ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Название	ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
Разработчик (Авторы)	Чабанов Алим Иванович, Чабанов В.А., Павлюк Виталий Григорьевич, Андрианов Иван Тимофеевич, Смарж Иван Ильич, Королев В.М. , Соболев В.М., Титов Н.Ф. , Головченко А.И., Рыженков А.Я., Маленков А.Г., Елагин В.Ф.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2199703
Дата регистрации	27.02.2003
Правообладатель	Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная корпорация "Элевит"
Область применения (класс МПК)	F24J 2/42 (2000.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к энергетическим комплексам, использующим источники возобновляемой энергии, преимущественно солнечной.

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 [см. патент России 1828516 "Энергетическая установка", F 03 D 9/00, опубл. 15.07.93].

Данное техническое решение позволяет утилизировать тепло внешнего нагрева вытяжной трубы солнечными лучами и экзотермических процессов для повышения КПД установок, 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 [см. а.с. СССР 1386737 "Ветросолнечный агрегат", F 03 D 11/02, опубл. 07.04.88].

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.

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 [см. патент США 5384489 "Ветроэлектрическая установка с системой аккумулирования энергии", F 03 D 9/02, F 22 B 1/28 опубл. в 1993 г.].

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 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 теплоаккумулятор [см. а.с. СССР 1625999 "Солнечный двигатель", F 03 G 6/00; F 24 J 2/42, опубл. 07.02.91].

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 конкурентноспособности.

Задачей настоящего технического решения является создание мощной и конкурентноспособной 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 и специальных технологических компоновок, способствующих сбалансированию взаимодействия, в том числе за счет оптимизации масштабных пропорций, проявлений различных компонент солнечной энергии в единой энергоустановке, а также размещение на свободных гелиопоглощающих поверхностях, под одной технологической кровлей - светопроницаемым теплоизолирующим покрытием, 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 отдельных маломощных потребителей, а 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 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 создание крупных и 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 народно-хозяйственной деятельности. При этом удельные капиталовложения на строительство таких энергоустановок не должны превышать соответствующие показатели традиционных тепловых электростанций, работающих на добываемых углеводородных энергоносителях.

Решение этой двуединой задачи приводит нас к необходимости использовать вместо термина "энергетическая установка" термин "энергетический комплекс" в сочетании в последующем с концептуально-технологическими дополнительными определениями.

Техническим результатом настоящего изобретения, его главным результатом, 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 большой мощности, а с другой стороны, является местом эффективного использования природных условий в 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 12-18 месяцев, возможность обеспечения гибкости проектных решений применительно к частным условиям, местностям и производствам, стабильности выработки электроэнергии во времени, обеспечение условий для высокопроизводительного рыбоводства, растениеводства и т.п., в том числе управление факторами дождеобразования.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что относительно известного устройства [см. а.с. СССР 1625999 "Солнечный двигатель", F 03 G 6/00; F 24 J 2/42, опубл. 07.02.91], включающего гелиопоглощающую поверхность, светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, пространство между гелиопоглощающей поверхностью и светопроницаемым теплоизолирующим покрытием, сообщающееся с воздухоотводящей трубой через внутреннюю полость ветротурбины, смонтированной на фундаментной базе воздухоотводящей трубы и сочлененной с электрогенератором, и теплоаккумулятор, имеются отличия, а именно: пространство между гелиопоглощающей поверхностью и светопроницаемым теплоизолирующим покрытием организовано так, что несущие конструкции корпуса воздухоотводящей трубы являются центром закрепления несущих каркасов светопроницаемого теплоизолирующего покрытия, а периферийное закрепление несущих каркасов выполнено посредством вспомогательных опор, установленных по периметру комплекса, при этом несущий каркас светопроницаемого теплоизолирующего покрытия выполнен путем размещения канатов, расходящихся между собой под углом в виде продольных стяжек от центра к периметру, где они закреплены другими своими концами к наружным опорным канатам, которые закреплены к вспомогательным опорам через натяжные устройства, а параллельно наружным опорным канатам размещены зафиксированные относительно продольных стяжек-канатов поперечные канаты, причем в образованных пересечением продольных и поперечных канатов проемах закреплены в виде окон формы, содержащие светопроницаемый теплоизолирующий материал, при этом опоры, несущие наружные опорные канаты, выполнены в виде полых цилиндров, на которых снаружи установлены вспомогательные ветротурбины с электрогенераторами, а их внутренняя полость заполнена теплоаккумулирующим материалом и внутри нее расположены электронагреватели, подключенные через устройства управления к названным электрогенераторам, причем устройства управления связаны с компьютерным центром энергокомплекса, при этом несущий каркас светопроницаемого покрытия выполнен в два слоя, внутренняя полость между которыми по периметру соединена через проемы с окружающей воздушной средой, а в центральной части, в области закрепления несущего каркаса светопроницаемого покрытия к несущим конструкциям воздухоотводящей трубы, - с полостью нагретого воздуха, поступающего на вход ветротурбины, причем внутренний и внешний несущие канатные каркасы закреплены посредством перемычек между собой и удерживающих канатов - относительно фундаментных оснований, выполненных в проемах гелиопреобразующей поверхности, а по всей длине каждого из удерживающих канатов закреплены цилиндрические втулки, состыкованные таким образом, что они образуют жесткие промежуточные опоры относительно малого диаметра, внутри которых вертикально расположены названные удерживающие канаты, и эти промежуточные опоры представляют собой предварительно напряженные посредством удерживающих канатов конструкции, закрепленные через переходные конструктивные элементы между узлами канатной сетки наверху и фундаментными основаниями удерживающих канатов внизу, при этом гелиопоглощающая поверхность выполнена в трех уровнях, первый из которых является грунтом и/или полом, а второй и третий выполнены из воздухопроницаемого гелиопоглощающего материала в виде двух гелиопотолков, прилегающих к воздухоотводящей трубе и расположенных один выше другого, причем верхний из них смещен относительно нижнего в сторону воздухоотводящей трубы, при этом на свободных гелиопоглощающих поверхностях размещены технологически совместимые с энергетическим производством агропромышленные объекты и экзотермическое промышленное оборудование, размещенное под гелиопотолками, в качестве вспомогательных теплоаккумуляторов и испарителей влаги как энергоносителей.

Таким образом, организованное пространство вокруг воздухоотводящей трубы как своеобразного устройства-интегратора комплекса энергетических компонент в составе температуры нагрева гелиопоглощающих поверхностей, температуры и влажности воздуха в замкнутых пространствах, заключенных между светопроницаемым 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 при самодвижении его вверх над ней, скорости атмосферного ветропотока над воздухоотводящей трубой, температуры поверхности воздухоотводящей трубы, температуры и давления воздуха в атмосфере над воздухоотводящей трубой, выходом которого является тяговое усилие, приложенное к лопастям турбины, 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 эти поверхности от окружающей среды, помещений с нагреваемым воздухом, образованных последними, и ветротурбины с воздухоотводящей трубой, позволяющего обеспечить комплексное взаимодействие нагретого в названных помещениях воздуха с потоком наружного естественного ветра и перепадом температуры и барического давления вдоль оси воздухоотводящей трубы в общем едином аэродинамическом процессе, и являются открывающиеся возможности строительства не локальных гелиотеплоэлектрических установок, обеспечивающих энергией лишь отдельных маломощных потребителей, как ныне это имеет место, но исключительно мощной системы гелиоаэробарических (так их правильнее называть в изложенном аспекте) теплоэлектростанций общегосударственного значения. Однако для реализации указанных возможностей кроме разработки нестандартных комплексных решений требуется применение новых конструкторских подходов и таких компоновок составных элементов и оборудования гелиотеплоэлектрических станций, которые обеспечили бы технологическую возможность совмещения в едином комплексе сразу целого ряда компонент проявления гелиоэнергии как основы для достижения крупномасштабного и стабильного при любых погодных условиях электроэнергетического производства и которые вместе с тем не приводили бы к удорожанию строительства их относительно стандартных ТЭЦ на газовых энергоносителях аналогичной мощности. 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 в их эксплуатации.

Главная концепция настоящего изобретения после комплексной увязки всех гелиоаэробарических процессов выстраивается на использовании и проектно-конструкторском 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 замкнутое и свободное воздушное пространство, образованное светопроницаемым теплоизолирующим покрытием и гелиопреобразующими территориями, участками и полами, свободными для их эффективного хозяйственного использования. Но подход к проектированию и строительству такого "котла" должен быть не менее изобретательным и ответственным, чем к котлам ТЭЦ. Поскольку солнечная радиация, как и поток естественного ветра, являются низкопотенциальными источниками 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. При этом фактическая мощность электростанции с учетом коэффициента полезного действия в процессе преобразования тепла нагретого воздуха в электроэнергию, а также с учетом энергетических добавок от соответственно организованных ветроаэробарических процессов примерно и будет составлять 20 тыс. кВт. Для получения больших мощностей стабильного и высокоэкономичного производства электрической энергии потребуется не только соответствующее увеличение территорий, накрытых светопроницаемыми теплоизолирующим покрытием, но и увеличение диаметра и высоты воздухоотводящей трубы свыше 100 метров, 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.

Из этого следует, что мощная гелиоэнергетика может быть практически реализована только лишь при охвате светопроницаемым теплоизолирующим покрытием масштабных территорий и значит для нее должны быть обеспечены, как минимум, два безусловно необходимых условия в их комплексной увязке, и именно на этом должны быть сосредоточены поиски создателей таких станций:
а) высокая технологичность и дешевизна изготовления светопроницаемых теплоизолирующих покрытий 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 крупный эффект и третий важнейший фактор: соединение тепловых потоков, созданных энергией солнечных лучей, с ветроаэробарическими энергетическими процессами, взаимно усиливающими друг друга.

Исходя из этого, в периферийной зоне крытых территорий может быть весьма эффективно организовано тепличное выращивание овощей, ягод и фруктов, непрерывное производство рыбопродукции на базе тепличных водоемов, животноводческие и птицефермы, 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 теплоизолирующих покрытий, производство литья из алюминия и пластмассы для ремонта и развития ГАБ ТЭС, переработка отходов животноводческих ферм, птицеферм и фабрик по переработке их 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 их 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 теплоизолирующих покрытий в ГАБ ТЭС последние могут с целью производства электроэнергии 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. Тем самым будет осуществляться эффективная утилизация тепловых отходов, то есть достигаться решение 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, если проявить нетрадиционный подход, не нуждается в жестких несущих конструкциях, а может быть эластичным в различных конфигурациях и должно быть настолько прочным, 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 к атмосферным осадкам. Таким образом, согласно настоящему изобретению несущий каркас кровли - светопроницаемого теплоизолирующего покрытия в мощных гелиоэнергетических комплексах может выполняться из канатов, 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 базы воздухоотводящей трубы. Поперек этих продольных предварительно напряженных канатов, закрепляясь относительно них, размещаются поперечные канаты, параллельно наружным опорным канатам - граням периферийного квадрата светопроницаемого теплоизолирующего покрытия. Таким образом, построенная канатная сетка как несущий каркас последнего образует проемы 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 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 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. Таким образом, решая вопрос о достижении нестандартной гибкости технологических помещений энергетических комплексов, суть конструкторских находок заключается не в применении гибких канатов как таковых, а в создании специальных напряженных конструкций из них, 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 теплоизолирующего покрытия, в настоящем изобретении предусмотрено, как указано выше, применение также специальных промежуточных поддерживающих опор малого диаметра, определяющих величину провеса, то есть стрелу прогиба канатов, образующих канатную сетку. Достигается это следующим образом. Для удержания канатной сетки относительно поверхности крытой территории в условиях колебания внутреннего давления в энергокомплексах применяются вертикальные удерживающие канаты, которые согласно проектным расчетам закрепляются в соответствующих местах несущей канатной сетки к узлам пересечения продольных и поперечных канатов, а внизу - к фундаментам, выполненным в почве, сквозь проемы, сделанные в гелиопоглощающей поверхности. Для образования поддерживающих опор эти канаты протягиваются через цилиндрические формы, втулки, имеющие определенную конструктивно заданную высоту, и эти втулки, стыкуясь между собой, выстраиваются одна над другой вдоль вертикального удерживающего каната, образуют вертикальную цилиндрическую опору. Чтобы эта опора приобрела жесткость и прочность, она при монтаже предварительно напрягается удерживающим канатом с расчетным 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 натяжением удерживающего каната. В таком случае светопроницаемое теплоизолирующее покрытие сохраняет высокую гибкость, достаточную для его монтажа даже на крупных водоемах, и оказывается прочно закрепленным с заданной конфигурацией относительно реальных форм и условий упомянутой крытой территории гелиопреобразующей поверхности. Описанное конструктивное исполнение светопроницаемой теплоизолирующей кровли позволяет выполнять последнюю несмотря на определенные требования прочности исключительно дешевым способом и любых заданных размеров, которые будут ограничиваться лишь технологией удаления с кровли атмосферных осадков. Несущий каркас светопроницаемого теплоизолирующего покрытия как единого целого в энергетическом комплексе в зависимости от проектных решений может выполняться составным из секций, связанных между собой указанными выше продольными канатами-стяжками с сохранением теплоизоляции и всех рассмотренных выше энергетических потоков, с той целью, чтобы между соседними секциями несущего каркаса образовывать узкие водозаборы дождевой воды для подачи ее в емкости, расположенные внизу.

Согласно настоящему изобретению, о чем также указано выше, дополнительное важное применение получают и наружные несущие цилиндрические опоры - трубы, установленные в четырех вершинах канатного квадрата, образующего периферийное закрепление светопроницаемого теплоизолирующего покрытия. На этих опорах устанавливаются ветротурбины собственных нужд ГАБ ТЭС, подшипники которых закрепляются относительно наружных поверхностей этих опор. С ветротурбинами вспомогательных нужд связаны электрогенераторы, которые выполняются высокооборотными с высокой удельной мощностью и предназначены, главным образом, для аккумулирования запасов тепловой энергии на периоды ночного времени и неблагоприятных погодных условий. Теплоаккумулирующий материал размещается во внутренней полости опор - труб 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 пропускается сформированным каналом через нагретый теплоаккумулирующий материал, когда в этом возникает необходимость, и направляется под светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, в результате чего он поступает на вход главной ветротурбины и воздухоотводящей трубы.

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, несущие канатные каркасы вместе с вмонтированными в них "окнами" выполняются 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 главную ветротурбину. Это продвижение воздуха внутри между слоями канатной сетки осуществляется под инжекционным воздействием скоростного потока воздуха, поступающего в ветротурбину. Кроме того, для снижения теплопотерь через светопроницаемое покрытие за счет инфракрасного излучения внутренний слой покрытия соответственно тонируется.

Стоимость описанного "котла" в ГАБ ТЭС, теплопотери и КПД имеют безусловные преимущества относительно характеристик газотермических ТЭЦ такой же мощности, но не требуется газ (или другие углеводороды).

Следовательно, преобразование солнечной энергии в тепло на темной поверхности, известное с древних времен, используется в настоящем изобретении не просто как ставший уже тривиальным принцип, который сам по себе еще не привел до сих пор к весомому промышленному производству электроэнергии, а именно в конкретных конструкциях, собственно и позволяющих в экономическом аспекте реально построить и свести крупные гелиопреобразующие поверхности и светопроницаемые помещения в едином технологическом процессе с гелиоэнергетическим производством также и высокоэффективный многоотраслевой агропромышленный комплекс, и компактные экзотермические энергоемкие производства общепромышленного назначения.

Если на свободных гелиопоглощающих поверхностях размещены технолгически совместимые агропромышленные объекты, а под гелиопотолками - энергоемкое и экзотермическое оборудование в качестве вспомогательных теплоаккумуляторов и испарителей влаги как энергоносителей, то в этом случае тяговое усилие, приложенное к лопаткам ветротурбины, возрастает за счет дополнительных тепловых потоков с повышенной влажностью воздуха, что дополнительно 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, а также высококвалифицированного персонала для разнообразного обслуживания технологического оборудования, который работает в энергопроизводствах, как правило, в дежурном режиме.

Кроме того, отличие от известного названного устройства состоит в том, что над поверхностью светопроницаемого теплоизолирующего покрытия установлены в вертикальных плоскостях четыре ветронаправляющие стенки, выполненные по конструкции аналогично светопроницаемому покрытию на основе несущих канатных сеток и закрепленные относительно воздухоотводящей трубы так, что их плоскости пересекаются по вертикальной оси воздухоотводящей трубы под конструктивно заданными пространственными углами, а в области верхнего торца воздухоотводящей трубы закреплено ветрозаборное наружное цилиндрическое кольцо, внутри которого расположено вспомогательное аэродинамическое ветроколесо с подшипником, закрепленным снаружи относительно несущих конструкций корпуса воздухоотводящей трубы, и лопастями, вращающимися при движении ветрового потока во внутренней полости наружного ветрозаборного кольца, причем названные ветронаправляющие стенки в своей верхней части закреплены относительно диска, соединенного с несущей конструкцией корпуса воздухоотводящей трубы, с отверстиями, которые образуют проемы для прохождения ветрового потока во внутреннюю полость наружного ветрозаборного кольца, а последнее установлено нижним основанием на этот диск.

В этом случае поток естественного ветра, обтекающий светопроницаемое теплоизолирующее покрытие как купол, направляется снаружи вдоль воздухоотводящей трубы к ее верхнему торцу с помощью корпуса самой трубы (посредством вспомогате&

Изобретение "ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС" (Чабанов Алим Иванович, Чабанов В.А., Павлюк Виталий Григорьевич, Андрианов Иван Тимофеевич, Смарж Иван Ильич, Королев В.М. , Соболев В.М., Титов Н.Ф. , Головченко А.И., Рыженков А.Я., Маленков А.Г., Елагин В.Ф. ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога