Автономная энергоустановка

Предлагаемая полезная модель автономной энергоустановки относится к энергетическим установкам, работающим на основе использования в качестве первичного источника ветровой энергии, энергии малых водных потоков, солнечной энергии или их комбинации.

Автономная энергоустановка содержит электрогенерирующий агрегат 1 на возобновляемых источниках энергии, подключенный к потребителю 2, электроаккумулирующую батарею 3, электрически подключенную к электрогенерирующему агрегату 1 и потребителю 2, и твердофазный аккумулятор тепла 4, содержащий встроенные в него теплоэлектрический нагреватель 5, электрически подсоединенный к электрогенерирующему агрегату 1, и теплообменник 6, подсоединенный к потребителю 2 с помощью трубопроводов 7.

Технический результат заключается в повышении эффективности автономного энергоснабжения потребителей на базе возобновляемых источников энергии и обеспечении автономного потребителя не только электрической, но и тепловой энергией без увеличения мощности электрогенерирующего агрегата на ВИЭ за счет более рационального использования вырабатываемой им электрической энергии. Илл. 1.

Предлагаемая полезная модель автономной энергоустановки относится к энергетическим установкам, работающим на основе использования в качестве первичного источника солнечной, ветровой энергии, энергии малого водного потока или их комбинации.

Известны автономные энергоустановки, работающие на базе дизельных или бензо-генераторов и использующие жидкое органическое топливо (Заддэ В.В., Никитин Б.А. Влияние состава автономной системы электропитания на эффективность использования бензо-дизель генератора. // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. - М., 2003.-Ч.4.- СС.96-100).

Основным недостатком известных автономных энергоустановок является использование жидкого органического топлива, которое необходимо периодически завозить для обеспечения работоспособности установок. Принципиальным недостатком является также загрязнение окружающей среды выбросами продуктов сгорания топлива и топливными контейнерами.

Создание автономных энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) (ветроустановок, фотоэлектрических батарей, мини - или микро- гидроэнергетических установок или их комбинации) позволяет отказаться от использования жидкого топлива и исключает загрязнение окружающей среды продуктами сгорания.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является автономная энергоустановка, содержащая электрогенерирующий агрегат, работающий на возобновляемых источниках энергии (ветроустановка), электроаккумулирующую батарею и балластное сопротивление, обеспечивающее

рассеивание избытков вырабатываемой электроэнергии в окружающую среду из-за несовпадения графиков генерации и потребления электроэнергии.

Автономная энергоустановка, взятая за прототип, работает следующим образом.

В периоды времени, когда вырабатываемая электрическая мощность больше мощности, потребляемой нагрузкой, а электроаккумулирующая батарея частично или полностью разряжена, электрогенерирующий агрегат одновременно работает на нагрузку и подзарядку аккумуляторной батареи.

В периоды времени, когда нагрузка потребителя больше генерируемой мощности, питание нагрузки осуществляется совместно от электрогенерирующего агрегата и электроаккумулирующей батареи.

В периоды времени, когда вырабатываемая электрическая мощность больше мощности, потребляемой нагрузкой, а электроаккумулирующая батарея полностью заряжена, избытки вырабатываемой электрической энергии направляются на балластное сопротивление, и выделяющееся тепло сбрасывается в окружающую среду.

В этой автономной установке доля бесполезно сбрасываемой в окружающую среду выработанной электрогенерирующим агрегатом электрической энергии, в зависимости от условий эксплуатации составляет от 30 до 80%.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу повышения эффективности автономного энергоснабжения потребителей на базе возобновляемых источников энергии.

Технический результат, который может быть получен от использования заявленной полезной модели, заключается в обеспечении автономного потребителя не только электрической, но и тепловой энергией без увеличения мощности электрогенерирующего агрегата на ВИЭ за счет более рационального использования вырабатываемой им электрической энергии.

Указанный технический результат достигается в автономной энергоустановке, содержащей электрогенерирующий агрегат на возобновляемых источниках энергии, электрически подключенный к потребителю, электроаккумулирующую батарею, электрически подключенную к электрогенерирующему агрегату и потребителю, причем энергоустановка дополнительно включает в себя твердофазный аккумулятор тепла, содержащий встроенные в него теплоэлектрический нагреватель, электрически подсоединенный к электрогенерирующему агрегату, и теплообменник, подсоединенный к потребителю с помощью трубопроводов.

Предлагаемая автономная энергоустановка позволяет повысить эффективность автономного энергоснабжения потребителя на базе возобновляемых источников энергии и обеспечить потребителя не только электроэнергией, но и теплом без увеличения мощности электрогенерирующего агрегата на ВИЭ за счет рационального использования вырабатываемой им электрической энергии и утилизации избытков генерируемой электрической энергии в аккумуляторе тепла, обусловленных несовпадением графиков генерации и потребления электроэнергии.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, показанной на фиг.1.

Автономная энергоустановка содержит электрогенерирующий агрегат 1 на возобновляемых источниках энергии, подключенный к потребителю 2, электроаккумулирующую батарею 3, электрически подключенную к электрогенерирующему агрегату 1 и потребителю 2, и твердофазный аккумулятор тепла 4, содержащий встроенные в него теплоэлектрический нагреватель 5, электрически подсоединенный к электрогенерирующему агрегату 1, и теплообменник 6, подсоединенный к потребителю 2 с помощью трубопроводов 7.

Автономная энергоустановка работает следующим образом.

В периоды времени, когда вырабатываемая электрогенерирующим агрегатом 1 электрическая мощность больше мощности, потребляемой нагрузкой 2, а электроаккумулирующая батарея 3 частично или полностью разряжена, агрегат 1 одновременно работает на нагрузку 2 и подзарядку батареи 3.

В периоды времени, когда нагрузка потребителя 2 больше мощности генерируемой агрегатом 1, питание нагрузки 2 осуществляется совместно от агрегата 1 и батареи 3.

В периоды времени, когда вырабатываемая агрегатом 1 электрическая мощность больше мощности, потребляемой нагрузкой 2, а электроаккумулирующая батарея 3 полностью заряжена, избытки вырабатываемой агрегатом 1 электрической энергии направляются на электронагревательный элемент 5, встроенный в твердофазный аккумулятор тепла 4, в результате чего температура аккумулятора 4 повышается. Тепло снимается с аккумулятора тепла 4 с помощью встроенного теплообменника 6 и направляется потребителю 2 с помощью трубопроводов 7.

Заявляемое техническое решение прошло проверку на основе динамического математического моделирования работы автономных энергоустановок на основе различных возобновляемых источников энергии (ветроустановка, микро-ГЭС, фотоэлектрические батареи) в различных климатических условиях предполагаемого расположения потребителя.

Полученные результаты моделирования показали несомненные преимущества использования в составе автономной энергоустановки аккумулятора тепла, позволяющего существенно (на 30-50%) повысить эффективность полезного использования вырабатываемой электроэнергии и обеспечить с помощью рассмотренных автономных энергоустановок не только электро-, но и теплоснабжение автономных потребителей.

Автономная энергоустановка, содержащая электрогенерирующий агрегат на возобновляемых источниках энергии, электрически подключенный к потребителю, электроаккумулирующую батарею, электрически подключенную к электрогенерирующему агрегату и потребителю, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит твердофазный аккумулятор тепла, содержащий встроенные в него теплоэлектрический нагреватель, электрически подсоединенный к электрогенерирующему агрегату, и теплообменник, подсоединенный к потребителю с помощью трубопроводов.