FI124118B - Aurinkoenergian avulla sähköä ja lämpöä tuottava voimala - Google Patents
Aurinkoenergian avulla sähköä ja lämpöä tuottava voimala Download PDFInfo
- Publication number
- FI124118B FI124118B FI20110199A FI20110199A FI124118B FI 124118 B FI124118 B FI 124118B FI 20110199 A FI20110199 A FI 20110199A FI 20110199 A FI20110199 A FI 20110199A FI 124118 B FI124118 B FI 124118B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- medium
- heat
- connector
- power plant
- solar
- Prior art date
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 3
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims 4
- 210000004725 window cell Anatomy 0.000 claims 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 57
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 20
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 11
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 4
- 239000012595 freezing medium Substances 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002899 Bi2Te3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002665 PbTe Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenelead Chemical compound [Pb]=[Te] OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical class C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017629 Sb2Te3 Inorganic materials 0.000 description 2
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 2
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N [B].[C] Chemical compound [B].[C] PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QZOVMCPHIQVUGV-UHFFFAOYSA-N [Si].[C].[Si] Chemical compound [Si].[C].[Si] QZOVMCPHIQVUGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000002153 silicon-carbon composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- DDJAGKOCVFYQOV-UHFFFAOYSA-N tellanylideneantimony Chemical compound [Te]=[Sb] DDJAGKOCVFYQOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
-
- 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
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Description
I 1
Aurinkoenergian avulla sähköä ja lämpöä tuottava voimala.
Tämän keksinnön kohteena on aurinkovoimala, joka tuottaa sähköä ja lämpöä.
5 Ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen toijunta edellyttää, että lisätään huomattavasti sellaista energiantuotantoa, joka ei tuota hiilidioksidipäästöjä. Yksi lupaavimmista hiilidioksidivapaista energiantuotantomuodoista on aurinkoenergia. Auringon säteilyenergiaa onkin hyödynnetty lukuisilla tavoilla sekä suorassa lämmöntuotannossa että sähköntuotannossa aurinkokennojen avulla.
10
Myös lämpösähköelementtejä on käytetty aurinkoenergian muuttamiseen sähköksi, ja niiden yhteydessä on toteutettu myös lämpöteknisiä sovelluksia. Julkaisut CN 1928358, JP 57069786, JP 59097457 ja DE 102008008652 esittävät tällaisia jäijestelmiä, mutta niissä kaikissa rakenne on monimutkainen, tehoton tai kelvollinen vain erikoissovelluksiin. Tämä keksintö tarjoaa 15 yksinkertaisen, tehokkaan ja monikäyttöisen ratkaisun aurinkoenergiaan perustuvaan sähkön ja lämmön yhteistuotantoon lämpösähköelementtejä hyödyntäen.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisten patenttivaatimusten 1,6 ja 9 tunnusmerkkiosissa.
20
Kuvio 1 esittää keksinnön ensimmäisen ja toisen sovellusmuodon poikkileikkauksen.
Kuvio 2 esittää väriaineaurinkokennon toimintaperiaatteen.
25 Kuvio 3 esittää keraamirunkoisen lämpösähkögeneraattorin rakenteen periaatekuvan.
Kuvio 4 esittää ilman keraamirunkoa tehdyn lämpösähkögeneraattorin rakenteen periaatekuva
Kuvio 5 esittää keksinnön ensimmäisen ja toisen sovellusmuodon liitynnät oheislaitteisiin.
Kuvio 6 esittää keksinnön ensimmäisen ja toisen sovellusmuodon sekä oheislaitteiden liitynnät mittaus-ja ohjauselimeen.
30 I 2
Kuvio 7 esittää keksinnön kolmannen ja neljännen sovellusmuodon poikkileikkauksen.
Kuvio 8 esittää keksinnön kolmannen ja neljännen sovellusmuodon liitynnät oheislaitteisiin.
5 Kuvio 9 esittää keksinnön kolmannen ja neljännen sovellusmuodon sekä oheislaitteiden liitynnät mittaus- ja ohjauselimeen.
Keksinnön ensimmäisen sovellusmuodon rakenne on sylinterirakenne, jonka mitat valitaan sovelluksen käyttötarkoituksen ja toimintaympäristön vaatimusten mukaan. Kuvio 1 esittää 10 keksinnön mukaisen laitteiston poikkileikkauksen. Tämän sovellusmuodon yhteydessä voidaan hyödyntää aurinkokeräimissä yleisesti käytettyjä tyhjöputkitekniikoita.
Pintakerroksen 1 muodostaa aurinkokenno, joka voi olla esimerkiksi väriaineaurinkokenno tai ikkunalasiaurinkokenno. Aurinkokennon 1 alla on tyhjö 2. Kolmannessa kerroksessa on ohut 15 kuparilevy, jonka pinnalla on mustaa ainetta, joka tehostaa auringon energian imeytymistä kuparilevylle. Neljännen kerroksen muodostaa lämmitettävä väliaine 4. Viidentenä rakenteessa on ohut kuparilevy 5, jonka pinnalla on mustaa ainetta, joka tehostaa lämpöenergian imeytymistä kuparilevylle. Kuudennessa kerroksessa on lämpösähköelementti 6. Kahden erilaisen lämpösähköelementin 6 rakennetta esitellään kuvioissa 3 ja 4. Seitsemäntenä sisemmälle 20 mentäessä on jäähdytyselin 7. Rakenteessa sisimpänä on jäähdyttävä väliaine 8. Sovellukseen tulevaa auringonenergiatiheyttä voidaan lisätä peilillä, kuten sovelluksen ulkopuolella olevalla peilillä 9. Edelleen auringon energiatiheyttä aurinkokennon 1 pinnalla voidaan tehostaa käyttämällä useita peilejä.
25 Aurinkokenno 1 saa aurinkoenergiaa suorana - ja hajasäteilynä sekä mahdollisesti peilien kuten peilin 9 kautta. Aurinkoenergia läpäisee pintakerroksen muodostavan aurinkokennon 1 ja aurinkoenergiasta osa muuntuu sähköenergiaksi. Aurinkokennon 1 alla on tyhjö, jonka tarkoitus on vähentää johtumalla siirtyviä lämpöhäviöitä. Aurinkoenergia siirtyy tyhjön 2 läpi ! aurinkokennolta 1 ja absorboituu kuparilevyn mustalle pinnalle 3. Kuparilevyn 3 läpi 30 lämpöenergia johtuu lämmitettävälle väliaineelle 4. Väliaineeksi valitaan toimintaympäristön ja sovellusrakenteen vaatimusten mukainen väliaine, joka on nestefaasissa. Väliaineena voivat toimia esimerkiksi eri etyleeniyhdisteet, glygoli, mineraaliöljyt ja vesi. Vesi on hyvä väliaine hyvän lämmönsiirtokykynsä ansiosta toimintaympäristöissä, joissa ei ole jäätymisvaaraa ja joissa I 3 vesi ei kiehu. Veden kiehuessa järjestelmän lämmönsiirto häiriintyy. Veden paineen nosto nostaa veden kiehumislämpötilaa, mutta korkea veden paine on vaarallista. Siksi veden painetta nostettaessa on samalla tehtävä tarvittavia muutoksia sovelluksen rakenteeseen ja asennettava vaatimuksenmukaiset turvalaitteet sovellukseen sekä toimilaitteisiin. Kuparilevyn 5 läpi 5 lämpöenergia johtuu lämpösähköelementille 6 ja muodostaa lämpösähkömateriaaliin korkeamman lämpötilan Th. Kahden erilaisen lämpösähköelementin 6 toimintaa esitellään tarkemmin kuvioiden 3 ja 4 yhteydessä. Lämpösähköelementin läpi johtunut lämpöenergia siirtyy jäähdytyselimelle 7 ja johtuu sen läpi jäädyttävälle väliaineelle 8. Lämpösähköelementin tälle puolen muodostuu näin matalampi lämpötila Tc ja lämpösähköelementille lämpötilaero 10 kuuman- ja kylmän puolen välille. Jäädyttäväväliaine 8 voi olla vesi, jolla on hyvä lämmönsiirtokyky. Toimintaolosuhteilta vaaditaan, ettei jäätymisvaaraa ole. Kylmissä olosuhteissa käytetään glygolia, etanolia tai muuta tarkoitukseen sopivaa nestettä hinnan ja/tai muiden olennaisten ominaisuuksien perusteella valittuna. Kuten aiemmin esitettiin, rakenteeseen tulevaa auringonenergiatiheyttä voidaan lisätä peileillä, kuten rakenteen ulkopuolella olevalla 15 peilillä 9. Peilien rakenne ja määrä valitaan niin, että sovelluksessa sekä järjestelmän hinta että auringonsäteilyn energiatiheys ovat tarkoituksenmukaisia. Peilejä voi olla useampia, ja ne voivat olla joko passiivisesti tai aktiivisesti suunnattuja. Tarvittavia peilirakenteita ei kuvata tässä tarkemmin, sillä alan ammattimies osaa toteuttaa ne ammattikirjallisuuden perusteella.
20 Kuvio 2 esittää väriaineaurinkokennon toimintaperiaatteen. Auringonsäteily suunnataan joko johtavan alustan 101 tai vastaelektrodin 102 suunnasta aktiiviselle elektrodille 103. Kuviossa 2 auringonsäteily 107 on esimerkinomaisesti piirretty alustan 101 suunnasta tulevaksi. Aktiivinen elektrodi 103 muodostuu nanopartikkeliverkostosta, jonka huokoset pääsevät täyttymään elektrolyytillä 104. Nanopartikkelit 105 ovat puolijohtavaa materiaalia, ja niiden pinnalle on 25 kiinnittynyt väriainemolekyylejä 106. Puolijohdemateriaalina käytetään tyypillisesti titaanidioksidia TiC>2. Ti02:n elektronirakenne on sellainen, että siitä muodostuva nanopartikkeliverkosto ei absorboi näkyvää valoa. Väriaineaurinkokennon materiaalitutkimus elää voimakasta kehitysvaihetta niin perustutkimuksen kuin sovellusten suhteen, joten alan ammattimiehelle on tulevaisuudessa ilmeistä valita paras kehitettävistä 30 aurinkokennomateriaaleista toiminta-olosuhteet, suorituskyky, hinta sekä muut sovelluksen asettamat reunaehdot huomioiden. Kennossa valon absorptio tapahtuu partikkelien 105 pintaan kiinnittyneissä väriainemolekyyleissä 106. Valon absorption seurauksena väriainemolekyyleistä 106 siirtyy elektroneja puolijohteeseen 105. Puolijohdepartikkelit muodostavat verkoston, jota I 4 pitkin elektronit kulkeutuvat johtavalle alustalle 101 ja kiertävät edelleen ulkoisen piirin kautta vastaelektrodille 102. Vastaelektrodilla 102 elektronit siirtyvät elektrolyytin 104 ioneille, jotka kulkeutuvat aktiiviselle elektrodille 103 ja palauttavat siellä väriaineen alkutilaansa. Väriaineaurinkokennoksi valitaan sellainen kenno, että auringon energia riittää lämmitettävän 5 väliaineen lämmitykseen ensisijaisesti, jotta lämpösähköelementille muodostuu riittävä lämpötilaero Th - Tc kuuman ja kylmän puolen välille. Jäljelle jäävä auringon energia tuottaa sähköenergiaa väriaineaurinkokennossa.
Ikkunalasiaurinkokennolla tarkoitetaan aurinkokennoa, joka päästää lävitseen sähkömagneettista 10 säteilyä näkyvän valon aallonpituuksilla.
Aurinkokenno voidaan laittaa kahden lasilevyn väliin tai upottaa muoviin. Lasilevy voi olla selektiivilasia. Muovi voi olla taipuisaa, mikä mahdollistaa muovin muotoilun halutuksi. Aurinkokennojen materiaaleja, rakennetta ja kytkentöjä valitessaan alan ammattimies 15 luonnollisesti osaa hyödyntää ajantasaista ammattikirjallisuutta.
Lämpösähköelementeissä käytettäviä n-tyypin lämpösähköyhdisteitä on lukuisia kuten esimerkiksi vismutti-telluuri Bi2Te3, lyijy-telluuri PbTe, pii-germanium SiGe ja pii/pii-hiili -komposiitti Si/SiC. Si/SiC-materiaalia käytetään kvanttikaivorakenne-puolijohteissa. 20 Vastaavasti käyttökelpoisia p-tyypin lämpösähköyhdisteitä ovat esimerkiksi vismutti-telluuri Bi2Te3, antimoni-telluuri Sb2Te3, lyijy-telluuri PbTe, telluuri-antimoni-germanium-hopea TAGS ja pii-germanium SiGe sekä boori-hiiliyhdisteiden komposiitti B4C/B9C, jota käytetään kvanttikaivorakenteissa.
25 Kuvio 3 esittää lämpösähköelementin rakenteen, jossa käytetään keraamitukirakennetta 41. Fh kuvaa lämmitettävän väliaineen 4 virtaa, Fc kylmän väliaineen 8 virtaa ja Fq lämpö virtaa. Lämmitettävän väliaineen virtaus Fh siirtää väliaineessa olevaa lämpöenergiaa konvektion avulla kuparilevylle 5. Kuparilevyn 5 ja lämpösähköelementin keraamitukirakenteen 41 välissä on kontaktin lämpöresistanssia pienentävää ainetta 42. Lämpö siis johtuu kerroksen 42 läpi 30 keraamitukirakenteeseen 41, sen kautta edelleen kontaktin lämpöresistanssia pienentävän materiaalin 42 läpi metallilevylle 43. Metallilevyn 43 läpi lämpö johtuu edelleen n-tyypin puolijohteille 44 ja p-tyypin puolijohteille 45. Puolijohteiden vastakkaisella puolella lämpö virta kulkee vastaavien rakenteiden läpi päinvastaisessa järjestyksessä. Eristeen 46 tarkoitus on I 5 vähentää lämpöhäviöitä, jotta mahdollisimman suuri lämpövirta menee lämpösähköelementin 6 läpi. Jos sovelluskohteen asettamat rajoitukset sallivat, keraamitukirakenne 41 voidaan jättää pois, ja lämpösähköelementin rakenne on tällöin kuvion 4 mukainen, mutta tällöin materiaalin 42 täytyy vastata myös riittävästä sähköisestä eristyksestä.
5
Metallilevy 43 yhdistää n-tyypin lämpösähköpuolijohteita 44 ja p-tyypin lämpösähköpuolijohteita 45 toisiinsa. Näin muodostetaan lämpösähkögeneraattoreita, joita voidaan kytkeä sarjaan ja rinnan moduuleiksi. Moduuleja voidaan edelleen kytkeä sarjan ja rinnan haluttujen virta-ja jännitearvojen saavuttamiseksi.
10 N-tyypin lämpösähköpuolijohteiden 44 ja p-tyypin lämpösähköpuolijohteiden 45 toiminta perustuu elektronien e' ja aukkojen h+ termiseen diffuusioon. Varauskonsentraatio kasvaa kummankin tyyppisissä lämpösähköpuolijohteissa kylmälle puolelle, ja näin n- ja p-tyypin puolijohteisiin syntyy keskenään erisuuntaiset sähkökentät E. Toisin sanoen n- ja p-tyypin 15 puolijohteissa kylmän ja kuuman puolen välille syntyy vastakkaiset sähköiset potentiaalit.
Lämpösähköpuolijohteilla on erilaiset optimitoimintalämpötilat, joiden perusteella lämpösähköpuolijohteet voidaan jakaa karkeasti kolmeen ryhmään: matalan lämpötilan lämpösähköpuolijohteet, keskilämpötilan lämpösähköpuolijohteet ja korkean lämpötilan 20 lämpösähköpuolijohteet. Matalanlämpötilan lämpösähköpuolijohteita ovat esimerkiksi Bi2Te3 ja Sb2Te3, joiden optimitoimintalämpötilat asettuvat 100 °C asteen lähelle. Esimerkiksi PbTe ja TAGS ovat keskilämpötilan lämpösähköpuolijohteita, joiden optimitoimintalämpötilat asettuvat 400 °C asteen lähelle. Esimerkiksi SiGe, Si/SiC ja B4C/B9C ovat korkeanlämpötilan lämpösähköpuolijohteita, joiden optimitoimintalämpötilat asettuvat 800 °C asteen lähelle.
25
Nykyinen tehokas lämpösähkömateriaalien, kuten ohuiden lämpösähkömateriaalifilmien, ja niiden valmistusmenetelmien tutkimus tuo markkinoille nopeaan tahtiin uusia, hyötysuhteiltaan entistä parempia lämpösähköpuolijohteita, joista alan ammattimies valitsee kuhunkin sovellukseen parhaan materiaalin toimintaympäristön, hinnan ja/tai suorituskyvyn perusteella. 30 Lämpösähköpuolijohteen materiaaleja tai lämpösähköelementtien rakennetta ja kytkentöjä valitessaan alan ammattimies luonnollisesti osaa hyödyntää ajantasaista ammattikirjallisuutta.
I 6
Kuvioissa 5 ja 6 esitellään keksinnön ensimmäisen sovellusmuodon yhteydet toimilaitteisiin ja energialähteisiin. Aurinkoenergia muuttuu sähköenergiaksi aurinkokennossa 1 ja siirtyy liitäntöjen 14,15 kautta jännitemuuntimeen 18. Toinen sovelluksen jännitelähde on lämpösähköelementti 6, josta sähköenergia siirtyy liitäntöjen 16,17 kautta jännitemuuntimeen 5 18. Jännitemuunnin muuntaa jännitetasot optimaalisiksi sähköverkolle 28 ja toimilaitteille yhteyden 33 kautta. Lämmitettävän väliaineen 4 lämmönlähteitä on aurinkoenergia sekä suoraan auringosta että aurinkopeilien kuten peilin 9 kautta. Korkeamman lämpötilan väliainetta on mahdollista lämmittää myös kahdella muulla valittavissa olevalla lämmönlähteellä, aurinkopeilillä 32 ja ulkoisella lämmönlähteellä 31. Korkeamman väliaineen valinnalla pyritään 10 siten, että väliaine on nestefaasissa toiminnan ajan. Sovelluksen korkeamman lämpötilan väliaineen lämpöenergia siirtyy liitoksen 11 kautta lämmönvaihtimen 19 korkeampaan lämpötilapiiriin ja sieltä lämpövarastoon 22 ja ohitusventtiilille 25. Lämmitettävää väliainetta voidaan lämmittää molemmista lämmönlähteistä: ulkoisesta lämmönlähteestä 31 ja aurinkopeilistä 32 joko yhdessä tai erikseen. Ulkoinen lämmönlähde 31 on valittavissa monesta 15 eri vaihtoehdosta kuten esimerkiksi rakennuksen tulisijan savupiippu, polttomoottorin pakoputki, teollisuuden hukkalämpöä tuottavat prosessit, retkikeitin tai avaruussovelluksien radioaktiivinen lämmönlähde. Edellä mainittujen muidenkin lähinnä hukkalämpöä hyödyntävien lämpösähkölaitteiden sähköenergia voidaan ohjata jännitemuuntimeen 18. Korkeamman lämpötilan väliaineen kierron lämpövaraston ohi ohjaava ohitusventtiili 25 ohjaa väliaineen ohi 20 lämpövaraston silloin, kun sovellukseen sitoutunut auringon lämpöenergia riittää lämpösähköpuolijohteen kuuman puolen lämpötilaksi. Korkeamman lämpötilan väliaineen pumppu 23 siirtää lämmitettävän väliaineen 4 pumpulta sovellukselle liitoksen 10 kautta. Sovelluksen matalanlämpötilan väliaine siirtyy liitännän 13 kautta lämmönvaihtimen 19 matalamman lämpötilan kiertoon, sieltä väliaine siirtyy lämmönsiirtimelle 20.
25 Lämmönsiirtimeltä 20 lämpöenergiaa siirtyy lämmitettävään veteen 21. Lämmönsiirtimeltä 20 väliaine siirtyy lämmönsiirtimelle 29, josta lämpöenergiaa siirretään lämpövarastoon 30. Lämpövaraston tarkoitus on hyödyntää lämmitettävältä vedeltä 21 tulevaa lämpöenergiaa ja jäähdyttää väliainetta, jotta lämpöelementin 6 kylmän puolen lämpötila on mahdollisimman alhainen. Lämpö varasto vaihtoehtoja 30 on monia kuten, maa-, vesi- tai ilmalämpöpumppujen 30 lämpöä varaavat osat, uima-altaat, kasvihuoneiden vesivarastot sekä venekäytöissä meri-, järvi-tai jokivesi. Lämmönsiirtimeltä 29 väliaine siirtyy matalamman lämpötilan väliaineen pumpulle 27, josta väliaine siirtyy sovellukselle liitoksen 12 kautta. Vesisäiliössä 21 on kylmänveden tulo 24 ja käyttöveden lähtö 26.
I 7 Järjestelmään voidaan lisätä myös kuvion 6 mukaisesti mittaus ja - ohjauselin 35, joka mittaa laitteiden ja niiden osien parametreja, kuten lämpötiloja, jännitteitä, sähkövirtoja ja nesteidenvirtausnopeuksia, sekä ohjaa toimilaitteita liitosten la - 33a kautta. Antureita voi olla 5 useampia, jolloin ne liitetään mittaus- ja ohjauselimeen 35 lisättäviin sähköliitäntöihin. Mittaus-ja ohjauselimen liittimen 34 kautta voidaan saada dataa laitteiden ja niiden osien parametreista. Mittaus- ja ohjauselimen liittimen 34 kautta voidaan ohjelmoida mittaus- ja ohjauselimen mittaus- ja ohjausparametreja, jotta saavutetaan eri materiaali- ja laitevalinnoilla optimitoiminta. Mittaus- ja ohjauselin 35 on laite, jonka ohjelma mittaaja ohjaa sovelluksen sekä toimilaitteiden 10 toimintaa. Liittimeltä la saadaan mittaustieto sovelluksen pinnalle 1 tulevasta auringon energian intensiteetistä. Liittimeltä 2a saadaan mittaustieto tyhjön 2 tilasta. Liittimeltä 3a saadaan mittaustieto kuparilevyn 3 lämpötilasta. Liittimeltä 4a saadaan mittaustieto lämmitettävän väliaineen 4 lämpötilasta. Liittimeltä 5a saadaan mittaustieto kuparilevyn 5 lämpötilasta. Liittimeltä 6a saadaan mittaustieto lämpösähköelementin rakenteen toiminnasta. Liittimeltä 7a 15 saadaan mittaustieto jäähdytyselimen 7 lämpötilasta. Liittimeltä 8a saadaan mittaustieto lämmitettävän väliaineen 8 lämpötilasta. Liittimeltä 9a saadaan mittaustieto peilille 9 tulevasta auringon energian intensiteetistä. Liittimeltä 10a saadaan mittaustieto lämmitettävän väliaineen 4 sovellukselle tulevasta virtausnopeudesta ja liittimeltä 11a saadaan tieto sen lähtevästä virtausnopeudesta. Liittimeltä 12a saadaan mittaustieto lämmitettävän väliaineen 8 sovelluksen 20 liitokselle 12 tulevasta virtausnopeudesta ja liittimeltä 13a saadaan mittaustieto jäähdyttävän väliaineen 8 liitokselta 13 lähtevästä virtausnopeudesta. Virtausnopeuksien erosta voidaan todeta järjestelmän vuoto. Liittimelle 14a saadaan mittaustieto aurinkokennon 1 kohtion 14 sähkövirrasta ja liittimelle 15a kohtion 15 sähkövirrasta. Liittimelle 16a saadaan mittaustieto lämpösähköelementin 6 kohtion 16 sähkövirrasta ja liittimelle 17a kohtion 17 sähkövirrasta. 25 Näistä saadaan mahdollinen vikavirtatieto. Näistä saadaan mahdollinen vikavirtatieto. Liittimeltä 18a saadaan jännitemuuntimen mitattuja parametritietoja, kuten sähkövirtoja ja jännitteitä. Liittimeltä 19a saadaan mittaustieto lämmönvaihtimen 19 lämpötilasta. Liittimeltä 20a saadaan lämmönsiirtimen 20 lämpötilamittaustieto. Liittimeltä 21a saadaan lämmitettävän veden lämpötilan mittaustieto. Liittimeltä 22a saadaan lämpö varaston 22 lämpötilan mittaustieto. 30 Liittimeltä 23a ohjataan jäähdyttävän väliaineen 8 kiertovesipumpun 27 kierrosnopeutta. Liittimeltä 24a saadaan tulevan veden mitattu virtausnopeus tulolta 24. Liittimen 25a kautta ohjataan ohitusventtiiliä 25. Liittimeltä 26a saadaan lähtevän veden mitattu virtausnopeus lähdöltä 26. Liittimen 27a kautta ohjataan lämmitettävän väliaineen 4 kiertovesipumpun 27.
I 8 kierrosnopeutta. Liittäneitä 28a saadaan mittaustieto sähköverkon syötön 28 parametreista. Liittimeltä 29a saadaan mittaustieto lämmönsiirtoelimen 29 lämpötilasta. Liittimeltä 30a saadaan mittaustieto lämpö varaston 30 lämpötilasta. Liittimeltä 31a saadaan mittaustieto lämmönlähteen 31 lämpötilasta. Liittimeltä 32a saadaan mittaustieto aurinkopeilin 32 auringonvalon 5 intensiteetistä. Liittimeltä 33a saadaan mittaustieto mittaus- ja ohjauselimelle 35 menevistä parametreista.
Keksinnön toisessa sovellusmuodossa rakenne ja toiminta vastaavat muuten keksinnön ensimmäistä sovellusmuotoa, mutta pintakerroksena 1 ei käytetä aurinkokennoa, vaan sen 10 muodostaa jokin muu auringon energiaa läpäisevä materiaali. Tällöin sähköenergiaa tuottavat ainoastaan lämpösähköelementit.
Kuvio 7 esittää keksinnön kolmatta sovellusmuotoa, jonka rakenne on tasorakenne ja jonka mitat valitaan sovelluksen käyttötarkoituksen ja toimintaympäristön vaatimusten mukaan. 15 Pintakerroksen 1 muodostaa aurinkokenno kuten esimerkiksi ikkunalasiaurinkokenno tai väriaineaurinkokenno. Pintakerroksen 1 alla on ohut kuparilevy, jonka pinnalla on mustaa ainetta, joka tehostaa auringon energian imeytymistä kuparilevylle. Neljännen kerroksen muodostaa lämmitettävä väliaine 4. Viidentenä rakenteessa on ohut kuparilevy 5, jonka pinnalla on mustaa ainetta, joka tehostaa lämpöenergian imeytymistä kuparilevylle. Kuudennessa 20 kerroksessa on lämpösähköelementti 6. Seitsemäntenä sisemmälle mentäessä on jäähdytyselin 7. Rakenteen sisimpänä on jäähdyttävä väliaine 8. Sovellukseen tulevaa auringonenergiatiheyttä voidaan lisätä peileillä, kuten esimerkiksi sovelluksen ulkopuolella olevalla peilillä 9.
Rakenteessa päällimmäisenä oleva aurinkokenno 1 saa aurinkoenergiaa suorana ja hajasäteilynä 25 sekä peilien kuten peilin 9 kautta. Aurinkoenergia läpäisee pintakerroksen 1 aurinkokennon, ja aurinkoenergiasta osa muuntuu sähköenergiaksi. Auringon energia siirtyy aurinkokennolta 1 kuparilevyn pinnalle 3. Kuparilevyn 3 läpi lämpöenergia johtuu lämmitettävälle väliaineelle 4. Väliaineeksi valitaan toimintaympäristön ja sovellusrakenteen vaatimusten mukainen väliaine, joka on nestefaasissa. Esimerkkejä soveltuvista väliaineista ovat eri etyleeniyhdisteet, glygoli, 30 mineraaliöljyt ja vesi. Vesi on hyvä väliaine hyvän lämmönsiirtokykynsä ansiosta toimintaympäristöissä, joissa ei ole jäätymisvaaraa ja joissa vesi ei kiehu. Veden kiehuessa ja mahdollisesti höyrystyessä sen lämmönsiirto-ominaisuudet heikkenevät. Veden paineen nosto nostaa veden kiehumislämpötilaa, mutta korkea veden paine on vaarallista. Siksi veden paineen I 9 nosto edellyttää, että on tehtävä muutoksia sovelluksen rakenteeseen ja lisättävä vaatimustenmukaiset turvalaitteet sovellukseen sekä toimilaitteisiin. Kuparilevyn 5 läpi lämpöenergia johtuu lämpösähköelementille 6 ja muodostaa lämpösähkömateriaaliin korkeamman lämpötilan Th. Lämpösähköelementin läpi johtunut lämpöenergia siirtyy 5 jäähdytyselimelle 7 ja johtuu sen läpi jäädyttävälle väliaineelle 8. Lämpösähköelementin tälle puolen muodostuu näin matalampi lämpötila Tc, ja lämpösähköelementin yli syntyy lämpötilaero kuuman ja kylmän puolen välille. Jäädyttävä väliaine 8 voi olla, vesi jolla on hyvä lämmönsiirtokyky. Toiminta olosuhteilta vaaditaan, ettei jäätymisvaaraa ole. Kylmissä olosuhteissa käytetään glygolia, etanolia tai muuta nestettä, jonka hinta ja suoritusarvot sopivat 10 kyseiseen järjestelmään.
Kuten aiemmin esitettiin, rakenteeseen tulevaa auringonenergiatiheyttä voidaan lisätä peileillä, kuten rakenteen ulkopuolella olevalla peilillä 9. Peilien rakenne ja määrä valitaan hinnan ja halutun energiatiheyden perusteella. Peilejä voi olla useampia aurinkoon suunnattuja, joko 15 passiivisesti tai aktiivisesti suunnattuja. Tarvittavia peilirakenteita ei kuvata tässä tarkemmin, sillä alan ammattimies osaa toteuttaa ne ammattikirjallisuuden perusteella.
Kuvioissa 8 ja 9 esitellään keksinnön kolmannen sovellusmuodon yhteydet toimilaitteisiin ja energialähteisiin. Aurinkoenergia muuttuu sähköenergiaksi aurinkokennossa 1 ja siirtyy 20 liitäntöjen 14,15 kautta jännitemuuntimeen 18. Toinen sovelluksen jännitelähde on lämpösähköelementti 6, josta sähköenergia siirtyy liitäntöjen 16,17 kautta jännitemuuntimeen 18. Jännitemuunnin muuntaa jännitetasot optimaalisiksi sähköverkolle 28 ja toimilaitteille yhteyden 33 kautta. Lämmitettävän väliaineen 4 lämmönlähteitä on aurinkoenergia sekä suoraan auringosta että aurinkopeilien kuten peilin 9 kautta. Korkeamman lämpötilan väliainetta on 25 mahdollista lämmittää myös kahdella muulla valittavissa olevalla lämmönlähteellä, aurinkopeilillä 32 ja ulkoisella lämmönlähteellä 31. Korkeamman väliaineen valinnalla pyritään siten, että väliaine on nestefaasissa toiminnan ajan. Sovelluksen korkeamman lämpötilan väliaineen lämpöenergia siirtyy liitoksen 11 kautta lämmönvaihtimen 19 korkeampaan lämpötilapiiriin ja sieltä lämpövarastoon 22 ja ohitusventtiilille 25. Lämmitettävää väliainetta 4 30 voidaan lämmittää molemmista lämmönlähteistä: ulkoisesta lämmönlähteestä 31 ja aurinkopeilistä 32 joko yhdessä tai erikseen. Ulkoinen lämmönlähde 31 on valittavissa monesta eri vaihtoehdosta kuten esimerkiksi rakennuksen tulisijan savupiippu, polttomoottorin pakoputki, teollisuuden hukkalämpöä tuottavat prosessit, retkikeitin tai avaruussovelluksien radioaktiivinen I 10 lämmönlähde. Edellä mainittujen muidenkin lähinnä hukkalämpöä hyödyntävien lämpösähkölaitteiden sähköenergia voidaan ohjata jännitemuuntimeen 18. Korkeamman lämpötilan väliaineen kierron lämpövaraston ohi ohjaava ohitusventtiili 25 ohjaa väliaineen ohi lämpövaraston silloin, kun sovellukseen sitoutunut auringon lämpöenergia riittää 5 lämpösähköpuolijohteen kuuman puolen lämpötilaksi. Korkeamman lämpötilan väliaineen pumppu 23 siirtää lämmitettävän väliaineen 4 pumpulta sovellukselle liitoksen 10 kautta. Sovelluksen matalanlämpötilan väliaine 8 siirtyy liitännän 13 kautta lämmönvaihtimen 19 matalamman lämpötilan kiertoon, sieltä väliaine siirtyy lämmönsiirtimelle 20. Lämmönsiirtimeltä 20 lämpöenergiaa siirtyy lämmitettävään veteen 21. Lämmönsiirtimeltä 20 10 väliaine siirtyy lämmönsiirtimelle 29, josta lämpöenergiaa siirretään lämpövarastoon 30. Lämpövaraston tarkoitus on hyödyntää lämmitettävältä vedeltä 21 tulevaa lämpöenergiaa ja jäähdyttää väliainetta, jotta lämpöelementin kylmän puolen lämpötila on mahdollisimman alhainen. Lämpövarastovaihtoehtoja on monia kuten, maa-, vesi- tai ilmalämpöpumppujen lämpöä varaavat osat, uima-altaat, kasvihuoneiden vesivarastot sekä venekäytöissä meri-, järvi-15 tai jokivesi. Lämmönsiirtimeltä 29 väliaine siirtyy matalamman lämpötilan väliaineen pumpulle 27, josta väliaine siirtyy sovellukselle liitoksen 12 kautta. Vesisäiliössä 21 on kylmänveden tulo 24 ja käyttöveden lähtö 26.
Järjestelmään voidaan lisätä myös kuvion 9 mukaisesti mittaus ja - ohjauselin 35, joka mittaa 20 laitteiden ja niiden osien parametreja, kuten lämpötiloja, jännitteitä, sähkövirtoja ja nesteidenvirtausnopeuksia, sekä ohjaa toimilaitteita liitosten la - 33a kautta. Antureita voi olla useampia, jolloin ne liitetään mittaus- ja ohjauselimeen 35 lisättäviin sähköliitäntöihin. Mittaus-ja ohjauselimen liittimen 34 kautta voidaan saada dataa laitteiden ja niiden osien parametreista. Mittaus- ja ohjauselimen liittimen 34 kautta voidaan ohjelmoida mittaus- ja ohjauselimen 25 mittaus- ja ohjausparametreja, jotta saavutetaan eri materiaali- ja laitevalinnoilla optimitoiminta. Mittaus- ja ohjauselin 35 on laite, jonka ohjelma mittaa ja ohjaa sovelluksen sekä toimilaitteiden toimintaa. Liittimeltä la saadaan mittaustieto sovelluksen pinnalle 1 tulevasta auringon energian intensiteetistä. Liittimeltä 3a saadaan mittaustieto kuparilevyn 3 lämpötilasta. Liittimeltä 4a saadaan mittaustieto lämmitettävän väliaineen 4 lämpötilasta. Liittimeltä 5a saadaan mittaustieto 30 kuparilevyn 5 lämpötilasta. Liittimeltä 6a saadaan mittaustieto lämpösähköelementin rakenteen toiminnasta. Liittimeltä 7a saadaan mittaustieto jäähdytyselimen 7 lämpötilasta. Liittimeltä 8a saadaan mittaustieto lämmitettävän väliaineen lämpötilasta. Liittimeltä 9a saadaan mittaustieto peilille 9 tulevasta auringon energian intensiteetistä. Liittimeltä 10a saadaan mittaustieto I Π lämmitettävän väliaineen 4 sovellukselle tulevasta virtausnopeudesta ja liittimeltä 11a saadaan tieto sen lähtevästä virtausnopeudesta. Liittimeltä 12a saadaan mittaustieto lämmitettävän väliaineen 8 sovelluksen liitokselle 12 tulevasta virtausnopeudesta, ja liittimeltä 13a saadaan jäähdyttävän väliaineen 8 liitokselta 13 lähtevästä virtausnopeudesta. Virtausnopeuksien erosta 5 voidaan todeta järjestelmän vuoto. Liittimelle 14a saadaan mittaustieto aurinkokennon 1 kohtion 14 sähkövirrasta ja liittimelle 15a kohtion 15 sähkövirrasta. Liittimelle 16a saadaan mittaustieto lämpösähköelementin 6 kohtion 16 sähkövirrasta ja liittimelle 17a lämpösähköelementin 6 kohtion 17 sähkövirrasta. Näistä saadaan mahdollinen vikavirtatieto. Liittimeltä 18a saadaan jännitemuuntimen mitattuja parametritietoja, kuten sähkövirtoja ja jännitteitä. Liittimeltä 19a 10 saadaan mittaustieto lämmönvaihtimen 19 lämpötilasta. Liittimeltä 20a saadaan lämmönsiirtimen 20 lämpötilamittaustieto. Liittimeltä 21a saadaan lämmitettävän veden 21 lämpötilan mittaustieto. Liittimeltä 22a saadaan lämpövaraston 22 lämpötilan mittaustieto. Liittimeltä 23a ohjataan lämmitettävän väliaineen 4 kiertovesipumpun 23 kierrosnopeutta. Liittimeltä 24a saadaan tulevan veden 24 mitattu virtausnopeus tulolta 24. Liittimen 25a kautta 15 ohjataan ohitusventtiiliä 25. Liittimeltä 26a saadaan lähtevän veden 26 mitattu virtausnopeus lähdöltä 26. Liittimeltä 27a ohjataan jäähdyttävän väliaineen 8 kiertovesipumpun 27 kierrosnopeutta. Liittimeltä 28a saadaan mittaustieto sähköverkon syötön 28 parametreista. Liittimeltä 29a saadaan mittaustieto lämpövaraston 29 lämpötilasta. Liittimeltä 30a saadaan mittaustieto lämpövaraston 30 lämpötilasta. Liittimeltä 31a saadaan mittaustieto lämmönlähteen 20 31 lämpötilasta. Liittimeltä 32a saadaan mittaustieto aurinkopeilin 32 auringonvalon intensiteetistä. Liittimeltä 33a saadaan mittaustieto mittaus- ja ohjauselimelle 35 menevistä parametreista.
Keksinnön neljännessä sovellusmuodossa rakenne ja toiminta vastaavat muuten keksinnön 25 kolmatta sovellusmuotoa, mutta pintakerroksena 1 ei käytetä aurinkokennoa, vaan sen muodostaa jokin muu auringon energiaa läpäisevä materiaali. Tällöin sähköenergiaa tuottavat ainoastaan lämpösähköelementit.
Keksinnön puitteissa voidaan ajatella myös muita edellä esitetyistä poikkeavia ratkaisuja.
30
Claims (9)
1. Aurinkoenergian avulla sähköä ja lämpöä tuottava voimala, joka käsittää sähköä tuottavan elimen (1,6), lämmitettävän nestemäisen väliaineen (4) ja jäähdyttävän 5 nestemäisen väliaineen (8), joka sähköä tuottava elin (1,6) käsittää ainakin yhden lämpösähköelementin (6), ja jotka sähköä tuottava elin (1,6), lämmitettävä nestemäinen väliaine (4) ja jäähdyttävä nestemäinen väliaine (8) on sijoitettu toistensa päälle kerroksittain, tunnettu siitä, että lämmitettävä nestemäinen väliaine (4) ja jäähdyttävä nestemäinen väliaine (8) ovat toisistaan erillisissä nestekierroissa. 10
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala tunnettu siitä, että sähköä tuottava elin (1,6) käsittää aurinkokennon.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen voimala tunnettu siitä, että aurinkokenno on 15 ikkunalasiaurinkokenno tai väriaineaurinkokenno.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen voimala tunnettu siitä, että kerrokset on järjestetty päällekkäin tasomaisesti tai sylinterimäisesti.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen voimala tunnettu siitä, että se käsittää ainakin yhden peilin (9), joka on järjestetty vahvistamaan auringon säteilyn intensiteettiä.
6. Energiantuotantojärjestelmä tunnettu siitä, että se käsittää jonkin patenttivaatimuksen 25 1-5 mukaisen voimalan.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen energiantuotantojärjestelmä tunnettu siitä, että se käsittää ulkoisen lämmönlähteen (31) kuten esimerkiksi tulisijan savupiipun, polttomoottorin pakoputken, hukkalämpöä tuottavan teollisuusprosessin, 30 retkikeittimen tai radioaktiivisen lämmönlähteen.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen energiantuotantojärjestelmä tunnettu siitä, että ulkoiseen lämmönlehteeseen (31) on kytketty lämpösähköelementti.
9. Menetelmä sähkön ja lämmön tuottamiseksi aurinkoenergian avulla, joka sähköä tuottava elin (1,6) käsittää ainakin yhden lämpösähköelementin, ja jossa menetelmässä sähköä tuottava elin (1,6), lämmitettävä nestemäinen väliaine ja (4) ja jäähdyttävä nestemäinen väliaine (8) sijoitetaan toistensa päälle kerroksittain, tunnettu siitä, että lämmitettävä nestemäinen väliaine (4) ja jäähdyttävä nestemäinen väliaine (8) jäljestetään toisistaan erillisiksi nestekierroiksi. 5
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20110199A FI124118B (fi) | 2011-06-13 | 2011-06-13 | Aurinkoenergian avulla sähköä ja lämpöä tuottava voimala |
| PCT/FI2012/000031 WO2012172159A1 (en) | 2011-06-13 | 2012-06-12 | Solar power plant |
| IN237DEN2014 IN2014DN00237A (fi) | 2011-06-13 | 2014-01-10 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20110199 | 2011-06-13 | ||
| FI20110199A FI124118B (fi) | 2011-06-13 | 2011-06-13 | Aurinkoenergian avulla sähköä ja lämpöä tuottava voimala |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20110199A0 FI20110199A0 (fi) | 2011-06-13 |
| FI20110199L FI20110199L (fi) | 2012-12-14 |
| FI20110199A FI20110199A (fi) | 2012-12-14 |
| FI124118B true FI124118B (fi) | 2014-03-31 |
Family
ID=44206735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20110199A FI124118B (fi) | 2011-06-13 | 2011-06-13 | Aurinkoenergian avulla sähköä ja lämpöä tuottava voimala |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI124118B (fi) |
| IN (1) | IN2014DN00237A (fi) |
| WO (1) | WO2012172159A1 (fi) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107255368A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-10-17 | 西安交通大学 | 一种分频式低倍聚光光伏‑高倍聚光光热/热电耦合的太阳能全光谱利用系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997457A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-05 | Shinenerugii Sogo Kaihatsu Kiko | 太陽エネルギ−利用装置 |
| JP2003070273A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | Canon Inc | 太陽光発電システム |
| KR100860202B1 (ko) * | 2004-08-17 | 2008-09-24 | 백운 | 열 흡수패널이 부착된 태양전지 모듈 |
| WO2010147638A2 (en) * | 2009-06-19 | 2010-12-23 | Sheetak Inc. | Device for converting incident radiation into electric energy |
| US20110048489A1 (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-03 | Gabriel Karim M | Combined thermoelectric/photovoltaic device for high heat flux applications and method of making the same |
| KR20110038230A (ko) * | 2009-10-08 | 2011-04-14 | 엠이지코리아(주) | 태양광을 이용한 발전장치 및 광고장치 |
-
2011
- 2011-06-13 FI FI20110199A patent/FI124118B/fi active IP Right Grant
-
2012
- 2012-06-12 WO PCT/FI2012/000031 patent/WO2012172159A1/en active Application Filing
-
2014
- 2014-01-10 IN IN237DEN2014 patent/IN2014DN00237A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20110199A0 (fi) | 2011-06-13 |
| FI20110199L (fi) | 2012-12-14 |
| IN2014DN00237A (fi) | 2015-06-05 |
| FI20110199A (fi) | 2012-12-14 |
| WO2012172159A1 (en) | 2012-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Weinstein et al. | A hybrid electric and thermal solar receiver | |
| Shittu et al. | Experimental study and exergy analysis of photovoltaic-thermoelectric with flat plate micro-channel heat pipe | |
| Menon et al. | Experimental investigations on unglazed photovoltaic-thermal (PVT) system using water and nanofluid cooling medium | |
| Mohammadnia et al. | Hybrid energy harvesting system to maximize power generation from solar energy | |
| Kazemian et al. | Effect of glass cover and working fluid on the performance of photovoltaic thermal (PVT) system: An experimental study | |
| Pang et al. | A comparative analysis on performances of flat plate photovoltaic/thermal collectors in view of operating media, structural designs, and climate conditions | |
| Yang et al. | Energy conversion efficiency of a novel hybrid solar system for photovoltaic, thermoelectric, and heat utilization | |
| Elsafi et al. | Comparative study of double-pass flat and compound parabolic concentrated photovoltaic–thermal systems with and without fins | |
| He et al. | A study on incorporation of thermoelectric modules with evacuated-tube heat-pipe solar collectors | |
| Al‐Waeli et al. | A review of photovoltaic thermal systems: Achievements and applications | |
| Faddouli et al. | Numerical analysis and performance investigation of new hybrid system integrating concentrated solar flat plate collector with a thermoelectric generator system | |
| Hussain et al. | Experimental and numerical studies of a U-shaped solar energy collector to track the maximum CPV/T system output by varying the flow rate | |
| Mohammadnia et al. | Utilizing thermoelectric generator as cavity temperature controller for temperature management in dish-Stirling engine | |
| EP2592363A1 (en) | Energy conversion device | |
| Chandan et al. | Improved energy conversion of a photovoltaic module‐thermoelectric generator hybrid system with different cooling techniques: Indoor and outdoor performance comparison | |
| Li et al. | Performance analysis on a crystalline silicon photovoltaic cell under non-uniform illumination distribution with a high electrical efficiency | |
| Zheng et al. | Experimental study of a thin water-film evaporative cooling system to enhance the energy conversion efficiency of a thermoelectric device | |
| Zhang et al. | Power generation on chips: Harvesting energy from the sun and cold space | |
| Gürbüz et al. | Experimental investigation of a double-flow photovoltaic/thermal air collector with natural dolomite powder-embedded thermal energy storage unit | |
| Muthu et al. | Theoretical and experimental study on a thermoelectric generator using concentrated solar thermal energy | |
| Habchi et al. | Performance study of a new parabolic trough design under optical concentrator effect | |
| Gürbüz et al. | Thermal stabilization and energy harvesting in a solar PV/T-PCM-TEG hybrid system: A case study on the design of system components | |
| FI124118B (fi) | Aurinkoenergian avulla sähköä ja lämpöä tuottava voimala | |
| Farrar‐Foley et al. | Total solar spectrum energy converter with integrated photovoltaics, thermoelectrics, and thermal energy storage: System modeling and design | |
| Michael et al. | Experimental investigation of a copper sheet-laminated solar photovoltaic thermal water collector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 124118 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |