RU2184873C1 - Силовая установка на солнечной энергии - Google Patents
Силовая установка на солнечной энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2184873C1 RU2184873C1 RU2000132314A RU2000132314A RU2184873C1 RU 2184873 C1 RU2184873 C1 RU 2184873C1 RU 2000132314 A RU2000132314 A RU 2000132314A RU 2000132314 A RU2000132314 A RU 2000132314A RU 2184873 C1 RU2184873 C1 RU 2184873C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- coolant
- substance
- power plant
- cooler
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам, преобразующим тепловую энергию в электрическую. В силовой установке на солнечной энергии рабочее вещество испаряется за счет солнечной энергии, а конденсируется охладителем, которым может быть любое вещество окружающей среды, постоянно имеющее низкую температуру. При отсутствии такого вещества используется любой жидкий охладитель, который сам охлаждается в теплообменнике веществом окружающей среды в периоды самой низкой его температуры. Для работы установки не только когда светит Солнце, но и в любое другое время имеются накопительные емкости, тщательно теплоизолированные, для горячего теплоносителя и для охлажденного, а при использовании дополнительного охладителя - для охладителя, отобравшего тепло у отработавшего пара, и для охладителя, отдавшего это тепло веществу окружающей среды. В результате обеспечивается значительный перепад температур испарения и конденсации рабочего вещества и довольно высокий КПД установки, более 10%. 1 ил.
Description
Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам, преобразующим тепловую энергию в электрическую.
Известны силовые установки с паровой турбиной, преобразующие тепловую энергию в электрическую, известен "Агрегат для преобразования тепловой энергии в электрическую", состоящий из котла на органическом жидком или газообразном топливе, конденсатора, детандера, энергопреобразующего блока, приводимого детандером, теплообменников, соединенных один с котлом, а другой с конденсатором, трубопроводов, соединяющих эти элементы. Рабочим телом предпочтительно является охлаждающая текучая среда, подверженная классическому циклу Ренкина, отбирающая энергию от внешнего источника тепла и преобразующая ее в электрическую энергию в блоке, которым может быть турбогенератор (см. патент Франции 2590934 от 5.06.87 г., F 01 К 25/08, F 01 М 11).
Все современные силовые установки в основном используют для преобразования энергии какого-либо топлива, при этом используется полезно лишь незначительная часть энергии топлива, а остальная (основная) часть энергии в виде тепла бесполезно выбрасывается в окружающую среду, которая при этом одновременно еще загрязняется и вредными отбросами, отработавшими газами, получающимися при горении топлива.
Самым экологически чистым источником энергии является солнечная энергия, и многие уже стремятся использовать эту энергию с помощью фотоэлектропреобразователей или, в частности, солнечную энергию, запасенную водой, как показано ниже.
Так, например, известна тепловая силовая установка ОТЕС, построенная в 1981 г. на острове Науру, которая осенью 1981 г. начала давать электрический ток мощностью 100 кВт, не затрачивая при этом ни какого топлива, а используя только тепло воды, окружающей остров (см. Н.В. Вершинский "Энергия океана", М.: Наука, 1986 г., с. 144-148).
Установка состоит из фреоновой турбины с генератором, испарителя, конденсатора, насоса подачи теплой воды и насоса холодной воды. Фреон испаряется в нагревателе за счет тепла воды поверхностного слоя океана, каждый час испаряется 75 т (20,8 кг/сек) фреона. Для испарения такого количества фреона через нагреватель (испаритель) прокачивается каждый час 1450 т теплой воды из поверхностного слоя океана. Вода поступает в нагреватель с температурой 29,8oС, а выходит из испарителя при температуре 27,3oС, отдавая при этом 4209 кВт тепловой энергии. Подача теплой воды в испаритель осуществляется с помощью насоса, двигатель которого потребляет 27,8 кВт.
Выходя из испарителя, газообразный фреон совершает работу в турбине, вал которой связан с генератором мощностью 100 кВт. Далее пары фреона поступают в холодильник, где конденсируются. С этой целью через конденсатор непрерывно прокачивается холодная глубинная вода в количестве 1410 т/ч. Холодная вода входит в конденсатор при температуре 8,1oС, а выходит при температуре 10,6oС, отбирая при этом 4098 кВт тепловой энергии. Для прокачки холодной воды имеется насос, потребляющий 43,3 кВт. Для обеспечения циркуляции фреона, в замкнутой системе установки имеется еще третий насос, потребляющий 15,3 кВт. Из полученных 100 кВт электроэнергии на работу самой установки используется 86,4 кВт, а на посторонние полезные цели всего 13,6 кВт, т. е. КПД самой установки равен 100:4209=0,024 или 2,4%, а КПД полезного использования равен 13,6:4209=0,003 или всего 0,3%, т. е. крайне низок.
КПД такой установки крайне низок потому, что разница температур испарения и конденсации рабочего вещества очень мала, всего 19oС, в то время, как солнечные лучи могут нагревать предметы с черной поверхностью до 100oС и даже больше, и почти в любом месте Земли можно найти вещество окружающей среды с температурой около +10oС и даже ниже, это, например, в горах вода горных речек и ручьев, в водоемах вода с глубины, вода из скважин, пробуренных в земле на глубину 20 и более метров, в пустынях воздух в ночное время, поэтому обеспечить разницу температур испарения и конденсации рабочего вещества, при преобразовании солнечной энергии, в пределах 70-90oС не составит большого труда, а это позволит преобразовывать солнечную энергию с КПД более 10%.
Поставленная задача - увеличение эффективности преобразования солнечной энергии.
Для этого используется силовая установка, состоящая из турбины с низкокипящим рабочим веществом, испарителя и конденсатора, при этом рабочее вещество испаряется в испарителе за счет солнечной энергии, поступающей в испаритель через теплоноситель, испарение рабочего вещества происходит в теплообменнике, одной полостью которого является испаритель, а в другой полости проходит теплоноситель, нагретый солнечной энергией. Конденсатором является другой теплообменник, в одной полости которого проходит отработавший пар, а в другой -охладитель, который отбирает тепло у отработавшего пара, превращая его в жидкость, охладителем может быть любое жидкое или газообразное вещество окружающей среды в месте нахождения установки, постоянно имеющее температуру около +10oС и ниже. Если такого вещества окружающей среды с постоянной низкой температурой нет, как, например, в пустыне, то можно, как охладитель, использовать жидкость, охлаждая ее в ночное время холодным воздухом в дополнительном теплообменнике. Для того чтобы установка могла работать не только днем, в часы когда светит Солнце, но и в любое другое время, имеются накопительные емкости, тщательно теплоизолированные, одна - для горячего теплоносителя, другая - для холодного теплоносителя, а при использовании дополнительного теплообменника для охлаждения охлаждающей жидкости также имеются две емкости, одна - для охладителя, поступающего из теплообменника, где он отдал тепло веществу окружающей среды, другая - для охладителя, поступающего из конденсатора, где он отбирает тепло у отработавшего пара, превращая его при этом в жидкость. В результате всего этого будет обеспечен довольно высокий перепад температур испарения и конденсации рабочего вещества соответственно и довольно высокий КПД преобразования солнечной энергии.
На чертеже показана схема силовой установки, некоторые варианты.
Силовая установка состоит из турбины 1, генератора 2, конденсатора 3, насоса 4 для перекачивания рабочей жидкости, испарителя 5, полости 6, емкости 7 для охлажденного теплоносителя, насоса 8 для перекачивания теплоносителя, солнечного коллектора 9, в котором теплоноситель воспринимает энергию солнечных лучей, емкости 10 для горячего теплоносителя, насоса 11 для подачи горячего теплоносителя, полости 12, в которой проходит охлаждающее вещество, при необходимости, накопительной емкости 13, в которую поступает охладитель, отобравший тепло, насоса 14, подающего охладитель, полости 15, теплообменника, в котором охладитель отдает тепло окружающему веществу, накопительной емкости 16, в которую поступает охладитель, отдавший тепло, насоса 17, подающего охлаждающую жидкость в конденсатор, соединительных трубопроводов 18, теплоизоляции 19.
Работает силовая установка следующим образом. Падающие солнечные лучи нагревают в солнечном коллекторе 9 теплоноситель, одновременно в контуре паровой турбины 1 насос 4 прогоняет рабочее вещество, создавая при этом необходимое давление в контуре, рабочее вещество, проходя через испаритель 5, испаряется за счет солнечной энергии, перенесенной в полость 6 теплообменника I теплоносителем, который подается насосом 8 через коллектор 9, где теплоноситель и отбирает энергию у солнечных лучей, а затем поступает в накопитель 10, из накопителя 10 насосом 11 теплоноситель подается в полость 6 теплообменника I, полостью которого является также и испаритель 3, где и происходит испарение рабочего вещества за счет солнечной энергии, рабочий пар поступает в турбину 1, где часть энергии рабочего пара турбина 1 с генератором 2 преобразуют в электроэнергию, а отработавший пар поступает в теплообменник II в конденсатор 3, где отдает тепло охладителю, проходящему в полости 12 теплообменника II, отдавая тепло, отработавший пар превращается в жидкость, которая насосом 4 прогоняется в испаритель 5 ( и т.д.), а охлаждающее вещество, отобрав тепло у отработавшего пара, поступает в окружающую среду или при отсутствии естественного охладителя в накопительную емкость 13, из которой насосом 14 подается в полость 15 теплообменника III, где отдает тепло веществу окружающего пространства, в периоды самой низкой его температуры, и поступает в накопительную емкость 16, из которой насосом 17 подается в полость 12 и далее снова идет по контуру. В результате будет обеспечен довольно высокий перепад температур испарения и конденсации рабочего вещества соответственно и довольно высокий КПД преобразования солнечной энергии силовой установкой.
Claims (1)
- Силовая установка на солнечной энергии, содержащая генератор, испаритель, конденсатор и турбину с низкокипящим рабочим веществом, в которой испарение рабочего вещества происходит за счет солнечной энергии, поступающей к испарителю через теплоноситель, а конденсация рабочего вещества происходит при помощи жидкого охладителя, который отбирает тепло у отработавшего пара, превращая его в жидкость, отличающаяся тем, что охладитель проходит через теплообменник, где он отдает отобранное у отработавшего пара тепло веществу окружающей среды в периоды самой низкой его температуры, а установка содержит тщательно теплоизолированные накопительные емкости для горячего теплоносителя и для охлажденного теплоносителя, емкости для охладителя, отобравшего тепло у отработавшего пара, и для охладителя, отдавшего это тепло в теплообменнике веществу окружающей среды, в периоды его самой низкой температуры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000132314A RU2184873C1 (ru) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | Силовая установка на солнечной энергии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000132314A RU2184873C1 (ru) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | Силовая установка на солнечной энергии |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2184873C1 true RU2184873C1 (ru) | 2002-07-10 |
Family
ID=20243826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000132314A RU2184873C1 (ru) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | Силовая установка на солнечной энергии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2184873C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460949C1 (ru) * | 2011-03-11 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет | Система теплохладоснабжения |
RU2559093C1 (ru) * | 2014-08-29 | 2015-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" | Солнечная энергетическая установка |
RU2586034C1 (ru) * | 2015-03-31 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" | Солнечная энергетическая установка |
RU2636960C2 (ru) * | 2015-10-27 | 2017-11-29 | Петр Тихонович Харитонов | Гелиосистема |
-
2000
- 2000-12-13 RU RU2000132314A patent/RU2184873C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460949C1 (ru) * | 2011-03-11 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет | Система теплохладоснабжения |
RU2559093C1 (ru) * | 2014-08-29 | 2015-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" | Солнечная энергетическая установка |
WO2016032369A1 (ru) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" | Солнечная энергетическая установка (варианты) |
RU2586034C1 (ru) * | 2015-03-31 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" | Солнечная энергетическая установка |
RU2636960C2 (ru) * | 2015-10-27 | 2017-11-29 | Петр Тихонович Харитонов | Гелиосистема |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4760705A (en) | Rankine cycle power plant with improved organic working fluid | |
DeLovato et al. | A review of heat recovery applications for solar and geothermal power plants | |
CN1297744C (zh) | 海洋温差能-太阳能重热循环发电方法 | |
US5384489A (en) | Wind-powered electricity generating system including wind energy storage | |
US20120291433A1 (en) | Low temperature rankine cycle solar power system with low critical temperature hfc or hc working fluid | |
JP5541603B2 (ja) | 多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム | |
US20110272003A1 (en) | Combined solar thermal power generation and a power station therefor | |
NZ248729A (en) | High pressure geothermal power plant with secondary low pressure turbogenerator | |
US20090320473A1 (en) | Multi-heat source power plant | |
CN105464914A (zh) | 一种基于复叠朗肯循环的直膨式太阳能热发电系统 | |
WO2010029494A2 (fr) | Dispositif de cogeneration amelioree | |
CN103618479B (zh) | 基于南极天文观测站柴油发电机组余热的发电及蓄能系统 | |
CA2736418A1 (en) | A low temperature solar power system | |
CN203476624U (zh) | 一种低温型有机朗肯循环太阳热发电系统 | |
Parvez et al. | A novel energy and exergy assessments of solar operated combined power and absorption refrigeration cogeneration cycle | |
Wang et al. | Renewable energy from the sea-organic Rankine Cycle using ocean thermal energy conversion | |
RU2184873C1 (ru) | Силовая установка на солнечной энергии | |
KR101500489B1 (ko) | 해수 히트펌프 배출수를 이용한 해양 온도차 발전시스템 | |
CN205370873U (zh) | 一种基于复叠朗肯循环的直膨式太阳能热发电系统 | |
Moustafa et al. | Design specifications and application of a100 kWc (700 kWth) cogeneration solar power plant | |
RU2559093C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка | |
CA2744404A1 (en) | Air power system | |
Lee et al. | Heat energy harvesting by utilizing waste heat with small temperature differences between heat source and sink | |
KR20130119162A (ko) | 태양열을 이용한 직접증발식 유기 랭킨 사이클 발전 시스템 | |
US20220316364A1 (en) | Binary cycle power system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061214 |