EP1470631A2 - Verfahren und einrichtung zur umwandlung der energie - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur umwandlung der energie

Info

Publication number
EP1470631A2
EP1470631A2 EP02798693A EP02798693A EP1470631A2 EP 1470631 A2 EP1470631 A2 EP 1470631A2 EP 02798693 A EP02798693 A EP 02798693A EP 02798693 A EP02798693 A EP 02798693A EP 1470631 A2 EP1470631 A2 EP 1470631A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
energy
heat pipe
working
evaporator
liquid
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Withdrawn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
EP02798693A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Luchinskiy
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 EP1470631A2 publication Critical patent/EP1470631A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • 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
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/065—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a Rankine cycle
    • F03G6/067—Binary cycle plants where the fluid from the solar collector heats the working fluid via a heat exchanger
    • 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
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/068—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having other power cycles, e.g. Stirling or transcritical, supercritical cycles; combined with other power sources, e.g. wind, gas or nuclear
    • 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
    • F03G7/002—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using the energy of vibration of fluid columns
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/90—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
    • F24S10/95—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation having evaporator sections and condenser sections, e.g. heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/06—Control arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/185—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators using fluid streams
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N35/00—Magnetostrictive devices
    • H10N35/101—Magnetostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. generators, sensors
    • 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
    • Y02E10/44—Heat exchange systems
    • 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

Definitions

  • thermodynamic processes such as Stirling engines, trough power plants, TmTn power plants and some chemical (and thermochemical) processes have an essential practical importance.
  • photovoltaics it is known a method for converting energy, called photovoltaics, in which the solar radiation or light energy can be converted into electrical energy by the absorption of photons in a semiconductor.
  • the specified method enables generation of electrical energy in facilities that do not contain any mechanically movable components, no combustion of the fuels and no consumption of working materials (see, for example, A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch “Solar Energy: Photovoltaics", BG Teubner Stuttgart, 1997; HM Hubbard, P. Notari, S. Deb, S. Awerbach “Progress in Solar Energy Technologies and Applications", American Solar Energy Society, January 1994.)
  • Photovoltaics are effective and superior to other methods when it comes to generating locally low power with low energy consumption in the form of sunlight (or light from other sources), e.g. the supply of calculators, parking ticket machines, and for very low outputs of some household appliances etc.
  • thermophotovoltaic a method for converting the energy, called thermophotovoltaic, in which the infrared radiation in a semiconductor is converted into electrical energy.
  • thermophotovoltaic need extremely high temperatures of the source (of at least lO 'OO degrees Celsius). This temperature is reached by burning fuels (usually propane is used in experimental generators). At the output there is an efficiency of about 5% of the energy of the incoming infrared radiation (in relation to the total energy applied, ie the energy released during the combustion of fuels, the efficiency is even lower). (SZb "Spectrum of Science", January 1999, p.86-91).
  • thermal solar power erta This method is currently at a stage of experimental investigation. No data have yet been obtained that would guarantee the possibility of industrial use of this method.
  • thermodynamic methods of converting solar and thermal energy are considered to be better developed methods with regard to practical applicability. waste heat energy, into electrical or other useful forms of energy.
  • the methods for converting the energy are known, in which the solar radiation energy is converted into electrical energy in thermal solar power plants.
  • the solar radiation energy is converted into the thermal energy of a working body, and this thermal energy is converted into mechanical energy using a heating machine.
  • the energy obtained in this way is then converted into electrical energy by a mechanoelectric converter.
  • the Stirling method is known to be the most acceptable, according to the current state of knowledge, methods of thermodynamic methods for mass consumption. This can mainly the technical solution offered and described here are opposed.
  • a far more important parameter is the ratio of the output power of the solar energy converter to its dimensions (including the ratio N out / S, where N out - the output power, and S - the area occupied by the converter). This parameter is similar to efficiency, but not identical to it. As shown above, a converter with high efficiency can have an insignificantly low output.
  • the invention specified in claims 1 to 7 for the method and in 17 to 19 for the device is based on the problem, the efficiency of the method and the ratio of the output power of the converter implementing the method in terms of its sizes and by the maximum utilization of the Sorrnen radiation energy (by frequency spectrum and intensity), thus also by minimizing the energy conversion intermediate losses and eliminating the need to convert the solar radiation energy into mechanical energy in the intermediate phase.
  • This problem is solved by the features listed in claims 1 to 7 and 17 to 19.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that the possibility of generating the electrical energy is achieved with a high output power and a high efficiency in relation to the sizes of the converter. This will do so achieved that with the proposed construction principle of an energy conversion system, which is based on the physical basis of the already known system of the heat pipe (heat pipe), the energy of the gas flow of the working body of the heat pipe is converted directly into another type of energy, ultimately into electrical energy.
  • the high speed of recording is, in particular, that the possibility of generating the electrical energy is achieved with a high output power and a high efficiency in relation to the sizes of the converter.
  • the process is based on physical effects that occur during evaporation and condensation of a working fluid on porous structures.
  • the devices that implement the proposed method are not forced to contain the mechanically movable components.
  • the subject invention has a broader field of application compared to existing solar or thermal electrical converters. This is due to the fact that the method presented allows both low-power plants that can already use a small temperature gradient and also medium and high-power plants.
  • S gr Sperim the surface area of the surface of that boundary between the working materials of the energy converter or between the working material of the energy converter and the material of the input energy feeder from which the energy enters the system
  • S P erim the area of the surface of the geometric figure that limits the volume of the device in which the energy release process takes place.
  • Carburetor internal combustion engine is very large, where the fuel used is previously atomized, which increases the total area of the surface of the simultaneously reacting substance. This gives a high output power (because a lot of energy in a short time
  • the fuel is not atomized beforehand, its effectiveness drops rapidly, and a car, for example, which would be equipped with such an engine, could then not be driven.
  • S gr is the area of the boundary between the working fluid of the heat pipe and the walls of the wicking cavities that this working fluid fills.
  • the wick is an end part of the energy conversion system.
  • the element of the energy supply system that contacts the working fluid has been made in the form of a separate construction element.
  • the energy is not conducted into the material or into the capillary of the wick, but through separate elements of the construction, which are not identical to the wick, to the working fluid.
  • S gr is the area of the boundary 'between the working fluid of the heat pipe and the developed surface of the material of the energy conversion system that contacts the working fluid, the wick not being an end part of the energy conversion system.
  • S gr is the area of the boundary between the working liquid of the heat pipe and the working gas of the heat pipe.
  • This area of the limit S gr can be significantly increased by appropriate construction of the wick, which forms a large contact area of the working liquid with the working gas in a small volume.
  • the wick can have the shape of a spiral, for example.
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in claim 15.
  • the development according to claim 15 enables the output power to be increased by increasing the temperature gradient between the evaporator and the condenser of the heat pipe.
  • This principle can of course also be used for the supply of energy not only to the heat pipe converter, but also for the supply of any converter that is driven by solar radiation or radiation.
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in claim 16 for the method and in 29 to 30 for the device.
  • the development according to claims 16, 29 and 30 enables the use of the method for utilizing the industrial waste heat contained in the flow of a certain gas or liquid.
  • the evaporator of the heat pipe is placed in this stream and the condenser outside of this stream is in thermal contact with the coolant.
  • the entire heat pipe energy converter is outside of the above. Electricity is placed, and the energy of this current is supplied to the evaporator of the heat pipe using a specific heat exchanger.
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in claims 31 and 32.
  • the further development according to patent claims 31 and 32 enables a further conversion of the energy into a form that can be used in a traditional manner.
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in claims 33 to 40.
  • the further development according to claims 33 to 40 enables the conversion of the thermal energy into the electrical energy in the facilities in which the mechanically moving parts are missing.
  • the gas movement energy of the heat pipe first converted into the energy of acoustic vibrations, which is then converted into electrical energy.
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in claims 41 to 49.
  • the further development according to patent claims 41 to 49 enables generation of electrical energy with the help of a heat pipe through the joint action of the acoustic vibrations and the energy of the solar radiation on the energy converter.
  • claims 50 and 51 Another possible variant of the embodiment of the invention is specified in claims 50 and 51.
  • the development according to claims 50 and 51 enables the conversion of the energy of the gas movement of the heat pipe into the electrical energy at low gas flow speeds.
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in claim 52.
  • the development according to claim 52 makes it possible to simplify the energy supply by using a Fresnel lens or a Fresnei mirror.
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in claims 53 to 59.
  • the further development according to patent claims 53 to 59 enables a direct conversion of the thermal energy of the gas of the heat pipe into the electrical energy according to the MHD generation principle.
  • claims 60 to 65 Another variant of the embodiment of the invention is specified in claims 60 to 65.
  • the development according to claims 60 to 65 enables generation of high electrical voltage by a direct conversion of the gas energy of the heat pipe into the electrical energy according to the electrostatic generation principle.
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in claim 66.
  • the development according to claim 66 enables the energy of the gas of the heat pipe to be converted into electrical energy by the combination of the MHD generation principle and the electrostatic generation principle,
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in claims 67 and 68.
  • the further training according to patent claims 67 and 68 enables: a) the application of the offered method in microsystem technology (in nanotechnology) for the energy supply or control of microscopic devices and systems, and b) the creation with nanotechnological methods (e.g. using the LIGA method) ) the microsystem energy converter for macroscopic general technical purposes, ie -for the operation of ordinary macroscopic devices.
  • the proposed method is implemented in a system that includes a device that consists of at least 2 hermetic, hollow, communicating chambers, the inner surface of which is designed by the capillary structure.
  • One of the chambers is called an evaporator, the other chamber is called a condenser.
  • the heat or solar energy is conducted to the evaporator.
  • the capillary structure is filled with a working fluid, the evaporation temperature (condensation temperature) is selected depending on the working conditions, i.e. of temperatures in which the evaporator and the condenser are located.
  • the volume and pressure of the working body increase steeply in the evaporator as a result of its evaporation at the pore structure (capillary structure).
  • a reverse process takes place in the capacitor. This means that in 2 neighboring chambers 2 explosive (implosions) and opposite signs in terms of their properties run continuously - a steep increase in volume and pressure of the working body (gas) and its steep decrease.
  • the energy of this high-speed (including supersonic) gas flow can be effective, i.e. with relatively small losses, can be converted into other useful types of energy, including in electrical energy.
  • various further developments of this method are explained in the present description, each further development being shown depending on the goals and the areas of application of the converter.
  • the principle “S gr / S pe ri m » 1 ”(see above) is implemented, ie the energy is brought in to (from) the entire mass of the working body simultaneously, and not only to '- (from) the surface that limits the volume occupied by the work body, which gives the possibility 1) to significantly increase the performance of the device, and 2) to reduce the intermediate energy losses by shortening the absorption and further conversion time of the incoming energy by significantly lowering the working body.
  • This radiation conductor can be of considerable length, and thus the energy converter can be placed in the immediate vicinity of the cooling coolant, where this coolant is at the minimum temperature.
  • the cooling coolant For example in the ocean or deep sea water to a certain depth, or in groundwater. In the latter case, the radiation guide is placed in the borehole. This gives the possibility of increasing the temperature gradient between the evaporator and the condenser, and ultimately the efficiency and the output power of the device.
  • Solar energy is introduced into the radiation conductor, e.g. from the sun-concentrating devices, e.g. from the Fresnel lens or from the Fresnel mirror; or with these two methods at the same time.
  • thermal energy is supplied to the evaporator.
  • the evaporator of the heat pipe is placed in this stream and the condenser outside of this stream is in thermal contact with the coolant. Or else it will. entire heat pipe energy converter outside of the above Electricity is placed, and the energy of this current is supplied to the evaporator of the heat pipe using a specific heat exchanger.
  • the method can also be used in nanotechnology (in microsystem technology) for the energy supply or control of microscopic devices and systems, as well as for the creation with nanotechnological methods (e.g. by LIGA method) of microsystem energy converters, which consist of a large number of microscopic ones Modules exist, and for macroscopic general technical purposes, ie can be used to operate ordinary macroscopic devices.
  • nanotechnological methods e.g. by LIGA method
  • microsystem energy converters consist of a large number of microscopic ones Modules exist, and for macroscopic general technical purposes, ie can be used to operate ordinary macroscopic devices.
  • Fig.l a picture of the general scheme of the implementation of the method (above - Fig a). For comparison, a diagram of the implementation of the method according to the Stirling method (FIG. 1.b) is touched down;
  • thermo-photoelectric converter with conversion by the photoconductive piezo semiconductor
  • 6 a a possible JBU vector diagram for a thermoelectric (gas flow electrical) drop converter with the conversion according to the MHD generation principle
  • thermoelectric gas flow electrical
  • FIG. A schematic image of the implementation of the method with the placement of the energy converter under the water or under the earth's surface in the groundwater (a); on the water surface without using the radiation guide (b); and in cosmic apparatus (c);
  • the generator of electrical energy 1 is installed in the heat pipe 2 in such a way that the energy converter 3 for the gas flow of the heat pipe into other types of energy is arranged inside the heat pipe, for example at the location of the maximum flow velocity.
  • the heat pipe 2 contains the evaporator 4, the condenser 5, the working body in the liquid phase 6, in the gaseous phase 7 and the circuit for the recovery of liquid 8.
  • the liquid can be recovered in the circuit ' 8 by Capillary, gravitational, centrifugal or other types of forces or their combinations.
  • thermosiphon is a special case of the heat pipe, 'in which takes place the recovery of the fluid by gravitational forces.
  • the term “heat pipe” also includes the thermosiphon, including devices that contain, among other things, a few or more evaporators, condensers and transport teeth, all of which can have any shape (not just the cylindrical shape) and any size ,
  • the feed 10 of the sun or. Thermal energy is generated directly or through energy supply system 20, ie through additional devices for concentration and. the transfer of solar or thermal energy (e.g. mirrors, lenses (including Fresnel mirrors or lenses 24), solar collectors, solar radiation guide 25 (including light guides), heat transport devices etc.) to the evaporator of the heat pipe.
  • the energy is dissipated (by means of energy dissipation system 21) from the condenser either directly through the radiation, which can be effective in space, or through a coolant: the condenser can be placed in the coolant (e.g. water, external air, etc.) either immersed directly or connected to it by heat transfer devices.
  • the coolant e.g. water, external air, etc.
  • the solar radiation can also be fed directly to the capillary structure (the wick) of the heat pipe in the evaporator through the transparent jacket of the heat pipe or through a light conduction or other optical system, and in general if the external energy is in the form of radiation is supplied to the evaporator of the heat pipe, the jacket of the evaporator or the wick, or both of them can be made of a material transparent to this radiation, and the radiation energy in this case becomes the wick or the working fluid directly or through a optical radiation or conducting 'system supplied.
  • Fig. 3 shows a variant of the energy conversion of the flow of the working gas 7 into the energy of the acoustic vibrations with the subsequent conversion into electrical energy with the aid of a piezoelectric converter i
  • Fig. 4 shows a variant of the energy conversion of the flow of the working gas 7 into the energy of the acoustic vibrations - with the subsequent conversion into electrical energy with the aid of a magnetostrictic converter.
  • the energy of the gas flow 7 of the heat pipe is converted into the energy of the acoustic vibrations with the help of the Hartmann generator 12, or with one of its modifications.
  • you place the acoustoelectric transducer for. B. the piezoelectric transducer 13 or the magnetostrictic transducer 14.
  • the electrical energy of the transducers mentioned is brought to the external stress of the consumer.
  • acoustic vibrations including ultrasonic and acoustic vibrations, one can use any other generator of acoustic vibrations instead of the Hartmann generator, e.g. B. a pipe, a siren, a membrane or string generator, or a generator that uses the vibrations of the solid body in the gas flow, etc.
  • Fig. 5 shows a variant of the energy conversion of the flow of the working gas 7 into the energy of the acoustic vibrations with the subsequent conversion into electrical energy with the aid of the piezo semiconductor converter 15, which has photoconductive properties, for. B. Cd S.
  • the transducer 15 is placed in the inner space of the heat pipe in the zone of acoustic vibrations of the generator 12, analogously to the description for the transducer 13. However, the surface of the transducer 15 is placed under the transparent window 17 in the wall of the heat pipe. The sunlight 19 falls directly through this window or via an optical system onto the surface of the crystal 16. Under the action of the acoustic vibrations of the generator 12 in the piezo semiconductor 16, an acoustic EMF takes place, which strongly depends on the exposure in photoconductive crystals.
  • Two independent currents of solar radiation can be directed onto the evaporator 4 of the heat pipe and onto the converter 15 '.
  • the energy of the acoustic vibrations can be fed to the acoustoelectric transducer either directly in the gas flow channel of the heat pipe or through the sound conductor 18. In the latter case, one places the acoustoelectric transducer (or the photoacoustic transducer) outside the heat pipe.
  • thermomechanoelectric converter in the implementation of the registered method is not excluded.
  • the kinetic energy of the working gas of the heat pipe can be converted into mechanical rotational energy or into mechanical vibrations of a working body, which is then converted into electrical energy with the aid of a mechano-electrical converter.
  • This working body e.g. a turbine
  • the variant of the method implementation shown has the disadvantage with respect to all other variants that devices which enable this method must contain mechanically moving parts.
  • Variants of the implementation of the method are described below, which are basically expedient for creating the medium and higher output powers. This is made possible on the basis of the energy conversion of the gas flow into electrical energy according to the MHD generation principle or according to the electrostatic generation principle.
  • the electroconductive gas (plasma) or the electroconductive liquid in the MHD generators flows in a magnetic field and crosses its lines of force. This leads to the deflection of the charges with different signs in different directions, and thus to the separation of the electrical charges contained in the liquid (or in the gas). This in turn leads to the generation of electrical energy.
  • the effectiveness of the magnetohydrodynamic generation is limited in that the achievement of the high electrical gas conductivity in the gas MHD generators is problematic; Liquids have a high electrical conductivity in the liquid MHD generators, but it is problematic to bring them to high flow rates.
  • the working body turns out to be the mixture of the gas and the liquid phase, and the electric charges are deflected in the magnetic field together with the drops of the atomized liquid that contains them.
  • the liquid is introduced into the gas stream, atomized, electrically charged with the drops and left together with the above-mentioned one.
  • Gas flow in a magnetic field (or in crossed electric and magnetic fields) fly like in a normal MHD generator.
  • the further work and energy consumption is carried out in the usual way for the MHD generators, that is either with the help of electrodes (MHD conduction generators), or by the decrease in the inducing currents (MHD induction generators).
  • FIG. 6 a shows a possible vector diagram for a drop converter with the conversion according to the MHD generation principle.
  • J flow of gas flow
  • B magnetic flux density
  • U electrical voltage
  • This device contains at least one narrow tube, one end of which is in the gas stream and the other end is in the liquid, which has a free area. This free surface of the liquid borders with the gas that is either resting with respect to this liquid or moves opposite it at a lower speed than the speed of the gas flow with respect to the second tube end of the atomizer.
  • the resulting pressure difference based on the Bemodli principle forces the liquid to rise in the tube and flow into the gas flow.
  • the liquid in the heat pipe is recovered using a transport zone, which is created by a narrow and a wide section located one behind the other.
  • the atomizer tube is inserted into the narrow section and the body for trapping charged drops into the wide section.
  • the free surface of the liquid, which collects from the discrete droplet form into the continuous liquid form, comes into contact with the gas in the broad part of the stream.
  • the powder instead of the drops of the liquid, the powder can also be used in all of the variants of carrying out the method mentioned. However, this is less convenient because of the problems with the organization of the recovery circuit.
  • the process according to the electrostatic generation principle is carried out by using the liquid particles (atomized liquid) as one of the working bodies: charges are separated from the working bodies as in an ordinary electrostatic generator by stringing or bumping these working bodies together, or in which one charges the charges in the working bodies by means of electrostatic induction, after which the bodies charged in this way move away from one another in the room.
  • the electrical voltage generated in the usual electrostatic generators e.g., in the Van de Graaff generator
  • the output power of the known devices is so low because the speed of the charge transfer is limited by the speed of the movement of the mechanical system parts and by the area of the surface of the solid working body - the charge transporter.
  • the liquid particles, for. B. emitted into the gas flow using an atomizer When realizing the method according to the claimed claims, the liquid particles, for. B. emitted into the gas flow using an atomizer.
  • the above-mentioned liquid working body is electrically charged by the friction or collisions with another solid or liquid working body.
  • the other working body In the first case (friction) the other working body is placed at the nozzle outlet of the atomizer.
  • the other African ⁇ er, z. B. in the form of a row of rods or a network, placed in the gas flow in the path of the liquid particles.
  • the separation of the charges of the working bodies and the removal of the charged liquid particles from the other working body takes place on the basis of the energy of the gas flow.
  • the total area of the surfaces of the liquid particles is considerably larger than all the area of the surface of the fixed charge transporters (e.g. belts in ordinary electrostatic generators; b) The device lacks mechanically movable components which would limit the speed of charge transfer. This eliminates the two causes of the power limitation that exist in the existing electrostatic generators by the offered method and device.
  • FIG. 7 shows a schematic image of the implementation of the method with the placement of the energy converter 26 under the water or under the surface of the earth in the ground water (a); on the water surface without using the radiation guide (b); and in cosmic apparatus (c);
  • the increase in output power is achieved by increasing the temperature differential between the evaporator and the condenser of the heat pipe by having the converter 26, i.e. the condenser and the evaporator are placed in a location where the condenser is easy to cool (e.g. in deep ocean water or in underground water in a borehole), and solar energy 10, or radiation energy from another source, becomes the evaporator passed through a radiation conductor 25, which in this case is elongated.
  • This principle can of course also be used not only for supplying the energy to the heat pipe converter, but also for supplying any solar or radiation-driven converter.
  • the evaporator 4 of the heat pipe is placed in this stream 22, and the condenser 5 outside of this stream in thermal contact with the coolant 23. Or else, the entire heat pipe energy converter is outside the above. Electricity is placed, and the energy of this current is supplied to the evaporator of the heat pipe using a specific heat exchanger.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Verfahren zur Umwandlung von Energie, bei dem die Sonnenenergie oder die Wärmeenergie oder die Strahlungsenergie zum Verdampfer (4) des Wärmerohres direkt, durch ein fokussierendes System, bzw. durch ein Strahlungsleiter (20) zugeleitet wird, und in die Energie des Arbeitsgases des Wärmerohres infolge deren Absorption durch die Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres umgewandelt wird, wobei die Energie der Bewegung des Gases des Wärmerohres wird in andere nicht thermische Energiearten, schliesslich u.a. in elektrische Energie, umgewandelt. Die Energieumwandlung in andere, nicht thermische, Energiearten innerhalb des Wärmerohres, in seiner Transportzone, erfolgt, wonach diese Energie in ihrer nicht thermischen Form aus dem inneren Teil (1) des Wärmerohres hinausgeleitet wird. Dabei wird die Sonnen- Wärme- bzw. Strahlungsenergie im Verdampfer zum ganzen Arbeitskörper gleichzeitig herangeführt, d.h. gleichzeitig zu seiner grossen, weit entwickelten Oberfläche.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung der Energie
Es gibt eine Reihe verschiedener Nerfahren zur Umwandlung vom Solarenergie in elektrische Energie, die im wesentlichen folgende Grundlagen haben:
- Absorption von Photonenenergie des Sonnenlichts durch einen Halbleiter (Photovoltaik)
- Absorption der Energie von Infrarotphotonen, die von brennenden Körpern abstrahlen, z.B. von brennendem Propan (Thermophotovoltaik), durch einen Halbleiter sukzessive Umwandlung der Sonnenenergie in Wärmeenergie, anschließend in chemische und schließlich in elektrische Energie
- Umwandlung der Sonnenenergie in die Energie des Wasserdampfes mit anschließender Umwandlung in elektrische Energie mit konventionellen Methoden
- Umwandlung der Sonnenenergie in die Wärmeenergie eines Gases mit anschließender Umwandlung in elektrische Energie anhand eines Stirlingmotors
- Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie in großen Behältern mit Salzwasser auf der Grundlage des Effekts, daß die Wärmeenergie der Sonnenstrahlung in den tiefen Schichten der Salzlösungen (wird gewöhnlich gleichzeitig mit der Entsalzung benutzt) gespeichert wird
- Biologische Nerfahren (Solarfarmen): Umwandlung der Sonnenenergie in die Energie der chemischen Verbindungen in lebenden Pflanzen durch die Photosynthese mit anschließender Verarbeitung und Verbrennung der entstehenden Stoffe mit dem Ziel der Energiegewinnung
In der Realität haben von diesen Methoden eine wesentliche praktische Bedeutung die Photovoltaik, einige thermodynamische Verfahren, wie Stirling-Motoren, Rinnen-Kraftwerke, TmTnkraftwerke und einige chemische (und thermochemische) Verfahren.
All diese Verfahren haben ihre Stärken und Schwächen, wie auch bestimmte Bereiche ihrer effektiven Anwendung und die Grenzen der Anwendbarkeit, insbesondere: Photovoltaik
Es ist bekannt ein Verfahren zur Umwandlung der Energie, genannt Photovoltaik, bei dem die Sonnenstrahlungs- oder Lichtenergie in elektrische Energie durch die Absorption von Photonen in einem Halbleiter umgewandelt werden kann. Das angegebene Verfahren ermöglicht Erzeugung von elektrischer Energie in Einrichtungen, die keine mechanisch bewegliche Bauteile enthalten, keine Verbrennung der Treibstoffe sowie kein Verbrauch von Arbeitsmaterial aufweisen, (s. z.B. A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch "Sonnenenergie: Photovoltaik", B.G. Teubner Stuttgart, 1997; H.M. Hubbard, P. Notari, S. Deb, S. Awerbach "Progress in Solar Energy Technologies and Applications", American Solar Energy Society, January 1994.)
Photovoltaik ist effektiv und anderen Methoden überlegen, wenn es um die Erzeugung lokal kleiner Leistungen bei geringer Energiezufuhr in Form von Sonnenlicht (oder Licht aus anderen Quellen) geht, wie z.B. die Versorgung von Taschenrechnern, Parkscheinautomaten, und für sehr geringe Leistungen einiger Haushaltsgeräte etc.
Diese Methode ist aber uneffektiv für die Erzeugung großer Leistungen (z.B. Kraftwerke) aufgrund des' physikalischen Prinzips, weil ausschließlich ein sehr enger Frequenzbereich des Lichtes genutzt wird, der zur Freisetzung von Elektronen im Halbleiter fuhrt. Der gesamte restliche Teil der 'Sonnenenergie, ca. 95%, wird nicht genutzt.
Damit die Nachteile des o. g. Verfahrens sind ein relativ niedriger Wirkungsgrad und die hohen Kosten, sowie große Ausmaßen der Einrichtung im Vergleich zu der erbringenden Leistung. Außerdem gibt es eine physikalische Grenze des Wirkungsgrades, die auf keinen Fall überschritten werden kann, da Einrichtungen die dieses Verfahren ermöglichen, nur die Energie der in dem Halbleitermaterial absorbierten Photonen in die elektrische Energie umwandeln, d. h. einen schmalen Teil des Spektrums vom ganzen Bereich der Sonnenstrahlung. Es gibt auch eine physikalische Grenze der Intensität der einfallenden Strahlung, die gebraucht werden kann, da die elektrische Ausgangsleistung trotz der Überschreituαg eines bestimmten Intensitätsniveaus nicht mehr steigen wird. Außerdem besteht eine Reihe von Unbequemlichkeiten, die mit der Notwendigkeit verbunden sind, große, wertvolle Arbeitsflächen, auf die das Sonnenlicht direkt und widerstandslos einfallen soll, vor Schmutz und mechanischen Schäden ständig zu bewahren.
Für die Nutzbarmachung der industriellen Abwärme sind die photovo Itaischen Methoden selbstverständlich nicht anwendbar.
Thermophotovoltaik
Es ist bekannt ein Verfahren zur Umwandlung der Energie, genannt Thermophotovoltaik, bei dem die Inf arotstrahlung in einem Halbleiter in Elektrische Energie umgewandelt wird. Dieser Forschungsrichtung wird sehr viel Aufmerksamkeit geschenkt, und in diese Richtung werden beträchtliche Mitteln investiert, obwohl sie derzeit noch keine industrielle Anwendung finden kann. Dies geschieht nicht nur wegen der Perspektive den Sonnenstrahlungsband weit effektiver zu nutzen (d.h. nicht nur den sichtbaren, sondern auch den infraroten Teil des Sonnenstrahlungsbandes). Als die Hauptnutzungsperspektive könnte diese Methode die Möglichkeit der Utilisierung der indμstriellen Abwärme geben. Diese Anwendung ist nicht minder, sondern vielleicht weit wichtiger als die Sonnenenergienutzung, denn zurzeit wird in Form von industrieller Abwärme mindestens 30-40% der gesamten produzierten Enprgie verloren, und diese Energieverluste wirken dazu noch als thermische Verschmutzer. Zur gegenwärtigen Zeit, d.h. auf der derzeitigen Etappe der Entwicklung, brauchen jedoch die thermophotovoltaische Verfahren extrem hohe Temperaturen der Quelle (von mindestens lO'OO Grad Celsius). Diese Temperatur wird durch die Verbrennung von Brennstoffen erreicht (in der Regel wird in experimentellen Generatoren Propan benutzt). Am Ausgang wird Wirkungsgrad von etwa 5% der Energie der eintretenden Infrarotstrahlung (in Bezug auf die gesamte aufgebrachte Energie, d.h. die bei der Verbrennung von Brennstoffen freigesetzt wurde, ist der Wirkungsgrad noch niedriger). (S. Z.b. „Spektrum der Wissenschaft", Januar 1999, s.86-91).
Damit befindet sich diese Methode zur Zeit in einem Stadium der experimentellen Untersuchung. Dabei sjnd noch keine Daten gewonnen worden, die die Möglichkeit der industriellen Nutzung dieses Verfahrens garantieren würden. thermischen Solarkraft erta
Als besser entwickelte Methoden in Bezug auf praktische Anwendbarkeit gelten die thermodynamischen Verfahren der Umwandlung von Sonnen- und thermischer Energie, u.a. der Abwärrneenergie, in elektrische bzw. andere nützliche Energieformen.
Es sind bekannt die Verfahren zur Umwandlung der Energie, bei der die Sonnenstrahlungsenergie in thermischen Solarkraftwerken in die elektrische Energie umgewandelt wird. Dabei wird die Sonnenstrahlungsenergie in die Wärmeenergie eines Arbeitskörpers, und diese Wärmeenergie anhand einer Wärmemaschine in die mechanische Energie umgewandelt. Die auf diese Weise gewonnene Energie wird dann durch einen mechanoelektrischen Umwandler in die elektrische Energie umgewandelt. (S. Z.b. Zeitschrift "Spektrum der Wissenschaft", Dossier 5 "Klima und 'Energie", 1999, S. 100-103. ; A. Wokaun, „Erneuerbare Energien", B.G. Teubner Stuttgart-Leipzig, 1999; VDI-Lexikon Energietechnik, Düsseldorf: VDI- Verlag, 1994, hrsg. v. H.Schaefer.)
Die gemeinsame Nachteile dieser Verfahren sind die großen Energieverluste, so wie auch die Notwendigkeit die Sonnenstrahlungsenergie oder die Wärmeenergie zunächst in die mechanische Energie umzuwandeln, was den Wirkungsgrad erniedrigt und das Vorhandensein der mechanisch bewegten Bauteile in den Einrichtungen voraussetzt, durch die dieses Verfahren realisiert wird.
Turπikraftwer e und Rmneπkraftwerke
Darüber hinaus die Turmkraftwerke und die Rinnenkraftwerke haben folgende Nachteile, die die Grenzen ihrer Anwendung bestimmen: Erstens, sehr große (schon konstruktionsbedingte)
Zwischenverluste bei der Streuung.
Zweitens, wiederum schon konstruktionsbedingte, sehr große Abmessungen der Anlagen und eine große Gesamtfläche, die von solcher Anlage eingenommen wird. Anders ausgedrückt, man kann sie effektiv nur in Wüstengebieten mit andauernd starker Sonneneinstrahlung vom wolkenlosen Himmel nutzen, wobei das genutzte Areal nur vom geringen Wert sein darf, um ein kleines Wohngebiet oder ein kleines Industrieobjekt durch ein flächenmäßig großes
Kraftwerk zu versorgen.
Die kleinen lokalen Einrichtungen sind konstruktionsbedingt nicht möglich.
Stirhπg - Verfahren
Als am ehesten akzeptable, nach heutige Wissenstand, Verfahren von thermodynamischen Methoden für den Massenverbrauch, ist das Stirling - Verfahren bekannt. Diesem kann hauptsächlich die hier angebotene und beschriebene technische Lösung entgegengestellt werden.
Das bereits existierende Stirling- Verfahren:
Erlaubt in wesentlichen die Konstruktion von kleinen, jedoch auch von mittelgroßen
Energieumwandlern. (Im Vergleich dazu , die Turmkrafverke und die Rinnenkraftverke ausschließlich als große Anlägen existieren können; und auf der anderen Seite, erlaubt das in dieser . Beschreibung vorgeschlagene Verfahren die Konstruktion des gesamten
„Spektrums" der Energieumwandler: sowohl Anlagen niedriger Leistung, die schon ein geringes Temperaturgefälle nutzen können, als auch Anlagen mittlerer und höherer Leistung).
Das Stirling- Verfahren hat folgende Vorteile, die es heute zu dem meist akzeptierten Energieumwandlungsverfahren in der Sonnenenergetik machen:
• Das Stirling- Verfahren erlaubt die Nutzung schon kleiner Temperaturdifferenzen (Es gibt Demonstrationsmotoren, die anhand von Temperaturdifferenzen zwischen menschlichen Händen und der Umgebungsluft arbeiten)
• Es besitzt theoretisch einen hohen Wirkungsgrad für die Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie.
In der Praxis jedoch treten zusätzlich Verluste auf bei der Umwandlung in elektrische Energie. Darüber hinaus finden die Arbeitsvorgänge wegen der notwendigen Kompression und Expansion des Arbeitsgases nur relativ langsam statt, was weitere Verluste mit sich bringt.
Hier sollten die entscheidenden Nachteile etwas detaillierter beschreiben werden, weil diese in der Fachliteratur über das Stirlingverfahren nicht unmittelbar ersichtlich hervorgehoben werden, und es bleibt unklar, warum so ein gutes Verfahren nicht alle übrigen Methoden in der Praxis verdrängt:
Erstens, schon in der Konstruktion ist eine erheblich geringe'Ausgangsleistung verborgen, da den Arbeitsvorgängen nur langsame Prozesse der Wärmedehnung und die Gaskompression mit einer Temperatur, die weit höher des Siedepunktes liegt, zugrunde liegen.
Zweitens, bezüglich des Wirkungsgrades: in den Beschreibungen gibt es normalerweise 3 folgende Missverständnisse, die in der Regel nicht beachtet werden.
1. Der Wirkungsgrad (WG) ist, bekanntlich, ein Verhältnis von Nutzarbeit Ap zu der verbrauchten Arbeit AVer: WG = Ap/Aver. Oder auch das Verhältnis von Nutzleistung Np zu der verbrauchten Leistung Nver: WG = Np Nver. Anders ausgedrückt, WG = Ap/Aver = Ap x t / Averx t = Np/Nver, wobei t die Zeit ist. D.h. die Zeit t verringert sich, und das Wirkungsgrad der Anlage hängt bei dieser Berechnung nicht davon ab, in welcher Zeit diese Arbeit erfolgt war. Damit kann bei dieser Berechnung ein sehr hoher Wirkungsgrad auch bei Geräten, die eine unbedeutend kleine (d.h. praktisch nutzlose) Leistung besitzen, entstehen.
2. Wenn geschrieben wird, dass der Wirkungsgrad des Stirling-Motors 50% erreichen kann, so geht es dabei erstens, um den Wirkungsgrad der Umwandlung von Wärmeenergie eines Erhitzers in mechanische Energie des Stirling-Motors, und es werden dabei die weiteren Verluste für die Umwandlung der mechanischen in elektrische Energie nicht berücksichtigt. Zweitens, dabei wird folgende hypothetische Situation angenommen: Stirling-Motor bekommt seine Energie von einem thermoisolierten Erhitzer mit einer unendlichen Wärmekapazität, und gibt sie an einen gleichen Kühler weiter. In der Realität ist es aber nicht so. Wenn die Energie von der Sonne kommt, so erfolgt gleichzeitig ihre Rückstreuung in den Raum; Wenn von einer äußeren Wärmequelle, so „wartet" die Wärmeenergie in der Kontaktzone mit den Kolben des Stirling-Motors nicht, solange bis das Arbeitsgas des Stirling-Motors bei seiner langsamen Dehnung diese Energie aufnimmt, und wird ebenfalls durch Rückstrahlung, Wärmeleitung und Konvektion verstrahlt. Damit sind die tatsächlichen Verluste um so mehr, und der tatsächliche Wirkungsgrad um so kleiner, je länger der Prozess dauert, und damit je kleiner die Ausgangsleistung des Energieumwandlers ist. Deshalb ist der reale Wirkungsgrad des Stirlingmotors in Wirklichkeit nicht groß.
3. Damit das Diagrammbild, das die Arbeit des Sonnenbetriebenen Stirling-Motors beschreibt, nicht wesentlich vom idealen Diagramm des Carnot-Zyklus (Carnot-Prozeß) abweicht und der Stirling-Motor einen hohen Wirkungsgrad hat, muss dieser langsam arbeiten. Langsame Arbeit bedeutet niedrige Ausgangsleistung. Damit ist die Forderung nach einem hohen Wirkungsgrad und nach einer großen Ausgangsleistung physikalisch für den Stirlingmotor unvereinbar und sind gegensätzliche Forderungen zu seiner konstruktive Ausführung.
Hier sollte man auch eine allgemeine Anmerkung bezüglich jener Parameter machen, die überhaupt die Arbeitseffektivität der Sonnenenergieumwandler charakterisieren. Sonnenenergie in Form von Sonnenstrahlung ist „unentgeltlich". Es gibt keine Aufwendungen für die Gewinnung, die Verarbeitung oder für den Transport dieser Energie. Ihr nicht-genutzter Teil wandelt sich nicht in schädliche Schadstoffe, die in die Umwelt gelangen; im Gegenteil, der genutzte Teil dieser Energie wird aus dem natürlichen Kreislauf des Energieumlaufs entnommen. Deshalb ist in der Tat der Wirkungsgrad an sich nicht der Hauptparameter, der den Sonnenenergieumwandler charakterisiert, und es ist nicht der Selbstzweck, einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen.
Ein weit wichtigerer Parameter ist das Verhältnis der Ausgangsleistung des Sonnenenergieumwandlers zu seinen Ausmaßen (u.a. das Verhältnis Naus /S, wo Naus - die Ausgangsleistung, und S - die vom Umwandler eingenommene Fläche sind). Dieser Parameter ist ähnlich dem Wirkungsgrad, aber nicht mit ihm identisch. Wie oben gezeigt wurde, kann ein Umwandler mit einem hohen Wirkungsgrad eine unbedeutend kleine Ausgangsleistung haben.
Aus diesen Gründen, einer in Wirklichkeit relativ geringen Leistung und eines geringen Wirkungsgrades, erlangt das Stirling- Verfahren bisher keine breite allgemeine praktische Anwendung.
Patentansprüchen Ibis 7 und 17 bis 19 Ibis 7„ 17 bis 19
Der in den Patentansprüchen 1 bis 7 für das Verfahren und in 17 bis 19 für die Einrichtung ,angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Wirkungsgrad des Verfahrens und das Verhältnis der Ausgangsleistung des das Verfahren realisierenden Konverters bezüglich seiner Größen wie durch die maximale Ausnutzung der Sorrnenstrahlungsenergie (nach Frequenzspektrum und Intensität), so auch durch die Minimierung der Energieumwandlungszwischenverluste und Ausschließung der Notwendigkeit der Umwandlung der Sonnenstrahlungsenergie in die mechanische Energie in der Zwischenphase, zu erhöhen. Dieses Problem wird durch die in den Patentansprüchen 1 bis 7 und 17 bis 19 aufgeführten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Möglichkeit der Erzeugung der elektrischen Energie bei einer hohen Ausgangsleistung und einem hohen Wirkungsgrad im Verhältnis zu den Größen des Konverters erreicht wird. Dies wird dadurch erreicht, daß mit dem vorgeschlagenen Bauprinzip eines Energieumwandlungssystems, welches auf der physikalischen Grundlage des bereits bekannten Systems des Wärmerohres (Heat Pipe) basiert, die Energie der Gasströmung des Arbeitskörpers des Wärmerohres ummittelbar in eine andere Energieart, letztlich in die elektrische Energie, umgewandelt wird. Die hohe Geschwindigkeit der Aufnahme . und der Umwandlung der Energie durch den Arbeitskörper, und damit minimale Energiezwischenverluste, eine höhere Ausgangsleistung und der Wirkungsgrad bei gleicher Temperaturdifferenz werden dadurch erreicht, dass statt eines langsamen Prozesses der Wärmeausdehnung und -kompression eines Gases dem Verfahren physikalische Effekte zugrunde liegen, die beim Verdampfen und dem Kondensieren einer Arbeitsflüssigkeit auf porösen Strukturen entstehen. Dazu die Einrichtungen, die das vorgeschlagene Verfahren realisieren, sind nicht gezwungen die mechanisch beweglichen Bauteile zu enthalten. Außerdem weist die betreffende Erfindung einen breiteren Anwendungsbereich im Vergleich zu existierenden solar- oder wärmeelektrischen Wandlern auf. Dies ist dadurch begründet, daß das vorgestellte Verfahren sowohl Anlagen niedriger Leistung, die schon ein geringes Temperaturgefälle nutzen können, als auch Anlagen mittlerer und höherer Leistungen zuläßt.
8.. 0
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 8 für das Verfahren und in 20 für die Einrichtung angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 8 und 20 ermöglicht die Vergrößerung des Druckgefalles zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator und damit die Vergrößerung der Leistung des Flusses (Stroms) des Arbeitsgases aus dem Verdampfer in den Kondensator, und auch die Vergrößerung der Effektivität von Überführung der rückgewonnenen Arbeitsflüssigkeit durch die Transportzone anhand der Anwendung von verschiedenen Dochtaufsätzen, bzw. deren Fragmente, die sich in ihren physikalischen Eigenschaften voneinander unterscheiden, in verschiedenen Arbeitszonen des Wärmerohres.
9 bis _4....~Zlbis 28
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 9 bis 14 für das Verfahren und in' 21 bis 28 für die Einrichtung angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 9 bis 14 und 21 bis 28 ermöglicht die Erhöhung des Wirkungsgrades und der Ausgangsleistung des Energieumwandlers durch die Verminderung der Energiezwischenverluste und die Verkürzung der Absorptionszeit der eintretenden (input) Energie durch Arbeitsflüssigkeit des Umwandlers durch die unrnittelbare Zuleitung der eintretenden Energie in die Kanäle (Kapillare) des Dochtes bzw. in die Materialien des Dochtes, bzw. in die o.g. Kanäle und in die o.g. Materialien gleichzeitig, und damit wird die unmittelbare Zuleitung der eintretenden Energie in die Arbeitsflüssigkeit gleichzeitig von der großen Fläche der Flüssigkeitsoberfläche erzielt.
Dabei geht auch der Teil der Energie nicht verloren, der von der Arbeitsflüssigkeit an einem bestimmten Abschnitt der Grenze „Arbeitsflüssigkeit - Material des Dochtes" nicht absorbiert wurde, sondern breitet sich weiter durch das Material des Dochtes aus, und wird von der Arbeitsflüssigkeϊt am anderen Abschnitt deren Grenze mit dem Material des Dochtes absorbiert.
Für die Beschreibung ist es bequemer die Parameter Sgr Sperim eirrzuführen, wo Sgr - die Fläche der Oberfläche jener Grenze zwischen den Arbeitsstoffen des Energieumwandlers bzw. zwischen dem Arbeitsstoff des Energieumwandlers und dem Material des Eingangsenergiezuleiters ist, von welcher die Energie in das System hineinkommt, und SPerim - die Fläche der Oberfläche der geometrischen Figur, die das Volumen der Einrichtung begrenzt, in welchem der Energiefreisetzungsprozess stattfindet. Beispiele:
Man sollte anmerken, dass der Wert dieses Parameters in einem gewöhnlichen Diesel- bzw.
Vergaser- Verbrennungsmotor sehr groß ist, wo die genutzten Brennstoffe zuvor zerstäubt wird, wodurch die Summenfläche der Oberfläche des gleichzeitig reagierenden Stoffes vergrößert wird. Damit erzielt man eine hohe Ausgangsleistung (da viel Energie in kurzer
Zeit freigesetzt wird) und einen hohen Wirkungsgrad der Umwandlung dieser Energie in nützliche Arbeit (da die schnell freigesetzte und die schnell „nützlichabgezogene" Energie schafft es nicht in dieser kurzen Zeit sich nach Außen nutzlos zu zerstreuen). Wenn im
Verbrennungsmotor der Brennstoff zuvor nicht zerstäubt wird, fällt seine Effektivität rapide ab, und ein Auto z.B., das mit einem solchen Motor versehen wäre, könnte man dann nicht fahren.
Praktisch das gleiche Prinzip der Sicherstellung von hohem Wert des Parameters Sgr/Sperim wird in Artilleriegeschossen und in Schusspatronen eingesetzt, wo in einem kleinen Volumen eine große „Fläche der gleichzeitigen Reaktion" der
Reaktionsstoffe - der Energiequellen - das Schießpulver und das den Sauerstoff enthaltende
Gas „eingepackt" wird. In der Sonήenenergetik wurde dieses Prinzip bis heute nicht benutzt, und in der Fachliteratur wird dieser Parameter, der de-fakto die bestehende physikalische
Charakteristik der Effektivität des Energieumwandlers widerspiegelt, nicht erwähnt.
Für das in der Erfindung betrachtende Verfahren und ihn realisierende Einrichtungen ist der obengenannte Parameter SgJSPerim unerlässlich für die Charakterisierung von 2 Prozessen:
1. Die Absorption der Sonnenstrahlungsenergie bzw. anderer Strahlungsenergien bzw. anderer Energie vom Material des Dochtes bzw. von einem anderen Energiezuleiter durch die Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres, und
2. Die Freisetzung der Energie beim Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit auf den Poren des Dochtes im Verdampfer - Übergang der inneren thermischen Energie der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres in potenzielle und kinetische Energie des Arbeitsgases des Wärmerohres.
Im ersten (1) Prozess ist Sgr die Fläche der Grenze zwischen der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres und den Wänden der Dochthöhlen, die diese Arbeitsflüssigkeit füllt. Wobei der Docht ein Endteil des Energiezuwandlungssystems ist.
Es können aber Konstruktionen bestehen, in denen das mit der Arbeltsflüssigkeit kontaktierende Element des Energiezuleitungssystems in Form eines separaten Konstruktionselements gemacht wurde. Mit anderen Worten wird die Energie nicht in das Material bzw. in die Kapillare des Dochtes hineingeleitet, sondern durch separate Elemente der Konstruktion, die nicht mit dem Docht identisch sind, zu der Arbeitsflüssigkeit zugeleitet. In diesem Fall ist Sgr die Fläche der Grenze' zwischen der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres und der weit entwickelten Oberfläche des mit der Arbeitsflüssigkeit kontaktierenden Materials des Energiezuwandlungssystems, wobei der Docht kein Endteil des Energiezuwandlungssystems ist.
Im zweiten (2) Prozess ist Sgr die Fläche der Grenze zwischen der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres und dem Arbeitsgas des Wärmerohres.
Beim Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit durch oder ohne das Sieden, und deren Umwandlung in das Arbeitsgas, wird die innere thermische Energie der Arbeitsflüssigkeit in potenzielle und kinetische Energie des Arbeitsgases, umgewandelt. Dabei erfolgt das Verdampfen der Flüssigkeit aus der Kapillarstruktur und deren Kondensation in der Kapillarstruktur viel intensiver, als analoge Erscheinungen auf einer glatten freien Oberfläche dieser Flüssigkeit, da a) (die Hauptursache) der Dampfdruck über dem Kapillarmeniskus bei der gleichen Temperatur, und damit auch die Bedingungen der Gasbildung und der Kondensation über der Kapillarstruktur anders sind, als über der freien Flüssigkeϊtsoberfläche, und b) (eine zusätzliche geometrische Ursache) die Summenfläche der Oberfläche der Grenze der Flüssigkeit^ die sich in den Kapillaren befindet, wird mit ihrem Dampf über den Kapillaren im Vergleich zu der Fläche der flachen freien Flüssigkeitsoberfläche durch die Krümmung der Menisken größer.
Diese Fläche der Grenze Sgr kann durch entsprechende Konstruktion des Dochtes, der eine große Kontaktfläche der Arbeitsflüssigkeit mit dem Arbeitsgas in einem kleinen Volumen bildet, wesentlich vergrößert werden. Der Docht kann z.B. die Form einer Spirale haben.
Dabei sollte man anmerken, dass das gleiche Prinzip „Sgr/SPerim >:> 1" nicht nur in der hier angebotenen und beschriebenen technischen Lösung angewandt werden kann, sondern auch überhaupt in der Strahlungsenergetik, u.a. in Lösungen, die allgemein weniger effektiv sind (z.B. im Stirling- Verfahren).
Die Anwendung dieses Prinzips in anderen Bereichen, die nicht mit dem hier beschriebenen Bereich identisch sind (im Stirling- Verfahren, in den Sonnenkollektoren, in den Kernpumpen etc.), ist ebenfalls in der allgemeinen Ansprüche 9 und 10 erfasst.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 15 angegeben. Die Weiterbildung nach dem Anspruch 15 ermöglicht die Erhöhung der Ausgangsleistung durch die Erhöhung des Temperaturgefälles zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator des Wärmerohres. Dies wird dadurch erreicht, dass der Umwandler, d.h. der Kondensator und der Verdampfer werden an einen Ort plaziert, wo der Kondensator einfach zu kühlen ist (z.B. im ozeanischen Tiefwasser oder im Bodenwasser unter der Erde in einem Bohrloch), und die Sonnenenergie, bzw. die Strahlungsenergie aus anderer Quelle, wird zum Verdampfer durch einen Strahlungsleiter geleitet, der in diesem Fall langgestreckt ist. Dieses Prinzip kann natürlich auch für die Zuleitung der Energie nicht nur zum Wärmerohr-Umwandler genutzt werden, sondern auch für die Speisung eines beliebigen Sonnen- bzw. stxahlungsangetriebenen Umwandlers.
16..39 und 30
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 16 für das Verfahren und in 29 bis 30 für die Einrichtung angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 16, 29, und 30 ermöglicht der Verwendung des Verfahrens für die Utilisierung der Industrieabwärme, die im Strom eines bestimmten Gases oder einer Flüssigkeit enthalten ist. In diesem Fall wird der Verdampfer des Wärmerohres in diesem Strom plaziert, und der Kondensator außerhalb dieses Stroms im thermischen Kontakt mit dem Kühlmittel. Oder aber wird der gesamte Wärmerohr-Energieumwandler außerhalb des o.g. Stroms plaziert, und die Energie dieses Stroms wird zum Verdampfer des Wärmerohres mit Hilfe eines bestimmten Wärmetauschers zugeleitet.
31....32
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 31 und 32 angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 31 und 32 ermöglicht eine weitere Umwandlung der Energie in eine auf traditionelle Weise nutzbare Form.
33 bis 40
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 33 bis 40 angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 33 bis 40 ermöglicht die Umwandlung der Wärmeenergie in die elektrische Energie in den Einrichtungen, in denen die mechanisch bewegten Teile fehlen. Dabei wird die Gasbewegungsenergie des Wärmerohres erst in die Energie der akustischen Schwingungen umgewandelt, die anschließend in die elektrische Energie umgewandelt wird.
41 bis 49
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 41 bis 49 angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 41 bis 49 ermöglicht Erzeugung elektrischer Energie mit der Hilfe eines Wärmerohres durch die gemeinsame Einwirkung der akustischen Schwingungen und der Energie der Sonnenstrahlung auf den Energieumwandler.
SO und 51
Eine andere mögliche Variante der Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 50 und 51 angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 50 und 51 ermöglicht die Umwandlung der Energie der Gasbewegung des Wärmerohres in die elektrische Energie bei niedrigen Geschwindigkeiten der Gasströmung.
52
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 52 angegeben. Die Weiterbildung nach dem Anspruch 52 ermöglicht die Energiezufuhr durch die Nutzung einer Fresnel-Linse bzw. einer Fresnei-Spiegel zu vereinfachen.
53 bis 59
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 53 bis 59 angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 53. bis 59 ermöglicht eine direkte Umwandlung der Wärmeenergie des Gases des Wärmerohres in die elektrische Energie nach dem MHD-Generationsprinzip.
60 bis 65
Eine andere Variante der Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 60 bis 65 angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 60 bis 65 ermöglicht Erzeugung hoher elektrischer Spannung durch eine direkte Umwandlung der Gasenergie des Wärmerohres in die elektrische Energie nach dem elektrostatischen Generationsprinzip.
66
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 66 angegeben. Die Weiterbildung nach dem Anspruch 66 ermöglicht die Energie des Gases des Wärmerohres in die elektrische Energie durch die Kombination des MHD-Generationsprinzips und des elektrostatischen Generationsprinzips umzuwandeln,
67,68....„69
Eine Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 67 und 68 angegeben. Die Weiterbildung nach den Patentansprüchen 67 und 68 ermöglicht: a) die Anwendung des angebotenen Verfahrens in der Mikrosystemtechnik (in der Nanotechnologie ) für die Energiespeisung oder Steuerung der mikroskopischen Einrichtungen und Systeme, und b) die Schaffung mit Nanotechnologischen Methoden (u.a. z.B. durch LIGA-Verfahren) der mikrosystemtechnischen Energieumwandler zu makroskopischen allgemeintechnischen Zwecken, d.h. -für den Betrieb gewöhnlicher makroskopischer Geräte.
Mikrosysteme für die Schaffung und Bildung eines Fluidstroms, wie auch die Komponente für jegliche Handhabung von Flüssigkeiten und Gasen in Mikrobereich, so wie Verfahren zur technologischen Herstellung dieser Mikrosysteme, sind bekannt. Damit ist eine Neuentwicklung der technologischen Basis für -die konstruktorische Realisierung des Verfahrens und der Einrichtungen nach Ansprüchen 67 - 69 nicht nötig. Im weiterem werden zuerst einige allgemeine Hinweise zusammengefasst, die die Ausführungsprinzipien der Erfindung skizzieren. Danach werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf Zeihungen beschrieben.
Das vorgeschlagene Verfahren wird in einer Anlage realisiert, die ein Gerät einschließt, das zumindest aus 2 hermetischen, hohlen, untereinander kommunizierenden Kammern besteht, deren innere Oberfläche von der Kapillarstruktur ausgelegt ist.
Eine der Kammern heißt Verdampfer, die andere Kammer heißt Kondensator. Dabei wird die Wärme- oder Sonnenenergie zu dem Verdampfer geleitet. Die Kapiilarstruktur ist mit einer Arbeitsflüssigkeit ausgefüllt, deren Verdampfungstemperatur (Kondensationstemperatur) in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen ausgesucht wird, d.h. von Temperaturen, in welchen sich der Verdampfer und der Kondensator befinden. Im Verdampfer erfolgt eine steile Vergrößerung von Volumen und Druck des Arbeitskörpers infolge dessen Verdampfung an Porenstruktur (Kapillarstruktur). Im Kondensator geschieht ein umgekehrter Prozess. Damit laufen in 2 benachbarten Kammern ununterbrochen 2 ihrer Eigenschaft nach explosions-(implosions)artige und ihrem Vorzeichen nach gegensätzliche Prozesse ab - eine steile Vergrößerung von Volumen und Druck des Arbeitskörpers (Gas) und seine steile Verminderung.
Damit erfolgt ein steiles Druckgefälle zwischen den Kammern, das zum Umflissen vom Gas durch einen Hals zwischen den Kammern fuhrt.
Für die weitere Vergrößerung des Druckgefalles bei gleichen Temperaturdifferenzen sind die KapiUarstrukturen in verschiedenen Kammern unterschiedlich (Erklärung siehe oben).
Die Energie dieses Hochgeschwindigkeits- (u.a. auch Überschall-) Gasstroms kann effektiv, d.h. mit relativ kleinen Verlusten, in andere nützliche Energiearten umgewandelt werden, u.a. in elektrische Energie. Für diese Umwandlung sind verschiedene Weiterentwicklungen dieses Verfahrens in vorliegender Beschreibung erläutert, wobei jede Weiterentwicklung in Abhängigkeit von den Zielen und den Anwendungsbereichen des Umwandlers dargestellt wird.
In der Erfindung ist das Prinzip „Sgr/Sperim » 1" (s. oben) realisiert, d.h. die Energie wird zu (von) der ganzen Masse des Arbeitskörpers gleichzeitig heran-(ab-)geführt, und nicht nur zu' -(von) der Oberfläche, die das Volumen begrenzt, das vom Arbeitkörper eingenommen wird. Dies gibt die Möglichkeit 1) die Leistung der Einrichtung erheblich zu erhöhen, und 2) die Energiezwischenverluste durch die Verkürzung der Absorptions- und der Weiterumwandlungszeit der eintretenden Energie durch den Arbeitskörper erheblich zu senken.
Dies wird z.B. dadurch realisiert, dass die Sonnenenergie unmittelbar in die Kapillaren des Dochtes oder in sein Material emgeführt wird. Damit ist eine sehr große Fläche der Oberfläche der Energieübergabe-Grenze zwischen dem Dochtmaterial und der Arbeitsflüssigkeit in ein kleines, Volumen, das vom Docht des Verdampfers eingenommen wird, „eingepackt". Außerdem verlässt die Sonnenenergie, die von der Arbeitsflüssigkeit nicht absorbiert wurde, nicht das System, sondern breitet sich unter vielfacher Wiederspiegelung entlang der Grenze zwischen dem Dochtmaterial und der Arbeitsflüssigkeit aus, und wird im Endeffekt gänzlich von der Arbeitsflüssigkeit absorbiert. Dies senkt ebenfalls erheblich die Energiezwischenverluste. Die Sonnenenergie wird durch einen Strahlungsleiter zum Verdampfer zugeführt. Dieser Strahlungsleiter kann eine beträchtliche Länge haben, und damit kann der Energieumwandler in unmittelbarer Nähe zum kühlenden Kühlmittel plaziert werden, und zwar da, wo dieses Kühlmittel die minimale Temperatur aufweist. Zum Beispiel im Ozean- bzw. im Tiefseewasser in gewisser Tiefe, oder im Grundwasser. Im letzten Fall ist der Strahlungsleiter im Bohrloch plaziert. Dies gibt die Möglichkeit das Temperaturgefälle zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator, und damit im Endeffekt auch den Wirkungsgrad und die Ausgangsleistung der Einrichtung zu erhöhen.
In den Strahlungsleiter wird Sonnenenergie eingeführt, u.a. von den Sonnenkonzentrierenden Vorrichtungen, u.a. von der Fresnel-Linse oder vom Fresnel-Spiegel,; oder mit diesen beiden Methoden gleichzeitig.
Im Falle einer Verwendung des Verfahrens für die Utilisierung der Industrieabwärme, wird zum Verdampfer thermische Energie zugeleitet. Als einen oft vorkommenden Fall sollte man separat den Fall der Utilisierung der Industrieabwärme, die im Strom eines bestimmten Gases oder einer Flüssigkeit enthalten ist, hervorheben. In diesem Fall wird der Verdampfer des Wärmerohres in diesem Strom plaziert, und der Kondensator außerhalb dieses Stroms im thermischen Kontakt mit dem Kühlmittel. Oder aber wird der . gesamte Wärmerohr-Energieumwandler außerhalb des o.g. Stroms plaziert, und die Energie dieses Stroms wird zum Verdampfer des Wärmerohres mit Hilfe eines bestimmten Wärmetauschers zugeleitet.
Das Verfahren kann auch in der Nanotechnologie ( in der Mikrosystemtechnik) für die Energiespeisung oder Steuerung der mikroskopischen Einrichtungen und Systeme verwendet werden, so wie auch für die Schaffung mit Nanotechnologischen Methoden (u.a. z.B. durch LIGA-Verfahren) der mikrosystemtechnischen Energieumwandler, die aus sehr vielen mikroskopischen Modulen bestehen, und zu makroskopischen allgemeintechnischen Zwecken, d.h. für den Betrieb gewöhnlicher makroskopischer Geräte verwendet werden können.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
(Mit den Zeichnungen ist nur die Information dargestellt, die im Rahmen dieser Beschreibung mit Worten nur schwer zweifelsfrei zu beschreiben war.)
Es zeigen:
Fig.l ein Bild des allgemeinen Schemas der Realisierung des Verfahrens (oben - Fig a). Unten ist zum Vergleich ein Schema der Realisierung des Verfahrens nach dem Stirlingverfahren (Fig. 1.b) angerührt;
Fig.2 eine schematische Illustration des Prinzips „Sgr/Sperim >:> 1" für die Grenze zwischen dem Dochtmaterial und der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres (a) und zwischen der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres und dem Arbeitsgas des Wärmerohres (b);
Fig. 3 thermoakustoelektrischer Konverter mit piezoelektrischer Umwandlung;
Fig. 4 thermoakustoelektrischer Konverter mit magnetostriktischer Umwandlung;
Fig. 5 thermofotoelektrischer Konverter mit Umwandlung durch die fotoleitenden Piezohalbleiter; Fig. 6 a) ein mögliches J-B-U Vektordiagramm für einen thermoelektrischen (gasströmungselektrischen) Tropfenkonverter mit der Umwandlung nach dem MHD-Generatipnsprinzip;
Fig. 6 b) ein mögliches J-U Vektordiagramm'für einen thermoelektrischen (gasströmungselektrischen) Tropfenkonverter mit der Umwandlung nach dem elektrostatischen Generationsprinzip.
Fig ein schematisches Bild der Realisierung des Verfahrens mit der Plazierung des Energieumwandlers unter dem Wasser bzw. unter der Erdoberfläche im Grundwasser (a); auf der Wasseroberfläche ohne die Nutzung des Strahlungsleiters (b); und in kosmischen Apparaten (c);
Fig.8 einige mögliche Schemata der Nutzung des Verfahrens für die Utilisierung der Industrieabwärme und eine der möglichen Varianten der konstruktive Ausführung dieser Verfahren;
Der Generator der elektrischen Energie 1 ist in das Wärmerohr 2 so eingebaut, da der Energieumwandler 3 der Gasstrδmung des Wärmerohres in andere Energiearten im Inneren des Wärmerohres, etwa am Ort maximaler Strömungsgeschwindigkeit, angeordnet ist.
Das Wärmerohr 2 enthält den Verdampfer 4, den Kondensator 5, den Arbeitskörper in der flüssigen Phase 6, in der gasförmigen Phase 7 und den Kreis der Rückgewinnung von Flüssigkeit 8. Nach der Definition des Wärmerohres , kann die Rückgewinnung der Flüssigkeit im Kreis '8 durch Kapillar-, Gravitations-, Zentrifugal- oder andere Arten von Kräften bzw. Ihre Kombinationen erfolgen. Damit ist Thermosiphon ein Sonderfall des Wärmerohres,' in dem die Rückgewinnung der Flüssigkeit durch Gravitationskräfte erfolgt. Damit wird in den Patentansprüchen unter dem Begriff „Wärmerohr" u.a. auch der Thermosiphon verstanden, u.a. auch Einrichtungen, die u.a. einige oder mehrere Verdampferen, Kondensatoren und Transportzόnen enthalten, dabei können alle diese Konstruktionselemente beliebige Form (nicht nur die Zylinderform) und beliebige Größen haben.
• Auf den o. g. Figuren wird eine Variante der- Rückgewinnung von Flüssigkeit anhand der Kapillarkräfte dargestellt. Falls Gravitationskräfte benutzt werden, muß der Kondensator höher als der Verdampfer angeordnet sein; falls Zentrifugalkräfte benutzt werden, muß das Wärmeröhr rotieren, und der Verdampfer mit dem Kondensator müssen auf unterschiedlicher Entfernung von seiner Notationsachse plaziert werden. Die Flüssigkeit 6 verdampft im Verdampfer 4 und bewegt sich in' Form einer Hochgeschwindigkeitsgasströmung in den Kondensator 5, wo sie dann kondensiert. Auf seinem Weg verrichtet das Gas eine Arbeit, die in andere Energiearten mit Hilfe des Umwandlers 3 umgewandelt wird.
Die Zufuhr 10 der Sonnen- oder. Wärmeenergie wird direkt oder durch Energiezuleitungssystem 20, d.h. durch zusätzliche Einrichtungen für die Konzentration und . die Übergabe der Sonnen- oder Wärmeenergie (z. B. Spiegel, Linsen, (u.a. Fresnelspiegel bzw. -linsen 24), Sonnenkollektoren, Sonnenstrahlungsleitem 25 (u.a. Lichtleitern), Wärmettansporteinrichtungen etc.) zum- Verdampfer des Wärmerohres zugeleitet. Die Ableitung der Energie (mittels Energieableitungssystem 21) von dem Kondensator erfolgt entweder direkt durch die Abstrahlung, was im Weltraum effektiv sein kann, oder durch ein Kühlmittel: In dein Kühlmittel (z. B. Wasser, äußere Luft .etc.) kann der Kondensator entweder direkt eingetaucht oder mit jenem durch Wärmetransporteinrichtungen verbunden werden.
Für die Intensivierung des Verdampfungsprozesses kann die Sonnenstrahlung auch direkt zu dem im Verdampfer liegenden Kapillarstruktur (dem Docht) des Wärmerohres durch den transparenten Mantel des Wärmerohres oder durch ein Lichtleitungs- oder ein anderes optisches System zugeleitet werden, Und überhaupt, wenn die äußere Energie in Form von Strahlung zum Verdampfer des Wärmerohres zugeleitet wird, so kann der Mantel des Verdampfers oder der Docht, oder sie beide aus einem für diese Strahlung transparenten Material gefertigt sein, und die Strahlungsenergie wird in diesem Fall zum Docht oder zu der Arbeitsflüssigkeit direkt oder auch durch ein optisches bzw. strahlungsleitendes' System zugeleitet.
Fig. 3 zeigt eine Variante der Energieumwandlung der Strömung des Arbeitsgases 7 in die Energie der akustischen Schwingungen mit der darauffolgenden Umwandlung in die elektrische Energie mit Hilfe eines piezoelektrischen Wandlers i
Fig. 4 zeigt eine Variante der Energieumwandlung der Strömung des Arbeitsgases 7 in die Energie der akustischen Schwingungen- mit der darauffolgenden Umwandlung in die elektrische Energie mit Hilfe eines magnetostriktischen Wandlers.
Die Energie der Gasströmung 7 des Wärmerohres wird in die Energie der akustischen Schwingungen mit Hilfe des Hartmann-Generators 12, oder mit einer seiner Modifikationen umgewandelt. In der Zone der auf diese Weise erzeugten akustischen Schwingungen plaziert man den akustoelektrischen Wandler, z. B. den piezoelektrischen Wandler 13 oder den magnetostriktischen Wandler 14. Die elektrische Energie der erwähnten Wandler wird an die äußere Beanspruchung der Verbraucher gebracht. Zur Erzeugung akustischer Schwingungen, unter anderem Ultraschall- und Schallschwingungen, kann man statt de,s Hartmann-Generators einen beliebigen anderen Generator der akustischen Schwingungen anwenden, z. B. eine Pfeife, eine Sirene, einen Membran- oder Saitengenerator, oder einen Generator, der die Schwingungen des festen Körpers in der Gasströmung ausnutzt etc.
Fig. 5 zeigt eine Variante der Energieumwandlung der Strömung des Arbeitsgases 7 in die Energie der akustischen Schwingungen mit der darauffolgenden Umwandlung in die elektrische Energie mit Hilfe des Piezohalbleiterwandlers 15, welcher fotoleitende Eigenschaften besitzt, z. B. Cd S. Der Wandler 15 wird im inneren Raum des Wärmerohres in der Zone der akustischen Schwingungen des Generators 12, analog mit der Beschreibung für den Wandler 13, aufgestellt. Die Oberfläche des Wandlers 15 wird jedoch unter dem transparenten Fenster 17 in der Wand des Wärmerohres angeordnet. Das Sonnenlicht 19 fällt direkt durch dieses Fenster oder über ein optisches System auf die Oberfläche des Kristalls 16. Unter der Einwirkung der akustischen Schwingungen des Generators 12 in dem Piezohalbleiter 16 erfolgt eine Akusto-EMK, die in fotoleitenden Kristallen stark von der Belichtung abhängt.
Auf den Verdampfer 4 des Wärmerohres und auf den Wandler 15' können zwei unabhängige Ströme der Sonnenstrahlung gelenkt werden. Man kann aber auch auf eine gewöhnliche Weise die Spektralkomponente aus diesem Strom hervorheben, die den Absorptionsfrequenzen des fotoleitenden Kristalls 16 des Wandlers 15 entsprechen. Anschließend lenkt man jenen Teil der Strömung, der vom Kristall absorbiert wird, auf seine Oberfläche, und den restlichen Teil auf den Verdampfer. In allen oben genannten Varianten der Konstruktion kann die Energie der akustischen Schwingungen zu dem akustoelektrischen Wandler entweder unmittelbar im Gasstromkanal des Wärmerohres oder durch den Schalleiter 18 zugeleitet werden. Im letzteren Fall plaziert man den akustoelektrischen Wandler (oder den fotoakustoclektrischen Wandler) außerhalb des Wärmerohres.
Die oben genannten Varianten der Verfahrensrealisation sind in der Regel zweckmäßig für die Bildung der Einrichtungen mit relativ kleiner Ausgangsspannung und Leistung, die naturgegebene geringe Temperaturdifferenzen auszunutzen vermögen.
Selbstverständlich ist auch die Nutzung des thermomechanoelektrischen Konverters in Rahmen der Realisation des angemeldeten Verfahrens nicht ausgeschlossen. Die Bewegungsenergie des Arbeitsgases des Wärmerohres kann in mechanische Rotationsenergie oder in mechanische Schwingungen eines Arbeitskörpers umgewandelt werden, welche anschließend mit Hilfe eines mechano-elektrischen Wandlers in die elektrische Energieumgewandelt wird. Dabei ist dieser Arbeitsköφer (z. B. eine Turbine) des mechanoelektrischen Wandlers in der Gasströmung des Wärmerohres angeordnet. Die gezeigte Variante der Verfahrensrealisation besitzt jedoch bezüglich aller anderen Varianten jenen Nachteil, daß Einrichtungen, die dieses Verfahren ermöglichen, mechanisch bewegliche Teile enthalten müssen.
Im weiteren werden Varianten der Verfahrensrealisation beschrieben, die grundsätzlich für die Schaffung der mittleren und der höheren Ausgangsleistungen zweckmäßig sind. Dies wird anhand der Energieumwandlung der Gasströmung in die elektrische Energie nach dem MHD-Generationsprinzip oder nach dem elektrostatischen Generationsprinzip ermöglicht.
In rler Regel fließt das in den MHD-Generatoren elektroleitende Gas (Plasma) oder die elektroleitende Flüssigkeit in einem Magnetfeld und kreuzt seine Kraftlinien. Dies führt zu der Ablenkung der Ladungen mit verschiedenen Vorzeichen in verschiedene Richtungen, und damit zur Trennung der in der Flüssigkeit (oder im Gas) enthaltenen elektrischen Ladungen. Dies wiederum führt zur Generation elektrischer Energie. Die Effektivität der magnetohydrodynamischer Generation ist dadurch begrenzt, daß das Erreichen der hohen elektrischen Gasleitfähigkeit in den Gas-MHD-Generatoren problematisch ist; In den flüssigen MHD-Generatoren besitzen Flüssigkeiten eine hohe elektrische Leitfähigkeit, aber es ist problemsteilend sie auf hohe Fließgeschwindigkeiten zu bringen.
In dem angebotenen Verfahren erweist sich der Arbeitskörper als die Mischung der Gas- und der Flüssigphase, und die elektrischen Ladungen werden in dem Magnetfeld zusammen mit den Tropfen der zerstäubten Flüssigkeit, die jene enthält, abgelenkt. Dabei führt man die Flüssigkeit in den Gasstrom ein, zerstäubt sie, lädt elektrisch die Tropfen auf und läßt sie zusammen mit der o. g. Gasströmung in einem Magnetfeld (oder in gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern) fliegen, wie in einem normalen MHD-Generator. Die weitere Arbeit und Energieabnahme wird auf die für die MHD-Generatoren gewöhnliche Art und Weise durchgeführt, also entweder mit Hilfe von Elektroden (MHD-Konduktionsgeneratoren), oder durch die Abnahme der induzierenden Strömen (MHD-Induktionsgeneratoren).
Als Beispiel zeigt Fig. 6 a) ein mögliches Vektordiagramm für einen Tropfenkonverter mit der Umwandlung nach dem MHD-Generationsprinzip. Hier J - Fluß der Gasströmung, B -magnetische Flußdichte, U - elektrische Spannung. Die Zufuhr der Flüssigkeit in die Gasströmung und ihr Zerstäuben in dieser Strömung erfolgt durch einen Zerstäuber.
Darauf folgt die Beschreibung einer der möglichen bekannten Konstruktionen des Zerstäubers, der das Zerstäuben einer Flüssigkeit im Gasstrom ausschließlich durch die Energie dieses Stromes erlaubt- Diese Vorrichtung enthält zumindest ein schmales Röhrchen, dessen ein Ende sich im Gasstrom und das andere Ende in der Flüssigkeit befindet, die eine freie Fläche besitzt. Dabei grenzt diese freie Fläche der Flüssigkeit mit dem Gas, das sich entweder bezüglich dieser Flüssigkeit ruht, oder bewegt sich ihr gegenüber mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die Geschwindigkeit der Gasströmung bezüglich des zweiten Rohrendes des Zerstäubers. Der dadurch entstehende Druckunterschied nach Bemodli-Prinzip zwingt die Flüssigkeit in dem Röhrchen hochzusteigen und in die Gasströmung zu fließen.
Die Rückgewinnung der Flüssigkeit in dem Wärmerohr erfolgt anhand einer Transportzone, die durch einen hintereinander liegenden schmalen und einen breiten Abschnitt zustande kommt. Dabei wird das Röhrchen des Zerstäubers in den schmalen Abschnitt, und der Körper für den Abfang geladener Tropfen in den breiten Abschnitt eingesetzt. Dabei tritt die freie Oberfläche der Flüssigkeit, die sich aus der diskreten Tropfenform in die kontinuierliche flüssige Form sammelt, mit dem Gas in dem breiten Teil des Stromes in Verbindung ein.
Theoretisch kann statt der Tropfen der Flüssigkeit auch das Pulver in allen erwähnten Varianten der Durchiuhrung des Verfahrens verwendet werden. Dies ist jedoch weniger bequem wegen der Probleme mit der Organisation des Rückgewinnungskreises.
Fig. 6 b) zeigt ein mögliches Vektordiagramm für einen Tropfenkonverter mit der Umwandlung nach dem elektrostatischen Generationsprinzip. Hier J - Fluß der Gasströmung, U - elektrische Spannung.
Die Durchführung des Verfahrens nach dem elektrostatischen Generationsprinzip erfolgt durch die Verwendung der Flüssigkeitspartikeln (zerstäubte Flüssigkeit) als eines der Arbeitskörper: Dabei werden Ladungen von den Arbeitskörpern wie in einem gewöhnlichen elektrostatischen Generator durch das Aneinanderreihen oder -stoßen dieser Arbeitskörper getrennt, oder auch in dem man die Ladungen in den Arbeitskörpern durch die elektrostatische Induktion auflädt, wonach die auf diese Weise geladene Körper sich im Raum voneinander entfernen. Die in den gewöhnlichen elektrostatischen Generatoren erzeugte elektrische Spannung (z. B. , in dem Van-de-Graaff-Generator) erreicht einige Mio. Volt. Jedoch die Ausgangsleistung der bekannten Geräte ist deshalb so gering, weil die Geschwindigkeit der .Ladungsübertragung durch die Geschwindigkeit der Bewegung der mechanischen Systemteile, und durch die Fläche der Oberfläche des festen Arbeitskörpers - des Ladungstransporters - begrenzt wird. Bei Verwirklichung des Verfahrens nach den angemeldeten Ansprüchen werden die Flüssigkeitspartikeln z. B. anhand eines Zerstäubers in die Gasströmung emgeführt. Der o. g. flüssige Arbeitskörper wird elektrisch durch die Reibung oder Zusammenstöße mit einem anderen festen oder flüssigen Arbeitsköφer aufgeladen. Im ersten Fall (Reibung) wird der andere Arbeitsköφer an dem Düsenausgang des Zerstäubers plaziert. Im zweiten Fall (Zusammenstöße) wird der andere Arbeitskδφer, z. B. in Form einer Stabreihe oder eines Netzes, in der Gasströmung in den Weg der Flüssigkeitspartikeln plaziert. Das Voneinandertrennen der Ladungen der Arbeitskörper, und die Entfernung der geladenen Flüssigkeitspartikeln von dem anderen Arbeitskörper, erfolgt anhand der Energie der Gasströmung. Dabei: a) Die Summenfläche der Oberflächen der Flüssigkeitspartikeln ist erheblich größer all die Fläche der Oberfläche des festen Ladungstransporters (z. B. Bändern in gewöhnlichen elektrostatischen Generatoren; b) In der Einrichtung fehlen mechanisch bewegliche Bauteile, die die Geschwindigkeit der Ladungsübertragung begrenzen würden. Damit werden die beiden Ursachen der Leistungsbegrenzung, die in den existierenden elektrostatischen Generatoren vorhanden sind, durch das angebotene Verfahren und Einrichtung aufgehoben. Es existiert ebenfalls eine Variante der Verfahrensverwirklichung, bei; der die Energie der Gasströmung in die elektrische Energie durch eine Kombination des MHD-Generationsprinzips und des elektrostatischen Generationsprinzips erfolgt. Dabei erfolgen alle Schritte der Verfahrensverwirklichung in Analogie zu dem, wie dies bereits für den Tropfenkonverter mit der Umwandlung nach dem elektrostatischen Generationsprinzips beschrieben wurde. Die Bewegung der geladenen Flüssigkeitspartikeln erfolgt jedoch in einem Magnetfeld, wobei die Kraftliniert dieses Magnetfeldes B (magnetische Flußdichte) kreuzen den Vektor des Flusses der Gasströmung J unter einem Winkel ungleich 0. Es ist offensichtlich, daß in den Rahmen der präsentierten Ansprüche die Umwandlung der Energie nach dem MHD- Generationsprinzip und dem elektrostatischen Generationsprinzip mit einem verallgemeinernden mathematischen Modell mit Grenzfällen, gezeigt z. B. in Fig. 4 und 5, umschrieben wird. D. h. im Falle eines "reinen" elektrostatischen Generators konnte man meinen, daß die Vektoren B und J kollinear sind, d. h. die Vektorrichtung der magnetischen FI ußdichte ist der Vektorrichtung der Gasströmung parallel.
Fig.7 Zeigt ein schematisches Bild der Realisierung des Verfahrens mit der Plazierung des Energieumwandlers 26 unter dem Wasser bzw. unter der Erdoberfläche im Grundwasser (a); auf der Wasseroberfläche ohne die Nutzung des Strahlungsleiters (b); und in kosmischen Apparaten (c);
Im Fall (a) wird die Erhöhung der Ausgangsleistung durch die Erhöhung des Temperaturgefälles zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator des Wärmerohres dadurch erreicht, dass der Umwandler 26, d.h. der Kondensator und der Verdampfer werden an einen Ort plaziert, wo der Kondensator einfach zu kühlen ist (z.B. im ozeanischen Tiefwasser oder im Bodenwasser unter der Erde in einem Bohrloch), und die Sonnenenergie 10, bzw. die Strahlungsenergie aus anderer Quelle, wird zum Verdampfer durch einen Strahlungsleiter 25 geleitet, der in diesem Fall langgestreckt ist. Dieses Prinzip kann natürlich auch für die Zuleitung der Energie nicht nur zum Wärmerohr-ύmwandler genutzt werden, sondern auch für die Speisung eines beliebigen Sonnen- bzw. strahlungsangetriebenen Umwandlers.
Fig. 8 zeigt eine mpgliche Variante der Verwendung des Verfahrens für die Utilisierung der Industrieabwärme, die im Strom 22 eines bestimmten Gases oder einer Flüssigkeit enthalten ist. In diesem Fall wird der Verdampfer 4 des Wärmerohres in diesem Strom 22 plaziert, und der Kondensator 5 außerhalb dieses Stroms im thermischen Kontakt mit dem Kühlmittel 23. Oder aber wird der gesamte Wärmerohr-Energieumwandler außerhalb des o.g. Stroms plaziert, und die Energie dieses Stroms wird zum Verdampfer des Wärmerohres mit Hilfe eines bestimmten Wärmetauschers zugeleitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Umwandlung von Energie, bei dem die Sonnenenergie oder die Wärmeenergie oder die Strahlungsenergie in eine andere Energieform umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie in ihrer Wärmeform oder in Form von Strahlung zum Verdampfer des Wärmerohres ( HEAT PIPE) zugeleitet wird, und in die Energie des Arbeitsgases des Wärmerohres infolge deren Absoφtion durch die Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres umgewandelt wird, die Energie in ihrer Wärmeform leitet man vom Kondensator des Wärmerohres ab, und die Energie der Bewegung des Gases des Wärmerohres wird in andere nicht thermische Energiearten umgewandelt, wobei die Ableitung der Wärmeenergie vom Kondensator des Wärmerohres anhand der sich außerhalb des Kondensators befindlichen wärmeableitenden Flüssigkeit oder durch die Abstrahlung der Energie durch den Kondensator, oder auf diesen beiden Wegen gleichzeitig, erfolgt.
2. Nerfahren nach dem Oberbegriff im Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlung in andere, nicht thermische, Energiearten innerhalb des Wärmerohres erfolgt, wonach diese Energie in ihrer nicht thermischen Form aus dem inneren Teil des Wärmerohres hinausgeleitet wird, und die Energie in ihrer thermischen Form vom Arbeitsköφer des Wärmerohres, der sich in dem Kondensator des Wärmerohres befindet, abgeleitet wird, wobei die Ableitung der Energie durch die Absoφtion dieser Energie anhand der sich außerhalb des Innenteils des Kondensators des Wärmerohres befindlichen wärmeableitenden Flüssigkeit erfolgt.
3. Nerfahren nach dem Oberbegriff im Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung der Energie in der Transportzone eines Wärmerohres realisiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung der Wärmeenergie vom Kondensator des Wärmerohres durch die Umwandlung der wärmeableitenden Flüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2 im gasförmigen Zustand erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeableitende Flüssigkeit die Arbeitsflüssigkeit eines gewissen Wärmerohres ist, welche mit dem Kondensator des Wärmerohres nach Anspruch 1, 2 oder 3 verbunden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung der Wärmeenergie vom Kondensator des Wärmerohres nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit Hilfe einer Kaskade von Wärrnerohren erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie vom Kondensator des Wärmerohres nach Anspruch 1, 2 oder 3, bzw. vom Kondensator des wärmeableitenden Wärmerohres nach Anspruch 5, bzw. vom Kondensator des in der Kaskade letzten Wärmerohres nach Anspruch 6 mit Hilfe von wärmeableitenden Flüssigkeit, z.B. Wasser, deren Schicht, die in Bei ihrung mit der äußeren Wand des Kondensators ist, sich relativ zu dieser Wand bewegt, u.a. infolge von Konvektion, abgeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres durch oder ohne das Sieden im Verdampfer verdampft, und kondensiert im Kondensator auf voneinander in ihren physikalischen Eigenschaften nach unterschiedlichen kapillaren Strukturen, u.a. unterschiedlich im Kapillardurchmesser, in der Kapillarform und in der oberflächlichen Eigenschaft des Kapillarmaterials, dabei erfolgt die Rückgewinnung der Arbeitsflüssigkeit durch die Transportzone durch die Kapillar- oder die Gravitations- oder die Zentrifugal- oder auch durch andere Kräfte bzw. deren Kombinationen, wobei die physikalischen Eigenschaften des Dochtes in der Transportzone sich u.a. von seinen physikalischen Eigenschaften in der Verdampfer- bzw. in der Kondensatorzone unterscheiden, oder auch der Docht fehlt in der Transportzone ganz.
9. Verfahren zur Umwandlung von Energie, bei dem die Sonnenenergie oder die Strahlungsenergie aus anderer Quelle bzw. die Wärmeenergie zum Arbeitsköφer des Energieumwandlers herangeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass statt der Energiezufuhr zum Arbeitsköφer von seinem Außenperimeter, d.h. von der äußeren Oberfläche des von diesem Köφer einnehmbaren Raumes (Volumens), wird die Energie zum ganzen Arbeitsköφer gleichzeitig herangeführt, d.h. gleichzeitig zu seiner großen Fläche, wofür das Endteil des Energiezuieiters (durch den die Energie zum Arbeitsköφer herangeführt wird) im Inneren des Raums plaziert wird, der vom Arbeitsköφer eingenommen ist, dabei wird im Inneren des vom Arbeitsköφer eingenommenen Raums, zwischen dem o.g. Arbeitsköφer und dem Endteil des Energiezuieiters, eine große, weit entwickelte Oberfläche formiert.
10. Verfahren nach dem Oberbegriff im Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Oberfläche derjenigen Grenze zwischen den Arbeitsstoffen des Energieumwandlers bzw. zwischen dem Arbeitsstoff und dem Material des Eingangsenergiezuleiters, von welcher auch die Energie in das System hineinkommt, eine größere, u.a. eine vielfach größere Fläche ist, als die Fläche der Oberfläche der geometrischen Figur, die das Volumen der Einrichtung begrenzt, in welchem der Energieübergabeprozess stattfindet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenstrahlung oder eine Strahlung aus anderen Quellen direkt zu der Kapillarstruktur (dem Docht) des Wärmerohres oder zu der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres durch ein für diese Strahlung transparentes Material zugeleitet wird, danach u.a. unmittelbar in die Kanäle des Dochtes, die von den Wänden dieser Kanäle begrenzt sind, hineingeleitet wird, dabei breitet sich diese o.g. Strahlung u.a. durch die Wiederspiegelung von den Wänden der Kanäle aus und wird dabei von der Arbeitsflüssigkeit absorbiert, dadurch verdampft diese Arbeitsflüssigkeit entweder durch oder ohne das Sieden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung unmittelbar in das Material des Dochtes hineingeführt . wird, und sich in ihm durch die mehrfache Widerspiegelung entlang der Grenzen DocTttmaterial-Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres ausbreitet, wobei bei jeder Widerspiegelung ein Teil der Energie dabei von der Arbeitsflüssigkeit absorbiert "wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Oberfläche der Grenze zwischen der Arbeitsflüssigkeit und dem Arbeitsgas des Wärmerohres eine größere, u.a. eine vielfach größere Fläche ist, als die Fläche der Oberfläche der geometrischen Figur, die das Volumen der Einrichtung begrenzt, in welchem der Verdampfungsprozess stattfindet.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenenergie bzw. die Strahlungsenergie zum Verdampfer bzw. zum Docht des Wärmerohres bzw. zu der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres über einen Strahlungsleiter zugeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmerohr unmittelbar in der Nähe des Kühlmittels plaziert ist, u.a.. im Wasser, u.a.. in dem Meeres-, Ozean- oder Seewasser, auch .in gewisser Tiefe, bzw. im Grundwasser in gewisser Tiefe von der Erdoberfläche, wobei der Strahlungsleiter u.a. im „Bohrloch" plaziert ist.
16. Verfahren der Utilisierung der Abwärme,' die sich im Strom des Gases oder der Flüssigkeit befindet, und bei dem die Wärmeenergie dieses Flusses dem Arbeitsköφer übergeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie des Flüssigkeits- oder des Gasflusses zum Verdampfer des Wärmerohres heiangeführt, und in die kinetische Energie der Gasbewegung des Wärmerohres umgewandelt wird, und die kinetische Energie der Gasbewegung des Wärmerohres wird in eine andere, nicht-thermische Energieform, umgewandelt, u.a. in elektrische Energie, und diese, auf diese Weise gewonnene Energie, wird hinaus, außerhalb des Wärmerohres, geleitet.
17. Einrichtung für die Umwandlung der Energie, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, welche eine Zone für die Interaktion mit der Sonnen- oder anderen Art der Strahlung, oder eine Zone für die Zufuhr der Wärmeenergie besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einrichtung das Wärmerohr (Heat Pipe) enthält, das seinerseits einen Umwandler der Energie des Arbeitsgases des Wärmerohres in eine andere nicht thermische Energieart besitzt, wobei u.a. die Wand des Kondensators des Wärmerohres oder der in dem Kondensator befindliche Abschnitt des Dochtes oder die in dem Kondensator befindliche Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres sich im thermischen Kontakt mit der Flüssigkeit befindet, die sich außerhalb des inneren Raums des Kondensators befindet, und von der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres durch eine für die Stoffübertragung undurchlässige Trennwand getrennt ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone der Interaktion mit der Sonnenstrahlung oder die Zone der Zufuhr der externen Wärmeenergie insbesondere der Verdampfer des Wärmerohres ist:
19. Einrichtung nach Anspruch 17 oder 18, insbesondere für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandler der Energie des Arbeitsgases des Wärmerohres in andere nicht thermische Energiearten innerhalb dieses Wärmerohrs ganz oder teilweise plaziert ist.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19 , u.a. zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Docht des Wärmerohres in seinem Verdampfer, Kondensator, und in der Transportzone durch verschiedene physikalische Eigenschaften charakterisiert ist, u.a. durch unterschiedliche Größen, Strukturen und die Form der Kapillarquerschnitte, u.a. durch das Vorhandensein oder das Fehlen von Arterien, bzw. auch durch unterschiedliche Größen und Strukturen der Arterien bzw. durch Form der Arterienquerschnitte, u.a. durch unterschiedliche Materialien des Dochtes, dabei u.a. gar durch das Fehlen des Dochtes im Verdampfer-, Kondensator- oder in den Transportzonen bzw. in deren einzelnen Abschnitten.
21. Einrichtung für die Umwandlung der Energie, insbesondere für die Durchführung des Verfahrens nach nach einem der Ansprüche 11 bis 16, die das Wärmerohr (Heat Pipe) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Wärmerohrs oder der Docht des Wärmerohrs oder sie beide aus einem Material gefertigt sind, welches für die Strahlung, deren Energie die Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres verdampfen läßt, transparent ist.
22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Material nach Anspruch 21 optisch transparent ist.
23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22 bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche bzw. nach dem Oberbegriff im Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Strahlungsleiter besitzt, der mit dem Energieumwandler verbunden ist, u.a., der mit dem Verdampfer des Wärmerohres bzw. mit jenem Teil des Dochtes des Wärmerohres verbunden ist, welcher im Verdampfer plaziert ist.
24. Einrichtung nach Anspruch 23 , dadurch gekennzeichnet, dass der im Verdampfer befindliche Teil des Strahlungsleiters, durch den die Überführung der Energie in die Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres erfolgt, eine große bzw. weit entwickelte Oberfläche besitzt, die an die Arbeitsflüssigkeit grenzt.
25. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Oberfläche derjenigen Grenze zwischen der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres und dem Material des Eingangsenergiezuleiters, von welcher die Energie in die Arbeitsflüssigkeit h einkommt, eine Fläche hat, die größer, u.a. vielfach größer als die Fläche der Oberfläche der geometrischen Figur ist, die das Volumen des Verdampfers begrenzt.
26. Einrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der im Verdampfer befindliche Teil des Strahlungsleiters, durch den die Überführung der Energie in die Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres erfolgt, der Docht des Wärmerohres oder ein Teil des Dochtes ist.
27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26 bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, u.a. zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Grenze zwischen der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres und dem Arbeitsgas des Wärmerohres ist größer , u.a. auch vielfach größer als die Fläche einer konvexen geometrischen Figur, welche das Volumen umfasst, welches der Verdampfer des Wärmerohres einnimmt.
28. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27 bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Docht des Wärmerohres, u.a. der Docht des Verdampfers des Wärmerohres, eine geometrische Form hat, die eine große Oberfläche der Grenze zwischen der Arbeitsflüssigkeit des Wärmerohres und dem Arbeitsgas des Wärmerohres bildet, u.a. ist der Docht des Wärmerohres, u.a. der Docht des Verdampfers des Wärmerohres, in Form einer Spirale gebaut, öder jedoch sind die Einzelteile dieses Dochtes in Form einer Spirale gebaut.
29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 28 bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, u.a. zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer des Wärmerohres in einem Abschnitt des Rohrs bzw. in einem Abschnitt des Gasleiters(Luftleiters) oder des Flüssigkeitsleiters plaziert ist, und dieser Abschnitt mit der Möglichkeit konstruiert ist, diesen mit anderen Gasleitern, oder Flüssigkeitsleitern verbinden zu können, wobei der Wärmerohr bezüglich dieses o.g. Abschnitts dermaßen plaziert ist, dass der äußere Flüssigkeits- oder Gasstrom bezüglich des Verdampfers des Wärmerohres im Raum zwischen dem Verdampfer und der inneren Oberfläche dieser o.g. Abschnitts durchströmen könnte, und der Kondensator des Wärmerohres so plaziert ist, dass dieser außerhalb des o.g. Abschnitts im thermischen Kontakt mit der Kühlflüssigkeit bzw. mit anderen Kühlmittel steht.
30. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, das der den Generator enthaltene Wärmerohr ist gänzlich außerhalb des Abschnitts des Rohrs ( des Gasleiters, des Lüftleiters) nach Anspruch 29 plaziert, und statt des Verdampfers dieses Wärmerohres ist in o.g. Abschnitt ein Ende des Wärmetauschers, der mit seinem anderen Ende mit dem Verdampfer dieses den Generator enthaltenden Wärmerohres verbunden ist, plaziert.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie des Arbeitsgases des Wärmerohres in die elektrische Energie umgewandelt wird.
32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30 bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, insbesondere für die Durclrfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Generator der elektrischen Energie enthält.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 bzw.nach einer Kombination dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der Bewegung des Arbeitsgases des Wärmerohres in die Energie der akustischen Schwingungen umgewandelt wird.
34. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30 bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandler der Energie des Arbeitsgases des Wärmerohres in eine andere, nicht thermische Energieart, einen Generator der akustischen Schwingungen, u. a. auch der Ultraschall- und Schallschwingungen enthält.
35. Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator der akustischen Schwingungen der Hartmann-Generator oder eine von seinen Modifikationen ist.
36. Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet,- daß der Generator der akustischen Schwingungen eine Pfeife ist.
37. Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator der akustischen Schwingungen eine Membran, eine Saite oder irgendeinen anderen festen Köφer enthält, der mechanische Schwingungen oder Kreisbewegungen anhand der Energie des Stroms des Arbeitsgases verrichtet.
38. Verfahren nach Anspruch 31 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der akustischen Schwingungen in die elektrische Energie umgewandelt wird.
39. Einrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 37, insbesondere für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Wandler der Energie der akustischen Schwingungen in die elektrische Energie enthält.
40. Einrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen piezoelektrischen oder einen magnetostriktischen Wandler enthält.
41. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der elektrischen Energie anhand der gemeinsamen Einwirkung auf den Wandler der Energie der akustischen Schwingungen sowie der Sonnen- oder einer anderen hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung erfolgt.
42. Nerfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom der Sonnenstrahlung in zwei Teile getrennt wird, wovon der eine auf den Verdampfer des Wärmerohres, und der andere auf einen fotoleitenden Kristall des Wandlers der Energie gelenkt wird.
43. Nerfahren nach Anspruch 42 , dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teile der Strömung der Sonnenstrahlung nach Anspruch 42 in ihrer Frequenz unterscheiden, wobei auf den Kristall des Energiewandlers nur ein schmaler Teil des Frequenzbereichs der elektromagnetischen Sonnenstrahlung gelenkt wird, der auf die Leitfähigkeit des fόtoleitenden Kristalls des Umwandlers wirkt; und der restliche Teil des Frequenzbereichs der Strahlung wird auf den Verdampfer des Wärmerohres.
44. Einrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 37, insbesondere für die Durclrführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung einen fotoleitenden Kristall enthält, u. a. einen Piezohalbleiter.
45. Einrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen CdS-Piezohalbleiter enthält.
46. Einrichtung nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung einen Generator für die Anregung von mechanischen Schwingungen im o. g. Kristall besitzt, sowie ein transparentes Fenster oder ein anderes optisches System für die Zuleitung von Sonnenlicht oder von elektromagnetischer Strahlung einer anderen Quelle zum o.g. Kristall.
47. Einrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß der fotoleitende Kristall im Bereich des Schallfeldes des akustischen Generators und seine Oberfläche unter dem transparenten Fenster in der Wand des Wärmerohres im Bereich der optischen Strahlung aufgestellt wird.
48. Einrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle der mechanischen Schwingungen des fotoleitenden Kristalls die Strömung des Arbeitsgases des Wärmerohres aus dem Verdampfer in den Kondensator ist.
49. Einrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 40 oder 44 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß der akustoelektrische Wandler nach einem der Ansprüche 39 bis 40 oder der fotoakustoelektrische Wandler nach einem der Ansprüche 44 bis 48 außerhalb des Wärmerohrs plaziert, und mit der Quelle der akustischen Schwingungen anhand eines Schalleiters verbunden ist.
50. Nerfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der Bewegung des Arbeitsgases des Wärmerohres anhand des mechano-elektrischen Wandlers in die elektrische Energie umgewandelt wird.
51. Einrichtung nach Anspruch 32 für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator der elektrischen Energie ein mechano- elektrischer Wandler ist, der in den Strom des Arbeitsgases des Wärmerohrs aus dem Verdampfer in den Kondensator angeordnet ist.
52. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 69 bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr zum Energieumwandler direkt oder zu dem mit diesem Energieumwandler verbundenen Strahlungsleiter mittels der Sonnenkonzentrierenden Vorrichtungen, u.a. mittels der Fresnel- Linse bzw. Fresnel-Spiegel bzw. mit diesen beiden Methoden gleichzeitig, realisiert wird.
53. Nerfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der Bewegung des Arbeitsgases des Wärmerohrs in die elektrische Energie anhand ■ des magnetohydrodynamischen MHD-Generatörs umgewandelt wird.
54. Nerfahren zur Erzeugung elektrischer Energie u.a. nach einem der Ansprüche Ibis 16, bei dem die Gasströmung in einem Magnetfeld oder in gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern fließt, dadurch gekennzeichnet, daß geladene Partikeln der Flüssigkeit oder des Pulvers in die Gasströmung gegeben werden, und der räumliche Transport der Ladungen in dem Magnetfeld zusammen mit den Partikeln der Flüssigkeit oder des Pulvers stattfindet, die diese Ladungen mit sich tragen.
55. Nerfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikeln nach Anspruch 54 entweder durch Reibung oder Zusammenstößen aneinander "oder an einen oder an einige andere Köφer aufgeladen werden.
56. Nerfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikeln nach Anspruch 54 durch elektrostatische Induktion aufgeladen werden.
57. Einrichtung nach Anspruch 32, insbesondere für die Durchführung des Verfahrens nach einem der' Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator der elektrischen Energie ein magnetohydrodynamischer Generator (MHD-Generator) ist.
58. Magnetohydrodynamischer Generator, insbesondere für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 53 bis 56, der einen Arbeitsköφer, einen Kanal für den Durchfloß des Arbeitsköφers, eine Quelle des Magnetfeldes und ein System für- die konduktive oder induktive Abnahme der elektrischen Energie zum Belastungsstromkreis enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsköφer die Partikeln der Flüssigkeit oder des Pulvers sind, wobei die Partikeln der Flüssigkeit oder des Pulvers elektrisch geladen sind.
59. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30 oder 58, insbesondere für die Durcrn ihrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Zerstäuber der Flüssigkeit enthält.
60. Nerfahren zur Umwandlung der Energie u.a. nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die Arbeit der äußeren Kräfte in die elektrische Energie umgewandelt wird, mit denen Ladungen zwischen zwei oder mehreren Arbeitsköφern durch Reibung oder Zusammenstößen aneinander getrennt werden, oder auch in dem man Ladungen in den Arbeitsköφem durch die elektrostatische Induktion auflädt, wonach die auf diese Weise geladene Köφer sich voneinander entfernen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer dieser Köφer die zerstäubte Flüssigkeit oder das Pulver ist, wobei die Schritte nach dem Oberbegriff im Anspruch 60 anhand der Energie der Gasströmung erfolgen.
61. Nerfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der Energie nach dem Anspruch 60 erfolgt.
62ι Nerfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der Bewegung des Arbeitsgases des Wärmerohres anhand eines elektrostatischen Generators in die elektrische Energie umgewandelt wird.
63. Elektrostatischer Generator, insbesondere für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 60 bis 62, der einen Arbeitsköφer für die mechanische Übertragung der elektrischen Ladungen im Raum, eine Einrichtung für das Auftragen der Ladungen auf diesen Arbeitskörper und für die Abnahme der Ladungen von diesem Arbeitsköφer auf eine äußere Elektrode enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsköφer entweder Flüssigkeits- oder Pulveφartikein ist.
64. Elektrostatischer Generator nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß dieser zumindest einen Zerstäuber der Flüssigkeit enthält, wobei die Düse des Zerstäubers in der Gasströmung plaziert ist.
65. Einrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen elektrostatischen Generator nach Anspruch 63 oder 64 enthält.
66. Nerfahren nach einem der Ansprüche 60 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Ladungen im Raum in einem Magnetfeld oder in gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern erfolgt.
67. Nerfahren nach einem der Ansprüche Ibis 66 bzw. nach einer Kombination dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in Mikrosystemen realisiert wird, dabei werden die Bauelemente der Energieumwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 66 u.a. durch das LIGA- Verfahren produziert.
68. Nerfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, das viele mikroskopische Energieumwandler nach Anspruch 67 im einer System zusammengebaut werden, und die Ausgangsenergien dieser Mikroumwandler summiert werden, wonach diese summierte Energie aus dem die Mikroumwandler enthaltenden System nach draußen hinausgeleitet wird.
69. Einrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 37, 39 und 40 oder 44 bis 49, insbesondere für Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 67 oder 68, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalgenerator eine oder mehrere Mikrorisse benutzt werden, über denen der Fluidstrom fließt.
EP02798693A 2001-09-14 2002-09-08 Verfahren und einrichtung zur umwandlung der energie Withdrawn EP1470631A2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10145390 2001-09-14
DE10145390 2001-09-14
PCT/DE2002/003306 WO2003026109A2 (de) 2001-09-14 2002-09-08 Verfahren und einrichtung zur umwandlung der energie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1470631A2 true EP1470631A2 (de) 2004-10-27

Family

ID=7699066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02798693A Withdrawn EP1470631A2 (de) 2001-09-14 2002-09-08 Verfahren und einrichtung zur umwandlung der energie

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1470631A2 (de)
AU (1) AU2002333185A1 (de)
DE (1) DE10294304D2 (de)
WO (1) WO2003026109A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101793242B (zh) * 2010-02-22 2011-10-26 北京航空航天大学 一种基于汽液两相流相变传热的太阳能动力输出装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101769240B (zh) * 2008-12-31 2012-07-18 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 太阳能发电装置
CN101619713B (zh) * 2009-08-11 2011-04-20 深圳市中科力函热声技术工程研究中心有限公司 具有螺旋流道谐振管的热声发动机
US9651032B2 (en) 2014-12-09 2017-05-16 General Electric Company Submersible power generators and method of operating thereof

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4240257A (en) * 1973-02-22 1980-12-23 The Singer Company Heat pipe turbo generator
US4067315A (en) * 1975-10-24 1978-01-10 Corning Glass Works Solar heat pipe
US4186559A (en) * 1976-06-07 1980-02-05 Decker Bert J Heat pipe-turbine
US4122356A (en) * 1976-07-13 1978-10-24 Decker Bert J Solar heat pipe feedback turbogenerator
US4345642A (en) * 1980-12-24 1982-08-24 Thermacore, Inc. Articulated heat pipes
JPS6226306A (ja) * 1985-07-26 1987-02-04 Nippon Denso Co Ltd ヒ−トパイプ式動力発生装置
JPH07112030B2 (ja) * 1986-11-04 1995-11-29 株式会社フジクラ マイクロヒ−トパイプの製造方法
EP0819237A1 (de) * 1995-04-05 1998-01-21 The University Of Nottingham Wärmerohr mit verbessertem energieaustausch
AU7324496A (en) * 1995-11-10 1997-05-29 University Of Nottingham, The Rotatable heat transfer apparatus
JP3090441B2 (ja) * 1998-12-09 2000-09-18 株式会社フジクラ ヒートパイプ式タービン発電機
DE19921066A1 (de) * 1999-05-08 1999-11-25 Alexander Luchinskiy Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung der Energie

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03026109A2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101793242B (zh) * 2010-02-22 2011-10-26 北京航空航天大学 一种基于汽液两相流相变传热的太阳能动力输出装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE10294304D2 (de) 2004-10-14
AU2002333185A1 (en) 2003-04-01
WO2003026109A2 (de) 2003-03-27
WO2003026109A3 (de) 2004-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2405134C2 (de) Verfahren zur Speicherung von Exergie in Form freier Enthalpie chemischer Verbindungen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE2520639A1 (de) Anlage zur stromerzeugung
WO2010037607A2 (de) Solar-kälteeinheit
DE1184828B (de) Verfahren und Anordnung zur unmittelbaren Umwandlung von Waermeenergie in elektrische Energie und umgekehrt
DE4336975A1 (de) Energieerzeugungseinrichtung
EP2356704B1 (de) Verfahren zur umwandlung von wärmeenergie in elektrische energie
DE3336406A1 (de) Umlaufender fluessigkeitsmotor fuer ein thermodynamisches medium
EP1470631A2 (de) Verfahren und einrichtung zur umwandlung der energie
Islam et al. Recent development of carbon-nanotube-based solar heat absorption devices and their application
EP1671333B1 (de) Verfahren und einrichtung zur erzeugung von alfvén-wellen
DE19604356A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von thermischer Energie aus solarer Energie
DE19921066A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung der Energie
DE102014011956A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung der Energie
DE102010000137A1 (de) Solar-Kälteeinheit
DE102004057272A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Elektrizität und Brennstoffzellen
LU500836B1 (de) Auftriebskraftnutzungsvorrichtung und Kapillarsogverdampfungseinrichtung
DE102009047946A1 (de) Solarthermisches Kraftwerk
EP2733756B1 (de) Verfahren zur Umwandlung von Wärme in elektrische Energie
DE102005047559A1 (de) Verfahren und Anlage zur Umwandlung von potentieller Energie in elektrische Energie
DE102006014574A1 (de) Verfahren zur Energieumwandlung
WO2023083640A1 (de) Kapillarsogverdampfungseinrichtung
DE102021128405A1 (de) Auftriebskraftnutzungsvorrichtung und Kapillarsogverdampfungseinrichtung
DE102011054400B4 (de) Stickstoff-basierter Kreisprozess zur Energiegewinnung während einer lunaren Nacht
DE102006009182A1 (de) Photovoltaikanlage und Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage
DE3812928A1 (de) Energieerzeugungsvorrichtung (waermeschleuder 2 mit kreisprozess)

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: 20040413

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

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

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

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: 20060401