2.4.2.Принцип работы

При наличии ветра в зоне одного из модулей 1 в работу вступают ветроэнергетические установки 3, которые энергию ветра преобразуют в энергию сжатого воздуха. Это осуществляется в компрессоре 14. Далее сжатый воздух поступает в воздушный трубопровод 4, в котором он проходит обратный клапан, взаимодействует с датчиком давления и по его сигналу открывается задвижка и сжатый воздух переходит в магистральный трубопровод 2. От нескольких ветроэнергетических установок 3 сжатый воздух по системе трубопроводов поступает к модулю 1 (например, А₁₀, фиг.2). Количество ветроэнергетических установок, примыкающих к одному модулю, зависит от мощности электростанции и может составлять от десяти до нескольких десятков и сотен. Основной поток сжатого воздуха первоначально направляется к турбине 5, где, проходя через сопла 16, он воздействует на лопатки турбины 5, раскручивая ее до определенной частоты вращения. Совместно с турбиной 5 вращается генератор 6, который вырабатывает электрическую энергию. Частота вращения турбины 5 автоматически поддерживается с помощью регулирующей аппаратуры, которая увеличивает или уменьшает подачу сжатого воздуха к лопаткам турбины. При этом уменьшается поток сжатого воздуха, направленного на турбину, которая уже вращается с определенной частотой. Освободившийся поток сжатого воздуха направляется к соплам 16 и воздействует на лопатки 8, раскручивая маховик 7, при этом происходит аккумулирование энергии. Каждый модуль 1 может иметь от одного до трех маховиков. Количество маховиков 7 в одном модуле 1 может быть значительно больше, оно зависит от мощности электростанции. После раскручивания первого маховика до номинальной частоты от датчика частоты вращения поступает сигнал и прекращается подача сжатого воздуха на лопатки 8. Сжатый воздух поступает на лопатки второго, затем третьего маховика и так далее.

Модуль 1 полностью загружен, когда работает турбина 5 с генератором 6 и вращаются все маховики 7. Это возможно при сильном ветре. Освободившийся поток сжатого воздуха по системе трубопроводов от компрессора 14 поступает к другим модулям, где отсутствует ветер или сила ветра мала. Происходит перераспределение ветровой энергии и передача ее другим модулям посредством энергии сжатого воздуха.

Если в зоне модуля 1 дует порывистый ветер, то в момент отсутствия ветра вступает в работу дополнительный компрессор 18. Включение соответствующего дополнительного компрессора 18 осуществляется с помощью муфт сцепления 17. При снижении частоты вращения турбины 5 от маховика 7 вращение передается дополнительному компрессору 18, который сжимает воздух и по трубопроводу 19 подает его через сопла на лопатки турбины. Кинематическая энергия маховика 7 преобразуется в энергию сжатого воздуха для поддержания нормальной работы генератора 6. В случае необходимости вступает в работу второй, третий маховик и т. д. Это позволяет производство электрической энергии не прекращать после снижения давления воздуха в магистральном трубопроводе.

При очень сильном ветре модуль 1 может работать в режиме выработки электрической энергии (работает турбина и генератор) и сжатого воздуха (вращаются маховики 7 и работает дополнительный компрессор 18). При этом происходит нагнетание сжатого воздуха во всю систему трубопроводов и передача ветровой энергии на модули, где ветер отсутствует.

Объединение всех модулей на огромной территории, создание блочно-модульной схемы, способность к аккумулированию ветровой энергии увеличивает мощность электростанции и делает ее работу независимой от отсутствия ветра. Ветровая аккумулирующая электростанция может работать в следующих режимах:

• производство электрической энергии без аккумулирования ветровой энергии;

• производство электрической энергии с одновременным аккумулированием ветровой энергии;

• аккумулирование ветровой энергии без производства электрической энергии;

• производство электрической энергии и сжатого воздуха.

Выбор режима работы зависит от силы ветра, метеорологического прогноза, потребности в электрической энергии и других факторов. Управление работой всей электростанцией целесообразно осуществить при помощи компьютера.

Предлагаемая ветровая аккумулирующая электростанция имеет простую конструкцию, надежна в работе, обладает высоким КПД и может работать в различных режимах и при отсутствии ветра.