一种高空风能捕捉系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种高空风能捕捉系统，其包括系留气球，系留气球内填充有比空气密度小的气体，且所述系留气球能悬停在空中；回收装置，回收装置固定在地面；缆绳，缆绳的一端固定在所述系留气球上，另一端与所述回收装置连接，所述缆绳用于限制所述系留气球的位置并用于回收；软管，所述软管的一端连接在所述系留气球上，且其进气口与大气连通，另一端延伸至地面，所述软管用于将高空的冷空气引至地面；冷气负载，所述冷气负载位于地面且与所述软管的出气口连接，所述冷气负载用于消耗利用所述软管内的冷气。本实用新型专利技术能通过系留气球对高空风的动能和热能进行充分利用的高空风能捕捉，绿色环保，能持续进行风能采集。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种风能回收系统，特别涉及一种对高空风的动能及热量进行捕捉利用的高空风能捕捉系统。
技术介绍
高空风能是人类迄今基本上没有开发利用的新能源，这是一种储量丰裕、分布广泛的可再生清洁能源。高空风能具有强大的动能，经实验测得，风能与风速的立方成正比(其中ρ为空气密度，v为风速)，即风速增加1倍，风能增加8倍(标准空气密度为1.225kg/m，6000米高空中的空气密度约0.644kg/m，仅减少1倍左右)，因此高空风能可高出地面上的数倍、十数倍、数十倍乃至成百上千倍。在高空位置达到较为理想的情况下，高空风电的理论发电时间可以超过95％，年发电时间可高达8200小时以上，小功率的10兆瓦级高空风力发电系统的年发电时间也在5000小时以上。因此，采集高空风能发电可以获得高稳定性、低发电成本的风电，这是高空风电的显著特点之一，也是高空风电相比常规风电的最显著优势之一。同时，空气的温度随着海拔高度的上升而降低，这是因为：1、高空气压低，空气稀薄，海拔高的地区的大气保温较差，导致热量大量散失；2、海拔高的地方，云层少，晚上对地面的逆辐射作用弱，温度低；由于海拔高，白天吸收地面辐射少，因此，随海拔的升高温度越低；3、大气的温度主要来自地面的长波辐射，海拔高的地方，空气稀薄，白天，对地面长波辐射的吸收就少，温度低；晚上，大气的保温作用差，温度低。因此，海拔越高，气温越低，经过实验测得，在对流层内，海拔每升高100米，气温约下降0.6度，比如，在3000米左右的高空，温度比地面低约18度，因此，将高空中的冷空气引入地面进行利用，作为空调热交换器或冷凝器的冷媒，能进行无限采集，不仅能减小能源的消耗，还能避免热污染和空气污染，达到绿色环保的目的，且高空的冷媒可再生且储量庞大，可谓取之不尽，用之不竭。申请人受系留气球与烟囱效应(烟囱效应，是指户内空气沿着有垂直坡度的空间向上升或下降，造成空气加强对流的现象。烟囱效应的产生：在有共享中庭、竖向通风(排烟)风道、楼梯间等具有类似烟囱特征-即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建筑物、构筑物(如水塔)中，空气(包括烟气)靠密度差的作用，沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象，即为烟囱效应)，设计研究出通过系留气球将软管携带至高空，将高空中的冷气通过烟囱效应引入地面进行利用的系统，其利用了高空风能的热能；为了提高气球的利用率，同时对高空风的动能进行充分利用，还设计了一套发电系统，在满足其自身用电的需求外还能向外供电，达到对高空风能的最大利用率。
技术实现思路
【1】要解决的技术问题本技术要解决的技术问题是提供一种通过系留气球对高空风的动能和热能进行充分利用的高空风能捕捉系统。【2】解决问题的技术方案本技术提供一种高空风能捕捉系统，其包括：系留气球1，所述系留气球1内填充有比空气密度小的气体，且所述系留气球能悬停在空中；系留气球1为一个或多个。缆绳，所述缆绳的一端固定在所述系留气球1上，另一端固定到地面，所述缆绳用于限制所述系留气球1的位置；软管3，所述软管3的一端连接在所述系留气球1上，且其进气口与大气连通，另一端延伸至地面，所述软管3为绝热软管用于将高空的冷空气引至地面；冷气负载4，所述冷气负载4位于地面且与所述软管3的出气口连接，所述冷气负载用于消耗利用所述软管3内的冷气；为了提高软管内空气的流速，即提高风量，进一步的，在所述软管3的进口端或出口端设有空气泵5。还包括回收装置2，所述回收装置2固定在地面，用于回收系留气球1；缆绳下端与所述回收装置2连接，所述缆绳用于限制所述系留气球1的位置并用于回收。进一步的，所述冷气负载4为冷凝器；所述冷气负载4的第一出口41为换热后空气出口，第二出口42或设有有机朗肯循环发电系统，冷空气用以冷却发电系统的工质；第二出口42或设有空气冷凝水收集与水力发电系统，此时的第二出口42的高度高于水力发电机设置的高度。为了方便气球在地面时停留，进一步的，还包括气球停放支架6，所述气球停放支架6固定在地面，用于回收时系留气球1停放。为了能对风的动能进行充分利用，进一步的，还包括固定在地面的第一发电系统7，所述第一发电系统7通过辅助缆绳8与所述系留气球1连接，所述第一发电系统包括依次连接的电机701、第一离合器702、辊筒703、第二离合器704、扭转弹簧705、棘轮706和第一发电机707，所述辅助缆绳8缠绕在所述辊筒703上。为了对气球不同方向的摆动进行动能回收，进一步的，所述第一发电系统7至少为两个且周向均布在地面。进一步的，所述系留气球1包括球体101，所述球体101内设有两水平隔板102，所述水平隔板将所述球体101隔成上腔、中腔和下腔，所述上腔内设有主气囊103，所述下腔内设有副气囊104。为了对高空的电器进行供电，进一步的，所述中腔内设有第二发电系统，所述第二发电系统包括第二发电机901、离心风叶902、整流器903和蓄电池904，所述离心风叶902固定在所述第二发电机901的转轴上，所述第二发电机经所述整流器903后与所述蓄电池904电连接；所述中腔内成型有气流腔105，所述离心风叶位于所述气流腔内，所述中腔的侧壁周向均布有至少两个与所述气流腔105连通的进风口106。为了提高烟囱效应，进一步的，所述软管3的进气口与所述气流腔105连通。为了便于系留气球的升空或回收，进一步的，所述副气囊的侧壁开设有进口和出口，所述进口、出口上均设有单向阀和风机；且所述进口上设有加热器。为了避免绳索断开造成系留气球飘走丢失，进一步的，还包括爆破装置，所述爆破装置安装在所述主气囊103的侧壁，以使其能在最小移动范围内降落。为了便于对系留气球进行各方位的监控，进一步的，所述系留气球1内还设有控制器、及与所述控制器连接的GPS定位块、气压高度传感器和拉力传感器，所述拉力传感器安装在所述辅助缆绳上，所述控制器、GPS定位块、气压高度传感器和拉力传感器通过所述蓄电池供电。为了对高空中的太阳能进行利用，避免在低风时发电量减小，进一步的，在所述系留气球1的顶面设有太阳能电池板107，所述太阳能电池板107的输出端与所述蓄电池904连接。进一步的，还包括位于地面且与所述软管连通的太阳能风塔，所述太阳能风塔包括塔体1001，所述塔体1001的下端侧壁周向均布有风口1002，所述风口上连接有导风管10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高空风能捕捉系统，其特征在于：包括：系留气球(1)，所述系留气球(1)内填充有比空气密度小的气体，且所述系留气球能悬停在空中，系留气球(1)为一个或多个；缆绳，所述缆绳的一端固定在所述系留气球(1)上，另一端固定到地面，所述缆绳用于限制所述系留气球(1)的位置；软管(3)，所述软管(3)的一端连接在所述系留气球(1)上，且其进气口与大气连通，另一端延伸至地面，所述软管(3)为绝热软管用于将高空的冷空气引至地面；冷气负载(4)，所述冷气负载(4)位于地面且与所述软管(3)的出气口连接，所述冷气负载用于消耗利用所述软管(3)内的冷气；还包括回收装置(2)，所述回收装置(2)固定在地面，用于回收系留气球(1)；缆绳下端与所述回收装置(2)连接，所述缆绳用于限制所述系留气球(1)的位置并用于回收；所述冷气负载(4)为冷凝器；所述冷气负载(4)的第一出口(41)为换热后空气出口，第二出口(42)或设有有机朗肯循环发电系统，冷空气用以冷却发电系统的工质；第二出口(42)或设有空气冷凝水收集与水力发电系统，此时的第二出口(42)的高度高于水力发电机设置的高度。

【技术特征摘要】
1.一种高空风能捕捉系统，其特征在于：包括：
系留气球(1)，所述系留气球(1)内填充有比空气密度小的气体，且所述系留气球能悬停在空中，系留气球(1)为一个或多个；
缆绳，所述缆绳的一端固定在所述系留气球(1)上，另一端固定到地面，所述缆绳用于限制所述系留气球(1)的位置；
软管(3)，所述软管(3)的一端连接在所述系留气球(1)上，且其进气口与大气连通，另一端延伸至地面，所述软管(3)为绝热软管用于将高空的冷空气引至地面；
冷气负载(4)，所述冷气负载(4)位于地面且与所述软管(3)的出气口连接，所述冷气负载用于消耗利用所述软管(3)内的冷气；
还包括回收装置(2)，所述回收装置(2)固定在地面，用于回收系留气球(1)；缆绳下端与所述回收装置(2)连接，所述缆绳用于限制所述系留气球(1)的位置并用于回收；
所述冷气负载(4)为冷凝器；所述冷气负载(4)的第一出口(41)为换热后空气出口，第二出口(42)或设有有机朗肯循环发电系统，冷空气用以冷却发电系统的工质；第二出口(42)或设有空气冷凝水收集与水力发电系统，此时的第二出口(42)的高度高于水力发电机设置的高度。
2.如权利要求1所述的高空风能捕捉系统，其特征在于：所述软管(3)的进口端或出口端设有空气泵(5)；还包括气球停放支架(6)，所述气球停放支架(6)固定在地面，用于回收时系留气球(1)停放。
3.如权利要求1或2所述的高空风能捕捉系统，其特征在于：还包括固定在地面的第一发电系统(7)，所述第一发电系统(7)通过辅助缆绳(8)与所述系留气球(1)连接，所述第一发电系统包括依次连接的电机(701)、第一离合器(702)、辊筒(703)、第二离合 器(704)、扭转弹簧(705)、棘轮(706)和第一发电机(707)，所述辅助缆绳(8)缠绕在所述辊筒(703)上；
所述第一发电系统(7)至少为两个且周向均布在地面。
4.如权利要求1所述的高空风能捕捉系统，其特征在于：所述系留气球(1)包括球体(101)，所述球体(101)内设有两水...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿俩艾·穆罕穆德·弗基·穆罕穆德·埃布加拜伦，
申请(专利权)人：阿俩艾·穆罕穆德·弗基·穆罕穆德·埃布加拜伦，
类型：新型
国别省市：辽宁;21