ES2601582A1 - Sistema termodinámico para la generación de energía eléctrica. - Google Patents
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Abstract
Sistema termodinámico para la generación de energía eléctrica. Sistema termodinámico (1) para la generación de energía eléctrica, que comprende un circuito de compresión (2), un circuito de potencia (3) y un intercambiador de calor (10) situado entre ambos circuitos. El circuito de compresión (2) comprende un primer fluido de trabajo (12), un evaporador (4) para evaporar al menos parcialmente el primer fluido de trabajo (12) a partir de energía térmica ambiental, y un compresor (6) situado a la salida del evaporador (4). El circuito de potencia (3) comprende un segundo fluido de trabajo (11), una turbina (5) situada para recibir y expandir el segundo fluido de trabajo (11) calentado tras su paso por el intercambiador de calor (10), y adaptada para generar energía eléctrica, y un condensador (7) situado a la salida de la turbina (5). El evaporador (4) está expuesto a una temperatura ambiente superior a la que está expuesto el condensador (7).
Description
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DESCRIPCION
Sistema termodinamico para la generation de ene^a electrica.
Objeto de la invencion
La presente invencion pertenece al sector industrial de la generacion de energia a partir de fuentes renovables en general, y mas en particular al campo de la energia termoelectrica, es decir, a la generacion de energia electrica a partir de la energia termica ambiental mediante un proceso termodinamico.
El objeto de la invencion consiste en proporcionar un sistema de generacion de energia electrica sostenible, fiable y economico.
Antecedentes de la invencion
En los ultimos anos, la production de energia mediante fuentes de origen renovable ha adquirido gran relevancia dentro del sector energetico. Estas fuentes de energia provienen de recursos naturales inagotables, produciendo un impacto ambiental nulo en la emision de gases de efecto invernadero, como el CO2.
Uno de los principales inconvenientes de las energias de origen renovable es el bajo rendimiento energetico que se obtiene. Asi, en muchas ocasiones, las grandes inversiones requeridas para la produccion de energia, son abandonadas o reacondicionadas continuamente para conseguir un aumento de produccion de energia.
A dia de hoy, para la produccion de energia termica, se conocen maquinas frigorificas de compresion que pueden funcionar como bomba de calor o refrigerador. Estas maquinas son capaces de suministrar una energia termica del orden de tres a cinco veces la energia electrica que consumen.
Por otra parte, para la produccion de energia electrica, las plantas de potencia convencionales son capaces de generar energia electrica con unos rendimientos inferiores a la unidad (relacion energia electrica producida/energia del combustible usada).
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Otro principal inconveniente de la energia de origen renovable es la falta de constancia de suministro energetico, en muchos casos supeditada a unas determinadas condiciones atmosfericas o climatologicas.
Por ello, es deseable en el estado de la tecnica mejorar la production de ene^a electrica de una forma sostenible, constante, economica y duradera.
Description de la invention
El sistema termodinamico para la generation de energia electrica que la presente invencion propone, se presenta como una mejora frente a lo conocido en el estado de la tecnica, puesto que consigue alcanzar satisfactoriamente los objetivos anteriormente senalados como idoneos para la tecnica, al aumentar el rendimiento, sin utilizar combustibles fosiles y sin depender de la aleatoriedad del clima para garantizar la continuidad del suministro.
La invencion consiste en un sistema termodinamico para la generacion de energia electrica que comprende un circuito de compresion, un circuito de potencia, y al menos un intercambiador de calor situado entre ambos circuitos.
El circuito de compresion contiene un primer fluido de trabajo compresible, capaz de absorber y ceder calor. Ademas, dicho circuito de compresion comprende un evaporador y al menos un compresor. El evaporador esta adaptado para evaporar al menos una parte del primer fluido de trabajo a partir de la energia termica ambiental, obteniendo un primer fluido de trabajo al alcanzar, al menos, el punto de vapor saturado de dicho primer fluido de trabajo. El compresor esta situado para recibir el primer fluido de trabajo al menos parcialmente evaporado, y esta adaptado para comprimir dicho fluido al menos parcialmente evaporado, aumentando la presion y la temperatura del mismo hasta obtener la evaporation del mismo.
El circuito de potencia contiene un segundo fluido de trabajo compresible y capaz de absorber y ceder calor. El intercambiador de calor esta situado entre ambos circuitos para transferir calor del primer fluido de trabajo al segundo fluido de trabajo.
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El circuito de potencia ademas comprende al menos una turbina y un condensador. La turbina esta situada para recibir el segundo fluido de trabajo calentado y al menos parcialmente evaporado tras su paso por el intercambiador de calor a una presion y temperatura tal que en su expansion en dicha turbina se pueda producir una cierta cantidad de energia. La turbina esta adaptada para generar energia electrica a partir de la expansion del segundo fluido de trabajo. El condensador esta situado para recibir el segundo fluido de trabajo al menos parcialmente evaporado (expandido), y esta adaptado para condensar el fluido al menos parcialmente evaporado, liberando al exterior al menos una parte del calor almacenado en el mismo. El condensador recibe el segundo fluido de trabajo expandido hasta alcanzar un valor de presion tal que su temperatura de saturation coincide con la temperatura a la que se intercambia calor con el ambiente en este elemento.
Por ultimo, el evaporador esta expuesto a una temperatura ambiente superior a la temperatura ambiente a la que esta expuesto el condensador.
De esta forma, la invention presenta un sistema de generation de energia electrica que, haciendo uso de la energia termica de baja temperatura contenida en el estado ambiente, es capaz de producir mas energia electrica que la energia electrica que consume para la obtencion de la misma. Asi, el sistema descrito, permite la transformation de la energia termica del estado ambiente a baja temperatura en energia termica de mayor temperatura, gracias al aporte de energia electrica en el circuito de compresion, y posteriormente la transformacion de esta energia termica de mayor temperatura en energia electrica en el circuito de potencia.
El circuito de compresion esta disenado para obtener energia termica a una mayor temperatura, a partir de la energia termica del estado ambiente a una menor temperatura, y de la energia electrica necesaria para alimentar los componentes del circuito (al menos un evaporador y un compresor). El circuito de potencia esta disenado para obtener energia electrica, a partir de la energia termica transferida del circuito de compresion mediante el intercambiador de calor.
La invencion da a conocer un sistema de production de energia electrica sostenible y duradero, al basarse en el uso de energia termica de baja temperatura contenida en el
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ambiente y evitar el uso de cualquier tipo de combustible.
Asi mismo, el sistema ofrece una produccion de energia electrica relativamente constante durante ciertos meses del ano, al basarse en el uso de energia termica de baja temperatura contenida en el ambiente y en la diferencia de temperatura entre el evaporador y el condensador, en la que el evaporador este a una mayor temperatura ambiente que el condensador para asegurar el buen funcionamiento de la invencion.
Asi mismo, la invencion presenta un sistema de produccion de energia electrica economico y sencillo, que no requiere de numerosos elementos, como es habitual en el estado de la tecnica, como por ejemplo, de tanques de almacenamiento frio y caliente, generadores de vapor (calderas) necesarios para operar con vapor o camaras de combustion, etc.
Asi mismo, la invencion no precisa combustible, y por lo tanto, tampoco requiere de ningun sistema de almacenamiento, tratamiento o transporte de este.
Segun una realizacion preferente, el evaporador esta expuesto a una temperatura ambiente de al menos 24°C, y el condensador esta expuesto a una temperatura ambiente menor o igual a 17°C. Manteniendo al menos esta diferencia de temperatura entre el evaporador y el condensador, la invencion es capaz de asegurar el correcto funcionamiento del sistema, y en particular, de que el evaporador es capaz de absorber calor del exterior, para transferirlo al primer liquido de trabajo, y de que el condensador es capaz de ceder calor al exterior del segundo liquido de trabajo.
Segun una realizacion preferente, el condensador esta enterrado, actuando como intercambiador de calor subterraneo, o sumergido bajo el agua, actuando como intercambiador de calor con el agua. Asi mismo, de forma preferente, el evaporador esta en contacto con el exterior. De esta forma, la invencion asegura para ciertas etapas del ano que el evaporador esta expuesto a una temperatura ambiente superior a la temperatura ambiente a la que esta expuesto el condensador.
Segun otra realizacion preferente, el intercambiador de calor esta situado a la salida del compresor y antes de la entrada de la turbina. Asi, el intercambiador de calor recibe el
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primer fluido de trabajo evaporado y el segundo fluido de trabajo en estado Kquido. En ese caso, y de forma preferente, el intercambiador de calor esta adaptado para que la transferencia de calor entre el primer fluido de trabajo evaporado y el segundo fluido de trabajo, sea tal que el primer fluido de trabajo evaporado sea licuado, y que el segundo fluido de trabajo sea al menos parcialmente evaporado.
Segun otra realization preferente, el circuito de potencia ademas comprende una bomba de circulation encargada de impulsar el segundo fluido de trabajo a traves del circuito de potencia, y donde dicha bomba de circulacion esta situada entre la salida del condensador y la entrada del intercambiador de calor. De forma ventajosa, la bomba elevara la presion del segundo fluido de trabajo a la de la entrada de la turbina.
Segun otra realizacion preferente, el circuito de compresion ademas comprende una valvula de estrangulamiento encargada de reducir la presion del primer fluido de trabajo hasta alcanzar la presion de trabajo del evaporador, donde dicha valvula de estrangulamiento esta situada entre la salida del intercambiador de calor y la entrada del evaporador.
De forma alternativa, el circuito de compresion puede comprender una turbina encargada de reducir la presion del primer fluido de trabajo hasta alcanzar la presion de trabajo del evaporador, y donde dicha turbina esta situada entre la salida del intercambiador de calor y la entrada del evaporador. En este caso, la turbina podria ademas de usarse para expansionar el fluido hasta la presion del evaporador, y generar electricidad para abastecer a alguno de los elementos del sistema, como la bomba de circulacion del circuito de potencia.
Segun una realizacion preferente, el sistema termodinamico de la invention comprende el mismo numero de compresores, que de turbinas, e intercambiadores de calor. Asi, la invencion presentara el mismo numero de compresiones que de expansiones, consiguiendo un sistema estable.
Preferentemente, el primer fluido de trabajo y/o el segundo fluido de trabajo es agua. El agua es un fluido compresible, capaz de absorber calor, barato y facil de conseguir, con lo
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que ofrece varias ventajas en su uso como fluido de trabajo, tanto en el circuito de compresion como en el circuito de potencia. Ademas, la invention ofrece una alternativa segura en caso de fugas, puesto que es un fluido no contaminante. Cabe mencionar que los caudales masicos del ciclo de compresion y de potencia podrian ser iguales o distintos.
Descripcion de los dibujos
Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realization practica del mismo, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, unos dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista esquematica del sistema termodinamico, segun una realizacion preferente de la invencion.
La figura 2.- Muestra el diagrama T-S correspondiente al sistema termodinamico mostrado en la figura 1. La figura 2a muestra el diagrama completo, y la figura 2b una vista en detalle del diagrama de la figura 2a.
Realizacion preferente de la invencion
La figura 1 muestra un sistema termodinamico 1 para la generation de energia electrica. El sistema termodinamico 1 mostrado comprende un circuito de compresion 2, un circuito de potencia 3, y tres intercambiadores de calor 10, 10’, 10’’ situados entre ambos circuitos 2, 3.
El circuito de compresion 2 contiene un primer fluido de trabajo 12, y el circuito de potencia 3, un segundo fluido de trabajo 11. Ambos fluidos 11, 12 son compresibles, siendo capaces de cambiar de estado fisico (de gaseoso a liquido, y viceversa), y tambien de almacenar calor.
El circuito de compresion 2 del sistema termodinamico 1 mostrado en la figura 1 comprende un evaporador 4, tres compresores 6, 6’, 6’’ (etapas de compresion) y una valvula de estrangulamiento 8.
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El evaporador 4 esta adaptado para evaporar al menos una parte del primer fluido de trabajo 12 a partir de la ene^a termica ambiental. As^ en el evaporador 4, el primer fluido de trabajo 12 absorbe calor de la atmosfera hasta alcanzar al menos el punto de saturacion del primer fluido de trabajo 12, obteniendo la evaporacion de al menos una parte del mismo.
Los compresores 6, 6’, 6’’ del circuito de compresion 2 estan situados para recibir el primer fluido de trabajo 12, al menos parcialmente evaporado, y estan adaptados para comprimir dicho fluido, al menos parcialmente evaporado, aumentando la presion y la temperatura del mismo hasta obtener al menos su evaporacion. Asi, el primer fluido de trabajo 12 al menos parcialmente evaporado es comprimido sucesivamente a lo largo del circuito, evaporandose y experimentando un aumento de temperatura.
Tras pasar por el evaporador 4, el primer fluido de trabajo 12 atraviesa un primer compresor 6, en el cual, es comprimido hasta obtener su evaporacion.
Seguidamente, el primer fluido de trabajo 12 calentado y evaporado llega al primer intercambiador de calor 10. El intercambiador de calor 10 comunica los dos circuitos 2, 3 transfiriendo calor del primer 12 al segundo fluido de trabajo 11.
Tras ceder gran parte de calor al segundo fluido de trabajo 11, el primer fluido de trabajo 12 evaporado entra en un segundo compresor 6’ adaptado para comprimir el fluido entrante, aumentando la presion y la temperatura del mismo.
A continuation, el primer fluido de trabajo 12 llega al segundo intercambiador de calor 10’, en el que parte del calor del primer fluido de trabajo 12 pasa al segundo fluido de trabajo 11.
Nuevamente, tras ceder gran parte de calor al segundo fluido de trabajo 11, el primer fluido de trabajo 12 entra en un tercer compresor 6’’ igualmente adaptado para comprimir el fluido entrante, aumentando la presion y la temperatura del mismo.
Seguidamente, el primer fluido de trabajo 12 entra en el tercer intercambiador de calor 10’’. En este tercer intercambiador de calor 10’’ la cesion de calor del primer fluido de trabajo 12
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al segundo fluido de trabajo 11 es tal que la temperatura baja lo suficiente como para que el primer fluido de trabajo 12 evaporado se licue.
Finalmente, el primer fluido de trabajo 12 entra en la valvula de estrangulamiento 8, la cual esta situada para recibir el primer fluido de trabajo 12 que atraviesa el tercer intercambiador de calor 10’’. La valvula de estrangulamiento 8 esta encargada de reducir la presion del primer fluido de trabajo 12 hasta alcanzar la presion de trabajo del evaporador 4.
Por su parte, el circuito de potencia 3 del sistema termodinamico 1 mostrado en la figura 1 comprende un condensador 7, tres turbinas 5, 5’, 5’’ (etapas de expansion) y una bomba de circulacion 9.
El condensador 7 esta adaptado para condensar al menos una parte del al menos parcialmente evaporado segundo fluido de trabajo 11, liberando al exterior al menos una parte del calor almacenado en el mismo. Asi, el condensador 7 cede calor al exterior hasta que el segundo fluido de trabajo 11 pasa a estado al menos parcialmente liquido.
Tras pasar por el condensador 7, el segundo fluido de trabajo 11 atraviesa la bomba de circulacion 9, la cual, impulsa dicho fluido hacia el tercer intercambiador de calor 10’’. En este tercer intercambiador de calor 10’’, parte del calor del primer fluido de trabajo 12 es transferido al segundo fluido de trabajo 11, donde dicha transferencia de calor es tal que el segundo fluido de trabajo 11 es al menos parcialmente evaporado.
Seguidamente, el segundo fluido de trabajo 11 calentado y al menos parcialmente evaporado llega a una primera turbina 5.
Las turbinas 5, 5’, 5’’ del circuito de potencia 3 estan situadas para recibir el segundo fluido de trabajo 11 calentado y al menos parcialmente evaporado tras su paso por los intercambiadores de calor 10’’, 10’, 10, y estan adaptadas para expandir dicho fluido, al menos parcialmente evaporado, y generar energia electrica a partir de la expansion y del calor almacenado en el segundo fluido de trabajo 11. Asi, el segundo fluido de trabajo 11 es expandido sucesivamente a lo largo del circuito, evaporandose y experimentando un aumento de temperatura.
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Tras pasar la primera turbina 5, el segundo fluido de trabajo 11 al menos parcialmente evaporado y expandido, llega al segundo intercambiador de calor 10’, en el que parte del calor del primer fluido de trabajo 12 evaporado pasa al segundo fluido de trabajo 11.
Nuevamente, tras recibir calor del primer fluido de trabajo 12, el segundo fluido de trabajo 11 entra en una segunda turbina 5’ adaptada para expandir el segundo fluido de trabajo 11, disminuyendo la presion y la temperatura del mismo.
Seguidamente, el segundo fluido de trabajo 11 llega al primer intercambiador de calor 10, en el que nuevamente recibe calor del primer fluido de trabajo 12.
Posteriormente, y para completar el ciclo, el segundo fluido de trabajo 11 entra en una tercera turbina 5’’ en la que el segundo fluido de trabajo 11 se expande hasta tal punto que pasa a un estado parcialmente evaporado (mezcla de liquido y vapor). Preferiblemente, el segundo fluido de trabajo 11 es completamente evaporado a la salida de la tercera turbina 5’’ para evitar la cavitacion.
La figura 2a muestra el diagrama T-S (diagrama temperatura-entropia o diagrama entropico) correspondiente al sistema termodinamico 1 mostrado en la figura 1 para el caso concreto de un sistema operando con este ciclo en la ciudad de Madrid durante los 3 meses de mas calor del ano. Madrid tiene una temperatura media anual de 13,7°C y una temperatura media en los meses de verano de 22,5°C.
En base a estos datos, se establecen las siguientes hipotesis:
- En el evaporador se absorbe calor de la atmosfera a 22,5°C,
- En el condensador se cede calor al terreno a 16°C (situacion conservadora, si se cediera calor a 13,7°C, el sistema obtendria mejor rendimiento), y
- el valor de flujo masico para el primer fluido de trabajo y para el segundo fluido de trabajo es de 1 kg/s.
En dicha figura 2a pueden verse, a modo de ejemplo, los cambios experimentados por el primer 12 y el segundo 11 fluido de trabajo al atravesar los distintos elementos que integran tanto el circuito de compresion 2 como el circuito de potencia 3.
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El circuito de compresion 2 comienza con el paso del primer fluido de trabajo 12 a traves del evaporador 4, (referencias h-a de la figura 1). Como se observa en la figura 2a, al atravesar el evaporador 4, el primer fluido de trabajo 12 es sometido a un proceso de absorcion de calor isobaro (a presion constante). Con esta absorcion de calor, el primer fluido de trabajo 12 alcanza la saturation.
En el primer compresor 6 (a-b), el primer fluido de trabajo 12 aumenta su presion y temperatura, alcanzando el estado gaseoso, y situandose en la zona de vapor recalentado, puesto que antes de la expansion era vapor saturado. Al pasar por el primer intercambiador de calor 10 (b-c), el primer fluido de trabajo 12 experimenta una bajada de temperatura al ceder parte de su calor al circuito de potencia 3, continuando, a pesar de ello, en estado al menos parcialmente gaseoso. Es unicamente en el tercer intercambiador de calor 10’’ (f-g) en el que la temperatura decrece tanto que el fluido de trabajo 12 pasa a Kquido a alta presion. Finalmente, en la etapa g-h (figura 2b), la valvula de estrangulamiento 8 reduce la presion del fluido de trabajo 12 hasta la su estado inicial, la presion del evaporador 4.
Por su parte, el segundo fluido de trabajo 11 se comporta de forma similar en el circuito de potencia 3.
A la salida de la bomba de circulation 9 (s) (figura 2b), el segundo fluido de trabajo 11, en estado liquido, pasa a traves del tercer intercambiador de calor 10’’ (s-t). En esta etapa (s-t), el segundo fluido de trabajo 11 experimenta un aumento de temperatura a presion constante tal que dicho segundo fluido de trabajo 11 pasa a estado gaseoso.
Posteriormente, en cada paso por la primera turbina 5 (t-u), la segunda turbina 5’ (v-w), y la tercera turbina 5’’ (x-y), el segundo fluido de trabajo 11 experimenta una disminucion de presion y temperatura, conservando su estado al menos parcialmente gaseoso. Y, en cada paso por el segundo 10’ (u-v) y el primer intercambiador de calor 10 (w-x), el segundo fluido de trabajo 11 experimenta un aumento de su presion y temperatura.
Como se observa, en su paso por la tercera turbina 5’’ (x-y), la presion decrece tanto que alcanza la presion de saturacion para la temperatura de intercambio de calor buscada en el condensador, estando en este caso el fluido en estado vapor recalentado o vapor humedo.
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A la salida de esta tercera turbina 5’’ (y), la presion debe ser baja, ya que debe coincidir con la presion de saturacion para la temperatura subterranea buscada.
Por ultimo, en su paso por el condensador 7 (y-z), el segundo fluido de trabajo 11 cede calor al entorno a presion y temperatura constantes, pasando de estado vapor humedo a liquido saturado.
Para este ejemplo, considerando:
- un rendimiento isoentropico de las turbinas 5, 5’, 5’’ del 94%, donde, para turbinas:
Diferencia de entalpias real
Rendimiento isoentropico = — ---------------------—-----—-
Diferencia de entalpias ideal
es decir, las turbinas 5, 5’, 5’’ producen menos energia de la que producirian idealmente con rendimiento isoentropico=1,
- un rendimiento isoentropico en los compresores 6, 6’, 6’’ del 90%, donde, para compresores:
Diferencia de entalpias ideal
Rendimiento isoentropico =--------------------------—---------
Diferencia de entalpias real
es decir, los compresores 6, 6’, 6’’ consumen mas energia de la que consumirian idealmente con rendimiento isoentropico=1,
- y una perdida de calor en intercambiadores de calor 10, 10’, 10’’ del 5% (rendimiento del 95%), donde, el efecto de la perdida de calor en cada intercambiador de calor sigue la siguiente expresion:
Calor cecido por el intercambiador al circuito de potencia
0,95 =------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Calor cedido al intercambiador en el circuito de compresion
Y teniendo en cuenta, que la potencia en cada turbina 5, 5’, 5’’y compresor 6, 6’, 6’’ se define como el producto del flujo masico que atraviesa cada elemento multiplicado por la diferencia de entalpias a la entrada y a la salida de cada elemento, es decir,
- para la primera turbina 5:
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^turbina 5 ^11 • (ht
donde mxl es el flujo masico del segundo fluido de trabajo 11, ht la enta^a en el estado t y hu la entalpia en el estado u. Flujo masico en kg/s, entalpia en kJ/kg, y P en kW.
- para la segunda turbina 5’:
^turbina 5' ^11 • (hv hw)
donde m11 es el flujo masico del segundo fluido de trabajo 11, hv la entalpia en el estado v y hw la entalpia en el estado w. Flujo masico en kg/s, entalpia en kJ/kg, y P en kW.
- para la tercera turbina 5’’:
Pturbina 5" ' (hx hy)
donde m11 es el flujo masico del segundo fluido de trabajo 11, hx la entalpia en el estado x y hy la entalpia en el estado y. Flujo masico en kg/s, entalpia en kJ/kg, y P en kW.
- para el primer compresor 6:
Pcompresor 6 ^12 • (hb ha)
donde m12 es el flujo masico del primer fluido de trabajo 12, hb la entalpia en el estado b y ha la entalpia en el estado a. Flujo masico en kg/s, entalpia en kJ/kg, y P en kW.
- para el segundo compresor 6’:
Pcompresor 6' ^12 • (hd hc)
donde m12 es el flujo masico del primer fluido de trabajo 12, hd la entalpia en el estado d y hc la entalpia en el estado c. Flujo masico en kg/s, entalpia en kJ/kg, y P en kW.
- para el tercer compresor 6’’:
Pcompresor 6" ^12 • (h/ he)
donde m12 es el flujo masico del primer fluido de trabajo 12, hf la entalpia en el estado f y he la entalpia en el estado e. Flujo masico en kg/s, entalpia en kJ/kg, y P en kW.
Y despreciando la potencia de la bomba de circulation 9, por ser de un valor de orden de magnitud inferior a los valores de potencia de las turbinas 5, 5’, 5’’ y los compresores 6, 6’,
6’’, se obtiene un valor de rendimiento global, definido como la relacion entre la energia mecanica generada en la turbina (convertible posteriormente en energia electrica) y la ene^a electrica consumida en el compresor de 1,25, donde, dicho rendimiento global sigue la siguiente expresion:
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Potencia primera turbina 5 + Potencia segunda turbina 5' + Potencia tercera turbina 5"
Rendimiento global =------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Potencia primer compresor 6 + Potencia segundo compresor 6 + Potencia tercer compresor 6
Asi, el sistema termodinamico que la presente invencion propone produce mas energia mecanica (convertible a electrica) que la energia electrica que consume.
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Finalmente, a la vista de esta description y figuras, el experto en la materia podra entender que la invencion ha sido descrita segun algunas realizaciones preferentes de la misma, pero que multiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes, sin salir del objeto de la invencion tal y como ha sido reivindicada.
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Claims (10)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. - Sistema termodinamico (1) para la generacion de ene^a electrica, caracterizado por que comprende:- un circuito de compresion (2) que contiene un primer fluido de trabajo (12) compresible y capaz de absorber calor, y que al menos comprende:- un evaporador (4) adaptado para evaporar al menos una parte del primer fluido de trabajo (12) a partir de la energia termica ambiental, y- un compresor (6) situado para recibir el primer fluido de trabajo (12) al menos parcialmente evaporado, y adaptado para comprimir dicho fluido al menos parcialmente evaporado aumentando la presion y la temperatura del mismo hasta obtener la evaporation del mismo,- un circuito de potencia (3) que contiene un segundo fluido de trabajo (11) compresible y capaz de absorber calor, y- al menos un intercambiador de calor (10) situado entre ambos circuitos (2, 3) para transferir calor del primer fluido de trabajo (12) al segundo fluido de trabajo (11),- donde, el circuito de potencia (3) comprende:- una turbina (5) situada para recibir el segundo fluido de trabajo (11) calentado y al menos parcialmente evaporado tras su paso por el intercambiador de calor (10), y adaptada para generar energia electrica a partir del cambio de presion y calor almacenado en el segundo fluido de trabajo (11),- un condensador (7) situado para recibir el segundo fluido de trabajo (11) al menos parcialmente evaporado, y adaptado para condensar el fluido al menos parcialmente evaporado, liberando al exterior al menos una parte del calor almacenado en el mismo,- y donde, el evaporador (4) esta expuesto a una temperatura ambiente superior a la temperatura ambiente a la que esta expuesto el condensador (7).
- 2. - Sistema termodinamico (1) para la generacion de energia electrica, segun la revindication 1, caracterizado por que el evaporador (4) esta expuesto a una temperatura ambiente de al menos 24°C, y por que el condensador (7) esta expuesto a una temperatura ambiente menor o igual a 17°C.51015202530
- 3. - Sistema termodinamico (1) para la generation de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el intercambiador de calor (10) esta situado a la salida del compresor (6) y antes de la entrada de la turbina (5).
- 4. - Sistema termodinamico (1) para la generacion de energia electrica, segun la revindication 3, caracterizado por que el intercambiador de calor (10) esta adaptado para que la transferencia de calor entre el primer fluido de trabajo (12) evaporado y el segundo fluido de trabajo (11), sea tal que el primer fluido de trabajo (12) evaporado sea licuado y que el segundo fluido de trabajo (11) sea evaporado.
- 5. - Sistema termodinamico (1) para la generacion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el circuito de potencia (3) ademas comprende una bomba de circulation (9) encargada de impulsar la circulation del segundo fluido de trabajo (11) a traves del circuito de potencia (3), y donde dicha bomba de circulacion (9) esta situada entre la salida del condensador (7) y la entrada del intercambiador de calor (10).
- 6. - Sistema termodinamico (1) para la generacion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el circuito de compresion (2) ademas comprende una valvula de estrangulamiento (8) encargada de reducir la presion del primer fluido de trabajo (12) hasta alcanzar la presion de trabajo del evaporador (4), donde dicha valvula de estrangulamiento (12) esta situada entre la salida del intercambiador de calor (10) y la entrada del evaporador (4).
- 7. - Sistema termodinamico (1) para la generacion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por que el circuito de compresion (2) ademas comprende una turbina encargada de reducir la presion del primer fluido de trabajo (12) hasta alcanzar la presion de trabajo del evaporador (4), y donde dicha turbina esta situada entre la salida del intercambiador de calor (10) y la entrada del evaporador (4).
- 8. - Sistema termodinamico (1) para la generacion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el condensador (7) esta enterrado o sumergido bajo el agua.
- 9.- Sistema termodinamico (1) para la generacion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un mismo numero de compresores (6), turbinas (5), e intercambiadores de calor (10).5 10.- Sistema termodinamico (1) para la generacion de energia electrica, segun cualquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer fluido de trabajo (12) y/o el segundo fluido de trabajo (11) es agua.
- 11.- Sistema termodinamico (1) para la generacion de energia electrica, segun cualquiera de 10 las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el evaporador (4) esta en contacto con el exterior.
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