BRPI1106573A2 - métodos para refrigerar um fluido transportador com água e usina de energia elétrica com um circuito transportador - Google Patents

Abstract

métodos para refrigerar um fluido transportador com água e usina de energia elétrica com um circuito transportador. a presente invenção refere-se a métodos para refrigerar um fluido carreador (5), fluido carreador (5) esse que é usado para conduzir uma turbina (29) em uma fábrica de energia elétrica (2'). de acordo com uma primeira modalidade da invenção pelo menos parte de um processo refrigerante é realizada conduzindo-se o fluido carreador (5) e/ou o fluido refrigerante (13,46) para refrigerar o fluido carreador (5) no subsolo a uma profundidade (41) no qual o solo é substancialmente mais frio do que o ar do ambiente. de acordo com uma segunda modalidade da invenção pelo menos parte de um processo refrigerante é realizada fornecendo-se pelo menos um pouco do fluido carreador (5) e/ou pelo menos um pouco do fluido refrigerante (13) usado para refrigerar o fluido carreador (5), a partir de uma armazenagem fria (51) que armazena o fluido em uma temperatura significativamente menor do que o fluido carreador (5) na turbina (29). a presente invenção também se refere a fábricas de energia elétrica (2') e a um sistema refrigerante (4) que opera de acordo com as modalidades desses métodos

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOS PARA REFRIGERAR UM FLUIDO CARREADOR DE UMA FÁBRICA DE ENERGIA ELÉTRICA, FÁBRICAS DE ENERGIA ELÉTRICA E SISTEMA REFRIGERANTE". A presente invenção refere-se a métodos para refrigerar um fluido carreador, fluido carreador esse que é usado para conduzir uma turbina em uma fábrica de energia elétrica. A presente invenção também refere-se a fábricas de energia elétrica com um circuito carreador com um fluido carreador, fluido carreador esse que conduz em operação uma turbina da fábrica de energia. Além disso, invenção se refere a um sistema refrigerante para tais fábricas de energia.

Nas fábricas de energia elétrica, um modo típico para gerar e-nergia a partir do calor é levar um fluido carreador até certo nível de calor e desse modo, muni-lo com um determinado nível de energia cinética. O fluido carreador tal como a água, evapora e torna-se vapor. A água que é colocada sob uma considerável pressão de cerca de 27 MPa (270 bar), é convertida em vapor, o que significa aumentar consideravelmente o volume do fluido carreador. Sendo assim, o vapor ganha energia o suficiente para conduzir uma grande turbina, movimento o qual irá mover o gerador. Depois de conduzir a turbina, esse vapor deve ser refrigerado, o que geralmente é feito em um condensador. Tal condensador é geralmente um comutador de calor com um circuito refrigerante ao longo do qual um circuito carreador com um fluido carreador é conduzido. Desse modo, o circuito carreador é um sistema de tubulação que é conectado à turbina, o circuito refrigerante é cheio com líquido refrigerante que é posto em contato indireto com o fluido carreador e o qual é consideravelmente mais frio do que o fluido carreador antes da condensação. Parte do calor do fluido carreador, ou seja, o vapor é assim transferido para o líquido refrigerante no circuito refrigerante, de modo que o vapor se torne água novamente.

Nas fábricas de energia de hoje em dia, usar tal tecnologia para refrigerar a temperatura dentro do circuito refrigerante, é feito o uso de torres úmidas refrigerantes ou de torres secas refrigerantes. Nas torres úmidas re- frigerantes, parte do líquido refrigerante, mais uma vez tipicamente água, será evaporada e liberada no ar. A outra parte do fluido refrigerante pode ser usada ou dentro do circuito refrigerante ou despejada em um rio do qual mesmo a água mais gelada é extraída de volta, de modo a alimentar o circuito refrigerante novamente com água refrigerante e fresca na temperatura do rio.

Tal fábrica de energia de acordo com o estado da técnica é descrita na figura 1. Uma fábrica de energia 2, alguns comentários sobre a qual são mostrados de maneira esquemática nessa figura, possui um circuito car-reador 1 e um circuito refrigerante 11. No circuito carreador 1, o fluido carre-ador 5, neste caso água 5, consideravelmente vapor de água é bombeada através de um sistema de tubulação. Por meio de uma bomba com circuito carreador 3. Para refrigerar o vapor de água 5 a uma temperatura consideravelmente menor com o intuito de transformá-lo em água líquida 5 novamente, um comutador de calor 9 é usado. A água condensada é bombeada para fora por meio de uma bomba com circuito carreador 3. O comutador de calor 9 também está conectado ao circuito refrigerante 11 com o líquido refrigerante 13, chamado de água refrigerante 13. A água refrigerante 13 é extraída de um rio 27 e bombeada por uma bomba com circuito refrigerante 23 no comutador de calor 9. Antes de chegar ao comutador de calor 9 a á-gua refrigerante 13 tem cerca da temperatura do rio 27. Depois de deixar o comutador de calor 9 a água refrigerante 13 já extraiu muito calor do vapor de água 5 no circuito carreador 1. Ela está, portanto, consideravelmente mais quente do que antes e também precisa ser refrigerada para ser devolvida ao rio 27. Para esse propósito, uma torre úmida refrigerante 19 é usada. Aqui, a água refrigerante quente 13 do circuito refrigerante 11 é aspergida dentro da torre enquanto o ar 17 é ventilado na torre refrigerante 19. As nuvens de vapor 21 resultam desse processo enquanto o restante 25 da água refrigerante 13 é devolvida ao rio 27 em um nível de temperatura consideravelmente menor do que a torre úmida refrigerante 19.

De acordo com esse princípio, uma considerável porção principal de água refrigerante 13 que foi usada para condensar o vapor de água 5 no comutador de calor 9 irá evaporar no ar na torre úmida refrigerante 19. Isso proporciona uma eficiência refrigerante muito alta, visto que resulta em temperaturas consideravelmente menores do restante que sobrou 25 da á-gua refrigerante 13. Como a eficiência da fábrica de energia 2 depende diretamente da habilidade desse sistema refrigerante para refrigerar o fluido car-reador 5, esse tipo de sistema condensador fornece, além de tudo, uma fábrica de energia com uma eficiência consideravelmente alta. Contudo, as torres úmidas refrigerantes consomem grandes quantidades de água. Dependendo das condições do ambiente, esse consumo atinge valores bem acima de 500 kg/s de água para uma fábrica de energia de 500 MW.

Portanto, uma alternativa para as torres úmidas refrigerantes são assim chamadas torres secas refrigerantes, princípio o qual será descrito com referência à figura 2. Uma torre seca refrigerante 33 resfria diretamente um fluido carreador 5 dentro de um circuito carreador 1. O fluido carreador 5 vem da turbina 29 de uma fábrica de energia 2. A turbina 29 opera um gerador 31 que gera energia elétrica a partir da rotação da turbina 29. Dentro da torre seca refrigerante 33, a água 5 é conduzida pelo sistema de tubulação 37, um ventilador 35 fornecer ar fresco que é ventilado em volta do sistema de tubulação 37, para que um vapor de ar constante 17 seja conduzido em volta do sistema de tubulação 37. Desse modo, o fluido carreador 5 resfria-se lentamente no sistema de tubulação 37 e pode ser bombeado de volta para a unidade de aquecimento (não mostrada) por meio de uma bomba com circuito carreador 3. Tal unidade de aquecimento pode compreender uma câmara de aquecimento na qual substâncias (óleo, carvão, resíduo e outros materiais inflamáveis) são queimadas, ou pode compreender um reator nuclear ou um campo térmico solar.

As torres secas refrigerantes 35 não requerem necessariamente suprimento de água, entretanto, elas são limitadas pela temperatura ambiente quanto à sua efetividade. Ambientes com temperatura alta resultam em um processo com menos eficiência termodinâmica, visto que a temperatura do condensador na torre seca refrigerante 35 e sendo assim, a respectiva pressão na saída da turbina 29 irão aumentar.

Também é possível combinar tanto uma torre úmida refrigerante 19 como a torre seca refrigerante 35 dentro de uma fábrica de energia. Entretanto, ainda existirá certo dilema para a operação de quaisquer fábricas de energia baseadas em uma das duas ou em ambas as tecnologias refrigerantes. Em algumas regiões, a água é escassa e/ou o ar é muito quente em horários de pico. Geralmente, esses dois efeitos podem ser encontrados ao mesmo tempo. Esses lugares áridos, tais como desertos, possuem, contudo, a vantagem de que, em geral, há muita energia solar prontamente disponível. Desse modo, comprova-se que existe um grande problema em fornecer um sistema refrigerante eficiente embora energia de aquecimento estivesse disponível teoricamente a custos bem baixos. É objetivo da invenção aprimorar os processos refrigerantes para fábricas de energia por condensação. Em particular, é objetivo da invenção reduzir preferencialmente o consumo de água ou de fato qualquer outro fluido refrigerante durante tal processo.

Esse objetivo é alcançado através de um método de acordo com a reivindicação 1, através de um método de acordo com a reivindicação 7, através de uma fábrica de energia elétrica de acordo com a reivindicação 13 e também de acordo com a reivindicação 14.

De acordo com uma primeira modalidade da invenção, o método do tipo mencionado acima é aprimorado pelo fato de que pelo menos parte de um processo refrigerante é realizada conduzindo-se o fluido carreador e/ou um fluido refrigerante para refrigerar o fluido carreador embaixo de um solo a uma profundidade na qual o solo seja substancialmente mais frio do que o ar do ambiente. Em outras palavras, é feito uso de uma região subterrânea onde o fluido carreador e/ou um fluido refrigerante seja refrigerado. A inércia térmica do solo subterrâneo é relativamente fria em comparação à temperatura do ambiente diário em cima do solo, a qual na maioria das vezes é resultado de um forte efeito refrigerante em períodos noturnos.

Dois princípios podem ser usados no contexto desta modalidade: a refrigeração direta do fluido carreador pode ser realizada direcionando-se o circuito carreador desse fluido carreador pela região subterrânea. Refri- geração indireta significa que um fluido refrigerante tal como água ou outro fluido com uma alta capacidade de calor é direcionado através das tubulações no subsolo. Esse fluido refrigerante então resfria o fluido carreador em um comutador de calor. O método de acordo com a invenção pode ser realizado em vez de usar técnicas de evaporação ou ventilação como descrito acima ou em adição ao uso de qualquer uma das tais técnicas. Sendo assim, uma região subterrânea abaixo do nível da superfície do solo na área da fábrica de e-nergia é usada como uma região para refrigeração na qual o fluido carreador e/ou um fluido refrigerante é refrigerado pelo menos parcialmente.

Como definição para "subterrânea", qualquer região essenciai-mente abaixo da superfície do solo pode ser considerada subterrânea. Para esse propósito da invenção, é necessário refrigerar o fluido carreador e/ou um fluido refrigerante para que a região subterrânea seja substancialmente mais fria do que o ar do ambiente, ou seja, que o ar sobre o solo. Isso significa que existe pelo menos uma diferença de temperatura de 10°C, mais pre-ferencíalmente de 20°C entre o ar do ambiente e a região subterrânea na qual a refrigeração ocorre. Ainda é preferível conduzir o fluido carreador e/ou um fluido refrigerante por uma região subterrânea que seja pelo menos de 0,5 m, mais preferencialmente de pelo menos 1m abaixo do nível da superfície do solo. Nessa região, a tubulação para transportar o fluido é conduzida até certo comprimento para que a temperatura da região subterrânea absorva efetivamente um pouco da alta temperatura do fluido. Tal comprimento da tubulação é preferencialmente de pelo menos 20m, porém a tubulação não precisa necessariamente ser conduzida em uma única direção, mas pode compreender curvas e espirais, por exemplo, do jeito de um típico comutador de calor. O fluido carreador, bem como o fluido refrigerante podem compreender um líquido tal como água e/ou um gás tal como o ar. Eles podem compreender o mesmo material, mas também podem compreender materiais diferentes, por exemplo, a água como o fluido carreador e óleo como o fluido refrigerante. O circuito refrigerante no qual o fluido refrigerante é transportado também pode compreender vários subcircuitos separados refri- gerantes para que, por exemplo, um primeiro fluido refrigerante seja refrigerado por um segundo fluido refrigerante em um comutador de calor ou similares.

De acordo com uma segunda modalidade da invenção, tal efeito refrigerante também pode ser alcançado por meio de um método do tipo mencionado acima, através do qual pelo menos parte de um processo refrigerante é realizado fornecendo-se pelo menos um pouco do fluido carreador, e/ou pelo menos um pouco do fluido refrigerante usado para refrigerar o fluido carreador a partir de uma armazenagem fria armazena fluido a uma temperatura significativamente mais baixa do que a temperatura do fluido carreador da turbina. Tal armazenagem fria pode ser situada no subsolo como descrito acima, mas também pode estar situada acima do nível do chão e então compreender preferencialmente um contêiner isolado termicamente. Esse contêiner é preferencialmente alimentado com um líquido ou gás que tenha sido refrigerado embaixo do solo. Entretanto, também é possível ter uma armazenagem fria que receba fluido em um nível de temperatura baixo durante a noite e então armazene a temperatura fria durante o dia. Por e-xemplo, tal armazenagem fria pode ser realizada por meio de uma grande bacia que é aberta à noite para que seu conteúdo (ou seja, o fluido) se torne frio, e fechada e isolada termicamente durante o dia para manter a temperatura em um nível baixo pelo máximo de tempo possível. A armazenagem fria também pode ser alimentada com um fluido que tenha sido refrigerado por um processo refrigerante em cima do solo (por exemplo, através do ar para a troca líquida de calor, o que significa usar técnicas refrigerantes a seco) e/ou no subsolo (ou seja, de acordo com uma primeira modalidade da invenção).

Ambas as modalidades principais do método de acordo com a invenção possuem um princípio unificante: temperatura baixa é armazenada ou fornecida em um determinado lugar. Na primeira modalidade, a temperatura baixa é armazenada em uma região subterrânea em função das baixas temperaturas no subsolo que estão disponíveis de qualquer jeito. Na segunda modalidade, a invenção faz uso de um contêiner especificamente proje- tado no qual a temperatura baixa é preservada artificialmente. Nas duas modalidades da invenção, nenhuma técnica de evaporação é necessária e a perda de água devido à refrigeração e à condensação é reduzida de maneira considerável. A técnica de ventilação também não é essencial, embora tal tecnologia possa ser usada em adição à tecnologia refrigerante da invenção.

Consequentemente, dependendo do uso de uma das modalidades descritas acima, uma fábrica de energia elétrica do tipo mencionado a-cima pode ser realizada de dois modos diferentes, os quais podem ser combinados ou usados separadamente.

Em conformidade com a modalidade do método de acordo com a invenção, uma fábrica de energia elétrica do tipo mencionado acima pode ser aprimorada pelo fato de que pelo menos parte do circuito carreador e/ou parte de pelo menos um circuito refrigerante com um fluido refrigerante usado para refrigerar o fluido carreador é conduzida pelo subsolo a uma profundidade que é substancialmente mais fria do que o ar do ambiente.

Para esse propósito, a fábrica de energia compreende preferencialmente tubulação subterrânea e/ou tanques. A região subterrânea serve como uma "pia térmica" ou como um tipo de reservatório para temperatura baixa. Tal tubulação ou tanques são feitos preferencialmente de um material com alto coeficiente de transferência de calor para que a transferência de calor do fluido dentro da região subterrânea para fora da tubulação ou tanques seja a mais efetiva o possível. Portanto, o coeficiente de transferência de calor de tal tubulação ou tanques está preferencialmente acima de 15 W/mK, mais preferencialmente acima de 100 W/mK, ou seja, pelo menos na faixa do coeficiente de transferência de metais tais como o aço inoxidável ou acima deles. Desse modo, é mais preferível usar tubulação ou tanques não isolados termicamente. A transferência de calor ainda pode ser mais elevada através de meios para aprimoramento da transferência de calor, tais como tubos aletados.

Em segundo lugar, ou seja, de maneira adicional, uma fábrica de energia elétrica do tipo mencionado acima pode ser aprimorada pelo fato de que pelo menos parte do circuito carreador e/ou parte de pelo menos um circuito refrigerante com um fluido refrigerante usado para refrigerar o fluido carreador é armazenada em uma armazenagem fria em uma temperatura significativamente menor do que a temperatura do fluido carreador na turbina.

Tal armazenagem fria pode ser realizada como um contêiner ou tanque acima do chão ou abaixo do nível do chão. Ele pode ser incorporado às instalações da fábrica de energia de modo a reduzir a necessidade de isolamento térmico, mas também pode ser situado do lado de fora de tais instalações de modo a ficar mais longe do processo de aquecimento. Tal contêiner é preferencialmente isolado termicamente para que pouco calor seja transferido para dentro do contêiner o que por sua vez significa que a temperatura baixa dentro da armazenagem fria é mantida o máximo possível. De maneira específica, é preferível que a armazenagem fria mantenha de seu conteúdo a certo nível o qual não exceda 20°C acima do seu nível mais baixo durante o decorrer de um dia no qual nenhum fluido é inserido ou retirado da armazenagem fria.

Como descrito acima, ambas as modalidades da fábrica de e-nergia de acordo com a invenção também seguem o princípio comum que foi descrito com referência às duas modalidades dos métodos de acordo com a invenção. Em uma combinação dessas modalidades, a armazenagem fria é fornecida no subsolo, sob a superfície do solo e sendo assim, não precisa necessariamente ser equipada com meios de isolantes, pois em vez de material isolante adicional, o isolamento é de fato realizado pelo solo ao redor.

Por último, a presente invenção também se refere a um sistema refrigerante para uma fábrica de energia elétrica na qual pelo menos parte de um circuito carreador com um fluido carreador e/ou parte de pelo menos um circuito refrigerante com um fluido refrigerante usado para refrigerar o fluido carreador é conduzida no subsolo a uma profundidade que é substancialmente mais fria do que o ar do ambiente e/ou na qual o sistema refrigerante, pelo menos parte do fluido carreador e/ou parte de pelo menos do fluido refrigerante é armazenada em uma armazenagem fria a uma temperatura significativamente mais baixa do que a temperatura do fluido carreador da turbina.

Com tal sistema refrigerante de acordo com a invenção, as fábricas de energia podem ser reequipadas de modo a se tornarem uma fábrica de energia de acordo com a invenção a partir de uma das modalidades descritas acima.

De maneira particular, as modalidades e características vantajosas da invenção são fornecidas pelas reivindicações dependentes como revelado na seguinte descrição. Sendo assim, as características reveladas no contexto de um dos métodos também podem ser realizadas no contexto do outro método respectivo e/ou no contexto de quaisquer outras modalidades da fábrica de energia elétrica de acordo com a invenção a menos que o contrário seja explicitamente afirmado. É particularmente preferível que a refrigeração seja realizada em uma fábrica de energia elétrica em um ambiente quente. Tal ambiente quente é particularmente fornecido as redondezas de um deserto ou em ambientes similarmente áridos. Eles podem ser caracterizados pelo fato de que durante pelo menos 100 dias do ano, uma temperatura máxima de 40°C é atingida. Em tais circunstâncias, a água é particularmente escassa. Isso faz com que o consumo de água nas fábricas de energia dispute diretamente com a necessidade de água para a produção de alimento e para a vida urbana, de modo que é provável que a vida local e a produção de alimento tenham a maior prioridade na geração de energia. Portanto, as fábricas de energia em tais regiões só possam ser operadas com sucesso se elas tiverem uma e-missão de consumo de água bem baixa, ou seja, o mínimo possível de perda de água na operação. Usar os métodos de acordo com a invenção é particularmente útil para não desperdiçar água valiosa para a geração de energia. Agora, tal água pode ser economizada para outros fins tais como a agricultura e o uso doméstico.

Ao mesmo tempo, o impacto solar em tais regiões está em um nível particularmente alto. Portanto, tais ambientes áridos oferecem a possibilidade de operar fábricas de energia solar, entretanto, até agora existia um dilema referente à refrigeração eficiente como descrito nos parágrafos intro- dutórios. É, portanto, preferível que a refrigeração seja efetuada por um fluido carreador em uma fábrica de energia solar, em particular em uma fábrica de energia solar concentrada. Primeiro tais fábricas de energia solar estão frequentemente situadas em zonas áridas como descrito acima. Segundo tais fábricas de energia, em particular, fábricas de energia solar concentradas produzem fluidos carreadores com temperaturas muito altas. As fábricas de energia solar concentradas são caracterizadas pelo fato de que os raios de luz do sol são concentrados em pequenos locais, para que eles produzam temperaturas bem altas nesses locais. O resultado é que as temperaturas geradas pelas fábricas de energia solar concentradas são particularmente atas e suficientes para o ciclo da fábrica de energia. Entretanto, a eficiência dos ciclos é determinada pela temperatura mais baixa da extremidade fria (condensação). Essa temperatura define a menor pressão alcançável na saída da turbina. Quanto menor, maior é a eficiência e, portanto, o envio de energia extraída da fábrica de energia. Isso pode ser aprimorado pelos métodos de acordo com a invenção.

Com o intuito de ainda refrigerar qualquer fluido, uma refrigeração adicional além da refrigeração realizada pelo método de acordo com a invenção pode ser necessária. Uma primeira possibilidade é que a refrigeração de acordo com a invenção seja realizada por um fluido carreador em uma fábrica de energia que compreende um condensador de ar refrigerado ou uma torre seca refrigerante que realiza parte da refrigeração. Como mostrado antes, as torres secas refrigerantes com ventiladores possuem a vantagem de que, novamente, nenhum fluido refrigerante é essencialmente perdido no ar. A combinação do método refrigerante de acordo com a invenção com um método refrigerante que usa condensador de ar refrigerado torna possível um circuito fechado refrigerante ou um circuito fechado carreador no qual nenhum fluido é perdido no ambiente.

Uma segunda possibilidade que também inclui refrigeração adicional é que a refrigeração de acordo com a invenção é realizada em uma fábrica de energia que compreende um sistema úmido refrigerante que realiza parte da refrigeração. As primeira e segunda possibilidades podem ser combinadas de modo que de fato três sistemas refrigerantes forneçam juntamente todo o efeito refrigerante do carreador e/ou o fluido refrigerante. Entretanto, o método refrigerante de acordo com a invenção também pode ser combinado só com um sistema refrigerante. Isso significa que a torre úmida refrigerante assume parte da refrigeração enquanto o restante da refrigeração é realizado pelo sistema refrigerante de acordo com a invenção. Como destacado acima, o sistema refrigerante fornece a maior parte do total refrigerante, de modo que um sistema particularmente efetivo é realizado por meio de métodos de acordo com a invenção que ajudam a reduzir o consumo de fluido. Independente se a torre úmida refrigerante está situada a montante ou a jusante, o sistema de acordo com a invenção pode ser escolhido de acordo com ambas as preferências técnicas e de acordo com a disponibilidade de espaço, bem como com dependência a outros pressupostos. Contudo, em alguns casos especiais, é preferível posicionar a torre úmida refrigerante a jusante ao sistema refrigerante de acordo com a invenção. Esse é particularmente o caso quando as perdas de água da torre úmida refrigerante devem ser reduzidas pelo sistema refrigerante, o que pode ser aprimorado por tal disposição dos dois sistemas refrigerantes.

Em suma, combinar tais diferentes sistemas refrigerantes com o método de acordo com a invenção fornece ao sistema uma eficiência aprimorada. Isso também torna possível o uso temporário de um dos dois métodos refrigerantes em diferentes momentos. Por exemplo, um circuito principal refrigerante pode compreender um sistema com torre seca refrigerante ao mesmo tempo em que apenas em horários de pico existe um sistema refrigerante sendo operado de acordo com a invenção.

Ao passo que é possível simplesmente conduzir o fluido carreador e/ou o fluido refrigerante por um sistema de tubulação no subsolo, é preferível que o fluido carreador e/ou o fluido refrigerante seja refrigerado em um comutador de calor conectado a um circuito refrigerante. Tal circuito refrigerante contém um fluido refrigerante. O fluido carreador pode ser refrigerado diretamente no comutador de calor ou o fluido refrigerante é refrigerado no comutador de calor por um segundo fluido refrigerante que circula no cir- cuito refrigerante. O último significa que os dois circuitos refrigerantes são completamente usados, ambos contendo fluido refrigerante, por meio dos quais os fluidos refrigerantes nos diferentes circuitos refrigerantes podem ser diferentes no tipo, mas não necessariamente.

Para o método de acordo com a segunda modalidade da invenção (ou seja, o emprego de uma armazenagem fria), a armazenagem fria está preferencialmente situada no subsolo a uma profundidade que é substancialmente mais fria do que o ar do ambiente. Na verdade isso significa que ambas as modalidades dos métodos de acordo com a invenção são combinados de modo que a refrigeração ocorra no subsolo em uma armazenagem fria subterrânea. Isso é partícularmente vantajoso devido, por exemplo, ao fato de que nenhum meio isolante para isolar firmemente a armazenagem fria é necessário como, em geral, seria o caso se a armazenagem fria estive acima do solo. É partícularmente preferível que tal armazenagem fria seja reabastecida com fluido durante a noite, fluido esse que é então fornecido durante o dia. Isso significa que o fluido carreador e/ou o fluido refrigerante são refrigerados durante a noite e coletados na armazenagem fria, de modo que possam ser fornecidos durante o dia, em particular durante aqueles momentos do dia onde o clima está particularmente quente.

De maneira adicional, um pouco do fluido carreador e/ou um pouco do fluido refrigerante pode ser armazenado em uma pluralidade de armazenagens frias. Por exemplo, pode existir uma armazenagem fria principal para o que pode ser etiquetado como "operação normal" e uma segunda armazenagem fria adicional para momentos operacionais sob condições severas tais como clima muito quente ou em momentos de pico de consumo de energia. Entretanto, armazenagens frias diferentes também podem ser usadas em diferentes momentos, por exemplo, em dias diferentes de modo que tempo para recuperar a temperatura baixa em cada uma das armazenagens frias é maior. Além disso, todas as armazenagens frias podem ser usadas em paralelo a qualquer hora fornecida, de modo a fornecer um efeito refrigerante combinado.

Os métodos refrigerantes de acordo com a invenção são particularmente úteis para aqueles momentos nos quais a refrigeração do fluido carreador é particularmente necessária. Portanto, eles são mais preferida-mente aplicados sob condições extremas de calor e/ou os horários de pico de consumo de energia.

Para tais condições extremas ainda é preferível que o uso do método refrigerante seja iniciado por uma unidade acionadora de acordo com dados de entrada variáveis referentes a informações sobre temperatura e/ou informações sobre o consumo de energia. Tal unidade acionadora recebe informações sobre a temperatura ambiente e/ou informações sobre o atual consumo de energia dentro da rede de suprimento de energia e a partir desse ponto, deriva ordens para ativar ou desativar aquelas partes da fábrica de energia que irão operar os sistema refrigerantes de acordo com a invenção. Por exemplo, as válvulas dentro e/ou fora do sistema refrigerante de acordo com a invenção podem ser abertas ou fechadas dependendo de tais ordens da unidade acionadora. Isso significa que o sistema refrigerante pode ser aberto e fechado de acordo com a necessidade do momento.

Outros objetivos e características da presente invenção ficarão aparentes a partir das descrições detalhadas a seguir, consideradas em conjunto com os desenhos em anexo. Contudo, deve ficar entendido que os desenhos foram projetados somente com o propósito de ilustrar e não como definição dos limites da invenção.

Nos desenhos, todos os números de referência semelhantes re-ferem-se a objetos semelhantes. Os objetos nos diagramas não foram desenhados necessariamente em escala. A figura 1 mostra uma vista esquemática de uma fábrica de e-nergia com um primeiro sistema refrigerante de acordo com o estado da técnica. A figura 2 mostra uma vista esquemática de uma fábrica de e-nergia com um segundo sistema refrigerante de acordo com o estado da técnica. A figura 3 mostra uma vista esquemática de uma fábrica de e- nergia com um sistema refrigerante de acordo com uma primeira modalidade da invenção. A figura 4 mostra uma vista esquemática de uma fábrica de e-nergia com um sistema refrigerante de acordo com uma segunda modalidade da invenção. A figura 5 mostra uma vista esquemática de uma fábrica de e-nergia com um sistema refrigerante de acordo com uma terceira modalidade da invenção. A figura 6 mostra uma vista detalhada de uma parte do sistema refrigerante da figura 5.

As figuras 1 e 2 foram descritas acima no contexto da descrição do estado da técnica. A figura 3 mostra uma fábrica de energia 2’ de acordo com uma primeira modalidade da invenção. Nesta e nas figuras a seguir, os outros componentes da fábrica de energia 2’, tais como a câmara de aquecimento, lurDina, o geraaor θ o sisierna oe energia nao sao mosiraaos por razoes de clareza.

Em um circuito refrigerante 11, o fluido refrigerante 13, aqui água refrigerante 13, é bombeado pelo sistema de tubulação através de uma bomba com circuito refrigerante 3. Primeiro ela passa por uma torre seca refrigerante 33 do tipo que foi descrito no contexto da figura 2. Em seguida, a água refrigerante 13 é conduzida adiante abaixo do chão dentro do solo em uma profundidade subterrânea 41. Parte do circuito refrigerante 11 é, portanto, um tubo subterrâneo 40 no qual a água refrigerante 13 pode ser refrigerada pelas baixas temperaturas da profundidade subterrânea 41. O tubo subterrâneo 40 constitui desse modo um sistema refrigerante 4. A água refrigerante 13 é conduzida mais adiante conduzida para dentro de uma torre úmida refrigerante 19 do tipo descrito na figura 1. O vapor de água deixa a torre úmida refrigerante 19 na forma de nuvens de vapor 21. O restante da água refrigerante 13 é em seguida coletado e bombeado em um comutador de calor (não mostrado) para refrigerar um fluido carreador da fábrica de e-nergia 2’. O tubo subterrâneo 40 e, portanto, o sistema refrigerante 4 podem ser alimentados com água refrigerante 13 através de uma primeira válvula 59 por meio da qual uma conexão direta 60 que circunda o tubo subterrâneo 40 pode ser aberta e fechada por uma segunda válvula 61. Caso a água refrigerante 13 deva ser refrigerada no tubo subterrâneo 40, a primeira válvula 59 é aberta enquanto a segunda válvula 61 está preferidamente fechada. Por outro lado, se a refrigeração através da torre seca refrigerante 33 e da torre úmida refrigerante 19 for por si só suficiente para refrigerar a água refrigerante 13 na temperatura baixa desejada, a segunda válvula 61 pode ser aberta enquanto a primeira válvula 59 pode ser fechada, de modo a cortar a conexão dentro do tubo subterrâneo 40. Para esse propósito, uma unidade de controle 63 dá ordens SB tanto para a primeira válvula 59 quanto para a segunda válvula 61, ordens pelas quais as duas válvulas são operadas. A unidade de controle 63 compreende uma interface de entrada 64 para os dados de informação ID, por exemplo, informações sobre a temperatura ambiente da fábrica de energia 2’ e/ou sobre o atual consumo de energia da rede de energia que é alimentada pela fábrica de energia 2’. Uma unidade acionadora 57 deriva a partir desses dados sobre informações ID as ordens SB que irão fechar e abrir a primeira válvula 59 e a segunda válvula 61. Portanto, abrir e fechar as válvulas 59, 61 depende desses dados sobre informações ID fornecidos através da interface de entrada 64. Em outras palavras, o tubo subterrâneo 40 pode ser fechado ou receber acesso dependendo dos dados sobre informações ID. Por exemplo, durante o dia sob condições climáticas quentes, os dados sobre informações ID irão conter informações sobre as altas temperaturas. Os dados sobre informações também podem compreender informações sobre data e hora a partir das quais pode ser extraído, em zonas áridas, certo nível de temperatura esperado. Por exemplo, as informações o meio dia serão suficientes em desertos como um indicativo de temperaturas ambientes muito quentes sem um cálculo extra das temperaturas. A partir dos dados sobre informações ID, a unidade acionadora 57 deriva ordens SB para abrir a primeira válvula 59 e fechar a segunda válvula 61, de modo que uma refrigeração adicional no tubo subterrâneo 40 torna-se disponível. Pode ser o mesmo caso em momentos com um consumo de energia extremamente alto na rede de suprimento de energia.

Tal unidade de controle 63 pode ser usada em qualquer uma das seguintes modalidades, como descrito com referência às figuras 4 e 5. Sendo assim, ela não é mostrada nas figuras a seguir. A figura 4 mostra uma fábrica de energia 2’ de acordo com uma segunda modalidade da invenção. Novamente, a água refrigerante 13 é bombeada por um circuito refrigerante 11 através de uma bomba 3. Ela passa por uma torre seca refrigerante 33 como descrita acima antes de entrar em uma profundidade subterrânea 41 na qual um comutador de calor 45 está situado. No comutador de calor 45, a água refrigerante 13 é refrigerada e conduzida mais adiante para dentro de uma torre úmida refrigerante 19 como descrito com referência à figura 3. O comutador de calor 45 é provido com um segundo líquido refrigerante 46 que é conduzido por um segundo circuito refrigerante 47 por uma segunda bomba com circuito refrigerante 49. Esse segundo circuito refrigerante 47 fica na profundidade subterrânea 41, de modo que ele é refrigerado pelo solo subterrâneo. O segundo circuito refrigerante 47 junto com o circuito refrigerante 49 constituem, portanto, um sistema refrigerante 4 de acordo com uma segunda modalidade da invenção. A figura 5 mostra uma fábrica de energia 2’ de acordo com uma terceira modalidade da invenção. Por questões de clareza, as características das figuras 3 e 4 não serão mencionadas novamente. Depois de deixar a torre seca refrigerante 33, a água refrigerante 13 é conduzida novamente para dentro da profundidade subterrânea 41 na qual uma armazenagem fria 51 também pode ser situada acima do solo, caso esse no qual ela é preferi-damente isolada termicamente do lado de fora. A armazenagem fria 51 também é mostrada em mais detalhes na figura 6. Ela é realizada como uma bacia na qual a água refrigerante 13 é armazenada em grande quantidade. Para o propósito de refrigerar a água refrigerante 13, um sistema com tubulação adicional 53 com uma bomba 55 é conduzido pelo subsolo, de modo que a água refrigerante 13 seja refrige- rada no subsolo e levada de volta para dentro da armazenagem fria 51. A partir da armazenagem fria 51, a água refrigerante 13 volta para o circuito refrigerante 11 como mostrado na figura 5.

Embora a presente invenção tenha sido descrita na forma de modalidades preferidas e variações das mesmas, será entendido que numerosas modificações e variações adicionais poderíam ser feitas nas mesmas sem fugir do escopo da invenção. Como mencionado acima, a armazenagem fria também pode ser posicionada em cima do solo e não é absolutamente necessário usar torres secas refrigerantes e/ou torres úmidas refrigerantes em adição ao sistema refrigerante usado para realizar o método de acordo com a invenção.

Por questões de clareza, deve-se entender que o uso de "um" ou "uma" ao longo deste pedido não exclui uma pluralidade, "que compreende" não exclui outras etapas ou elementos.

Claims (15)

1. Método para refrigerar um fluido carreador (5), fluido carrea-dor esse (5) que é usado para ativar uma turbina (29) em uma fábrica de energia elétrica (2’), por meio do qual pelo menos parte de um processo de resfriamento é realizado conduzindo-se o fluido carreador (5) e/ou um fluido refrigerante (13,46) para refrigerar o fluido carreador (5) no subsolo de um solo a uma profundidade (41) na qual o solo é substancialmente mais frio do que o ar do ambiente.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, por meio do qual a refrigeração é realizada em uma fábrica de energia elétrica (2’) em um ambiente quente.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, por meio do qual a refrigeração é realizada por um fluido carreador (5) em uma fábrica de energia solar, em particular, em uma fábrica de energia solar concentrada.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, por meio do qual a refrigeração é realizada por um fluido carreador (5) em fábrica de energia elétrica (2’) que compreende um condensador de ar refrigerado (35) que realiza parte da refrigeração.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, por meio do qual a refrigeração é realizada em uma fábrica de energia (2’) que compreende uma torre úmida refrigerante (19) que realiza parte da refrigeração.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, por meio do qual o fluido carreador (5) e/ou o fluido refrigerante (13) é refrigerado um comutador de calor (45) conectado a um circuito refrigerante (47).

7. Método para refrigerar um fluido carreador (5), fluido carreador esse (5) que é usado para ativar uma turbina (29) em uma fábrica de energia elétrica (2’), por meio do qual pelo menos parte de um processo de resfriamento é realizado fornecendo-se pelo menos um pouco de fluido carreador (5) e/ou pelo menos um pouco de fluido refrigerante (13) usado para refrigerar o fluido carreador (5) a partir de uma armazenagem fria (51) que armazena fluido em uma temperatura significativamente menor do que o fluido carreador (5) na turbina (29).

8. Método de acordo com a reivindicação 8, por meio do qual a armazenagem fria (51) está situada no subsolo em uma profundidade (41) que é substancialmente mais fria do que o ar do ambiente.

9. Método de acordo com a reivindicação 7 ou 8, por meio do qual a armazenagem fria (51) é reabastecida com fluido durante a noite, fluido esse que é em seguida fornecido durante o dia.

10. Método de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, por meio do qual um pouco de fluido carreador (5) e/ou um pouco de fluido refrigerante (13) é armazenado em uma pluralidade de armazenagens frias (51).

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, por meio do qual o método refrigerante é aplicado sob condições de extremo calor e/ou durante horários de pico no consumo de energia.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, por meio do qual o uso do método refrigerante é iniciado por uma unidade acionadora (57) de acordo com os dados de entrada variáveis (ID) referentes a informações sobre temperatura e/ou informações sobre o consumo de energia.

13. Fábrica de energia elétrica (2’) com um circuito carreador (1) com um fluido carreador (5), fluido carreador esse (5) que ativa em operação uma turbina (29) da fábrica de energia, por meio da qual pelo menos parte do circuito carreador (1) e/ou parte de pelo menos um circuito carreador (11.47) com um fluido refrigerante (13,46) usado para refrigerar o fluido carreador (5) usado para refrigerar o fluido carreador (5) é conduzida pelo subsolo a uma profundidade (41) que é substancialmente mais fria do que o ar do ambiente.

14. Fábrica de energia elétrica (2’) com um circuito carreador (1) com um fluido carreador (5), fluido carreador esse (5) que ativa em operação uma turbina (29) da fábrica de energia, por meio da qual pelo menos parte do circuito carreador (1) e/ou parte de pelo menos um circuito carreador (11.47) com um fluido refrigerante (13,46) usado para refrigerar o fluido carreador (5) usado para refrigerar o fluido carreador (5) é armazenada em uma armazenagem fria (51) em uma temperatura significativa mente menor do que o fluido carreador (5) na turbina (29).

15. Sistema refrigerante (4) para uma fábrica de energia elétrica (2’) no qual pelo menos parte de um circuito carreador (1) com um fluido carreador (5) e/ou parte de pelo menos um circuito refrigerante (11,47) com um fluido refrigerante (13,46) usado para refrigerar o fluido carreador (5) é conduzida pelo subsolo a uma profundidade (41) que é substancialmente mais fria do que o ar do ambiente e/ou na qual o sistema refrigerante pelo menos parte do fluido carreador (5) e/ou pelo menos parte do fluido refrigerante (13,46) é armazenado em uma armazenagem fria (51) em uma temperatura significativamente menor do que o fluido carreador (5) na turbina (29).