Интегрированная энергетическая установка

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при создании автономных интегрированных энергоустановок (ИЭУ). ИЭУ содержит генераторы энергии постоянного тока, электрохимический накопитель энергии, электролизер, электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов, при этом ИЭУ дополнительно содержит DC/DC преобразователи, блок коммутационной аппаратуры (БКА) и DC/AC преобразователи, при этом силовые входы БКА соединены с положительными выводами генератора энергии, а силовые выходы БКА подключены ко входам DC/DC преобразователя, выходы DC/DC преобразователя соединены с положительными выводами электрохимического накопителя энергии, ЭХГ, электролизера и положительными входами DC/AC преобразователей, а отрицательные выводы генераторов энергии, DC/DC преобразователей, электрохимического накопителя энергии, электролизера, ЭХГ и DC/AC преобразователей объединены общей шиной. В качестве генераторов энергии могут быть взяты солнечная или ветряная энергоустановки, а в качестве ЭХГ может быть взят ЭХГ на основе топливных элементов с полимерным электролитом.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при создании автономных интегрированных энергоустановок (ИЭУ).

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является автономная система энергопитания (АСЭП), содержащая генератор энергии постоянного тока, электрохимический накопитель энергии, электролизер, электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов (патент РФ №2277273 С1, Кл. Н01M 8/06, 2006).

Недостатком известной АСЭП является низкая эффективность функционирования.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности ИЭУ.

Указанный технический результат достигается тем, что интегрированная энергоустановка (ИЭУ) содержит генераторы энергии постоянного тока, электрохимический накопитель энергии, электролизер, электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов, отличающаяся тем, что ИЭУ дополнительно содержит DC/DC преобразователи, блок коммутационной аппаратуры (БКА) и DC/AC преобразователи, при этом силовые входы БКА соединены с положительными выводами генератора энергии, а силовые выходы БКА подключены ко входам DC/DC преобразователя, выходы DC/DC преобразователя соединены с положительными выводами электрохимического накопителя энергии, ЭХГ, электролизера и

положительными входами DC/AC преобразователей, а отрицательные выводы генераторов энергии, DC/DC преобразователей, электрохимического накопителя энергии, электролизера, ЭХГ и DC/AC преобразователей объединены общей шиной.

Целесообразно, чтобы в качестве генераторов энергии была взята солнечная или ветряная энергоустановки. Указанные установка является возобновляемыми экологически чистыми генераторами энергии и обладают высокой эффективностью. Целесообразно, чтобы в качестве ЭХГ был взят ЭХГ на основе топливных элементов с полимерным электролитом. ЭХГ с полимерным электролитом прост в эксплуатации и обладает высокой эффективностью.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Сущность полезной модели поясняется описанием функциональной схемы и описанием работы заявленной ИЭУ.

На фиг.1 приведена функциональная схема ИЭУ.

ИЭУ содержит генераторы энергии 1, например солнечные, или ветряные генераторы, DC/DC преобразователи 2, электрохимический накопитель энергии 3, электролизер 4, ЭХГ 5, DC/AC преобразователи 6, блок коммутационной аппаратуры 7. ИЭУ функционирует следующим образом. Генераторы энергии 1 подключены ко входам DC/DC преобразователей 2 через блока коммутационной аппаратуры 7. DC/DC преобразователи 2 согласуют напряжение генераторов энергии 1 с напряжением электрохимического накопителя энергии 3, электролизера 4, ЭХГ. В зависимости от знака разности Р суммарной мощности Р_г

генераторов энергии 1 и суммарной мощности Р_п потребителей электроэнергии электрохимический накопитель энергии может находиться в режиме заряда, когда P=P_г-P_п>0, или в режиме разряда, если Р=Р_г-Р_п<0.

Напряжение накопителя энергии 3 может изменяться в диапазоне от заданного минимального значения V_mim при разряде до заданного максимального значения V _max при заряде. При избытке мощности генераторов 1 и достижении напряжения накопителя энергии 3 максимального значения V _max, включается электролизер 4 и преобразует избыточную мощность генераторов 1 в запас реагентов: водорода и кислорода. При недостатке мощности генераторов и достижении напряжения электрохимического накопителя энергии 3 минимального значения V_min включается ЭХГ 5 и, используя запасенные реагенты (водород и кислород), обеспечивает дополнительную энергию ИЭУ. DC/AC преобразователи обеспечивают регулирование переменных напряжения (220 В, 50 Гц, 3×380 В, 50 Гц) для питания потребителей энергией переменного тока. Объединение минусов генераторов энергии 1, электрохимического накопителя энергии 3, электролизера 4 и ЭХГ 5 DC/DC преобразователя и DC/AC преобразователя общей шиной обеспечивает общий контур минусовой цепи, который может быть использован в качестве заземления контура ИЭУ. Этот контур позволяет упростить средства защиты персонала от поражения электрическим током. Наличие двух накопителей энергии - электрохимического и на основе водородного цикла позволяет эффективно использовать избыточную мощность генераторов энергии.

Приведенные выше сведения подтверждают, что заявленная ИЭУ может быть реализован с достижением заявленного

технического результата, т.е. он соответствуют критерию «промышленная применимость».

1. Интегрированная энергоустановка (ИЭУ), содержащая генераторы энергии постоянного тока, электрохимический накопитель энергии, электролизер, электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов, отличающаяся тем, что ИЭУ дополнительно содержит DC/DC преобразователи, блок коммутационной аппаратуры (БКА) и DC/AC преобразователи, при этом силовые входы БКА соединены с положительными выводами генератора энергии, а силовые выходы БКА подключены ко входам DC/DC преобразователя, выходы DC/DC преобразователя соединены с положительными выводами электрохимического накопителя энергии, ЭХГ, электролизера и положительными входами DC/AC преобразователей, а отрицательные выводы генераторов энергии, DC/DC преобразователей, электрохимического накопителя энергии, электролизера, ЭХГ и DC/AC преобразователей объединены общей шиной.

2. ИЭУ по п.1, отличающаяся тем, что в качестве генераторов энергии взята солнечная энергоустановка.

3. ИЭУ по п.1, отличающаяся тем, что в качестве генераторов энергии взята ветряная энергоустановка.

4. ИЭУ по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ЭХГ взят ЭХГ на основе топливных элементов с полимерным электролитом.