Гидродинамическая теплоэлектрическая установка и перспективы ее использования в составе ВЭУ

Развитие альтернативной энергетики требует решения ряда проблем, в частности проблемы, которая заключается в непостоянстве генерации энергии, что является характерным для ветрогенераторов. В зависимости от скорости ветра полученная мощность может меняться от максимального значения до нуля. Возможно наличие достаточно длинных периодов, в течение которых энергия не генерируется вообще. При использовании ветрогенераторов в домохозяйствах, или небольших предприятиях, кроме задачи по получению электрической энергии, эти источники альтернативной энергии уже решают задачи по подогреву воды, в частности в составе систем, обеспечивающих горячее водоснабжение. В условиях умеренного климата и высоких цен на энергоносители, задача по прямому получению тепловой энергии от ветрогенератора и ее длительному хранению, без промежуточного преобразования электрической энергии в тепловую является достаточно актуальной. Это дает возможность использовать ветрогенератор для отопления помещений (в качестве вспомогательного источника тепловой энергии) и для обеспечения горячего водоснабжения. Ветрогенераторы малой и средней мощности во многих случаях размещаются в непосредственной близости от потребителя. В таком случае непосредственное преобразование механической энергии в тепловую является обоснованным, а необходимость в транспортировке теплоносителя (нагретой воды) на значительное расстояние отсутствует. Имеющиеся системы, обеспечивающие нагрев воды используют схему в которой ветровая турбина соединена с электрогенератором, обеспечивающим получение электрической энергии. Параметры электрической энергии изменяются при помощи инвертора, после чего энергия поступает в электрическую сеть домохозяйства или предприятия. Для получения тепловой энергии к сети подключается бытовой водонагреватель. Электрогенератор является источником переменного напряжения, частота которого не является постоянной. Параметры электрической энергии преобразуются при помощи инвертора, что позволяет подключить бытовые приборы, в частности бытовые водонагреватели, в которых происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Такая схема не является рациональной и требует использования дорогостоящего оборудования, в частности электрического генератора, инвертора. Стоимость оборудования является высокой вследствие необходимости проведения его сертификации для обеспечения возможности прямого подключения к бытовой сети. Многократное преобразование энергии и изменение ее параметров характеризуется значительными потерями. Существуют также системы по подогреву воды другого вида, которые используют электрогенератор. В таких системах используются электрические водонагреватели специальной конструкции, которые напрямую подключаются к электрическому генератору. Такая схема более целесообразна при значительном удалении ветрогенератора от потребителя энергии. Но в результате двойного преобразования энергии наблюдаются потери энергии, а использование генератора, который содержит дорогие металлы увеличивает стоимость установки. Командой проекта разработана установка, которая может подключаться напрямую к существующему ветрогенератору и позволяет одновременно генерировать тепловую и электрическую энергию, а также имеет возможность запасать тепловую энергию и эффективно управлять процессами накопления и потребления энергии без использования сложных механических передач и электрических нагревателей. Установка может быть подключена непосредственно к системе отопления, и обеспечивать предварительный нагрев воды. Технология защищена патентом (получен патент Украины на полезную модель No142721). Ключевым элементом установки является гидродинамическая передача, которая выполняет две функции: получение тепловой энергии и передача механической энергии к электрогенератору. Разработан и апробирован экспериментальный образец, демонстрирующий принцип действия технологии который функционирует в качестве водонагревателя. На видео демонстрируется процесс нагрева теплоносителя (воды) с помощью внешнего источника механической энергии, процесс нагрева контролируется с помощью датчика температуры. Установка содержит запорное устройство, которое позволяет отбирать нагретый теплоноситель через трубопровод, а подвод холодного теплоносителя осуществляется через другой трубопровод (на видео не показан). Оптимальное проектирование позволило обеспечить быстрый нагрев воды в гидропередаче до температуры кипения. Апробация ключевого элемента технологии позволяет разрабатывать теплоэлектрическую установка, пригодную для применения совместно с любым ветрогенератором, который серийно выпускается на основе его технических параметров.