CN103429892A - 用于将太阳辐射转换成机械功率的方法和组件 - Google Patents
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Abstract
一种具有极高效率的、用于将太阳辐射转换成机械功率以发电的方法,其包括将通过太阳能设备加热的热流体注入到斯特林发动机的热汽缸中的步骤,以及将在吸收制冷装置的吸收段中冷却的冷流体注入到斯特林发动机的冷汽缸中的步骤,从斯特林发动机获取机械功率以用于驱动发电机。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将太阳辐射转换成机械功率以特别用于、但非专门用于发电的方法,以及一种用于实施该方法的组件。
背景技术
众所周知,强烈感觉到需要从太阳光线获取机械功率。
为此目的,已知有将太阳光线集中到锅炉上以在极高温度下生成蒸汽用于驱动涡轮的组件。尽管可满足目标并且通常符合要求,但是这种组件显示出低效率,因而需要花费较长时间来回收专用于该投资的资源。
发明内容
本发明的潜在问题是提出具有能够符合前述需求、同时能够克服如上关于现有技术所述的缺陷的特定类型的方法。
这个问题通过根据权利要求1的方法克服。
在权利要求2和权利要求3中描述了根据本发明的方法的优选实施例。
根据权利要求4,本发明还考虑一种用于将太阳辐射转换成机械功率的组件。
在权利要求4至8中描述了根据本发明的组件的优选实施例。
附图说明
通过对本发明实施例的描述将容易理解本发明的其它特征和优点,这些实施例仅通过非限制性实例并参照附图提供,该附图示意性示出根据本发明的组件。
具体实施方式
参照附图,根据优选但非唯一的实施例的、用于将太阳辐射转换成机械功率并将所获得的机械功率转换成电力的组件由符号1表示。
组件1包括本身已知的斯特林发动机2,其包括活塞和汽缸单元3(即所谓的热汽缸)以及活塞和汽缸单元4(即所谓的冷汽缸)。
热汽缸3和冷汽缸4包括各自的缸体5和缸体6,缸体5和缸体6通过导管7连通,沿导管7设置轮式热交换器8,例如金属粉末材料。在导管7和缸体5与缸体6中,设有适当气体例如氦。
围绕缸体5和缸体6设置相应的热交换器9和10,相应的流体(即,热流体和冷流体)通过各自的热交换器9和10,以使所述流体和相应缸体内提供的气体存在热交换关系。
在缸体5和缸体6中具有可移动的、相应的活塞11和12,活塞11和12通过各自的连杆13和14驱动曲轴15,曲轴15进而驱动发电机16a(例如交流发电机),从该发电机16引出电力线路16b(例如三相电力线路)。
为了加热热汽缸3,组件1包括本身传统的太阳能设备20以用于会聚和集中太阳光。具体地,设备20包括:设置于一平面中并且可各自定向的多个反射镜,以构成由21表示的菲涅尔线性反射器;抛物面反射镜22;以及大致管状的构件23,其沿抛物面反射镜22的焦点设置并且构成热交换器。
流体回路24将管状构件23与存储罐25连接,流体(例如导热油)在流体回路24中循环,并且该流体沿管状构件23得到加热,该热流体以即使在夜间也足以保证连续运行的量容纳在存储罐25中。通过泵26确保流体沿回路24循环。
另一个流体回路27在存储罐25和热交换器9之间延伸,同样的流体(例如上述导热油)在该流体回路27中循环,以将热流体带到斯特林发动机2的热汽缸3的缸体5中。通过循环泵28保证流体沿回路27循环。
在实践中,回路24和回路27整体上构成总体由29表示的流体回路,该流体回路29将由太阳辐射加热的流体传输至斯特林发动机的热汽缸,以用于该热汽缸的加热。
为了冷却冷汽缸4,组件1包括本身已知的吸收制冷装置30。
吸收制冷装置30包括吸收段31和解吸段32。
吸收段31包括容器33,其中容纳液态氨和气态氨,且其中持续进行氨从液态到气态的状态行程,带有强烈的冷却。为了利用这种冷却,热交换器34容纳在容器33中并嵌入液相氨中,该热交换器34实际上被置于大约-60℃的低温环境中。
解吸段32包括容纳水的容器35,其中溶解气态氨,并且由于能量加热,其中溶解在水中的气态氨连续释放出。为此目的,将热源、准确地说是热交换器36,封装并浸入水中。
在容器33的顶部设有舱室40。舱室40容纳有溶解了气态氨的水。依靠循环泵42从舱室40中汲水并经由排水口43将水洒落在该舱室上(将气态氨带走)的水回路41有助于将气态氨溶解于水中。
在容器35的顶部设有舱室44。从水中释放出的气态氨在该舱室44中冷凝。容纳在该舱室内并且属于流体回路46(例如水)的线圈45有助于这种冷凝,沿流体回路46设有循环泵49。通过散热器47控制该回路46,该散热器47通过风扇48将氨的冷凝热量驱散到外界。
导管50连同泵51将水和溶解在其中的氨从舱室40带到容器35,同时导管54连同调节阀55将水从容器35带到舱室40中。
导管52连同调节阀53将由舱室44冷凝的氨带到容器33中。
其中有流体(例如低粘度导热油)进行循环的流体回路60在交换器34和热交换器10之间延伸,以将冷流体从热交换器34带到斯特林发动机2的冷汽缸4的缸体6。
有利地,根据本发明,导热油的流体回路70在存储罐25和热交换器36之间延伸,并且其设有循环泵71,以便将热流体带到容器35中,以将水中溶解的氨从水中释放。
在实践中,回路24和回路70形成流体回路72,其携带由太阳辐射所加热的流体,以为解吸段供给将氨从水中排出所需的热量。
应该注意到,在前述吸收制冷装置30中,其它流体能够代替水作为所谓的溶剂流体,正如其它流体能够代替氨作为所谓的溶质流体。
根据本发明,组件1包括恒温电路80,其与太阳能设备20关联,用于将流体的最高温度保持在限定的预设值(优选为400℃)以内。恒温电路80包括:温度检测器81,其与回路24关联以用于检测流体的实际温度;用于手动设置所需基准预设温度(其优选为400℃)的单元82;比较器节点83,其用于发出实际温度和设定温度之间的差信号,其用于控制作用于多个反射镜的致动器84以改变反射镜的定向直至该差信号消除。
组件1实施根据本发明的一种用于将太阳辐射转换成机械功率以特别用于发电的方法。
该方法包括提供斯特林发动机2、太阳能设备20和吸收制冷装置30的步骤,将由太阳能设备20加热的热流体注入斯林特发动机2的热汽缸3的步骤,以及将由该制冷装置30的吸收段31冷却的冷流体注入斯特林发动机2的冷汽缸4的步骤,从斯特林发动机获得机械功率,以特别用于驱动发电机。
该方法包括将由太阳能设备加热的热流体注入吸收制冷装置的解吸段。
该方法包括将由太阳能设备加热的热流体的最高温度保持在限定的预设值(优选为400℃)以内的步骤。
由于极端热力学温度Tl(400℃+273℃=673°K)和T2(环境温度+273℃)之间的高差异,本发明的主要优点在于极高的效率。斯特林发动机的效率本身也高,这不仅由于在冷流体(-60℃)和热流体(400℃)施加在斯特林发动机上时的温度之间的高差异,而且由于该温度范围包括低于0℃的温度,或者换句话说,该范围设置为更接近绝对零度的温度。
本发明的另一个优点在于高环境相容性,或者换句话说,在于由于所涉及的最高温度较低、进而由于对太阳辐射的部分而非全部本地吸收,对容纳该组件的环境造成的损坏较低。
作为另一个优点,在针对所涉及的最高温度(包含在与通常采用的机械建筑材料如钢铁相配的数值内)的安全操作条件下,能够期望长期操作。
此外,该操作使用连续重复利用的流体(液态流体和气态流体),即在封闭回路中连续循环,而不需要将液体逐步地从外部供给至该组件或者甚至从而逐步地释放到外部环境,导致完全的操作独立性和完善的环境相容性的更多明显优点。
由于所述组件中完全不存在单独的噪音部件,因此另一个优点在于无噪音。由于斯特林发动机是基于流体的加热和冷却的发动机,该流体以穿过轮式热交换器并在其中被交替加热和冷却的方式,一次热一次冷地从一个汽缸排出到另一个汽缸,所以斯特林发动机是无噪音的。例如,在此不会发生复合内燃机的典型的嘈杂燃烧。
由于用于夜间操作的存储罐联接至在白天期间从太阳能组件汲取热能的快速热交换器,所以另一个优点在于整日整夜的操作连续性以及即时干预的可能性。
显然,为了符合具体而特定的需求,本领域技术人员能够对前述方法和组件做出大量修正和变型,其全部落入如以下权利要求所述的本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于将太阳辐射转换成机械功率以特别用于但非专门用于发电的类型的方法,包括将通过太阳能设备加热的热流体注入到斯特林发动机的热汽缸中的步骤,其特征在于,该方法包括将在吸收制冷装置的吸收段中冷却的冷流体注入到所述斯特林发动机的冷汽缸中的步骤,从所述斯特林发动机获取机械功率,以特别用于但非专门用于驱动发电机。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括将由所述太阳能设备加热的热流体注入所述吸收制冷装置的解吸段的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述方法包括将所述热流体的最高温度保持在低预设值的步骤。
4.一种用于将太阳辐射转换成机械功率以特别用于但非专门用于发电的类型的组件(1),包括:斯特林发动机(20),其包括具有各自的热交换器(9,10)的热汽缸(3)和冷汽缸(4);太阳能设备(20),其用于将太阳光会聚和集中到热交换器(23)上;以及流体回路(29),其在所述太阳能设备(20)的热交换器(23)和所述热汽缸的热交换器(9)之间延伸,其特征在于,所述组件包括吸收制冷装置(30),其包括各自的热交换器(34,36)的吸收段(31)和解吸段(32);以及流体回路(60),其在所述吸收段(34)的所述热交换器(34)和所述冷汽缸(6)的所述热交换器(9)之间延伸。
5.根据权利要求4所述的组件(1),其特征在于,所述组件包括流体回路(72),其在所述太阳能设备(20)的所述热交换器(23)和所述解吸段(32)的所述热交换器(36)之间延伸。
6.根据权利要求5所述的组件(1),其特征在于,所述组件包括恒温电路(80)的、用于检测热流体的温度的装置(81),该恒温电路(80)用于将所述热流体的最高温度限制在低预设值。
7.根据权利要求6所述的组件(1),其特征在于,所述恒温电路(80)被设置于为400℃。
8.根据权利要求1所述的组件(1),其特征在于,所述组件沿所述流体回路(29)包括用于所述热流体的存储罐(25)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ARIANTE LTD. Free format text: FORMER OWNER: SINCRON S. R. L. Effective date: 20150612 |
|
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150612 Address after: Oxford County, England, England Applicant after: Ali ante Co Ltd Address before: Milan Italy Applicant before: Sincron S.R.L. |
|
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131204 |