EP1377751A1 - Device for compressing a gas by using solar energy and/or ambient heat - Google Patents

Device for compressing a gas by using solar energy and/or ambient heat

Info

Publication number
EP1377751A1
EP1377751A1 EP02704469A EP02704469A EP1377751A1 EP 1377751 A1 EP1377751 A1 EP 1377751A1 EP 02704469 A EP02704469 A EP 02704469A EP 02704469 A EP02704469 A EP 02704469A EP 1377751 A1 EP1377751 A1 EP 1377751A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
gas
pressure
pressure heat
compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02704469A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Bammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1377751A1 publication Critical patent/EP1377751A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/02—Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid
    • F03G6/04—Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/708—Photoelectric means, i.e. photovoltaic or solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

A device for compressing gas by using solar energy or ambient heat comprises two high-pressure heat exchangers (1, 2). One high-pressure heat exchanger (1) serves as a solar collector and the other high-pressure heat exchanger (2) serves as a cooler. Both high-pressure heat exchangers (1, 2) are interconnected via pipes, valves (8, 31, 32, 33) and a pneumatic cylinder (5). A pressure difference resulting from different temperature levels of both high-pressure heat exchangers (1, 2) displaces the pneumatic cylinder (5), whereby the pneumatic cylinder (5) acts upon a compressor (40). In order to utilize the compression heat, the compressed gas is led through the primary side of the high-pressure heat exchanger (1) that functions as a collector. The stored compressed air is used for driving a turbine (12). The gas that is expanded by a turbine (12) cools down rapidly and is led over the primary side of the high-pressure heat exchanger (2) that functions as a cooler. A high-pressure heat exchanger system of the aforementioned type is suited for driving automobiles or as a stationary installation, e.g. on the roofs of buildings.

Description

"Vorrichtung zum Verdichten eines Gases mittels Sonnenenergie und/oder Umgebungswärme" "Device for compressing a gas using solar energy and / or ambient heat"
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten eines Gases mittels Sonnenenergie und/oder Umgebungswärme.The invention relates to a device for compressing a gas by means of solar energy and / or ambient heat.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Aus der US 5 259 363 ist eine Anlage zur Solarenergiegewinnung bekannt. Die Anlage verfügt über einen Solarkollektor, der mit einem Hochdruckwarmetauscher in Verbindung steht. Der mit Gas befüllte Hochdruckwarmetauscher ist über eine Turbine mit einem Wärmetauscher verbunden. Das Gas wird im Hochdruckwarmetauscher mit Hilfe des Solarkollektors (bei Sonnenschein) auf ein hohes Temperaturniveau gebracht und in eine Turbine geleitet. In der Turbine wird das Gas vollständig entspannt und weiter in einem nicht unter Hochdruck stehenden Wärmetauscher abgekühlt. Durch das vollständige Entspannen ist eine Pumpe notwendig, mit der das entspannte Gas wieder verdichtet und in den Hochdruckwarmetauscher eingespeist werden kann.From US 5 259 363 a plant for solar energy generation is known. The system has a solar collector that is connected to a high-pressure heat exchanger. The gas-filled high-pressure heat exchanger is connected to a heat exchanger via a turbine. The gas is brought to a high temperature level in the high-pressure heat exchanger with the help of the solar collector (when the sun is shining) and fed into a turbine. The gas in the turbine is completely expanded and further cooled in a heat exchanger that is not under high pressure. Due to the complete expansion, a pump is necessary with which the expanded gas can be compressed again and fed into the high-pressure heat exchanger.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung zu schaf- fen, bei der es nicht notwendig ist, das Gas für den Hochdruckwarmetauscher bei jedem Zyklus wieder vollständig zu verdichten und auch der Umgebungsluft Energie zu entziehen, um damit z.B. ein Auto anzutreiben.The invention aims to provide a device in which it is not necessary to completely compress the gas for the high pressure heat exchanger again in each cycle and also to extract energy from the ambient air in order to use it e.g. to drive a car.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs be- schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein erster Hochdruckwarmetauscher und ein zweiter Hochdruckwärmetau- scher vorgesehen sind, deren Sekundärseite ein unter Druck stehendes Gas ist, wobei der erste. Wärmetauscher der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist und/oder die beiden Wärmetauscher auf unterschiedlichen Temperaturniveaus liegen, dass ein Ver- dichter vorgesehen ist, der durch einen Pneumatikzylinder, der die zwischen den beiden Sekundärseiten entstehende Druckdifferenz ausnützt, antreibbar ist, dass der Verdichter Gas in einen Speicher fördert und dass eine Pumpe vorgesehen ist, um nach dem Druckausgleich das Gas der Sekundärseite des ers- ten Wärmetauschers in die Sekundärseite des zweiten Wärmetauschers zu pumpen und umgekehrt. Die sich zwischen den beiden Hochdruckwärmetauschern einstellende Druckdifferenz wird in dem Verdichter in mechanische Energie umgewandelt. Bei Druckausgleich herrscht im Inneren der beiden Hochdruckwärmetau- scher noch immer ein hoher Gasdruck im Vergleich zum Luftdruck der Umgebung.This object is achieved according to the invention by a device of the type described in the introduction in that a first high-pressure heat exchanger and a second high-pressure heat exchanger Shear are provided, the secondary side of which is a gas under pressure, the first. Heat exchanger is exposed to solar radiation and / or the two heat exchangers are at different temperature levels, so that a compressor is provided which can be driven by a pneumatic cylinder, which uses the pressure difference between the two secondary sides, so that the compressor conveys gas into a store and that a pump is provided to pump the gas from the secondary side of the first heat exchanger into the secondary side of the second heat exchanger and vice versa after the pressure equalization. The pressure difference between the two high pressure heat exchangers is converted into mechanical energy in the compressor. When the pressure is equalized, there is still a high gas pressure inside the two high-pressure heat exchangers compared to the atmospheric pressure in the environment.
Es ist vorteilhaft, wenn die Primärseite des zweiten Wärmetauschers zusätzlich das Gas ist, welches aus dem Speicher stammt, nachdem es in einer Nutzturbine entspannt wurde. Auf diese Weise wird die Expansionsenergie des Gases während dem Entspannen für die Abkühlung des zweiten Wärmetauschers genützt .It is advantageous if the primary side of the second heat exchanger is additionally the gas which comes from the store after it has been expanded in a utility turbine. In this way, the expansion energy of the gas is used for the cooling of the second heat exchanger during the expansion.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Primärseite des ersten Wärmetauschers das Gas ist, welches vom Verdichter in den Speicher gefördert wird. Dadurch wird auch die im Verdichter bei der Gasverdichtung entstehende Verdichtungswärme dem ersten Hochdruckwarmetauscher zugeführt. Nach dem Durchströmen des verdichteten Gases durch die Primärseite des ersten Hochdruckwarmetauschers wird das verdichtete Gas dem Druckspei- eher zugeführt.Furthermore, it is expedient if the primary side of the first heat exchanger is the gas which is conveyed into the store by the compressor. As a result, the compression heat generated in the compressor during gas compression is also fed to the first high-pressure heat exchanger. After the compressed gas flows through the primary side of the first high-pressure heat exchanger, the compressed gas is fed to the pressure reservoir.
Schließlich ist es zweckmäßig, wenn zur Förderung von weiterem Gas in den Druckspeicher, vorzugsweise über die Primärseite des ersten Wärmetauschers oder eines weiteren Wärmetauschers, zumindest ein weiterer Verdichter vorgesehen ist, der durch andere Energie, wie z.B. Bremsenergie, Windenergie oder aus Photozellen gewonnener elektrischer Energie, antreibbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Bremsenergie durch Energieumwandlung wieder in den Druckspeicher einzuspeisen.Finally, it is expedient if at least one further compressor is provided for conveying further gas into the pressure accumulator, preferably via the primary side of the first heat exchanger or a further heat exchanger, which is generated by other energy, such as braking energy, wind energy or electrical energy obtained from photocells , drivable is. In this way it is possible to feed the braking energy back into the pressure accumulator through energy conversion.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.An embodiment of the subject of the invention is shown in the accompanying drawings.
Die Fig. zeigt eine schematische Darstellung der erfin- dungsgemäßen Solaranlage mittels Hochdruckwärmetauschern. Die Anlage wird anhand eines Beispiels zum Antrieb eines Personenkraftfahrzeuges beschrieben.The figure shows a schematic representation of the solar system according to the invention by means of high-pressure heat exchangers. The system is described using an example for driving a passenger car.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGBEST EMBODIMENT OF THE INVENTION
Die Vorrichtung umfasst zwei Hochdruckwarmetauscher 1, 2, deren Sekundärseiten 1", 2" über eine Hochdruckrohrleitung miteinander verbunden sind. Der Hochdruckwarmetauscher 1 weist an seiner Oberfläche eine dunkle Farbbeschichtung 1'" auf, da er als Solarkollektor dient. Der Hochdruckwarmetauscher 2 verfügt an seiner Oberfläche zur Wärmeabgabe an die Umgebung über Kühlkörper 2'". Bei einem PKW bieten sich beispielsweise das Dach, der Front- und Heckbereich als große einstückige Flächen zur Kollektoranordnung (Hochdruckwarmetauscher 1) an. Der als Kühler des Systems wirkende Hochdruckwarmetauscher 2 wird beispielsweise im Unterboden des Fahrzeuges untergebracht. Die weiteren Komponenten der Anlage werden in Zuge der Beschreibung der Funktionsweise näher er- läutert. Die Sekundärseiten 1", 2" der Hochdruckwarmetauscher 1 und 2 sind über Rohrleitungen mit einem Pneumatikzylinder 5 verbunden. Bei Systemstart herrscht in den Sekundärkreisen 1", 2" der beiden Hochdruckwärmetauschern 1, 2 und im Pneumatikzylinder 5 der gleiche Druck, z.B. 500 bar. Die Ventile 8, 9, 9' und 31 sind geschlossen, die Ventile 32, 33 sind geöffnet. Durch die Sonneneinstrahlung auf den Hochdruckwärmetau- scher 1 erwärmt sich das Medium im Inneren und der Druck steigt an. Der Hochdruckwarmetauscher 2 befindet sich im Schatten und hat Umgebungstemperatur. Durch die steigende Temperatur im Hochdruckwarmetauscher 1 entsteht ein Über- druck, der den Kolben des Pneumatikzylinder 5 bewegt. Die Kolbenstange des Pneumatikzylinders 5 ist mit dem Kolben eines Verdichters 40 verbunden. Durch diese Bewegung wird auch der Kolben im Verdichter 40 verschoben. Nach weitgehend erfolgtem Druckausgleich werden die Ventile 32 und 33 geschlos- sen. Die Ventile 32' und 33' werden geöffnet und der Kolben des Pneumatikzylinders 5 wird wieder zurück in seine Ausgangsposition verschoben. Durch das Auskreuzen der Hochdruckrohrleitung zwischen den beiden Wärmetauschern 1 , 2 und dem Pneumatikzylinder 5, mit den Ventilen 32, 32' und 33, 33' be- wegt die Druckdifferenz im Sekundärkreis der beiden Hochdruckwarmetauscher 1, 2 den Kolben des Pneumatikzylinders 5 zurück in seine Ausgangsposition. Gleichzeitig wird über das Rückschlagventil 37 Frischluft in den Verdichter 40 angesaugt. Danach werden die Ventile 32', 33' wieder geschlossen. Eine Pumpe 6 pumpt den Inhalt der Hochdruckwarmetauscher 1 und 2 nach dem Öffnen der Ventile 8 und 31 gegeneinander um. Die Pumpe 6 wird entweder mit nicht nutzbarem Gasdruck aus dem Pneumatikzylinder 5 oder mit gespeichertem Gasdruck aus einem Speicher 11 angetrieben. Wird die Pumpe 6 mit Druckluft aus dem Speicher 11 betrieben, wird für die Pumpenlaufzeit das Ventil 9 geöffnet. Soll der Gasrestdruck aus dem Pneumatikzylinder 5 genutzt werden, wird alternativ (zu Ventil 9) das Ventil 9' geöffnet.The device comprises two high-pressure heat exchangers 1, 2, the secondary sides 1 ", 2" of which are connected to one another via a high-pressure pipeline. The high-pressure heat exchanger 1 has a dark color coating 1 '' on its surface, since it serves as a solar collector. The high-pressure heat exchanger 2 has heat sinks 2 '' on its surface for dissipating heat to the environment. In the case of a car, for example, the roof, the front and rear areas are large, one-piece surfaces for arranging the collector (high-pressure heat exchanger 1). The high-pressure heat exchanger 2, which acts as a cooler for the system, is accommodated, for example, in the underbody of the vehicle. The other components of the system are explained in more detail in the course of the description of the mode of operation. The secondary sides 1 ", 2" of the high-pressure heat exchangers 1 and 2 are connected to a pneumatic cylinder 5 via pipes. When the system is started, the secondary circuits 1 ", 2" of the two high-pressure heat exchangers 1, 2 and the pneumatic cylinder 5 have the same pressure, for example 500 bar. Valves 8, 9, 9 'and 31 are closed, valves 32, 33 are open. Due to the solar radiation on the high pressure heat exchanger shear 1, the medium inside heats up and the pressure rises. The high pressure heat exchanger 2 is in the shade and has an ambient temperature. The rising temperature in the high-pressure heat exchanger 1 creates an overpressure that moves the piston of the pneumatic cylinder 5. The piston rod of the pneumatic cylinder 5 is connected to the piston of a compressor 40. This movement also displaces the piston in the compressor 40. After the pressure has largely equalized, valves 32 and 33 are closed. The valves 32 'and 33' are opened and the piston of the pneumatic cylinder 5 is moved back to its starting position. By crossing out the high-pressure pipeline between the two heat exchangers 1, 2 and the pneumatic cylinder 5, with the valves 32, 32 'and 33, 33', the pressure difference in the secondary circuit of the two high-pressure heat exchangers 1, 2 moves the piston of the pneumatic cylinder 5 back into its starting position. At the same time, fresh air is drawn into the compressor 40 via the check valve 37. The valves 32 ', 33' are then closed again. A pump 6 pumps the contents of the high-pressure heat exchangers 1 and 2 against one another after the valves 8 and 31 have been opened. The pump 6 is driven either with unusable gas pressure from the pneumatic cylinder 5 or with stored gas pressure from a memory 11. If the pump 6 is operated with compressed air from the store 11, the valve 9 is opened for the pump running time. If the residual gas pressure from the pneumatic cylinder 5 is to be used, the valve 9 'is opened as an alternative (to valve 9).
Sind die Medien der Hochdruckwarmetauscher 1 und 2 gegen- einander umgepumpt, werden die Ventile 8, 9 oder 9' und 31 wieder geschlossen. Die Ventile 32, 22 werden wieder geöffnet. Das Medium im Hochdruckwarmetauscher 1 wird nun wieder durch die Sonneneinstrahlung erwärmt und das Medium im Hochdruckwarmetauscher 2 im Schatten abgekühlt. Das verdichtete, durch die Kompression erwärmte Gas im Verdichter 40 wird über das Rückschlagventil 36 durch die Pri- märseite 1' des Hochdruckwarmetauschers 1 geführt, wo die entstandene Kompressionswärme auf die Sekundärseite 1" übergeht. Nach dem Passieren des Hochdruckwarmetauschers 1 wird der im Verdichter 40 gewonnene Druck im Speicher 11 gespei- chert. Die im Speicher 11 gespeicherte Pressluft kann nun z.B. an einer Turbine 12 in mechanische Rotationsenergie umgewandelt werden. Der Arbeitsdruck beträgt zwischen 40 und 200 bar. Durch die Energieabgabe entspannt sich das vorher komprimierte Medium und kühlt ab. Dieser kalte Luftstrom wird nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben, sondern durch die Primärseite 2' des Hochdruckwarmetauschers 2 geleitet. Die Primärseite 2' des Hochdruckw rmetauschers 2 gibt Kälte an die Sekundärseite 2" ab und nimmt dafür Wärme von der Sekundärseite 2" auf. Das auf der Primärseite 2' austretende Gas ist erwärmt und kann über einen Vorwärmer 41 und ein Rückschlagventil 37 wieder von dem Verdichter 40 angesaugt werden.If the media of the high pressure heat exchangers 1 and 2 are pumped against each other, the valves 8, 9 or 9 'and 31 are closed again. The valves 32, 22 are opened again. The medium in the high-pressure heat exchanger 1 is now warmed up again by the solar radiation and the medium in the high-pressure heat exchanger 2 is cooled in the shade. The compressed gas heated by the compression in the compressor 40 is discharged through the check valve 36 through the pressure märseite 1 'of the high pressure heat exchanger 1, where the resulting compression heat is transferred to the secondary side 1 ". After passing the high pressure heat exchanger 1, the pressure obtained in the compressor 40 is stored in the memory 11. The compressed air stored in the memory 11 can now be, for example, at a Turbine 12 can be converted into mechanical rotational energy. The working pressure is between 40 and 200 bar. The energy released relaxes the previously compressed medium and cools down. This cold air flow is not released into the environment unused, but through the primary side 2 'of the high-pressure heat exchanger 2 The primary side 2 'of the high-pressure heat exchanger 2 gives off cold to the secondary side 2 "and, for this purpose, absorbs heat from the secondary side 2". The gas emerging on the primary side 2' is heated and can be re-heated via a preheater 41 and a check valve 37 are sucked in by the compressor 40.
Weiters wird die Aufwärmzeit des Hochdruckwarmetauschers 1 bzw. die Abkühlzeit des Hochdruckwarmetauschers 2 durch die jeweils herrschende Umgebungstemperaturen bzw. die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungslufttemperatur der Sonnenseite 19 und der Umgebungslufttemperatur der Schattenseite 14 verkürzt. Eine typische Temperaturdifferenz beträgt 15 K. Durch die Temperaturdifferenz der Umgebungsluft zwischen Son- nen- und Schattenseite entsteht eine Druckdifferenz zwischen der Sekundärseite 1" des Hochdruckwarmetauschers 1 und der Sekundärseite 2" des Hochdruckwarmetauschers 2 unabhängig von der Sonneneinstrahlung auf den Hochdruckwarmetauscher 1. Diese Druckdifferenz bewegt wieder den Kolben des Pneumatik- Zylinders 5 und den Kolben des Verdichters 40.Furthermore, the warm-up time of the high pressure heat exchanger 1 or the cooling time of the high pressure heat exchanger 2 is shortened by the prevailing ambient temperatures or the temperature difference between the ambient air temperature on the sun side 19 and the ambient air temperature on the shadow side 14. A typical temperature difference is 15 K. The temperature difference of the ambient air between the sun and shade side creates a pressure difference between the secondary side 1 "of the high-pressure heat exchanger 1 and the secondary side 2" of the high-pressure heat exchanger 2, regardless of the solar radiation on the high-pressure heat exchanger 1. This pressure difference moves again the piston of the pneumatic cylinder 5 and the piston of the compressor 40.
Das Rückgewinnen von Bremsenergie erfolgt durch Einspeisung der mechanischen Energie in einen Gasverdichter 21. Alternativ kann der Gasverdichter 21 auch mit anderen (z.B. erneuerbaren) Energieformen 23, z.B. Windenergie, angetrieben wer- den. Der Gasverdichter 21 saugt Frischluft an und leitet diese komprimiert, in der Leitung 20 durch ein Rückschlagven- til 24 über die Primärseite 1' des Hochdruckwarmetauschers 1 zum Speicher 11. Die Kompressionswärme des Verdichters 21 wird vor der Speicherung der Druckluft im Druckspeicher 11 ebenfalls über die Primärseite 1' des Hochdruckwarmetauschers 1 geleitet um diesen zu erwärmen. Durch den Wärmeübergang von der Primärseite 1' auf die Sekundärseite 1" im Hochdruckwarmetauscher 1 kommt wie bereits beschrieben zu einem Druckunterschied zwischen den Sekundärseiten 1", 2" der Hochdruckwarmetauscher 1 und 2. Zur zusätzlichen Kühlung des Hochdruckwarmetauschers 2 wird Wind bzw. Fahrtwind über die Kühlkörper 2"' des Hochdruckwarmetauschers 2 geleitet.The braking energy is recovered by feeding the mechanical energy into a gas compressor 21. Alternatively, the gas compressor 21 can also be driven with other (for example renewable) forms of energy 23, for example wind energy. The gas compressor 21 draws in fresh air and directs it in compressed form, in the line 20 through a non-return valve. til 24 via the primary side 1 'of the high-pressure heat exchanger 1 to the memory 11. The compression heat of the compressor 21 is also conducted before the storage of the compressed air in the pressure accumulator 11 via the primary side 1' of the high-pressure heat exchanger 1 in order to heat it. Due to the heat transfer from the primary side 1 'to the secondary side 1 "in the high-pressure heat exchanger 1, as already described, there is a pressure difference between the secondary sides 1", 2 "of the high-pressure heat exchanger 1 and 2. For additional cooling of the high-pressure heat exchanger 2, wind or head wind is generated via the Heatsink 2 "'of the high pressure heat exchanger 2 passed.
Es ist auch sinnvoll entsprechend dimensionierte Hochdruckwarmetauscher 1, 2 als Heizung oder Kühlung im Fahrgastraum zu installieren. Die eventuell vorhandene Ansaugluftvorwär- mung mit dem Vorwärmer 41 sollte im durch Sonne bestrahlten Bereich liegen, um einen entsprechenden Wirkungsgrad, zu erreichen. Verdichter 40, Pumpe 6, Speicher 11 können die Stellen der heutigen Aggregate in Fahrzeugen einnehmen. Die An- triebseinheit im Fahrzeug kann zentral über den bestehenden Antriebsstrang mittels Druckluftmotor oder Turbine bzw. dezentral direkt über die Radnabe erfolgen.It is also sensible to install appropriately dimensioned high-pressure heat exchangers 1, 2 as heating or cooling in the passenger compartment. The possibly existing intake air preheating with the preheater 41 should be in the area irradiated by the sun in order to achieve a corresponding efficiency. Compressor 40, pump 6, storage 11 can take the places of today's units in vehicles. The drive unit in the vehicle can take place centrally via the existing drive train using a compressed air motor or turbine, or decentrally directly via the wheel hub.
Die Solaranlage ist auch für einen stationären Betrieb, z.B. auf Hausdächern, geeignet. Die gewonnene Energie kann vor Ort gespeichert werden und muss nicht in ein Stromnetz gespeist werden.The solar system is also suitable for stationary operation, e.g. on house roofs. The energy obtained can be stored on site and does not have to be fed into a power grid.
Mit Windkraftanlagen ist es unter Einsatz von entsprechend ausgelegten Gasverdichtern 21 möglich, den Wirkungsgrad zu steigern, um auch Windböen und stärkere Winde zu nutzen. Jede Rotordrehung führt unweigerlich zu einer Bewegung des Gasverdichters 21. Die Verdichtungswärme kann gleichfalls über einen oder mehrere Hochdruckwarmetauscher 1, 2 genutzt werden. Mit entsprechenden Speichern 11 ist es möglich Energie vor Ort zu speichern. Die gespeicherte Energie wird bei Bedarf zur Abdeckung von Lastspitzen verwendet. Dies ermöglicht auch ein wirtschaftliches Betreiben von Kleinwindkraftwerken . Über die Hochdruckwarmetauscher kann auch Restwärme vonWith wind turbines, it is possible to increase the efficiency using appropriately designed gas compressors 21 in order to also use wind gusts and stronger winds. Each rotation of the rotor inevitably leads to a movement of the gas compressor 21. The heat of compression can also be used via one or more high-pressure heat exchangers 1, 2. With appropriate stores 11, it is possible to store energy on site. The stored energy is used to cover peak loads if required. This also enables small wind power plants to be operated economically. Residual heat from can also be removed via the high pressure heat exchanger
Kraftwerken, Maschinen, etc. wirtschaftlich genutzt werden. Power plants, machines, etc. can be used economically.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : PATENT CLAIMS:
1. Vorrichtung zum Verdichten eines Gases mittels Sonnenenergie und/oder Umgebungswärme, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Hochdruckwarmetauscher (1) und ein zweiter Hochdruckwarmetauscher (2) vorgesehen sind, deren Se- kundärseite ein unter Druck stehendes Gas ist, wobei der erste Wärmetauscher (1) der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist und/oder die beiden Wärmetauscher (1, 2) auf unterschiedlichen Temperaturniveaus liegen, dass ein Verdichter (40) vorgesehen ist, der durch einen Pneumatikzylin- der (5), der die zwischen den beiden Sekundärseiten entstehende Druckdifferenz ausnützt, antreibbar ist, dass der Verdichter (40) Gas in einen Speicher (11) fördert und dass eine Pumpe (6) vorgesehen ist, um nach dem Druckausgleich das Gas der Sekundärseite (1") des ersten Wärmetauschers (1) in die Sekundärseite (2") des zweiten Wärmetauschers (2) zu pumpen und umgekehrt.1. Device for compressing a gas using solar energy and / or ambient heat, characterized in that a first high-pressure heat exchanger (1) and a second high-pressure heat exchanger (2) are provided, the secondary side of which is a pressurized gas, the first heat exchanger ( 1) is exposed to solar radiation and / or the two heat exchangers (1, 2) are at different temperature levels, that a compressor (40) is provided, which is operated by a pneumatic cylinder (5), which uses the pressure difference between the two secondary sides , it is drivable that the compressor (40) conveys gas into a store (11) and that a pump (6) is provided to, after the pressure equalization, the gas of the secondary side (1 ") of the first heat exchanger (1) into the secondary side ( 2 ") of the second heat exchanger (2) and vice versa.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärseite (2') des zweiten Wärmetauschers (2) zusätzlich das Gas ist, welches aus dem Speicher (11) stammt, nachdem es in einer Nutzturbine (12) - entspannt wurde .2. Device according to claim 1, characterized in that the primary side (2 ') of the second heat exchanger (2) is additionally the gas which comes from the memory (11) after it has been expanded in a utility turbine (12).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärseite (1') des ersten Wärmetauschers3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the primary side (1 ') of the first heat exchanger
(1) das Gas ist, welches vom Verdichter (40) in den Spei- eher (11) gefördert wird.(1) is the gas which is delivered by the compressor (40) into the reservoir (11).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung von weiterem Gas in den Druckspeicher (11), vorzugsweise über die Primärseite des ersten Wärmetauschers (1) oder eines weiteren Wärmetauschers, zumindest ein weiterer Verdichter (21) vorgesehen ist, der durch andere Energie, wie z.B. Bremsenergie, Windenergie oder aus Photozellen gewonnener elektrischer Energie, antreibbar ist. 4. The device according to claim 1, characterized in that at least one further compressor (21) is provided for conveying further gas into the pressure accumulator (11), preferably via the primary side of the first heat exchanger (1) or a further heat exchanger other energy, such as Braking energy, wind energy or electrical energy obtained from photocells, can be driven.
EP02704469A 2001-03-16 2002-03-15 Device for compressing a gas by using solar energy and/or ambient heat Withdrawn EP1377751A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT4112001 2001-03-16
AT0041101A AT410966B (en) 2001-03-16 2001-03-16 DEVICE FOR COMPRESSING A GAS BY MEANS OF SOLAR ENERGY AND / OR AMBIENT HEAT
PCT/AT2002/000084 WO2002075154A1 (en) 2001-03-16 2002-03-15 Device for compressing a gas by using solar energy and/or ambient heat

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1377751A1 true EP1377751A1 (en) 2004-01-07

Family

ID=3673765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02704469A Withdrawn EP1377751A1 (en) 2001-03-16 2002-03-15 Device for compressing a gas by using solar energy and/or ambient heat

Country Status (16)

Country Link
EP (1) EP1377751A1 (en)
JP (1) JP2004522898A (en)
KR (1) KR20030084976A (en)
CN (1) CN1498310A (en)
AT (1) AT410966B (en)
AU (1) AU2002238276B2 (en)
BR (1) BR0208107A (en)
CA (1) CA2440459A1 (en)
EA (1) EA005229B1 (en)
HR (1) HRP20030738A2 (en)
MX (1) MXPA03008305A (en)
NO (1) NO20034116L (en)
NZ (1) NZ528439A (en)
PL (1) PL363542A1 (en)
WO (1) WO2002075154A1 (en)
YU (1) YU72503A (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT414268B (en) * 2004-06-08 2006-10-15 Int Innovations Ltd HEAT ENGINE
DE102005053857B4 (en) * 2005-11-11 2008-11-13 Manfred Carlguth Plant for converting solar thermal energy into mechanical energy
MD3918G2 (en) * 2008-02-26 2009-12-31 Институт Энергетики Академии Наук Молдовы Heat pump plant for heat supply system
CN101302945B (en) * 2008-07-10 2011-04-27 张中和 Equipment for generating energy by fluid temperature difference
ITNA20080071A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Connecta S R L ENERGY GENERATION SYSTEM FROM SOLAR THERMAL.
MD148Z (en) * 2009-03-27 2010-10-31 Борис ЛАЗАРЕНКУ Solar panel
CN101968040A (en) * 2009-07-27 2011-02-09 黄得锋 Heat energy conversion device and complete energy collection device thereof
GB201003105D0 (en) * 2010-02-24 2010-04-14 Isentropic Ltd Improved heat storage system
US9518786B2 (en) 2010-02-24 2016-12-13 Energy Technologies Institute Llp Heat storage system
AT511637B1 (en) * 2011-06-20 2013-08-15 Innova Gebaeudetechnik Gmbh TECHNICAL SYSTEM FOR GAS COMPRESSION USING TEMPERATURE AND PRINTING DIFFERENCES
AT511077B1 (en) 2011-08-16 2012-09-15 Seyfried Andrea Mag HIGH PRESSURE GAS DRIVE UNIT
CN104061029B (en) * 2014-05-16 2015-12-30 张中和 A kind of solar energy heating fluid temperature difference supercharging air power generating equipment
CN109654632B (en) * 2018-12-02 2020-12-18 江苏科兴电器有限公司 Multi-energy complementary comprehensive energy management system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB205504A (en) * 1922-10-12 1925-01-12 Tito Romagnoli Solar heat actuated pumping units
US4295342A (en) * 1977-10-27 1981-10-20 James Parro Heat exchange method using natural flow of heat exchange medium
US4150923A (en) * 1978-04-20 1979-04-24 Wardman John C Reciprocating pump powered by solar and wind energy
EP0267992A1 (en) * 1986-11-17 1988-05-25 Michael Andrew Minovitch Condensing atmospheric engine and method
GB2158215A (en) * 1984-04-26 1985-11-06 Fook Chong Chai Cooling plant
US5259363A (en) * 1991-12-23 1993-11-09 Lolar Logistics, Inc. Solar roofing system
AUPM859994A0 (en) * 1994-10-04 1994-10-27 Thermal Energy Accumulator Products Pty Ltd Apparatus and method relating to a thermovolumetric motor
US5622057A (en) * 1995-08-30 1997-04-22 Carrier Corporation High latent refrigerant control circuit for air conditioning system
DE19545308A1 (en) * 1995-12-05 1997-06-12 Asea Brown Boveri Convective counterflow heat transmitter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO02075154A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
NO20034116L (en) 2003-11-17
ATA4112001A (en) 2003-01-15
NO20034116D0 (en) 2003-09-16
KR20030084976A (en) 2003-11-01
EA200301021A1 (en) 2004-02-26
EA005229B1 (en) 2004-12-30
YU72503A (en) 2004-09-03
CA2440459A1 (en) 2002-09-26
HRP20030738A2 (en) 2005-06-30
AU2002238276B2 (en) 2006-05-25
BR0208107A (en) 2004-03-02
CN1498310A (en) 2004-05-19
AT410966B (en) 2003-09-25
WO2002075154A1 (en) 2002-09-26
PL363542A1 (en) 2004-11-29
NZ528439A (en) 2004-07-30
MXPA03008305A (en) 2004-10-15
JP2004522898A (en) 2004-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT410966B (en) DEVICE FOR COMPRESSING A GAS BY MEANS OF SOLAR ENERGY AND / OR AMBIENT HEAT
EP2265453B1 (en) Cooling arrangement and method for cooling a temperature-sensitive assembly of a motor vehicle
EP2574739A1 (en) Assembly for storing thermal energy and method for its operation
EP2823156B1 (en) System for storing and outputting thermal energy
DE202005003611U1 (en) Thermal electric station for producing and storing electrical energy comprises a compressed air storage unit with heat exchangers for thermally coupling the station and the compressed air storage unit
DE102012206296A1 (en) Plant for storage and delivery of thermal energy and method of operation thereof
EP1759116B1 (en) Heat engine
DE102019007992A1 (en) Device and method for energy recovery for an electrically powered motor vehicle
EP2748435A1 (en) Installation for storing electrical energy
DE102012217142A1 (en) A method for loading and unloading a storage medium in a heat storage and installation for carrying out this method
DE102007034025A1 (en) Hydraulic hybrid drive for vehicle i.e. motor vehicle, has heat regeneration device regenerating heat energy from hot exhaust gas and/or cooling agent of internal combustion engine and supplying heat energy into part of hydraulic system
DE102009024776A1 (en) Vehicle e.g. commercial vehicle, has pump device for conveying working fluid to heat exchanger that is loaded with thermal energy and arranged deeper than cooler of fluid circuit in bottom area of vehicle in vehicle vertical direction
EP2336680A2 (en) Air conditioning device with pressure transmitter and method for operating an air conditioning device
DE1149573B (en) Thermal power plant with a gas turbine system consisting of a compressor, combustion chamber and gas turbine
DE102004008093B4 (en) Operating process for compressed gas engine involves using heat pump unit to circulate fluid for heating and transfer of heat to compressed gas
DE102017011851A1 (en) Arrangement for converting thermal energy from heat loss of an internal combustion engine
DE102013211398A1 (en) Waste heat recovery system for an internal combustion engine
DE102009030146A1 (en) Energy storage has a compressor to give compressed air for conversion into mechanical energy to drive an electricity generator
DE102011108067A1 (en) System for producing electrical energy from ambient heat in house, has generator supplying current to electric motor of compressor and auxiliary aggregates to produce cycle result and using surplus current as regenerative energy
DE2304783A1 (en) THERMAL POWER PLANT
CH708686A2 (en) Pressure gas drive.
DE102016010272A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR RECOVERING THERMAL ENERGY FOR A COMBUSTION ENGINE
DE102014002335A1 (en) Method and device for providing compressed air
DE2826396A1 (en) Independent drive for road vehicle accessories - using steam turbine driven by engine heat has heat exchangers mounted near radiator and under vehicle body
DE102005038615A1 (en) Energy conversion device for power plant has pressure change cylinder, compressed air store and hydraulic cylinder all able to turn in working plane

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20030910

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20051001