DE102005039019A1

DE102005039019A1 - Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie mit Energierückführung unter Verwendung eines Strahlverdichters

Info

Publication number: DE102005039019A1
Application number: DE200510039019
Authority: DE
Inventors: Michael Rannow; Erwin Dr. Oser; Hubert Hamm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie durch Entspannung eines dampfförmigen Arbeitsmittels in einer mit einem Verdampfer verbundenen Entspannungsvorrichtung. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Entspannung in einer Niederdruck-Entspannungsvorrichtung erfolgt und die im entspannten dampfförmigen Arbeitsmittel enthaltene Energie durch eine Verdichtung in einem Strahlverdichter in den Verdampfer rückführbar ist und zur Verdampfung zusätzlichen Arbeitsmittels nutzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie durch Entspannung eines dampfförmigen Arbeitsmittels in einer mit einem Verdampfer verbundenen Entspannungsvorrichtung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Entspannung in einer Niederdruck-Entspannungsvorrichtung erfolgt und die im entspannten dampfförmigen Arbeitsmittel enthaltene Energie durch eine Verdichtung in einem Strahlverdichter in den Verdampfer rückführbar ist und zur Verdampfung zusätzlichen Arbeitsmittels nutzbar ist.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Vorrichtungen sowie Verfahren zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie bekannt. Es sind beispielsweise Wärmekraftanlagen bekannt, in denen in einem Kessel ein Arbeitsmittel, i.d.R. Wasser, bei einem hohen Druck isobar bis zum Siedepunkt erwärmt wird, verdampft und anschließend in einem Überhitzer noch überhitzt wird. Der Dampf wird anschließend in einer Turbine unter Verrichtung von Arbeit adiabat entspannt und in einem Kondensator unter Wärmeabgabe verflüssigt. Die Flüssigkeit wird von einer Speisewasserpumpe auf einen Druck gebracht und wieder in den Kessel gefördert. Einer der Nachteile dieser Vorrichtung ist, dass bei diesen Entspannungsprozessen mit Wasserdampf in Turbinen hohe Temperaturen für Drücke von über 15 bar bis 200 bar erzeugt werden müssen, um wirtschaftliche Wirkungsgrade zu erreichen, da bei Turbinen das Druckverhältnis bei der Entspannung die wesentliche Einflussgröße ist.

Ein weiteres Merkmal der bekannten Entspannungsprozesse zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie ist, dass die bei der Kondensation des Arbeitsmittels anfallende Kondensationsabwärme verfahrensbedingt für den Entspannungsprozess selbst nachteiligerweise als Verlustwärme anfällt, wodurch der Wirkungsgrad negativ beeinflusst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeiden, insbesondere einen verbesserten Wirkungsgrad, insbesondere bei geringen Temperatur- und Druckniveaus, aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt.

Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Entspannung in einer Niederdruck-Entspannungsvorrichtung erfolgt und die im entspannten dampfförmigen Arbeitsmittel enthaltende Energie in den Verdampfer rückführbar ist, die zur Verdampfung zusätzlichen Arbeitsmittels nutzbar ist.

Die Niederdruckentspannung hat den Vorteil, dass die Temperaturabnahme des dampfförmigen Arbeitsmittels bei der Entspannung sehr viel geringer ist, als bei der oben beschriebenen Hochdruckentspannung in einer Turbine. Damit wird eine Rückführung der in dem entspannten dampfförmigen Arbeitsmittel noch enthaltenen Energie zurück in den Verdampfer begünstigt.

Als Niederdruck-Entspannungsvorrichtung kann eine Vorrichtung verwendet werden, bei der weder die Masse des Dampfes noch das Druckverhältnis, sondern allein die Druckdifferenz relevant ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Niederdruck-Entspannungsvorrichtung als Wälzkolbengebläse, Rootsgebläse oder in Form von Ovalradpumpen ausgeführt. Vorteilhaft ist, dass das Wälzkolbengebläse als Entspannungsvorrichtung (Entspannungsmotor) schon mit einer Druckdifferenz von 500 mbar mit einem vollen Wirkungsgrad arbeiten kann und in einem geschlossenen System bei Drücken von 10 bis 0,5 bar eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß kann das Wälzkolbengebläse mit mindestens einer Einspritzöffnung ausgeführt sein, durch die Absorptionsmittel und/oder ein Lösemittel in das Wälzkolbenge bläse einbringbar ist. Vorteilhafterweise erfolgt eine druckgesteuerte Einspritzung zur Verhinderung von Flüssigkeitsschäden. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei den genannten Entspannungsvorrichtungen nur die Druckdifferenz und nicht die Masse des Dampfes oder das Entspannungsverhältnis für den Wirkungsgrad maßgebend ist.

Zweckmäßigerweise weist das Wälzkolbengebläse eine gasdichte Dichtung zwischen Schöpfraum und Getrieberaum auf, wobei in einer weiteren Ausführungsform das Wälzkolbengebläse mehrflügelige Rotoren umfasst.

Das Wälzkolbengebläse weist ferner eine Welle auf, die mit dem Generator verbunden werden kann, wodurch die mechanische in elektrische Energie umgewandelt werden kann.

Die Verwendung von einem Wälzkolbenmotor als Niederdruckentspannungsvorrichtung eröffnet – insbesondere bei der Nutzung von Abwärme mit einer Temperatur von weniger als ungefähr 100° C für den Antrieb von beispielsweise Pumpen oder Generatoren – die Möglichkeit, zum einen den Prozess durch Einspritzung von Absorptionsmitteln zu unterstützen, und zum anderen wegen der geringen Druck- und Temperaturdifferenz die Kondensationsenergie des Arbeitsmittels, beispielsweise mit einer Wärmepumpe, wieder auf ein erhöhtes Temperaturniveau zu heben.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine solche Wärmepumpe unter Verwendung eines Strahlverdichters realisiert. Damit wird das Temperaturniveau des entspannten dampfförmigen Arbeitsmittels durch eine thermische Verdichtung in einem Strahlverdichter auf ein Temperaturniveau oberhalb der Siedetemperatur im Verdampfer transformiert, so dass die Kondensationsenergie des entspannten dampfförmigen Arbeitsmittels durch Wärmetausch in den Verdampfer eingespeist und zur erneuten Verdampfung von Arbeitsmittel genutzt werden kann.

Die Wärmepumpe wird erfindungsgemäß so aufgebaut, dass ein Treibmittel in einem Flüssigkeitsbehälter durch Einbringen externer Wärme mit Überdruck verdampft. Der Treibdampf wird über eine Zuleitung mit einer Düse in die Vorkammer des Strahlverdichters entspannt. Die Vorkammer ist mit der Niederdruck-Entspannungsvorrichtung verbunden, so dass das entspannte dampfförmige Arbeitsmittel in die Vorkammer einströmen kann. Durch Impuls austausch mit den Molekülen des Treibdampfes werden die Moleküle des entspannten Arbeitsmittels beschleunigt und in der Vorkammer ein Unterdruck erzeugt. Erfindungsgemäß wird durch diesen Druckabfall die Niederdruck-Entspannung über das Wälzkolbengebläse unterstützt.

In dem anschließenden Diffusor wird die Bewegungsenergie der Moleküle in Druck umgesetzt. Durch diese Verdichtung und die Vermischung mit dem heißen Treibdampf wird das entspannte dampfförmige Arbeitsmittel bis zur Sattdampftemperatur beim erreichten Enddruck erhitzt. Erfindungsgemäß wird der Strahlverdichter so betrieben, dass die Temperatur des Dampfes nach der Verdichtung im Diffusor oberhalb der Siedetemperatur des flüssigen Arbeitsmittels im Verdampfer liegt. Dadurch wird es möglich, die Energie des verdichteten Dampfes durch Wärmeaustausch auf das siedende Arbeitsmittel zu übertragen.

Durch das Zusammenwirken von Niederdruck-Entspannung und Energierückführung ersetzt die mit dem Treibdampf eingetragene Wärmeenergie die in der Niederdruck-Entspannungsvorrichtung in mechanische Energie umgewandelte Wärmeenergie zuzüglich auftretender thermischer Verluste.

Als Arbeitsmittel für die Niederdruck-Entspannung und/oder als Treibmittel für den Strahlverdichter können erfindungsgemäß organische, anorganische und/oder protische Lösemittel benutzt werden, und zwar sowohl als einkomponentiges Medium oder in Form von Gemischen. Bei Gemischen sollten die Siede- bzw. Kondensationstemperaturen der Komponenten in einem so engen Temperaturbereich liegen, bevorzugt nahezu gleich sein, damit ein einheitliches Siede- bzw. Kondensationsverhalten vorliegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Arbeitsmittel eine geringe volumenspezifische bzw. geringe molare Verdampfungsenthalpie auf. Damit wird erreicht, dass mit einer vorgegebenen Menge an Wärmeenergie eine große Menge Dampf für die Entspannung erzeugt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden Arbeitsmittel und Treibmittel im Hinblick auf das Temperaturniveau der Wärmeenergie aus der Energiequelle ausgewählt. Dieses Temperaturniveau muss so hoch liegen, dass mit der Wärmeenergie der Treibdampf für den Strahlverdichter erzeugt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind Arbeitsmittel und Treibmittel aus dem gleichen Medium. Damit wird eine direkte Anbindung des Treibmittelkreislaufs an den Arbeitsmittelkreislauf möglich. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird das nach Wärmeübertragung im Verdampfer gebildete Kondensat mit einer Pumpe in einen Ausgleichsbehälter gefördert, der zum einen mit der treibdampferzeugenden Energiequelle, beispielsweise eine Verbrennungsanlage mit Dampferzeuger oder ein dampferzeugender Sonnenkollektor, zum anderen über ein niveaugesteuertes Ventil mit dem Verdampfer für das Arbeitsmittel verbunden ist. Mit dem Druck, der mit der Pumpe im Ausgleichsbehälter aufgebaut wird, wird Kondensat zur Energiequelle gefördert, um neuen Treibdampf zu erzeugen. Bei Erreichen eines vorgegebenen Niveaus öffnet das Ventil in der Zuleitung zum Verdampfer, so dass flüssiges Arbeitsmittel zurück in den Arbeitsmittelkreislauf nachgefüllt wird.

Es ist auch denkbar, Arbeitsmittel und Treibmittel aus unterschiedlichen Medien, bevorzugt nicht-mischbaren Flüssigkeiten zu bilden. Dann würde nach der Kondensation das Flüssigkeitsgemisch im Ausgleichsbehälter gleichzeitig entmischt und mit Hilfe von zwei unterschiedlichen Pumpen und Zuleitungen, deren Anschlüsse oberhalb und unterhalb der Entmischungsgrenzschicht angeordnet werden, getrennt in die beiden jeweiligen Verdampfungsräume zurückgeführt.

Ein unter Umweltaspekten vorteilhaftes Medium ist Wasser. Um den für den Betrieb des Strahlverdichters nötigen Treibdampf aus Wasser zu erzeugen, sollte die Wärmeenergie auf einem Temperaturniveau von mehr als etwa 120° C, bevorzugt über 140° C, noch bevorzugt über 180° C, liegen.

Durch die Ausführung des Verfahrens in einem geschlossenen Kreislauf können bei niedrigen Temperaturniveaus der Wärmeenergie organische Lösemittel mit entsprechend niedrigeren Siedetemperaturen als Arbeitsmittel eingesetzt werden. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem weiten Temperaturbereich realisiert werden.

Wärmeenergie kann in beliebiger Form zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise als fossile Energie, Bioenergie oder Solarenergie. Sie kann aber auch aus sonstigen Energiequellen mit gutem Wirkungsgrad bereitgestellt werden, wie aus der Gruppe umfassend Wärmepumpe/n, Brennstoffzelle/n oder auch in Form von Abwärme, die abhängig vom Tempe raturniveau entweder direkt oder nach Transformation mit Hilfe einer oder mehrerer Wärmepumpe/n auf das für die Erzeugung des Treibdampfes für den Strahlverdichter geforderte Temperaturniveau gebracht wird.

Die Energiequelle/n zur Erzeugung der für den Antrieb des Strahlverdichters benötigten Wärmeenergie kann eine Abgaswärmequelle, eine Abwärmequelle von Verbrennungsprozessen, eine geothermische Quelle, ein Sonnenkollektor, eine Wärmepumpe, eine Brennstoffzelle, eine Abwärmequelle von Kühlprozessen, ein Verbrennungsmotor, ein Blockheizkraftwerk sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wärmeenergie aus der thermischen Sonnenenergie gewonnen, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe von konzentrierenden Kollektoren, beispielsweise Parabolrinnen- oder Parabolspiegel-Kollektoren, mit denen Dampftemperaturen von mehr als 120° C, bevorzugt 160° C, noch bevorzugt mehr als 180° C erzeugt werden können.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Anlage zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische, elektrische und/oder thermische Energie.

Erfindungsgemäß wird eine Anlage zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische, elektrische und/oder thermische Energie zur Verfügung gestellt, folgende Komponenten umfassend:

a) eine Verdampfereinheit (1), in der ein Arbeitsmittel verdampfbar ist,
b) eine Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2), die optional mit einem Generator (3) verbunden ist, wobei die Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) der Verdampfereinheit (1) nachgeschaltet ist,
c) ein Strahlverdichter (4), der der Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) nachgeschaltet ist, und in dem das entspannte dampfförmige Arbeitsmittel verdichtet wird,
d) eine Wärmequelle unterschiedlicher Ausführung, bspw. als Verbrennungsanlage (5) oder als Solarkollektor (6) ausgeführt ist, mit dem Treibdampf für den Strahlverdichter (4) erzeugt wird,
e) eine Pumpe (7) und ein Ausgleichsbehälter (8) mit niveaugesteuertem Ventil (9), mit dem das nach der Kondensation in der Verdampfereinheit (1) gebildete Kondensat zurück in die Wärmequelle (5, 6) oder in die Verdampfereinheit (1) gefördert wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der in Bezugnahme auf 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben wird. Dabei können die in den Ansprüchen und der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Es zeigt
1 eine Anlage zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische, elektrische und/oder thermische Nutzenergie mit Energierückführung unter Verwendung eines Strahlverdichters.
Die in einer Energiequelle, beispielsweise einer Verbrennungsanlage (5) oder eines Parabolrinnen-Kollektors (6) anfallende Wärmeenergie erzeugt Treibdampf für einen Strahlverdichter (4). Der Treibdampf wird in den Strahlverdichter entspannt und überträgt dabei einen Teil der Bewegungsenergie auf ein dampfförmiges Arbeitsmittel, das in einer Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) entspannt worden ist. Arbeitsmittel und Treibdampf sind im dargestellten Beispiel aus dem gleichen Medium, so dass bei der Durchmischung eine homogene Dampfphase gebildet wird, die in dem anschließenden Diffusor verdichtet und dabei bis zur Sattdampftemperatur des Enddrucks erwärmt wird.
Die Anlage wird so betrieben, dass das Druckniveau und damit die Temperatur des Dampfes höher als der Druck und die Siedetemperatur des im Verdampfer (1) siedenden Arbeitsmittels sind. Deshalb kann der verdichtete Dampf Kondensationsenergie im Wärmetausch auf das in der Verdampfereinheit (1) siedende Arbeitsmittel übertragen. Das Kondensat wird mit der Pumpe (7) über einen Ausgleichsbehälter einerseits zu der oder den Energiequelle/n (5, 6), andererseits über eine mit einem niveaugesteuertem Ventil versehene Zuleitung zurück in die Verdampfereinheit (1) gefördert.
Die dargestellte Anordnung mit zwei unabhängigen, parallel wirkenden Energiequellen könnte in Form eines alternativ wirkenden Tag-Nacht-Betriebs einer primär von der Sonnenenergie angetriebenen Anlage, die bei Bedarf in Nachtphasen durch eine Verbrennungsanlage, beispielsweise mit Biobrennstoff, ersetzt wird, praktisch relevant sein.

1: Verdampfereinheit
2: Niederdruck-Entspannungsvorrichtung
3: Generator
4: Strahlverdichter
5: Energiequelle in Form einer Verbrennungsanlage
6: Energiequelle in Form eines Parabolrinnen-Kollektors
7: Pumpe
8: Ausgleichsbehälter
9: Ventil, niveaugesteuert

Claims

Verfahren zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische, elektrische und/oder thermische Energie durch Entspannung eines gasförmigen bzw. dampfförmigen Arbeitsmittels in einer mit einem Verdampfer (1) verbundenen Entspannungsvorrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass – die Entspannung des Arbeitsmittels als Niederdruck-Entspannung durchgeführt wird, – das gas- oder dampfförmige Arbeitsmittel nach der Entspannung mit einem mit der Entspannungsvorrichtung (2) verbundenen bzw. nachgeordneten Strahlverdichter (4) verdichtet wird, – der Strahlverdichter mit Treibdampf aus einer verbundenen vorgeschalteten Energiequelle (5, 6) angetrieben wird, – das entspannte gas- oder dampfförmige Arbeitsmittel mit dem Treibdampf in einem nachgeschalteten Diffusor verdichtet wird, – durch die mechanische und thermische Wechselwirkung mit dem Treibdampf bis zur Sattdampftemperatur des am Ende des Diffusors erreichten Enddrucks erwärmt wird, – der Strahlverdichter so betrieben wird, dass die hinter dem Diffusor erreichte Endtemperatur und Druck oberhalb der Verdampfungstemperatur und des Verdampfungsdrucks des Arbeitsmittels im Verdampfer (2) liegen, – mit der Folge, dass die Energie des verdichteten gasförmigen oder dampfförmigen Gemisches aus Arbeitsmittel und Treibdampf durch Wärmeaustausch auf das im Verdampfer siedende flüssige Arbeitsmittel übertragen werden kann, – wodurch die Energie des verdichteten Dampfes zur Verdampfung zusätzlichen Arbeitsmittels nutzbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Arbeitsmittel und Treibmittel aus dem gleichen Medium gebildet werden, so dass im Strahlverdichter bei der Durchmischung von entspanntem gas- bzw. dampfförmigem Arbeitsmittel und Treibdampf eine homogene einkomponentige Dampfphase gebildet wird, wodurch Arbeitsmittel- und Antriebskreislauf direkt miteinander verkoppelt sind.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das homogene Kondensat, das bei der Übertragung der Energie aus dem im Strahlverdichter verdichteten Gemisch aus entspanntem Arbeitsmittel und Treibdampf gebildet wird, mit einer Pumpe (7) in einen Ausgleichsbehälter (8) gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Pumpe (7) im Ausgleichsbehälter (8) ein Druck aufgebaut wird, mit dem die Flüssigkeit zurück zur Energiequelle (5, 6) gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Energiequelle (5, 6) durch Wärmeeintrag neuer Treibdampf gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgleichsbehälter (8) eine weitere Zuleitung zur Verdampfereinheit (1) besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung zwischen Ausgleichsbehälter (8) und Verdampfereinheit (1) durch ein niveaugesteuertes Ventil (9) durchgeschaltet wird, mit der Folge, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Flüssigkeitsniveaus im Ausgleichsbehälter (8) flüssiges Arbeitsmedium zurück in die Verdampfereinheit (1) gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannung des gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittels als Niederdruck-Entspannung in einer Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) ein Wälzkolbengebläse, Rootsgebläse oder eine Ovalradpumpe ist, deren Wirkung im Wesentlichen von der wirkenden Druckdifferenz bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Entspannungsvorrichtung mit mindestens einer Einspritzöffnung ausgeführt ist, durch die ein flüssiges Medium in die Entspannungsvorrichtung (2) einbringbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel eine geringe volumenspezifische oder molare Verdampfungsenthalpie aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel ein organisches und/oder anorganisches Lösemittel und/oder protisches Lösemittel oder ein Gemisch aus solchen Lösemitteln mit gleichen oder nahezu gleichen Siede- und Kondensationsverhalten ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Arbeitsmedium und Treibmedium aus zwei unterschiedlichen Medien, bevorzugt nicht-mischbare Flüssigkeiten, gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (8) gleichzeitig als Trennvorrichtung zur Entmischung der beiden Medien genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zuleitungen vom Ausgleichsbehälter (8) zur Energiequelle (5, 6) und Verdampfereinheit (1) auf unterschiedlichen Niveaus oberhalb und unterhalb der Entmischungsgrenzschicht angeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische und/oder elektrische Energie mit einem Generator (3) verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Herstellung von Treibdampf benötigte Wärmeenergie zumindest teilweise von einer oder mehreren Energiequellen (5, 6), umfassend Abgaswärme, Abwärme von Verbrennungsprozessen, geothermischen Quellen, Sonnenkollektoren, Wärmepumpen, Brennstoffzellen, Abwärmen von Kühlprozessen, einem Verbrennungsmotor, einem Blockheizkraftwerk, stammt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Energiequellen so zusammenwirken, dass die Wärmeenergie zeitlich alternierend bereitgestellt wird, beispielsweise für einen Tag-Nacht-Betrieb, wenn eine Energiequelle eine solare Energiequelle ist.
Anlage zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische, elektrische und/oder thermische Energie nach einem der Ansprüche 1 bis 18 umfassend: a) eine Verdampfereinheit (1), in der ein Arbeitsmittel, gebildet aus einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch, verdampfbar ist, b) eine Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2), die optional mit einem Generator (3) verbunden ist, wobei die Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) der Verdampfereinheit (1) nachgeschaltet ist, c) einen Strahlverdichter (4), der mit der Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) verbunden bzw. ihr nachgeordnet ist, der von Treibdampf aus einer Energiequelle (5, 6) antrieben wird, d) eine Energiequelle, mit der Wärmeenergie zur Herstellung des Treibdampfes für den Strahlverdichter bereitgestellt wird. e) eine Pumpe (7) und ein Ausgleichsbehälter (8) mit niveaugesteuertem Ventil (9), mit dem das nach der Kondensation in der Verdampfereinheit (1) gebildete Kondensat aus dem verdichteten Gemisch aus Arbeitsmittel und Treibdampf zurück in die Energiequelle (5, 6) oder in die Verdampfereinheit (1) gefördert wird.
Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) ein Wälzkolbengebläse oder eine Ovalradpumpe oder eine andere durch die wirksame Druckdifferenz bestimmte Entspannungsvorrichtung ist.
Anlage nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle/n (1) wenigstens eine Abgaswärmequelle, eine Abwärmequelle von Verbrennungsprozessen, eine geothermische Quelle, ein Sonnenkollektor, eine Wärmepumpe, eine Brennstoffzelle, eine Abwärmequelle von Kühlprozessen, ein Verbrennungsmotor und/oder ein Blockheizkraftwerk ist.
Anlage nach Anspruch 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Entspannungsvorrichtung (2) mit einem Generator (3) verbunden ist, der mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.
Anlage nach Anspruch 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat mit der Pumpe in den Ausgleichsbehälter (8) gefördert wird, wobei ein Umgebungsdruck aufgebaut wird, durch den Flüssigkeit über Zuleitungen zum einen zurück zur Energiequelle (5, 6) sowie nach Freischaltung über ein niveaugesteuertes Ventil (9) zurück in die Verdampfereinheit (1) gefördert wird.
Anlage nach Anspruch 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfereinheit (1) der Kondensator (Verflüssiger) einer Kältemaschine ist, und der mit dem Generator (3) erzeugte Strom anteilig zum Antrieb der Kältemaschine genutzt wird.
Anlage nach Anspruch 19 bis 24, die nach einem der genannten Verfahren 1 bis 18 betreibbar ist.