Производство водорода из гидроэнергии - RU2005114020A

Реферат

1. Турбинная установка для крупномасштабного производства водорода, содержащая конструкцию основания, отделяющую верхний бьеф с большей высотой над уровнем моря от нижнего бьефа с меньшей высотой над уровнем моря, причем конструкция основания образует проходящий через нее проход для воды между входом, примыкающим к верхнему бьефу, и выходом, примыкающим к нижнему бьефу; рабочее колесо, опирающееся с возможностью вращения на основание и размещенное в проходе для воды между входом и выходом, так что вода, протекая через проход в результате перепада давления, вызывает вращение рабочего колеса; генератор, опирающийся на основание и соединенный с рабочим колесом посредством вращающегося вала для выработки электроэнергии при вращении рабочего колеса; и электролизер, электрически соединенный с генератором для получения электроэнергии и производства водорода.

2. Турбинная установка по п.1, в которой проход для воды образован стационарным корпусом, включающим в себя верхнюю крышку, выпускное кольцо и вытяжную трубу.

3. Турбинная установка по п.1, в которой электролизер расположен снаружи прохода для воды.

4. Турбинная установка по п.1, в которой генератор представляет собой генератор постоянного тока.

5. Турбинная установка по п.4, в которой генератор постоянного тока выбирается из группы, состоящей из генератора с последовательным возбуждением, генератора с параллельным возбуждением и генератора со смешанным возбуждением.

6. Турбинная установка по п.1, в которой генератор представляет собой генератор переменного тока, причем установка дополнительно включает в себя выпрямитель энергии между генератором и электролизером для преобразования электроэнергии переменного тока в электроэнергию постоянного тока.

7. Турбинная установка по п.1, дополнительно включающая в себя сосуд для хранения водорода, соединенный с электролизером, для непрерывного получения и хранения водорода.

8. Турбинная установка по п.7, в которой водород хранится в газообразной, жидкой или твердой форме.

9. Турбинная установка по п.7, в которой водород хранится в твердой форме с использованием абсорбера из гидрида металла.

10. Турбинная установка по п.7, дополнительно включающая в себя датчик для выработки электрических сигналов обратной связи, показывающих уровень водорода, содержащегося в сосуде для хранения.

11. Турбинная установка по п.10, в которой турбина включает в себя водяной насос для подачи воды в электролизер, причем установка дополнительно содержит цифровой контроллер для управления водяным насосом в ответ на сигналы обратной связи для регулирования потока воды в электролизер.

12. Турбинная установка по п.10, в которой турбина включает в себя элемент для контроля воды, который отрегулирован по месту, чтобы управлять потоком воды через турбину, причем установка дополнительно содержит цифровой контроллер для регулирования по месту элемента для контроля воды в ответ на сигналы обратной связи для регулировки подачи электрической энергии в электролизер.

13. Турбинная установка по п.12, в которой элемент для контроля воды выбирается из группы, состоящей из множества различных наклонных лопастей, множества ворот шлюза, затвора для управления потоком и закрывающего клапана.

14. Турбинная установка по п.12, в которой элемент для контроля воды представляет собой закрывающее устройство, установленное в заборной части канала прохода для воды.

15. Турбинная установка по п.14, в которой закрывающее устройство выбирается из группы, состоящей из поворотной заслонки, стопорных затворов, шарового клапана, линзового клапана и кольцевого затвора.

16. Турбинная установка по п.1, в которой электролизер производит, по меньшей мере, один газ, причем установка дополнительно включает в себя ожижитель для преобразования, по меньшей мере, одного газа в жидкую форму.

17. Турбинная установка по п.16, в которой, по меньшей мере, один газ выбирается из группы, состоящей из водорода, кислорода и хлора.

18. Турбинная установка по п.1, в которой электролизер производит, по меньшей мере, один газ, причем установка дополнительно включает в себя фильтрационную систему для удаления примесей из, по меньшей мере, одного газа.

19. Турбинная установка по п.18, в которой, по меньшей мере, один газ выбирается из группы, состоящей из: водорода, кислорода и хлора.

20. Турбинная установка по п.1, в которой электролизер производит водород и, по меньшей мере, один дополнительный продукт, причем установка дополнительно включает в себя устройство для улавливания продукта, чтобы предотвратить его выпуск в окружающую турбинную установку среды.

21. Турбинная установка по п.20, дополнительно включающая в себя, по меньшей мере, одно устройство для хранения для улавливания продукта.

22. Турбинная установка по п.20, в которой продукт представляет собой кислород или газообразный водород.

23. Турбинная установка по п.1, в которой вода подается в электролизер из верхнего бьефа или нижнего бьефа, причем турбинная установка дополнительно включает в себя фильтрационную систему для очистки воды перед электролизом исходя из требований прозрачности.

24. Турбинная установка по п.1, в которой турбина представляет собой реактивную турбину или активную турбину.

25. Турбинная установка по п.1, в которой турбина выбирается из группы, состоящей из турбины Френсиса (радиально-осевой турбины), турбины Каплана (поворотно-лопастной турбины), капсульной турбины, пропеллерной турбины, горизонтальной осевой турбины, турбины Пелтона (ковшовой турбины), турбины Тюрго (турбины с наклонной осью) и турбины с поперечным потоком.

26. Турбинная установка по п.1, дополнительно включающая в себя систему распределения водорода для транспортирования водорода от турбинной установки к удаленному местоположению.

27. Турбинная установка по п.26, в которой система распределения водорода представляет собой трубопровод для газа или жидкости.

28. Способ выполнения экономического сравнительного анализа оборудования для выработки гидроэлектроэнергии, причем оборудование включает в себя приводимый в движение турбиной агрегат, вырабатывающий энергию, в который входит поток воды через расположенный выше по потоку трубопровод для выработки электрической энергии, причем оборудование может работать в первом режиме, в котором выработанная электроэнергия передается из оборудования с использованием первого носителя энергии, и во втором режиме работы, в котором выработанная электроэнергия передается из оборудования с использованием второго носителя энергии, причем способ содержит этапы, на которых: вычисляют первую экономическую стоимость электроэнергии при использовании первого носителя энергии; вычисляют вторую экономическую стоимость электроэнергии при использовании второго носителя энергии; сравнивают первую экономическую стоимость со второй экономической стоимостью для идентификации режима работы, связанного с более высокой экономичной стоимостью; и осуществляют работу оборудования турбины в идентифицированном режиме работы.

29. Способ по п.28, при котором оборудование включает в себя устройство, производящее водород, и первый рабочий режим включает производство водорода из выработанной электроэнергии.

30. Способ по п.29, при котором оборудование соединено с сервисной сетью электропередачи, и второй рабочий режим включает подачу выработанной электрической энергии в сервисную сеть электропередачи.

31. Способ по п.28, при котором первый носитель энергии представляет собой водород, и второй носитель энергии представляет собой сервисную сеть электропередачи.

32. Способ по п.28, при котором, по меньшей мере, одна из первой и второй экономических стоимостей основана на унифицированной стоимости, принятой из предыдущего функционирования.

33. Способ по п.28, при котором, по меньшей мере, одна из первой и второй экономических стоимостей основана на унифицированной стоимости, полученной из удаленного источника через канал связи.