BG113829A - AUTOMATED THERMAL ACCUMULATION SYSTEM FOR ENERGY FROM RENEWABLE SOURCES - Google Patents
AUTOMATED THERMAL ACCUMULATION SYSTEM FOR ENERGY FROM RENEWABLE SOURCES Download PDFInfo
- Publication number
- BG113829A BG113829A BG113829A BG11382923A BG113829A BG 113829 A BG113829 A BG 113829A BG 113829 A BG113829 A BG 113829A BG 11382923 A BG11382923 A BG 11382923A BG 113829 A BG113829 A BG 113829A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- energy
- thermal
- discharge
- core
- automated
- Prior art date
Links
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 20
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 3
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims description 3
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 2
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 11
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001970 hydrokinetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 102220043690 rs1049562 Human genes 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
Abstract
Предназначена е за оптимизирано използване на енергията от възобновяеми енергоизточници. Главното й предимство е използването на "зелена" синергия на място - "зелена" генерация със "зелена" акумулация, като при работните процеси на изделието се отделят 0% въглеродни емисии. Системата, съгласно изобретението, е изключително оперативна и автоматизирана. Процесите на зареждане и разреждане могат да бъдат последователни, без да се губи време за подготовка на различните работни процеси. Много бързо може да бъде задействана (в една или обратна посока), което е безспорно предимство за баланса на електрическата мрежа. Важно функционално предимство на системата, че може да се мащабира, за да покрива енергийни нужди на място - за битово/индустриално електропотребление. Изграждането на системата, съгласно изобретението може да бъде направено чрез частично заравяне в земна маса или изграждане във височина, като не изисква големи свободни терени и представлява компактен начин за безопасно и дългосрочно съхранение на потенциална енергия на ниска цена.It is intended for optimized use of energy from renewable energy sources. Its main advantage is the use of on-site "green" synergy - "green" generation with "green" accumulation, and 0% carbon emissions are released during the working processes of the product. The system according to the invention is extremely operational and automated. The charging and discharging processes can be sequential without wasting time preparing the different work processes. It can be activated very quickly (in one or the opposite direction), which is an indisputable advantage for the balance of the electrical network. An important functional advantage of the system is that it can be scaled to cover energy needs on site - for domestic/industrial electricity consumption. The construction of the system according to the invention can be done by partially burying in the ground mass or building in height, not requiring large open areas and representing a compact way for safe and long-term storage of potential energy at a low cost.
Description
Настоящото изобретение се отнася до автоматизирана термична акумулираща система за енергия от възобновяеми източници. Предназначена е за оптимизирано използване на енергията от възобновяеми енергоизточници и подобряване на енергийната ефективност като цяло.The present invention relates to an automated thermal storage system for energy from renewable sources. It is intended for optimized use of energy from renewable energy sources and improvement of energy efficiency in general.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАPRIOR ART
Природосъобразна енерго-акумулация, чрез производство на зелен водород от вода, или на не природосъобразен водород, са начини за съхранение на енергия, които не срещаме в практиката поне по две причини.Natural energy storage, by producing green hydrogen from water, or non-natural hydrogen, are ways of energy storage that we do not find in practice for at least two reasons.
Производство на зелен водород е нерентабилно за енергоакумулация, защото от физиката е известно, че нужната енергия за атомно разделяне на водната молекула (Н20=Н+Н+0) е винаги поголяма от енергията, която се получава при новоформиране на молекулата Н20 от атомите й.Production of green hydrogen is unprofitable for energy accumulation, because it is known from physics that the energy required for atomic splitting of the water molecule (H20=H+H+0) is always greater than the energy that is obtained when the H20 molecule is newly formed from its atoms .
Втората причина е, че атомите на водорода Н са най-малките познати в природата, съответно и водородната молекула Н2. Затова при съхранението и транспорта му винаги има утечка и опасност от взрив с кислорода от въздуха, поради което съхранението му е допустимо за кратко време при строги мерки за безопасност .The second reason is that hydrogen atoms H are the smallest known in nature, and so is the hydrogen molecule H2. Therefore, during its storage and transport, there is always a leak and a risk of explosion with the oxygen from the air, which is why its storage is permissible for a short time under strict safety measures.
От патентен документ на Австралия AU2020222393(A1) е позната система за съхранение на възобновяема енергия, която използва водород като носител за съхранение. Системата съдържа модул за генериране на водород чрез електролиза на вода, където модулът за генериране на водород се захранва от един или повече възобновяеми енергийни източници. И модул за съхранение на водород компресиран водород. Системата съдържа и водородна горивна клетка за преобразуване на поне част от акумулирания водорода в електричество.From Australian patent document AU2020222393(A1) is a known renewable energy storage system that uses hydrogen as a storage medium. The system contains a module for generating hydrogen by electrolysis of water, where the module for generating hydrogen is powered by one or more renewable energy sources. And hydrogen storage module compressed hydrogen. The system also contains a hydrogen fuel cell for converting at least part of the accumulated hydrogen into electricity.
В патентен документ на САЩ US2021292917(А1) е разкрита система за производство и съхранение на водород, използваща слънчева енергия. Тя превръща слънчевата енергия в електрическа чрез слънчев панел, използвайки електрическата енергия за производство на водород в реактор за електролиза на водата. Полученият водород се съхранява под високо налягане в резервоар за водород във воден резервоар. Тази иновативна система предлага иновативно решение за съхранение на водорода в резервоар, потопен във вода. Но това я усложнява и оскъпява. Същевременно тя не безопасна, както и предходно разгледаната, защото водородът се съхранява под високо налягане, а и самият той взривоопасен. И затова подобни системи не са намерили разпространение в енергийната практика.In US patent document US2021292917(A1), a hydrogen production and storage system using solar energy is disclosed. It converts solar energy into electricity through a solar panel, using the electricity to produce hydrogen in a water electrolysis reactor. The resulting hydrogen is stored under high pressure in a hydrogen tank in a water tank. This innovative system offers an innovative solution for storing hydrogen in a tank submerged in water. But this complicates it and makes it more expensive. At the same time, it is not as safe as the previously discussed one, because hydrogen is stored under high pressure, and it itself is explosive. And that is why similar systems have not found distribution in energy practice.
В патентен документ на Китай CN111219769(A), публикуван на 02.06.2020 г., е разкрита двурежимна система за захранване с енергия, състояща се от вятърен топлинен блок и фотоволтаичен блок. Вятърният топлинен блок включва вятърна турбина, компресор, дроселна клапа, изпарител и кондензатор. Турбината върти, през задвижващ вал, компресора. А той е свързан с изпарителя и кондензатора, чрез тръбопроводи за хладилен агент. Кондензаторът е съединен с изпарителя през тръбопроводите за хладилен агент и през дроселната клапа.China Patent Document CN111219769(A) published on 2020-06-02 discloses a dual-mode power supply system consisting of a wind thermal unit and a photovoltaic unit. The wind thermal unit includes a wind turbine, a compressor, a throttle valve, an evaporator and a condenser. The turbine rotates, via a drive shaft, the compressor. And it is connected to the evaporator and the condenser through refrigerant lines. The condenser is connected to the evaporator through the refrigerant lines and through the throttle valve.
Фотоволтаичният блок се състои от фотоволтаични панели. Системата акумулира топлинна енергия, генерирана за сметка на слънцето и вятъра. Но топлинната енергия не е целесъобразно да служи за дългосрочна акумулация, защото струва скъпо топлоизолация и въпреки това винаги има загуби на топлина -енергия. А компресорните системи за топлина са скъпи и ненадеждни, защото оперират с високи налягания хладилния агент. Затова такива системи не са намерили приложения от енергийните инвеститори.A photovoltaic unit consists of photovoltaic panels. The system accumulates thermal energy generated at the expense of the sun and wind. But thermal energy is not suitable for long-term storage, because thermal insulation is expensive, and yet there are always heat-energy losses. And heat compressor systems are expensive and unreliable because they operate at high refrigerant pressures. Therefore, such systems have not found applications from energy investors.
Най-разпространената, и отдавна позната, система за енергоакумулация е чрез помпено-генераторни водноелектрически централи, които сега покриват повече от 90% от глобално инсталирания капацитет за съхранение на енергия. Тези системи са подходящи, както за дълго-, така и за краткосрочното съхранение и са конкурентни по отношение на инвестиционните разходи. Но имат съществен недостатък, че може да се строят само на места със специфични релефни условия. А водата също има загуби при преноса и съхранението от течове и изпарения. А техните водни резервоари (горни и долни) с времето се заблатяват. В тях се развива анаеробен живот, гниене, при което се отделя метан, който е около 20 пъти поопасен за глобалното затопляне от С02.The most widespread, and long-known, energy storage system is through pumped-generator hydroelectric plants, which now cover more than 90% of the globally installed energy storage capacity. These systems are suitable for both long- and short-term storage and are competitive in terms of investment costs. But they have a significant drawback that they can only be built in places with specific relief conditions. And water also has losses during transmission and storage from leaks and evaporation. And their water reservoirs (upper and lower) become muddy over time. Anaerobic life develops in them, rotting, which releases methane, which is about 20 times more dangerous for global warming than CO2.
Когато водните резервоари се ползват и за земеделско напояване, посочените неблагоприятни ефекти, частично се компенсиран, тъй като земеделските култури фотосинтезират и поглъщат С02. Такъв е случаят, описана в патентен документ на Тайван TW202119911(A1). Предложена е комбинирана система за съхранение на вода за напояване със съхранение на вода в горни резервоари, която се ползва и за съхранение на потенциална енергия. Изпомпването на вода в горните резервоари става енергия от слънчеви генератори. Тази система изисква определени релефни дадености и наличие на вода. Затова тя има ограничено приложение.When the water reservoirs are also used for agricultural irrigation, the mentioned adverse effects are partially compensated, since the agricultural crops photosynthesize and absorb CO2. Such is the case described in Taiwan patent document TW202119911(A1). A combined irrigation water storage system with water storage in overhead tanks is proposed, which is also used for potential energy storage. Pumping water into the upper reservoirs becomes energy from solar generators. This system requires certain topography and availability of water. Therefore, it has limited application.
Има различни други системи за съхранение на енергия, като например, чрез промяна на агрегатното състояние на избрани вещества. Те преминават от твърдо в течно състояние и обратно, при което акумулират и освобождават енергия. Такова иновативно решение е известно от патентен документ на Китай WO2021109067(А1). Но то има сравнително малък капацитет и не се ползва за големи енергийни системи. Има подобни иновации, които се различават главно по използвания термопластичен материал.There are various other energy storage systems, such as by changing the state of matter of selected substances. They go from solid to liquid and vice versa, where they accumulate and release energy. Such an innovative solution is known from patent document of China WO2021109067(A1). But it has a relatively small capacity and is not used for large energy systems. There are similar innovations that differ mainly in the thermoplastic material used.
В документът CN106705188А, публикуван на 24-05-2017, се отнася до оборудване за съхранение на твърда енергия извън пиковия ток. Оборудването разполага с топлоакумулатор, топлообменник и блок за управление; топлообменната единица и единицата за съхранение на топлина се управляват от контролната единица за обмен на топлина с крайния потребител, при което единицата за съхранение на топлина включва тяло за съхранение на топлина, комплект нагревателна единица и топлоизолационен слой; комплектът от нагревателни единици е разположен в тялото за съхранение на топлина за преобразуване на електрическата енергия извън пика в топлинна енергия и съхраняване на топлинната енергия в тялото за съхранение на топлина. Топлоизолационният слой е разположен по външната периферия на топлоакумулиращото тяло; топлообменният модул включва вентилатор, топлообменник, въздушен димоотвод и въздушна камера и извежда топлинната енергия в тялото за съхранение на топлина към потребителя чрез режим на топлообмен; и контролният блок включва захранващ шкаф, контролен шкаф, PLC и сензорен екран.In the document CN106705188А, published on 2017-05-24, it refers to off-peak solid state energy storage equipment. The equipment has a heat accumulator, a heat exchanger and a control unit; the heat exchange unit and the heat storage unit are controlled by the heat exchange control unit with the end user, wherein the heat storage unit includes a heat storage body, a heating unit assembly and a heat insulation layer; the set of heating units is located in the heat storage body to convert the off-peak electrical energy into heat energy and store the heat energy in the heat storage body. The heat-insulating layer is located on the outer periphery of the heat-accumulating body; the heat exchange module includes a fan, a heat exchanger, an air flue and an air chamber, and outputs the heat energy in the heat storage body to the user through a heat exchange mode; and the control unit includes power cabinet, control cabinet, PLC and touch screen.
В US2023203967A1, публикуван на 29-06-2023, се отнася до Система за съхранение на енергия, която преобразува променлива възобновяема електроенергия (VRE) в непрекъсната топлина при надUS2023203967A1, published 06-29-2023, relates to an Energy Storage System that converts variable renewable electricity (VRE) into continuous heat at over
1000° С. Прекъснатата електрическа енергия загрява твърда среда. Топлината от твърдата среда се доставя непрекъснато при поискване. Масив от тухли, включващ вътрешни радиационни кухини, се нагрява директно от топлинно излъчване. Кухините улесняват бързото, равномерно нагряване чрез повторно излъчване. Доставянето на топлина чрез течащ газ създава термоклин, който поддържа висока температура на изхода по време на изпразване. Газът тече през структурирани пътища в масива, доставяйки топлина, която може да се използва за процеси, включително калциниране, водородна електролиза, генериране на пара и производство на топлинна енергия и когенерация. В WO2022160004A1, публикуван на 04-08-2022, се отнася до Устройство за съхранение на енергия, включващо: тяло за съхранение на топлина, имащо канал за топлообменник и канал за нагревателен елемент, адаптиран да приема подвижен нагревателен елемент; и топлообменник, имащ вход и изход, при което поне част от топлообменника е разположена по продължение на канала. Осигурени са също методи за обратимо съхраняване и/или извличане на енергия, нагревателен елемент и масив за съхранение на енергия, включващ множество апарати за съхранение на енергия. Документът US11378282В2, публикуван на 05-07-2022, се отнася до Акумулатор на топлинна енергия, способен да приема, съхранява и освобождава топлинна енергия в диапазон от повече от една температура към/от най-малко един източник на топлинна енергия и/или поглъщател, като споменатият акумулатор на топлинна енергия включва: конфигурация от три или повече банки за съхранение на топлинна енергия, като всяка от споменатите банки за съхранение на топлинна енергия има работен температурен диапазон; най-малко една или повече от банките за съхранение на топлинна енергия съдържа материал за съхранение на топлинна енергия, включващ единичен материал или смес от материали.1000° C. Intermittent electrical energy heats a solid medium. Heat from the solid medium is supplied continuously on demand. An array of bricks, including internal radiant cavities, is heated directly by thermal radiation. Cavities facilitate rapid, uniform heating by re-radiation. The delivery of heat by flowing gas creates a thermocline that maintains a high outlet temperature during discharge. The gas flows through structured pathways in the array, delivering heat that can be used for processes including calcination, hydrogen electrolysis, steam generation, and heat and cogeneration production. WO2022160004A1 published on 04-08-2022 relates to an Energy Storage Device comprising: a heat storage body having a heat exchanger channel and a heating element channel adapted to receive a movable heating element; and a heat exchanger having an inlet and an outlet, wherein at least a portion of the heat exchanger is located along the channel. Also provided are methods of reversibly storing and/or extracting energy, a heating element, and an energy storage array including a plurality of energy storage devices. Document US11378282B2 published 05-07-2022 relates to a Thermal Energy Accumulator capable of receiving, storing and releasing thermal energy over a range of more than one temperature to/from at least one thermal energy source and/or sink , said thermal energy accumulator comprising: a configuration of three or more thermal energy storage banks, each of said thermal energy storage banks having an operating temperature range; at least one or more of the thermal energy storage banks contains a thermal energy storage material comprising a single material or a mixture of materials.
В друг патентен документ на Китай CN112894789(А1) е представена вертикална автоматизирана гравитационна система на външна конструкция на сгради. Тя включва корпус, задвижващ мотор и изходящ вал. Външната конструкция е прикрепена за сграда и не винаги е конструктивно обосновано и допустимо нейното безопасно ползване. Още повече, че това ограничение не помага за енергийното й ползване в голям мащаб. Тя не интегрирана с фотоволтаични панели, които да подобрят нейната природосъобразнст и енергоефективност. Това интегрирано техническо решение е предвидено за енергоакумулация от три различни възобновяеми ресурси - именно на слънчева, на вятърна и на хидрокинетична енергия от речно течение.In another patent document of China CN112894789(A1), a vertical automated gravity system of building exterior structure is presented. It includes a housing, a drive motor and an output shaft. The external structure is attached to a building and its safe use is not always structurally justified and permissible. Moreover, this limitation does not help its energy use on a large scale. It is not integrated with photovoltaic panels to improve its environmental friendliness and energy efficiency. This integrated technical solution is designed for energy accumulation from three different renewable resources - namely solar, wind and hydrokinetic energy from a river current.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОTECHNICAL ESSENCE OF THE INVENTION
Задачата на изобретението е да се обезпечи автоматизирана термична акумулираща система за енергия, генерирана от други източници (предимно възобновяеми) за автоматична оптимална работа в реално време, която благодарение на специфичната форма на нагревателите (7) и въздушните канали на системата за разреждане на термичнното ядро (17) да има уникална изходна характеристика, позволяваща към консуматора да се подава постоянна мощност, независеща от степента на разреждане на термичнния акумулатор.The task of the invention is to provide an automated thermal storage system for energy generated from other sources (mainly renewable) for automatic optimal operation in real time, which thanks to the specific shape of the heaters (7) and the air channels of the thermal core discharge system (17) to have a unique output characteristic, allowing constant power to be supplied to the consumer, independent of the degree of discharge of the thermal accumulator.
Представената термична система не е само за съхранение на енергия, а е интелигентна система за съхранение на енергия и оптимално управление на енергийните потоци.The presented thermal system is not only for energy storage, but is an intelligent system for energy storage and optimal management of energy flows.
Задачата е решена чрез автоматизирана термична акумулираща система за енергия от възобновяеми източници, включваща термично ядро (17), високо температурни електрически нагреватели (7), вътрешна високоефективна топлоизолация (4), метален корпус (3), външна термоизолация (2), носеща метална конструкция (1), система за зареждане, състояща се от външен енергиен източник (20), електрическо табло за управление на нагревателите (19), и система за измерване на температурата на термичното ядро, (17), система за разреждане, състояща се от вентилатор (8), система от изолирани въздухопроводи (12), шибри за затваряне на акумулатора (14) и (15), три пътни входна и изходна клапи (9) и (11) и специалните въздушни канали с променливо сечение и разположение (6), Система за управление, състояща се от датчици, изпълнителни механизми и специално разработен софтуер за управление. Термичното ядро (17), както и другите технологични обвивки, изолации и корпуси са монтирани във форма на вертикална кула, поддържана механически от металната конструкция (1). Зареждащата система е електрическа с 10 степенна система за регулиране на подаващата мощност. Разреждането на термичния акумулатор се постига чрез принудителна въздушна циркулация през термичното ядро с помощта на вентилатора (8) и прецизното и регулиране с три пътните електронно управляеми клапи (9) и (11). Системата за управление (13) е на базата на програмируеми контролери (PLC). Термичното ядро (17) е съставено от различни по форма и подредба керамични блокове с висока топло емкост. Благодарение на организацията на входящите енергийни потоци в термичното ядро, зареждането с енергия е равномерно в целия обем на ядрото. Поради разреждащите въздушни канали с променливо напречно сечение (6) разреждането на термичното ядро също е равномерно за целия му обем, което позволява поддържането на множество стабилни режими на разреждане при различни мощности на консуматора. Термичното ядро (17), както и свързващите въздухопроводи (12) са ефективно изолирани с новосъздаден изолационен продукт с изключително ниска топлопроводност, което значително увеличава коефициентът на полезно действие на преобразуването на енергията. Системата за управление (12) регулира процеса на зареждане, като управлява мощността на зареждане в съответствие със зададена програма, както и процеса на разреждане в зависимост от мощността на консуматора (9). Системата позволява режим на работа при който зареждането и разреждането на термичния акумулатор може да се осъществява едновременно.The task was solved by an automated thermal storage system for energy from renewable sources, including a thermal core (17), high-temperature electric heaters (7), internal high-efficiency thermal insulation (4), metal casing (3), external thermal insulation (2), carrying a metal a structure (1), a charging system consisting of an external power source (20), an electric heater control panel (19), and a thermal core temperature measurement system, (17), a discharge system consisting of fan (8), a system of insulated air ducts (12), shutters for closing the battery (14) and (15), three-way inlet and outlet valves (9) and (11) and special air ducts with variable cross-section and location (6 ), A control system consisting of sensors, actuators and specially developed control software. The thermal core (17) as well as the other process envelopes, insulations and housings are mounted in the form of a vertical tower supported mechanically by the metal structure (1). The charging system is electric with a 10-stage system for adjusting the input power. The discharge of the thermal accumulator is achieved by forced air circulation through the thermal core with the help of the fan (8) and the precise regulation with the three-way electronically controlled valves (9) and (11). The control system (13) is based on programmable controllers (PLC). The thermal core (17) is composed of ceramic blocks of different shape and arrangement with high heat capacity. Thanks to the organization of incoming energy flows in the thermal core, the energy charge is uniform throughout the entire volume of the core. Due to the discharge air channels with a variable cross-section (6), the discharge of the thermal core is also uniform throughout its volume, which allows the maintenance of multiple stable discharge modes at different consumer powers. The thermal core (17) as well as the connecting air ducts (12) are effectively insulated with a newly developed insulation product with extremely low thermal conductivity, which significantly increases the efficiency of the energy conversion. The control system (12) regulates the charging process by managing the charging power in accordance with a set program, as well as the discharge process depending on the power of the consumer (9). The system allows a mode of operation in which the charging and discharging of the thermal accumulator can be carried out simultaneously.
В едно предпочитано изпълнение на автоматизирана термична акумулираща система за енергия от възобновяеми източници, вътрешната топлоизолация може да представлява високоефективна комбинация на нитробетон, шамотни тухли и каменна вата.In a preferred embodiment of an automated thermal storage system for energy from renewable sources, the internal thermal insulation can be a highly effective combination of nitro concrete, fireclay bricks and stone wool.
В друго предпочитано изпълнение на автоматизирана термична акумулираща система за енергия от възобновяеми източници, системата за управление, състояща се от датчици, изпълнителни механизми се управлява от специално разработен софтуер за управление.In another preferred embodiment of an automated thermal storage system for energy from renewable sources, the control system consisting of sensors, actuators is controlled by specially developed control software.
В друго предпочитано изпълнение на автоматизирана термична акумулираща система за енергия от възобновяеми източници системата за управление е на базата на програмируеми контролери (PLC), което я прави дистанционно управляема и програмируема.In another preferred embodiment of an automated thermal storage system for energy from renewable sources, the control system is based on programmable controllers (PLC), making it remotely controllable and programmable.
Главното предимство на автоматизирана термична акумулираща система за енергия от възобновяеми източници, съгласно изобретението, е използването на зелена синергия на място зелена генерация със зелена акумулация.The main advantage of an automated thermal storage system for energy from renewable sources, according to the invention, is the use of green synergy in place of green generation with green storage.
Основно предимство на системата е, че тя оптимално интегрира енергоакумулация от различни възобновяеми ресурси. Може да бъде инсталирана при обекти с генерация на енергия от слънцето, вятъра или при генериране на хидрокинетична енергия от речно течение. Именно интеграцията на променливата ветрогенерация ежечасно с фотоволтаичното електро-производство само денем и постоянната хидрокинетична електрогенерация е основата на високата енергийна ефективност на системата, съгласно изобретението.The main advantage of the system is that it optimally integrates energy accumulation from different renewable resources. It can be installed at sites with energy generation from the sun, wind or hydrokinetic energy from river currents. It is the integration of hourly variable wind generation with day-only photovoltaic electricity generation and constant hydrokinetic electricity generation that is the basis of the high energy efficiency of the system, according to the invention.
Изграждането на системата, съгласно изобретението, във височина не изисква големи свободни терени и представлява компактен начин за безопасно и дългосрочно съхранение на потенциална енергия на ниска цена. Това контрастира на фона на непрекъснато поскъпващата енергия в света и е безспорно инвестиционно предимство.The construction of the system, according to the invention, in height does not require large open areas and represents a compact way for safe and long-term storage of potential energy at a low cost. This contrasts with the ever-increasing cost of energy in the world and is an undeniable investment advantage.
Важно функционално предимство на системата, че може да се мащабира, за да се ползва в населени места да покрива енергийни нужди на битово /индустриално електропотребление.An important functional advantage of the system is that it can be scaled to be used in populated areas to cover energy needs of domestic/industrial electricity consumption.
Предимства на системата са нейната гъвкавост и универсалност.Advantages of the system are its flexibility and universality.
Системата, съгласно изобретението, е изключително оперативна и много бързо може да бъде задействана (в процес на генерация или в процес на зареждане) което е безспорно предимство за баланса на електрическата мрежа.The system, according to the invention, is extremely operational and can be activated very quickly (in the process of generation or in the process of charging), which is an indisputable advantage for the balance of the electrical network.
Важни природосъобразни и енергийни предимства на системата, съгласно изобретението, че минимизира разходите за електрогенерация, чрез балансиране на пиковете и падовете на електронатоварването в електрическата мрежа, което става напълно автоматично.Important environmental and energy advantages of the system, according to the invention, that it minimizes the cost of electricity generation, by balancing the peaks and troughs of the electronic load in the electrical network, which becomes fully automatic.
Функционално предимство на системата е, че работи автоматично по оптимален начин под интелигентното управление програмируемите си елементи.A functional advantage of the system is that it works automatically in an optimal way under the intelligent control of its programmable elements.
ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНАТА ФИГУРАEXPLANATION OF THE ATTACHED FIGURE
Фигурата представлява схематична илюстрация на автоматизирана термична акумулираща система за енергия от възобновяеми източници, съгласно изобретението.The figure represents a schematic illustration of an automated thermal storage system for energy from renewable sources, according to the invention.
ПРИМЕР ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОEXAMPLE OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Схемата на фигурата е примерно изпълнение на автоматизирана термична акумулираща система за енергия от възобновяеми източници, съгласно изобретението. С показаното не се ограничават видовете приложения на изобретението.The diagram in the figure is an exemplary embodiment of an automated thermal storage system for energy from renewable sources, according to the invention. The types of applications of the invention are not limited by what is shown.
Автоматизирана термична акумулираща система за енергия от възобновяеми източници, включва термично ядро (17), високо температурни електрически нагреватели (7), вътрешна високоефективна топлоизолация (4), метален корпус (3), външна термоизолация (2), носеща метална конструкция (1), система за зареждане, състояща се от външен енергиен източник (20), електрическо табло за управление на нагревателите (19), и система за измерване на температурата на термичното ядро, (17), система за разреждане, състояща се от вентилатор (8), система от изолирани въздухопроводи (12), шибри за затваряне на акумулатора (14) и (15), три пътни входна и изходна клапи (9) и (11) и специалните въздушни канали с променливо сечение и разположение (6), Система за управление, състояща се от датчици, изпълнителни механизми и специално разработен софтуер за управление. Термичното ядро (17), както и другите технологични обвивки, изолации и корпуси са монтирани във форма на вертикална кула, поддържана механически от металната конструкция (1). Зареждащата система е електрическа с степенна система за регулиране на подаващата мощност. Разреждането на термичния акумулатор се постига чрез принудителна въздушна циркулация през термичното ядро с помощта на вентилатора (8) и прецизното и регулиране с три пътните електронно управляеми клапи (9) и (11). Системата за управление (13) е на базата на програмируеми контролери (PLC). Термичното ядро (17) е съставено от различни по форма и подредба керамични блокове с висока топло емкост. Благодарение на организацията на входящите енергийни потоци в термичното ядро, зареждането с енергия е равномерно в целия обем на ядрото. Поради разреждащите въздушни канали с променливо напречно сечение (6) разреждането на термичното ядро също е равномерно за целия му обем, което позволява поддържането на множество стабилни режими на разреждане при различни мощности на консуматора. Термичното ядро (17), както и свързващите въздухопроводи (12) са ефективно изолирани с новосъздаден изолационен продукт с изключително ниска топлопроводност, което значително увеличава коефициентът на полезно действие на преобразуването на енергията. Системата за управление (12) регулира процеса на зареждане, като управлява мощността на зареждане в съответствие със зададена програма, както и процеса на разреждане в зависимост от мощността на консуматора (9). Системата позволява режим на работа при който зареждането и разреждането на термичния акумулатор може да се осъществява едновременно.Automated thermal storage system for energy from renewable sources, includes thermal core (17), high-temperature electric heaters (7), internal high-efficiency thermal insulation (4), metal casing (3), external thermal insulation (2), supporting metal structure (1) , a charging system consisting of an external power source (20), an electric heater control panel (19), and a thermal core temperature measurement system, (17), a discharge system consisting of a fan (8) , a system of insulated air ducts (12), shutters for closing the battery (14) and (15), three-way inlet and outlet valves (9) and (11) and special air ducts with variable cross-section and location (6), System for control consisting of sensors, actuators and specially developed control software. The thermal core (17) as well as the other process envelopes, insulations and housings are mounted in the form of a vertical tower supported mechanically by the metal structure (1). The charging system is electric with a step system for adjusting the input power. The discharge of the thermal accumulator is achieved by forced air circulation through the thermal core with the help of the fan (8) and the precise regulation with the three-way electronically controlled valves (9) and (11). The control system (13) is based on programmable controllers (PLC). The thermal core (17) is composed of ceramic blocks of different shape and arrangement with high heat capacity. Thanks to the organization of incoming energy flows in the thermal core, the energy charge is uniform throughout the entire volume of the core. Due to the discharge air channels with a variable cross-section (6), the discharge of the thermal core is also uniform throughout its volume, which allows the maintenance of multiple stable discharge modes at different consumer powers. The thermal core (17) as well as the connecting air ducts (12) are effectively insulated with a newly developed insulation product with extremely low thermal conductivity, which significantly increases the efficiency of the energy conversion. The control system (12) regulates the charging process by managing the charging power in accordance with a set program, as well as the discharge process depending on the power of the consumer (9). The system allows a mode of operation in which the charging and discharging of the thermal accumulator can be carried out simultaneously.
ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОUSE OF THE INVENTION
Термичната системата за енергия от възобновяеми източници, съгласно изобретението, може да работи като напълно автономна система.The thermal system for energy from renewable sources, according to the invention, can work as a fully autonomous system.
Същевременно е свързана с енергийната мрежа с реверсивна апаратура и може автоматично да съхранява и излишна енергия в електромрежата.At the same time, it is connected to the energy grid with reversible equipment and can automatically store excess energy in the grid.
Бюджетни варианти на системата, съгласно изобретението, могат да се изпълняват само с част от предвиденото в изобретението.Budget variants of the system according to the invention can be implemented with only a part of what is provided for in the invention.
Ноу-хауто за системата, съгласно изобретението, е изрично описано в патентни претенции от 2 до 4 включително.The know-how for the system according to the invention is explicitly described in patent claims 2 to 4 inclusive.
Отделно ноу-хау е експертната система, която я управлява в реално време, чието описание следва:A separate know-how is the expert system that manages it in real time, the description of which follows:
В зависимост от разнообразните условия на работа на системата разработихме различни алгоритми за работата й и по-специално под управлението на програмируеми контролери (PLC).Depending on the various operating conditions of the system, we have developed different algorithms for its operation, and in particular under the control of programmable controllers (PLC).
Благодарение на натрупания опит, след многобройни компютърно симулирани тестове, както и от многото събрани данни и факти, структурирахме отделни бази данни и отделни бази факти. Системата следи и записва консумацията на енергия в реално време. На това основание тя си създава (самообучава се) конкретни правила и прогнози, с които оптимално се постига енергоакумулационният капацитет на системата.Thanks to the accumulated experience, after numerous computer simulated tests, as well as from the many collected data and facts, we have structured separate databases and separate fact bases. The system monitors and records energy consumption in real time. On this basis, it creates (self-learning) specific rules and forecasts, with which the energy storage capacity of the system is optimally achieved.
Събраните и формирани бази с данни, факти, бази правила са неразделна част от алгоритмичното проектиране на техникотехнологична експертна система за автоматична работа в реално време на системата, съгласно изобретението.The collected and formed databases with data, facts, rule bases are an integral part of the algorithmic design of a technical-technological expert system for automatic real-time operation of the system, according to the invention.
Експертната система е изпълнена с помощта на обектно ориентиран алгоритмичен език, съдържащ собствен механизъм на умозаключенията за автоматично вземане и изпълнение на решения в реално време. Така изготвеният софтуер работи като изкуствен интелект, самостоятелно вземащ необходимите решения за оптимална работа на системата, съгласно изобретението.The expert system is implemented using an object-oriented algorithmic language containing its own inference mechanism for automatic decision making and execution in real time. The software prepared in this way works as an artificial intelligence, independently making the necessary decisions for optimal operation of the system, according to the invention.
Главна функция на експертната система е да минимизира разходите за електрогенерация, чрез балансиране на пиковете и падовете на електроконсумацията в електрическата мрежа, което става напълно автоматично, благодарение на програмируемите елементи.The main function of the expert system is to minimize the cost of electricity generation by balancing the peaks and troughs of electricity consumption in the electricity network, which is fully automatic thanks to the programmable elements.
Системата, съгласно изобретението, е съставена от познати части на пазара, които се изпълняват по известни технологии. Затова нейната индустриална приложимост и поддръжката й не представляват трудност.The system according to the invention is composed of known parts on the market, which are implemented according to known technologies. Therefore, its industrial applicability and its maintenance are not a difficulty.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG113829A BG113829A (en) | 2023-12-16 | 2023-12-16 | AUTOMATED THERMAL ACCUMULATION SYSTEM FOR ENERGY FROM RENEWABLE SOURCES |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG113829A BG113829A (en) | 2023-12-16 | 2023-12-16 | AUTOMATED THERMAL ACCUMULATION SYSTEM FOR ENERGY FROM RENEWABLE SOURCES |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG113829A true BG113829A (en) | 2024-01-15 |
Family
ID=92763055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG113829A BG113829A (en) | 2023-12-16 | 2023-12-16 | AUTOMATED THERMAL ACCUMULATION SYSTEM FOR ENERGY FROM RENEWABLE SOURCES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BG (1) | BG113829A (en) |
-
2023
- 2023-12-16 BG BG113829A patent/BG113829A/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Moradi et al. | Optimal design and economic analysis of a hybrid solid oxide fuel cell and parabolic solar dish collector, combined cooling, heating and power (CCHP) system used for a large commercial tower | |
Assaf et al. | Transient simulation modelling and energy performance of a standalone solar-hydrogen combined heat and power system integrated with solar-thermal collectors | |
RU2543361C2 (en) | Method of electric power generation from sun energy and system using biofuel boiler as additional heat source | |
US11532949B2 (en) | System for energy storage and electrical power generation | |
Grange et al. | Simulation of a hybrid solar gas-turbine cycle with storage integration | |
Zhao et al. | A novel CCHP system based on a closed PEMEC-PEMFC loop with water self-supply | |
Li et al. | Strategy analysis of demand side management on distributed heating driven by wind power | |
Deng et al. | The control strategy and economic analysis of a new type of solar cold storage | |
Wang et al. | Technoeconomic assessment of solar combined heat and power systems based on hybrid PVT collectors in greenhouse applications | |
Hepbasli et al. | Solar energy applications in Turkey | |
Milewski et al. | Seasonal thermal energy storage-a size selection | |
Zhao et al. | Optimal energy management strategy for distributed renewable energy power generation system based on “three-flow” theory | |
Wu | Toward sustainable energy management of a sports complex with use of solar energy and thermal demand management | |
BG113829A (en) | AUTOMATED THERMAL ACCUMULATION SYSTEM FOR ENERGY FROM RENEWABLE SOURCES | |
CN201059787Y (en) | Solar energy heat collection plate and mini-size wind electricity machine group heat storage device | |
US12196499B2 (en) | Energy storage and retrieval system comprising a regenerator and an electrical machine coupled to a compressor and an expander | |
Rovense et al. | Combined heat/cooling and power generation using hybrid micro gas turbine in a CST plant for a residential off-grid application | |
Li | Study on control strategy of output stability of wind-solar reservoir thermal system | |
Vuillerme et al. | Experimental results of 2018 test campaign of the ALSOLEN 450 prototype for direct steam generation and thermal storage | |
Chukhin et al. | Feasibility of hydrogen-air energy storage gas turbine system for the solar power plant in Yakutsk region | |
AU2008101287A4 (en) | Integrated Energy System Solar Hydrogen Steampower | |
De Masi et al. | Experimental characterization of solid oxide fuel cell hydrogen fueled in a residential small villa | |
RU209922U1 (en) | Mobile autonomous power plant | |
Kussul et al. | Modeling a system with solar concentrators and thermal energy storage | |
Tokar et al. | Experimental stand for the study of energy conversion and storage |