Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа

СИСТЕМА КАМЕР ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРЫ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЖАТОГО ГАЗА Настоящее изобретение относится к системам камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа состоит из секционных модулей, которые обеспечивают адаптивность габаритов и установок хранилища сжатого газа под землей. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа включает резервуархранилище с ячеистыми камерами в сборе, который состоит из модулей камерных секций для хранения, имеющих удлиненную шестиугольную форму и обеспечивающих создание системы стабильных штабелируемых взаимосвязанных камер для хранения сжатого газа; сегмент камеры, который включает один или несколько взаимосвязанных фитингов для обеспечения взаимосоединения штабелированных блоков и емкость для хранения со свободным перетеканием сжатого газа; удлиняющий сегмент камеры, который обеспечивает удлинение резервуарахранилища с ячеистыми камерами в сборе для увеличения объема хранилища; внешнюю торцевую крышку камеры, которая предназначена для герметизации одного конца резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе; внутреннюю торцевую крышку камеры, которая предназначена для герметизации одного конца резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе; промежуточную вставку камеры, которая предназначена для создания опоры для наклонных углубленных секций нижнего слоя штабелированных резервуаров-хранилищ с ячеистыми камерами в сборе; впускное отверстие хранилища, которое предназначено для присоединения к соединительным фитингам камер для обеспечения поступления сжатого газа в систему камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа и выпускное отверстие хранилища, которое предназначено для присоединения к соединительным фитингам камер для обеспечения выпуска сжатого газа из системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа.(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: ДЖОУНЗ АЛЛЕН МАРК (US) Настоящее изобретение относится к системам камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа. Предпосылки к созданию изобретения: В настоящее время в области использования возобновляемой энергии главенствующее положение занимает выработка электроэнергии гидроэлектростанциями, солнечными панелями и ветряными турбинами. Гидроэлектроэнергия вырабатывается за счет энергии воды, аккумулируемой в озере или водохранилище и выпускаемой для вращения лопастей электрической турбины, обеспечивающей выработку энергии в виде электрической энергии 24 ч в сутки 7 дней в неделю до тех пор, пока обильные дожди и снеготаяние не пополняют запасы хранящейся воды. Ни солнечные батареи, ни ветровые турбины не в состоянии обеспечить непрерывное производство электроэнергии 24 ч в сутки и 7 дней в неделю. Выработка электроэнергии за счет солнечного излучения обеспечивается только в дневные часы на широтах, на которых не выпадают осадки в виде снега, при этом эффективность выработки электроэнергии снижается как в ранние, так и поздние часы ввиду низкого зенита солнца. Большинство солнечных установок не снабжено устройствами для аккумулирования электроэнергии, которую они вырабатывают за счет энергии солнца. Ветряные турбины включают один электрический генератор, непосредственно приводимый в действие потоком воздуха, проходящим через лопасти, для приведения во вращение которых требуется достаточная скорость ветра, и, кроме того, лопасти должны быть заблокированы в периоды исключительно высоких скоростей ветра с целью предотвращения их повреждения. Обычно скорость ветра изменяется в течение дня, то увеличиваясь, то снижаясь, от полного штиля до более высоких скоростей и снова до низких, в результате чего ветряные турбины являются ненадежным источником производства электроэнергии. Из уровня техники известно: 1. Патент KR 10-0614095 В 1 Gyeongsang National University Office of Academy And Industry Collaboration 22 августа 2006 г. Название патента "Cryogenic liquefied gas carburetor Performance Test System"("Система для проведения эксплуатационных испытаний карбюратора для низкотемпературного сжиженного газа"); в патенте раскрывается испарительный карбюратор для сжиженного газа, используемый для испарения низкотемпературного сжиженного газа, имеющего температуру от -50 до 200 С, при этом карбюратор включает рассеиватель воздушного потока, снабженный впускным отверстием для воздуха,которое пропускает воздух через сотообразную структуру для равномерного рассеивания потока воздуха в испарительной камере. 2. Патент США 3922985 A FERRIS F. HAMILTON 02 DECEMBER 1975. Название патента"SUBMARINE TANKER FOR TRANSPORTATION OF LIQUID CARGO" ("Подводный танкер для транспортировки жидкого груза"); в патенте раскрывается подводный танкер, включающий хранилища, снабженные внешним резервуаром, или камерой, и внутренним мягким резервуаром, при этом жидкий груз загружается во внутренний мягкий резервуар, и пространство между внешней камерой и внешней поверхностью внутреннего мягкого резервуара может быть заполнено водой для выдавливания любых воздушных пузырей с целью обеспечения регулирования дифферента или балласта судна. Резервуары могут быть расположены в сотовом порядке внутри конструкции морского судна или в качестве части его конструкции. 3. В патенте США 5912519 A HORNER; ROGER ERIC ET AL. 15 JUNE 1999, раскрывается устройство аккумулирования и преобразования энергии, включающее защитную оболочку, образующую вакуумную камеру, расположенный внутри вакуумной камеры в основном вертикальный вал, статор на валу с электрическими контактами, соединенными со статором, и цилиндрический ротор, радиально окруженный переменными магнитными полями и приводимый в действие статором для аккумулирования энергии в виде кинетической энергии ротора, действующий в сочетании со статором в качестве генератора для производства электрической энергии при высвобождении энергии. Единая конструкция предпочтительно включает сотообразную структуру, в которой расположены несколько регулярно упорядоченных цилиндрических камер. Использование сжатого воздуха при производстве электроэнергии ограничено двумя действующими в мире установками, на которых электроэнергия во внепиковый период используется в течение 12 ч для получения сжатого воздуха, который хранится в подземных пустотах, заброшенных соляных шахтах и т.д., и подается из них в течение короткого пикового периода (3 ч) для сжигания топлива в турбинах,работающих на природном газе, с целью повышения их эффективности. Очевидная проблема заключается в обнаружении пустот в породе, которые обычно находятся на удаленном расстоянии от центров высокого спроса на электроэнергию, таких как крупные города. Менее очевидной проблемой является хрупкая физическая структура каверн, ограничивающая уровни давления сжатого воздуха, т.к. повышенное давление нагнетаемого воздуха может привести к обрушению потолков и стенок каверн. В настоящее время использование хранилищ сжатого воздуха в кавернах не предусматривает дополнительного производства энергии, а скорее создает экономический выигрыш за счет реализации части электроэнергии, выработанной во внепиковый период с использованием сжатого воздуха в пиковые часы, во время которых электроэнергия реализуется по более высоким тарифам. Краткое изложение сущности изобретения Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа включает составные секционные модули, обеспечивающие создание различных объемов и установку хранилища сжатого газа под землей. Сборка резервуаров для хранения камерами ячеистой структуры взаимосвязанных составных секционных модулей с камерами для хранения сжатого газа, имеющих удлиненную шестиугольную форму,предназначена для создания системы устойчивых штабелируемых взаимосвязанных камер для хранения. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа состоит из секционных модулей, которые обеспечивают адаптивность габаритов и установок хранилища сжатого газа под землей. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа включает резервуар-хранилище с ячеистыми камерами в сборе, который состоит из модулей камерных секций для хранения, имеющих удлиненную шестиугольную форму и обеспечивающих создание системы стабильных штабелируемых взаимосвязанных камер для хранения сжатого газа; сегмент камеры, который включает один или несколько взаимосвязанных фитингов для обеспечения взаимосоединения штабелированных блоков и емкость для хранения со свободным перетеканием сжатого газа; удлиняющий сегмент камеры, который обеспечивает удлинение резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе для увеличения объема хранилища; внешнюю торцевую крышку камеры, которая предназначена для герметизации одного конца резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе; внутреннюю торцевую крышку камеры, которая предназначена для герметизации одного конца резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе; промежуточную вставку камеры, которая предназначена для создания опоры для наклонных углубленных секций нижнего слоя штабелированных резервуаров-хранилищ с ячеистыми камерами в сборе; впускное отверстие хранилища, которое предназначено для присоединения к соединительным фитингам камер для обеспечения поступления сжатого газа в систему камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа; и выпускное отверстие хранилища, которое предназначено для присоединения к соединительным фитингам камер для обеспечения выпуска сжатого газа из системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - блок-схема примера системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 А - пример резервуара с ячеистыми камерами в сборе для хранения, представленный исключительно в иллюстративных целях, в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 В - блок-схема примера системы для аккумулирования сжатого воздуха ячеистой структуры,установленной под поверхностью земли в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. Описание изобретения На фиг. 1 показана блок-схема примера системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 проиллюстрирована система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100, которая, например, может быть элементом модулей обработки и хранения преобразованной энергии, используемых для хранения преобразованной энергии для ее применения в агрегатах для производства электроэнергии. Емкость для хранения сжатого газа может представлять собой, например, резервуар для хранения, выполненный из прочного металла или композитных материалов, либо может представлять собой герметичное подземное хранилище. В соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения емкость для хранения сжатого газа может быть выполнена в виде герметичного подземного хранилища, в котором используется система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 может быть, например, выполнена из утилизированного пластика. Подземная емкость для хранения сжатого газа может, например, приобрести конструктивную прочность за счет уплотнения грунта, заключающего в оболочку конструкцию для хранения, за счет чего обеспечивается использование менее дорогостоящих материалов для изготовления емкости. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 может быть выполнена в виде резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе 110, состоящего из секционных модулей для создания устройств приемлемых габаритов и обеспечения установки. Резервуар-хранилище с ячеистыми камерами в сборе 110 представляет собой систему камер для хранения, имеющих удлиненную шестиугольную форму, обеспечивающую стабильное штабелирование блоков, например, в котловане в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. Секция камеры 120 может быть конструктивно упрочнена с использованием одной или нескольких опорных решетчатых рам камеры 130. Секция камеры 120 может включать внутренние соединительные фитинги камеры 140 и внешние соединительные фитинги камеры 144 для обеспечения взаимного соединения штабелированных блоков резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе 110, в результате чего обеспечивается свободный переток сжатого газа между блоками. Внутренняя торцевая крышка камеры 150, конструктивно упрочненная с использованием одной или нескольких опорных решетчатых рам камеры 130, и внешняя торцевая крышка камеры 160, конструктивно упрочненная с использованием одной или нескольких опорных решетчатых рам камеры 130, присоединены к концам элементов камеры для герметизации резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе 110 и для образования емкости для хранения сжатого газа. Промежуточная вставка камеры 170, конструктивно упрочненная решетчатой рамой промежуточной вставки камеры 174, может быть использована, например, для стабилизации нижнего слоя блоков резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе 110 при установке. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 может быть снабжена впускным отверстием системы для хранения 180, предназначенным для контролируемого заполнения сжатым газом блоков для хранения. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 может быть снабжена выпускным отверстием системы для хранения 190, предназначенным для контролируемого выпуска сжатого газа из блоков для хранения в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 А представлен исключительно в иллюстративных целях пример резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 А проиллюстрирован пример резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе 110, собранного из элементов системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 на фиг. 1. В одном примере осуществления настоящего изобретения внешняя торцевая крышка камеры 160 присоединена к секции камеры 120, включающей внутренние соединительные фитинги камеры 140 и внешние соединительные фитинги камеры 144. Адаптируемость модульных элементов системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 на фиг. 1 обеспечивает увеличение объема емкости хранилища путем добавления одного или нескольких сегментов камер 200 к резервуару-хранилищу с ячеистыми камерами в сборе 110. В примере, проиллюстрированном на фиг. 2 А, показано как два элемента сегментов камеры 200 присоединяют к одной из секций камеры 120 в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. В примере, проиллюстрированном на фиг. 2 А, показано, как вторую секцию камеры 120 присоединяют ко второму сегменту камеры 200, и сборка завершается путем присоединения внутренней торцевой крышки камеры 150. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 на фиг. 1 может иметь конструкцию, например, в которой несколько сегментов камер 200 может быть присоединено к одной секции 120. Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 на фиг. 1 может иметь конструкцию, например, в которой соединение секции камеры 120 и элементов сегментов камеры 200 может чередоваться в различных сочетаниях в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 В проиллюстрирована блок-схема примера системы для аккумулирования сжатого воздуха ячеистого типа, установленной под поверхностью земли в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 В проиллюстрирован пример системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 на фиг. 1, установленной под поверхностью земли. Пример установки системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 на фиг. 1 может представлять собой ряд блоков резервуара с ячеистыми камерами в сборе для хранения сжатого газа 110, штабелированных в котловане с использованием элементов промежуточной вставки камеры 170 для создания стабильного нижнего слоя, на который могут быть уложены блоки резервуара-хранилища с ячеистыми камерами в сборе 110, при этом элементы промежуточной вставки обеспечивают плотное прилегание секций шестиугольных камер для сохранения стабильности. Внутренние соединительные фитинги камеры 140 на фиг. 1 и внешние соединительные фитинги камеры 144 на фиг. 1 обеспечивают взаимосоединение смежных камер, в результате чего обеспечивается свободное течение сжатого газа через весь объем емкости для хранилища. Элементы впускного отверстия системы для хранения 180 и выпускного отверстия системы для хранения 190, соединены, например, с трубопроводами, включающими, например, клапаны с цифровыми устройствами управления,обеспечивающими дистанционное и автоматическое заполнение емкости сжатым газом и выпуск сжатого газа из нее в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. В одном примере осуществления настоящего изобретения по завершению установки системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 на фиг. 1 осуществляют обратную засыпку грунта 220 с уплотнением вокруг системы до уровня земли 210. Использование подземной системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 на фиг. 1 позволяет сэкономить площадь участка на уровне земли 210, который после осуществления обратной засыпки грунта может быть, например, использован в качестве парковочной площадки. В одном примере осуществления настоящего изобретения элементы системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа 100 на фиг. 1, изготовленные, например,из утилизированного пластика и упрочненные за счет уплотнения обратной засыпки грунта 220 могут представлять собой, например, экономичную систему для хранения сжатого газа высокого давления, используемого, например, для производства электроэнергии в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. Система для хранения сжатого газа в камерах ячеистой структуры может быть, например, элементом системы, использующей возобновляемую энергию, в которой процесс преобразования энергии и модули, предназначенные для хранения преобразованной энергии, используются для производства элек-3 022605 трической энергии. Аккумулирующие возможности системы для хранения сжатого газа в камерах ячеистой структуры позволяют системам возобновляемой энергии периодического или переменного действия преобразовывать энергию в сжатые газы высокого давления, в том числе воздух, и сохранять ее. Сохраненная преобразованная энергия сжатого газа высокого давления далее может быть высвобождена в течение суток для непосредственного приведения в действие одного или нескольких генераторов с использованием более низкого давления и, тем самым, обеспечивая непрерывное производство электроэнергии 24 ч в сутки 7 дней в неделю в объеме, соответствующем структуре местного потребления электроэнергии. Оболочка хранилища сжатого газа системы для хранения сжатого газа в камерах ячеистой структуры может представлять собой, например, резервуар, выполненный из прочного металла и композитных материалов, а также может представлять собой герметичные подземные хранилища, выполненные из пластиков вторичной переработки. Подземному хранилищу сжатого газа системы для хранения сжатого газа в камерах ячеистой структуры можно придать конструкционную прочность путем уплотнения грунта, окружающего конструкцию хранилища, в результате чего обеспечивается использование менее дорогостоящих материалов для его изготовления. Система для хранения сжатого газа в камерах ячеистой структуры может быть спроектирована таким образом, чтобы она была конструктивно армирована одной или несколькими опорными решетками камеры. Элементы системы для хранения сжатого газа в камерах ячеистой структуры, изготовленные, например, из пластиков вторичной переработки и обладающие дополнительной удерживающей способностью за счет обратной грунтовой засыпки, могут представлять собой, например, экономичную систему для хранения сжатого газа высокого давления, предназначенного, например, для производства электроэнергии. Использование систем для хранения сжатого газа в камерах ячеистой структуры, расположенных под землей, позволяет освободить площади на поверхности земли, которые при обратной грунтовой засыпке могут быть использованы в качестве парковочных площадок. Это позволяет монтировать системы для хранения сжатого газа в камерах ячеистой структуры даже в городских районах в непосредственной близости от центров потребления электроэнергии. В соответствии с вышеизложенным настоящее изобретение обладает новизной, имеет изобретательский уровень и промышленную применимость. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Система камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа под землей, состоящая из резервуара-хранилища с камерами, собранными в ячеистую структуру,при этом каждая камера состоит из секций, имеющих удлиненную шестиугольную форму, и одного или нескольких взаимосвязанных фитингов, обеспечивающих создание системы стабильных штабелируемых взаимосвязанных камер для хранения сжатого газа,удлиняющих сегментов камеры, обеспечивающих удлинение резервуара-хранилища с камерами в сборе для увеличения объема хранилища; внешней торцевой крышки камеры, предназначенной для герметизации одного конца резервуарахранилища с камерами в сборе; внутренней торцевой крышки камеры, предназначенной для герметизации другого конца резервуара-хранилища с камерами в сборе; промежуточной вставки, предназначенной для создания опоры для камеры нижнего слоя резервуара-хранилища с камерами в сборе; впускного отверстия хранилища, предназначенного для присоединения к соединительным фитингам камер для обеспечения поступления сжатого газа в систему камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа; и выпускного отверстия хранилища, предназначенного для присоединения к соединительным фитингам камер для обеспечения выпуска сжатого газа из системы камер ячеистой структуры для хранения сжатого газа.