DD232955A1

DD232955A1 - Thermogeneratoren als energiewandler, insbesondere zur gewinnung von elektroenergie aus abwaerme

Info

Publication number: DD232955A1
Application number: DD27171284A
Authority: DD
Inventors: Max Dunger
Original assignee: Max Dunger
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-02-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Thermogeneratoren als Energiewandler, wie sie zur Gewinnung und Speicherung von Elektroenergie aus Abwaerme, insbesondere in Kraftwerken, bei denen im Gegendruckbetrieb gearbeitet wird, angewendet werden koennen. Ziel der Erfindudng ist es, eine bessere Ausnutzung der eingesetzten Brennstoffe durch Energiedirektumwandlung zu erreichen. Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau der Thermogeneratoren zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Energie erwarten laesst. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass durch den Heizkreislauf die heisse Seite des Thermogenerators geheizt und durch den Kuehlkreislauf die kalte Seite des Thermogenerators gekuehlt wird. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet

Vorzugsweise in Kondensationskraftwerken zur Rückgewinnung von Abwärme und überall wo es lohnt, Abwärme oder sonstige Wärmemengen in Elektroenergie umzuwandeln.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Thermoelemente auf der Basis des Seebeck-Effektes werden schon seit langem in aller Welt für Temperaturmessungen verwendet und haben sich als sehr zuverlässig erwiesen. Thermogeneratoren, die aus einer Vielzahl von Thermoelementen bestehen, werden z. Z. nur in geringem Umfang und für spezielle Zwecke, besonders für die Raumfahrt entwickelt und eingesetzt.

Im WP F 01 K/256422.8 wurde die Gewinnung und Speicherung von Wasserstoff aus Abwärme mittels Thermogeneratoren vorgeschlagen.

Die Mangel der z.Z. benutzten Thermogeneratoren sind folgende:

1. Die geringe Spannung der Thermoelemente.

2. Die große Zahl von Thermoelementen für einen Thermogenerator für genormte Normalspannungen infolge der geringen Spannung der Thermoelemente.

3. Der geringe thermische Wirkungsgrad, ein großer Teil der zugeführten Wärmeenergie fließt nutzlos an die Umgebung ab.

Ziel der Erfindung

Verringerung der großen Abwärmeverluste in den Kondensationskraftwerken, auch Kernkraftwerken, mittels Thermogeneratoren, die den Gegendruckbetrieb, die Kraft-Wärmekoppelung ermöglichen. Bei ausgeglichenem Kraft-Wärmebedarf sind bei dieser Betriebsart große Mengen Brennstoff einzusparen. Schadstoffemission wird verringert. Die erzeugte Elektroenergie kann vielseitig genutzt werden. Der Einsatz von Thermogeneratoren ist nicht nur für den speziellen Einsatz in Kraftwerken möglich, sondern auch überall dort, wo Abwärme oder sonstige Wärmeenergie nutzbar gemacht werden kann.

Wesen der Erfindung

Thermogeneratoren zu entwickeln, die dem Erfindungsanspruch entsprechen bzw. das Erfindungsziel ermöglichen, und die großen Abwärmeverluste bei den Kondensationskraftwerken zu verringern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst:

Das Thermoelement liefert nur eine kleine Thermospannung. Aber es ist möglich, mit einem Thermoelement verhältnismäßig starke Ströme zu erzeugen, wenn der Widerstand des Thermoelementes sehr klein ist.

Für die Entwicklung von Thermogeneratoren ist vorrangig zu beachten, daß möglichst eine geringe Zahl von Thermoelementen mit hoher Thermokraft und möglichst kleinem Widerstand der Thermoelemente verwendet werden.

Die erste Forderung wird möglich, wenn die Thermogeneratoren für die niedrigen Spannungen ausgelegt werden, wie sie zum Beispiel für Chemische- Metallurgische- oder Elektrotechnologien benötigt werden sowie auch zum Betrieb von ähnlichen Anlagen und Geräten. Bei diesen Spannungen wird die Zahl der Thermoelemente stark verringert und der Einsatz von Thermogeneratoren möglich.

Die zweite Forderung möglichst kleiner Widerstände der Thermoelemente kann durch Anwendung neuester Technologien z. B.

Dünnschichtverfahren, Legierungstechniken, Dotierung desthermoelektrischen Materials und durch die Auswahl geeigneter Werkstoffe erreicht werden. Von Vorteil ist es auch, die Thermoelemente so auszubilden und so anzuordnen, daß diese die Zu- und Abführung des Heiz- und Kühlmittels ganz oder teilweise ermöglichen. Z. B. könnten die Thermoelemente als Röhren, Schienen, Platten, Scheiben, Profilformstücke und ähnlich geformt sein.

Der z.Z. geringe thermische Wirkungsgrad wird durch folgende Maßnahmen verbessert.

Die Heizung des Thermogenerators erfolgt in einem geschlossenen Wärmeisolierten Kreislauf.

Die Kühlung des Thermogenerators erfolgt in einem geschlossenen kälteisolierten Kreislauf. Durch beide Verbesserungen wird der bisherige Wärmeverlust verringert.

Zu beachten ist auch, daß beim Einsatz von Thermogeneratoren in die genannten Technologien, die bisher nötige Umformung von Stromart und Spannung entfällt.

Ausführungsbeispiel

Die Wirkungsweise des Thermogenerators ist folgende:

Wird durch den Heizkreislauf 3 die heiße Seite des Thermogenerators geheizt und durch den Kühlkreislauf 4 die kalte Seite des Thermogenerators gekühlt, so entsteht ein Stromfluß, der über die Anschlußstelle 1 abgenommen werden kann und dessen Stärke im wesentlichen von folgenden Faktoren abhängt:

von der Thermospannung der verwendeten Thermoelemente

von der Anzahl dieser Thermoelemente

von dem Widerstand des Thermogenerators von der Temperaturdifferenz zwischen der heißen Seite und der kalten Seite 4 des Thermogenerators.

Die Steuerung des Thermogenerators kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung des Thermogenerators dadurch geschehen, daß entweder die Temperatur oder die Menge der zugeführten Heiz- oder Kühlmittel verändert wird. Gegebenenfalls können auch beide Möglichkeiten kombiniert angewendet werden.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Thermogeneratorals Energiewandler, insbesondere zur Gewinnung von Elektroenergie aus Abwärme, gekennzeichnet dadurch, daß der Thermogenerator für niedrige Spannungen ausgelegt ist, z. B. für Spannungen wie sie für chemischemetallurgischeoderElektrotechnologien benötigt werden.
2. Thermogenerator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Thermoelemente mit sehr geringem Widerstand und hoher Thermokraft als Bauelemente fürThermogeneratoren für die speziellen Anwendungsgebiete eingesetzt werden.
3. Thermogenerator nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Heizung und Kühlung in getrennten geschlossenen Wärme- bzw. kälteisolierten Kreislauf erfolgt.
4. Thermogenerator nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Thermoelemente so ausgebildet und so angeordnet werden, daß die Zu- und Abführung der Heiz- und Kühlmittel ganz oder teilweise durch die Thermoelemente ermöglicht wird.
5. Thermogenerator nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß durch Parallel- Gruppen- oder Reihenschaltung des Thermogenerators die Spannung und Stromstärke den vorliegenden Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen