close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9606

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.08.30
(12)
(51)7 F 03G 6/00, 6/04,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 9606
(13) C1
(19)
F 24J 2/42
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
(21) Номер заявки: a 20020745
(22) 2002.09.12
(43) 2004.03.30
(71) Заявитель: Научно-производственное
частное унитарное предприятие "Мателот" (BY)
(72) Авторы: Чабанов Алим Иванович (UA);
Соболев Валериан Маркович (RU);
Чабанов Владислав Алимович (RU);
Королев Владислав Михайлович
(RU); Головченко Александр Иванович (RU); Филипенко Евгений Семенович (UA); Смарж Иван Ильич (UA);
Баженов Андрей Николаевич (UA);
Андрианов Иван Тимофеевич (UA);
Мартынов Владимир Георгиевич (UA);
Ерохов Николай Михайлович (BY);
Сидоренко Юрий Петрович (BY); Сычев Михаил Парфенович (BY); Щукин
Георгий Лукич (BY); Бакаев Фарид
Анварович (UA); Матасов Рев Александрович (UA)
(73) Патентообладатель: Научно-производственное частное унитарное предприятие "Мателот" (BY)
(56) SU 1625999 A1, 1991.
BY 9606 C1 2007.08.30
(57)
1. Энергетический комплекс, содержащий гелиопоглощающую поверхность и светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, замкнутое пространство между которыми сообщается с воздухоотводящей трубой через внутреннюю полость ветротурбины, смонтированной в корпусе воздухоотводящей трубы и соединенной с электрогенератором, а
также теплоаккумулирующий материал, отличающийся тем, что гелиопоглощающая поверхность выполнена в виде, по меньшей мере, трех уровней, первый из которых установлен на грунтовых и водных поверхностях указанного пространства и/или поверхности
технологических установок прямого энергетического назначения, включающих теплогенерирующие и теплоаккумулирующие установки и сооружения, а второй и третий выполнены
Фиг. 1
BY 9606 C1 2007.08.30
в виде расположенных друг над другом и охватывающих ветротурбину воздухопроницаемых потолков для направления нагретого и ускоренного потока воздуха к воздухоотводящей трубе, в сторону которой смещен верхний из потолков относительно нижнего, а
светопроницаемое теплоизолирующее покрытие выполнено в виде отдельных фигурных
окон, которые совместно с указанными потолками, а также размещенными горизонтально,
вертикально или же под углом к поверхности земли воздухо- и лученаправляющими технологическими поверхностями, закреплены в проемах несущего каркаса, выполненного в
виде набора закрепленных на несущих конструкциях корпуса воздухоотводящей трубы
основных продольных канатов и/или стальных гибких полос, расходящихся под углом
друг к другу от центра комплекса к его периферии, где они присоединены концами с
предварительным напряжением к наружным опорным канатам и/или их гибким функциональным аналогам, которые, в свою очередь, закреплены с предварительным напряжением
на вспомогательных опорах, а также набора дополнительных поперечных и продольных
канатов, зафиксированных относительно основных параллельно, перпендикулярно и/или
под углом к ним, при этом указанный каркас соединен посредством удерживающих канатов с фундаментными основаниями, установленными в проемах гелиопоглощающей и/или
воздухо- и лученаправляющих технологических поверхностей, а по всей длине каждого из
удерживающих канатов закреплены охватывающие его и соединенные друг с другом промежуточные опорные модули, образующие жесткие, ветро- и сейсмоустойчивые и напряженные посредством удерживающих канатов промежуточные опоры малого относительно
пространства комплекса поперечного сечения, соединенные, в частности, посредством переходных антифрикционных и эластичных конструктивных элементов с узлами несущих
каркасов наверху и с фундаментными основаниями внизу.
2. Энергетический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что несущий каркас выполнен в виде двух слоев, пространство между которыми соединено с внешней средой по периметру комплекса, а области его центра - с внутренним его пространством и/или
дополнительными каналами для прохода предварительно нагретого и ускоренного потока
воздуха к ветротурбине.
3. Энергетический комплекс по пп. 1 или 2, отличающийся тем, что вспомогательные
опоры выполнены в виде полых цилиндров с установленными на них вспомогательными
ветротурбинами, соединенными с электорогенераторами, а их внутренние полости, связанные с внешней средой посредством регулируемых задвижек, заполнены указанным теплоаккумулирующим материалом, в среде которого установлены электронагреватели,
подключенные через устройства управления, связанные с компьютерным центром, к электрогенераторам.
4. Энергетический комплекс по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что над поверхностью светопроницаемого теплоизолирующего покрытия установлены, преимущественно в вертикальных плоскостях, по меньшей мере четыре ветронаправляющие стенки,
выполненные из светопроницаемого материала и/или материала, способного направить
солнечные лучи на гелиопоглощающие поверхности, а к воздухоотводящей трубе прикреплено соединенное с указанными стенками наружное ветрозаборное цилиндрическое
кольцо, внутри которого установлено связанное, в частности, с электрическим генератором вспомогательное аэродинамическое ветроколесо с опорами вращения, прикрепленными к несущим конструкциям корпуса воздухоотводящей трубы, и с лопастями,
приводимыми во вращение при движении ветрового потока во внутренней полости наружного ветрозаборного кольца.
5. Энергетический комплекс по п. 4, отличающийся тем, что вращающаяся часть
вспомогательного аэродинамического ветроколеса механически связана через верхний
торец воздухоотводящей трубы с вращающейся частью опоры вращения тягового аэродинамического ветроколеса, установленного во внутренней полости воздухоотводящей трубы, причем направление вращения последнего при работе комплекса соответствует
направлению вращательного движения нагретого воздуха, выходящего из ветротурбины.
2
BY 9606 C1 2007.08.30
6. Энергетический комплекс по пп. 4 или 5, отличающийся тем, что к корпусу наружного ветрозаборного кольца прикреплено нижнее основание управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы, выполненной из легкого гофрированного в горизонтальных сечениях воздухонепроницаемого материала, а верхнее ее основание связано
посредством аэродинамического колпака, выполненного в виде усеченного конуса, с
подъемным устройством, например, замкнутым подъемным резервуаром, наполненным
легким газом, выполненным с возможностью фиксирования управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы при ее подъеме вверх в вертикальном положении, причем
корпус по окружности верхнего основания указанного конического колпака, образующей
свободный проем для прохода воздушного потока, соединен с материалом поверхности
управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы и с верхними концами размещенных в ней внутренних стабилизирующих канатов, нижние концы которых закреплены
на корпусе наружного ветрозаборного кольца посредством авторегулируемых натяжных
устройств, а внешняя поверхность корпуса аэродинамического колпака по окружности
нижнего его основания прикреплена посредством внешних стабилизирующих канатов через авторегулируемые натяжные устройства, например, к вспомогательным опорам.
7. Энергетический комплекс по п. 6, отличающийся тем, что замкнутый подъемный
резервуар выполнен из автономных секций, внутрь, по меньшей мере, одной из которых
помещена испарительная жидкость в качестве дополнительного регулятора подъемной
силы, энергетически связанная с электронагревателями, подключенными через устройство
управления и электрические соединения к системе электроснабжения энергетического
комплекса.
8. Энергетический комплекс по пп. 6 или 7, отличающийся тем, что во внутренней
полости воздухоотводящей трубы установлен несущий каркас, выполненный с возможностью подъема над последней на высоту, соответствующую максимальной высоте подъема
управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы, в верхней части которого закреплены натяжные устройства, соединенные посредством канатов с верхним основанием
вспомогательной воздухоотводящей трубы.
Изобретение относится к энергетическим комплексам, использующим источники возобновляемой энергии.
Известно техническое решение, содержащее коллектор солнечной энергии, представляющий собой вытяжную трубу, поверхность которой окрашена в черный цвет, ветротурбину, сочлененную с генератором, установленную в нижней части вытяжной трубы, а
также источник дополнительного тепла - дожигающую печь, расположенную над турбиной
в качестве побудителя тяги [патент России 1828516, МПК7 B 03D 9/0, 1993].
Данное техническое решение позволяет утилизировать тепло внешнего нагрева вытяжной трубы солнечными лучами и экзотермических процессов для повышения КПД установки, но не обеспечивает достижения достаточных мощностей из-за некомплексного
применения имеющихся в окружающей среде компонент солнечной энергии.
Известно техническое решение, содержащее коллектор солнечной энергии, сообщающийся с помощью воздушного канала с полостью вытяжной трубы, ветротурбину, установленную в полости вытяжной трубы и сочлененную с генератором, и вертикальный
лопастной ротор, установленный на вытяжной трубе, каждая лопасть которого выполнена
в виде аэростатической оболочки и размещенного внутри нее воздуховода, сообщенного с
полостью вытяжной трубы [а.с. СССР 1386737, МПК F 03F 11/02, 1988].
Данное техническое решение позволяет использовать для увеличения тяги аэродинамическую составляющую, что повышает КПД установки, но также не обеспечивает получения значительной мощности при выработке электроэнергии и не обеспечивает ее
стабильности во времени.
3
BY 9606 C1 2007.08.30
Известно техническое решение, содержащее ветроколесо, электрогенератор, теплоаккумулятор, использующий резервные мощности ветроустановки для нагрева воды электронагревателями, при этом возможно получение пара, используемого в контуре с
дополнительно установленной паровой турбиной [патент США 5384489, МПК F 03F 9/02,
F 22B 1/28, 1993].
Данное техническое решение позволяет стабилизировать выработку электроэнергии
во времени, увеличивает КПД устройства, но не позволяет достигать необходимых технико-экономических показателей и значительных мощностей, т.к. не использует другие
компоненты солнечной энергии.
Наиболее близким к предлагаемому является техническое решение, включающее гелиопреобразующую поверхность, светопроницаемое и теплоизолирующее покрытие, пространство между гелиопоглощающей поверхностью и светопроницаемым, теплоизолирующим покрытием, сообщающееся с воздухоотводящей трубой через внутреннюю
полость ветротурбины, смонтированной в корпусе воздухоотводящей трубы и сочлененной с электрогенератором, и теплоаккумулятором [а.с. СССР 1625999, МПК F 03G 6/00,
F 24J 2/42, 1991].
Данное техническое решение позволяет использовать лучевую и ветровую компоненты
солнечной энергии окружающего пространства при выработке электроэнергии, стабилизировать ее выработку за счет совмещения указанных компонент солнечной энергии и применения теплоаккумуляторов, но также не обеспечивает достижения технико-экономических показателей и значительных мощностей энергоустановки, сравнимых с мощными
теплоэлектростанциями, в силу ограниченности используемых компонент солнечной
энергии и традиционности используемых конструкторских решений, не обеспечивающих
технико-экономических условий конкурентоспособности.
Задачей настоящего технического решения является создание мощной и конкурентоспособной относительно традиционных ТЭЦ энергетической установки, использующей
утилизацию низкопотенциальных экологически чистых природных источников энергии в
виде всего комплекса наиболее доступных компонент солнечной энергии окружающей
среды, многоплановое применение аэродинамических конструкций, различных комбинаций ветронаправляющих, лучеотражающих и гелиопоглощающих поверхностей и специальных технологических установок и сооружений, способствующих сбалансированию их
взаимодействия, в том числе за счет оптимизации масштабных пропорций использования
различных компонент солнечной энергии в единой энергоустановке, а также размещение
на свободных гелиопоглощающих и других технологических поверхностях, под одной
технологической кровлей - светопроницаемым и теплоизолирующим покрытием (или рядом связанных направляющими воздухоканалами участков таких кровель) агропромышленного производства, вырабатывающего, с одной стороны, энергетические компоненты,
содействующие увеличению производства электроэнергии, а с другой - ценные продукты
питания и промышленные товары, дающие дополнительный крупный экономический эффект от эксплуатации данного комплекса.
Создание таких энергетических установок нацелено на то, чтобы обеспечивать энергией не только отдельных маломощных потребителей, но и крупные объекты экономики и
бытовое потребление энергии на уровне общегосударственного значения и образовать основу новой экологически чистой и независимой от добычи углеводородного энергетического сырья энергетики, способной ликвидировать возможности энергетических кризисов
как таковых и угрозу экологического разрушения всей среды обитания человека.
Так как предполагается использовать низкопотенциальные, распределенные на значительных пространствах, источники энергии, а на выходе энергоустановки получать значительные концентрированные мощности, соизмеримые с мощностями современных теплоэлектростанций за счет сбора и утилизации компонент солнечной энергии на указанных
больших пространствах с максимальной экономической эффективностью, требуется соз4
BY 9606 C1 2007.08.30
дание крупных нетрадиционных инженерных сооружений в качестве технологических
объектов энергокомплекса, удовлетворяющих требованиям необходимой прочности, долговечности и технологичности при изготовлении и монтаже их элементов, снижения тепловых
потерь в границах этих технологических пространств, а также, исходя из особенностей
преобразования низкопотенциальной энергии, эффективного использования занимаемых
ими площадей для народнохозяйственной деятельности.
Техническим результатом настоящего изобретения, является создание такого энергетического комплекса, а точнее энергетического технологически сбалансированного пространства, которое позволяет, с одной стороны, получать дешевую экологически чистую
концентрированную энергию в его энергоустановках различной мощности, а с другой
стороны, является местом эффективного использования природных условий для жизнедеятельности человека, в том числе хозяйственной и прежде всего агропромышленной, с
потенциалом многократного повышения производительности труда, продуктивности каждого гектара возделываемой поверхности земли, отводимой под сооружение подобных
энергокомплексов.
Частными техническими результатами, создающими технико-экономические условия
для обеспечения крупномасштабного строительства подобных энергокомплексов и привлечения в него для этих целей крупных капиталов, являются снижение величины удельных капиталовложений в их строительство и снижение срока экономической окупаемости
каждого из них до уровня 18 месяцев, возможность обеспечения гибкости проектных решений применительно к частным условиям, местностям и производствам, обеспечение
стабильности выработки электроэнергии во времени, условий для ведения высокопроизводительного низкозатратного животноводства, рыбоводства, растениеводства и т.п., в
том числе управление для этих целей факторами дождеобразования.
Указанный технический результат при осуществлении предполагаемого изобретения
достигается тем, что от известного энергетического комплекса, [а.с. СССР 1625999, МПК
F 03G 6/00, F 24J 2/42, 1991], содержащего гелиопоглощающую поверхность и светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, замкнутое пространство между которыми сообщается с
воздухоотводящей трубой через внутреннюю полость ветротурбины, смонтированной в
корпусе воздухоотводящей трубы и соединенной с электрогенератором, а также теплоаккумулирующий материал, предлагаемый энергетический комплекс отличается тем, что гелиопоглощающая поверхность выполнена в виде, по меньшей мере, трех уровней, первый
из которых установлен на грунтовых и водных поверхностях указанного пространства
и/или поверхности технологических установок прямого энергетического назначения,
включающих теплогенерирующие и теплоаккумулирующие установки и сооружения, а
второй и третий выполнены в виде расположенных друг над другом и охватывающих ветротурбину воздухопроницаемых потолков для направления нагретого и ускоренного потока воздуха к воздухоотводящей трубе, в сторону которой смещен верхний из потолков
относительно нижнего, а светопроницаемое теплоизолирующее покрытие выполнено в
виде отдельных фигурных окон, которые совместно с указанными потолками, а также
размещенными горизонтально, вертикально или же под углом к поверхности земли воздухои лученаправляющими технологическими поверхностями закреплены в проемах несущего
каркаса, выполненного в виде набора закрепленных на несущих конструкциях корпуса
воздухоотводящей трубы основных продольных канатов и/или стальных гибких полос,
расходящихся под углом друг к другу от центра комплекса к его периферии, где они присоединены концами с предварительным напряжением к наружным опорным канатам
и/или их гибким функциональным аналогам, которые, в свою очередь, закреплены с предварительным напряжением на вспомогательных опорах, а также набора дополнительных
поперечных и продольных канатов, зафиксированных относительно основных параллельно,
перпендикулярно и/или под углом к ним, при этом указанный каркас соединен посредством удерживающих канатов с фундаментными основаниями, установленными в проемах
5
BY 9606 C1 2007.08.30
гелиопоглощающей и/или воздухо- и лученаправляющих технологических поверхностей,
а по всей длине каждого из удерживающих канатов закреплены охватывающие его и соединенные друг с другом промежуточные опорные модули, образующие жесткие, ветро- и
сейсмоустойчивые и напряженные посредством удерживающих канатов промежуточные
опоры малого относительно пространства комплекса поперечного сечения, соединенные,
в частности, посредством переходных антифрикционных и эластичных конструктивных
элементов с узлами несущих каркасов наверху и с фундаментными основаниями внизу.
Отличие состоит в том, что несущий каркас выполнен в виде двух слоев, пространство
между которыми соединено с внешней средой по периметру комплекса, а области его
центра - с внутренним его пространством и/или дополнительными каналами для прохода
предварительно нагретого и ускоренного потока воздуха к ветротурбине.
Отличие состоит в том, что вспомогательные опоры выполнены в виде полых цилиндров с установленными на них вспомогательными ветротурбинами, соединенными с электрогенераторами, а их внутренние полости, связанные с внешней средой посредством
регулируемых задвижек, заполнены указанным теплоаккумулирующим материалом, в
среде которого установлены электронагреватели, подключенные через устройства управления, связанные с компьютерным центром, к электрогенераторам.
Отличие состоит в том, что над поверхностью светопроницаемого теплоизолирующего покрытия установлены, преимущественно в вертикальных плоскостях, по меньшей мере четыре ветронаправляющие стенки, выполненные из светопроницаемого материала
и/или материала, способного направить солнечные лучи на гелиопоглощающие поверхности, а к воздухоотводящей трубе прикреплено соединенное с указанными стенками наружное ветрозаборное цилиндрическое кольцо, внутри которого установлено связанное, в
частности, с электрическим генератором вспомогательное аэродинамическое ветроколесо
с опорами вращения, прикрепленными к несущим конструкциям корпуса воздухоотводящей трубы, и с лопастями, приводимыми во вращение при движении ветрового потока во
внутренней полости наружного ветрозаборного кольца.
Отличие состоит в том, что вращающаяся часть вспомогательного аэродинамического
ветроколеса механически связана через верхний торец воздухоотводящей трубы с вращающейся частью опоры вращения тягового аэродинамического ветроколеса, установленного во внутренней полости воздухоотводящей трубы, причем направление вращения
последнего при работе комплекса соответствует направлению вращательного движения
нагретого воздуха, выходящего из ветротурбины.
Таким образом организованное пространство вокруг воздухоотводящей трубы используется как интегратор комплекса энергетических компонент (в составе температуры нагрева гелиопоглощающих поверхностей, температуры и влажности воздуха в замкнутых
пространствах, заключенных между светопроницаемым и теплоизолирующим покрытием
и гелиопоглощающими поверхностями, скорости приземного ветропотока, проходящего
над светопроницаемым покрытием вдоль наружной поверхности воздухоотводящей трубы
через аэродинамическое ветроколесо в виде потока, вращающегося вокруг оси воздухоотводящей трубы, скорости атмосферного ветропотока над воздухоотводящей трубой, температуры поверхности воздухоотводящей трубы, температуры и давления воздуха в
атмосфере над воздухоотводящей трубой, выходом которого является усилие, приложенное к лопастям турбины) и позволяет достичь указанного технического результата, а
именно получить дешевую экологически чистую электроэнергию высокой мощности.
Следствием указанной организации технологического пространства энергетического
комплекса с учетом особого соединения гелиопоглощающих поверхностей, светопроницаемых покрытий, теплоизолирующих в своей части эти поверхности от окружающей
среды, в сочетании с лучеотражающими поверхностями, направляющими потоки прямых
и отраженных солнечных лучей на заданные участки гелиопоглощающих поверхностей в
зависимости от положения солнечного диска на небосводе, воздухо-ветронаправляющими
6
BY 9606 C1 2007.08.30
устройствами и сооружениями, соединяющими по воздушным каналам отдельные участки
гелиопоглощений и теплогенераций, помещений с нагреваемым посредством различных
экзотермических технологий воздухом, образованных последними, и ветротурбины с воздухоотводящей трубой, позволяющей обеспечить комплексное взаимодействие нагретого в
названных помещениях и участках воздуха с потоками наружного естественного ветра и
перепадом температуры и барического давления вдоль оси воздухоотводящей трубы в
общем едином аэродинамическом процессе, и являются возможности строительства не локальных гелиотеплоэлектрических установок, обеспечивающих энергией только отдельных
маломощных потребителей, но исключительно мощной системы гелиоаэробарических
(так их правильнее называть в изложенном аспекте) теплоэлектростанций общегосударственного значения. Однако для реализации указанных возможностей, кроме разработки нестандартных принципиальных решений, требуется применение новых конструкторских
подходов и таких компоновок составных элементов и оборудования гелиотеплоэлектрических станций, которые и обеспечили бы указанные технологические возможности совмещения в едином комплексе сразу целого ряда компонент проявления солнечной энергии и
которые вместе с тем не приводили бы к удорожанию строительства их относительно типичных ТЭЦ. Эти нестандартные конструкторские подходы должны также обеспечивать
такую конструктивную гибкость многовариантных проектных решений, которая позволила бы легко приспосабливать строящиеся гелиоаэробарические теплоэлектрические станции к любым местным особенностям, действующим производствам, отдельным объектам
хозяйствования, агропромышленным комплексам и населенным пунктам, обеспечивать
высокую надежность и удобство их в эксплуатации.
Главная концепция настоящего предполагаемого изобретения, после комплексной
увязки всех гелиоаэробарических процессов, выстраивается на использовании и проектноконструкторском развитии того оригинального понимания, что так называемый, по аналогии
с ТЭЦ на энергетическом сырье, "котел" как средство преобразования тепла в механическую энергию в случае гелиоаэробарических теплоэлектростанций (ГАБ ТЭС) не требует
высокопрочных и массивных технологических систем из металла, в которых производится
сжигание энергетического сырья, выработка перегретого пара высокого давления, его
конденсация после турбины и отвод по трубомагистралям нагретой, при конденсации пара, воды для нужд жилых массивов и производственных объектов в качестве дорогостоящего способа поддержания коэффициента полезного действия ТЭЦ на минимально
допустимом уровне, а представляет собой (так называемый "котел" в ГАБ ТЭС) всего
лишь полностью или частично замкнутое и свободное воздушное пространство, образованное светопроницаемым и теплоизолирующим покрытием, гелиопреобразующими и
лучеотражающими поверхностями, территориями, участками и полами, свободными для
их эффективного хозяйственного использования, для установки специального технологического оборудования. Но подход к проектированию и строительству такого "котла" должен
быть изобретательным. Поскольку солнечная радиация, как и поток естественного ветра,
является низкопотенциальным источником энергии (например, осредненная по году мощность солнечной радиации может составлять 0,3-0,1 кВт/м2), то для получения общей
мощности солнечного теплоизлучения, например, в 20 тыс. кВт потребуется накрывать
светопроницаемым теплоизолирующим материалом территории, соответственно, от 60 до
200 тысяч квадратных метров, то есть территории, ограниченные квадратами со стороной
от 250 м до 450 м. Для получения больших мощностей стабильного и высокоэкономичного
производства электрической энергии потребуется не только соответствующее увеличение
территорий, накрытых светопроницаемым и теплоизолирующим покрытием, но и увеличение диаметра и высоты воздухоотводящей трубы, а также наиболее эффективное хозяйственное использование различных участков крытых территорий в оптимальной и
сбалансированной увязке с технологией работы упомянутого так называемого "котла"
в ГАБ ТЭС.
7
BY 9606 C1 2007.08.30
Из этого следует, что мощная гелиоэнергетика может быть практически реализована
только лишь при охвате светопроницаемым и теплоизолирующим покрытием масштабных территорий, и значит для нее должны быть обеспечены, как минимум, два безусловно
необходимых условия в их комплексной увязке:
а) высокая технологичность и дешевизна изготовления светопроницаемых и теплоизолирующих покрытий, ветро- и лучеотражающих поверхностей с максимальной утилизацией под этой "кровлей" всевозможных тепловых потерь;
б) экономически эффективное использование "котла" гелиоэнергетических станций территории и объема, накрытых светопроницаемыми теплоизолирующими покрытиями, в
важнейших хозяйственно-экономических целях, наиболее приспособленных к такому
"котлу".
Только на этом фундаменте концептуального и конструкторско-технологического создания гелиоэнергетических систем даст решающий эффект и третий важнейший фактор:
соединение тепловых потоков, созданных энергией солнечных лучей, с ветроаэробарическими энергетическими процессами, взаимно усиливающими друг друга.
Исходя из этого, в зоне крытых светопроницаемым и теплоизолирующим материалом
территорий может быть весьма эффективно организовано тепличное выращивание овощей, ягод и фруктов, на их периферии - животноводство, птицеводство, непрерывное производство рыбопродукции на базе технологических водоемов, а в центральной зоне,
охватывающей воздухоотводящую трубу, согласно концепции изобретения, могут быть
организованы компактные промышленные производственные процессы, связанные с повышенным тепловыделением, для которых необходима воздухоотводящая труба и приспособленные свободные помещения. К последним можно отнести энергоемкие производства
стеклопродукции, в том числе выпуск стеклянных пленок как материала для светопроницаемых и лучеотражающих теплоизолирующих покрытий, производство литья из алюминия
и пластмассы для ремонта и развития ГАБ ТЭС, переработка отходов животноводческих
ферм, птицеферм и отходов фабрик по производству продукции, которая дает весьма полезные продукты для сельскохозяйственных производств в виде удобрений и кормов и
является экзотермическим процессом, то есть процессом со значительным выделением
тепла, а также хлебопекарное, горячеконсервное производства и другие, связанные с тепличным агрокомплексом ГАБ ТЭС. Указанным производственным процессам технологически необходимы крытые помещения с хорошо организованной тепловентиляцией и
подачей внутрь свежего воздуха, высокие вытяжные трубы, и, следовательно, такие технологические процессы и технология ГАБ ТЭС взаимно дополняют друг друга и в большой мере повышают технико-экономическую эффективность каждого из них. При
обеспечении конструктивной гибкости и легкости светопроницаемых, лучеотражающих и
теплоизолирующих покрытий в ГАБ ТЭС последние могут с целью производства электроэнергии также охватывать, например, кровли горячих металлургических цехов, через которые вентсистемами выбрасывается большое количество нагретого воздуха и которые в
ясные дни воспринимают на себя значительное количество солнечной энергии, теплые
дома и улицы городских поселений и т.д. Тем самым может осуществляться эффективная
утилизация тепловых отходов, то есть достигаться решение еще одной из кардинальных
проблем нового века.
Другой важнейшей особенностью так называемого "котла" в ГАБ ТЭС, используемой
в настоящем изобретении, является то, что его светопроницаемое, теплоизолирующее покрытие, ветро- и лученаправляющие поверхности не нуждаются в жестких несущих конструкциях, а могут быть эластичными в различных конфигурациях и настолько прочными,
насколько это необходимо, чтобы надежно выдерживались наружные и внутренние ветропотоки, а также перепады барического давления во внутренней воздушной среде мощного
энергетического производства, и конечно, чтобы они были устойчивыми в критических
проявлениях атмосферных условий. Таким образом, согласно настоящему изобретению,
8
BY 9606 C1 2007.08.30
несущий каркас кровли - светопроницаемого и теплоизолирующего покрытия, ровно как и
ветронаправляющих, лучеотражающих поверхностей, в мощных гелиоаэробарических теплоэнергетических комплексах может выполняться из канатов, гибких стальных полос, но
в предварительно напряженных специальных конструкциях, например, из весьма прочных
капроновых канатов, которые с одной стороны закрепляются относительно несущих конструкций корпуса воздухоотводящей трубы, а с другой стороны - относительно прочных
несущих конструкций, выполненных по периферии светопроницаемого покрытия, с сильным предварительным напряжением относительно последних. Например, если представить светопроницаемое теплоизолирующее покрытие в виде квадрата, в центре которого
расположена прочная и жесткая несущая база воздухоотводящей трубы, то в каждой из
четырех вершин этого квадрата, по меньшей мере, должны быть установлены четыре опоры необходимой прочности и высоты, между которыми, как грани квадрата, натягиваются
тарировочными натяжными устройствами весьма прочные несущие наружные опорные
канаты. Более того, эти канаты должны быть наиболее прочными из всех используемых в
ГАБ ТЭС канатов, могут быть даже стальными, ибо они образуют собой вторую, после
несущей базы воздухоотводящей трубы, главную несущую конструкцию, к которой по
всей периферии закрепляются с натяжением окончания продольных канатов, закрепленных
в центре относительно несущей базы воздухоотводящей трубы. Поперек этих продольных
предварительно напряженных канатов, закрепляясь относительно них, размещаются поперечные канаты, параллельно наружным опорным канатам - граням периферийного
квадрата светопроницаемого и теплоизолирующего покрытия, а также вертикальные, горизонтальные и наклонные каркасы, несущие указанные выше технологические поверхности. Таким образом построенная канатная сетка как несущий каркас последних образует
проемы - ячейки различной формы по образу оконных проемов, в которых могут быть
весьма прочно закреплены своеобразные так называемые "застекленные оконные рамы", в
частности металлические формы соответствующих конфигураций и размеров, в которых
натянута и закреплена светопроницаемая, лучеотражающая и воздухонаправляющая
пленка, например стеклянная высокопрочная пленка толщиной 10-50 микрон, способная
пропускать весь спектр солнечных лучей, включая ультрафиолетовые. При автоматизированном проектировании ГАБ ТЭС и заводском изготовлении "окон" модификации их
форм не представляют сложности.
Упомянутые периферийные и другие опоры могут изготавливаться не из тяжелого и
недостаточно прочного бетона, а из бетонозаменяющих материалов, которые производятся на промышленной основе, прочнее, легче и значительно дешевле железобетонных конструкций, в том числе для высоких труб. Решая вопрос о достижении нестандартной
гибкости технологических пространств энергетических комплексов, суть конструкторских
находок заключается не в самом применении гибких канатов, как таковых, а в создании
специальных напряженных конструкций из них, совместно с опорной базой, которые в
значительной мере определяют экономическую эффективность гелиоэнергетического
комплекса, а в ряде случаев определяют и саму возможность его реализации.
Чтобы строго формировать профиль несущего канатного каркаса, а значит, и профиль
светопроницаемого и теплоизолирующего покрытия или ветронаправляющих, лучеотражающих и гелиопоглощающих поверхностей, особенно расположенных выше уровня
почвы под различными углами к нему, в настоящем изобретении предусмотрено, как указано выше, применение также специальных промежуточных поддерживающих опор относительно малого поперечного сечения, определяющих величину провеса, то есть стрелу
прогиба канатов, образующих канатную сетку. Достигается это следующим образом. Для
удержания канатной сетки относительно технологической поверхности любого назначения в ГАБ ТЭС в условиях колебания внутреннего давления в энергокомплексах, а также
при значительных внешних ветровых нагрузках, применяются вертикальные удерживающие канаты, которые, согласно проектным решениям, закрепляются в соответствующих
9
BY 9606 C1 2007.08.30
местах несущей канатной сетки к узлам пересечения продольных и поперечных канатов, а
внизу - к фундаментам, выполненным в почве, сквозь проемы, сделанные в технологических поверхностях. Для образования поддерживающих опор эти канаты протягиваются
через промежуточные опорные модули, которые могут иметь призматическую или цилиндрическою форму и определенную конструктивно заданную высоту, и эти модули, стыкуясь между собой, выстраиваются один над другим вдоль вертикального удерживающего
каната, образуя вертикальную составную опору. Чтобы эта опора приобрела жесткость и
прочность, она при монтаже предварительно напрягается удерживающим канатом с расчетно-заданным усилием между узлом пересечения продольного и поперечного канатов
наверху и упомянутым фундаментным основанием в почве. В результате такая составная
опора становится весьма жесткой при всей ее легкости, а торцы ее состыковываются в
верхней части с узлом канатной сетки через конструктивный элемент скольжения или качения, а в нижней части - с фундаментным основанием через упругий элемент, например
тарельчатую пружину, которая деформирована на расчетную величину заданным предварительным напряжением удерживающего каната. В таком случае светопроницаемое и теплоизолирующее покрытие, а также другие технологические поверхности сохраняют
высокую гибкость, достаточную для их монтажа даже на крупных водоемах, и оказываются прочно закрепленными, с заданной конфигурацией относительно реальных форм и условий отведенной территории. Описанное конструктивное исполнение несущих каркасов
позволяет выполнять их, несмотря на определенные требования прочности, исключительно дешевым способом и любых заданных размеров.
Согласно предполагаемому изобретению, дополнительно важное применение получают и наружные несущие цилиндрические опоры, установленные в вершинах канатного
квадрата или многоугольника, образующего периферийное закрепление гибких несущих
конструкций. На этих опорах или части из них устанавливаются ветротурбины собственных нужд ГАБ ТЭС, опоры вращения которых закрепляются относительно наружных поверхностей этих опор. С ветротурбинами собственных нужд связаны электрогенераторы,
которые предназначены, главным образом, для аккумулирования запасов тепловой энергии на периоды ночного времени и неблагоприятных погодных условий. Теплоаккумулирующий материал размещается во внутренней полости пустотелых опор и может
представлять собой, например, воздухопроницаемую кладку из кирпича, который нагревается электронагревателями, располагаемыми с определенным шагом на определенном
участке опоры-трубы и запитанными через устройства управления от электрогенераторов.
В таком случае воздух из окружающей среды частично пропускается сформированным
каналом через нагретый теплоаккумулирующий материал, когда в этом возникает необходимость, и направляется по ветронаправляющим каналам, в частности, в специальные технологические энергонасыщающие каналы, формирующие ветропоток через ветротурбину.
В качестве теплоаккумулирующего материала, размещаемого в упомянутых опорах трубах, может быть использована также и вода, другие материалы в зависимости от проектной конструкции ГАБ ТЭС.
Чтобы придать более эффективные теплоизолирующие показатели светопроницаемому покрытию, другим технологическим поверхностям, несущие каркасы вместе с вмонтированными в их ячейках "окнами" выполняются, в частности, из двух слоев. В этой связи
в периферийной области светопроницаемого покрытия выполняются проемы для засасывания атмосферного воздуха, который с необходимой скоростью, вбирая в себя теплопотери снизу, проходит между этими двумя слоями к центральной части - к месту входа
нагретого воздуха в энергетический центр и главную ветротурбину. Это продвижение
воздуха внутри, между слоями канатной сетки, осуществляется различными способами, в
том числе и под инжекционным воздействием скоростного потока воздуха, поступающего
в ветротурбину. Кроме того, для снижения теплопотерь через светопроницаемое теплоизолирующее покрытие за счет инфракрасного излучения внутренний слой покрытия соответственно тонируется.
10
BY 9606 C1 2007.08.30
Если на свободных гелиопреобразующих поверхностях размещены технологически
совместимые агропромышленные объекты, а под гелиопотолками в их различных исполнениях - энергоемкое экзотермическое оборудование в качестве вспомогательных теплоаккумуляторов и испарителей влаги, то в этом случае усилие, приложенное к лопаткам
ветротурбины, возрастает за счет дополнительных тепловых потоков, позволяющих необходимым образом формировать и ускорять воздухопоток повышенной влажности, что повышает эффективность работы энергетического комплекса.
Указанное технологическое совмещение открывает также путь к предельной интенсификации АПК за счет использования для его нужд технически совершенных средств автоматического управления и обслуживания энергокомплекса, имеющих большие внутренние
резервы (на случаи аварийных или экстремальных ситуаций), в том числе, и лимита времени высококвалифицированного персонала - для разнообразного обслуживания технологического оборудования, который будет работать в данном энергопроизводстве, как
правило, в дежурном режиме.
Поток естественного ветра, обтекающий светопроницаемое и теплоизолирующее покрытие как купол, направляется снаружи вдоль воздухоотводящей трубы к ее верхнему
торцу с помощью самой трубы (посредством вспомогательных переходных аэродинамических поверхностей) и четырех ветронаправляющих стенок, которые примыкают к
поверхности светопроницаемого покрытия и к специально установленному наружному
ветрозаборному кольцу. Последнее охватывает корпус трубы с определенным зазором и
фиксируется относительно нее, например, с помощью несущего диска с отверстиями (для
прохождения ветропотока), закрепленного на несущей конструктивной базе воздухоотводящей трубы перпендикулярно к ее поверхности. Кольцо ветрозаборное может выполняться из легких и прочных составных конструкций, стягиваемых друг с другом в
процессе монтажа. Внутри этого наружного ветрозаборного кольца размещается вспомогательное наружное аэродинамическое ветроколесо, опоры вращения которого зафиксированы относительно корпуса трубы в верхней ее части посредством упомянутого диска, а
по диаметру окончания лопастей образуют минимальный зазор с внутренней поверхностью названного кольца. Таким образом, естественный ветропоток, обтекая, как купол,
светопроницаемое и теплоизолирующее покрытие сверху, концентрируется в своем движении и через ветрозаборное кольцо приводит во вращение расположенное в нем вспомогательное аэродинамическое ветроколесо. Далее он направляется, приобретя вращательное
движение, вверх совместно с выходящим из воздухоотводящей трубы воздухом. Тем самым, за счет такого вертикально сориентированного приземного ветропотока, в воздухоотводящей трубе создается существенное приращение тяги, ускоряющее продвижение
снизу нагретого воздуха к выходу из воздухоотводящей трубы, рождая тем самым за счет
подачи в атмосферные слои над трубой дополнительного количества нагретого воздуха
вторичный процесс усиления тяги путем интенсификации преобразования потенциальной
энергии окружающей среды над воздухоотводящей трубой в кинетическую энергию движущегося вверх воздушного потока, во взаимодействии с термо-аэродинамическими процессами внутренней среды трубы.
Вращающаяся часть вспомогательного аэродинамического ветроколеса, расположенного в наружном ветрозаборном кольце, может быть соединена с электрогенератором или
в другом конструктивном решении - через верхний торец воздухоотводящей трубы с вращающейся частью тягового аэродинамического ветроколеса, закрепленного во внутренней полости воздухоотводящей трубы. При этом направление вращения последнего
соответствует направлению вращательного движения нагретого воздуха, выходящего из
ветротурбины, чем дополнительно создается приращение тяги внутри воздухоотводящей
трубы, посредством чего увеличивается мощность вырабатываемой электроэнергии. Это
направление - по направлению движения часовой стрелки относительно поверхности земли.
В другом варианте реализации такого же энергетического канала вся конструкция,
которая связана с ориентацией движения естественного ветропотока вверх от купола 11
BY 9606 C1 2007.08.30
светопроницаемого и теплоизолирующего покрытия и ветронаправляющих стенок до ветрозаборного кольца и аэродинамического ветроколеса, может быть выполнена за счет установки второй ветротурбины, которая охватывает снаружи первую ветротурбину на
более высоком уровне. Конструкция такой ветротурбины с электрогенератором, однако,
является специальной и является предметом отдельного технического решения. Расположение аэродинамического ветроколеса в ветрозаборном кольце - это конкретный вариант
конструктивного решения, который заменяет пока что отсутствующий ветроэлектроагрегат, который мог бы охватить по диаметру уже действующий, вместе с воздухоотводящей трубой.
В таком развитии конструкции, с целью использования энергии естественного ветра,
отличие названного прототипа состоит и в том, что к корпусу наружного ветрозаборного
кольца прикреплено нижнее основание управляемой вспомогательной воздухоотводящей
трубы, выполненной из легкого гофрированного в горизонтальных сечениях воздухонепроницаемого материала, а верхнее ее основание связано посредством аэродинамического
колпака, выполненного в виде усеченного конуса с подъемным устройством, например,
замкнутым подъемным резервуаром, наполненным легким газом, выполненным с возможностью фиксирования управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы при ее
подъеме вверх в вертикальном положении, причем корпус по окружности верхнего основания указанного конического колпака, образующей свободный проем для прохода воздушного потока, соединен с материалом поверхности управляемой вспомогательной
воздухоотводящей трубы и с верхними концами размещенных в ней внутренних стабилизирующих канатов, нижние концы которых закреплены на корпусе наружного ветрозаборного кольца посредством авторегулируемых натяжных устройств, а внешняя
поверхность корпуса аэродинамического колпака по окружности нижнего его основания
прикреплена посредством внешних стабилизирующих канатов через авторегулируемые
натяжные устройства, например, к вспомогательным опорам.
Внутренний воздухопоток трубы-интегратора сложных термо-аэродинамических процессов дополнительно воспринимает воздействие скорости горизонтального ветропотока,
обтекающего вверху аэродинамическую поверхность конического колпака, что усиливает
тягу в трубе.
Вспомогательная гофрированная воздухоотводящая труба как специальная управляемая надстройка к тяговой воздухоотводящей трубе может быть выполнена, например, в
виде расширяющегося кверху усеченного конуса с гофрированной поверхностью из пленки
или материала на специальной резиновой основе, или материала, армированного различными сетками, из тканей на различной основе и тому подобное. В удачных для элекростанции погодных условиях эта надстройка к тяговой трубе - гофрированный конус располагается в сложенном состоянии благодаря горизонтальным гофрам, на конической
поверхности надстройки, охватывая снаружи названное наружное ветрозаборное кольцо и
воздухоотводящую трубу. Этот гофрированный конус прикрепляется к ветрозаборному
кольцу своим нижним основанием с внешней стороны. Верхнее его основание может в
самом общем конструктивном решении зачаливаться тросами к подъемным механизмам,
которые могут также иметь различную физическую природу и различные варианты исполнения. Главным является сам принципиальный подход к конструкции вспомогательной воздухоотводящей трубы: она должна быть выполнена с гибкоуправляемой по высоте
поверхностью, и при нарастании скорости естественного ветра до 15-20 м/с эта поверхность должна опускаться вниз, вплоть до крайнего нижнего положения, или опускаться в
пределах специально образованных ее отдельных конструктивных участков, либо другим
доступным способом уменьшать ветровую нагрузку на трубу. Тогда такая воздухоотводящая труба может изготавливаться не из железобетона, особо прочного на случай атмосферных и сейсмических перегрузок, а из легкого воздухонепроницаемого материала,
который не подвергается таким нагрузкам, и потому управляемая воздухоотводящая труба
12
BY 9606 C1 2007.08.30
может быть весьма высокой - на сотни и даже тысячи метров и быть при этом дешевой.
Самые главные функции высокой воздухоотводящей трубы в ГАБ ТЭС - создавать мощную тягу и сильные воздушные потоки именно в тихую погоду, в штиль, а также в условиях, когда солнечная радиация мала или отсутствует. В частности, в качестве подъемного
механизма к верхнему основанию управляемой вспомогательной воздухоотводящей тяговой трубы может быть закреплена тороидальная замкнутая полость - подъемный резервуар, увеличивающийся в объеме за счет увеличения давления в нем легкого газа (при
необходимости подъема указанной гофрированной воздухоотводящей надстройки). Эта
замкнутая тороидальная полость обеспечивает необходимое подъемное усилие F и может
выполняться из автономных секций, образующих сужающийся кверху конус. Для защиты
от случайных повреждений такая подъемная коническая конструкция может накрываться
сверху, как колпаком, защитной аэродинамической конической поверхностью из материала повышенной прочности со свободным проемом в плоскости его меньшего, верхнего
основания. Эта коническая поверхность совмещает две технологические функции - механическую защиту подъемного резервуара и аэродинамическое преобразование естественного горизонтального ветра. К торцу поверхности по диаметру ее меньшего основания, к
которой пристыкован верхний торец вспомогательной тяговой гофрированной трубы, закреплены верхние концы расположенных в ней внутренних стабилизирующих канатов,
которые проходят вниз вдоль внутренней конической гофрированной поверхности и закрепляются внизу относительно наружного ветрозаборного кольца через авторегулируемые
натяжные устройства. Наружный диаметр защитной конической поверхности - аэродинамического колпака, накрывающей и защищающей от случайных повреждений подъемный
конус, составленный из тороидальных замкнутых полостей с легким газом (особого исполнения "дирижабль"), соединен, например, четырьмя наружными стабилизирующими
канатами через авторегулируемые натяжные устройства, в частности, со вспомогательными опорами - башнями, к которым закреплены наружные опорные канаты несущей канатной сетки комплекса. При этом каждая из указанных замкнутых тороидальных полостей
"дирижабля" может пополняться легким газом автономно с применением, например, испарительной жидкости, что обеспечивает необходимую надежность такого "дирижабля", в
технологическом взаимодействии с наземными емкостями, заполненными легким газом.
Таким образом, подъемная газонаполненная полость - так называемый "дирижабль",
приводя путем всплытия в рабочее натянутое состояние вспомогательную управляемую
гофрированную надстройку, обеспечивает максимальное расчетное предварительное натяжение внутренних стабилизирующих канатов, которые образуют таким путем вполне
устойчивую, противостоящую ветру заданной предельной величины, конструкцию. Поверхность вспомогательной управляемой надстройки, материал которой, сохраняя в рабочем своем положении слегка выделяющиеся гофры, прижимается ветром к внутренним
стабилизирующим канатам снаружи. В результате этого за счет предварительного натяжения
наружных стабилизирующих канатов, фиксирующих "дирижабль" наверху в заданном горизонтальном положении, конструкция управляемой вспомогательной воздухоотводящей
трубы может быть устойчивой и работоспособной до предельных ветровых скоростей в
25-30 м/с. Это - двукратный запас относительно проектного значения скорости ветра, достаточного по условиям выработки электроэнергии. Устойчивость управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы усиливается также проходящим внутри нее потоком
теплого воздуха.
Когда скорость ветра достигает 15-20 м/с, необходимость в такой надстройке показателям мощности электростанции отпадает, и она автоматически убирается, плавно и быстро опускаясь в свое исходное положение, и накрывается сверху аэродинамическим
колпаком - конусом, продолжающим исполнять свои аэродинамические функции и в этом
крайнем нижнем положении, над базовой воздухоотводящей трубой.
Следовательно, отличие предложенного устройства состоит и в том, что замкнутый
подъемный резервуар выполнен из автономных секций, внутрь, по меньшей мере, одной
13
BY 9606 C1 2007.08.30
из которых помещена испарительная жидкость в качестве дополнительного регулятора
подъемной силы, энергетически связанная с электронагревателями, подключенными через
устройство управления и электрические соединения к системе электроснабжения энергетического комплекса.
Это позволяет через управление парообразованием испарительной жидкости дополнительно регулировать величину подъемной силы F "дирижабля", увеличивая устойчивость
конструкции.
Энергетический канал, посредством которого осуществляется нагрев испарительной
жидкости в замкнутом подъемном резервуаре, может быть выполнен посредством индукционной или термоконтактной передачи.
Управляемая вспомогательная воздухоотводящая труба и накрывающий ее сверху защитный аэродинамический колпак "дирижабля" покрываются темным и светлым цветами
красок, согласно известным правилам, оснащаются сигнальным освещением, а кроме того,
дополнительно в солнечную погоду воспринимают полезную энергию солнечных лучей,
способствующую увеличению тяги в трубе.
Указанная конструкция воздухоотводящей надстройки может быть спроектирована и
реализована для конкретных случаев настолько надежно и дешево, с применением очень
легких, прочных и доступных материалов, с использованием в особых окружающих условиях также автоматических аварийных парашютов, что может применяться даже в крупных городах, отличающихся высоким тепловым и газовым загрязнением атмосферы. Надо
отметить, к сути настоящего предполагаемого изобретения, что человечество до сих пор
не придавало должного внимания воздухоотводящей трубе как к возможному аэродинамическому интегратору многих процессов в сфере производства энергии, ограничиваясь в
основном ее санитарным и транспортным назначением. В изложенной интерпретации такая труба напоминает по своей значимости историческую роль колеса для человечества.
Данная конструкция открывает эпоху упорной борьбы научной и инженерной мысли за
максимальную высоту, интеграционные и аэродинамические качества управляемой по высоте
прочной, достаточно устойчивой по вертикали и дешевой трубы, измеряемой по высоте
тысячами метров. При соответствующей организации воздушных потоков в пространстве
между гелиопоглощающими поверхностями, светопроницаемым и теплоизолирующим
покрытием, ветро- и лученаправляющими поверхностями и каналами, а также в самом
воздухоотводящем канале предельная высота подъема управляемой надстройки к воздухоотводящей трубе может быть оптимизирована в любом регионе мира таким образом,
чтобы достигалось экономически выгодное производство электрической и тепловой энергии в любых необходимых количествах.
Кроме того, в качестве отличия предложенного устройства от названного прототипа,
применительно к ряду климатических зон и районов, где будет предусмотрено строительство гелиоэнергетических комплексов, следует указать то, что во внутренней полости воздухоотводящей трубы расположен несущий каркас, выполненный с возможностью подъема
над последней на высоту, соответствующую максимальной высоте подъема управляемой
вспомогательной воздухоотводящей трубы, в верхней части которого закреплены натяжные устройства, соединенные посредством канатов с верхним основанием вспомогательной воздухоотводящей трубы.
В этом случае расширяются варианты оптимизации мощностного ряда и экономических затрат на строительство ГАБ ТЭС в различных климатических зонах.
Конструкция гибкой управляемой надстройки к воздухоотводящей трубе в ГАБ ТЭС
может выполняться также в виде раздвижного тубуса, а также с чередованием колец из
тонкого металла и эластичного складывающегося материала, с фланцевым закреплением
соседних элементов из любого материала в выстраивающейся конической трубе, с использованием различных видов стабилизирующих канатов, с дублированием "дирижаблей" и т.п.
Управляемая вспомогательная воздухоотводящая труба может снизу закрепляться и непосредственно к корпусу воздухоотводящей трубы.
14
BY 9606 C1 2007.08.30
Кроме того, во внутренней полости управляемой вспомогательной воздухоотводящей
трубы, у верхнего торца воздухоотводящей трубы, может быть установлено устройство
инжекции свободных зарядов или ионов, через которое проходит движущийся вертикальный поток нагретого воздуха и которое может быть соединено с заземляющим контуром
энергетического комплекса через устройство управления, подключенное к компьютерному центру последнего.
В этом случае возникает возможность подачи в дождеобразующие слои атмосферы
ионизированных катализаторов дождеобразования, что создает условия для ускоренной
коагуляции паров и микрочастиц воды в атмосфере, содействуя образованию дождевых
облаков, и это позволит в определенной мере управлять погодой в целях более эффективного агропроизводства в районах, прилегающих к энергетическому комплексу.
Если, например, над вспомогательным ветроколесом воздухоотводящей трубы установлены легкие диски, на которых образованы остроконечные штыри, покрытые материалом с малой работой выхода электронов, то теплый воздух с частицами примесей в нем,
создавая трение об эти штыри, будет наполняться свободными, истекающими из штырей
электронами. Примеси, компоненты воздуха будут ионизироваться или наэлектризовываться свободными электронами и высоко в атмосфере, за пределами управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы, будут происходить необходимые для возникновения
дождя процессы коагуляции паров и мельчайших частиц воды, а также усиливаться тяга
движения воздушного потока вверх, в связи с наличием в высоких слоях атмосферы положительных зарядов и электрических полей высокого напряжения, порожденных процессами естественного испарения влаги с поверхности планеты. Если же на вращающемся
вспомогательном ветроколесе будут закреплены кисти с волосками, соответствующим образом покрытые специальными материалами на тонком слое поверхности, то трение этих
кистей об упомянутые диски с инжектирующими заряды штырями может интенсифицировать истечение тех или иных зарядов в скоростной поток воздуха, а также позволит,
кроме того, получать высокие напряжения для электронного управления некоторыми процессами в трубе, в частности, используя энергию выходящего из трубы нагретого воздухопотока. Например, с целью усиления тяги может быть организовано высоковольтное
сопровождение по высоте воздухоотводящей трубы мелкодисперсных порций жидкости
или определенных веществ, периодически впрыскиваемых в движущийся поток воздуха,
что будет обеспечивать образование управляемых резонансных процессов в поднимающемся вверх ветропотоке и вихревых процессов в нем экономичными средствами. Можно
утверждать, в соответствии с излагаемой концепцией, что конструкции воздухоотводящих
труб в ГАБ ТЭС будут развиваться как автоматизированные многомерные интеграторы
энергетических компонент, как генераторы управляемых высокоэффективных аэродинамических процессов, а также как управляемые стимуляторы атмосферных осадков.
На графических иллюстрациях приведен конкретный вариант реализации энергетического комплекса согласно предполагаемому изобретению.
На фиг. 1 показан энергетический комплекс в схематическом разрезе, проходящем через воздухоотводящую трубу в центре и вспомогательные опоры на периферии.
На фиг. 2 дано схематическое представление энергетического комплекса в плане со
схемой расположения канатов его несущего каркаса, закрепления светопроницаемых, теплоизолирующих и других технологических поверхностей.
На фиг. 3 показана схема закрепления каркаса ветронаправляющих стенок, размещения их несущих канатов, воздухонепроницаемого, лучеотражающего, гелиопоглощающего материала в них.
На фиг. 4 показана схема присоединения управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы со вспомогательным оборудованием.
Энергетический комплекс (фиг. 1, 2) включает в себя гелиопреобразующую поверхность 1 в виде слоя почвы, грунта или специальных покрытий в качестве темных, лучеот15
BY 9606 C1 2007.08.30
ражающих и ветронаправляющих полов, а также специального технологического оборудования прямого энергетического назначения (на фигурах оно в автономном виде не показано), теплоизолированное пространство 2, светопроницаемое теплоизолирующее
покрытие 3, воздухоотводящую трубу 4, ветротурбину 5, с которой сочленен электрогенератор 6. Циркулирующий в полностью или частично замкнутом пространстве воздух и
ветропотоки указаны цифрой 7. Пространство 2 сообщается с воздухоотводящей трубой 4
через воздухозаборную полость 8 ветротурбины 5. Воздухоотводящая труба 4 условно показана начинающейся от гелиопреобразующей поверхности 1, а на самом деле она начинается над ветротурбиной 5, ниже которой расположены ее несущие конструкции в виде
опор призматической или конической формы. Несущий каркас светопроницаемого и теплоизолирующего покрытия, а также других технологических поверхностей выполнен
посредством продольных канатов-стяжек 9 (фиг. 2), в частности, в виде капроновых и
стальных канатов и/или гибких стальных полос, которые в центральной части закреплены
относительно несущей конструкции воздухоотводящей трубы 4. Периферийная часть несущего каркаса выполнена, по крайней мере, из четырех вспомогательных опор 10, между
которыми закреплены через натяжные устройства 11 наиболее мощные наружные опорные канаты 12, к которым закрепляются продольные канаты-стяжки 9. Поперек последним расположены и закреплены относительно них вспомогательные поперечные и
продольные канаты 13, которые в общем виде образуют горизонтальные, вертикальные и
наклонные, расположенные под углами к поверхности земли и к наружным опорным канатам 10 канатные конструкции, в ячейках которых закрепляются материалы, образующие
соответствующие технологические поверхности. Пересечением канатов образованы проемы, ячейки, внутри которых закрепляются формы 14, выполненные, например, из тонкого
металла с расположенными на их гранях захватами для высокопроизводительного закрепления к канатам, а между гранями этих форм закреплен светопроницаемый, теплоизолирующий или другой технологический материал 15, например, из стеклянной пленки
толщиной до 50 микрон, на которой нанесены те или иные покрытия.
Опоры 10, к которым закреплены наружные опорные канаты 12, выполнены в виде
полых цилиндров или призм из легких бетонозаменяющих материалов путем состыковки
их конструктивных элементов и предварительного напряжения, в составе всей конструкции опор, фундаментных оснований, цилиндрических или иных втулок (на фиг. 1 не показаны). На этих опорах 10 установлены вспомогательные ветротурбины 16, к которым
присоединены электрогенераторы 17. Во внутренней полости опор 10 размещается теплоаккумулирующий материал 18, например, в виде кирпичной воздухопроницаемой кладки,
и в этой же полости, с определенным шагом по высоте опоры 10, установлены электронагреватели 19, подключенные к электрогенераторам через полупроводниковые устройства 20,
управляемые от компьютерного центра энергетического комплекса (на фигурах не показан). В зависимости от применяемого вида теплоаккумулирующего материала цилиндрические втулки, составляющие опору 10, могут содержать между собой специальный
уплотнительный материал. Организация воздухопотока внутри и снаружи опоры 10 и
схема подачи нагретого воздуха в пространство 2 конструктивно не раскрыты. В других
вариантах к вспомогательным ветротурбинам электрогенераторы могут не присоединяться, тогда электронагреватели будут запитаны от других электрогенераторов.
Несущий каркас и формы 14 для светопроницаемого и теплоизолирующего покрытия
3 или других технологических материалов выполнены совместно в два слоя, между которыми образована внутренняя полость 21, связанная с воздухозаборной полостью 8 ветротурбины 5 в центральной части, а на периферии - с окружающей средой.
В верхнем слое светопроницаемого, теплоизолирующего покрытия выполнены проемы 22 в качестве одного из каналов для подачи воздуха 7 в полость 21.
Оба слоя несущей канатной сетки закреплены между собой с помощью прочных перемычек 23. Для удержания несущей канатной сетки изнутри использованы удерживающие ка16
BY 9606 C1 2007.08.30
наты 24 (показаны штриховой линией), которые вверху закреплены в силовых узлах канатной сетки, где установлены перемычки 23, а внизу - к фундаментным основаниям 25,
выполненным в грунте, в проемах гелиопреобразующей поверхности 1. На удерживающие канаты 24 одеты в данном варианте реализации цилиндрические втулки 26, выполненные из бетоно- и металлозаменяющих материалов, которые зафиксированы друг
относительно друга по торцам, за счет чего образованы промежуточные опоры 27 в виде
колонн, предварительно напряженных удерживающими канатами 24 для придания им
требуемой прочности и жесткости. Для снижения износа несущей канатной сетки при
воздействии сильных порывов ветра или импульсов барического давления внутри пространства 2, в местах закрепления промежуточной опоры 27 размещены конструктивные
элементы 28, верхний из которых обеспечивает эффект проскальзывания, а нижний - эффект эластичного напряжения, например, посредством тарельчатой пружины, благодаря
которым промежуточная опора "дышит" при импульсных, переменных нагрузках.
В прилегающей к воздухоотводящей трубе зоне размещены дополнительные гелиопреобразующие поверхности - гелиопотолки 29, выполненные в части своей поверхности
из воздухопроницаемого гелиопоглощающего материала, а также, в зависимости от конкретных условий и проектных решений, с применением лучеотражающих (лученаправляющих) материалов. На фиг. 1 воздухопроницаемые гелиопоглощающие поверхности
гелиопотолков показаны прерывистыми линиями и схематически изображено движение
нагреваемого воздуха 7 через них в воздухозаборную полость 8 ветротурбины 5. Гелиопотолки 29 размещены друг над другом, но верхний гелиопоглощающий потолок сдвинут в
горизонтальной плоскости относительно нижнего в сторону к воздухоотводящей трубе в
соответствии с продвижением предварительно нагретого и ускоренного воздухопотока из
пространства 2 и далее, последовательно энергонасыщаясь и термо-аэродинамически преобразуясь, в воздухозаборную полость 8 ветротурбины 5. Размещение технологических
поверхностей и специального энергонасыщающего оборудования на гелиопотолках 29 и
после них, содействующих завихрению воздушного потока перед входом в ветротурбину 5,
не показано.
Под гелиопотолками и в зонах, куда не проникают прямые и отраженные солнечные
лучи, размещено энергоемкое и экзотермическое оборудование, которое на фиг. 1 также
не показано.
Для концентрации приземного ветропотока энергетический комплекс дополнительно
снабжен четырьмя вертикальными ветронаправляющими стенками 30, выполненными на
несущих канатных или функционально подобных каркасах 31 (фиг. 3), в ячейках которых
закреплены формы 14 со светопроницаемым ветронаправляющим материалом 15, например,
из стеклянной пленки или материалом, совмещающим наряду с ветроотражением другие
технологические функции. Последний отмечен как элемент в ячейке стенки 30 вертикальной штриховкой, в одном из участков каркаса 31. Несущие каркасы ветронаправляющих
стенок закреплены одной стороной к несущей конструктивной базе воздухоотводящей
трубы 4, (а фактически - к наружному воздухозаборному кольцу, охватывающему ее),
другой - к опорам 10, а снизу - к несущему каркасу светопроницаемого теплоизолирующего покрытия 3. Для приема концентрированного ветропотока на несущей конструктивной базе воздухоотводящей трубы 4 закреплено ветрозаборное наружное кольцо 32 (см.
фиг. 4), опирающееся на закрепленный относительно воздухоотводящей трубы диск 33 с
отверстиями в нем для прохождения ветропотока 7, к которому присоединены ветронаправляющие стенки (30). Во внутренней полости наружного ветрозаборного кольца 32
размещено вспомогательное ветроколесо 34, лопасти 35 которого с минимальным зазором
примыкают к внутренней поверхности кольца 32, а опоры вращения закреплены относительно несущей конструктивной базы воздухоотводящей трубы. На фиг. 3 не показаны
конструкции, создающие дополнительные аэродинамические условия для продвижения
ветропотока вверх вдоль корпуса трубы, в ветрозаборное наружное кольцо 32.
17
BY 9606 C1 2007.08.30
Вспомогательное ветроколесо 34 связано с тяговым аэродинамическим ветроколесом 36,
расположенным в периферийной части внутренней полости воздухоотводящей трубы 4,
посредством механической связи 37 (показано пунктиром). В этом случае тяговое аэродинамическое колесо 36 выполняет функции компрессора, создающего дополнительную тягу в воздухоотводящей трубе.
Для более эффективного использования перепада давления и температуры в атмосфере
над воздухоотводящей трубой 4 относительно поверхности земли над воздухоотводящей
трубой размещена коническая гофрированная поверхность управляемой дополнительной
воздухоотводящей надстройки (трубы) 38 (фиг. 4), закрепленная по окружности нижнего
основания к наружному ветрозаборному кольцу 32. В исходном положении управляемая
вспомогательная воздухоотводящая труба 38 расположена в самоскладывающемся положении на вспомогательной площадке 39, которая показана пунктиром. Проекция линии
закрепления ее нижнего основания показана точкой 40. Верхнее основание гофрированной поверхности управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы связано с замкнутой подъемной полостью - резервуаром 41, наполненным легким газом, через защитный
аэродинамический колпак 42, выполненный в форме усеченного конуса. Последний закреплен по окружности своего меньшего (верхнего) основания с горловиной гофрированной поверхности управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы 38 и с верхними
концами внутренних специально размещенных в ней стабилизирующих канатов 43, которые на фиг. 4 показаны пунктиром. Они закреплены через авторегулируемые натяжные
устройства 44 к корпусу наружного ветрозаборного кольца 32.
Положение в пространстве, главным образом в горизонтальной плоскости, замкнутой
подъемной полости 41, так называемого "дирижабля", совместно с аэродинамическим защитным колпаком 42, определяется внешними стабилизирующими канатами 45, закрепленными, в частности, на опорах 10 посредством четырех натяжных устройств 46,
автоматически регулируемых в зависимости от силы ветра.
Для создания благоприятных условий к дождеобразованию над внутренним вспомогательным аэродинамическим ветроколесом установлено устройство инжекции 47 свободных зарядов, образования ионов в движущемся воздухопотоке, которое закреплено
относительно наружного ветрозаборного кольца 32 механическим соединением 48, что на
фиг. 4 показано пунктиром. Устройство инжекции 47 соединено через устройство управления 49 с заземлением.
Замкнутая подъемная полость-резервуар 41 разделена на группу секций, что на фиг. 4
не показано. Полость 50 внутри замкнутого подъемного резервуара 41 ("дирижабля") заполнена испарительной жидкостью, например спиртом, в которой в данном конкретном
случае расположены электронагревательные элементы 51, связанные через устройство
управления 52 с сетью электрического снабжения энергетического комплекса.
В данном примере иллюстрируется лишь определенный вариант реализации управляемой
вспомогательной тяговой трубы - гибкой управляемой надстройки к ней. Существует ряд
конструктивных вариантов ее реализации, принимаемых в зависимости от местных условий и проектных параметров ГАБ ТЭС. В частности, один из эффективных вариантов, который имеет, в свою очередь, ряд производных вариантов, основан на сооружении внутри
воздухоотводящей трубы центральной несущей конструкции относительно малого поперечного сечения, расположенной вдоль оси трубы. Высота центральной несущей конструкции должна при этом превышать проектную высоту максимального подъема вверх
гибкой управляемой надстройки. Центральная несущая конструкция может изготавливаться
из стальных профилей, но лучшим решением является применение дерево-металлических
конструкций, в которых сочетаются наилучшие характеристики технологически подготовленного дерева как строительного материала с известными характеристиками стальных
профилей, в частности стальных полос. В таком случае наверху центральной несущей
конструкции закрепляются канаты, например через вращающиеся блоки - к натяжным ле18
BY 9606 C1 2007.08.30
бедкам, которые могут располагаться и внизу, у основания центральной несущей конструкции. Другие концы этих канатов закрепляются к верхнему основанию управляемой
гибкой надстройки, и посредством них последняя может подниматься на заданную высоту
и опускаться. При нарастании скорости атмосферного ветра до 15-20 м/сек, когда его силовая нагрузка на конструкцию становится ощутимой, но еще весьма далекой от перегрузок при скорости ветра 40-50 м/с и более, управляемая гибкая надстройка опускается вниз,
предохраняя конструкции от больших ветровых нагрузок. Вследствие этого проектная
себестоимость воздухоотводящего тракта ГАБ ТЭС снижается многократно относительно
высотных железобетонных тяговых труб.
Работает энергокомплекс следующим образом. Солнечные лучи, попадая на гелиопреобразующие поверхности 1 и 29 технологического замкнутого пространства 2, вызывают
нагрев их темных участков и конвективный подъем воздуха 7 в пространстве 2. Воздух 7
извне в замкнутое пространство 2 поступает через полые цилиндрические опоры 10, как
показано на фиг. 1, а также через дополнительные регулируемые воздухозаборные жалюзи
на периферии комплекса (на приведенных фигурах они не указаны). Нагреваемый воздух 7
поднимается вверх в таком частично замкнутом пространстве и конвективным и иным образом проходит через нижний воздухопроницаемый гелиопоглощающий потолок 29, где
нагревается дополнительно. Солнечные лучи, отраженные от отдельных участков гелиопотолка, направляются на нагрев других темных поверхностей, участвующих в дальнейшем
термо-аэродинамическом преобразовании движущегося воздушного потока, увеличивающем его энергонасыщение. Последовательно воздух 7 проходит и через верхний гелиопотолок 29 и поступает в воздухозаборную полость 8 ветротурбины 5 и далее через ее
полость и воздухоотводящую трубу 4 выходит за пределы последней, усиливая тягу во
взаимодействии с более прохладной атмосферой и более низким барическим давлением в
окружающей среде. Эти факторы побуждают процесс нарастания тяги до установившегося значения, определяемого разностью температур на входе в ветротурбину и в атмосфере
над трубой и разностью барического давления у поверхности земли и в атмосферной среде
над трубой, причем мощность этого процесса зависит от созданных термо-аэродинамических процессов в самой трубе. Кроме того, вращение внутреннего тягового аэродинамического ветроколеса 36 в верхней части трубы 4 создает дополнительную тягу в
трубе 4 как одно из аэродинамических устройств в ней. Это дополнительное вытягивание
нагретого воздуха со входа ветротурбины 5 за верхний торец воздухоотводящей трубы 4
рождает вторичный эффект усиления тяги за счет попадания увеличенных масс нагретого
воздуха в атмосферу над трубой. Кроме того, на гелиопотолках 29 установлены специальные
технологические средства и поверхности, формирующие финишный, весьма энергонасыщенный ветропоток перед входом в ветротурбину 5 (на иллюстрированных материалах
они не показаны).
Горизонтальный поток естественного ветра, проходя над аэродинамическим колпаком 42,
направляется вверх, создает дополнительную силу высасывания нагретого воздуха через
ветротурбину 5 за пределы трубы 4, наращивая мощность вторичных эффектов тяги. Эти
эффекты усиливаются при придании (через аэродинамический колпак 42, наружное вспомогательное кольцо 32 и вспомогательные ветроколеса 34 и 36) вращательно-вихревого
вертикального движения ветрового потока, преобразованного из ламинарного горизонтального потока.
Управляемая вспомогательная воздухоотводящая труба 38 поднимается вверх благодаря наполнению замкнутого подъемного резервуара 41 легким газом и включению электронагревателей 51, находящихся внутри него, разогреву находящегося там газа (воздуха),
а также парообразованию от находящейся там испарительной жидкости (спиртовые и
эфирные смеси) в полости 50. При этом подаются соответствующие сигналы на разматывание внутренних и внешних стабилизирующих канатов 43 и 45, создавая возможность
подъема управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы 38 на высоту, необходимую для выработки энергетическим комплексом заданной мощности.
19
BY 9606 C1 2007.08.30
Работа вспомогательных ветротурбин 16, установленных на наружных вспомогательных опорах, и нагрев теплоаккумулирующего материала 18 не нуждаются в дополнительном описании. Кроме того, при наступлении засушливого периода в районе расположения
энергетического комплекса, посредством устройства управления 49 включается устройство 47, инжектирующее свободные заряды в движущийся поток нагретого воздуха, и в нем
происходит ионизация или наэлектризовывание примесей. Для эффективной работы этого
процесса управляемая вспомогательная воздухоотводящая труба 38 должна быть поднята
на максимально возможную высоту, не менее 500 м. В таком случае указанные примеси,
попадая в верхние слои атмосферы, способствуют коагуляции паров и мельчайших частичек
влаги, находящихся там, чем создаются предпосылки для выпадания атмосферных осадков.
Чтобы строить высокоэкономичные энергетические комплексы согласно настоящему
предполагаемому изобретению, необходимо использовать также эффект масштабности.
Это означает, что для того, чтобы строить базовую часть воздухоотводящей трубы с
управляемой надстройкой на общую высоту 300-500 метров, а это при мощностях ГАБ
ТЭС более 20 тыс. кВт технологически необходимо, технологическое пространство должно накрывать территории на поверхности земли размером 600 × 600 м2 (36 га) и более, в
зависимости от мощности и региона создаваемой ГАБ ТЭС. Это будет соответствовать,
примерно, среднегодовой мощности на широте Киева-Иркутска 20 тыс. кВт, по отдаваемой
электрической энергии, с крупным запасом. Такие территории, покрытые светопроницаемым и теплоизолирующим материалом, с расположением дополнительных ветронаправляющих и лучеотражающих стенок, потолков, позволяют создать хорошо организованный
агропромышленный комплекс под одной или интегрированной по участкам кровлей, объединяющей его с технологическим процессом основного, энергетического производства.
В этом комплексе, мощностью 20 тыс. кВт товарной электроэнергии, может быть размещен пруд площадью до 10 га для организации круглогодичного высокопроизводительного выращивания высокобелковых кормов, овощей и ягод на плаву, рыбной молоди, а
также производства для переработки рыбопродукции под этой кровлей, или связанными
воздухоканалами участками кровли. Вместе с тем такой пруд технологически целесообразен в пространстве энергокомплекса как генератор круглогодичного испарения и как
мощный теплоаккумулятор, в частности и на весь зимний период.
Повышенная влажность в замкнутом пространстве энергокомплекса полезна тем, что
воздух повышенной влажности легче сухого воздуха, и это способствует усилению тяги, в
том числе посредством фазового перехода зимой воды в лед, а также облегчает процессы
стимулирования, при необходимости, атмосферных осадков через ионизацию паров воды
(и других примесей).
Агропромышленный комплекс на указанной территории может содержать переработку отходов птицеферм и свиноферм, расположенных под этими же технологическими
кровлями, которая является экзотермическим процессом и дает в системе ГАБ ТЭС исключительно высокий экономический эффект с окупаемостью капитальных затрат всего
лишь за 6-7 месяцев.
Вместе с тем указанный эффект масштабности создает в таком случае и существенный
температурный разбаланс на данном участке поверхности земли, когда над замкнутым
пространством комплекса образуется значительное снижение конвективной передачи тепла в атмосферу, и это рождает разбалансы, способствующие усилению тяги в трубе, в том
числе через возникающие по этой причине наружные искусственные ветропотоки даже в
идеально тихую погоду.
Ветропоток скоростью в 2-4 м/с, который будет возникать вследствие указанного эффекта масштабности, будет существенным дополнительным фактором усиления тяги, ибо,
концентрируясь посредством ветронаправляющих стенок, он в наружном ветрозаборном
колесе будет достигать скорости уже более 10-20 м/с, вращая вспомогательные наружное
и внутренние ветроколеса, а устремляясь вверх, будет совершать вращательное движение
вокруг оси воздухоотводящей трубы.
20
BY 9606 C1 2007.08.30
Поток же естественного ветра, если он составляет 4-5 м/с в осредненном за год значении, складываясь с воздухо-ветропотоком, вызванным эффектом масштабности, создает
весьма значительнее силу тяги в трубе, которая высасывает из замкнутого пространства
подогретый воздух и рождает мощный вторичный эффект усиления тяги в трубе, обеспечивает в теплый период года выработку электроэнергии мощностью 20 тыс. кВт без значительного подъема вверх управляемой вспомогательной воздухоотводящей трубы.
В тихие, безветренные периоды зимней ночи, когда солнечной энергии не поступает, а
температура воды в крытом пруде все же составляет 10-20 °С, запасенной энергии в замкнутом технологическом пространстве будет достаточно для стабильной выработки электроэнергии мощностью 20 тыс. кВт при подъеме вверх управляемой вспомогательной
воздухоотводящей трубы на высоту 300-500 м (если не используется дополнительно энергия незамерзающего источника воды, когда высота подъема надстройки будет достаточной на уровне 100-150 м).
Следует при этом дополнительно учитывать, что потенциальный энергетический запас
в указанном технологическом пространстве значительно превышает требования к нему из
условий стабильной выработки электроэнергии в течение года мощностью 20 тыс. кВт.
Так, на площади в 36 гектар, при осредненной за год солнечной радиации на широте Киева-Иркутска в 0.2 кВт/м2, поступающая в замкнутое пространство осредненная по году
мощность составляет 72 тыс. кВт, причем в данном случае не учитываются упомянутые
выше другие компоненты солнечной энергии, которые содействуют преобразованию этой
энергии в электрическую, в том числе дешевое отражение - направление солнечных лучей
со стороны. Однако этот запас является естественным, самопроизвольным, ибо рождается
территорией, занятой производством продуктов питания и экономически высокоэффективной промышленной продукции, обеспечивающих самостоятельно самоокупаемость
даже всей территории, содержащей энергетические технологические поверхности, ибо
ГАБ ТЭС снабжает их, со своей стороны, практически бесплатными теплом и водой. В
такой интерпретации замкнутого энергетического пространства ГАБ ТЭС срок окупаемости всего энергетического комплекса не превысит 18 месяцев, если цена отпускаемой
электроэнергии будет составлять 0,02 доллара за киловатт-час.
Данная конструкция энергетических комплексов позволяет изготавливать последние
на потоке, и их удельная капиталоемкость, вместе с объектами АПК в их технологическом
пространстве, будет приблизительно в 2 раза ниже, чем современных ТЭЦ на газовом топливе аналогичной мощности. Но для эксплуатации таких энергетических комплексов
энергетического сырья для сжигания не требуется.
Фиг. 2
21
BY 9606 C1 2007.08.30
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
22
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
415 Кб
Теги
патент, by9606
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа