DE10250244A1 - Thermal power plant for utilizing a temperature difference between a heat source and a heat sink circulates a medium for absorbing thermal energy - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein wärmetechnisches Kraftwerk gemäß Patentanmeldung 102 29 956.0 mit wenigstens einer Wärmequelle, z.B. einem Sonnenkollektor, wenigstens einem Wärmespeicher und wenigstens zwei Wärmetauscher, welche wechselweise als Verdampfer und Kondensator vorgesehen sein können.The invention relates to a heat engineering Power plant according to patent application 102 29 956.0 with at least one heat source, e.g. a solar panel, at least one heat store and at least two heat exchangers, which are alternately provided as evaporators and condensers can.
Es sind verschiedenste Ausgestaltungen wärmetechnischer Kraftwerke bekannt, die jedoch alle den Nachteil aufweisen, daß sie einerseits Pumpen für den Mediumkreislauf benötigen und andererseits nur bei Sonneneinstrahlung Energie liefern.There are various designs of thermal engineering Power plants known, but all have the disadvantage that they are on the one hand Pumps for need the medium circuit and on the other hand only supply energy when exposed to sunlight.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein solarthermisches Kraftwerk vorzuschlagen, welches ohne Pumpen für den Mediumkreislauf auskommt und auch in den Nachtstunden Energie zu liefern vermag.The object of the invention is a propose solar thermal power plant, which without pumps for the medium circuit gets by and is able to supply energy even at night.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmetauscher zu einem Kreis verschaltet sind.This object is achieved according to the invention solved, that the heat exchangers are connected in a circle.
Damit kann das Kraftwerk in zwei Richtungen betrieben werden.This means that the power plant can be split into two Directions are operated.
Dabei ist es sehr vorteilhaft, wenn im Kreislauf eine definierte Menge eines zum Wärmetransport dienenden Mediums vorgesehen ist, welches zwischen dem jeweiligen Verdampfer und dem jeweiligen Kondensator, vorzugsweise zyklisch, zirkuliert.It is very advantageous if in the circuit a defined amount of a medium used for heat transport is provided, which is between the respective evaporator and the respective capacitor, preferably cyclically, circulates.
Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Anlage optimiert. Es muss kein nicht genutztes Medium miterhitzt werden.This will increase the efficiency of the System optimized. No unused medium has to be heated become.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt auch darin, daß dem Verdampfer die Wärmequelle, z.B, ein Sonnenkollektor oder eine sonstige Wärmequelle wie ein Öl- oder Gasbrenner oder die Abwärme einer Brennstoffzelle, als Energiequelle zugeordnet ist.Another very advantageous embodiment of the Invention is also that the Evaporator the heat source, e.g. a solar panel or other heat source such as an oil or Gas burner or the waste heat a fuel cell, is assigned as an energy source.
Damit wird dem Kraftwerk Energie zugeführt, die in Arbeit umgesetzt werden kann. Die nicht genutzte Energie wird im Wärmespeicher zwischengespeichert.This gives the power plant energy fed that can be implemented in work. The unused energy will in the heat storage cached.
Desweiteren hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen Verdampfer und Kondensator wenigstens eine Turbine vorgesehen ist.Furthermore, it turned out to be very proven to be advantageous if at least between the evaporator and the condenser a turbine is provided.
Die Turbine setzt Wärmeenergie in Arbeit um.The turbine uses thermal energy in work around.
Es hat sich gemäß einer Fortbildung der Erfindung als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn das Medium in der Turbine wenigstens annähernd isentrop expandiert wird, wodurch von der Turbine Arbeit abgegeben werden kann.It has according to a further development of the invention proven to be very advantageous if the medium in the turbine at least nearly isentrop is expanded, causing work to be done by the turbine can be.
Die isentrope Expansion ist der Idealfall mit dem besten Wirkungsgrad.Isentropic expansion is the ideal case with the best efficiency.
Sehr vorteilhaft ist es erfindungsgemäß auch, wenn das Medium mit seiner Restenergie nach dem Durchlauf der Turbine dem Kondensator zugeführt wird.According to the invention, it is also very advantageous if the medium with its residual energy after passing the turbine fed to the capacitor becomes.
Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt auch darin, daß das Medium bis zum Erreichen eines Druckgleichgewichtes bzw. eines definierten Druckverhältnisses zwischen Verdampfer und Kondensator dem Kondensator zugeführt wird.Another, very advantageous embodiment of the Invention also lies in the fact that Medium until a pressure equilibrium or a defined one is reached pressure ratio between the evaporator and the condenser is supplied to the condenser.
Erfindungsgemäß ist es auch sehr vorteilhaft, wenn die Verbindung beim Erreichen eines Druckgleichgewichtes bzw. eines definierten Druckverhältnisses zwischen Verdampfer und Kondensator unterbrochen wird.According to the invention, it is also very advantageous if the connection reaches a pressure equilibrium or a defined pressure ratio between the evaporator and the condenser is interrupted.
Hierdurch wird ein Großteil der erhitzen Stoffmenge unter Abgabe von Arbeit dem Kondensator zugeführt.As a result, a large part of the heat amount of material supplied to the condenser with the submission of work.
Dabei hat es sich als äußerst vorteilhaft erwiesen, wenn die Restenergie im Wärmetauscher mit der geringeren Stoffmenge des Mediums zu einem Energiespeicher transportiert wird.It has proven to be extremely beneficial proven if the residual energy in the heat exchanger with the lower Amount of substance of the medium is transported to an energy store.
Dadurch werden Verluste weitgehend minimiert. Die in der Turbine nicht verwertbare Energie kann über den Kondesator dem Energiespeicher zur weiteren Verwendung zugeführt werden oder verbleibt im Kondensator zur weiteren Verwendung, wobei durch Erhitzen weitere Energiezugeführt wird.This largely reduces losses minimized. The energy that cannot be used in the turbine can be The energy storage capacitor can be fed for further use or remains in the capacitor for further use, whereby by Heating further energized becomes.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist auch darin zu sehen, wenn sich das Medium während des Betriebes des Kraftwerkes vom Verdampfer zum Kondensator verlagert.Another advantageous embodiment The invention can also be seen in the fact that the medium during the Operation of the power plant relocated from the evaporator to the condenser.
Zu einer Zeiteinheit arbeitet das Kraftwerk jeweils in einer Richtung.It works at a time unit Power plant in one direction.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kondensator mit der Wärmequelle verbunden wird, sobald ein bestimmter Teil des Mediums vom Verdampfer zum Kondensator transportiert worden ist.It is particularly advantageous if the condenser with the heat source is connected as soon as a certain part of the medium from the evaporator has been transported to the capacitor.
Dadurch wird das Medium wieder zurück zum ersten Verdampfer, nunmehrigen Kondensator transportiert, wobei zeitgleich die Turbine wieder Arbeit abgibt.This will make the medium go back to the first Evaporator, now condenser transported, at the same time the turbine returns to work.
Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt auch darin, daß immer derjenige Wärmetauscher als Verdampfer verschaltet wird, der eine bestimmte Menge des Mediums enthält, die größer ist als diejenige im anderen Wärmetauscher.A very advantageous training the invention also resides in the fact that the heat exchanger is connected as an evaporator, which contains a certain amount of the medium contains which is bigger than the one in the other heat exchanger.
Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn das Medium im Kondensator abgekühlt wird und wenn das Medium im Verdampfer erhitzt wird.It is also very advantageous if the medium in the condenser has cooled down and when the medium is heated in the evaporator.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt auch darin, daß die Abkühlung im Kondensator polytrop.Another advantageous embodiment The invention also lies in the fact that the cooling in the condenser is polytropic.
Als sehr vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn die Wärmezufuhr im Verdampfer polytrop, idealerweise isochor erfolgt.It has proven to be very advantageous also proven when the heat input polytropic in the evaporator, ideally isochoric.
Hierdurch arbeitet die Wärmekraftmaschine optimal.As a result, the heat engine works optimally.
Eine weitere sehr vorteilhafte Fortbildung der Erfindung liegt auch darin, daß mehrere Wärmequellen wie Sonnenkollektoren, geothermische Wärmequellen, Brennstoffzellen und Gas- und/oder Öl-Brenner vorgesehen sind.Another very advantageous training the invention also lies in the fact that several heat sources such as solar collectors, geothermal heat sources, Fuel cells and gas and / or oil burners are provided.
Dadurch ist der Betrieb des Kraftwerkes unabhängig von einer Wärmequelle. Die Betriebsdauer erhöht sich.This is the operation of the power plant independently from a heat source. The operating time increases yourself.
Erfindungsgemäß ist es auch sehr vorteilhaft, wenn eine Arbeitstaktung vorgesehen ist.According to the invention, it is also very advantageous arrested if a work cycle is planned.
Dabei ist es äußerst vorteilhaft, wenn die Abkühlung desjenigen Wärmetauschers mit der kleineren Stoffmenge dann erfolgt, wenn kein Medium vom einen zum anderen Wärmetauscher transportiert wird.It is extremely advantageous if the cooling down of the heat exchanger with the smaller amount of substance occurs when no medium from one to the other heat exchanger is transported.
Hierdurch wird nach dem Druckausgleich ein Ausgleich der Wärme zwischen den beiden Wärmetauschern vermieden.This will result in pressure equalization a balance of heat between the two heat exchangers avoided.
Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn zwischen den Wärmetauschern für den Prozess nutzbare Energie durch die Stoffmenge transportiert wird.It is also very advantageous if between the heat exchangers for the Process usable energy is transported through the amount of substance.
Hierbei wird immer eine bestimmte Stoffmenge mit einer bestimmten Energie dem Wärmetauscher zugeführt, der im nächsten Arbeitsschritt als Verdampfer arbeiten soll.There is always a specific one Quantity of substance with a certain energy supplied to the heat exchanger in the next Work step should work as an evaporator.
Eine gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sehr vorteilhafte Ausgestaltung liegt auch darin, daß mehrer parallel arbeitende Wärmetauscher bzw. Wärmetauscherkombinationen vorgesehen sind.One according to a further development of the invention very advantageous embodiment is also that several heat exchangers operating in parallel or heat exchanger combinations are provided.
Damit kann eine kontinuierliche Gewinnung mechanischer Arbeit sichergestellt werden, auch wenn das Kraftwerk getaktet arbeitet.This can be a continuous extraction of mechanical Work can be ensured, even if the power plant is clocked.
Es hat sich als sehr voteilhaft erwiesen, wenn das Kraftwerk zur autarken Energieversorgung von Gebäuden vorgesehen ist.It turned out to be very beneficial if the power plant is intended for self-sufficient energy supply to buildings is.
Mittels des vorgeschlagenen Kraftwerks kann Sonnenenergie nicht nur in Form von Wärme, sondern auch parallel dazu als Arbeit genutzt werden.By means of the proposed power plant Solar energy not only in the form of heat, but also in parallel can be used as work.
Die Erfindung wird in den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht.The invention is illustrated in the drawings based on an embodiment illustrated.
Dabei zeigt die einzige Figur einen schematischen Plan eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerks.The only figure shows one schematic plan of a solar thermal power plant according to the invention.
Mit
Das Medium
Desweiteren ist es denkbar, dass
die beschriebene Prozessumkehr schon erfolgt, wenn eine definierte
bzw. die gesamte Menge des Mediums
Sinkt das Temperaturniveau des Sonnenkollektors
Den Turbinen
Es ist desweiteren denkbar, daß mehrere Wärmetauscher-Turbine-Wärmetauscher-Anordnungen vorgesehen sind, die wechselweise mit dem Sonnenkollektor bzw. dem/den Wärmespeicher/-n verbunden werden können. Diese verschiedenen Anordnungen können unterschiedliche Medien enthalten, die auf unterschiedlichen Temperaturniveaus arbeiten.It is also conceivable that several heat exchanger-turbine-heat exchanger arrangements are provided are alternately connected to the solar collector or the heat store (s) can be. These different arrangements can use different media included that work at different temperature levels.
Denkbar ist aber auch, daß die Wärmekraftmaschine andere Wärmequellen wie z.B. Heizkessel, Geothermie oder die Abwärme von Brennstoffzellen nutzt.But it is also conceivable that the heat engine other heat sources such as. Boiler, geothermal energy or the waste heat from fuel cells.
Durch eine Anordnung mehrere parallel
arbeitender Wärmetauscher
Claims (21)
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ITNA20080071A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-24 | Connecta S R L | ENERGY GENERATION SYSTEM FROM SOLAR THERMAL. |
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- 2002-10-28 DE DE2002150244 patent/DE10250244A1/en not_active Withdrawn
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ITNA20080071A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-24 | Connecta S R L | ENERGY GENERATION SYSTEM FROM SOLAR THERMAL. |
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