DE102007033085A1 - System for utilization of regenerative energies from sun, circulating air and moisture, has storage system and tubing system with container and system is formed as complex interacting system - Google Patents

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Abstract

The system has a storage system (1) and tubing system (2) with the container (6). The system is formed as complex interacting system. The system is used as heat absorber, rinsing concentrator, light concentrator and an integrated heat energy storage system. The sea, salt, or waste water is evaporated directly by the system. The thermochemical memory is filled with silica gel. The system is used as heat storage system with metal hybrids, zeolites or thermal oiling. An independent claim is also included for maintenance of parabolic reflector channel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein komplexes und in einer Anlage integriertes System zur Nutzung regenerativer Energien, das eine Kombination aus Wärmeabsorbern, Lichtkonzentratoren und einem systemintegrierten thermochemischen Wärmespeicher besteht.The The present invention relates to a complex and in a plant integrated system for the use of regenerative energies, the one Combination of heat absorbers, Light concentrators and a system-integrated thermochemical heat storage consists.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Anlage zur Nutzung der Solarenergie, der Umluftenergie und der Feuchtigkeit.Especially the present invention relates to a plant for the use of solar energy, the circulating energy and humidity.

Weiterhin wir ein System für die Meerwasserentsalzung mit gleichzeitiger elektrischer Energieproduktion mit dieser Anlage dargestellt.Farther we have a system for Seawater desalination with simultaneous electrical energy production shown with this attachment.

Es gibt eine Vielzahl von Systemen die aus Solarstrahlung und Umgebungstemperaturen Energie produzieren. Viele dieser Systeme sind zur Zeit hinsichtlich des energetischen Wirkungsgrades, des materiellen, des kostenseitigen und des ökologischen Herstellungsaufwandes unbefriedigend.It There are many systems that use solar radiation and ambient temperatures Produce energy. Many of these systems are currently in the market the energy efficiency, the material, the cost side and the ecological Production costs unsatisfactory.

Weiterhin sind integrierte effiziente Speichersysteme für Zeiten der Überbrückung ohne energetischen Eintrag in die Systeme nicht vorhanden.Farther are integrated efficient storage systems for times of bypass without energetic entry into the systems does not exist.

Diese Erfindung soll die Leistungen bestehender Systeme zur Nutzung regenerativer Energien aus Sonne, Umluft und Feuchtigkeit hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Energiespeichersysteme wesentlich verbessern bzw. ersetzen.These The invention is intended to improve the performance of existing systems for regenerative use Energies from the sun, recirculation and humidity in terms of efficiency and the energy storage systems significantly improve or replace.

Das hier beschriebene Free Energy Powersystem – nachfolgend FEP genannt – nutzt mehrere physikalisch, chemisch und thermisch verbundene Systeme, die gegenseitig in Wechselwirkung stehen und ein komplexes System darstellen.The here described Free Energy Power System - hereinafter referred to as FEP uses several physically, chemically and thermally linked systems, which interact with each other and a complex system represent.

Insbesondere wird hier eine Kombination aus Wärmeabsorber, Parabolspiegel, Lichtkonzentrator und thermochemischen Wärmespeicher in eine effiziente Wechselwirkung gebracht, die aus Sonne, Umluft und Feuchtigkeit Energie produzieren.Especially Here is a combination of heat absorber, Parabolic mirror, light concentrator and thermochemical heat storage brought into an efficient interaction that comes from sun, recirculation and moisture produce energy.

Die produzierte Wärmeenergie kann für die Hausversorgung mit Strom über angeschlossene thermische Stromgeneratorsysteme oder auch andere Energiesysteme, die auf thermischen Prozessen beruhen genutzt werden.The produced heat energy can for the home supply with electricity over connected thermal power generator systems or others Energy systems that rely on thermal processes are used.

Weiterhin ist es mit dieser Anlage möglich, direkt in der Anlage Meerwasser zu verdampfen und gleichzeitig einen thermischen oder Wasserdampfgenerator zu betreiben.Farther it is possible with this system, directly in the plant to evaporate seawater while maintaining a thermal or to operate steam generator.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anlage zur Nutzung der regenerativen Energien mit integrierter Wärmespeicheranlage anzugeben.It It is an object of the present invention to provide an improved plant for the use of regenerative energies with integrated heat storage system specify.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Anlage eine Kombination aus Wärmeabsorber, Parabolrinnenspiegel, Lichtkonzentrator und einem Wärmeenergiespeichersystem.According to one embodiment In the present invention, the plant is a combination of heat absorber, Parabolic trough mirror, light concentrator and a thermal energy storage system.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht die Anlage aus einem zusammensteckbaren System von Einzelanlagen, die auf eine beliebige Flächengröße gebracht werden können.According to one further embodiment the system consists of a pluggable system of individual systems, which brought to any size can be.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Anlage zur Herstellung von Trinkwasser im Zusammenhang mit dem Trocknungssystem des Wärmespeichers betrieben werden.According to one another embodiment the plant for the production of drinking water in connection with the Drying system of the heat accumulator operate.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann in der Anlage direkt Meerwasser verdampft werden, wobei der Wasserdampf über eine Dampfturbine direkt zur Stromproduktion genutzt wird und danach der kondensierte Wasserdampf für die Trinkwasserproduktion genutzt werden kann.According to one another embodiment in the plant directly sea water are evaporated, whereby the water vapor over a Steam turbine is used directly for electricity production and afterwards the condensed water vapor for Drinking water production can be used.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können in der Anlage über die Rohrsysteme flüssige und gasförmige Medien gleichzeitig erwärmt werden.According to one another embodiment can in the plant over the piping systems liquid and gaseous Heated media at the same time become.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können in der Anlage über die Rohrsysteme verschiedene Temperaturbereiche generiert werden.According to one another embodiment can in the plant over the pipe systems are generated different temperature ranges.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann mittels des Lichtkonzentrators auf dem Doppelrohr im oberen Rohrsystem des Parabolrinnenspiegels ein gesonderter Hochtemperaturbereich generiert werden.According to one another embodiment by means of the light concentrator on the double pipe in the upper pipe system the parabolic trough mirror a separate high temperature range to be generated.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Parabolrinnenspiegel separat einachsig automatisch der Sonne nachgeführt werden.According to one another embodiment the parabolic trough mirror separately uniaxial automatically the sun tracked become.

Gemäß einem weitern Ausführungsbeispiel kann die thermische Energie über thermische Generatoren zur Stromproduktion genutzt werden.According to one weitern embodiment may the thermal energy over thermal generators are used for electricity production.

Gemäß einem weitern Ausführungsbeispiel kann die produzierte thermische Energie über Wärmepumpen zur Herstellung von Heiz- und Kühlenergie genutzt werden.According to one weitern embodiment may the produced thermal energy via heat pumps for the production of Heating and cooling energy be used.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die produzierte thermische Energie über Sorptionskälteanlagen genutzt werden.According to one another embodiment the thermal energy produced via sorption refrigeration systems be used.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die produzierte thermische Energie in einem Wasserspeicher zwischengespeichert werden.According to one another embodiment the produced thermal energy is temporarily stored in a water reservoir become.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die produzierte thermische Energie in einem Organic Rankine System oder Kalina System zur Stromproduktion genutzt werden.According to one another embodiment the produced thermal energy in an Organic Rankine system or Kalina system for power production.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die produzierte thermische Energie direkt zur Wasserstoffproduktion oder über die Stromleistung von thermischen Generatoren zur Herstellung von Wasserstoff genutzt und gespeichert werden.According to one another embodiment the thermal energy produced directly to hydrogen production or over the power of thermal generators for the production of hydrogen be used and stored.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die produzierte thermische Energie in jede andere mögliche und gewünschte Energieform und Nutzungsart gewandelt bzw. mit anderen Systemen kombiniert werden.According to one another embodiment the thermal energy produced in any other possible and desired Form of energy and use changed or combined with other systems become.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Anlage über ein Steuer- und Regelungssystem betrieben.According to one another embodiment is the plant over operated a control system.

Gemäß eines weitern Ausführungsbeispiels ist in der Anlage als Wärmespeicher ein thermochemischer Wärmespeicher integriert.According to one weitern embodiment is in the system as a heat storage a thermochemical heat storage integrated.

Gemäß eines weitern Ausführungsbeispiels kann die Anlage auf Dächern, an Fassaden und allen sonstigen möglichen Einsatzorten genutzt werden.According to one weitern embodiment may the plant on roofs, used on facades and all other possible locations become.

Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.in the The following will be preferred embodiments with reference to the figures of the present invention.

1 zeigt den Wärmespeicherbereich, der mittels beliebiger Speichermedien befüllt werden kann, insbesondere aber als thermochemischer Speicher mit Silikagel vorteilhaft genutzt werden kann. 1 shows the heat storage area, which can be filled by means of any storage media, but in particular can be used advantageously as a thermochemical storage with silica gel.

Als Speicher mit Silikagel enthält er ein Granulat das hydroskopisch stark porös ist und deshalb eine große Oberfläche hat. Ein Gramm Silikagel hat dabei die Größe eines halben Fußballfeldes.When Memory with silica gel contains it is a granulate which is highly porous in terms of its hygroscopic properties and therefore has a large surface area. One gram of silica gel has the size of half a football field.

Silikagele sind hygroskopisch und haben somit die Eigenschaft Wasserdampf und Feuchtigkeit anzuziehen und an ihre Oberfläche anzulagern (Absorption), wobei eine erhebliche Menge Wärme frei wird. Umgekehrt wird zum Trocknen von Silikagelen (Desorption) Wärmeenergie benötigt.silica gels are hygroscopic and thus have the property of water vapor and To attract moisture and to attach to its surface (absorption), taking a significant amount of heat becomes free. Conversely, for drying silica gels (desorption) Thermal energy needed.

Diese Eigenschaften kann man in diesem System in vorteilhafter Weise nutzen.These Properties can be used in this system in an advantageous manner.

Tagsüber wird das Silikagel über die Sonnenenergie und/oder Umlufttemperatur getrocknet. Der Trocknungsprozess kann aber auch über gespeicherte Wärmeenergie z. Bsp. ausgehend von einem im System integrierten Heißwasserspeicher über das Rohrsystem der 7 erfolgen. Der Behälter der Anlage 2 ist dabei über ein Lüftungssystem in der Lage die Feuchtigkeit nach außen zu führen oder als Kondensat aufzufangen.During the day, the silica gel is dried over the solar energy and / or convection temperature. The drying process can also be stored on stored heat energy z. For example, starting from a integrated in the system hot water tank via the pipe system of 7 respectively. The tank of the plant 2 In this case it is able to lead the moisture to the outside via a ventilation system or to catch it as condensate.

In der Nacht, wenn die solaren Energieeinträge fehlen, kann über das Lüftungssystem des Behälters 2 die in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeit mit dem Silikagel reagieren und somit Wärme produzieren, die an die Leitungen 7 abgegeben und in das Anlagensystem als thermische Energie zur weiteren Nutzung eingebracht wird.At night, when the solar energy inputs are missing, can through the ventilation system of the container 2 The moisture contained in the ambient air will react with the silica gel, thus producing heat to the pipes 7 discharged and introduced into the system as thermal energy for further use.

Dabei ist es von Vorteil, das die in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeit eine geringere Temperatur als die Anlage selbst hat und es somit schnell zu einer Kondensatbildung innerhalb des Silikagelspeichersystems und somit zur Adsorption kommt.there it is beneficial that the moisture contained in the ambient air has a lower temperature than the plant itself and thus it is fast to a condensate formation within the silica gel storage system and thus comes to adsorption.

Silikagel kann eine Speicherdichte von 200–300 kWh pro Kubikmeter erreichen und somit ist eine erhebliche Leistung an thermischer Energie gegeben.silica gel can reach a storage density of 200-300 kWh per cubic meter and thus a significant amount of thermal energy is given.

Es können aber auch andere Speicher wie z. Bsp. Metallhybride oder Zeolithe genutzt werden.It can but also other memory such. Eg metal hybrids or zeolites be used.

Silicagele sind unbegrenzt nutzbar und können die Energie auch über Jahre speichern.silica gels are unlimited usable and can the energy too Save years.

Es ist auch möglich, über einen externen Silikagelspeicher die Anlage zur Speicherung von Energie zu nutzen.It is also possible over one external silica gel storage the plant for storing energy to use.

2 zeigt das im Speichersystem liegende Rohrsystem. 2 shows the pipe system in the storage system.

Es dient gleichzeitig als Wärmetauscher für das Wärmespeichersystem 1 und als Leitungssystem für die gewünschten zu erwärmenden Medien. Als Wärmetauscher kann das Rohrsystem auch noch mit umlaufenden Rippen zur besseren Wärmeaufnahme oder Wärmeabgabe versehen werden.It also serves as a heat exchanger for the heat storage system 1 and as a conduit system for the desired media to be heated. As a heat exchanger, the pipe system can also be provided with circumferential ribs for better heat absorption or heat dissipation.

3 zeigt den in einer Achse drehbaren und der Sonne automatisch nachzuführenden Parabolspiegelunterteil als Rinnenkonzentrator, der der Sonne nachgeführt werden kann. 3 shows the rotating in an axis and the sun automatically nachzuführenden Parabolspiegelunterteil as gutter concentrator, which can be tracked to the sun.

4 und 5 zeigen ein komplexes Doppelrohrsystem im Brennpunkt des Parabolrinnenspiegels. Es ist somit möglich, verschiedene durchfließende Medien in einem unterschiedlichen Temperaturbereich zu erhitzen. Das Medium in 5 kann dabei extrem Erhitzt werden, da über einen Lichtkonzentrator ein sehr hoher Energieeintrag erfolgen kann. 4 and 5 show a complex double tube system at the focal point of the parabolic trough mirror. It is thus possible to heat various media flowing through in a different temperature range. The medium in 5 can be extremely heated, as can be done via a light concentrator, a very high energy input.

Eine Ausführungsvariante des Rohrsystems 4 ist aber auch ohne 5 als Einzelrohr möglich.A variant of the pipe system 4 but also without 5 as a single pipe possible Lich.

Alle Rohrsysteme 4, 5, und 7 sind separat mit verschiedenen oder gleichen festen, flüssigen oder gasförmigen Medien zu betreiben oder können aber auch als ein verbundenes Gesamteinrohrsystem arbeiten.All pipe systems 4 . 5 , and 7 are operated separately with different or the same solid, liquid or gaseous media or can also operate as a connected overall single-pipe system.

6 zeigt das Behälter- und Aufnahmesystem für die Bauteile und den Speicherstoff der Anlage. Im Falle der Nutzung von thermochemischen Speichersystemen ist das Behältersystem belüftbar, um die Feuchtigkeit der Umgebungstemperatur in den Sorptionsspeicher zu leiten. Bei flüssigen Speichersystemen wird der Behälter in einer mediendichten Ausführungsvariante genutzt. 6 shows the container and receiving system for the components and the storage material of the plant. In the case of the use of thermochemical storage systems, the container system is ventilated to direct the humidity of the ambient temperature in the Sorptionsspeicher. In liquid storage systems, the container is used in a media-tight design variant.

Claims (23)

Nutzung regenerativer Energien aus Sonne Umluft und Feuchtigkeit mittels mindestens des Behälters 6, des Speichersystems 1 und des Rohrsystems 2 Use of regenerative energies from sun Recirculation and moisture by means of at least the container 6 , the storage system 1 and the pipe system 2 Nutzung regenerativer Energien aus Sonne Umluft und Feuchtigkeit mittels der 1–6 als komplexes wechselwirkendes SystemUse of regenerative energies from sun Recirculation and humidity by means of the 1 - 6 as a complex interactive system Nutzung der Anlage als eine Kombination aus Wärmeabsorber, Rinnenkonzentrator, Lichtkonzentrator und einem integrierten WärmeenergiespeichersystemUsing the plant as a combination of heat absorber, Trough concentrator, light concentrator and an integrated thermal energy storage system Nutzung der Anlage mit der direkt Meer-, Salz, oder Schmutzwasser verdampft werden, wobei der Wasserdampf über eine Dampfturbine direkt zur Stromproduktion genutzt wird und danach der kondensierte Wasserdampf für die Trinkwasserproduktion genutzt werden kann.Use of the facility with the direct sea, salt, or Dirty water to be evaporated, the water vapor over a Steam turbine is used directly for electricity production and afterwards the condensed water vapor for Drinking water production can be used. Nutzung der Anlage für mehrere Rohrsysteme 2, 4, und 5, in denen flüssige und gasförmige Medien gleichzeitig oder einzeln in verschiedenen Temperaturbereichen erwärmt werden können.Use of the system for several pipe systems 2 . 4 , and 5 in which liquid and gaseous media can be heated simultaneously or individually in different temperature ranges. Nutzung der Anlage mittels des Lichtkonzentrators, auf dem Doppelrohr im oberen Rohrsystem des Rinnenkonzentrators ein gesonderter Hochtemperaturbereich generiert werden kann.Use of the plant by means of the light concentrator, on the double pipe in the upper pipe system of the trough concentrator a separate high temperature range can be generated. Nachführung der Parabolrinnenspiegel in diesem System einachsig automatisch der Sonne folgend.tracking the parabolic trough mirror in this system is uniaxial automatic following the sun. Nutzung der Anlage mit beliebig vielen Modulen bestehend aus den 1–6.Use of the system with any number of modules consisting of the 1 - 6 , Nutzung der Anlage mit der Erzeugung thermischer Energie, die über thermische Generatoren zur Stromproduktion genutzt werden.Use of the plant with the production of thermal Energy over thermal generators are used for electricity production. Nutzung eines Doppelrohrsystems 4 und 5 im Brennpunkt des Rinnenkonzentrators mit oder ohne LichtkonzentratorUse of a double pipe system 4 and 5 at the focal point of the trough concentrator with or without light concentrator Nutzung eines Rohrsystems 4 als Einzelrohr im Brennpunkt des RinnenkonzentratorsUse of a pipe system 4 as a single tube in the focal point of the trough concentrator Nutzung der Anlage für die Herstellung von thermischer Energie für Wärmepumpen zur Herstellung von Heiz- und KühlenergieUse of the plant for the production of thermal Energy for Heat pumps for the production of heating and cooling energy Nutzung der Anlage für die Herstellung von thermischer Energie für Sorptionskälteanlagen und Trocknung von SorptionsmittelnUse of the plant for the production of thermal Energy for Sorptionskälteanlagen and drying of sorbents Nutzung der Anlage mit integrierten Wärmespeichersystem 1, der mittels beliebiger Speichermedien befüllt werden kann, insbesondere aber als thermochemischer Speicher mit Silikagel vorteilhaft genutzt werden kann. Als Speicher z. Bsp. mit Silikagel enthält er ein Granulat das hydroskopisch stark porös ist und deshalb eine große Oberfläche hat. Tagsüber wird das Silikagel über die Sonnenenergie und/oder Umlufttemperatur im Behälter 6 getrocknet. Der Trocknungsprozess kann aber auch über gespeicherte Wärmeenergie, z. Bsp. ausgehend von einem im System integrierten Heißwasserspeicher, über das Rohrsystem der 2 erfolgen. Der Behälter der Anlage 6 ist dabei über ein Lüftungssystem in der Lage die Feuchtigkeit nach außen zu führen oder als Kondensat aufzufangen. In der Nacht, wenn die solaren Energieeinträge fehlen, kann über das Lüftungssystem des Behälters 6 die in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeit mit dem Silikagel reagieren und somit Wärme produzieren, die an die Leitungen 2 abgegeben und in das Anlagensystem als thermische Energie zur weiteren Nutzung eingebracht wird.Use of the system with integrated heat storage system 1 , which can be filled by any storage media, but in particular can be used advantageously as a thermochemical storage with silica gel. As memory z. For example, with silica gel, it contains a granulate which is strongly hygroscopic and therefore has a large surface area. During the day, the silica gel is absorbed by the solar energy and / or circulating air temperature in the tank 6 dried. The drying process can also be stored on stored heat energy, eg. For example, starting from a system integrated in the hot water tank, via the pipe system of 2 respectively. The tank of the plant 6 In this case it is able to lead the moisture to the outside via a ventilation system or to catch it as condensate. At night, when the solar energy inputs are missing, can through the ventilation system of the container 6 The moisture contained in the ambient air will react with the silica gel, thus producing heat to the pipes 2 discharged and introduced into the system as thermal energy for further use. Nutzung der Anlage als Wärmespeichersystem 1 mit Metallhybride, Zeolithe, Thermoölen oder anderen geeigneten Speichermitteln.Use of the system as a heat storage system 1 with metal hybrids, zeolites, thermal oils or other suitable storage media. Nutzung der Anlage zur Speicherung von produzierter thermischer Energie in externe Wasserspeicher über WärmetauscherUse of the facility for storage of produced thermal energy in external water storage via heat exchangers Nutzung der Anlage für die Herstellung thermischer Energie für DampfgeneratorenUse of the plant for the production of thermal Energy for steam generators Nutzung der Anlage für die Herstellung thermischer Energie für Thermogeneratore wie z. Bsp. Organic Rankine Systeme oder Kalina Systeme zur StromproduktionUse of the plant for the production of thermal Energy for Thermogenerators such. Eg Organic Rankine Systems or Kalina Systems for electricity production Nutzung der in der Anlage produzierten thermischen Energie direkt zur Wasserstoffproduktion oder über die Stromleistung von thermischen Generatoren zur Herstellung und Speicherung von WasserstoffUse of the thermal energy produced in the plant directly for hydrogen production or about the power output of thermal generators for producing and storing hydrogen Nutzung der in der Anlage produzierten thermischen Energie zur Umwandlung in jede andere mögliche und gewünschte Energieform und Nutzungsart bzw. Kombination mit anderen SystemenUse of the thermal produced in the plant Energy for conversion into any other possible and desired form of energy and usage or combination with other systems Nutzung der Anlage für thermochemische WärmespeicherUse of the plant for thermochemical heat storage Nutzung der Anlage auf Dächern, an Fassaden und allen sonstigen möglichen EinsatzortenUse of the system on roofs, facades and all other possible locations Nutzung der Anlage mit einem integrierten Regel- und SteuersystemUse of the system with an integrated control and tax system
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