SK279395B6 - Jednotný energetický blok - Google Patents

Jednotný energetický blok Download PDF

Info

Publication number
SK279395B6
SK279395B6 SK831-95A SK83195A SK279395B6 SK 279395 B6 SK279395 B6 SK 279395B6 SK 83195 A SK83195 A SK 83195A SK 279395 B6 SK279395 B6 SK 279395B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
pressure
gas
pneumatic
hydraulic
generator
Prior art date
Application number
SK831-95A
Other languages
English (en)
Other versions
SK83195A3 (en
Inventor
Fridrich Zeman
Ivan Zeman
�Udov�T Zeman
Jaroslav Min�Rik
Original Assignee
Fridrich Zeman
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fridrich Zeman filed Critical Fridrich Zeman
Priority to SK831-95A priority Critical patent/SK279395B6/sk
Priority to AU63264/96A priority patent/AU6326496A/en
Priority to PCT/SK1996/000011 priority patent/WO1997001029A1/en
Publication of SK83195A3 publication Critical patent/SK83195A3/sk
Publication of SK279395B6 publication Critical patent/SK279395B6/sk

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/068—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having other power cycles, e.g. Stirling or transcritical, supercritical cycles; combined with other power sources, e.g. wind, gas or nuclear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Description

Oblasť techniky
Jednotný energetický blok, podľa vynálezu, umožňuje každé plynné tlakové médium premeniť na mechanickú prácu v točivom hydraulickom stroji - vyrábať elektrickú energiu a akumulovať tlakový plyn a elektrickú energiu do tlakovej energie tlakového plynu.
Sám osebe spadá do oblasti energetickej techniky na výrobu elektrickej energie z tlakového plynu, ako plynotlaková elektráreň, zo slnečného žiarenia, ako solámo-tlaková elektráreň, z prehriatych plynov a pár, ako termohydraulická elektráreň plynotlaková a termohydraulická elektráreň parná s teplárenskými okruhmi a techniky na akumulovanie tlakového plynu a elektrickej energie do tlakovej energie tlakového plynu a jej spätnej výroby na tom istom zariadení, ako akumulačná elektráreň plynotlaková. Vo svojej podstate, ako viacúčelový vratný stroj spadá aj do oblastí čerpacej a kompresorovej techniky a medzi hnacie stroje, ako pneumatickohydraulický motor a termohydraulický motor.
Doterajší stav techniky
Treba konštatovať, že jednotný energetický blok na výrobu elektrickej energie z energií tlakového plynu, slnečného žiarenia, prehriatych plynov a pár a kvapaliny a na akumulovanie týchto energií, vrátane energie elektrickej, ako je to možné v jednotnom energetickom bloku, nie je vo svete známy.
Existujú iba samostatné energetické bloky na premenu tepelnej energie (získanej z chemickej, jadrovej, slnečnej alebo geotermálnej energie), na mechanickú prácu v expanzných turbínach, vodnej energie vo vodných turbínach a veternej vo veterných motoroch, ako elektrárne tepelné, jadrové, geotermické, termálno-soláme, vodné, prečerpávacie a veterné.
Nie sú známe ani elektrárne, ktoré by umožnili bezodpadovú výrobu elektrickej energie z tlakového plynu, akumulovaného napr. v prírodných ložiskách, pri teplotách okolo 20 °C, s energetickou účinnosťou na úrovni spádových elektrární, bez toho aby sa pri tom zmenili chemické vlastnosti tohto plynu.
Nie je známa ani akumulačná elektráreň plynotlaková, ktorá by umožňovala akumovať elektrickú energiu do tlakovej energie tlakového plynu, napr. vo vyťaženom prírodnom ložisku a spätne ju z neho na tom istom zariadení vyrábať, a to bez negatívneho pôsobenie na ekológiu krajiny a s energetickou účinnosťou na úrovni prečerpávacích elektrární. Doteraz je možné elektrickú energiu akumulovať len v akumulačných elektrárňach s prirodzenou akumuláciou vody a v prečerpávacích elektrárňach. Navyše takýchto lokalít na výstavbu prečerpávacích elektrární je na zemskom povrchu málo a vyžadujú si značné zásahy do ekológie krajiny. Čo sa týka uskladňovania tlakového plynu do podzemných ložísk a iných zásobníkov, stlačovaním plynu elektrokompresormi, za súčasného stavu techniky nie je možná spätná výroba elektrickej energie z akumulovaného tlakového plynu na tom istom zariadení.
Nie je známa ani solámo-tlaková elektráreň, ktorá by umožňovala bezodpadovú výrobu elektrickej energie z bezhraničného zdroja energie - slnečného tepla, premeneného na mechanickú prácu v točivom hydraulickom stroji.
Nie je známa ani termohydraulická elekráreň parná a termohydraulická elektráreň plynotlková s teplárenskými okruhmi, v ktorých by sa tlakové zložky prehriatych plynov a pár menili prostredníctvom kvapalinovej náplne priamo na mechanickú prácu v točivom hydraulickom stroji. Doteraz existujú iba dva spôsoby energetických premien prehriatych plynov a pár na mechanickú prácu v točivých strojoch a to: odoberanie ich práce piestom piestového stroja a lopatkovým mechanizmom expanzných turbín.
Nie je známy ani viacúčelový vratný stroj na vzájomnú premenu energií tlakového plynu, kvapaliny, mechanickej práce a elektrickej energie. Existujú iba jednoúčelové stroje premieňajúce jednu energiu na druhú. Vratný proces koná iba jediný dvojúčelový stroj - reverzná turbína. Oproti tomu jednotný energetický blok môže v jednom smere pracovať ako plynotlakové čerpadlo, ako pneumatickohydraulický motor a ako plynotlaková elektráreň a v obrátenom smere, ako elektročerpadlo, ako elektrokompresor alebo akumulačná elektráreň plynotlaková, pričom môže konať ešte ďalšie pneumatické, hydraulické a mechanické úkony.
Podstata vynálezu
Podstata vynálezu spočíva v tom, že jednotný energetický blok pozostávajúci z hydraulického okruhu, tvoreného prívodným a odvodným potrubím, točivým hydraulickým strojom, elektrickým generátorom a beztlakovou kvapalinovou nádržou, je napojený na priestor kvapalinovej náplne, aspoň jedného generátora pneumatického a hydraulického tlaku, ktorého priestor plynnej tlakovej náplne je spojený pneumatickým okruhom aspoň s jedným zdrojom plynného tlakového média a ústi do výpustu, ktorý· je zároveň vstupom do rozvodnej siete plynného tlakového média.
Ďalej podstata vynálezu spočíva v tom, že pneumatický okruh je opatrený regulačnou technikou, pričom má aspoň jeden snímač tlaku plynného tlakového média, aspoň jeden snímač minimálnej výšky a jeden snímač maximálnej výšky kvapaliny v generátore pneumatického a hydraulického tlaku, aspoň jeden uzáver na obchádazjúcom potrubí alebo regulátor tlaku plynného tlakového média, aspoň jeden hlavný uzáver plynného tlakového média a aspoň jeden uzáver odvodu plynného tlakového média.
Podstata vynálezu spočíva aj v tom, že generátor pneumatického a hydraulického tlaku je tlaková nádoba; že beztlakovou kvapalinovou nádržou sú vlastné generátory pneumatického a hydraulického tlaku; že aspoň dva generátory pneumatického a hydraulického tlaku sú navzájom prepojené, pričom ich prepojené pneumatické okruhy sú prepojené aspoň na jeden zdroj plynného tlakového média, aspoň na jeden výpust plynného tlakového média a ich hydraulické okruhy sú vzájomne prepojené pred točivým hydraulickým strojom a za točivým hydraulickým strojom a že jeho pneumatické okruhy a hydraulické okruhy sú so zdrojmi plynného tlakového média a s generátormi pneumatického a hydraulického a s točivými hydraulickými strojmi a s beztlakovými kvapalinovými nádržami vzájomne prepojené.
Napokon podstata vynálezu spočíva aj v tom, že jeho zdroj plynného tlakového média je aspoň prírodné ložisko tlakového plynu alebo povrchový plynojem alebo rozvod
SK 279395 Β6 ný systém tlakového plynu, alebo parný kotol, alebo geotermálny zdroj, alebo spaľovacia komora plynotlaková.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Obr. 1 - všeobecná schéma jednotného enrgetického bloku.
Obr. 2 - schéma plynotlakovej elektrárne.
Obr. 3 - schéma solámotlakovej elektrárne.
Obr. 4 - schéma termohydraulickej parnej elektrárne.
Obr. 5 - schéma termohydraulickej plynotlakovej elektrárne.
Obr. 6 - bloková schéma viacúčelového vratného stroja.
Obr. 7 - schéma dvojkomorového reverzbilného kompresora.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1 Plynotlaková elektráreň na bezodpadovú výrobu elektrickej energie z tlakového plynu (obr. č. 2).
Tlakový plyn 32 akumulovaný napr. v prírodnom ložisku 39 tlakového plynu, má v danom prípade povahu primárneho zdroja energie 33. Jednotný energetický blok na premenu tejto energie na tlakovú energiu kvapaliny v generátore 2 pneumatického a hydraulického tlaku a na mechanickú prácu v točivom hydraulickom stroji 3 - vodnej turbíne, s následnou výrobou elektrickej energie v elektrickom generátore 4, ako plynotlaková elektráreň, je zrejmý z funkčnej schémy na obr. č. 2.
Celý cyklus činnosti plynotlakovej elektrárne prebieha nasledovne: Prírodný tlakový plyn 32, akumuloaný v prírodnom ložisku 39, ako dokonale pružné plynné tlakové médium 32, schopné konať prácu, vstupuje do elektrárne prívodným potrubím 17 tlakového plynu, cez regulátor 13 tlaku plynu, kde sa jeho tlak redukuje na požadovaný pracovný tlak (napr. 5Mpa), ktorým tlačí na hladinu 9 kvapalinovej náplne v generátore 2 pneumatického a hydraulického tlaku. Uzávery 16 a 19 sú pri tom zatvorené a 14,15 a 11 otvorené. Po otvorení uzáverov kvapaliny 22, 23 a 27, vytláča túto do točivého hydraulického stroja 3 (v danom prípade tlakom odpovedajúcom spádu vody 500 m v. s.), ktorý poháňa elektrický generátor 4. Uzávery vody 24, 30 a 38 sú pri tom zatvorené. Odtiaľ odchádza cez uzáver 35 do odplynovača 34 (kde sa zbaví absorbovaného plynu) a cez odtokové potrubie 28 kvapaliny, do beztlakovej kvapalinovej nádrže 29. Odpadne plyny z odplynovača 34 sa odčerpávacím zariadením 36 plynu odvádzajú na spotrebné miesto. Ak nie je potrebné absorbovaný plyn z kvapaliny odvádzať, potom kvapalina cez uzáver odtoku 27 je odvádzaná odtokovým potrubím 28 kvapaliny priamo do beztlakovej kvapalinovej nádrže 29 alebo cez uzáver 30 do výpustu kvapaliny Vk2 a do rozvodnej siete 31 kvapaliny.
Keď snímač 6 minimálnej výšky hladiny 9 kvapalinovej náplne v generátore 2 pneumatického a hydraulického tlaku zaregistruje jej minimálnu výšku, uzavrie sa uzáver 15 za regulátorom tlaku a hlavný uzáver 22 kvapaliny, otvorí sa uzáver 19 odvodu tlakového plynu a tlakový plyn odchádza cez výpust Vp do rozvodnej siete 20 tlakového plynu. Týmito operáciami sa ukončil pracovný cyklus čin nosti točivého hydraulického stroja 3 a výroba elektrickej energie.
Za tohto stavu klesá tlak v priestore 8 plynnej tlakovej náplne na požadovaný tlak v rozvodnej sieti 20 tlakového plynu. Keď snímač 18 tlaku plynu zaregistruje pokles tlaku plynu v priestore 8 plynnej tlakovej náplne na hodnoty približujúce sa tlaku v rozvodnej sieti 20 tlakového plynu, otvorí sa uzáver 38 na odvod kvapaliny, ktorá potom samospádom vteká do generátora 2 pneumatického a hydraulického tlaku, vytlačí z neho tlakový plyn, pričom ho naplní.
Keď snímač 7 maximálnej výšky hladiny 9 kvapalinovej náplne zaregistruje dosiahnutie tejto výšky, uzatvorí sa uzáver 38 na odvode kvapaliny a uzáver 19 odvodu tlakového plynu, otvoria sa uzávery 15, 22 a 23 a voda z priestoru 5 kvapalinovej náplne začne opätovne poháňať točivý hydraulický stroj 3.
Tento proces sa opakuje v intervaloch, v akých to vyžaduje odber v rozvodnej sieti 20 tlakového plynu alebo keď pracuje plynotlaková elektráreň s premenlivým výkonom, prípadne ako špičková. Ak má pracovať ako kontinuálne, musí mať aspoň dva generátory 2 pneumatického a hydraulického tlaku, ktoré sú uvádzané do činnosti striedavo.
Iný spôsob výroby elektrickej energie v plynotlakovej elektrárni vyplýva z modifikovaného usporiadania jednotného energetického bloku, vo forme dvojkomorového reverzibilného kompresora, opísaného v príklade č. 6, obrázok č. 7.
Celý cyklus výroby elektrickej energie bude prebiehať podobným spôsobom ako pri predchádzajúcej. Napr.: začína prevádzka generátora 2' pneumatického a hydaulického tlaku, keď snímač 18 tlaku plynu zaregistruje pokles tlaku plynu v priestore 8 plynného tlakového média v generátore 2 pneumatického a hydraulického tlaku na hodnoty približujúce sa tlaku v rozvodnej sieti 20 tlakového plynu, uzavrú sa uzávery 15, 22 a 30'. Tlakový plyn 32 vstupuje cez otvorené uzávery 15' a 11' do generátora 2' pneumatického a hydraulického tlaku, vytláča z neho vodu cez točivý hydraulický stroj 3 do generátora 2 pneumatického a hydraulického tlaku, cez otvorené uzávery 22', 23 a 30 za súbežného vypúšťania tlakového plynu, cez otvorené uzávery 11 a 19 do rozvodnej siete 20 tlakového plynu. Po naplnení priestoru 5 kvapalinovej náplne vodou, čo zaregistruje snímač 7 maximálnej výšky, sa cyklus výroby elektrickej energie ukončí. Nato sa uzávery 19, 22, 30 a 15' uzavrú a z priestoru 8' plynného tlakového média sa vypúšťa tlakový plyn do spotrebnej siete 20. Keď snímač 18' tlaku tlakového plynu zaregistruje jeho pokles na hodnoty približujúce sa tlaku plynu v rozvodnej sieti 20, otvoria sa uzávery 15, 11, 22, 30' a 19' a výroba elektrickej energie, resp. činnosť točivého hydraulického stroja 3 pokračuje.
Ak by mal pracovať týmto spôsobom, ako plynotlaková elektráreň s kontinuálnou výrobou elektrickej energie, mal by mať aspoň tri generátory 2', 2 a 2' pneumatického a hydraulického tlaku a aspoň dve vzájomne prepojené výpusty Vpj a Vp2 tlakového plynu do rozvodnej siete 20. Po ukončení prvého cyklu, napr.: po vytlačení vody z generátora 2' pneumatického a hydraulického tlaku cez turbínu 3 do generátora 2 pneumatického a hydraulického tlaku a vypustení tlakového plynu z generátora 2' pneumatického a hydraulického tlaku, na hodnotu približujúcu sa tlaku plynu v rozvodnej sieti 20, sa prepojením príslušných regulačných orgánov uvedie do činnosti generátor 2 pneumatického a hydraulického tlaku s výstupom vody cez trubínu 3 do generátora 2' pneumatického a hydraulického tlaku, pričom z generátora 2' sa vypúšťa tlakový plyn do rozvodnej siete 20. Po skončení tohto cyklu sa zapojí do činnosti generátor 2' a proces sa kontinuálne opakuje.
Výhody plynotlakových elektrární, podľa vynálezu, spočívajú najmä v tom, že umožňujú využívať na výrobu elektrickej energie doteraz na tieto ciele nevyužiteľnú energiu tlakového plynu z prírodných ložísk 39, ako primárny energetický zdroj na konanie mechanickej práce v točivom hydraulickom stroji 3. Tým prispieva k zlepšeniu svetovej energetickej bilancie, za podmienok rovnakej energetickej účinnosti ako pri vodných elektrárňach, že rozširuje sortiment a zásoby primárnych energetických zdrojov vhodných na výrobu elektrickej energie, z doterajších fosilných, plynných a jadrových palív, energie vody a vetra o tlakovú energiu tlakového plynu, ktorá čo do množstva vyrobenej elektrickej energie - 2,5 kWh/10 Mpa.nĎ, po zohľadnení strát, η = 0,9, je rovnocenná s množstvom vyrobenej elektrickej energie v tepelných elektrárňach, spálením 1 rrĎ zemného plynu pri η = 0,33. Vyplýva to z ekvivalencie objemovotlakovej energie (p. V = MPa.m3) a elektrickej energie (kWh): 10 MPa.nú = 2,82 kWh. Tým sa prakticky svetové zásoby prírodného tlakového plynu na výrobu elektrickej energie znásobia a navyše, tlakový plyn sa stane obnoviteľným prírodným zdrojom, keďže sa bude dať v solámotlakových elektrárňach vyrobiť.
Ďalšie výhody pozostávajú v tom, že môžu byť vybudované kdekoľvek bez ohľadu na konfiguráciu terénu; že zdroj 1 tlakového plynu môže byť prepojený so solámo-tlakovým generátorom alebo plynotlakovou spaľovacou komorou; v tom, že jej prevádzka nevyžaduje dodávku elektrickej energie zvonku; v tom, že má povahu bezodpadovej výrobne a nepôsobí negatívne na ekológiu krajiny; v tom, že ako vysokotlakový plynojem a generátor 2 pneumatického a hydraulického tlaku umožňuje využiť objekty, či priestory po vyťažených ložiskách prírodných plynov, opustené banské, priemyselné diela, kaverny a iné podzemné a nadzemné priestory, čo je výhodné aj z investičného hľadiska, obzvlášť ak sú priestorovo dislokované v rôznych územných lokalitách; v tom, že ako beztlakové kvapalinové nádrže 29 možno výhodne využiť nádrže, či toky povrchových vôd ap., čím sa v porovnaní s vodnými elektrárňami, kde nemožno potrebné spády získavať bez všestranného nárastu investícií vyvolaných záberom pôdy na priehrady, derivačné kanály ap., znižujú investičné náklady aj z tohto titulu; v tom, že po vyťažení prírodného ložiska 39 tlakového plynu možno plynotlakovú elektráreň využívať ako akumulačnú, kedy má povahu prečerpávacej elektrárne. V takom prípade jej reverzná turbína umožňuje akumulovať elektrickú energiu do tlakového plynu a spätne ju z neho na tom istom zariadení vyrábať.
V inom prípade ňou možno zas v jej generátoroch 2 pneumatického a hydraulického tlaku zachycovať a tým akumulovať vody povrchového vodstva, ako úvodných elektrámí s prirodzenou akumuláciou. Preto môže pracovať s premenlivým výkonom alebo ako špičková, so schopnosťou akumulácie tlakového plynu a kvapaliny. Výhodne môže byť využitá na uskladňovanie tlakového plynu do podzemných ložísk a iných zásobníkov a na spätnú výrobu elektrickej energie z akumulovaného tlakového plynu na tom istom zariadení.
Celý tlakový spád tlakového plynu je účelné využiť aspoň v dvoch alebo v celej kaskáde plynotlakových elek trární, ktoré jeho tlakový spád využívajú, až na tlak potrebný na prekonanie tlakových strát na prepravu tlakového plynu.
V prírodných ložiskách 39 vysokotlakového plynu nie je zvláštnosťou tlak nad 10 MPa, čo odpovedá vodnému spádu nad 1000 m, aký sa v prírode nevyskytuje. Z toho dôvodu absentujú vodné turbíny na takéto veľmi vysoké spády i napriek tomu, že z hľadiska racionálneho využívania tohto primárneho energetického zdroja by bolo ich využívanie vhodné. Koncepcia plynotlakových elektrární podľa vynálezu podnecuje k ich vývoju, ako aj k vývoju nových typov točivých hydraulických strojov na iné kvapaliny ako je voda (napr. benzín, nafta ap.) alebo protitlakových a súčasne ponúka možnosti využitia všetkých doterajších nízkotlakových, strednotlakových a vysokotlakových vodných elektrární.
Príklad 2
Akumulačná elektráreň plynotlaková na akumulovanie elektrickej energie do tlakovej energie tlakového plynu, resp. na uskladňovanie tlakového plynu do podzemných ložísk a iných zásobníkov a na spätnú výrobu elektrickej energie na tom istom zariadení (obr. 2 a 7).
Ak sa v jednotnom energetickom bloku (obr. 2), použije reverzná turbína 3 s motor-generátorom 4, bude možné v jednom smere 4-> 3 —> 2 —► 1 meniť elektrickú energiu v elektročerpadle 3 na tlakovú energiu kvapaliny, túto v generátore 2 pneumatického a hydraulického tlaku meniť na tlakovú energiu tlakového plynu a v takejto forme ju akumulovať napr. vo vyťaženom prírodnom ložisku 39 alebo v zásobníku tlakového plynu. V obrátenom smere 1 —> 2 —> 3 —> 4 bude možné elektrickú energiu z akumulovaného tlakového plynu už v príklade 1 opísaným spôsobom vyrábať. Pri stlačovani plynu podľa obrázka 2, budú uzávery 35, 38, 30, 24, 19,15 a 14 zavreté - ostatné otvorené.
Ak má slúžiť ako klasická akumulačná elektráreň plynotlaková, potom pneumatický a hydraulický okruh P a H sú uzavreté. Ak má slúžiť ako zásobník tlakového plynu, potom naakumulovaný tlakový plyn sa využije na výrobu elektrickej energie už opísaným spôsobom.
Na menšie výkony, na vyrovnávanie nerovnomernej výroby a spotreby elektrickej energie, najmä v malých elektrárňach z obnoviteľných prírodných zdrojov: slnečných - v noci slnko nesvieti, vodných - nerovnomerné prietoky vody, veterných - nerovnomerné prúdenie vzduchu, môže slúžiť ako akumulátor tlakového plynu priestor 8 plynného tlakového média nad hladinou 9 kvapaliny v generátore 2 pneumatického a hydraulického tlaku.
Ak bude akumulačná elektráreň plynotlaková usporiadaná podľa obrázka č. 7, bude táto pracovať v smere 4 -> 3 —> 2' —> 1 resp. 4 —> 3 -> 2 —> 1 striedavo ako 2-komorový kompresor s kvapalinovým piestom, kde uzavretý priestor - komoru, v ktorej prebieha stláčanie plynu, predstavuje generátor 2' alebo 2” pneumatického a hydraulického tlaku. Napr.: ak začína stlačovanie plynu cez generátor 2' pneumatického a hydraulického tlaku, uzávery 19, 11, 30, 23, 22, 11' a 16 sú otvorené - ostatné uzavreté. Keď snímač 6 minimálnej výšky vody zaregistruje jej minimálny stav, uzavrú sa uzávery 19, 30, 22, 15' a otvoria sa 19', 11', 30', 23, 22, 11, 15 a 16 a proces stlačovania plynu pokračuje cez generátor 2 pneumatického a hydraulického tlaku. Spätná výroba elektrickej e nergie sa uskutoční spôsobom uvedeným v príklade č. 1, odsek 4 a 5.
Príklad 3
Solámo-tlaková elektráreň na bezodpadovú výrobu elektrickej energie zo slnečného žiarenia (obr. č. 3)
Zariadenie na premenu slnečného žiarenia premenného na teplo ako bezhraničného zdroja energie 33, na objemovú prácu tlakového plynu 32 v solámotlakovom generátore 40, je vo svojich ďalších energetických premenách, tzn., na tlakovú energiu kvapaliny v generátore 2 pneumatického tlaku a na mechanickú prácu v točivom hydraulickom stroji 3 - kvapalinovej turbíne principiálne zhodné s plynotlakovou elektrárňou. Jeho funkčná schéma je znázornená na obrázku č. 3. Činnosť solámo-tlakovej elektrárne v podstate prebieha tým istým spôsobom ako v plynotlakových elektrárňach opísaných v príklade 1.
Výkon solámo-tlakových elektrární možno zvýšiť nainštalovaním solárnych reflektorov alebo zrkadiel 37, odrážajúcich slnečné žiarenie 33 premenené na teplo na povrch solámo-tlakového generátora 40, podľa zákona odrazu a zvýšením počiatočného tlaku plynného tlakového média 32. To sa dosiahne prepojením solámo-tlakového generátora 40 s plynotlakovou spaľovacou komorou 41, alebo s prírodným ložisko 39 tlakového plynu, či zásobníkom tlakového plynu, vo forme kombinovanej solámo-plynotlakovej elektrárne, alebo stlačovaním plynu pri obrátenom chode reverznej turbíny 3, alebo sa tak stane samovoľne pri ochladzovaní solámo-tlakového generátora 40, po západe slnka a pri samospáde kvapaliny 26 z beztlakovej nádrže 29 vyššie postavenej (alt. 1, podľa obrázka č. 2), alebo z príslušného generátora 2' alebo 2 pneumatického a hydraulického tlaku naplneného kvapalinou (alt. 2, podľa obrázka č. 7).
V lokalitách bez rozvodných sietí je vhodné využívať aspoň dve v sérii zapojené solámo-tlakové elektrárne, pričom jedna by pracovala ako akumulačná elektráreň plynotlaková (v príklade č. 2) s výrobou elektrickej energie z akumulovaného tlakového plynu po západe slnka. Tým, že sa aj solámo-tlakový generátor 40 prepojí s plynotlakovou spaľovacou komorou 41 alebo s ložiskom 39 či zásobníkom tlakového plynu, možno zabezpečiť výrobu elektrickej energie, aj keď slnko nesvieti a navyše, tlakový plyn sa takto stane obnoviteľným energetickým zdrojom. Akumulované teplo možno využiť v rozvodnej sieti 20 prehriatych plynov a 25 oteplenej kvapaliny.
Príklad 4
Termohydraulická elektráreň parná s teplárenským okruhom parným a teplovodným (obr. č. 4).
Ak sa v zariadení, podľa vynálezu, použije ako zdroj plynného tlakového média parný generátor 42 (kotol), v ktorom primárnym zdrojom energie 33 budú napr. fosílne palivá alebo geotermálny zdroj, potom jednotný energetický zdroj bude pracovať ako termohydraulická tepláreň. Tlaková zložka prehriatych pár sa bude už uvedeným spôsobom meniť prostredníctvom kvapalinovej náplne priamo na mechanickú prácu v točivom hydraulickom stroji 3 a ich tepelné zložky sa budú využívať na teplárenské ciele.
Na teplárenské ciele možno využívať časť pary už počas prevádzky točivého hydraulického stroja 3 alebo až po ukončení pracovného cyklu z naakumulovanej pary v generátore 2 pneumatického a hydraulického tlaku. Časť pary, ktorá sa skvapalní a teplo, ktoré prestúpi z pary do kvapali novej náplne, sa využije na teplárenské ciele vo forme oteplenej vody už pred výstupom, alebo až po výstupe z točivého hydraulického stroja 3.
Príklad 5
Termohydraulická elektráreň plynotlaková s teplárenským okruhom plynným a teplovodným (obr. 5).
Ak sa bude tlakový plyn zohrievať vnútri solámo-tlakového generátora 40 alebo zdrojom 1 plynného tlakového média bude plynotlaková spaľovacia komora 41, v ktorej bude tlakový plyn zohrievaný napr. spaľovaním zemného plynu, potom energetické premeny prehriateho tlakového plynu na mechanickú prácu v točivom hydraulickom stroji 3 budú prebiehať analogickým spôsobom, ako sa uvádza v predchádzajúcich príkladoch. Alternatívne tlaková spaľovacia komora 41 môže byť s nepriamym ohrevom plynného 32 tlakového média - spaliny odchádzajú do komína, alebo s priamym ohrevom plynného 32 tlakového média - kde vlastné tlakové médium budú spaliny.
Príklad 6
Viacúčelový vratný stroj na vzájomnú premenu energií tlakového plynu, kvapaliny, mechanickej práce a elektrickej energie (obr. č. 6) a funkčná schéma jednej z mnohých aplikácii, ako dvojkomorový reverzibilný kompresor (obr. č. 7).
Jednotný energetický blok, ako viacúčelový vratný stroj vo svojich energetických premenách môže v jednom smere pracovať ako:
: PETP - akumulátor tlakového plynu
1-2 : TETP —> TEK - plynotlaková čerpadlo
1-2-3 : TETP -> TEK -> MP THS - pneumaticko-hydraulický motor
1-2-3-4 : TEPT -+ TEK -> MP THS -> EE -plynotlaková elektráreň v obrátenom smere:
4 : EE - elektromotor
4-3 : EE -> MP THS - elektročerpadlo
4-3-2 : EE —> MP THS -> TEK - elektro-kompresor s kvapalinovým piestom
4-3-21 : EE —> MP THS -> TEK -> TETP -
akumulačná elektráreň resp. akumulovanie tlakového plynu
Z blokovej schémy obr. č. 6 je zrejmé, že môže konať aj ďalšie vratné pneumatické, hydraulické a mechanické úkony.
Príklad uskutočnenia dvojkomorového reverzibilného kompresora ako jedného z mnohých aplikácii tohto zariadenia, je zrejmý z obrázku č. 7.
Jednotný energetický blok modifikovaný ako dvojkomorový reverzibilný kompresor má dva navzájom prepojené generátory 2' a 2 pneumatického a hydraulického tlaku. Ich pneumatické okruhy P sú pripojené na vyťažené ložisko 39 tlakového plynu alebo iný podzemný zásobník tlakového plynu alebo nadzemný plynojem či veterník a na spoločný výstup Vp, ktorý je zároveň vratným potrubím pre vstup a výstup tlakového plynu 32 do rozvodnej siete 20 a z rozvodnej siete 20 plynného tlakového média. Ich hydraulické okruhy H sú uzavreté a vzájomne prepojené pred a za točivým 3 hydraulickým strojom - reverznou turbínou. Beztlakovú kvapalinovú nádrž 29 nahradzuje striedavo jeden generátor 2' alebo druhý generátor 2 pneumatického a hydraulického tlaku.
Stlačovanie tlakového plynu a akumulovanie tlakového plynu resp. akumulovanie elektrickej energie do tlakovej energie tlakového plynu bude prebiehať striedavým prepájaním generátorov 2' a 2 pneumatického a hydraulického tlaku, v smere 4 - 3- 2' -1, resp. 4 - 3 - 2 -1, spôsob uvedeným v príklade č. 2, odsek 3. Spätná výroba elektrickej energie z naakumulovaného plynu v smere 1 - 2' - 3 - 4 resp. 1 - 2 - 3 - 4 bude prebiehať spôsobom uvedeným v príklade č. 1, odsek 4 a 5.
Priemyselná využiteľnosť
Jednotný energetický blok alebo sústavu takýchto blokov, podľa vynálezu, možno využiť na bezodpadovú výrobu elektrickej energie z tlakového plynu, ako plynotlakovú elektráreň'', čím sa zvýšia využiteľné zásoby a sortiment primárnych energetických zdrojov o dva obnoviteľné zdroje, keďže aj tlakový plyn bude možné v solámo-tlakových generátoroch vyrobiť. Možno ho využiť aj na hospodárnu výrobu elektrickej energie z prehriatych plynov a pár, ako termohydraulickú elektráreň parnú s teplárenským okruhom parným a teplovodným a termohydraulickú elektráreň plynotlakovú s teplárenským okruhom plynným a teplovodným.
Ďalej ho možno využiť na akumulovanie elektrickej energie, ako akumulačnú elektráreň plynotlakovú, na akumulovanie tlakového plynu, so spätnou výrobou elektrickej energie, ako aj na akumulovanie tepla a vody; na racionálnejšie využívanie povrchových vôd a na ďalšie využitie vyťažených ložísk, opustených banských diel, kaverien a iných podzemných a nadzemných priestorov.
Vo svojej podstate možno tento energetický blok využiť ako viacúčelový vratný stroj, na vzájomnú premenu energií tlakového plynu, kvapaliny, mechanickej práce a elektrickej energie, predovšetkým v odboroch čerpacej a kompresorovej techniky, napr. ako dvojkomorový reverzibilný kompresor alebo ako pneumatickohydraulický motor alebo termohydraulický motor.
kového média, aspoň jeden hlavný uzáver (11) plynného tlakového média a aspoň jeden uzáver (19) odvodu plynného tlakového média.

Claims (2)

  1. 3. Jednotný energetický blok podľa nárokov 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že generátor (2) pneumatického a hydraulického tlaku je tlaková nádoba.
    4. Jednotný energetický blok podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že beztlakovou kvapalinovou nádržou (29) sú vlastné generátory (2) pneumatického a hydraulického tlaku.
    5. Jednotný energetický blok podľa nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že aspoň dva generátory (2) pneumatického a hydraulického tlaku sú navzájom prepojené, pričom ich prepojené pneumatické okruhy (P) sú prepojené aspoň na jeden zdroj (1) plynného tlakového média, aspoň na jeden výpust (Vp) plynného tlakového média a ich hydraulické okruhy (H) sú vzájomne prepojené pred točivým hydraulickým strojom (3) a za točivým hydraulickým strojom (3).
    6. Jednotný energetický blok podľa nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že jeho pneumatické okruhy (P) a hydraulické okruhy (H) sú so zdrojmi (1) plynného tlakového média a s generátormi (2) pneumatického a hydraulického tlaku a s točivými hydraulickými strojmi (3) a s beztlakovými kvapalinovými nádržami (29) vzájomne prepojené.
    7. Jednotný energetický blok podľa nárokov 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že jeho zdroj (1) plynného tlakového média je aspoň prírodné ložisko (39) tlakového plynu alebo povrchový plynojem alebo rozvodný systém tlakového plynu alebo parný kotol (42) alebo geotermálny zdroj alebo spaľovacia komora (41) plynotlaková.
    4 výkresy
    PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Jednotný energetický blok obsahujúci hydraulický okruh (H), ktorý je tvorený prívodným a odvodným potrubím, točivým hydraulickým strojom, elektrickým generátorom a beztlakovou kvapalinovou nádržkou a je napojený na priestor (5) kvapalinovej náplne aspoň jedného generátora (2) pneumatického a hydraulického tlaku, vyznačujúci sa tým, že priestor (8) plynnej tlakovej náplne aspoň jedného generátora (2) pneumatického a hydraulického tlaku je spojený pneumatickým okruhom (P) aspoň s jedným zdrojom (1) plynného tlakového média a pneumatický okruh (P) ústi do výpustu (Vp), ktorý je zároveň vstupom do rozvodnej siete (20) plynného tlakového média.
  2. 2. Jednotný energetický blok podľa nároku 1, vyzná č u j ú c i sa tým, že pneumatický okruh (P) je opatrený regulačnou technikou, pričom má aspoň jeden snímač (18) tlaku plynného tlakového média, aspoň jeden snímač (6) minimálnej výšky a jeden snímač (7) maximálnej výšky kvapaliny v generátore (2) pneumatického a hydraulického tlaku, aspoň jeden uzáver (16) na obchádzajúcom potrubí alebo regulátor (13) tlaku plynného tla-
SK831-95A 1995-06-23 1995-06-23 Jednotný energetický blok SK279395B6 (sk)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK831-95A SK279395B6 (sk) 1995-06-23 1995-06-23 Jednotný energetický blok
AU63264/96A AU6326496A (en) 1995-06-23 1996-06-21 Unified power block
PCT/SK1996/000011 WO1997001029A1 (en) 1995-06-23 1996-06-21 Unified power block

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK831-95A SK279395B6 (sk) 1995-06-23 1995-06-23 Jednotný energetický blok

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK83195A3 SK83195A3 (en) 1997-09-10
SK279395B6 true SK279395B6 (sk) 1998-11-04

Family

ID=20434005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK831-95A SK279395B6 (sk) 1995-06-23 1995-06-23 Jednotný energetický blok

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU6326496A (sk)
SK (1) SK279395B6 (sk)
WO (1) WO1997001029A1 (sk)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8378521B2 (en) 2007-05-09 2013-02-19 Ecole Polytechnique Federale de Lausanna (EPFL) Energy storage systems
CN102797613B (zh) * 2011-05-25 2017-03-01 中国科学院工程热物理研究所 一种抽水压缩空气储能系统
CN102619668B (zh) * 2012-04-06 2013-12-11 王焕然 恒压水-气共容舱电力储能系统
CN103277273B (zh) * 2013-06-03 2016-08-10 朱剑文 科氏涡旋流体压强增压转换新能源发电机
US10001107B2 (en) 2013-08-21 2018-06-19 Paha Designs, Llc Energy conversion system and method
WO2019161693A1 (zh) * 2018-02-22 2019-08-29 蒋祖伦 一种人工再生能气液循环抽水发电系统
CN111692070A (zh) * 2020-07-02 2020-09-22 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种电力储能系统及电力储能方法
CN111828842A (zh) * 2020-07-30 2020-10-27 贵州航天天马机电科技有限公司 一种油气田压力能回收发电装置
JP2023042338A (ja) * 2021-09-14 2023-03-27 セントラル・エンジニアリング株式会社 発電装置および発電方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3611723A (en) * 1969-11-13 1971-10-12 Hollymatic Corp Hydraulic turbine and method
US3996741A (en) * 1975-06-05 1976-12-14 Herberg George M Energy storage system
US4086765A (en) * 1977-02-11 1978-05-02 James Gillilan Power generating system
JPS60502220A (ja) * 1983-08-04 1985-12-19 ジヨンストン、バリ−　ダブリユ 自己始動型ユニフロ−蒸気エンジンを作動させる閉回路式太陽熱補集装置
EP0191516B1 (en) * 1985-02-15 1989-07-05 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Energy storage and recovery
EP0196690B1 (en) * 1985-03-28 1989-10-18 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Energy storage and recovery
NL8601342A (nl) * 1986-05-26 1987-12-16 Ir Arnold Willem Josephus Grup Stelsel voor ondergrondse energie-opslag.
DE3807390A1 (de) * 1988-03-07 1989-09-21 Mugioiu Dipl Ing Ioan Energiespeicher und not-trinkwasserversorgung
GB2251639B (en) * 1991-01-10 1994-07-27 Robert Colin Pearson Remote control apparatus
NL9101618A (nl) * 1991-09-25 1993-04-16 Ir Arnold Willem Josephus Grup Stelsel voor ondergrondse opslag van energie.

Also Published As

Publication number Publication date
SK83195A3 (en) 1997-09-10
WO1997001029A1 (en) 1997-01-09
AU6326496A (en) 1997-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Olabi et al. Compressed air energy storage systems: Components and operating parameters–A review
Cetin et al. Cryogenic energy storage powered by geothermal energy
Wang et al. Design and thermodynamic analysis of a multi-level underwater compressed air energy storage system
Arabkoohsar et al. Subcooled compressed air energy storage system for coproduction of heat, cooling and electricity
Zhai et al. Analysis of a solar-aided coal-fired power generation system based on thermo-economic structural theory
US2942411A (en) Apparatus for the utilization of solar energy
CN106499612B (zh) 无外加热源的压缩空气双储能系统
Meng et al. Technical performance analysis and economic evaluation of a compressed air energy storage system integrated with an organic Rankine cycle
Mozayeni et al. Thermodynamic and exergy analysis of a combined pumped hydro and compressed air energy storage system
Carriveau et al. Transient thermodynamic modeling of an underwater compressed air energy storage plant: Conventional versus advanced exergy analysis
Karaca et al. A new renewable energy system integrated with compressed air energy storage and multistage desalination
Milewski et al. Compressed air energy storage systems
Hyrzyński et al. Comprehensive thermodynamic analysis of the CAES system coupled with the underground thermal energy storage taking into account global, central and local level of energy conversion
AlShafi et al. Thermodynamic performance comparison of various energy storage systems from source-to-electricity for renewable energy resources
Dib et al. Thermodynamic investigation of quasi-isothermal air compression/expansion for energy storage
Rahbari et al. A thorough investigation of the impacts of trigeneration-CAES off-design operation on its thermodynamics, economic and environmental effectiveness
Arabkoohsar Combined steam based high-temperature heat and power storage with an Organic Rankine Cycle, an efficient mechanical electricity storage technology
Kim et al. Feasibility study on the influence of steam injection in the compressed air energy storage system
Salvini Techno-economic analysis of CAES systems integrated into gas-steam combined plants
Mazloum et al. Comparative study of various constant-pressure compressed air energy storage systems based on energy and exergy analysis
SK279395B6 (sk) Jednotný energetický blok
Zhang et al. Dynamic characteristics of a two-stage compression and two-stage expansion Compressed Carbon dioxide energy storage system under sliding pressure operation
Lee et al. A study on steam cycle optimization for integrating energy storage system to nuclear power plant
Rabbani et al. Thermodynamic assessment of a wind turbine based combined cycle
US20070151234A1 (en) Electricity produced by sustained air pressure