Гибридная система на основе поплавковой волновой электростанции и плавучего солнечного острова
Использование: полезная модель относится к производству электроэнергии, в частности к производству, экологически чистой электроэнергии без отрицательного воздействия на окружающую среду путем совместного преобразования энергии морских волн и солнечной энергии, для устойчивого питания потребителей в автономном режиме.
Технический результат: задачей данной полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет совместного использования поплавковой волновой электростанции и плавучего солнечного острова для устойчивого питания потребителей в автономном режиме.
Сущность полезной модели: Гибридная система для выработки электроэнергии, содержащая плавучий солнечный остров с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, систему труб с теплоносителем связанную с турбиной, турбину, связанную с генератором, а также содержит поплавковые волновые станции, связанные силовыми кабелями с блочными распределительными устройствами, которые посредством радиосвязи связаны с модулем автоматики системы управления, механизированные помосты с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, с возможностью вращения электродвигателями, блочные распределительные устройства в свою очередь связаны силовыми кабелями с закрытым распределительным устройством, а также соединены с комплексом аккумулирующих батарей, генератор имеет встроенный блок распределения мощности, который связан силовым кабелем с комплексом аккумулирующих батарей, а также соединен с помощью силового кабеля с закрытым распределительным устройством, комплекс аккумулирующих батарей соединен силовым кабелем с закрытым распределительным устройством и соответственно связан силовым кабелем с блоком распределения мощности, модуль автоматики системы управления связанную посредством радиосвязи с комплексом аккумулирующих батарей, а также с блоком распределения мощности генератора, и, закрытым распределительным устройством, закрытое распределительное устройство содержит силовой кабель для передачи мощности потребителю.
Данная полезная модель относится к производству электроэнергии, в частности к производству экологически чистой электроэнергии без отрицательного воздействия на окружающую среду путем совместного преобразования энергии морских волн и солнечной энергии для устойчивого питания потребителей в автономном режиме.
Известны технические решения по созданию волновых электростанций, преобразующих энергию морских волн в электроэнергию. Наиболее близким к предлагаемым элементам, используемым в данной полезной модели техническим решением, является поплавковая волновая электростанция, содержащая вертикально расположенный герметичный цилиндрический корпус, размещенный в нем преобразователь энергии, выполненный в виде линейного электрогенератора, обмотки якоря которого расположены вдоль корпуса, а индуктор выполнен в виде инерционной массы с постоянными магнитами, установленными с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения посредством упругих элементов. [Патент РФ 
2037642, F03B 13/16, 19.06.1995].
Основным недостатком данной электростанции является ограничение функциональных возможностей, обусловленное зависимостью от силы волнения поверхности воды (суточные приливы и отливы, сила ветра над поверхностью воды).
Известен плавучий солнечный остров, состоящий из пустотелого тора, плавающего на воде, сверху которого натянута тонкая мембрана, несущая на себе систему солнечных концентраторов. Система солнечных концентраторов представляет собой группу параболических солнечных концентраторов, работающих по принципу "солнечные концентраторы - трубы с водой - пар - турбина - генератор". Под мембрану с помощью воздушных насосов подкачивается воздух для создания подъемной силы, достаточной для того, чтобы выдержать вес комплекса. Также предусмотрена система поворота концентраторов вслед за солнцем.
Основным недостатком данной системы является ограничение функциональных возможностей, обусловленных зависимостью от уровня интенсивности солнечного излучения, что в свою очередь напрямую зависит от погодных условий (облачность, ясная погода), также от расположения солнца над уровнем горизонта и времени суток (день-ночь) [статья «Плавающий остров обратит в топливо солнечные лучи» , ].
Задачей данной полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет совместного использования поплавковой волновой электростанции и плавучего солнечного острова для устойчивого питания потребителей в автономном режиме.
Поставленная задача достигается тем, что гибридная система для выработки электроэнергии, содержащая плавучий солнечный остров с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, систему труб с теплоносителем, связанную с турбиной, соединенной с генератором, согласно полезной модели, содержит поплавковые волновые станции, связанные силовыми кабелями с блочными распределительными устройствами, которые посредством радиосвязи связаны с модулем автоматики системы управления, механизированные помосты с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, с возможностью вращения электродвигателями, блочные распределительные устройства в свою очередь связаны силовыми кабелями с закрытым распределительным устройством, а также соединены с комплексом аккумулирующих батарей, генератор имеет встроенный блок распределения мощности, который связан силовым кабелем с комплексом аккумулирующих батарей, а также соединен с помощью силового кабеля с закрытым распределительным устройством, комплекс аккумулирующих батарей соединен силовым кабелем с закрытым распределительным устройством и соответственно связан силовым кабелем с блоком распределения мощности, модуль автоматики системы управления связанный посредством радиосвязи с комплексом аккумулирующих батарей, а также с блоком распределения мощности генератора и закрытым распределительным устройством, закрытое распределительное устройство содержит силовой кабель для передачи мощности потребителю.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. изображена схема гибридной системы на основе поплавковой волновой электростанции и плавучего солнечного острова.
Устройство содержит следующие элементы: поплавковые волновые электростанции (ПВЭ) (ПВЭ может быть несколько) 1, плавучий солнечный остров 2, содержащий надводную и подводную часть, механизированные помосты (помостов может быть несколько) с солнечными концентраторами в виде системы зеркал 3, установленными на надводной части с возможностью вращения электродвигателями. На надводной части платформы установлен модуль автоматики системы управления (АСУ) (модуль может быть выполнен на основе элементов Rockwell Automation, ABB) 4, установлена система трубопроводов с теплоносителем 5. В подводной части платформы установлены блочные распределительные устройства (БРУ) (БРУ может быть несколько в зависимости от количества ПВЭ) 6, а также расположены и связанные между собой комплекс аккумулирующих батарей (КАКБ) 7, генератор 8, турбина 9. Установка слежения за солнцем 10 установлена на поверхности платформы. Силовой кабель 11, для передачи мощности от поплавковых волновых электростанций (ПВЭ) в блочное распределительное устройство (БРУ), силовой кабель 12 для передачи мощности от блочного распределительного устройства (БРУ) к комплексу аккумулирующих батарей (КАКБ), силовой кабель 13 для передачи мощности от блочного распределительного устройства (БРУ) к закрытому распределительному устройству (ЗРУ), кабель 14 к потребителю, силовой кабель 15 для передачи мощности от генератора к закрытому распределительному устройству (ЗРУ), силовой кабель 16 для передачи мощности от генератора к комплексу аккумулирующих батарей (КАКБ), расположенный в подводной части платформы, закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17, расположенное в подводной части платформы, блок распределения мощности (БРМ) 18, встроенный в генератор 8, силовой кабель 19 для передачи мощности от комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) в закрытое распределительное устройство (ЗРУ).
Устройство работает следующим образом.
Пример 1. При волнении воды и отсутствии солнца. Режим «ночь». С установки слежения за солнцем 10 подается радиосигнал «отсутствие солнца» в модуль автоматики системы управления 4, далее в модуле (АСУ) формируется команда «полная мощность», которая передается сигналом в автоматику блочного распределительного устройства 6, в котором посредством переключений блокируется передача мощности в комплекс аккумулирующих батарей 7. Под действием морской волны волновая поплавковая электростанция выводится из состояния покоя. Поплавок поплавковой волновой электростанции 1 вместе со всем содержимым начинает совершать колебательные движения, находясь под действием силы притяжения Земли и Архимедовой силы. Индуктор входит в резонанс и совершает поступательные движения, в результате которых вырабатывается мощность. В результате переключений вся вырабатываемая мощность идет в закрытое распределительное устройство 17 и далее к потребителю по кабелю 14. В случае недостатка мощности, вырабатываемой поплавковыми волновыми станциями, в модуле автоматики системы управления (АСУ) сформируется сигнал «включение аккумулирующих батарей» и посредством радиосвязи в комплексе аккумулирующих батарей произойдут переключения, посредством которых мощность с комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) 7 по кабелю 19 будет поступать в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17 и далее по кабелю 14 к потребителю.
Пример 2. При ясной погоде и отсутствии ветра (волнения моря). Режим «день». С установки слежения за солнцем 10 подается радиосигнал «солнечная активность» и координаты расположения солнца в модуль автоматики системы управления (АСУ) 4, далее в модуле происходят вычислительные операции, где высчитывается на какой угол нужно развернуть концентраторы, автоматика отправляет сигнал на механизмы разворота помостов, на которых расположены системы зеркал 3. Под воздействием концентрированного солнечного тепла происходит процесс кипения жидкости в трубах концентраторов, впоследствии образуется пар, при достижении избыточного давления пар движется по системе трубопроводов с теплоносителем 5 в турбину 8, которая вращает генератор 9. Вырабатываемая мощность направляется в блок распределения мощности (БРМ) 18, который в зависимости от нагрузки (потребителей) распределяет мощность между закрытым распределительным устройством (ЗРУ) 17 и комплексом аккумулирующих батарей (КАКБ) 7. В случае недостатка мощности, вырабатываемой солнечными концентраторами в виде зеркал 3, в модуле автоматики системы управления (АСУ) сформируется сигнал «включение аккумулирующих батарей» и по радиосвязи отправится в комплекс аккумулирующих батарей, произойдут переключения, посредством которых мощность с комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) 7 по кабелю 19 будет поступать в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17 и далее по кабелю 14 к потребителю.
Пример 3. При ясной погоде и волнении моря. Режим «наименьшей нагрузки». С установки слежения за солнцем 10 подается радиосигнал «солнечная активность» и координаты расположения солнца в модуль автоматики системы управления (АСУ) 4, далее в модуле (АСУ) происходят вычислительные операции, где высчитывается на какой угол нужно развернуть концентраторы, автоматика отправляет сигнал на механизмы разворота помостов, на которых расположены системы концентраторов 3. С закрытого распределительного устройства (ЗРУ) 17 в модуль автоматики и системы управления (АСУ) 4 передается параметр потребляемой мощности, в модуле формируется команда «минимальная мощность», далее посредством радиосвязи оправляется сигнал в блочное распределительное устройство (БРУ) 6 и в блок распределения мощности (БРМ) 18, формируется команда «часть мощности передать в комплекс аккумулирующих батарей», вследствие чего в (БРУ) и (БРМ) произойдут переключения, в результате которых по кабелю 12 и кабелю 16 часть мощности передается в комплекс аккумулирующих батарей (КАКБ) 7, а другая часть мощности передается в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17 и далее по кабелю 14 к потребителю. В случае полного заряда комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) происходит автоматическое отключение подачи мощности.
Пример 4. При ясной погоде и волнении моря. Режим «максимальная нагрузка». С установки слежения за солнцем подается радиосигнал «солнечная активность» и координаты расположения солнца в модуль автоматики системы управления (АСУ) 4, далее в модуле (АСУ) происходят вычислительные операции, где высчитывается на какой угол нужно развернуть концентраторы, автоматика отправляет сигнал на механизмы разворота помостов, на которых расположены системы зеркал 3. С закрытого распределительного устройства (ЗРУ) 17, в модуль автоматики и системы управления (АСУ) 4 передается параметр потребляемой мощности, в модуле формируется команда «максимальная мощность», далее посредством радиосвязи отправляется сигнал в блочное распределительное устройство (БРУ) 6, и в блок распределения мощности (БРМ) 18 приходит команда «отключение подачи мощности в комплекс аккумулирующих батарей», в (БРУ) и (БРМ) произойдут переключения, в последствии которых по кабелю 13 и кабелю 15 мощность передается в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17, и далее по кабелю 14 к потребителю. В модуле автоматики системы управления (АСУ) сформируется сигнал «включение аккумулирующих батарей» и по радиоканалу отправляется в комплекс аккумулирующих батарей, произойдут переключения, посредством которых мощность с комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) 7 по кабелю 19 будет поступать в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17 и далее по кабелю 14 к потребителю.
Гибридная система для выработки электроэнергии, содержащая плавучий солнечный остров с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, систему труб с теплоносителем, связанную с турбиной, соединенной с генератором, отличающаяся тем, что содержит поплавковые волновые станции, связанные силовыми кабелями с блочными распределительными устройствами, которые посредством радиосвязи связаны с модулем автоматики системы управления, механизированные помосты с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, с возможностью вращения электродвигателями, блочные распределительные устройства в свою очередь связаны силовыми кабелями с закрытым распределительным устройством, а также соединены с комплексом аккумулирующих батарей, генератор имеет встроенный блок распределения мощности, который связан силовым кабелем с комплексом аккумулирующих батарей, а также соединен с помощью силового кабеля с закрытым распределительным устройством, комплекс аккумулирующих батарей соединен силовым кабелем с закрытым распределительным устройством и соответственно связан силовым кабелем с блоком распределения мощности, модуль автоматики системы управления, связанный посредством радиосвязи с комплексом аккумулирующих батарей, а также с блоком распределения мощности генератора и закрытым распределительным устройством, закрытое распределительное устройство содержит силовой кабель для передачи мощности потребителю.
