RU2559093C1 - Солнечная энергетическая установка - Google Patents
Солнечная энергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559093C1 RU2559093C1 RU2014135294/06A RU2014135294A RU2559093C1 RU 2559093 C1 RU2559093 C1 RU 2559093C1 RU 2014135294/06 A RU2014135294/06 A RU 2014135294/06A RU 2014135294 A RU2014135294 A RU 2014135294A RU 2559093 C1 RU2559093 C1 RU 2559093C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- term storage
- thermal energy
- short
- heat
- heat accumulator
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 26
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 7
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 7
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive Effects 0.000 claims description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000011494 foam glass Substances 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 2-[[2-(4-hydroxyphenyl)ethylamino]methyl]-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CCNCC1C(=O)C2=CC=CC=C2CC1 PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 alkyl aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001174 ascending Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000003256 environmental substance Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
- F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
- F02C1/05—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S90/00—Solar heat systems not otherwise provided for
-
- 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
Abstract
Изобретение относится к области энергетики, а именно к области использования солнечной энергии, и может быть применено при генерировании электрического тока с использованием энергии солнечного излучения в качестве источника теплового излучения. Солнечная энергетическая установка включает, по меньшей мере, один коллектор, теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, парогенератор, паровую турбину, конденсатор, причем теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии заполнен высокотемпературной жидкостью, при этом установка включает первый замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературным теплоносителем, в который последовательно включены коллектор и теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, причем первый контур содержит теплообменник, расположенный в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии, второй замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии и парогенератор, причем второй контур содержит два теплообменника, расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии и в парогенераторе, заполненном высокотемпературной жидкостью, третий замкнутый циркуляционный контур с низкокипящим рабочим веществом. Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности преобразования солнечной энергии. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к области энергетики, а именно к области использования солнечной энергии, и может быть применено при генерировании электрического тока с использованием энергии солнечного излучения в качестве источника теплового излучения.
Уровень техники
Известна солнечная энергетическая установка, содержащая заполненный низкокипящим рабочим веществом замкнутый циркуляционный контур, в который последовательно включены солнечный парогенератор, паровая турбина, кинематически соединенная с электрогенератором, и конденсатор. При этом замкнутый циркуляционный контур выполнен герметичным и установлен в вертикальной плоскости с образованием в нем восходящего участка для подъема паров рабочего вещества и опускного участка для стока рабочего вещества в жидком состоянии. Причем солнечный парогенератор и паровая турбина включены в циркуляционный контур на восходящем участке, конденсатор включен в циркуляционный контур в наивысшей его точке, а на опускном участке в циркуляционный контур дополнительно включена гидравлическая турбина, которая кинематически соединена с электрогенератором паровой турбины (RU 9901 U1, 16.05.1999).
Недостаткам известной установки является высокая себестоимость получаемой электроэнергии, а также относительно невысокий кпд.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является солнечная энергетическая установка, раскрытая в RU 2184873 С1, 10.07.2002.
Установка состоит 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 отработанный пар, а в другой - охладитель, который отбирает тепло у отработанного пара, превращая его в жидкость, охладителем может быть любое жидкое или газообразное вещество окружающей среды в месте нахождения установки, постоянно имеющее температуру 283 К 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 дополнительные 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 свое тепло веществу окружающей среды, другая - для охладителя, поступающего из конденсатора, где он отбирает тепло у отработавшего пара, превращая его при этом в жидкость.
Главным недостатком известного технического решения является низкий кпд и, следовательно, невозможность повышения мощности всей установки.
Раскрытие изобретения
Задача предлагаемого технического решения состоит в разработке автономной солнечной энергетической установки.
Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности преобразования солнечной энергии.
Указанный технический результат достигается за счет того, что солнечная энергетическая установка содержит, по меньшей мере, один коллектор, теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, парогенератор, паровую турбину, конденсатор, причем теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии заполнен высокотемпературной жидкостью. При этом установка включает первый замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературным теплоносителем, в который последовательно включены коллектор и теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, причем первый контур содержит теплообменник, расположенный в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии. Установка содержит второй замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии и парогенератор, причем второй контур содержит два теплообменника, расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии и в парогенераторе, заполненном высокотемпературной жидкостью. Также установка содержит третий замкнутый циркуляционный контур с низкокипящим рабочим веществом, в который последовательно включены парогенератор, паровая турбина, кинематически соединенная с электрогенератором, и конденсатор, который включает теплообменник, соединенный с трубопроводом для подачи холодной воды и трубопроводом для выхода горячей воды, причем третий контур содержит теплообменник, расположенный в парогенераторе.
Кроме того, установка содержит четвертый замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии и теплоаккумулятор длительного хранения тепловой энергии, заполненный высокотемпературной жидкостью, причем четвертый контур содержит два теплообменника, расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии и теплоаккумуляторе длительного хранения тепловой энергии.
В качестве высокотемпературного теплоносителя применяют минеральные масла, расплавы солей.
Высокотемпературный теплоноситель содержит добавку в виде углеродных нанотрубок в количестве 0,1-1 об.%.
Низкокипящее рабочее вещество представляет собой фреон, этиловый спирт.
В качестве высокотемпературной жидкости применяют минеральные масла, расплавы солей.
В качестве теплообменников используют кожухотрубные.
Краткое описание чертежа
Фиг. 1 - Схема солнечной энергетической установки.
1 - коллектор;
2 - теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии;
3-парогенератор;
4 - паровая турбина;
5 - электрогенератор;
6 - конденсатор;
7 - первый замкнутый циркуляционный контур;
8 - теплообменник первого контура;
9 - второй замкнутый циркуляционный контур;
10 - первый теплообменник второго контура;
11 - второй теплообменник второго контура;
12 - третий замкнутый циркуляционный контур;
13 - теплообменник конденсатора;
14 - трубопровод для подачи холодной воды;
15 - трубопровод для выхода горячей воды;
16 - теплообменник третьего контура;
17 - обратный клапан;
18 - четвертый замкнутый циркуляционный контур;
19 - теплоаккумулятор длительного хранения тепловой энергии;
20 - первый теплообменник четвертого контура;
21 - второй теплообменник четвертого контура.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 изображена солнечная энергетическая установка, которая содержит, по меньшей мере, один коллектор (1), теплоакуммулятор (2) кратковременного хранения тепловой энергии, парогенератор (3), паровую турбину (4) и конденсатор (5), причем теплоакуммулятор (2) кратковременного хранения тепловой энергии заполнен высокотемпературной жидкостью. При этом установка включает первый замкнутый циркуляционный контур (7) с высокотемпературным теплоносителем, в который последовательно включены коллектор (1) и теплоакуммулятор (2) кратковременного хранения тепловой энергии, причем первый контур (7) содержит теплообменник (8), расположенный в теплоакуммуляторе (2) кратковременного хранения тепловой энергии, а циркуляция высокотемпературного теплоносителя осуществляется при помощи циркуляционного насоса (не показан). Второй замкнутый циркуляционный контур (9) заполнен высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены теплоакуммулятор (2) кратковременного хранения тепловой энергии и парогенератор (3), причем второй контур (9) содержит два теплообменника (10, 11), расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе (2) кратковременного хранения тепловой энергии и в парогенераторе (3), заполненном высокотемпературной жидкостью, а циркуляция высокотемпературной жидкости осуществляется при помощи циркуляционного насоса (не показан). Третий замкнутый циркуляционный контур (12) заполнен низкокипящим рабочим веществом, в который последовательно включены парогенератор (3), паровая турбина (4), кинематически соединенная с электрогенератором (5), и конденсатор (6), который включает теплообменник (13), соединенный с трубопроводом (14) для подачи холодной воды и трубопроводом (15) для выхода горячей воды, причем третий контур содержит теплообменник (16), расположенный в парогенераторе (3), а циркуляция низкокипящего рабочего вещества осуществляется при помощи циркуляционного насоса (не показан). При этом третий замкнутый контур (12) содержит обратный клапан (17), установленный на входе в парогенератор (3) для подачи низкокипящего вещества.
Кроме того, установка содержит четвертый замкнутый циркуляционный контур (18) с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены теплоакуммулятор (2) кратковременного хранения тепловой энергии и теплоаккумулятор (19) длительного хранения тепловой энергии, заполненный высокотемпературной жидкостью, причем четвертый контур (18) содержит два теплообменника (20, 21), расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе (2) кратковременного хранения тепловой энергии и теплоаккумуляторе (19) длительного хранения тепловой энергии, а циркуляция высокотемпературной жидкости осуществляется при помощи циркуляционного насоса (не показан).
В качестве высокотемпературного теплоносителя применены минеральные масла, высокотемпературные расплавы солей.
Высокотемпературный теплоноситель содержит добавку в виде углеродных нанотрубок в количестве 0,1-1 об.%.
Низкокипящее рабочее вещество представляет собой фреон, этиловый спирт.
В качестве высокотемпературной жидкости применены минеральные масла, высокотемпературные расплавы солей.
В качестве теплообменников применены кожухотрубные теплообменники, змеевик и любые другие известные теплообменники.
Рабочая площадь солнечного коллектора составляет от несколько десятков до несколько сотен м2. В случае если установка содержит более одного коллектора, то они соединяются в замкнутом контуре параллельно или последовательно.
Теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии содержит вакуумную изоляцию и поддерживает температуру 150-200°C без подзарядки в течение 72 часов.
Теплоаккумулятор длительного хранения тепловой энергии содержит вакуумную теплоизоляцию и поддерживает температуру 150-200°C без подзарядки в течение 1500 часов.
Парогенератор содержит теплоизоляцию, например, выполненную из пеностекла, либо используют вакуумную.
Замкнутые циркуляционные контуры представляют собой металлическую трубу с теплоизоляцией, например, выполненную из пеностекла.
В качестве высокотемпературного теплоносителя и высокотемпературной жидкости применяют минеральные масла на основе алкилнафтеновых и алкилароматических углеводородов и высокотемпературные расплавы солей на основе смесей высокотемпературных расплавов KNO3 и NaNO3.
Для повышения степени поглощения солнечной инсоляции высокотемпературный теплоноситель содержит добавку в виде углеродных нанотрубок диаметром 10-50 нм и длинной 70-100 нм в количестве 0,1-1 об.%. При содержании нанотрубок менее 0,1% степень поглощения солнечной инсоляции будет низка, а при содержании нанотрубок более 1% приведет к удорожанию теплоносителя.
Пример 1
Согласно фиг. 1 первый замкнутый циркуляционный контур (7) заполнен высокотемпературным теплоносителем, который циркулирует по контуру (7) при помощи циркуляционного насоса (не показан). Теплоноситель поступает в два солнечных коллектора (на фиг. 1, обозначено поз. 1), каждый площадью 25 м2, которые соединены с контуром (7) параллельно, где он нагревается от солнечной энергии. Далее нагретый теплоноситель попадает в теплообменник (8), расположенный в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии (2), где происходит отдача тепла от теплоносителя высокотемпературной жидкости, находящейся в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии (2). Затем теплоноситель повторно поступает в коллектор (1) и цикл повторяется. Второй замкнутый циркуляционный контур (9) заполнен высокотемпературной жидкостью, которая циркулирует по контуру при помощи циркуляционного насоса (не показан). Высокотемпературная жидкость, нагреваясь в теплообменнике (10), находящемся в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии (2), поступает в теплообменник (11), находящийся в парогенераторе (3), заполненном высокотемпературной жидкостью, и отдает тепло высокотемпературной жидкости. Затем высокотемпературная жидкость вновь поступает в теплообменник (10), находящийся в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии (2), и цикл повторяется. Низкокипящее рабочее вещество по третьему замкнутому контуру (12) при помощи циркуляционного насоса (не показан) из конденсатора (6) через обратный клапан (17) поступает в теплообменник (16) парогенератора, где происходит испарение рабочего вещества и получение пара. Далее пар поступает в паровую турбину (4), где часть энергии рабочего пара турбины (4) при помощи электрогенератора (5), совмещенного с турбиной (4), преобразуют в электроэнергию, которую расходуют на поддержание функциональности установки или на электроэнергию, необходимую потребителю (освещение, питание бытовых приборов и др.). Из турбины (4) пары рабочего вещества поступают в конденсатор (6), где происходит конденсация пара за счет теплообменника (13), в который поступает холодная вода по трубопроводу (14). Затем низкокипящее рабочее вещество попадает во второй замкнутый контур (12) и цикл повторяется, а нагретая горячая вода из теплообменника (13) по трубопроводу (15) поступает на нужды потребителю.
Пример 2
Согласно фиг. 1 первый замкнутый циркуляционный контур (7) заполнен высокотемпературным теплоносителем с добавкой в виде углеродных нанотрубок в количестве 0,1 об.%, который циркулирует по контуру при помощи циркуляционного насоса (не показан). Теплоноситель поступает в солнечный коллектор (1) площадью 150 м2, где он нагревается от солнечной энергии. Далее нагретый теплоноситель попадает в теплообменник (8), расположенный в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии (2), где происходит отдача тепла от теплоносителя высокотемпературной жидкости, находящейся в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии (2). Затем теплоноситель повторно поступает в коллектор (1) и цикл повторяется. Второй замкнутый циркуляционный контур (9) заполнен высокотемпературной жидкостью, которая циркулирует по контуру при помощи циркуляционного насоса (не показан). Высокотемпературная жидкость, нагреваясь в теплообменнике (10), находящемся в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии (2), поступает в теплообменник (11), находящийся в парогенераторе (3), заполненном высокотемпературной жидкостью, и отдает тепло высокотемпературной жидкости. Затем высокотемпературная жидкость вновь поступает в теплообменник (10), находящийся в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии (2), и цикл повторяется. Низкокипящее рабочее вещество по третьему замкнутому контуру (12) при помощи циркуляционного насоса (не показан) из конденсатора (6) через обратный клапан (17) поступает в теплообменник (16) парогенератора, где происходит испарение рабочего вещества и получение пара. Далее пар поступает в паровую турбину (4), где часть энергии рабочего пара турбины (4) при помощи электрогенератора (5), совмещенного с турбиной (4), преобразуют в электроэнергию, которую расходуют на поддержание функциональности установки или на электроэнергию, необходимую потребителю (освещение, питание бытовых приборов и др.). Из турбины (4) пары рабочего вещества поступают в конденсатор (6), где происходит конденсация пара за счет теплообменника (13), в который поступает холодная вода по трубопроводу (14). Затем низкокипящее рабочее вещество попадает во второй замкнутый контур (12) и цикл повторяется, а нагретая горячая вода из теплообменника (13) по трубопроводу (15) поступает на нужды потребителю. Кроме того, система содержит четвертый замкнутый циркуляционный контур (18), заполненный высокотемпературной жидкостью, которая циркулирует по контуру при помощи циркуляционного насоса (не показан). В четвертый контур последовательно включены теплоакуммулятор (2) кратковременного хранения тепловой энергии и теплоаккумулятор (19) длительного хранения тепловой энергии, заполненный высокотемпературной жидкостью, причем четвертый контур содержит два теплообменника (20, 21), расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе (2) кратковременного хранения тепловой энергии и теплоаккумуляторе (19) длительного хранения тепловой энергии.
Для выполнения своих функций (накопление тепла) температура высокотемпературной жидкости в теплоакуммуляторе (2) кратковременного хранения тепловой энергии должна составлять 150-200°C, в парогенераторе -150-200°C, а в теплоаккумуляторе (19) длительного хранения тепловой энергии -150-250°C.
В случае если температура высокотемпературной жидкости в теплоакуммуляторе (2) кратковременного хранения тепловой энергии опустится ниже 150°C, включается циркуляционный насос (не показан), который подает горячую высокотемпературную жидкость в теплоакуммулятор (2) кратковременного хранения тепловой энергии из теплоаккумулятора (19) длительного хранения тепловой энергии, тем самым повышая температуру высокотемпературной жидкости в теплоакуммуляторе (2) кратковременного хранения тепловой энергии до необходимой при помощи теплообмена, происходящем между теплообменником (20) и высокотемпературной жидкостью.
Если температура высокотемпературной жидкости в теплоакуммуляторе (2) кратковременного хранения тепловой энергии превысит 200°C, включается циркуляционный насос, который подает нагретую в теплобменнике (20) горячую высокотемпературную жидкость в теплообменник теплоаккумулятора (21) длительного хранения тепловой энергии.
Применение высокотемпературного теплоносителя в первом контуре заявленной солнечной установки позволяет подать его в теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии с более высокой температурой, чем вода, что позволяет в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии, заполненном высокотемпературной жидкостью, поддерживать высокую температуру высокотемпературной жидкости в нем, в том числе при отсутствии солнца. Кроме того, высокотемпературная жидкость в парогенераторе за счет теплоакуммулятора кратковременного хранения тепловой энергии обеспечивает выработку большего количества пара за счет значительного перепада температур между высокотемпературной жидкостью и низкокипящим рабочим веществом, в том числе при отсутствии солнца, используемого для работы турбины, которая кинематически связана с электрогенератором, вырабатывающим электроэнергию за счет работы турбины от пара.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить автономную солнечную установку с одновременным увеличением эффективности преобразования солнечной энергии.
Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.
Claims (7)
1. Солнечная энергетическая установка, содержащая, по меньшей мере, один коллектор, теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, парогенератор, паровую турбину, конденсатор, причем теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии заполнен высокотемпературной жидкостью, при этом установка включает первый замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературным теплоносителем, в который последовательно включены коллектор и теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, причем первый контур содержит теплообменник, расположенный в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии, второй замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии и парогенератор, причем второй контур содержит два теплообменника, расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии и в парогенераторе, заполненном высокотемпературной жидкостью, третий замкнутый циркуляционный контур с низкокипящим рабочим веществом, в который последовательно включены парогенератор, паровая турбина, кинематически соединенная с электрогенератором, и конденсатор, который включает теплообменник, соединенный с трубопроводом для подачи холодной воды и трубопроводом для выхода горячей воды, причем третий контур содержит теплообменник, расположенный в парогенераторе.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит четвертый замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии и теплоаккумулятор длительного хранения тепловой энергии, заполненный высокотемпературной жидкостью, причем четвертый контур содержит два теплообменника, расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии и теплоаккумуляторе длительного хранения тепловой энергии.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве высокотемпературного теплоносителя применены минеральные масла, высокотемпературные расплавы солей.
4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что высокотемпературный теплоноситель содержит добавку в виде углеродных нанотрубок в количестве 0,1-1 об.%.
5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что низкокипящее рабочее вещество представляет собой фреон, этиловый спирт.
6. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве высокотемпературной жидкости применены минеральные масла, высокотемпературные расплавы солей.
7. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве теплообменников применены кожухотрубные теплообменники.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014135294/06A RU2559093C1 (ru) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Солнечная энергетическая установка |
| PCT/RU2015/000495 WO2016032369A1 (ru) | 2014-08-29 | 2015-08-10 | Солнечная энергетическая установка (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014135294/06A RU2559093C1 (ru) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Солнечная энергетическая установка |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015111644/06A Division RU2586034C1 (ru) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Солнечная энергетическая установка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2559093C1 true RU2559093C1 (ru) | 2015-08-10 |
Family
ID=53796208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014135294/06A RU2559093C1 (ru) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Солнечная энергетическая установка |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2559093C1 (ru) |
| WO (1) | WO2016032369A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2649724C2 (ru) * | 2015-08-10 | 2018-04-04 | Закрытое Акционерное Общество "Скб" | Способ автономного энергосбережения от солнечной энергии |
| RU2723263C1 (ru) * | 2019-07-15 | 2020-06-09 | Юрий Максимович Коломеец | Система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111307479B (zh) * | 2020-02-14 | 2022-03-15 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种以蒸汽为工作介质的储热设备的性能测试系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2032082C1 (ru) * | 1990-02-23 | 1995-03-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Ди Си Ди" | Солнечная модульная энергетическая установка |
| RU2111422C1 (ru) * | 1995-03-06 | 1998-05-20 | Энергетический научно-исследовательский институт им.Г.М.Кржижановского | Солнечная комбинированная электростанция |
| RU2184873C1 (ru) * | 2000-12-13 | 2002-07-10 | Исачкин Анатолий Федорович | Силовая установка на солнечной энергии |
| RU2249162C1 (ru) * | 2003-09-25 | 2005-03-27 | Гаврил Захарович Марко | Солнечная паротурбинная установка |
| EP2322796A2 (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-18 | General Electric Company | Systems and apparatus relating to solar-thermal power generation |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19723543C2 (de) * | 1997-06-05 | 2003-04-17 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Energieerzeugungsanlage |
-
2014
- 2014-08-29 RU RU2014135294/06A patent/RU2559093C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-08-10 WO PCT/RU2015/000495 patent/WO2016032369A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2032082C1 (ru) * | 1990-02-23 | 1995-03-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Ди Си Ди" | Солнечная модульная энергетическая установка |
| RU2111422C1 (ru) * | 1995-03-06 | 1998-05-20 | Энергетический научно-исследовательский институт им.Г.М.Кржижановского | Солнечная комбинированная электростанция |
| RU2184873C1 (ru) * | 2000-12-13 | 2002-07-10 | Исачкин Анатолий Федорович | Силовая установка на солнечной энергии |
| RU2249162C1 (ru) * | 2003-09-25 | 2005-03-27 | Гаврил Захарович Марко | Солнечная паротурбинная установка |
| EP2322796A2 (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-18 | General Electric Company | Systems and apparatus relating to solar-thermal power generation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2649724C2 (ru) * | 2015-08-10 | 2018-04-04 | Закрытое Акционерное Общество "Скб" | Способ автономного энергосбережения от солнечной энергии |
| RU2723263C1 (ru) * | 2019-07-15 | 2020-06-09 | Юрий Максимович Коломеец | Система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016032369A1 (ru) | 2016-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2599697C1 (ru) | Комплементарная тепловая энергосистема с использованием солнечной энергии и биомассы | |
| US8266908B2 (en) | Multi-heat source power plant | |
| DeLovato et al. | A review of heat recovery applications for solar and geothermal power plants | |
| US20120291433A1 (en) | Low temperature rankine cycle solar power system with low critical temperature hfc or hc working fluid | |
| CN103403468A (zh) | 热能生成系统 | |
| KR101469928B1 (ko) | 자가발전 기능을 갖는 히트펌프의 냉·난방기 장치 | |
| CA2736418A1 (en) | A low temperature solar power system | |
| RU2559093C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка | |
| RU2586034C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка | |
| EP2871359B1 (en) | Auxiliary steam supply system in solar power plants | |
| JP2014122576A (ja) | 太陽熱利用システム | |
| Zhang et al. | An overview of 200 kW solar power plant based on organic Rankine cycle | |
| US9494141B2 (en) | Solar thermal power system | |
| CN105464914A (zh) | 一种基于复叠朗肯循环的直膨式太阳能热发电系统 | |
| CN205370873U (zh) | 一种基于复叠朗肯循环的直膨式太阳能热发电系统 | |
| KR101500489B1 (ko) | 해수 히트펌프 배출수를 이용한 해양 온도차 발전시스템 | |
| RU2602708C2 (ru) | Устройство генерации солнечной энергии и внешний паровой источник дополнительной электроэнергии | |
| US10060299B2 (en) | Thermo-elevation plant and method | |
| KR101425962B1 (ko) | 바이너리 지열 발전 시스템 | |
| CN102168661B (zh) | 复合能源太阳能高温热发电系统 | |
| KR20110115196A (ko) | 재열과정을 포함한 해양 온도차 발전시스템 | |
| US20120132403A1 (en) | Method for the natural-draught cooling of a solar concentration plant | |
| CN205714612U (zh) | 槽式太阳能热发电防凝结构及槽式太阳能热发电系统 | |
| RU2184873C1 (ru) | Силовая установка на солнечной энергии | |
| Zhao et al. | Thermodynamic optimization of the organic Rankine cycle in a concentrating photovoltaic/thermal power generation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160830 |