DE2925615A1

DE2925615A1 - Verfahren und vorrichtung zur energieumwandlung

Info

Publication number: DE2925615A1
Application number: DE19792925615
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Feustel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1981-02-12
Also published as: AU534206B2; AU5924680A

Description

Verfahren und Vorrichtung
zur Energieumwandlung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieumwandlung unter Verwendung eines Verbrennungsmotors und unter Ausnutzung dessen Abwärme sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, bei Verbrennungsmotoren, die zur Stromerzeugung verwendet werden, auch die Abwärme der Motoren aus Kühlwasser und Gasen zu verwerten, um die eingesetzte Primärenergie möglichst vollständig zu nutzen. Die Abwärme der Motoren wird dabei meistens zur Beheizung von Räumen genutzt, denn zur Dampferzeugung zum Zwecke der Stromerzeugung reicht sie nicht aus.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren zur Energieumwandlung so zu gestalten, das die beim Betrieb des Verbrennungsmotors anfallende Abwärme zur Stromerzeugung herangezogen werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist dadurch gelöst, daß mittels Sonnenkollektoren gewonnene Wärme und/oder die Abwärme des Verbrennungsmotors einem Speicher zugeführt wird, aus dem sie bei Bedarf zur Erzeugung von Dampf wieder entnommen wird, der zur Stromerzeugung verwendet wird.
Durch die kombinierte Nutzung der Abwärme des Verbrennungsmotors und der Sonnenenergie erhält man einen Wirkungsgrad für die Energieausnutzung, der höher ist als bei reinen Sonnenkraftwerken und insbesondere bei reinen Dieselkraftwerken. Die Verwendung zweier Wärmequellen gestaltet das Verfahren außerdem sehr flexibel.
Die Flexibilität des Verfahrens kann noch gesteigert werden, wenn die nach der Dampferzeugung verbliebene Restwärme einem weiteren Speicher zugeführt wird, aus dem sie bei Bedarf wieder entnommen und unter Beimischung der Abwärme des Verbrennungsmotors dem erstgenannten Speicher zugeführt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß ein die Abwärme des Verbrennungsmotors aufnehmender Wärmetauscher, der Wärme speicher und ein Dampferzeuger hintereinander in einem geschlossenen Kreis angeordnet sind, und daß die Sonnenkollektoren mit dem Kreis durch eine Schleife verbunden sind, die vor dem Wärmetauscher abzweigt und in den Wärme speicher mündet.
Es ist vorteilhaft, wenn zwischen Dampferzeuger und Wärmetauscher ein Restwärmespeicher angeordnet ist, von dem die zu den Sonnenkollektoren führende Schleife abzweigt.
Ist die Vorrichtung für eine Leistung um oder unter 100 kW ausgelegt, wird vorzugsweise als Kraftmaschine ein Schraubenexpansionsmotor eingesetzt.
Soll die Vorrichtung in Wüstengebieten eingesetzt werden, wo Wasser naturgemäß knapp ist, wird als Kondensator des Dampfkreislaufes ein luftgekühlter Kondensator eingesetzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung in Form eines Prinzipschaltbildes einer Diesel/Solar-Hybridanlage dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Diesel/Solar-Hybridanlage weist zwei Dieselmotoren 1 und 2 auf, von denen jeder einen Generator 3 bzw. 4 zur Stromerzeugung antreibt. Jeder Dieselmotor 1 bzw. 2 ist mit einem Abwärmeverwertungssystem 5 bzw. 6 ausgerüstet, das einen Wärmetauscher 7 bzw. 8 zur Aufnahme der Abwärme des betreffenden Motors 1 bzw. 2 beinhaltet. Die Wärmetauscher 7 und 8 sind Bestandteil eines gec=hlossenen Thermoölkreislaufes, der sie mit dem Dampferzeuger 9 eines Dampfkreislaufes 10 verbindet. Den Wärmetauschern 7 und 8 ist ein Wärmespeicher 11 nachgeordnet, der sowohl zur Aufnahme der von den Wärmetauschern 7 und 8 abtransportierten Abwärme der Dieselmotoren 1 und 2 als auch zur Aufnahme von mittels Sonnenkollektoren 12 gewonnener Wärme dient. Die Sonnenkollektoren 12 sind in einer Schleife des Thermoölkreislaufes angeordnet, die von einem dem Dampferzeuger 9 nachgeschalteten Restwärmespeicher 13 abzweigt und zu dem Wärmespeicher 11 führt.
Zur Regelung des Thermoölkreislaufes sind Pumpen 14, 15, 16 und 17 vorgesehen, von denen die Pumpen 14 und 15 den Wärmetauschern 8 bzw. 7 vorgeschaltet und in Abhängigkeit von der Temperatur des Thermoöls am Ausgang des betreffenden Wärmetauschers regelbar sind, und von denen die Pumpe 16 den Sonnenkollektoren 12 vorgeschaltet und in Abhängigkeit von der Kollektoraustrittstemperatur regelbar ist. Die Regelung der Pumpen 14, 15 und 16 in Abhängigkeit von der Temperatur an den entsprechenden Stellen ist durch die gestrichelten Linien angedeutet.
In dem Dampfkreislauf 10 ist dem Dampferzeuger 9 ein zweistufiger-Schraubenexpansionsmotor 18, der einen Generator 19 zur Stromerzeugung antreibt, nachgeschaltet. Ein luftgekühlter Kondensator 20 ist dem Schraubenexpansionsmotor 18 nachgeordnet. Ein Dampfspeicher 21 ist in einer den Dampferzeuger 9 umgehenden Schleife des Dampfkreislaufes 10 angeordnet. Der Dampfspeicher 27 ist durch Leitungen, die den Dampferzeuger 9 umgehen, mit dem Thermoölkreislauf verbunden. In dem Dampfkreislauf 10 sind ferner Regel-Organe 22, Pumpen 23 und ein Wasserbehälter 24 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Energieumwandlung unter Verwendung eines Verbrennungsmotors und unter Ausnutzung dessen Abwärme, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mittels Sonnenkollektoren (12) gewonnene Wärme und/oder die Abwärme des Verbrennungsmotors (1, 2) einem Speicher (11) zugeführt wird, aus dem sie bei Bedarf zur Erzeugung von Dampf wieder entnommen wird, der zur Stromerzeugung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß nach der Dampferzeugung verbliebene Restwärme einem weiteren Speicher (13) zugeführt wird, aus dem sie bei Bedarf wieder entnommen und unter Beimischung der Abwärme des Verbrennungsmotors (1, 2) dem erstgenannten Speicher (11) zugeführt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u-r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß ein die Abwärme des Verbrennungsmotors (1, 2) aufnehmender Wärmetauscher (7, 8), der Wärmespeicher (11) und ein Dampferzeuger (9) hintereinander in einem geschlossenen Kreis angeordnet sind, und daß die Sonnenkollektoren (12) mit dem Kreis durch eine Schleife verbunden sind, die vor dem Wärmetauscher (7, 8) abzweigt und in den Wärmespeicher (11) mündet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß zwischen Dampferzeuger (9) und Wärmetauscher (7, 8) ein Restwärmespeicher (13) angeordnet ist, von dem die zu den Sonnenkollektoren (12) führende Schleife abzweigt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Kraftmaschine des Dampfkreislaufes ein Schraubenexpansionsmotor (18) eingesetzt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Kondensator des Dampfkreislaufes ein luftgekühlter Kondensator eingesetzt ist.