DE60031276T2

DE60031276T2 - Kombiprozess-system und verfahren zur krafterzeugung und trinkwasseraufbereitung

Info

Publication number: DE60031276T2
Application number: DE60031276T
Authority: DE
Inventors: Christian Grobbelaar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2020-03-11
Also published as: AU778907B2; ATE342433T1; EA200200230A1; EP1200714B1; EA005701B1; CN1377441A; KR20020031163A; EP1200714A1; US6598416B1; WO2001011199A1; PL352883A1; AU3399800A; DE60031276D1; CN1209549C

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die grundsätzlichen Prinzipien des Kombinierens von verschiedenen Arten von Energie und Systemen zur Umwandlung von Energie in Leistung und insbesondere zur Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Leistung mittels größtenteils Gravitationsbeschleunigung gemäß der Verbesserungen der in dem südafrikanischen Patent 97/1984 und der Patentanmeldung 98/8561 offenbarten Verfahren und Systeme, die nicht offen gelegt worden ist.
Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
Bezeichnungen:
Man bezeichne die Tiefe unterhalb einer Fläche mit z, in Abwärtsrichtung positiv gemessen; mit g die Gravitationsbeschleunigung und mit m die Masse. Nachfolgend werden die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe bezeichnet:

„N" bezeichnet das Verhältnis zweier Energiewerte, etwa zweier latenter Wärmewerte;

„T-s Diagramm" bezeichnet die graphische Darstellung mit einer Temperatur- und Entropieskalierung zur Darstellung des Zustandes eines Fluids, das verschiedenen Temperatur- und Energieniveaus ausgesetzt ist;

„Arbeit" bezeichnet eine der Energieformen;

„Zyklus" bezeichnet einen thermodynamischen T-s Zyklus, wie in einem T-s Diagramm, und/oder ein Massenzirkulationssystem mit einem geschlossenen Kreislauf;

„Vorheizen" bezeichnet die Zunahme der Energie und/oder Entropie des Fluids;

„Tränken" bezeichnet die Hinzufügung eines Fluids bzw. von Fluiden mit einer geringen Entropie und eines Fluids bzw. von Fluiden mit einer hohen Entropie, um die hohe Entropie des gebildeten Fluids zu verringern. Das geringere Niveau der hohen Entropiegrenze des Entropiezustandes kann auch durch Wärmeentnahme und/oder unvollständige Wärmeversorgung des Fluids erreicht werden;

„Leistungszyklus" umfasst einen thermodynamischen Zyklus bzw. Zyklen zur Erzeugung von mehr Energie als für den Zyklus verbraucht wird. Im konventionellen Energie- bzw. Leistungszyklus wird das Fluid in einem kontinuierlichen Prozess unter Hinzufügung von Wärme unter Druck gesetzt, verdampft oder vergast, entspannt, um zu Arbeit zu verrichten, und durch Entzug von Wärme verflüssigt. In diesem Dokument umfasst der Energie- bzw. Leistungszyklus einen Zyklus, in dem ein Fluid mit geringer Entropie, das vorgeheizt und bis zu einem zweckdienlichen Grad getränkt wird, in einem kontinuierlichen Prozess größtenteils mittels Gravitation komprimiert wird, wobei das komprimierte Fluid teilweise dekomprimiert wird, um Leistung zu erzeugen, durch Hinzufügung von Wärme auf ein höheres Entropieniveau erhitzt wird, ferner durch Anhebung gegen die Gravitation dekomprimiert wird, durch den Entzug von Wärme verflüssigt wird. Das Entropiemaß des Energie- bzw. Leistungszyklus wird zweckmäßigerweise auf ein ergiebigeres Niveau durch Vorheizen und/oder Tränken reduziert, um weniger Nettoarbeit pro Zyklus und umfassend mehr Arbeit pro mitwirkenden Gegenzyklus eines Kühlfluids zu erzeugen.

„Kühlzyklus" bezeichnet einen „konventionellen" Kühlzyklus, der Wärme bei einer hohen Temperatur bzw. hohen Temperaturen oder einer hohen und mittleren Temperatur bzw. hohen und mittleren Temperaturen abgibt, bei einer geringen Temperatur bzw. Temperaturen oder bei einer geringen Temperatur und mittleren Temperatur bzw. geringen Temperaturen und mittleren Temperaturen Wärme aufnimmt und Wärme und Arbeit während der Zirkulation verbraucht und erzeugt. Ein Fluid bzw. Fluide, hauptsächlich Gas oder Dampf, werden bei hohen Entropieniveaus in signifikantem Maße durch Gravitation infolge des Absenkens in einer Säule komprimiert, durch die Freilassung oder Abführung von Wärme zu einem Fluid mit geringerer Entropie verdampft oder verflüssigt, so dass eine Flüssigkeit und/oder ein Dampf oder vorgeheizter Dampf mit verringerter Entropie entsteht, die bzw. der in signifikantem Maße durch Gravitation mechanisch komprimiert und dekomprimiert wird, wobei bei der Aufwärtsbewegung in einer Säule das dekomprimierte Fluid durch Aufheizung infolge der Aufnahme von Wärme zu einem Gas oder Dampf, oder durch Tränkung zu einem Fluid mit hoher Entropie wird, das in einem kontinuierlichen Zyklus umgewälzt wird.

„Gegenzyklus" bezeichnet einen im Vergleich zu einem anderen Zyklus in entgegen gesetzter Richtung laufenden Zyklus. In diesem Dokument umfasst ein Gegenzyklus zwei thermodynamische Zyklen, die in einer Kombination als ein Leistungszyklus und ein Kühlzyklus arbeiten, meistens dahingehend, dass der Kühlzyklus den Betrieb des Leistungszyklus beschreibt und der kombinierte Gegenzyklus Wärme verbraucht und Leistung erzeugt. Im Allgemeinen muss der Temperaturbereich des Kühlzyklus am kalten Ende der beiden thermodynamischen Zyklen und kälter und am warmen Ende der beiden thermodynamischen Zyklen wärmer sein. In diesem Dokument wird die Dominanz des Kühlzyklus über den Leistungszyklus in derart aufrechterhalten, dass die Eingangsleistung des Kühlzyklus den Ablauf des Gegenzyklus aufrechterhält, sogar wenn die beiden oder mehrere Fluide der Zyklen vermischt werden, um bei gleichen Temperaturen zu arbeiten.

In dieser Anmeldung erreicht man die Gegenzyklusenergiegewinnung beim Betreiben eines T-s Energiezyklus innerhalb oder bis an die Grenze eines T-s Kühlzyklus.
Wärmemaschinen und Kühlungssysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt und waren Gegenstand extensiver theoretischer Analysen. Die Systeme arbeiten typischerweise mit geschlossenen Flüssigkeitskreisen.
Mittels Wärmemaschinen werden Fluide unter Druck gesetzt und erhitzt, um eine Erhöhung der Temperatur und des Druckes zu verursachen. Das unter Druck gesetzte Fluid wird für gewöhnlich beim Antreiben einer Turbine zum Arbeiten veranlasst, wonach Wärme und Energie dem System entzogen werden, um das System wieder unter Druck zu setzen. Im Allgemeinen befindet sich das Fluid vor dem Aufheizen in einem flüssigen Zustand und nach dem Aufheizen in einem gasförmigen oder einem überhitzten Gaszustand.
Mittels Kühlsystemen wird ein flüssiges Fluid und/oder ein gasförmiges Fluid mechanisch und/oder meistens durch Gravitation komprimiert, was das Fluid aufheizt. In einem Wärmetauscher und/oder einem Fluidmischer wird die Wärme entzogen und von dem Kühlfluid verworfen. Danach wird das Fluid meistens entgegen der Gravitation entspannt, um Arbeit auszuführen und durch Verdampfung abzukühlen. Bei geringeren Drücken kann das Fluid teilweise oder gänzlich verdampfen, um Wärme bei geringeren Temperaturen aufzunehmen. Das den geringen Druck aufweisende gasförmige und/oder flüssige Fluid wird dann mechanisch und/oder durch Gravitation unter Druck gesetzt, um den Zyklus zu wiederholen.
Typische Verwendungsbeispiele für Wärmemaschinen sind Kraftwerke und für Kühlungssysteme Haushaltskühlgeräte. Einige Kühlsysteme von Bergwerken verrichten Arbeit, um die interne potenzielle Geschwindigkeits- und/oder Gravitationsenergie zu reduzieren.
Obwohl Energie und Kühlungssysteme einerseits gut funktionieren, sind sie andererseits auch aufgrund einer Vielzahl von Faktoren ineffizient, etwa aufgrund von mechanischer und thermodynamischer Ineffizienz, die der die Arbeit ausführenden Ausrüstung zu Grunde liegt, und der Notwendigkeit Wärme und/oder Energie zu verwerfen.
Das südafrikanische Patent 97/1984 offenbart ein Verfahren zur Ausführung von Arbeit in einer zyklischen Weise. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Gas und Flüssigkeit in einem gewissen Grad durch die Wirkung von Gravitation in Säulen unter Druck gesetzt werden.
Die nach dem Stand der Technik verwendeten Merkmale sind die Hystereseschleife, die Geschwindigkeitsenergie und gemeine T-s Diagrammanwendungen.
Ein weiteres Merkmal des obigen Patents ermöglicht den Wärmestrom in den Zyklus bzw. in die Zyklen, um für die Energieumwandlung verwendet zu werden, wobei Gegenzyklen von Fluiden bei verschiedenen Temperaturwerten Anwendung finden, die einen geringen Grad an Wärme und sogar in gefrorenem Wasser in dem Prozess des Erzeugens von elektrischer Energie aufnehmen.
Das obige Patent stellt ferner ein System zur Ausführung von Arbeit bereit mit einem geschlossenen Kreislauf bereit, der einen Strömungspfad definiert, wobei der Kreislauf derart angeordnet ist, dass er ein oberes und ein unteres Ende derart aufweist, dass die Gravitationswirkung in einem zwischen den Enden des Strömungspfades enthaltenen Fluids eine bestimmte Druckdifferenz verursacht.
Das Patent umfasst daher die Gravitationskühlung von Wasser und die Energieerzeugung in Gegenzyklen unter Anwendung von Fluiden mit unähnlichen latenten Wärmeeigenschaften. Die neue Anwendung beansprucht neue Versionen des zuvor beschriebenen, die die Anwendungen akademischer Prinzipien derart ändert, dass sie praktische Erzeugungseinheiten entsprechend der beschriebenen Beispiele und wie in den Figuren dargestellt beschreiben.
Die anhängige südafrikanische Patentanmeldung 98/8561 wurde zurückgewiesen und nicht veröffentlicht. Sie beschreibt Verfahren zur Ausführung von Arbeit durch das Gegenzyklusverfahren unter Einschluss der Tränkung bzw. Anreicherung des Energiezyklus bis zu 50%. Die vorliegende Anmeldung beschreibt eine variable Tränkung und/oder Aufheizung bis zu und über 50%, wobei das Gas und die Flüssigkeit bis zu einem signifikanten Ausmaß durch die Wirkung von Gravitation unter Druck gesetzt und entspannt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Dichte des Fluids in der Säule durch die Tränkung bzw. Anreicherung des Dampfes mit einer flüssigen Komponente des Fluids oder durch dessen Tränkung mittels eines katalytischen Fluids oder durch dessen Tränkung durch irgendein Fluid erhöht wird. Die neue Anwendung umfasst die Tränkung mit ähnlichen Fluiden oder Mischungen von Fluiden mittels interner Gegenzyklen, wobei eine Tränkung von 50% überschritten wird.
Die unveröffentlichte Patentanmeldung 98/8561 offenbart ferner ein Verfahren zur Ausführung von Arbeit in thermodynamischen Gegenzyklen, in denen Temperaturdifferenzen zur Wärmeübertragung durch die Anwendung zweier Fluide mit verschiedenen Wärmeerhöhungsraten zur Schachttiefenvergrößerung erreicht werden, wobei die Fluide in einer Weise verwendet werden, die eine oberflächliche Wärmeströmung von einem Fluid zum anderen verursacht und einen rückwärtigen Wärmestrom zwischen den Fluiden bei größeren Tiefen. Dies ist nun auf Fluide mit ähnlichen Wärmevergrößerungsraten und für eine kontinuierliche Variation in Fluidmischungsentropien ausgeweitet worden.
Die vorangegangenen Definitionen der Therme und Figuren werden im Folgenden angewendet, ohne dabei die Erfindung durch die Abkürzung von Beschreibungen einzuschränken. Die Beschreibung der Beispiele und Figuren stellen lediglich lokale Beschreibungen dar. Die Basistheorien gelten im Allgemeinen und über die Beispiele hinaus.
Der das Patent ZA 97/1984 umfassende Stand der Technik ist in 1 und in dem folgenden Beispiel dargestellt, welches zwar theoretisch korrekt, jedoch unpraktisch ist.
Beispiel zum Stand der Technik:
Im Patent ZA 971984 , Beispiel 2, wird Energie entsprechend der Darstellung in 1 dieses Dokumentes erzeugt. Die Säulen oder Schächte von 3574 m Länge sind mit den Bezugszeichen 2, 3, 4 und 5 gekennzeichnet und mit C318 Gas und/oder Dampf, C318 Flüssigkeit; HFC 134a Flüssigkeit und HFC 134 Dampf und/oder Gas befüllt. Der Eingangswärmetauscher 8 gleicht die bei 9 entzogene Energie aus. Wärmeübergang entsteht in den Wärmetauschern 6 und 7. Die Energiegewinnung beträgt 14,8 kJ/kg. Die unangemessenen Schachtlängen und Wärmetauscher 6 und 7 werden in der Beschreibung angesprochen und in den 14 und 17 dieser Anwendung.
In der Thermodynamik können die meisten Wärme aufweisenden Operationen in dem klassischen T-s Diagramm versinnbildlicht werden, das in der 3 durch die Zustandspunkte 20, 21, 22, 23, 24, 25 und 20 gezeigt ist.
Das Gespann von „Aufheizung" und „Tränkung" ist in 3 dargestellt. Sofern Wärme bei 20 dem Fluid zugeführt wird, wird dieses auf den Zustand 26 aufgeheizt. Sofern Energie (Druck, d.h. Arbeit) bei 26 zugeführt wird, ändert sich der Zustand auf 27, der ebenfalls ein Aufheizzustand ist. Die Entropie von 20 und 21 wird auf 26 und 27 erhöht. Auf ähnliche Weise wird der Gaszustand bei 24 und 25 durch den Entzug von Wärme in Dampf geändert, d.h. in die Zustände 23, 28 und 29. Der neue Term „ Tränkung" impliziert, dass die hohe Entropie des überhitzten Gases oder Gases in den Zuständen 24, 25 und 23 verringert wird. Die Anwendung von Vorheizung und Tränkung ändert schließlich die Form des gewöhnlichen T-s Diagramms in eine rechteckförmige oder quadratische Form, wie etwa 26, 27, 28, 29, 26. Diese T-s Form-Modifikation beseitigt die Überhitzung und wird hiernach im Allgemeinen angewendet.
Das Patent 97/1984 besagt, dass ein Kühlungszyklus einen Energiezyklus, wie im T-s Diagramm in den 4 und 5 gezeigt, umschließt.
Ein signifikanter Punkt aus dem Stand der Technik ist in den 6, 7 und 8 dargestellt. Das konventionelle T-s Diagramm 47 und die konventionelle Schachtlänge 48 stehen in Widerspruch zueinander, wie durch die punktierten Linien zwischen 47 und 48 gezeigt wird. Die Änderung der Darstellung von 47 bis 49 durch Rotation oder Inversion, wie in dem Patent ZA 97/1984 definiert, bringt die Dimensionen in Übereinstimmung.
Die T-x Hystereseschleife in 18 ist allgemein bekannt, jedoch ist ihre Anwendung in 20 neu. Die Energiekomponenten sind im Allgemeinen bekannt. Potentielle Energie in der Form von Gravitationsbeschleunigung und Geschwindigkeitsenergie, die durch Ausstoßen erzeugt wird, finden in der Erfindung Anwendung.
Ein Wärmezyklus entsprechend des Standes der Technik ist in dem Dokument LU-A-42 538 offenbart.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Systeme zur Umwandlung von Wärme in elektrische Energie bereitzustellen, wobei der Stand der Technik durch Verbesserungen der in vorangegangenen Patenten offenbarten Verfahren und Systeme erweitert wird. Sie geht über vorangegangene Patente insofern hinaus, als sie durchführbare Energieerzeugungsentwürfe und Kühlungsentwürfe vorschlägt, die es ermöglichen Wärmestreuung in 4, 3 oder 2 arbeitenden Schächten in Energie umzuwandeln. Hierzu nutzt man detaillierte Informationen zum Verhalten praktischer thermodynamischer Fluide und verwendet Änderungen im Materialverhalten, die im Zusammenhang mit induzierten Eigenschaftsänderungen und Entropieniveaus der Fluide und Katalysatoren stehen.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung erweitert den Stand der Technik und neue Verfahren. Die Erfindung umfasst Prinzipien der erfundenen Theorie, Wärmebilanzinduktion, praktische Entwürfe, interne Gegenzyklen, neue Verfahren zur Vervielfachung des Ausgangs mit der Anwendung von vorgewärmten getränkten Gegenzyklen, etc. Die Zyklen werden durch interne Aufheizung unter Anwendung von Gravitationskompression auf umgestaltete und gleiche Temperatur T-s Diagramme angetrieben. Dies verstärkt den Ausgang, wie in 9 dargestellt. Die Zweisäulen-Gegenzyklen basieren auf neuen Interpretationen von Hystereseschleifen, die der Gravitationskompression unter Anwendung von N Gegenzyklen ausgesetzt sind, und werden durch geregelte Temperaturen am oberen und unteren Ende der Schächte kontrolliert, wie in den 19 und 20 dargestellt. Der bevorzugte Dreisäulenentwurf ist durch Regelung der Pumprate vollkommen handhabbar. Er verwendet das neue interne T-s Diagramm Gegenzyklusprinzip, das in 13 dargestellt ist. Die neue Fluidzusammensetzung in dem Dreisäulenentwurf kann aus irgendeiner einzelnen oder mehrfach gemischten Substanz bestehen, die sich hinsichtlich der Sicherheit, Entzündbarkeit, spezifizierten Viskosität, Dichte etc. eignet. Die Dichte ist insofern ein Entwurfsmerkmal, als erhöhter Druck die physikalische Entwurfsgröße begrenzt und die Leistung verbessert. Ammoniak beispielsweise kann unter Druck gesetzt werden, um das Dampfvolumen von 323 l/kg bei 0,382 MPa auf 25 l/kg bei 4,8 MPa zu verkleinern. Kohlendioxid als Monofluid im Gegenzyklus arbeitet bei Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur, was den Zugang von Wärmestrahlung ermöglicht. Die Entwurfsdruckerzeugung eignet sich für den Kenntnisstand aus dem Stand der Technik über den Druckuntergrund in Bergwerken und die Anwendung im Bergbau sowie mit neu erfundenen Merkmalen zur Lieferung von Energie während der Arbeit, ohne dabei die Umwelt zu verschmutzen. Die Substanzen Ammoniak und Kohlendioxid eigenen sich dabei zur Beschleunigung der Wirkung durch Wasser. Die Erfindung umfasst alle Fluide.
Beschreibung und Erklärung der Figuren
1 ist ein schematischer Entwurf von vier arbeitenden Schächten 2, 3, 4 und 5, die mit zwei thermodynamischen, nicht abgebildeten Fluiden gefüllt sind. Wärmeenergie wird in elektrische Energie in 9 umgewandelt. Das System ist kontinuierlich, wenn die Zirkulationspumpe 10 die Flüssigkeit in 4 anhebt. Die Flüssigkeit wird im Wärmetauscher 7 gebildet und im Wärmetauscher 6 verdampft. Das zweite Fluid wird in umgekehrter Richtung in den Wärmetauschern 7 und 6 kondensiert. Das zweite Fluid in Säule 3 wird mittels Gravitation komprimiert, um den Generator 9 anzutreiben, und kann den Dampfkompressor 11 erfordern. Details sind im Stand der Technik enthalten.
2 zeigt die Profile modifizierter Entwürfe von Säulen 2, 3, 4 und 5 aus 1. Die Darstellung 12 eignet sich für den Entwurf, da die Schale 13 dem globalen Druck des Systemfluids Stand hält und die Schalen 14, 15, und 16 nur partiellen Drücken Stand halten müssen. Abhängig vom Druck des Fluids können die drei internen Säulenschalen nützlicherweise innerhalb oder nebeneinander nach bester Wahl angeordnet sein. Dies gilt auch für den Fall, dass nur zwei Säulen verwendet werden.
3 veranschaulicht das klassische und bekannte T-s Diagramm zwischen den Zustandspunkten 20, 21, 22, 23, 24, 25 und 20. Das T-s Diagramm kann entsprechend des Entwurfs vorgeheizt werden, etwa bis zur Linie 26–27. In ähnlicher Weise kann es bis zur Linie 28–29 getränkt werden. Es sei bemerkt, dass das verbleibende T-s Diagramm das Rechteck 26, 27, 28, 29 ist, welches nur Fluid einschließt und frei von überhitztem Gas ist.
4 zeigt einen gänzlich von einem Kühlungszyklus 32 umschlossenen Leistungszyklus 33. Folglich wird der Leistungszyklus ganz von dem Kühlungszyklus dominiert, der Wärme q₁ liefert und den Überschuss q₂ absorbiert. Instabilität entsteht in 31, wenn Energie in irgendeiner Art oder Form in die Darstellung 31 ein- oder aus dieser austritt. Man kann sich vorstellen, dass Elektrizität in 33 anfällt und dass sich das Gleichgewicht zur Darstellung 31 durch die Lieferung von Wärmeenergie an die Zyklen 32 oder 33 verlagert.
5 zeigt zwei Leistungszyklen 24 und 35, die von einem Kühlungszyklus 36 umschlossen sind. Sofern die Zyklen 34 und 35 einander ähneln, kann die doppelte Nettoleistung in 34 entnommen werden, die durch 36 aufgebraucht wird. Demnach wird die Nettoleistung von der Darstellung 44 erzeugt. Die vorangegangene Bezeichnung „doppelt" wird nachfolgend N-Mal genannt.
Eine übermäßige Leistungsausbeute von 34 und 35 widerspricht dem ersten Hauptsatz, es sei denn, dass Eingangswärme, etwa bei 39 geliefert wird. Sofern die Wärme 40 zuzüglich 41 geringer ist als die Wärme 39, muss N größer als zwei und die durch 44 gelieferte Nettoleistung kann von zwei Mal auf N-Mal vergrößert werden, sofern die Wärmeunterschreitung bei 39 nicht übermäßig ist. Wärme kann an 40 und 41 bis zu einem Niveau geliefert werden, dass die heißen Endwärmen 38, 42 und 43 im Gleichgewicht sind. In diesem Fall kann N weiter vergrößert werden, wie zuvor beschrieben.
6 und 8 in der Darstellung 46 veranschaulichen einen Schacht oder eine Säule 48 und zwei T-s Diagramme. Das konventionelle T-s Diagramm 47 entspricht dem Diagramm 49 mit dem Unterschied, dass die Vorzeichen für T uns s umgekehrt sind. In 8 kann die Arbeitssäule direkt mit dem Schacht simuliert werden. Bei dem konventionellen T-s Diagramm 47 kreuzen sich die Simulationslinien.
Beachte: Sofern die Reibung vernachlässigt wird, kann ein Kilogramm Fluid, das den Zustandsbedingungen am oberen Ende der 48 ausgesetzt ist, frei aufgenommen und auf den Boden herabgelassen werden, wo es den Zustand des Schachtbodens annimmt. Es kann zum oberen Ende und in den ursprünglichen Zustand zurückgeführt werden. Die Schlussfolgerung zeigt, dass die Enthalpieänderung entlang der Länge des Schachts 48 der Enthalpieänderung entlang der Arbeitslinie der 8 entspricht, und zwar über eine spezifische Schachttiefe, die mit z gekennzeichnet ist.
9 zeigt den Graphen einer vergrößerten Energiegewinnung gemäß des Zustandes der Entropietränkung des Fluids HP80, vorausgesetzt, dass der HP80 Energiezyklus von einem Kühlzyklus umschlossen ist. Die vergrößerte Energiegewinnung im Zusammenhang mit den Schächten rührt von der Gesamtenergieabgabe her, die der kleineren Energieabgabe eines getränkten Zyklus entspricht multipliziert mit der größeren N Zahl von Zyklen innerhalb des Kühlzyklus.
10 bis 13 erweitern die 3 rotiert um 180°. Der konventionelle Zyklus in 10 kann in einen Energiezyklus 134, 135, 131, 132, 133, 134 und einen Kühlzyklus 134, 135, 130, 128, 127, 134 aufgeteilt werden. Die beiden Zyklen erzeugen einen inneren Gegenzyklus. Der Energie- und der Kühlzyklus sind in den 11 und 12 dargestellt. Die beiden Zyklen können gleichzeitig in vertikalen Schächten gleicher Länge ablaufen. Der erste Schacht ist mit Gas und/oder Dampf 142–143 befüllt. Der dritte Schacht enthält die Komponenten 127, 128 und 129 und ist der Flüssigkeitsschacht zum Pumpen der Flüssigkeit bis zum oberen Ende desselben. In dem Zwischenschacht werden die Komponenten 141–134 und 149–143 im oberen Ende desselben vermischt und gelangen dann einander mit Druck beaufschlagend bis unter den Zustand 135 des T-s Diagramms bis zum Zustand 152: An diesem Zustandspunkt kann Energie bis zum Zustandspunkt 135 gewonnen werden. Dabei kann der dekomprimierte Dampf in komplette Zykluskomponenten 135–159 und 135–154 aufgeteilt werden. Nach dem Durchlauf der beiden internen Gegenzyklen in 13 tritt Energie aus dem System aus und dies verursacht ein Energiedefizit, das bequem durch eine Wärmezufuhr entlang der Linie 153–160 kompensiert werden kann. Mangels Aufheizung verursacht das System in den 10 bis 13 globale Kühlung. Es liefert Energie ohne Kompensation. Stabilität wird mittels Wärmezufuhr erreicht.
14 und 15 sind Darstellungen bevorzugter Entwürfe von einer Vielzahl von Beispielen zur Gewinnung von Energie in einem physikalischen Dreisäulenschacht. Der konische Schacht ermöglicht die Geschwindigkeitserregung des Fluids in beispielsweise 172, um Geschwindigkeitsenergie, welche die physikalische Größe des Entwurfs und des Gesamtvolumens reduziert, zu speichern. Er erzeugt einen besseren Zustand zum Entnehmen von Energie. Der Entwurf in 14 enthält Flüssigkeit in 173 und 175, und Dampf in den übrigen Hohlräumen. 15 ist eine Darstellung des bevorzugten Abschnitts durch eine Dreisäulenenergiestation. Er zeigt einen spezifisch angepassten Entwurf zur Verwendung von katalytischen Wirkungen, etwa das Vermischen von Wasser und Ammoniak, Wasser und Kohlendioxid oder Wasser und komprimierter Luft. Dispersion tritt in 187 auf, Wärmeeingang in 188 und/oder 185, Vermischen, Ausstoßen und Induktion von Geschwindigkeitsenergie in 189. Die vermischte Masse 191 wird mit Druck beaufschlagt und vor dem Durchlaufen des Generators 194 beschleunigt. Die Wasserkomponente in 194 wird mit der Pumpe 195 umgewälzt und der Dampf, etwa Ammoniakgas steigt durch 198 auf, um alle Zyklen zu vervollständigen.
16 zeigt einen Entwurf, bei dem horizontal strömender Dampf 78 in 82 geschwindigkeitserregt wird, um die Geschwindigkeit, den Druck etc. beim Verlassen der Säule in 81 zu vergrößern. Geschwindigkeitsenergie kann beim Entnehmen von Flüssigkeit in 79 angewendet werden, wobei die Flüssigkeit in der Pumpe 80 zur Änderung des Zustandes von Dampf mit Druck beaufschlagt wird.
17 veranschaulicht einen Energiegewinnungsentwurf mit vier arbeitenden Schächten, wobei 86 mit Druck beaufschlagte Kohlendioxidflüssigkeit aus 105 enthält, die in 90 zur Besprengung des aufsteigenden R125-Dampfes (89) dient, der durch die Verdampfung des Kohlendioxids kondensiert. Der Kohlendioxiddampf ist schwerer als der F125-Dampf und strömt im Schacht 87 abwärts, um in 99 von der Flüssigkeit 105 zum Recyceln kondensiert zu werden. Kohlendioxid bildet den Kühlzyklus. Der Dampf R125 bildet den Energiezyklus, indem er bei 100 durch Aufnahme von Wärme von dem CO₂ verdampft wird, wobei der Dampf wegen der geringeren Dichte in der Säule 89 aufsteigt, dadurch abkühlt, bei 94 verflüssigt wird, in 88 nach unten strömt, um hydraulische Energie bei 97 zu erzeugen, bevor er in 98 zur Wiederverdampfung dispergiert wird. Da N größer als 1 ist, ist die erzeugte Energie größer als die dem Kohlendioxid zugeführte Energie.
18 zeigt eine bekannte T-X-Schleife zwischen zwei Fluiden X₁ und X₂, die in einem Verhältnis X zwischen 0 und 100% vermischt werden. Sofern T abwärts wie Z positiv skaliert ist, entspricht die Linie 56 der Linie des Flüssigkeitskondensationsgleichgewichts und 57 der Linie des Gasverdampfungsgleichgewichts. In der symmetrischen Schleife in der Darstellung 55 entsprechen sich die Siedetemperaturen der beiden puren Flüssigkeiten.
19 veranschaulicht die Änderung in der Hystereseschleife der beiden Fluide als Folge der Gravitationskompression von 73 am oberen Ende der Säule zu 74 am Boden der Säule. Sofern die Temperaturratenvergrößerung wegen des vergrößerten Druckes der beiden Fluide nicht die gleiche ist, sind die beiden Hystereseschleifen gedreht, wie in 63 dargestellt. Sofern die Schleifen in 63 spiegelbildlich sind und die mit dem Schacht in Verbindung stehenden Linien das Zentrum der Schleifen durchlaufen, werden gleiche Mengen an Gas und Flüssigkeit am oberen Ende und am Boden des Schachtes gebildet. Die Drehung kann, wie später in 20 gezeigt wird, induziert werden. Die Aufheizung ändert die Betriebstemperatur von 68–69 bis 70–71. In 70 ist die Flüssigkeit X₁ größtenteils kondensiert, während von der Flüssigkeit X₂ am wenigsten in 71 verdampft. Dies verursacht in der Säule eine Instabilität des Fluids, die Energie erzeugen kann. Diese kann auch der ungleichen latenten Wärme der beiden Fluide gewachsen sein.
20 ist ein T-X-Diagramm entsprechend der Beispiele 8 oder 10 mit gemischten Fluiden innerhalb eines mit zwei oder vier Säulen arbeitenden Systems zur Erzeugung von Energie ohne, oder weniger mechanischer Druckbeaufschlagung. Die Linien 23/24 und 25/26 sind nicht von gleicher Länge. Die richtige Wahl des Temperaturintervalls, das durch die Geschwindigkeitsenergie modifiziert ist, verursacht im Ergebnis, dass ein spezifisches Fluid am oberen Ende und am Boden verdampft, um die Erzeugung zu maximieren. Die Darstellung 77 ist in 16 anzuwenden.
21: Die Schächte 117 und 111 sind vertikal, wobei ersterer zum Auffangen von gravitationsgetriebenem Fluid dient, um Energie in 115 zu erzeugen. Letzterer Schacht 111 transportiert erhitzten Dampf, der nicht vertikal kondensiert, um Temperatur zu verlieren und in den schrägen Schacht 109 zu strömen. In 109 kondensierende Flüssigkeit wird gesammelt und schrittweise mittels einer Vielzahl von Rohren, die mit 116 gekennzeichnet sind, zu einer vertikalen Säule 117 zur Tränkung und Beschleunigung des Fluids überführt. Jede dieser Leitungen ist mit einer partiell gefüllten U-Rohrschleife ausgestattet, um den Dampf- und Gasdruckausgleich in den Schächten 117 und 109 zu beseitigen.
In dem Entwurf in 21 erzeugen Gase wie etwa CO₂ und R125 Energie ohne Umwälzung, da R125 in 111 und 109 aufsteigt, um sich abzukühlen, zu verflüssigen und gemischte Fluide zu tränken. Der dichte CO₂ Dampf vervollständigt die beiden Zyklen zur Lieferung von Energie durch Destillation, wie in 20 dargestellt.
22 zeigt zwei arbeitende Dampfsäulen 203 und 202. Das Gas läuft um, weil es in 206 aufgeheizt wird und in 201 dem Gas Energie entzogen wird. Ein Geschwindigkeitsenergiesystem saugt Flüssigkeit von 204 unter Verwendung von Strömungsenergie in 205 an und steuert die Erzeugung.
23 zeigt Temperatur-, Druckkurven an und Ammoniaklösungs-Wasserverhältnisse, die in Beispielen angewendet sind. Der Fluidmischungszyklus beginnt in 165 und kann in einem Schacht bis zu dem Zustand 164 isothermn mit Druck beaufschlagt werden. Die unter Druck gesetzte Mischung verdrängt Wärme während des Übergangs. Sofern die verdrängte Wärme bei konstantem Druck verbraucht wird, ändert sich der Zustand des Fluids von dem in 165 zu dem in 168 oder in einen Zustand zwischen 168 und 164 entsprechend der Handhabung der verdrängten Wärme.
Zusammenfassung
Die Erfindung verwendet die Theorie der Thermodynamik basierend auf zwei Hauptsätzen. Der erste Hauptsatz wurde umdefiniert, um die Umwandlung von Masse in Energie in atomaren Reaktionen zu umfassen. Der zweite Hauptsatz gilt exakt, sofern er, wie definiert, beispielsweise in einem Camot-Zyklus oder einem einzigen Temperaturentropiediagramm (T-s-Diagramm) angewendet wird. Es konnten keine Unterlagen zum zweiten Hauptsatz ausfindig gemacht werden, die auf die T-s Gegenzyklen Bezug nehmen. Neue Untersuchungen wurden zu den Auswirkungen von Energien anderer Art als Wärme- und Arbeitsenergie zusammen in einem T-s-Diagramm durchgeführt, beispielsweise die Kombination mit Geschwindigkeitsenergie etc., die gleichzeitig wirken. Der Stand der Technik ist in den 1, 2 und 3 dargelegt. Gegenzyklen sind in 4 und multiple Gegenzyklen in 5 dargestellt. T-s Zyklen mit einer positiven und negativen Temperaturskala sind in den 6 und 8 dargelegt, um zu veranschaulichen, dass eine Komponente des T-s Diagramms ein Fluid in einer Säule (48) simulieren kann. Das gemeinsame T-s Diagramm in 6 ist ungeeignet.
Wärme-, Temperatur-, Druck- und Arbeitsangaben können in einem T-s Zyklus, wie in 10 gezeigt, auseinander fallen. Die beiden Zyklen zusammen mit der Gravitation und der katalytischen Dampflösung sind in den 11 und 12 gezeigt und die Kombination der beiden Teildiagramme in Kombination mit der Gravitation in 13. Das Überangebot an Arbeit 135–152 abzüglich des Eingangs kann ohne den zusätzlichen Hinweis auf den Wärmebedarf und die Wärmezufuhr abgezogen werden. Diese Arbeit ist Gravitationsarbeit und chemische Arbeit, die durch die Implementierung der Thermodynamik gewonnen wird. Das Diagramm in 13 zeigt, dass Arbeit ohne Wärmezufuhr gewonnen werden kann. Dies muss zum Gefrieren des Systems führen. Um Gleichgewicht zu erreichen, muss Wärme zugeführt werden. Dieser Wärmeeingang kann an irgendeiner durchführbaren Position in 13 erfolgen. Sofern die Eingangswärme von der Umgebung stammt, bringt die Anwendung der Erfindung die Umgebung zum Gefrieren.
Wärmemasse wird im Umlauf von mindestens einem Zyklus eines Systems von Gegenzyklen in mindestens zwei arbeitenden Säulen angewendet, um Wärmeenergie in Arbeitsenergie unter Anwendung von Gravitation und Chemie umzuwandeln. Die Wärmemasse der beiden Fluidsysteme kann gleich sein. Einer der Zyklen kann das thermodynamische Verhalten des anderen dominieren. Eines der Fluide kann sich beim Aufsteigen entlang einer der Säulen verflüssigen. Das Fluid in flüssiger Form in der einen Säule kann das Fluid in der anderen Säule anreichern und das kondensierte Fluid verdampfen. Der Unterschied in der Fluiddichte kann einen Druckunterschied am Boden der Säulen verursachen. Die Anordnung kann derart sein, dass die Druckdifferenz eine Ausgangsleistung liefert und eine Wärmezufuhr erfordern kann.
Die kombinierte Masse der Multi-Zyklen kann die übermäßige Enthalpie im Fluid bei einem verstärkten Entropie-Zwischenniveau des Fluids im Schacht verstärken, um die Umwandlung von Wärme in Leistung zu ermöglichen.
Das System kann Kohlendioxid oder hauptsächlich Kohlendioxid verwenden, um einen Gegenzyklus-Umwandler und/oder einen Recycling-Gegenzyklus zur Umwandlung von Wärmeenergie in Arbeitsenergie zu bilden.
Beim Anreichern bzw. Tränken sowie beim Vorheizen im hohen Grade kann das System mit einer Säule bzw. Säulen und einem Fluid bzw. Fluiden arbeiten, was 50% ausmachen oder überschreiten kann, unter der Voraussetzung, dass das Tränken zuzüglich des Vorheizens 100% nicht übersteigt.
Das System kann Energie in einem Zyklus oder mehreren Zyklen in Gegenzyklen umwälzen, um Wärmeenergie in Leistung bei einem Wirkungsgrad von bis zu 100% umzuwandeln.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird Energie durch die Kombination von Thermodynamik, Katalysatoren und Gravitation in T-s internen Gegenzyklen und Gravitationsarbeit, wie in den 10 bis 13 gezeigt, erzeugt. Die variable Katalysatorwirkung ist nicht dargestellt. Der bevorzugte Entwurf ist in 15 dargestellt und umfasst die Stellen mit den entsprechenden Zustandsnummern 134, 135, 152, 159 und 160 der 13. Der Zustandspunkt 134 in der Figur spezifiziert die Entropy des Punktes 134 nicht vor. Der Prozentsatz der Anreicherung und des Vorheizens ist daher nicht vorspezifiziert. Anwendung finden die Flüssigkeit in Säule 193 und der Dampf in Säule 192 und 199 der 15. Die Zustandspunkte 159 und 160 betreffen die Säule 199, um ein Fluid einer geringen Entropie zu simulieren. Zur Erzeugung von Energie muss die Pumpe 195 angewendet werden.
Beispiel 1: Man verwende das interne T-s Gegenzyklusverfahren auf das Fluid bestehend aus purem CO₂ und Wasser als ein Katalysator, das bei –8°C bei einem Druck von 2,8 MPa und 60% Tränkung zuzüglich 40% Überhitzung in einer 2,86 m vertikalen Säule arbeitet. Nach dem berechneten Ergebnis beträgt die gewonnene Mindestenergie 1,52 kJ/kg CO₂ (4 kg Zyklus). Um 120 MW zu erhalten, bedarf es der Umwälzung von 315,2 T/sec. Von CO₂ und einer Gesamtmasse des Fluids in den drei Schächten in 15 von 30047 T CO₂, das mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 3 m/s strömt. Wie in 2 gezeigt passen die drei Säulen in einen kreisförmigen Schacht mit einem Durchmesser von 28,4 m.
Beispiel 2: Um 120 MW Energie im Beispiel 1 zu erzeugen, bedarf es einer Wärmezufuhr bei –8°C, die 120 MW entspricht. Dieser Wärmemenge kann Wasser entzogen werden, welches bei 10°C gelagert wird, um auf 0°C abgekühlt zu werden. Ein Kilogramm Wasser liefert dabei 352 KJ an Wärme. Bei voller Leistung erzeugt dieses Verfahren 1225,2 T Eis pro Stunde, was über die Energielieferung des Beispiels 1 0,882 Millionen Kiloliter an trinkbarem Wasser pro Monat entspricht.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist irgendwo in den 14 und 15 die Lieferung von Wärme vorgesehen, da andernfalls die erste Ausführungsform der Erfindung die Wirkung eines unbestimmten Gefrierens aufweist. Die Wärme kann bei irgendeiner Temperatur oberhalb des Zustandpunktes der 13 zugeführt werden. Die meisten der berechneten Beispiele beginnen bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes. Dabei kann die Wärme von fließendem Wasser herstammen, das gefroren sein kann. Sofern verschmutztes Wasser oder Seewasser gefroren ist, ist das Eis nicht chemisch verschmutzt. Verschmutzungskomponenten können separiert und abgebaut werden. Das geschmolzene Eis stellt konsumierbares Wasser dar, welches durch Sterilisation in allgemein trinkbares Wasser umgewandelt wird.
Eine Erweiterung der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, dass das System in der ersten Ausführungsform eine globale Gefriervorrichtung darstellt, die in allen Anwendungen des Frierens anwendbar ist.
In einer dritten Ausführungsform der Erfindung kann die für die Sprinklerbewässerung erforderliche Energie aus dem zu besprengenden Wasser entnommen werden, so dass die Besprengung mit gekühltem Besprengungswasser weniger Verdampfung des besprengten Wassers verursacht und eine bessere Wasserqualität des zu besprengenden Wassers am Boden bereitstellt.
Beispiel 3: Man entnehme Wärme aus strömendem Wasser, welches in einem Sprinkler oder einer Gemeinde verwendet wird, um 300 KW in einem Schacht von 40 m Länge zu liefern. Diese 300 KW genügen, um ein Sprinklerbewässerungssystem anzutreiben oder den Energiebedarf einer Gemeinde zu decken. Eine Verringerung der Temperatur des strömenden Wassers um 5°C reduziert die Wasserverdampfung während des Besprenkelns. Eine Verringerung von mehr als 5°C kann angewendet werden. Die Säulendurchmesser für die Energie des Sprinklersystems betragen: 1,8 m für komprimierte Luft, 1,5 m für die Mischsäule, 0,29 m für die Wassersäule und, sofern die beiden kleineren Säulen in der großen Säule enthalten sind, einen Durchmesser von 2,2 m für die letzteren.
Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung wird die Energie in den Entwürfen der 14, 15 und 17 umgewälzt. Zwecks Erzeugung von Stabilität in 13 bedarf es der Entnahme von Energie bei 135–152 in 13 und der Rückführung der selben Menge an Wärme, um den internen Gegenzyklus im Zusammenhang mit der Gravitationsbeschleunigung zu vervollständigen.
Ein Fluid, das dem T-s thermalen Pfad eines theoretisch geschlossenen thermodynamischen Zyklus folgt, ist in der Tat idealerweise ein zirkulierendes System mit einem spezifizierten Grenzwert für den Eingang und Ausgang.
In anderen Berufsständen und Branchen wird die kontinuierliche Verwendung eines Gegenstandes mit Recycling bezeichnet. Dabei wird die Substanz oftmals nicht verändert. In thermodynamischen Gegenzyklen kann das Recycling mehr Arbeit liefern, ohne dabei proportional mehr Wärme zu verbrauchen. Die Strömungsrate eines oder der beiden Zyklen in 13 kann verändert werden.
Die durch die Überversorgung mit Wärme verursachte Instabilität und/oder die Erzeugung von weniger Energie erhöht systematisch die globale Temperatur, etwa wie ein Heizer. Stabilität kann durch Disposition von Wärme, ähnlich wie bei thermischen Energiestationen, erreicht werden.
Ein Betriebsentwurf kann instabil sein und Grenzbedingungen zeitweise genügen. Das Recycling kann bei der Erzeugung von Energie liegen ohne genügende Zunahme von Wärmeenergie, etwa wie bei einem Kühlgerät. Das Temperaturniveau des ganzen Entwurfs wird dann abnehmen, wobei dieser als eine globale Kühleinheit betrieben wird. Zur Stabilität wird durch irgendeinen der nachfolgenden Punkte erreicht:

• Verbrauch von Umgebungswärme
• Zufuhr von Eingangswärme
• Kühlung eines anderen Entwurfs
• Absperren bzw. Dichten.

Es ist nahe liegend, dass das Fluid einer internen Gegenzyklusenergiestation, wie zuvor beschrieben, umgewälzt werden kann oder dass ein Zyklus gemäß der Entwurfspezifikationen und Grenzbedingungen recycelt werden kann.
Zwischen den zuvor beschriebenen Bedingungen verursachen das stabile Energierecycling, die nominale Wärmezufuhr und der Energieausgang eine Umwandlung von Wärme in Energie bei Wirkungsgraden von nahezu 100%.
Die fünfte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Wirkung vorangegangener Aspekte mit Fluiden, die nicht lebensgefährlich sind. Wasser und Luft, die in Beispiel 4 angewendet werden, stellen die gewöhnlichsten Fluide dar. Giftiges Ammoniak bildet einen guten Katalysator. Man nehme beispielsweise an, dass 120 Megawatt in drei Säulen von je 96 m Länge erzeugt werden müssten, so dass die Wärmeeinlasstemperatur 4°C beträgt und die Tränkung 60%.
Beispiel 4: Man verwende den bevorzugten Entwurf in 15, um Luftkatalysatoren und Wasser bei einer Kompression bis zu 3.0 MPa umzuwälzen. Wasser ist in 196, 193 und 187 enthalten, während die Luft in 199 quer zur Wärmezufuhr 185 strömt. Sie vermischt sich mit Wasser in 187, wird in 192 komprimiert und liefert Energie in 194. Die Anfangstemperatur in 187 beträgt 4°C was die Wärmezufuhr in 185 von in thermischen Energiestationen abgeführter Wärme ermöglicht. Berechnungen verwenden eine 10 m/s Strömungsrate, um zu zeigen, dass 120 MW durch Wiederumwälzung von 2931 t von Wasser und 1961 t von Luft erzeugt werden, die 96 m große Säulen befüllen. Das Säulenvolumen beträgt 55,3 × 10³ m³. In diesem Beispiel wird die Erhöhung des Betriebsdrucks von 3,0 MPa auf 3,084 MPa auf dem Boden der 96 m Schächte aufgebracht. Der Entwurf kann in drei Schächten umgesetzt werden, die einen durchschnittlichen Durchmesser von 23,3 m (Luft), 19,2 m (Mischung) und 3,7 m (Wasser) aufweisen, oder die drei Säulen in einem Schacht mit einem Durchmesser von 28. Zur Reduktion der Durchmesser können die Schachtlängen erweitert werden.
Gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung kann das Beispiel 4 verkleinert werden, um in einem Bergwerk zur Bereitstellung von Energie und gleichzeitigen Klimatisierung desselben installiert zu werden.
Beispiel 5: Man vergleiche die mittels hydraulischen Mitteln gelieferte Energie mit der Energie, die nach einer der erfindungsgemäßen Verfahren geliefert wird. Letztere verbrauchen Energie bei der Verringerung der Temperatur des Wassers um 5°C. Gegeben: Der Vanderkloof Staudamm liefert 120 MW Hydroelektrizität aufgrund des Verbrauchs von bis zu 217 m³/s an Wasser bei einer hydraulischen Höhe von Näherungsweise 96 m. Das hierbei getestete Verfahren verwendet eine 20%ige Tränkung von R125 CFC Gas, welches mit Kohlendioxyd in vier Säulen von 96 m Länge gemischt wird. Die zur Verringerung der Temperatur von 217 m³/s an Wasser um 5°C entzogene Wärme entspricht 4542 MW. Das ist 37,85 mal mehr als die von dem Vanderkloof Staudamm gelieferte hydroelektrische Leistung.
Das verglichene erfindungsgemäße Verfahren verwendet 20% Tränkung zu R125, um den Ausgang gemäß der 17 zu verbessern, und Geschwindigkeitsenergie, um das Verfahren zu regulieren.
Die siebte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Verwendung von katalytischer Wirkung in der Erzeugung von Energie. Sie verbessert die Effizienz des Entwurfs, wie in den Beispielen 6 und 7 gezeigt.
Beispiel 6: Man zeige, dass die katalytische Wirkung zusammen mit interner Gegenzyklusenergiegewinnung verwendet werden kann. Man beginne unter Bezugnahme auf 23 am Zustandspunkt 165 mit der Masse, die sich zusammensetzt aus 15% Ammoniakgas bei 0,3 MPa und 290 K, 35% flüssigem Wasser und 50% Stickstoffgas oder einem anderen, nicht reagierendem Fluid bei 8,0 MPa und 290 K. Gemäß des Gesetzes nach Dalton sollte der Gesamtdruck 8,3 MPa betragen und nach der Verringerung um 250 m, wie in 15 gezeigt, sollte der Druck in 198 8,4 MPa betragen. Isothermisch sollte sich die Menge von 15% Ammoniakgas komplett in Wasser lösen und eine Wärme von 180 kJ für ein kg Fluid freilassen. Entsprechend des Entwurfs wird der größte Teil der Wärme bei der Bildung von Ammoniakgas nach der Energiezufuhr verbraucht werden. Im erhitzten Zwischenzustand kann die Wärme Energie liefern. Die Flüssigkeit wird mit der Pumpe 195 recycelt und das Ammoniakgas wird entlang 198 und 199 umgewälzt, um erneut in 187 getränkt zu werden und den Zyklus zu vervollständigen. Die exakte Ausgangsenergie in 194 beträgt mehr als 10 kJ/kg Fluid in Abhängigkeit vom Entwurf.
Beispiel 7: Die katalytische Wirkung in Beispiel 6 arbeitet in einem mechanischen Entwurf bestehend aus einem Kompressor bzw. Kompressoren und/oder einer Zentrifuge bzw. Zentrifugen zur Kompression, einem Expander bzw. Expandern zur Erzeugung von Energie und einem Wärmetauscher bzw. Wärmetauschern zur Wärmezufuhr, um das interne entgegenwirkende T-s Diagramm in 13 zu vervollständigen. Beispiele 6 und 7 zeigen, dass die Druck- und die Temperaturempfindlichkeit der Löslichkeit von Ammoniak in Wasser (23), wie in 14, verwendet werden kann. Die Verdampfungs- und Kondensationswärme wird sukzessive auf komprimiertem Stickstoff oder ein ähnliches Fluid übertragen, um die zusätzliche Arbeit zu verrichten.
Die achte Ausführungsform der Erfindung stellt insofern eine Erweiterung der fünften Ausführungsform dar, als die Kombination von Gravitationsenergie plus katalytisch erzeugter Energie größer ist als die Gravitationsenergie. Katalytisch gelieferte Wärme kann unter Anwendung von Zentrifugen und Expandern entzogen werden, um Energie zu erzeugen.
Die neunte Ausführungsform der Erfindung modifiziert den T-s Energiezyklus, um mehr Energie aus den kombinierten Gegenzyklen zu erzeugen und zu liefern. Die Vorheizung und Tränkung reduzieren das Entropieintervall des Energiezyklus, so dass folglich mehr Energiezyklen in den Kühlzyklus passen. Der reduzierte Energiezyklus liefert als solcher weniger Energie. Der Gesamtausgang bildet das Produkt aus individuellen Energiezyklen mal N, die Anzahl der Zyklen. Dieses Produkt vergrößert sich, wie in 9 gezeigt.
Die neunte Ausführungsform der Erfindung verwendet die bekannte Hystereseschleife zwischen der Verdampfung und der Kondensation einer variierenden Mischung zweier Fluide, wie in 18 gezeigt, zusammen mit der Verzerrung von Schleifen infolge der Gravitationswirkung in den Schächten, wie in 19 gezeigt. Bei der Regulierung der Temperatur in zwei Schächten liefert die in 19 dargestellte verzerrte Schleife verschiedene Prozentsätze von gemischten Fluiden X₁ und X₂, wie bei der Analyse der Linie 68 bis 69 im Verhältnis zu der Linie 70 bis 71 gezeigt. Schräge Darstellungen zur Förderung der Energiegewinnung, wie in 20 gezeigt, erhält man durch die Regulierung der Temperatur, die über die Geschwindigkeit des Fluids mit dem Druck in Beziehung steht. Die zehnte Ausführungsform der Erfindung ist in bevorzugten Entwurfsdarstellungen, wie in den 21 und 22 gezeigt, implementiert.
Beispiel 8: Man demonstriere, dass die Energiegewinnung in zwei Säulen, wie in 21 gezeigt, funktioniert. Man berücksichtige CO₂ und CFC, genannt HP80 unter der Annahme, dass keine chemische Reaktion zwischen den Fluiden entsteht. Man mische CO₂ und HP80 (20% Tränkung auf 20% Vorheizung) in dem Verhältnis 28% CO₂ und 72% HP80, um gleiche Wärmemassen zu erhalten. Man lasse X₁ CO₂ sein und X₂ HP 80. 20 zeigt, dass der Dampf am Boden des Schachtes mehr R125 enthält und weniger am oberen Ende des Schachtes. Das fluidspezifische Volumen von 18 und 11 l/kg bestätigt, dass sich das CO₂ Gas nach unten bewegt, während sich das HP80 Gas nach oben bewegt, um zu kondensieren und HP80 Flüssigkeit am Boden der Säule in einem viel größeren Ausmaß als CO₂ Flüssigkeit zu nutzen. Beim Anwenden in einer Darstellung entsprechend der 21 wird das CO₂ in hohem Maße getränkt, um die Wirkung des Systems zu beschleunigen.
Es mangelt an einer Formel und an Erfahrung, um den Ausgang zu berechnen. Nominale Schätzungen zeigen, dass eine Masse von 269 t in einer 96 m Säule etwa 1,4 MW Energie erzeugen.
Beispiel 9: Man verwende die Fluide Kohlendioxyd und R125 (chemisch CHF₂CF₃) in vier Säulen von 10 m Länge und eine Fluidmischung, wie in 17 dargestellt. Zur Regulierung entsteht in 93 durch Geschwindigkeit Energie und Energie wird in 97 aus einer R125 und CO₂ Fluidmischung erzeugt sowie in 83 aus Fluid mit hoher Entropie. Das R125 und CO₂ Gas ist auf Grund von Dichten selbst umwälzend. Die Erzeugung wird durch die Flüssigkeitspumpe 103, die Energieerzeugungspumpe 83, den Generator 97 und die Geschwindigkeitspumpe 93 bei einer Temperatur von 280 K reguliert. Berechnungen zeigen gleiche Wärmemassen für 1 kg CO₂ und 1,65 kg R125, sofern nicht getränkt. Für die Tränkung erhöht sich die Erzeugung, wie in 9 gezeigt. Vollzyklusenergiegewinnung entspricht 72 J/kg von CO₂ umgewälzt oder 13,5 J/kg von der Gesamtmasse des umgewälzten Gases und z = 10 m: Sie kann durch Tränkung vergrößert werden. Bei 10% Vorheizung, 10% Tränkung und einer Fluidströmgeschwindigkeit von 20 m/s erhöht sich die Energieerzeugung auf 129 J/kg Gesamtmasse oder 24,2 pro kg der Zyklusmasse. Eine praktische Anwendung des letzteren Falles zeigt, dass 3 KW in einer Säule von 10 m Länge und einem Durchmesser von 2,2 m erzeugt werden können. Ein vergrößerter Entwurf von 120 MW bei einer Säulenhöhe von 48 m erfordert einen umschließenden Schacht mit einem Durchmesser von 77 m, was unpraktikabel ist. Für diese Leistung ist eine Säule von 300 m Länge zu einem Durchmesser von 30,8 m verhältnismäßiger.
Die elfte Ausführungsform der Erfindung verwendet Fluidmischungen und Fluidselektionen, um große Wärmetauscher gemäß des Standes der Technik, die in 1 dargestellt sind, zu vermeiden. Die Selektion von Fluiden liefert Energie in 83 in 17 aus Dichteunterschieden zwischen den Dämpfen, wie im Beispiel 9 gezeigt. Zusätzlich zur flüssigkeitsinduzierten Energiegewinnung in 97 und in 17 stellt dies einen weiteren Aspekt zur Energiegewinnung dar.
Beispiel 10: Man verwende die Darstellung in 22 zur Erzeugung von Energie. Die Darstellung zeigt zwei unabhängig wirkende Mechanismen. Der erste ist Flüssigkeitsspeicher 204, Flüssigkeitspumpe 207 und bei 205 ein Erzeuger von Geschwindigkeitsenergie, die höchst erneuerbar ist. Der zweite Mechanismus besteht aus einer Wärmequelle 206, die Energie zum Dampf 203 leitet, der infolge der Aufheizung von geringerer Dichte ist als der Dampf 202. In den Säulen verursacht die Dichtedifferenz die Umwälzung und daher Energielieferung in 201. Sofern die Rotationsgeschwindigkeit von 1 auf 10 m/sec durch Geschwindigkeitsenergie vergrößert wird, erhöht sich die Dampfenergiegewinnung um das zehnfache. Angesichts des Ethylendampfes (10₂H₄) bei 265 K, 3,35 MPa aufweisend s = –1,519, was verbrennbar ist, aber nicht befeuert. Die Operationen laufen bei minus 8°C ab und die Flüssigkeit in 204 ist ebenfalls Ethylen. Man erzeuge ein Entropieniveau beim Verlassen von 205 auf der Flüssigkeitssättigungslinie. Energie aus 206 expandiert das Fluidgas, um eine geringe Dichte in Säule 203 zu erzeugen. Bei der Entnahme von Energie in 201 fallen die Temperatur und der Druck ab und das Gas in 203 wird durch den Nebel in 202 getränkt, was die durch Gravitation in den Säulen induzierte Dampfenergieerzeugung verbessert. Es stehen keine Daten für Beispielkalkulationen zur Verfügung.
Beispiel 11: Man verwende die von der thermischen Energiestation Lethaba (Wärme aus Kohle) bei der Anwendung des in Beispiel 4 beschriebenen Verfahrens bei einer Betriebstemperatur von –8°C entsprechend dem Beispiel. Die von dem thermischen Verfahren abgeführte Wärme kann insgesamt in Energie umgewandelt werden. Man nehme an, dass die sechsmal 618 Megawatt Lethaba Energiestation mit einem Wirkungsgrad von 45% arbeitet, dann liefert das Beispiel, auf das Bezug genommen wird, zusätzliche 4532 MWt und darüber hinaus spart es rund 58 Millionen m³ Wasser aus dem Vaalstaudamm, das zur Verdampfung der von der Energiestation abgeführten Wärme dient.
Die zwölfte Ausführungsform der Erfindung umfasst ein System zur Ausführung einer Gegenzyklusenergiegewinnung innerhalb von zwei Säulen zur Fluidströmung. Die Säulen sind miteinander mittels flüssigkeitsübertragenden Rohren zur Tränkung und Druckisolation verbunden, wie in 21 gezeigt. Im Beispiel 8 wurde dargelegt, dass das T-x Verhalten in 20 die Verdampfung dominiert und hochdichtes CO₂ liefert, das gut getränkt ist, um den Energieumwandler 115 zu erreichen und die Ausgangsenergie zu liefern. Die Energiegewinnungsrate wird durch den Geschwindigkeitserzeuger 121 beeinflusst. Der Wärmeeingang 113 in 21 und der Geschwindigkeitserzeuger 121 dominieren die Erzeugung des Systems.
Die dreizehnte Ausführungsform der Erfindung verwendet die interne Fluidtränkung in zwei Säulen, wie in 22 gezeigt. Der Zustand der beiden Fluide in 203 und 202 treibt die Umwälzung an und der Ausgangsenergieerzeuger 201 und der Wärmeeingang 206 legen eine Temperatur entsprechend der Erzeugung fest.
Die Darstellung 208 dient der Operation nahe der Dampfsättigungslinie eines Fluids und funktioniert gut, sofern die Dampfdichte hoch ist, beispielsweise für CO₂, das verwendet werden kann, um zwischen +30°C und –100°C abhängig von der Qualität der Eingangswärmequelle zu arbeiten.
Die vierzehnte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Nach der Wasserextraktion durch die Gefrierung übrig gebliebenen Reste. Dies betrifft ein eigenes Gebiet. An dieser Stelle kann auch die Mineralgewinnung aus dem toten Meer und der Seesalzgewinnung bei Port Elizabeth verwiesen werden, wobei beides im Ergebnis durch die Wasserbeseitigung möglich ist.
Die fünfzehnte Ausführungsform der Erfindung betrifft einen praktischen Entwurf und die Anwendung der Erfindung in Wasser. Die ganze Energiestation kann in Wasser treiben. Die Luftmasse in der Energiestation, die beispielsweise durch Wasserwärme, Wasser, einem Katalysator und Luft funktioniert, kann vergrößert werden, um den für den optimalen Betrieb erforderlichen Luftdruck zu erreichen. Die Luftmasse vergrößert die Dichte der globalen Energiestation. Folglich sinkt die Energiestation in das Wasser und stabilisiert sich am Boden des Wassers. Nach der Stabilisierung kann die Erzeugung von Energie beginnen. Im stabilen Zustand kann sich die Energiestation auf Grund von Wellen oder Wasserströmungen während der Operation nicht bewegen. Sofern Reparaturen vorzunehmen sind, werden Hochdruckluft und/oder Wassermassen freigesetzt, so dass die Energiestation wie ein Schiff treibt und normale Reparaturen im Freien an der Energiestation als solchen vorgenommen werden können. Der externe Wasserdruck wirkt dem internen Druck der Energiestation entgegen, was zu einem ökonomischen Entwurf führt.
Der Entwurf wird normalerweise am zweifachen des offenen Luftoperationsdruckes getestet. Sofern der externe Wasserdruck dem dreifachen des Operationsdruckes entspricht, kann der interne Luftdruck bis auf das (1 + 3) = 4 fache des Luftdruckes des offenen Designs angehoben werden, zum Beispiel lege man die Energiestation für ein MPa aus, man decke die Energiestation mit 300 m Wasser (Operationswärme liefernd) und betreibe die Energiestation bei 4 MPa. Dies reduziert die physikalische Größe der Energiestation auf einen Bruchteil der Äquivalenzgröße einer 4 MPa Energiestation im Freien.
Die sechzehnte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Stabilität einer Energiestation unter Wasser und die Stabilität der Energieerzeugungsausrüstung in der Energiestation. Die Darstellung 12 in 2 zeigt ein Fluid bzw. Fluide mit einer hohen Entropie mit einem Bruchteil des Bereiches der umgebenden Säule und ein Fluid bzw. Fluide mit einer geringen Entropie in dem anderen Bruchteil des Bereiches der Säule. Dies ist thermisch günstig in Gestein, verursacht aber eine Schiefstellung in Wasser. Unter Wasser kann eine Schiefstellung der umlaufenden Säule durch die Platzierung der Säulen 14 und 15 in gegenüberliegenden Positionen in Säule 13 und durch die Wahl der Säulenströmungsgeschwindigkeit in 14 und 15 zum Ausgleich der Massenverteilung in Säule 13 vermieden werden.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Der Entwurf 186 in 15 stellt den bevorzugten Entwurf dar. Er eignet sich zur Normierung, Energiegewinnung und zum Gefrieren von Wasser zur Gewinnung von trinkbarem Wasser. Ein nennenswerter Vorteil des Dreisäulenentwurfs im Vergleich zu dem Zwei- und Viersäulenentwurf liegt darin begründet, dass die Verdampfung und die Kondensation der beiden Fluide mechanisch verstärkt wird.
Das System 186 umfasst drei Säulen, nämlich 191, 193 und 199. Säule 199 enthält Gas, getränkten Dampf und/oder Dampf. Säule 193 enthält Flüssigkeit, vorgeheizte Flüssigkeit und/oder Dampf mit geringer Entropie. Säule 191 enthält eine Fluidmischung bestehend aus einer Flüssigkeit und einem Dampf und/oder Gas. Das System 186 umfasst ferner eine Pumpe 195 zur Zwangsweisen Umwälzung einer Flüssigkeit oder eines Fluids mit geringer Entropie; einen elektrischen Generator 194; einen Tränkungsdisperger 187; einen Fluidmischer 134; einen Wärmeeingang 185. Sofern erforderlich, kann die Geschwindigkeitsenergie zur Umwälzung in 187 durch eine Überdruckpumpe 195 aufgebracht werden.
Die drei Säulen 191, 193 und 199 sind mit einer Mischung eines geeigneten Fluides oder einem reinen Fluid, etwa einer Kältemittelmischung aus HP80 und F125 oder reinem Kohlendioxyd. Zur Vereinfachung der Berechnung kann angenommen werden, dass die Säule 193 und der Sumpf 196 nur Flüssigkeit enthalten.
Zur Erzeugung von Energie wird das verflüssigte Fluid hoher Dichte 196 mittels der Pumpe 195 entlang 193 angehoben und in 187 und 134 dispergiert. Ein teilweise oder gänzlich gasförmiges Fluid 199 von geringer Dichte wird entgegen der Gravitation durch induziertes Vakuum oder mechanischer Zirkulation falls erforderlich angehoben und in 189 unter Bereitstellung von mechanischer Zirkulation vermischt. In 134 kann die Wirkung eine Drosselung und/oder eine Tränkung umfassen.
Man beachte, dass die Teilungslinie 134 bis 149 in 12 eine Kühlzykluskomponente und Linie 134 bis 141 in 11 eine Energiezykluskomponente beschreibt. Die Fluidzustandspunkte der 13 werden in 15 angezeigt, die den Arbeitsausgang abzüglich der Gravitation in 159 bis 160 in Säule 199 zeigt.
Die Eingangsarbeit entgegen der Gravitation in 13 und 15 erstreckt sich von 153 durch die Pumpe 195 bis zum Hochdruckzustand 155 und der Druck verringert sich durch die Strömung entgegen der Gravitation zum Zustand 135 bis 134 am oberen Ende der Säule 191. Zur Vereinfachung der Berechnung nehme man eine 50% Massenmischung aus Gas und Flüssigkeit im Disperger 187 an. Ein kg/sec Fluid in Säule 193 und 199 ergeben 2 kg Fluid pro sec in Säule 191. Der Zustand des Fluids in Säule 191 ändert sich von 134 zu 152. Beim Durchlaufen des Generators 194 nimmt das Fluid den Zustand 135 an, um in Flüssigkeit 154 und Gas 159 separiert zu werden. Dies vervollständigt den Gegenzyklus der Energieerzeugung in 15 sowie den thermodynamischen Zyklus in 13. Man nehme eine Schachtlänge von z₀ aus h = mgz₀, in der h die Enthalpieänderung von Gas von 159 bis 160 ist. Wenn ml die Massenströmungsrate von Flüssigkeit, m₂ die Massenströmungsrate von Dampf und/oder Gas und z₀ die Säulentiefe ist, zeigt die Analyse der Arbeit in 13:
Arbeitseingang in Säule 193 (153 bis 187) = –m₁gz₀
Arbeitseingang in Säule 199 (155 bis 153) = –m₂gz_0, + hm_z = 0
Arbeitsausgang in Säule 191 = m₁gz₀ + m₂gz₀ – hm₂
Nettoarbeitsausgang = hM₂ + m₂gz₀ = 0
Die theoretische Analyse erklärt nicht, wieso Arbeit von 152 bis 135 in 13 entnommen werden kann. Sofern ein Katalysator in dem Fluid eingeschlossen ist, wird er die Temperatur von 134 verringern und die Temperatur von 152 erhöhen, um mehr Ausgangsenergie zu erzeugen.

Claims

Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem, das Gravitationskompression und -Dekompression eines geeigneten Fluids in einem geschlossenen Kreislauf anwendet, in dem eingegebene Wärme an einem Punkt in dem Kreislauf auf das Fluid übertragen wird und an einem anderen Punkt ausgegebene Kraft dem Fluid in den Kreislauf entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafterzeugungssystem einen Krafterzeugungszyklus und einen thermodynamisch entgegen gerichteten Kühlzyklus umfasst, dass der Krafterzeugungszyklus und der Kühlzyklus als intern entgegen gerichtete Zyklen des Kombizyklus' arbeiten und dadurch, dass der Krafterzeugungszyklus und der Kühlzyklus mindestens einen gemeinsamen Operations-Entropiezustand eines Zustandspunkts (134) des Fluids teilen.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Operations-Entropiezustand des Zustandspunkts (134) so ausgewählt ist, dass er zwischen einen ersten Punkt, der eine zweiphasige Dampf/Flüssigkeits-Kombination darstellt, und einen zweiten Punkt, der eine unterkühlte Flüssigkeit darstellt, fällt.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswärme bei einer beliebigen Temperatur von der kältesten bis zur wärmsten Zustandsbedingung des Fluids in dem Kreislauf eingebracht wird.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid eine Substanz umfasst, die in einem Teil des Zyklus' verdampft und in einem anderen Teil davon kondensiert.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid mindestens zwei Substanzen umfasst.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substanzen Wasser und Luft sind.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substanzen Wasser und Kohlendioxid sind.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substanzen Wasser und Ammoniak sind.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem Anspruch 6 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid zusätzlich einen Dampf oder ein Gas relativ hoher Dichte umfasst, um die Fluiddichte zu erhöhen.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas hoher Dichte aus Kohlendioxid und Xenon ausgewählt ist.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gravitationskompression durch mechanische Kompression erhöht wird.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gravitationskompression und Dekompression mittels zweier oder mehrerer Säulen erreicht wird, die Teil des Kreislaufs sind und dadurch, dass die Säulen sich von einem höheren Niveau zu einem niedrigeren Niveau erstrecken.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangskraft, die dem System entzogen wird, verursacht, dass die Temperatur des Fluids herabgesetzt wird, wodurch ermöglicht wird, dass das System als Gefrieranlage verwendet wird.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangskraft, die dem System entzogen wird, verursacht, dass die Temperatur des Fluids herabgesetzt wird, wodurch ermöglicht wird, dass das System als Klimaanlage verwendet wird.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Teil des Kreislaufs eine Flüssigkeit befördert wird, dass in einem anderen Teils des Kreislaufs ein Dampf, der von der Flüssigkeit abgeleitet wird, befördert wird, und dass die Gravitationskompression des Dampfes verbessert wird, indem er mit einem Teil der Flüssigkeit getränkt wird.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf eine erste im Wesentlichen senkrechte Säule (109 und 111, 203) zum Befördern eines Fluids von einem niedrigeren Niveau zu einem höheren Niveau umfasst, dass der Kreislauf eine zweite im Wesentlichen senkrechte Säule (117, 202) zum Befördern des Fluids von dem höheren Niveau zum niedrigeren Niveau umfasst, dass Wärme in mindestens einer Position in dem Kreislauf an das Fluid übertragen wird und dass Kraft an mindestens einer Position in dem Kreislauf dem Fluid entzogen wird.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid zwei Substanzen umfasst, die bei allen Betriebstemperaturen des Systems vollständig ineinander löslich sind.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die latente Verdampfungswärme der einen Substanz im Wesentlichen größer ist, als die latente Verdampfungswärme der anderen Substanz, sodass eine bevorzugte Kondensation der einen Substanz verursacht wird, um zum Tränken des Dampfes der anderen Substanz zu führen, was wiederum das Fluid zum Selbstzirkulieren veranlasst.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf eine erste im Wesentlichen senkrechte Säule (193) zum Befördern einer Flüssigkeit von einem unteren Niveau zu einem höheren Niveau umfasst, dass der Kreislauf eine zweite im Wesentlichen senkrechte Säule (198 und 199) zum Befördern eines Dampfes von dem unteren Niveau zum höheren Niveau umfasst, dass der Kreislauf eine dritte im Wesentlichen senkrechte Säule (190) zum Befördern einer Mischung der Flüssigkeit und des Dampfes von dem höheren Niveau zum unteren Niveau umfasst, dass die Wärme an einer beliebigen Position im Kreislauf an das Fluid übertragen wird und dass Kraft von der Mischung am unteren Niveau in der dritten im Wesentlichen senkrechten Säule (190) entnommen wird.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es kontinuierlich ist, dass es eine erste Säule (199) zum Befördern von Luft von einem niedrigeren Niveau zu einem höheren Niveau umfasst, wodurch Luft veranlasst wird, sich auszudehnen, da der Druck abnimmt, dass es eine zweite Säule (190) zum Befördern einer Mischung aus Luft, Wasserdampf und flüssigem Wasser von dem höheren Niveau zum niedrigeren Niveau umfasst, wobei die Luft, die Teil der Mischung ist, verdichtet wird und dass es eine dritte Säule (193) zum Befördern von flüssigem Wasser umfasst, das durch eine Pumpe (195) vom niedrigeren Niveau zum höheren Niveau gedrängt wird.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf eine erste im Wesentlichen senkrechte Säule (86) zum Befördern einer ersten Flüssigkeit von einem niedrigeren Niveau zu einem höheren Niveau umfasst, dass der Kreislauf eine zweite im Wesentlichen senkrechte Säule (87) zum Befördern eines ersten Dampfes, der von der ersten Flüssigkeit abgeleitet wird, von dem höheren Niveau zum niedrigeren Niveau nach Erwärmen durch die zweite Flüssigkeit umfasst, dass der Kreislauf eine dritte im Wesentlichen senkrechte Säule (88) zum Befördern einer zweiten Flüssigkeit vom höheren Niveau zum niedrigeren Niveau umfasst, dass der Kreislauf eine vierte im Wesentlichen senkrechte Säule (89) zum Befördern eines zweiten Dampfes, der von der zweiten Flüssigkeit abgeleitet ist, von dem niedrigeren Niveau zum höheren Niveau umfasst, dass Wärme von der ersten Flüssigkeit zur zweiten Flüssigkeit am niedrigeren Niveau übertragen wird und dass Kraft der zweiten Flüssigkeit in der Nähe des niedrigeren Niveaus entzogen wird.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Flüssigkeit auf der Grundlage ausgewählt werden, dass die Veränderungen ihrer Siedepunkte, die durch Druckveränderungen verursacht werden, ausreichend sind, um den ersten und zweiten Dampf zu veranlassen, im Kreislauf selbst zu zirkulieren.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid zwei Flüssigkeiten umfasst, die ineinander löslich sind und dadurch, dass Veränderungen des Siedepunkts der einen Substanz, die durch Druckveränderungen verursacht werden, im Wesentlichen größer sind, als Veränderungen des Siedepunkts der anderen Substanz, die durch die gleichen Veränderungen des Gesamtdrucks verursacht werden.
Verfahren zum Herstellen von Wasser verbesserter Qualität aus Wasser unerwünschter Qualität, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Entfernens der Wärme von dem Wasser unerwünschter Qualität umfasst, dass die Wärme an ein geeignetes Fluid übertragen wird, das in einem Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem zirkuliert, dass einen Krafterzeugungszyklus und einen thermodynamisch entgegen gerichteten Kühlzyklus umfasst, dass der Krafterzeugungszyklus und der Kühlzyklus als intern entgegen gerichtete Zyklen des Kombi-Zyklus' zusammenarbeiten und dass der Krafterzeugungszyklus und der Kühlzyklus mindestens einen gemeinsamen Entropiezustand des Zustandspunkts (134) des Fluids teilen.
Verfahren zum Herstellen von Wasser verbesserter Qualität aus Wasser unerwünschter Qualität nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser unerwünschter Qualität veranlasst wird, zumindest teilweise zu gefrieren und dass Eis von dem Wasser unerwünschter Qualität wieder gewonnen wird; und dass das Eis auftauen kann, um das Wasser verbesserter Qualität zu erzielen.
Verfahren zum Herstellen von Wasser verbesserter Qualität aus Wasser unerwünschter Qualität nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser unerwünschter Qualität Flusswasser ist und dass das Wasser verbesserter Qualität Trinkwasser ist.
Verfahren zum Herstellen von Wasser verbesserter Qualität aus Wasser unerwünschter Qualität nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser unerwünschter Qualität Flusswasser ist und dass das Wasser verbesserter Qualität Bewässerungswasser ist.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass die Substanz Kohlendioxid ist.
Kombi-Zyklus-Krafterzeugungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid zusätzlich eine Substanz umfasst, die in der Lage ist, das Massen-Wärme-Befördern des Fluids zu erhöhen.