用于存储和产生能量的装置的制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]目前适于产生非可再生电能的所有工业装置，无论规模大小，热力效率均较差。无论是二冲程或四冲程发动机还是由汽油、煤油、甲烷、LPG或瓦斯油供给的经典内燃机的机械效率都低于30%。目前市场上所有可用的内燃装置的未解决问题是极其浪费能量，这与引擎的固有产热结构和设计相关。燃烧速度与机械复杂性共同导致高能热量的消散。显然，为了驱散环境中产生的无用热量，将每个内燃机与笨重的热交换器或散热器结合，用于消散所产生的热能。此外，有毒物质的排放与现有内燃机相关，这些有毒物质来自于所用碳氢化合物的燃烧，危害环境和人类健康。基本上氢发动机的能量效率也非常低，甚至低于40%。同样地，所有火电厂实际工作也有类似的状况。热力效率差、排放环境有害物质且在高热条件下进行生产。由于这种类型工厂的规模，所产生的热量损失如此之高，因此建议这些火电厂开设在靠近河流、湖泊或毗邻大海的位置。谈到能源，形势危急且所有相关的装置和厂家观念陈旧，效率低，性能差。如果分析与原子能产生相关的临界性，整体情况更为糟糕。在这种情况下，除了工厂效率低，还必须考虑生产成本高、持续操作时间短、，与产生放射性废料有关的未决问题以及其管理和安全处置问题。但这一切还不够，产生不可再生能源的所有大规模的工厂都有适应性差的缺点，即它们是由于他们的规模和设计都不能随时间变化而调节它们的电力生产，或者它们只能部分地做到随时间变化而调节电力生产。众所周知，每个国家24小时的电力需求变化非常大。事实上，在24小时内电力的消耗随用户需求变化明显，因此，在意大利，电力消耗从半夜的22GW变化到中午前后的超过50GW。总之，60%的能量消耗在白天发生，因此需要考虑电力生产工厂的高调节能力。正如前面提到的，大部分火电厂和核电厂都在突然减少或增加他们的电力生产方面有很大的困难。这种情况会导致国内电网的能量失衡，因此适于在需求较低即在夜间时能够储存电力，而在需求较高例如在白天时使储存的电力重新可用的方法和装置是必需的。在每个国家，对电力的这种间歇性要求进一步降低了电力系统的效率，从而揭示了对新型有效方法的需求，该方法适于在需求低时能够储存电力而在用户需求时使电力突然释放。理想的是，该方法是高效率的。
技术领域
[0002]本发明意图解决前述缺点，描述了用于存储与产生电力的创新性装置，该装置必须安全、廉价且能够存储高电力量，并且同时能够随着电力需求的增加高效地将电力再次返回到电网上。
【发明内容】
[0003]本申请描述并且要求保护创新性电动气动装置，该装置大体上由通过公共承压管彼此连接的两个独立的子单元构成。
[0004]第一子单元由栗构成，优选由多个栗构成，更优选由一系列三个栗构成，其适于能够将势能存储为所述压缩空气的一个或多个合适的储存罐内部的压缩空气，以便能够通过至少一个承压管供给第二子单元。
[0005]所述第二子单元由至少一对电机或气动致动器构成，优选由多个气动致动器构成，根据精确的预定方案、有序地由之前存储在储存罐中且通过承压管供给至第一个所述气动致动器的压缩空气激活。将由所述激活的气动致动器进行的往复振荡运动传送给传动组件，所述传动组件适于将所述气动致动器的典型振荡运动转换成连续旋转运动，所述传动组件又连接到现有的发电机。
[0006]本发明的第一子单元设置有适当的储存罐，所述压缩空气储存罐是足够坚固且安全的、用于容纳所述空气的任何罐，可选地，所述罐内部可具有多个扇区，优选为四个扇区，适于限定不同压力的压缩空气。例如，最大压力约80、100巴的区域，中压约40、60巴的区域，低压约25、30巴的区域，以及最后的最小压力15、20巴的区域。所述区域由至少一个减压器彼此连接，无论减压器有多少个。所述用于减小压力的装置可以是电控的常规抽头，所述抽头适于被打开和关闭，以创建或阻止所述罐的不同独立区域之间的连接，以便根据由控制单元强加的量将压缩空气分配到所述区中。该控制单元对来自放置于每个独立的区中的压力计的数据进行分析，通过处理数据，以便优化每个区域和整个罐内压缩空气的分配，以使得根据即时消耗和即时栗送能力(与当前可用的电力有关)维持所需的压力。压缩空气的储存罐的内部结构的这种差别使得能够在相对小的空间中以高压力存储更多空气。在可再生能源可用的情况下，这是必要的特征。事实上，这些能源与天气状况的不可预见性有关，无论风能或太阳能，在可用的情况下必须将它们存储为大量的压缩空气。因此对多级罐的需求增加，多级罐相对小并且能够安装在建筑的花园或屋顶，并且适于存储大量的、高达80、100巴的高压力的压缩空气。所述罐配有多个电控抽头，电控插头的数量与设置的隔室相同，以便为主气动致动器供给约10巴压力的压缩空气。对于具有规模较大、用于存储大量压缩空气的工厂，可以使用领土上已有的、不再使用的巷道和隧道。由于这些腔室的容量较大，可以在电力要求最小的情况下，在仅若干小时内可有效地存储大量压缩空气。该电力存储技术的密封性、管理简单以及无毒性使得节约成本，这些存储资源的安全级别最优、持续时间几乎无限制。因为没有任何实际禁忌，可以在不损害事物或人类的情况下，无限地在所述巷道和隧道内存储压缩空气并进行压缩空气的后续使用。如果这些巷道必须为其他目的恢复原状，它们将立即可用并且为新用途做好准备。为了提高效率，压缩空气的存储优选地通过多个压缩机进行。事实上，每个压缩机都有特定容量和压缩效率，然后将其专门用作存储罐中那一刻存在的压力的函数。基本上，当储存槽内的压力低时，激活所有压缩机，当储存槽内的压力中等时，激活第二压缩机，而当需要达到最大压力时，激活第三压缩机。可选地，所述多个压缩机可以单独工作或组合工作，作为那一刻的可用电力的函数。因此，如果诸如工厂由太阳能供给，并且照明需求发生在阴天，可以同时激活所有栗，即使这种方式不是最有效的。相反，如果该工厂没有很多可用电力，只激活以低速工作的最小的栗，因为直流电供给最小的栗。显然，由于常规的逆变器，也可以使用交流电流。或者，三台压缩机可以按顺序工作，每台压缩机都将空气压缩达到一定压力。当空气压力达到约10个大气压时，空气可以从第一空气压缩机通过设有单向阀的管道直接进入储罐，否则空气可以通过设置有单向阀的管道输送到第二压缩机。第二压缩机还包括来自第一压缩机、压力最多达到约20个大气压的空气。反过来，由第二压缩机压缩的空气可以通过设有单向阀的管道直接输入到储存槽中，否则输送到第三压缩机，第三压缩机适于通过适当的管道进一步压缩来自第二压缩机的空气。第三压缩机中，当达到约30个大气压的压力时，使空气进入方便地布置用于压缩空气容纳的储存罐或巷道。显然，无论压缩空气储存罐内部的压力如何，都设有设置在供给空气的每条管道或管线上、针对压缩空气的至少一个单向阀。基本上，由于控制单元的模块性，可以实现所有可能的组合，以便最大程度利用和优化压缩空气的单个独立的存储区域。
[0007]为了国家使用，有必要提供很