SK9663Y1

SK9663Y1 - Spôsob prepravy vodíka s jeho integrovaním do existujúceho potrubného energetického systému s použitím zariadení využívajúcich energiu z obnoviteľných zdrojov

Info

Publication number: SK9663Y1
Application number: SK50025-2021U
Authority: SK
Inventors: Oleksandr Oleksandrovych Riepkin
Original assignee: Oleksandr Oleksandrovych Riepkin
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-12-21
Also published as: SK500252021U1; WO2021025659A2; DE202020005978U1; PL437920A1; RO135279A2; WO2021025659A3; AT17434U1; DE112020000096T5

Abstract

Technické riešenie sa týka spôsobu, ktorý využíva ekologické zdroje energie na výrobu elektrickej energie a iných druhov energie na výrobu a prepravu vodíka a je možné ich použiť na výrobu vodíka, ak je ho potrebné uskladniť a taktiež prepraviť pomocou systémov prepravy plynu obohatením zemného plynu, jeho odstránením z toku plynu a poskytnutím spotrebiteľom. Spôsob spočíva v pumpovaní plynu sústavou potrubí v požadovaných smeroch a v prípade potreby je vyrobený vodík, ktorý je pumpovaný do plynových potrubí, naplnený do podzemných zásobníkov plynu, pričom inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, sa pravidelne umiestňujú pozdĺž potrubí v ich bezprostrednej blízkosti, pričom inštalované zariadenia sa umiestňujú v danom mieste v závislosti od obnoviteľných zdrojov energie, ako sú slnko, vietor, voda a iné, vo forme slnečných a/alebo veterných, a/alebo vlnových, a/alebo iných inštalovaných zariadení a vodík sa vyrába pomocou energie z týchto inštalovaných zariadení a dodáva do plynových potrubí.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka oblasti energetiky a použitia systémov prepravy plynu, konkrétne sa týka spôsobov, ktoré využívajú ekologické zdroje energie na výrobu elektrickej a iných druhov energií, na výrobu a prepravu vodíka, a je možné ich použiť na výrobu vodíka, ak je to potrebné, uskladniť ho a prepraviť pomocou systémov prepravy plynu, obohatením zemného plynu, odstránením z toku plynu, a poskytnúť ho spotrebiteľom.

Doterajší stav techniky

Zatiaľ čo rastie používanie objemov energie, v rôznych oblastiach je nevyhnutné využívať neobnoviteľné zdroje, ktoré sú drahé a vedú k znečisteniu životného prostredia a k úbytku prírodných rezerv, vzniká potreba rozvoja energetických oblastí, ako je vodíková energetika, využívajúca obnoviteľné zdroje energie, ktoré sú vysoko energetické, neznečisťujú životné prostredie a ktoré sú dobrou alternatívou k neobnoviteľným zdrojom energie.

Vodík sa široko používa v rôznych priemyselných odvetviach (závody na spracovanie ropy, výrobu amoniaku, chemikálií atď.), v oblasti dopravy a ďalších. Vodík, ktorý sa vyrába z obnoviteľných zdrojov, môže čiastočne alebo úplne nahradiť surovinu založenú na minerálnych zdrojoch v závislosti od oblasti použitia, čím sa zníži spotreba neobnoviteľných prírodných zdrojov.

Preprava vodíka sa vykonáva automobilovou, železničnou a vodnou dopravou. Takéto metódy sú drahé, a preto ich použitie nemôže zabezpečiť zvýšenie objemov a zníženie strát, zjednodušenie a zlacnenie poskytovania vodíka zákazníkom, ako aj vytvorenie jednotného efektívneho energetického systému a zároveň zlacnenie prepravy obohateného zemného plynu.

Pri preprave vodíka v cisternových vozoch dochádza k stratám v dôsledku technologického procesu plnenia, štrukturálnym nedostatkom cisterien a izolačných ventilov a straty môžu predstavovať viac ako 15 % pre jeden cisternový automobil.

Rovnaké straty a uvedené nevýhody nastávajú pri železničnej preprave v cisternách.

Využitie vodnej dopravy na dopravu vodíka si vyžaduje kombinovať ju aj s pozemnou dopravou, čo vedie k vzniku ďalších strát.

Použitie potrubných systémov na prepravu plynu umožňuje výrazné zníženie strát, spôsobuje zníženie a zjednodušenie prepravy vodíka, jeho zabezpečenie pre rovnakých spotrebiteľov, v tom istom čase zároveň umožňuje dodanie zemného plynu atď.

Týmto sa dajú dosiahnuť veľké výhody v kombinácii s výrobou vodíka pomocou elektrickej a inej energie vyrobenej energetickými závodmi, ktoré na výrobu elektrickej energie využívajú obnoviteľné zdroje energie, a s pokrytím veľkých území integrovať systém výroby, efektívne využívať a prenášať vodík, ktorý sa vyrába pomocou vysokoúčinného spôsobu so zvýšenou šetrnosťou k životnému prostrediu a so zníženými nákladmi, do existujúceho energetického systému krajiny alebo krajín alebo na vytvorenie nového, zjednoteného, efektívnejšieho a výkonnejšieho energetického systému so zníženou nákladovou cenou s efektívnym využitím vodíka v rôznych oblastiach.

Doterajší stav techniky opisuje spôsob miešania, prepravy a separácie vodíka zo zemného plynu (patentový dokument CN207094186 U, v triedach MPT F17D3/ 01; F17D3/01; F17D3/10; F17D3/12, 29. 8. 2017), podľa spôsobu, na účely prepravy zmesi obsahujúcej vodík, existujúceho systému prepravy plynu, ku ktorému je pripojený vstupný port vodíka a pripojený výstupný port vodíka na vzdialenom konci, zmiešavacie zariadenie je namontované do vstupného portu vodíka a vodíková separácia a čistiace zariadenie je namontované vo výstupnom porte vodíka, pričom na prepravu pomocou existujúceho systému prepravy plynu sa podobne používa kvapalný alebo plynný vodík, pomocou vytvoreného systému sa vodík zmieša a privádza do potrubia systému na prepravu plynu, transportuje sa, potom sa separuje, čistí sa a používa sa podľa určenia, pričom sa meria tlak v kroku tvorby zmesi, na vstupe do potrubia, po separácii a čistení.

Nevýhody známej metódy spočívajú v nasledujúcom.

Pri použití iba existujúceho systému prepravy plynu nie je možné vziať do úvahy všetky vlastnosti zmesi, ktorá obsahuje vodík a ktorá sa prepravuje, ako aj mnoho ďalších faktorov, ktoré môžu viesť k zničeniu existujúcich potrubí, vzniku situácií, ktoré sú nebezpečné pre ľudí a ekológiu, vďaka čomu je známa metóda a známy použitý systém nebezpečný, nespoľahlivý a funkčne obmedzený.

Okrem toho známy systém a spôsob neuvažujú o možnosti použitia elektrickej alebo inej energie na výrobu vodíka vyrobenej z obnoviteľných zdrojov energie.

Pri použití známeho spôsobu taktiež nie je možné vytvoriť jednotný bezpečný ekologický systém so zvýšenou funkčnosťou, ohľaduplnosťou k životnému prostrediu, ktorý by mohol vytvárať, prepravovať a využívať vodík.

Doterajší stav techniky opisuje spôsob distribúcie vodíka (patentový dokument US 2004112427, v triedach MPT F17D1/04; Y02E60/34; Y02P90/45; Y10T137/ 0318; Y10T137/86292, 17. 6. 2004), pričom tento spôsob zahŕňa: prívod pohonnej látky do potrubia, vstrekovanie prvého prúdu obsahujúceho vodík do potrubia v prvom bode a extrakciu vodíka z potrubia v druhom bode, pričom druhý bod je umiestnený za prvým bodom. Potrubie je súčasťou distribučného systému pohonnej látky a pohonná látka je vybraná zo skupiny pozostávajúcej zo zemného plynu, propánu a skvapalneného petrolejového plynu.

Nevýhody známeho spôsobu zahŕňajú obmedzenú funkciu, oblasť použitia. Známy spôsob tiež neuvažuje o možnosti využitia elektrickej a inej energie vyrobenej z obnoviteľných zdrojov energie na účely výroby vodíka.

Pri použití známeho spôsobu taktiež nie je možné vytvoriť jednotný bezpečný ekologický systém so zvýšenou funkčnosťou, ktorý by dokázal vytvárať, prepravovať a využívať vodík so zvýšenou šetrnosťou k životnému prostrediu, so zníženou nákladovou cenou na výrobu, prepravu a použitie vrátane zabezpečenia vodíka pre spotrebiteľov.

Doterajší stav techniky opisuje zariadenie na výrobu vodíka pomocou veternej energie (publikované v patentovom dokumente JP 2007252028, v triedach MPT F03D7/04 H02P9/00, 27. 9. 2007), kde je generátor veternej energie inštalovaný nezávisle od energetického systému a energia generovaná generátorom veternej energie je dodávaná do elektrolytického vodíkového generátora, vodíkový generátor je určený na zníženie oscilácií frekvencie otáčania veterného generátora zmenou prúdu dodávaného do veterného generátora.

Medzi nevýhody známeho analogického zariadenia patrí obmedzená funkčnosť spôsobená konštrukčným riešením, ako aj prevádzková nezávislosť. Známe zariadenie používa iba veterné generátory, čo znemožňuje vytvorenie systému, ktorý by mohol využívať rôzne energetické závody, ktoré sa používajú rôzne v závislosti od regiónu a prírodných podmienok a vyrábajú elektrickú energiu pomocou rôznych obnoviteľných zdrojov, ktoré by sa spájali so systémami prepravy plynu s cieľom vytvoriť jednotný energetický systém so zvýšenou účinnosťou, výkonom a šetrnosťou k životnému prostrediu, ktorý by pokrýval veľké územia krajiny alebo regiónu, alebo niekoľkých krajín.

Najbližším analogickým spôsobom je vybraný spôsob fungovania systému prepravy plynu (patentový dokument ukrajinského vynálezu 99720, v triedach MPT F17D 1/00 F03D 9/00, zverejnený 10. decembra 2010, Bulletin. č. 23), pričom tento spôsob zahŕňa pumpovanie plynu sústavou potrubí v požadovaných smeroch, s plnením podzemných zásobníkov plynu plynom, v prípade potreby pozdĺž potrubí plynu, v maximálnej blízkosti týchto plynových potrubí sú pravidelne umiestnené veterné elektrárne (VE), z ktorých sa využíva elektrická energia na výrobu vodíka, ktorý sa vstrekuje do plynových potrubí. Okrem vytvárania VE pozdĺž trate potrubí plynu sa VE umiestňujú priamo na území alebo v maximálnej blízkosti územia podzemných zásobníkov plynu, kde sa vstrekuje vodík vyrobený pomocou elektrickej energie týchto VE.

Nevýhody tohto známeho spôsobu zahŕňajú obmedzenú prevádzkovú činnosť systému, ktorý je vytvorený a používaný na vykonávanie známeho spôsobu, obmedzenú oblasť použitia vrátane územného obmedzenia, zníženú účinnosť a výkon vytvoreného systému a nestabilitu prevádzky. Známy spôsob neumožňuje využívať energetické zariadenia, ktoré využívajú energiu z takých obnoviteľných zdrojov energie, ako sú slnko, vlny a iné, čím sa obmedzuje oblasť použitia, neumožňujú pokryť veľké územia a vytvoriť jednotný energetický systém, ktorý má zvýšenú účinnosť, prevádzkovú stabilitu, ktorý by mohol produkovať, prepravovať, obohacovať zemný plyn a/alebo separovať vodík alebo iné, dodávať vodík alebo zmes spotrebiteľom.

Použitím najbližšej analógie tiež nie je možné vytvoriť taký jednotný energetický systém, ktorý by mohol spolu zahŕňať existujúci systém prepravy plynu a v ňom integrované úseky potrubí, kde by boli potrubia prispôsobené zodpovedajúcim podmienkam použitia a technologickým procesom tak, aby poskytovali odolnosť proti vodíku, a zariadenia na vytváranie plynných zmesí a na prívod do potrubí systému prepravy plynu.

Známy spôsob neumožňuje vytvoriť a používať systém, ktorý by mohol využívať rôzne energetické závody, ktoré využívajú rôzne energetické zariadenia v závislosti od regiónu a prírodných podmienok, a vyrábať elektrickú energiu pomocou rôznych obnoviteľných zdrojov, ktoré umožňujú premenu energie z obnoviteľných zdrojov na energiu, ktorá umožňuje výrobu vodíka, väzbu na systémy prepravy plynu s cieľom vytvoriť jednotný energetický systém so zvýšenou účinnosťou, výkonom, šetrnosťou k životnému prostrediu, ktorý by pokrýval veľké územia krajiny alebo regiónu, alebo niekoľkých krajín.

Podstata technického riešenia

Technické riešenie je založené na úlohe vytvoriť efektívny spôsob vytvárania a používania energetického systému s integráciou vodíka do systému, ktorý sa vyrába pomocou obnoviteľných zdrojov energie na výrobu, prepravu, použitie a dodávku vodíka pomocou obnoviteľných zdrojov energie a dopravných systémov plynu, čím sa naskytuje využitie rôznych prírodných energií s využitím rôznych obnoviteľných zdrojov energie, systémov prepravy plynu, ich spojenie do jednotného energetického systému vrátane súčasných systémov prepravy plynu, vytvorením jednotného energetického systému umožňujúceho pokrytie veľkých území jednej krajiny alebo regiónu, alebo niekoľkých krajín s cieľom implementovať nárokovaný spôsob s možnosťou nepretržitej prevádzky, rozšírením oblasti použitia a fungovania, poskytnutím nezávislosti od miesta umiestnenia a použitia.

Položená úloha je vyriešená tak, že v spôsobe vytvárania a používania energetického systému s integráciou vodíka vyrobeného s využitím obnoviteľných zdrojov energie do systému tento spôsob spočíva v pumpovaní (prečerpávaní) plynu sústavou potrubí v požadovaných smeroch s plnením podzemných zásobníkov plynu plynom, ak je to potrebné, podľa návrhu riešenia sa pozdĺž potrubí v bezprostrednej blízkosti pravidelne inštalujú zariadenia produkujúce vodík, ktorý sa pumpuje do plynových potrubí, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, inštalované zariadenia sa vytvárajú v závislosti od obnoviteľných zdrojov energie prítomných v mieste umiestnenia zariadení, ako sú slnko, vietor, voda a iné, vo forme solárnych energetických zariadení a/alebo veterných, a/alebo vlnových, a/alebo iných, vodík sa vyrába pomocou energie z inštalovaných zariadení, vodík sa dodáva do plynových potrubí.

Tiež podľa návrhu riešenia sa vodík vyrába pomocou energie z inštalovaných zariadení, pričom sa používa elektrická, mechanická alebo tepelná energia, ktorá je vytváraná alebo tvoriteľná týmito zariadeniami, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie.

Podľa návrhu riešenia sa tiež v blízkosti inštalovaných zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, vytvárajú zásobníky, ktoré sú napojené na systém prepravy plynu a ktoré sú pumpované vodíkom vyrobeným pomocou elektrickej energie týchto zariadení.

Podľa návrhu riešenia sú tiež inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, spojené s plynovým potrubím prostredníctvom systémov na tvorbu plynnej zmesi v miestach dodávania vodíka a prostredníctvom vodíkovej separácie a prípadne čistiacich systémov umiestnených v miestach príjmu vodíka.

Podľa návrhu riešenia sa ako sústava potrubí používa aj systém existujúcich potrubí.

Taktiež podľa návrhu riešenia sa ako systém potrubí používa aj systém existujúcich potrubí, ktoré sú kombinované a/alebo doplnené o ďalšie komplexy, ktoré zahŕňajú minimálne ďalšie potrubia a zariadenia využívajúce energiu obnoviteľných zdrojov energie, ako aj zariadenia na výrobu a dodávku vodíka.

Tiež podľa návrhu riešenia sú inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, vytvárané v najoptimálnejších miestach, po technickej stránke z hľadiska vstupu do systému prepravy plynu s možnosťou zabezpečenia požadovaných parametrov výroby, dodávky a prenosu zmesi.

Podľa návrhu riešenia sa tiež inštalujú zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie vytvárané v lokalitách, kde sú prítomné obnoviteľné zdroje energie alebo je prítomný zdroj, a sú spojené spoločným potrubím pripojeným k systému potrubí, ktorý je vyrobený vo forme systému na prepravu plynu.

Podľa návrhu riešenia sa tiež inštalujú zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, vytvárané v lokalitách, kde sú obnoviteľné zdroje energie alebo je zdroj, a sú spojené spoločným potrubím, ktoré je spojené s existujúcim systémom potrubí, ktorý je vyrobený vo forme systému na prepravu plynu.

Uvedené znaky navrhovaného technického riešenia sú podstatnými znakmi nárokovaného technického riešenia a ich súbor umožňuje dosiahnuť požadovaný technický účinok, ktorý spočíva v umožnení výroby vodíka s využitím možných obnoviteľných zdrojov energie s výrazným zvýšením objemov vyrobeného vodíka, umožnení použitia nárokovaného spôsobu v rôznych regiónoch s rôznymi prírodnými podmienkami s využitím rôznej prírodnej energie, rôznych obnoviteľných zdrojov energie, systémov prepravy plynu, ich kombinácie do jednotného energetického systému s pokrytím veľkých území a kombinácie do jednotného energetického systému so zvýšeným výkonom, rozširovanie oblastí, ktoré môžu využívať vodík, územné rozširovanie využívania vodíka s nárastom počtu používateľov, čím sa rozširuje oblasť využívania vodíka, funkčnosť vytvoreného systému, pokrytie veľkých území s rôznymi prírodnými podmienkami, využívanie systémov prepravy plynu na územiach so všetkými možnými prítomnými obnoviteľnými zdrojmi energie, možnosť kombinovať systém alebo systémy prepravy plynu na prepravu vodíka, ktorý sa vyrába na rôznych miestach, s využitím rôznych obnoviteľných zdrojov energie do jednotného energetického systému so zvýšeným výkonom krajiny alebo krajín.

Predloženým riešením sa tiež zabezpečuje zvýšenie spoľahlivosti, nepretržitá prevádzka, zníženie nákladovej ceny a nákladov na vyrobenú elektrickú energiu. Týmto je zabezpečená šetrnosť k životnému prostrediu, ako aj možnosť použitia nezávisle od podmienok použitia nárokovaného spôsobu a umiestnenia systému s rozšírením oblasti použitia a rozšírením okruhu používateľov.

Týmto je umožnené aj výrazné zvýšenie objemov vyrobeného vodíka na obohatenie zemného plynu, použitie v rôznych technologických procesoch, čiastočne s postupným zvyšovaním podielu vodíka na nahradenie nerastných surovín energeticky náročnejším vodíkom so zvýšením energetického potenciálu energetického systému krajiny a krajín.

Vodík, ktorý sa vyrába nárokovaným spôsobom pomocou alternatívnych zdrojov energie, je teda „zelený vodík, zatiaľ čo súbor znakov nárokovaného spôsobu umožňuje využívať vodíkovú energetiku šetrnú k životnému prostrediu v súkromnom, bytovom a priemyselnom sektore. Zavedenie vodíkovej energetiky priradí Ukrajinu k poprednej svetovej energetickej komunite a vytvorí si reputáciu krajiny s vysoko vyspelou technológiou. Kombinácia vodíka a obnoviteľnej elektrickej generácie zabezpečí vyvážený a stabilný vývoj energetického komplexu.

Vzťah príčin a následkov medzi základnými znakmi navrhovaného riešenia a dosiahnutým technickým efektom spočíva v nasledujúcom.

Vzhľadom na to, že súbor funkcií nárokovaného spôsobu zahŕňa vytváranie inštalácií zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, pravidelne pozdĺž potrubí v ich bezprostrednej blízkosti, zatiaľ čo tieto inštalované zariadenia sa umiestňujú v závislosti od obnoviteľných zdrojov energie prítomných v mieste umiestňovania týchto zariadení, ako sú slnko, vietor, voda a iné, vo forme solárnych zariadení a/alebo veterných, a/alebo vlnových, a/alebo iných, vodík sa vyrába pomocou energie z inštalovaných zariadení, vodík sa dodáva do plynových potrubí, je vylúčené obmedzenie pre zriaďovanie zariadení v rôznych regiónoch s rôznymi prírodnými podmienkami a možnosť využitia viacerých obnoviteľných zdrojov energie, čím sa zabezpečí zvýšenie objemov vyrobeného vodíka, zvýšenie spoľahlivosti, stability a nepretržitej prevádzky, možnosť kombinovať existujúce a novovytvorené systémy potrubí a energetických zariadení pokrývajúcich veľké územia do jednotného energetického systému so zvýšeným výkonom a potenciálom, ktorý zodpovedá projektom Európskej únie a predstavuje sľubný trend rozvoja energetického systému krajín. Zároveň sa zabezpečí významné zníženie spotreby neobnoviteľných prírodných zdrojov, čím sa zvyšuje šetrnosť k životnému prostrediu nárokovaného spôsobu.

Využitie elektrickej a/alebo mechanickej, a/alebo tepelnej energie, ktorá je vytvorená alebo tvoriteľná inštalovanými zariadeniami, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, umožňuje využívať tieto zariadenia komplexne a vytvárať rôzne úpravy zariadení, napr. vykonávať výrobu vodíka pomocou tepelnej slnečnej energie rozkladom vody na kyslík a vodík pri vysokých teplotách a vyrábať elektrickú energiu, kombinovať druhy energie s cieľom zlacniť a zjednodušiť výrobu vodíka.

Zabezpečenie zásobníkov, ktoré sú pripojené k systému prepravy plynu a ktoré sú napumpované vodíkom vyrobeným pomocou elektrickej energie z týchto zariadení, ako aj prepojenie zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, s plynovým potrubím prostredníctvom systémov na vytváranie zmesi plynov v miestach dodávania vodíka a prostredníctvom systémov separácie vodíka a v prípade potreby čistiacich systémov v miestach odberu vodíka umožňuje vytvoriť a používať jednotný bezpečný energetický systém so zvýšenou energetickou náročnosťou, funkčnosťou, ktorý vyrába, prepravuje a využíva vodík a taktiež dodáva vodík v požadovanom množstve spotrebiteľom so zníženou nákladovou cenou na výrobu, prepravu a použitie vrátane dodávky vodíka spotrebiteľom, prevádzkovou stabilitou, zvýšeným výkonom, čím sa rozširuje okruh používateľov aj kvantitatívne, aj teritoriálne.

Využitie systému existujúcich potrubí, ktoré sú kombinované a/alebo doplnené o ďalšie komplexy, ktoré zahŕňajú minimálne potrubia a inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, umožňuje znižovať cenové náklady prepravy vodíka spojením existujúcich a nových systémov plynových potrubí do zjednoteného systému prepravy plynu pokrývajúceho veľké územia, umiestňovať zariadenia, ktoré sa líšia použitými obnoviteľnými zdrojmi energie v ich bezprostrednej blízkosti, čo umožňuje zvyšovať objemy výroby a prepravy vodíka, vytvoriť jednotný energetický systém so zvýšeným výkonom a zníženými nákladmi s územným rozšírením a rozšírením oblastí, ako aj s okruhom používateľov, ktorí by mohli využívať vyrobený vodík alebo obohatený plyn, alebo iné produkty.

Týmto je tiež umožnené vytvoriť nový, efektívnejší a bezpečnejší systém prepravy plynu, ktorý zahŕňa existujúci systém prepravy plynu a v ňom integrované úseky potrubí, kde potrubia sú prispôsobené zodpovedajúcim podmienkam použitia a technologickým procesom so zabezpečením vodíkovej odolnosti, a zariadenie na vytváranie plynných zmesí a na prívod do potrubí systému prepravy plynu.

Budovanie inštalovaných zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, v najoptimálnejších lokalitách, z technického hľadiska vstupu do systému prepravy plynu s možnosťou zabezpečiť požadované parametre výroby, dodávky a prepravy plynnej zmesi, umožňuje zníženie nákladov na ďalšie zariadenie, umožňuje integrovať energiu obnoviteľných zdrojov energie a vodíkovej energetiky do energetického systému bez ďalších nákladov, pri zvážení možnosti vytvorenia zásobníkov a ďalších, čím sa všeobecne umožňuje kombinovať systémy plynového potrubia, pri použití rôznych možných obnoviteľných zdrojov energie do jednotného energetického systému so zvýšením jeho výkonu, zvýšením počtu používateľov a zabezpečením nepretržitej a spoľahlivej prevádzky.

Vytvorenie viacerých inštalovaných zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie v lokalitách, kde sú obnoviteľné zdroje energie alebo je zdroj, a ich prepojenie so spoločným potrubím, ktoré je spojené s existujúcim systémom potrubí, ktorý je vyrobený vo forme systému prepravy plynu, umožňuje v súbore znakov vybrať veľké plochy na inštaláciu mnohých zariadení, napríklad solárnych panelov, veterných elektrární, s najlepšími prírodnými podmienkami na premenu energie z obnoviteľných zdrojov energie na elektrickú energiu, premieňať energiu obnoviteľných zdrojov energie na elektrickú energiu, po ktorej nasleduje jej použitie na výrobu vodíka a na prenos zvýšeného množstva vodíka vyrobeného pomocou množstva inštalovaných zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie do systémov potrubí s ich kombináciou, čím sa umožňuje dosiahnutie požadovaného technického účinku, ktorý spočíva v umožnení výroby vodíka použitím možných obnoviteľných zdrojov energie s výrazným zvýšením objemov vyrobeného vodíka, čo umožňuje použitie nárokovaného spôsobu v rôznych regiónoch s rôznymi prírodnými podmienkami využívajúcimi rôznu prírodnú energiu, rôzne obnoviteľné zdroje energie, systémy prepravy plynu, ich vzájomné prepojenie do jednotného energetického systému s pokrytím veľkých území a kombináciou do jednotného energetického systému so zvýšeným výkonom, rozšírením oblastí, ktoré môžu využívať vodík, územným rozšírením využívania vodíka s nárastom počtu používateľov, čím sa rozšíri oblasť využitia vodíka, funkčnosť vytvoreného systému, pokrytie veľkých území s rôznymi prírodnými podmienkami, využitie systémov prepravy plynu na územiach so všetkými možnými prítomnými obnoviteľnými zdrojmi energie, možnosť kombinovať systém prepravy plynu alebo systémy na prepravu vyrobeného plynu na rôznych miestach a s využívaním rôznych obnoviteľných zdrojov energie do jednotnej podoby so zvýšením výkonu energetického systému krajiny alebo krajín. Týmto je zabezpečené zvýšenie spoľahlivosti, nepretržitá prevádzka s použitím množstva zameniteľných zdrojov, zníženie nákladovej ceny a nákladov na vyrobenú elektrickú energiu.

Vytvorenie viacerých inštalovaných zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, na miestach, kde sú obnoviteľné zdroje energie alebo je zdroj, a ich prepojenie spoločným potrubím, ktoré je spojené s existujúcou sústavou potrubí, ktorá je vyrobená vo forme systému prepravy plynu, tiež umožňuje v súbore znakov kombinovať existujúce systémy potrubí so znížením nákladov a zvýšením výkonu nosičov energie, možnosťou prenosu vodíka a obohatenia zemného plynu o vodík, využívať systémy prepravy plynu na územiach so všetkými možnými obnoviteľnými zdrojmi energie, ktoré sú na nich prítomné, kombinovať systém prepravy plynu alebo systémy na prepravu vyrobeného plynu na rôznych miestach a s využitím rôznych obnoviteľných zdrojov energie do jednotného energetického systému so zvýšením výkonu energetického systému krajiny alebo krajín.

Nárokovaný spôsob umožňuje vytvoriť nový globálny energetický systém s integrovanou vodíkovou energetikou, ktorý bude mať zvýšený potenciál, výkon, nižšie náklady a lepšiu šetrnosť k životnému prostrediu.

Príklady uskutočnenia

Nárokovaný spôsob sa uskutočňuje nasledujúcim spôsobom.

V jednom z možných uskutočnení nárokovaného spôsobu, ktorý nie je jediným možným a nevylučuje ďalšie uskutočnenia, je podľa nárokovaného spôsobu plyn pumpovaný sústavou potrubí v požadovaných smeroch s plnením podzemných zásobníkov plynu plynom. Inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, sú pravidelne umiestňované pozdĺž potrubí v ich bezprostrednej blízkosti, pričom zariadenia sú inštalované v závislosti od obnoviteľných zdrojov energie prítomných v mieste umiestnenia zariadení, ako je slnko, vietor, voda a iné, vo forme zariadení na solárnu energiu a/alebo zariadení na veternú energiu, a/alebo vlnovú energiu, a/alebo iných. Obnoviteľnú energiu teda môže predstavovať slnečná energia, vietor, prirodzené teplotné gradienty, energia vĺn alebo prílivu a podobne.

V jednej oblasti je možné vytvoriť rôzne inštalované zariadenia, ktoré využívajú rôzne obnoviteľné zdroje energie, ak sú v tejto oblasti prítomné a používajú ich súčasne, alebo podľa prítomnosti obnoviteľných zdrojov energie v určitom čase, napr. slnečného svetla a vetra tak, aby vyrobili energiu.

Vodík sa vyrába pomocou energie z inštalovaných zariadení. Je možné kombinovať energiu na výrobu vodíka. V jednom z možných uskutočnení sa elektrická energia vyrobená solárnymi kolektormi a/alebo veternými turbínami, a/alebo generátormi vln alebo prílivu, alebo odlivu používa na uskutočnenie elektrolýzy v uskutočnení na výrobu vodíka, ktorý by sa tiež mohol vyrábať mnohými inými spôsobmi.

V uskutočnení sú inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, spojené s plynovým potrubím cez systémy na vytváranie zmesi plynov v miestach prívodu vodíka. V uskutočnení sa vyrobený vodík zmieša so zemným plynom a vyrobená zmes sa dodáva do potrubí plynového potrubia.

Následne sa pomocou vodíkového separačného a prípadne čistiaceho systému vodík separuje, čistí a dodáva sa spotrebiteľom.

V blízkosti inštalovaných zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, sa vytvárajú zásobníky, ktoré sú napojené na systém prepravy plynu a ktoré sú napumpované vodíkom vyrobeným pomocou elektrickej energie z týchto inštalovaných zariadení. Zásobníky vodíka sa vytvárajú v lokalitách, kde potenciál obnoviteľných zdrojov energie umožňuje ich získavanie a skladovanie, alebo priamo v blízkosti spotrebiteľov.

Na implementáciu tohto spôsobu sa v uskutočnení použije systém existujúcich potrubí, do ktorých sú integrované inštalované zariadenia a zariadenia na výrobu a dodávku vodíka, systémy na separáciu a čistenie vodíka, zásobovanie spotrebiteľov.

Vo výhodnom uskutočnení sa systém existujúcich potrubí používa ako systém potrubí, existujúce potrubia sa kombinujú a/alebo dopĺňajú o ďalšie komplexy, ktoré zahŕňajú aspoň ďalšie potrubia a inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, ako aj zariadenia na výrobu a dodávku vodíka a/alebo iných.

Na dodanie vodíka spotrebiteľom sa v tomto uskutočnení použije výrobný systém, ktorý prevádza nahromadený vodík na elektrickú energiu. Akumulovaný vodík sa môže premeniť na elektrickú energiu pomocou generátora s plynovou turbínou alebo palivového článku.

Inštalované zariadenia, ktoré využívajú energie z obnoviteľných zdrojov energie, sú vytvárané v lokalitách s najoptimálnejším, po technickej stránke, vstupom do systému prepravy plynu s možnosťou zabezpečenia požadovaných parametrov výroby, dodávky a prepravy plynovej zmesi, napr. v blízkosti distribučných staníc a/alebo zásobníkov a iného zariadenia, čím sa zabezpečujú požadované parametre výroby, dodávky a prepravy zmesi.

V uskutočneniach je množstvo inštalovaných zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, vytvorené v lokalitách s obnoviteľnými zdrojmi energie alebo zdrojom, ktoré majú najlepšie prírodné podmienky na premenu energie z obnoviteľných zdrojov energie na elektrickú energiu a sú spojené spoločným potrubím, ktoré môže byť vyrobené z mnohých potrubí a s rozvetvením, potrubie je spojené so systémom potrubí a/alebo s existujúcim systémom potrubí, ktorý je vyrobený vo forme systému prepravy plynu, v uskutočnení prostredníctvom inštalovaného zariadenia alebo zariadení, ktoré vytvárajú zmes plynov a dodávajú zmes do systému prepravy plynu.

Vodík, ktorý sa vyrába pomocou elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov energie (solárne, veterné, vlnové elektrárne) metódou elektrolýzy alebo inými spôsobmi, sa môže použiť na ďalšie napumpovanie do systému prepravy plynu tak, aby sa obohatil zemný plyn, a tiež ako integrácia obnoviteľných zdrojov energie do jednotného energetického systému.

Nárokovaný spôsob s nárokovanou funkčnosťou systému prepravy plynu, montáž rôznych inštalovaných zariadení z obnoviteľných zdrojov energie v bezprostrednej blízkosti plynových potrubí a ich pripojenie, výroba vodíka pomocou vytvorených zariadení z obnoviteľných zdrojov energie a jeho ďalšie čerpanie do GTS alebo do podzemných zásobníkov, zaisťuje minimálne náklady a straty, zvýšenie vyrábaného objemu vodíka a dodanie širšiemu okruhu spotrebiteľov na rozšírenom území, ako aj možnosť integrácie vodíka, ktorý sa vyrába pomocou „zelenej energie“ zo všetkých možných zdrojov, do jednotného energetického systému krajiny s nárastom jeho rozvetvenia, ekologickosti a výkonu. Vodík, ktorý sa vyrába pomocou energie vytvorenej inštaláciami zariadení obnoviteľných zdrojov energie, je teda „zelený“ vodík.

Výroba a privádzanie vodíka do GTS umožňuje riešiť problémy ekonomickej závislosti. „Zelený“ vodík z obnoviteľnej elektrickej energie môže vytvoriť nový trh s obnoviteľnou energiou. Vodík, ktorý sa vyrába pomocou energetických inštalovaných zariadení, ktoré využívajú rôznu energiu z obnoviteľných zdrojov energie, je „zelený“ a ekologický. Vodík, ktorý sa vyrába z obnoviteľných zdrojov energie, môže nahradiť fosílne palivo bez potreby zmeny technológií konečného použitia.

Globálny energetický systém musí prejsť hlbokou transformáciou zo systému, ktorý je založený hlavne na fosílnych palivách, na efektívny a obnoviteľný nízkouhlíkový energetický systém.

Porovnávacia analýza uvedeného technického riešenia s najbližšou analógiou riešení ukázala, že implementácia súboru základných znakov, ktoré charakterizujú navrhované technické riešenie, vedie k vzniku uvedených kvalitatívne nových technických vlastností. Pretože súbor týchto vlastností nebol doposiaľ ustanovený z doterajšieho stavu techniky, je možné dospieť k záveru, že navrhované technické riešenie spĺňa kritérium vynálezcovského kroku.

V súčasnosti známe zdroje patentových dokumentov a ďalšie vedecké a technické informácie 5 nezverejňujú spôsoby na vytvorenie a použitie energetického systému s integráciou vodíka vyrobeného pomocou obnoviteľných zdrojov energie do systému so súborom základných znakov uvedených v predloženom návrhu riešenia, preto predložené technické riešenie sa považuje za technické riešenie, ktoré spĺňa kritérium novosti.

Navrhovaný spôsob je ďalej vhodný na priemyselné využitie, pretože neobsahuje žiadne technologické 10 operácie, konštrukčné prvky alebo materiály, ktoré by sa nemohli reprodukovať na modernej úrovni rozvoja vedy a techniky, najmä v oblasti elektrickej energie, a preto sa predložené technické riešenie považuje za riešenie, ktoré spĺňa kritérium priemyselnej využiteľnosti.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Spôsob prepravy vodíka s jeho integrovaním do existujúceho potrubného energetického systému s použitím zariadení využívajúcich energiu z obnoviteľných zdrojov, pričom spôsob zahŕňa pumpovanie plynu cez sústavu potrubí v požadovaných smeroch s plnením podzemných zásobníkov plynu plynom, ak je to potrebné produkovanie vodíka, ktorý sa pumpuje do plynového potrubia, vyznačujúci sa tým, že inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, sa umiestňujú pozdĺž potrubí v ich bezprostrednej blízkosti, pričom inštalované zariadenia sa budujú v závislosti od prítomnosti obnoviteľných zdrojov energie, ako sú slnko, vietor, voda a iné, v mieste umiestnenia inštalovaných zariadení, vo forme solárnych zariadení a/alebo veterných, a/alebo vlnových, a/alebo iných, kde vodík sa vyrába pomocou energie z inštalovaných zariadení a dodáva sa do plynových potrubí.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že vodík sa vyrába pomocou elektrickej, mechanickej alebo tepelnej energie.
3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v blízkosti inštalovaných zariadení, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, sa vytvárajú zásobníky, ktoré sú napojené na systém prepravy plynu a ktoré sú napumpované vodíkom vyrobeným pomocou elektrickej energie týchto inštalovaných zariadení.
4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, sú spojené s plynovým potrubím prostredníctvom systémov na vytváranie zmesi plynov v miestach dodávania vodíka a prostredníctvom vodíkovej separácie a, ak je to potrebné, čistiacich systémov v miestach príjmu vodíka.
5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa ako systém potrubí použije systém existujúcich potrubí.
6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ako sústava potrubí sa použije systém existujúcich potrubí, ktoré sú kombinované a/alebo doplnené o ďalšie komplexy, ktoré zahŕňajú aspoň ďalšie potrubia a inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, ako aj zariadení na výrobu a dodávku vodíka.
7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, sú vytvárané v miestach výhodných z technického hľadiska a z hľadiska vstupu do systému prepravy plynu s možnosťou zabezpečenia požadovaných parametrov výroby, dodávky a prepravy plynnej zmesi.
8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, sú umiestňované na miestach, kde sú obnoviteľné zdroje energie alebo je zdroj, a sú spojené spoločným potrubím, ktoré je pripojené k systému potrubí, ktorý je vytvorený vo forme systému na prepravu plynu.
9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že inštalované zariadenia, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov energie, sú umiestňované na miestach, kde sú obnoviteľné zdroje energie alebo je zdroj, a sú spojené spoločným potrubím, ktoré je pripojené k existujúcemu systému potrubí, ktorý je vytvorený vo forme systému na prepravu plynu.