus with an average output of 210 kW was launched in Hawaii.

В 1992-1998 гг. в Кеахол Пойнте действовала ОТЭС открытого типа на 210 кВт. При проектировании станции были использованы последние достижения техники. Турбогенератор был рассчитан на мощность 210 кВт при использовании теплой поверхностной воды в 26°C и глубоководной с температурой до 6°C. Небольшой объем (10%) отработанного пара использовался для опреснения воды. Наилучшие показатели производства энергии достигали 255 кВт (общей) при 103 кВт чистой энергии.In 1992-1998 In Keahol Point, a 210 kW open type OTES operated. When designing the station, the latest technological advances were used. The turbogenerator was designed for a power of 210 kW using warm surface water at 26 ° C and deep water with a temperature of up to 6 ° C. A small volume (10%) of the spent steam was used to desalinate water. The best indicators of energy production reached 255 kW (total) with 103 kW of clean energy.

Однако созданным ОТЭС присущи и отрицательные факторы, которые необходимо учитывать, а именно:However, the negative factors that are necessary to take into account created by OTES are also inherent, namely:

- стоимость электроэнергии, производимой ОТЭС, выше традиционной;- the cost of electricity produced by OTES is higher than traditional;

- для нормальной работы ОТЭС необходимо наличие ряда природных условий: разность температур между теплым поверхностным и холодным глубоководным слоями воды должна составлять около 20°C, причем экономический эффект достигается при расстоянии от поверхности до глубины с достаточно низкой температурой не более 1 км;- for the normal operation of the OTES, a number of natural conditions are necessary: the temperature difference between the warm surface and cold deep-water layers of the water should be about 20 ° C, and the economic effect is achieved when the distance from the surface to the depth with a sufficiently low temperature is not more than 1 km;

- конструкции океанских станций и проложенные под водой трубы могут повреждаться из-за плохих погодных условий, прибоев, рифов;- structures of ocean stations and pipes laid under water can be damaged due to bad weather conditions, surfs, reefs;

- отсутствуют достаточно эффективные и экономически приемлемые средства борьбы с коррозией и биологическим обрастанием оборудования и трубопроводов;- there are no sufficiently effective and economically acceptable means of combating corrosion and biological fouling of equipment and pipelines;

- если в контуре, по которому циркулирует рабочая жидкость, возникает утечка, то она может нанести вред не только морской флоре и фауне, но и озоновому слою планеты.- if a leak occurs in the circuit along which the working fluid circulates, then it can harm not only the marine flora and fauna, but also the ozone layer of the planet.

Негативные экологические последствия работы тепловых станций по схеме с подъемом глубинных вод создаются при выделении ими в атмосферу растворенных газов. Эти воды содержат большое количество углекислого газа, который выделяется при их подъеме на поверхность из-за снижения давления и повышения температуры.The negative environmental consequences of the operation of thermal plants according to the scheme with the rise of deep waters are created when they release dissolved gases into the atmosphere. These waters contain a large amount of carbon dioxide, which is released when they rise to the surface due to a decrease in pressure and an increase in temperature.

Следует подчеркнуть, что наземные или прибрежные ОТЭС имеют ряд преимуществ перед удаленными от берегов. Станции на берегу или в прибрежной зоне, не требуют сложной швартовки, длинных силовых кабелей, а также менее сложны в обслуживании.It should be emphasized that land or coastal OTES have a number of advantages over those remote from the coast. Stations onshore or in the coastal zone do not require complex mooring, long power cables, and are also less difficult to maintain.

Они могут быть построены на защищенных от штормов участках. Прибрежное или наземное месторасположение минимизирует затраты на трубы, которые в данном случае намного короче. Свободный доступ к объекту также снижает стоимость создания и эксплуатации таких ОТЭС.They can be built in storm protected areas. A coastal or land location minimizes the cost of pipes, which in this case is much shorter. Free access to the facility also reduces the cost of creating and operating such TPPs.

Однако и у них есть ряд недостатков. Сильное волновое воздействие (особенно в шторм) в зоне прибоя может негативно влиять на конструкции, если трубы не погружены в защитные траншеи или не были предусмотрены волнорезы, смягчающие силовую нагрузку от волн. В прибрежной зоне океанов существует потенциальная опасность разрушений волнами цунами. Также требуются дополнительные затраты на прокладку зачастую многих сотен метров трубопроводов от берега до необходимой глубины с соответствующей температурой холодной воды.However, they also have a number of disadvantages. Strong wave action (especially during a storm) in the surf zone can negatively affect structures if the pipes are not immersed in protective trenches or breakwaters have been provided to mitigate the power load from the waves. In the coastal zone of the oceans there is a potential danger of destruction by tsunami waves. Also, additional costs are required for laying often many hundreds of meters of pipelines from the shore to the required depth with the corresponding temperature of cold water.

Известны варианты ОТЭС без использования глубинных холодных океанских вод путем их замены, например, потоком холодного воздуха. Но такое техническое решение рассчитано только на арктические условия, а стабильность работы ОТЭС оказывается в сильной зависимости от погоды.OTES options are known without the use of deep cold ocean waters by replacing them, for example, with a stream of cold air. But such a technical solution is designed only for arctic conditions, and the stability of the OTES operation is strongly dependent on the weather.

Примером такого варианта может быть океаническая тепловая электростанция по а.с. СССР №1681 031, F01K 13/00, F03G 7/04. (опубл. БИ N 36, 1991 г.). Установка содержит погруженный под водой испаритель, последовательно соединенные в замкнутом контуре размещенные над уровнем воды конденсатор, гидравлическую турбину, паровую турбину, при этом конденсатор расположен в аэродинамической трубе, которая выполнена в виде сверхзвукового диффузора. Установка снабжена пароперегревателем для дополнительного подогрева рабочего тела, в качестве которого используют жидкость с низкой температурой парообразования, например, фреон. Пары рабочего тела после испарителя донагреваются в пароперегревателе и вращают паровую турбину, после чего они попадают в конденсатор, расположенный внутри аэродинамической трубы.An example of this option can be an oceanic thermal power plant according to AS USSR No. 1681 031, F01K 13/00, F03G 7/04. (publ. BI N 36, 1991). The installation comprises an evaporator immersed under water, a condenser, a hydraulic turbine, a steam turbine, which are arranged in a wind tunnel, which is made in the form of a supersonic diffuser, connected in series in a closed circuit arranged above the water level in series. The installation is equipped with a superheater for additional heating of the working fluid, which is used as a liquid with a low vaporization temperature, for example, freon. The vapor of the working fluid after the evaporator is reheated in the superheater and rotates the steam turbine, after which they fall into the condenser located inside the wind tunnel.

Пары рабочего тела охлаждаются воздухом и конденсируются. После конденсации рабочее тело стекает вниз и за счет напора вращает гидравлическую турбину. С турбинами связаны электрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. Однако работа указанной установки в сильной степени зависит от наличия воздушных потоков над поверхностью океана и силы ветра, что снижает стабильность работы установки и усложняет ее конструкцию.Vapors of the working fluid are cooled by air and condense. After condensation, the working fluid flows down and rotates a hydraulic turbine due to pressure. Electric power generators are connected to the turbines. However, the operation of this installation is highly dependent on the presence of air currents above the ocean surface and wind strength, which reduces the stability of the installation and complicates its design.

Известна энергетическая установка (а.с. СССР №1744276, F01K 13/00, F03G 7/04, опубл. БИ N 24, 1992 г.). Она содержит последовательно соединенные в замкнутом циркуляционном контуре паровую турбину, связанную с электрическим генератором, трубчатые конденсаторы и испаритель, при этом испаритель размещен ниже уровня воды океана, а конденсатор размещен над поверхностью воды. Установка предназначена для работы в полярных зонах при температуре окружающего воздуха не выше -20°C. Рабочая жидкость с низкой температурой кипения, например фреон, испаряется в испарителе, омываемом подледной водой с температурой около 4°C, пар поступает по паропроводу в паровую турбину, связанную с электрогенератором, после чего он конденсируется в конденсаторе, охлаждаемом атмосферным воздухам с температурой не выше -20°C. Образующийся конденсат самотеком поступает по соединительному трубопроводу в расположенный подо льдом испаритель. Указанная установка не требует организации принудительной циркуляции рабочего тела и теплоносителя, что делает ее работу более экономичной.Known power plant (AS USSR No. 1744276, F01K 13/00, F03G 7/04, publ. BI N 24, 1992). It contains a steam turbine connected in series with a closed circulation loop connected to an electric generator, tubular condensers and an evaporator, the evaporator being located below the ocean water level and the condenser being placed above the water surface. The unit is designed for operation in polar zones at an ambient temperature of no higher than -20 ° C. A working fluid with a low boiling point, such as freon, is vaporized in an evaporator washed with ice-cold water at a temperature of about 4 ° C, steam flows through a steam line to a steam turbine connected to an electric generator, after which it condenses in a condenser cooled by atmospheric air with a temperature of no higher -20 ° C. The condensate formed by gravity flows through the connecting pipe to the evaporator located under the ice. The specified installation does not require the organization of forced circulation of the working fluid and coolant, which makes its work more economical.

Однако, приведенные примеры для арктических регионов, конечно же, неприменимы в умеренных, а тем более экваториальных широтах, где сосредоточены главные ресурсы тепловой энергии океана.However, the above examples for the Arctic regions, of course, are not applicable in the temperate, and even more so equatorial latitudes, where the main resources of the ocean’s thermal energy are concentrated.

Другие же способы преобразования этой энергии в ОТЭС без использования воды глубинных (абиссальных) слоев океана не известны.Other methods of converting this energy into OTES without using water from the deep (abyssal) layers of the ocean are not known.

Основной задачей при разработке морского энергокомплекса является нахождение новых способов создания температурного перепада в контуре теплового двигателя и создание на этой основе конструкции ОТЭС для использования, главным образом, на побережьях и в прибрежных акваториях морей и океанов без подъема глубинных вод.The main task in the development of the marine energy complex is to find new ways to create a temperature difference in the heat engine circuit and to create on this basis the design of the OTES for use mainly on the coasts and coastal areas of the seas and oceans without raising deep waters.

Такая задача решается тем, что в морском энергокомплексе, содержащем электростанцию, работающую на тепловой энергии моря, включающем вспомогательные производственные установки - опреснительные, электролизные, а также объекты инфраструктурного назначения, для исключения потребности в охлаждающей морской либо воздушной среде в нем используется тепловой насос, при этом приводом электрогенератора служит тепломеханический преобразователь с твердым либо жидкостным рабочим телом, рассчитанный на перепад температур теплоносителей в контурах нагрева и охлаждения, создаваемый тепловым насосом с поглощением теплоты водной среды.This problem is solved by the fact that in a marine power complex containing a power plant operating on thermal energy of the sea, including auxiliary production facilities - desalination, electrolysis, and infrastructure facilities, a heat pump is used to eliminate the need for a cooling marine or air environment, this drive of the electric generator is a thermomechanical converter with a solid or liquid working fluid, designed for the temperature difference of the coolants in the circuit heating and cooling generated by a heat pump with the absorption of heat from the aquatic environment.

Морской энергокомплекс оснащен мощным тепловым насосом и тепломеханическим преобразователем, работающим на малом перепаде температуры рабочего тела, а также установками для опреснения воды и ее электролиза. При необходимости теплообменник испарителя теплового насоса может быть оснащен "нетрадиционным" устройством принудительной циркуляции морской воды в виде индукционного насоса соответствующей конструкции.The marine energy complex is equipped with a powerful heat pump and a thermomechanical converter operating at a small temperature difference of the working fluid, as well as installations for desalination of water and its electrolysis. If necessary, the heat exchanger of the heat pump evaporator can be equipped with a "non-traditional" device for the forced circulation of sea water in the form of an induction pump of the appropriate design.

Тепловой насос позволит поднять температуру в контуре нагрева преобразователя тепловой энергии в механическую, подключенном к теплообменнику конденсатора, и максимально понизить температуру в контуре охлаждения, подключенном к теплообменнику испарителя теплового насоса (перед теплообменником с морской водой).The heat pump will allow you to raise the temperature in the heating circuit of the thermal energy converter to mechanical, connected to the condenser heat exchanger, and to lower the temperature in the cooling circuit connected to the heat exchanger of the heat pump evaporator as much as possible (in front of the heat exchanger with sea water).

Тепломеханический преобразователь, работающий с использованием свойства температурного расширения рабочего тела, не нуждается в парообразователе и потому обладает работоспособностью при ограниченном (в пределах 100°C) перепаде температур, что вполне обеспечивают теплообменники теплового насоса.A thermomechanical converter operating using the properties of the thermal expansion of the working fluid does not need a steam generator and therefore has a working capacity with a limited (within 100 ° C) temperature difference, which is provided by the heat pump heat exchangers.

Включение в состав энергокомплекса опреснительных и электролизных установок позволит решить проблемы водоснабжения и обеспечения экологически чистыми энергоносителями, в т.ч. и для транспортных средств.The inclusion of desalination and electrolysis plants in the energy complex will solve the problems of water supply and the provision of environmentally friendly energy sources, including and for vehicles.

На фиг. 1 представлена схема теплоэлектроцентрали морского энергокомплекса, на фиг. 2 - поперечное сечение теплообменника испарителя теплового насоса с индукционным насосом для принудительной циркуляции морской воды, на фиг. 3 - вариант с усиленной циркуляцией морской воды.In FIG. 1 is a diagram of a combined heat and power plant of a marine power complex; FIG. 2 is a cross-sectional view of a heat exchanger of a heat pump evaporator with an induction pump for the forced circulation of sea water, FIG. 3 - option with enhanced circulation of sea water.

Рассмотрим устройство наиболее перспективного варианта энергокомплекса для прибрежной морской акватории, работающего в условиях мелководья с интенсивным волнением моря и приливами, при отсутствии глубинных вод и минимальном естественном перемещении поверхностных вод (течений). В этих условиях самым экономичным проектом является комплекс с расположением на берегу всех объектов, кроме теплообменника испарителя теплового насоса.Let us consider the design of the most promising variant of the energy complex for the coastal marine area operating in shallow waters with intense sea waves and tides, in the absence of deep waters and minimal natural displacement of surface waters (currents). Under these conditions, the most economical project is a complex with the location on the shore of all objects except the heat exchanger of the heat pump evaporator.

Итак, предлагаемый морской энергокомплекс имеет в своем составе тепловую электростанцию, состоящую из тепломеханического преобразователя 1 (фиг. 1), например по патенту РФ №2442906, 2012 г., или его аналогов, электрического генератора 2, теплового насоса с испарителем 3, конденсатором 4, компрессором 5 хладагента и дросселем 6, а также комплектом теплообменников со своими циркуляционными насосами 7 для зон нагрева и охлаждения преобразователя 1 и теплоснабжения потребителей.So, the proposed marine energy complex includes a thermal power plant consisting of a thermomechanical converter 1 (Fig. 1), for example, according to RF patent No. 2442906, 2012, or its analogues, an electric generator 2, a heat pump with an evaporator 3, a condenser 4 , refrigerant compressor 5 and throttle 6, as well as a set of heat exchangers with their circulation pumps 7 for the heating and cooling zones of the converter 1 and the heat supply of consumers.

Испаритель 3 теплового насоса выполнен в виде трубы 8 (см. фиг. 2) с хорошей теплопроводностью и антикоррозийным покрытием стенки, с размещенным в ней трубопроводом 9 с форсунками для хладагента, а также при необходимости индукционным насосом 10 для принудительной циркуляции морской воды. Данное устройство представляет собой протяженную конструкцию вдоль трубы 8. Для более интенсивного теплообмена и предотвращения ее обрастания возможен вариант с усиленной циркуляцией (см. фиг. 3) с двумя насосами 10 и оболочкой 11.The evaporator 3 of the heat pump is made in the form of a pipe 8 (see Fig. 2) with good thermal conductivity and an anti-corrosion coating on the wall, with a pipe 9 placed in it with refrigerant nozzles, and, if necessary, an induction pump 10 for the forced circulation of sea water. This device is an extended structure along pipe 8. For more intense heat transfer and prevent its fouling, a variant with enhanced circulation (see Fig. 3) with two pumps 10 and a shell 11 is possible.

Сам испаритель 3, обладающий плавучестью, связан с анкерами на дне моря и расположен на глубине, не подверженной воздействию морских волн и приливов. Для защиты от экстремального волнения морской поверхности место расположения испарителя можно защитить волноломом, например, по патенту РФ №2461681, 2012 г., а в цунамиопасных регионах - цунами-гасителем по патенту РФ №2524814, 2014 г.The evaporator 3 itself, which has buoyancy, is connected with anchors at the bottom of the sea and is located at a depth not affected by sea waves and tides. To protect against extreme waves of the sea surface, the location of the evaporator can be protected by a breakwater, for example, according to RF patent No. 2461681, 2012, and in tsunami-hazardous regions - by a tsunami damper according to RF patent No. 2524814, 2014.

На берегу размещены и остальные объекты комплекса: подстанции, опреснительные установки, электролизеры и др.The remaining facilities of the complex are also located on the shore: substations, desalination plants, electrolyzers, etc.

Пуск электростанции морского энергокомплекса производится включением компрессора 5 теплового насоса и циркуляционных насосов 7. При этом в конденсаторе 4 высокая температура сжатых паров передается теплоносителю, подаваемому насосом 7 в зону нагрева тепломеханического преобразователя 1, а в зону охлаждения поступает холодный теплоноситель от теплообменника, в котором тепло отбирается хладагентом при резком сбросе его давления за дросселем 6, то есть происходит рекуперация сбрасываемого преобразователем 1 тепла. Таким образом, использование теплового насоса устраняет потребность в океанской холодной воде. А использование вместо паровых машин упомянутого преобразователя в качестве привода электрогенератора 2 позволяет обходиться без высоких параметров теплоносителя.The power plant of the marine energy complex is started by turning on the compressor 5 of the heat pump and circulation pumps 7. In this case, in the condenser 4, the high temperature of the compressed vapors is transferred to the coolant supplied by the pump 7 to the heating zone of the thermomechanical converter 1, and the coolant from the heat exchanger enters the cooling zone, in which heat taken by the refrigerant during a sharp discharge of its pressure behind the choke 6, that is, the heat released by the converter 1 is recovered. Thus, the use of a heat pump eliminates the need for ocean cold water. And the use instead of steam engines of the aforementioned converter as an electric generator 2 drive allows dispensing with high heat carrier parameters.

Рассчитанный с учетом температуры морской воды испаритель 3 позволяет извлекать из нее теплоту, достаточную и для работы электростанции, и для теплоснабжения производственных и бытовых объектов. При этом для испарения хладагента, подаваемого по трубопроводу 9 и распыляемого на внутренние стенки трубы 8, ее наружная поверхность обтекается морской водой под действием естественного потока (течений), либо принудительной циркуляции, например, с помощью индукционного насоса 10: поскольку морская вода обладает хорошей электропроводностью, ее ускоренный поток будет обеспечен.The evaporator 3, calculated taking into account the temperature of the sea water, makes it possible to extract heat from it that is sufficient both for the operation of the power plant and for the heat supply to industrial and domestic facilities. At the same time, to evaporate the refrigerant supplied through the pipe 9 and sprayed onto the inner walls of the pipe 8, its outer surface is surrounded by sea water under the influence of natural flow (currents) or forced circulation, for example, using an induction pump 10: since sea water has good electrical conductivity , its accelerated flow will be provided.

Усиленная циркуляция воды, улучшающая теплообмен и препятствующая биологическому обрастанию трубы 8, обеспечивается более мощной насосной системой с оболочкой 11 (см. фиг. 3). При этом свойство насосов реверсировать направление потока позволяет согласовывать его с естественным течением в данной акватории.Enhanced water circulation, which improves heat transfer and prevents the biological fouling of the pipe 8, is provided by a more powerful pump system with a shell 11 (see Fig. 3). Moreover, the property of the pumps to reverse the direction of flow allows it to be matched with the natural flow in a given water area.

Представленные энергокомплексы позволят резко снизить затраты по освоению тепловой энергии океанов, расширить географическое пространство ее использования, приблизить эти энергоисточники к населенным регионам, резко снизить техногенную нагрузку на природную среду, решить многие социальные проблемы.The presented energy complexes will make it possible to drastically reduce the costs of developing the thermal energy of the oceans, expand the geographic space of its use, bring these energy sources closer to populated regions, dramatically reduce the technogenic load on the natural environment, and solve many social problems.

Claims

1. Marine power complex, containing a power plant operating on thermal energy of the sea, including auxiliary production facilities - desalination, electrolysis, and also infrastructure facilities, characterized in that a heat pump is used to eliminate the need for a cooling marine or air environment, while The electric generator is driven by a thermomechanical converter with a solid or liquid working fluid, designed for the temperature difference of the coolants in the heating circuits and a cooling generated heat pump with the absorption of heat of the aqueous medium.

2. The marine energy complex according to claim 1, characterized in that for the forced circulation of the marine environment, the heat exchanger of the heat pump evaporator is equipped with an induction pump.