WO2015196266A1 - Disposição aplicada em gerador solar e similares - Google Patents

Disposição aplicada em gerador solar e similares Download PDF

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Alyson SILVA FALCÃO
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Silva Falcão Alyson
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    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S21/00—Solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S20/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Definitions

  • the present object refers to an unprecedented model of energy generation from renewable sources with small and medium sized plants, available at the place of consumption, such as the existing parts on the roofs of homes, such as metal tiles or of zinc, plus a heated fluid to drive a Sterling motor and generate electricity.
  • the present object is intended to take advantage of common roof parts such as metal or zinc roof tiles with a heated fluid to drive a Sterling motor and generate electricity at a lower cost than those generated by photovoltaic panels, which are higher cost Sterling motor conjugate mirror systems. In them it is possible to concentrate sunlight until it warms the bottom of a Sterling motor to approximately 700 ° Celsius. Besides the high cost, its construction and maintenance of mirrors is complex.
  • the useful life of a photovoltaic panel is approximately 25 years, of which, at best, the first two full years are only to produce the same energy released in its manufacture, ie not such a clean converter.
  • Another limitation of the photovoltaic panel is that the energy produced is difficult to store.
  • chemical batteries are only available for this purpose, which are reasonably expensive, heavy, short-lived, using environmentally aggressive materials when disposed of.
  • Any mirror intensive system will suffer from the same problem: cost.
  • An ordinary mirror has a loss in sunlight reflection, decreasing the efficiency of the system.
  • the builder You have the option of using high quality mirrors that reflect over 90% of incident sunlight.
  • These mirrors are not made of ordinary materials, usually their compounds involve silver and other high cost elements. Dust and rain brought on by weather conditions decrease the system performance and should be cleaned periodically, increasing the system cost.
  • Another very important issue concerns the mechanisms needed to move the mirrors towards the best angle to take advantage of sunlight.
  • the purpose of the present invention is to take any place in a solar greenhouse, for example by installing copper pipes under street floors, parking lots, under the roof of homes or buildings to heat a fluid that will heat the Sterling motor.
  • the heat provided by the sun heats the floor and consequently the copper pipes and their (fluid) content will be heated.
  • the fluid may be a liquid that will heat the Sterling motor specially designed for this temperature range, generating electrical current.
  • Adding a layer of transparent resin to the asphalt will make it difficult to dissipate heat into the atmosphere by concentrating it on the asphalt, raising the temperature and increasing system efficiency.
  • thermo-chemical energy is generated in the form of thermo-chemical energy through the use of water electrolysis, combined with a catalyst that can be used at night to generate heat and drive the Sterling motor.
  • Electrolysis and catalysts are known to separate hydrogen and oxygen molecules, for example. 7.
  • the equipment in question was developed, which has several benefits, among which we highlight the following:
  • PI0520413-5 filed 10/13/2005, under the title "Photochemical electrochemical process for generating energy, use of melanin and its precursors, derivatives, analogs and variants, and apparatus for performing said process.
  • the present invention relates to processes or methods for obtaining energy". alternative, particularly in so-called photochemistry processes, whereby hydrogen and oxygen atoms are generated by the separation or partition of the water molecule with which hydrogen and oxygen atoms are generated, also generating high electrons. and possibly with application as a new method for the reduction of carbon dioxide molecules, nitrates, and sulfates. Because reactions occur in both senses, our invention also has application for electricity generation, since our method also allows us to join hydrogen and oxygen atoms while forming water and collater molecules generating electrical current.
  • thermoelectric generator via solar heating refers to the development of a thermoelectric generator by the seebeck effect using as heat source the sun's heat captured by solar collector (6) or solar concentrator (8).
  • Said generator consists of the assembly of several thermoelectric pairs (1) connected in series for the formation of thermoelectric cells (7) contained in solar collection systems.
  • the heat absorbed by the solar collector (6) promotes the greenhouse effect by further increasing the heat in the thermoelectric cells (7) whose voltage generated depends on the hot joint temperature (2) in relation to the cold joint temperature (3) which is the temperature. environment.
  • the final value of voltage The electric power will depend on the temperature supplied and the number of thermoelectric cells (7) connected in series.
  • thermocouples (1) The collection system may be replaced by the solar concentrator (8) which captures the sun's rays (9) promoting a substantial increase in temperature at a single point where the thermoelectric cell (7) is located, further increasing the efficiency of the generator.
  • the criterion for choosing thermocouples (1) will depend on the size of the generator and there is a need to weigh the cost of these thermocouples (1) and the individual voltage generation.
  • MU8500293-3 filed on 02/23/2005, under the title "Solar Electric and Desalination Plant”.
  • the principle of operation is the concentration of solar energy through mirrors (1) on a metal (2) that conducts heat. and boils water from a reservoir (4a and 4b).
  • the demineralized water vapor produced by the enclosed electric generation system is conducted directly through a thermal pipe (6) to a steam turbine or locomovei (10), which coupled to a generator (11) produce electricity, and is condensed by passing through the supply channel (7) through a coil or laminar housing (8), returning the water to the demineralized water boiling reservoir (4a).
  • the salt water vapor produced by the desalination system is condensed in the same way or with the aid of sprinklers (12), and the resulting water is reserved for consumption with salt as a byproduct.
  • the first box (1) called the standard box with interchangeable sub-chassis houses the battery and a sub-chassis (3) where all the electronics and system connections are mounted offering great ease in extending or
  • the second box (4) called the box that supports and protects the module that houses the photovoltaic solar module and, as shown here, we have a modular, expandable assembly with great mechanical resistance, which can be easily expanded, replaced and This arrangement is capable of ensuring the mechanical integrity of the assembly in use, storage and transport, making it unnecessary to use packaging and the use of foreign media when transporting, storing or transferring it for new use. locality or condition.
  • Fig. 1 - Presents an illustrative perspective view of the object in question, applied to a roof;
  • Fig. 2 - It presents an illustrative view with solar capture by cells
  • Fig. 3 It presents an illustrative view of the object in question, with copper pipe capture in the asphalt; 18.
  • Fig. 4 - It presents an illustrative view of the object in question, with sun capture by copper pipe under the roof of a residence.
  • the "APPLIED APPLICATION ON SOLAR AND SIMILAR GENERATOR” is characterized by a solar heating stove (1), adaptable to existing structures such as roofs (2) and floors (3), which receive a copper pipe (4) through which a solar-heated fluid (5) flows (6), transferring the heat to a Sterling motor (7), and the pipe (4) has several layers (4A) and greenhouses (E) may have design variations (8) and may have size variations (9).
  • the sun-heated surface (2A) in the case of roofs (2) is made of zinc or aluminum tiles (10), covered with a plastic film (11) preventing heat dissipation.
  • Heat transfer via fluid (5) to a Sterling motor (7) occurs due to the coupling of the tiles (10) to a pipe (4) composed of thermal insulators (4A) containing a specific high heat index fluid. (5).
  • the Sterling engine (7) may also use fossil fuel (F) to start.
  • Glass windows (V) can provide heat by turning into a greenhouse (E) by interleaving a layer of thick glass (12) with a layer of plastic (13) and a layer of thin glass (12A), filling the space. between them with fluid (5).

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Abstract

Refere-se o presente objeto a um inédito modelo de geração de energia a partir de fontes renováveis com usinas de pequeno e médio porte, disponíveis no próprio local de consumo, tais como as peças existentes nos telhados de residências, como telhas metálicas ou de zinco, acrescidas de um fluído aquecido para movimentar um motor Stirling e gerar energia elétrica.

Description

"DISPOSIÇÃO APLICADA EM GERADOR SOLAR E
SIMILARES".
1. Refere-se o presente objeto a um inédito modelo de geração de energia a partir de fontes renováveis com usinas de pequeno e médio porte, disponíveis no próprio local de consumo, tais como as peças existentes nos telhados de residências, como telhas metálicas ou de zinco, acrescidas de um fluído aquecido para movimentar um motor Sterling e gerar energia elétrica.
2. Destina-se o presente objeto a aproveitar peças comuns em telhados, como telhas metálicas ou de zinco, com um fluído aquecido para movimentar um motor Sterling e gerar energia elétrica a um custo mais barato do que os gerados por painéis fotovoltaicos, que são sistemas de espelhos conjugados com motor Sterling, mais de alto custo. Neles é possível concentrar a luz solar até aquecer o fundo de um motor Sterling a aproximadamente 700° Celsius. Além do alto custo, a sua construção e manutenção de espelhos é complexa.
3. A vida útil de um painel fotovoltaico é de aproximadamente 25 anos, dos quais, na melhor das hipóteses, os dois primeiros anos inteiros são apenas para produzir a mesma energia desprendida em sua fabricação, ou seja, não é um conversor tão limpo. Outra limitação do painel fotovoltaico é que a energia produzida é de difícil armazenamento. Atualmente, só estão disponíveis baterias químicas pra tal finalidade, que são razoavelmente caras, pesadas, de vida útil curta, utilizando-se de matérias agressivos ao meio ambiente quando de seu descarte.
4. Qualquer sistema que faça uso intensivo de espelhos sofrerá do mesmo problema: custo. Um espelho comum tem uma perda na reflexão da luz solar, diminuindo a eficiência do sistema. O construtor tem a opção de utilizar a espelhos de alta qualidade que refletem mais de 90% da luz solar incidente. Esses espelhos não são feitos de materiais comuns, geralmente seus compostos envolvem prata e outros elementos de alto custo. A poeira e a chuva trazidos pela intempéries do clima diminuem o rendimento do sistema, devendo serem limpos periodicamente, aumentando o custo do sistema. Outra questão de grande relevância diz respeito aos mecanismos necessários para movimentar os espelhos em direção do melhor ângulo para aproveitar a luz solar.
5. A proposta do presente invento refere-se em tomar qualquer local numa estufa solar, a partir, por exemplo, da instalação de tubos de cobre em baixo de pisos de ruas, de estacionamentos, sob o telhado de residências ou edifícios para aquecer um fluido que aquecerá o motor Sterling. O calor proporcionado pelo Sol, aquece o pavimento e consequentemente, os tubos de cobre e seu conteúdo (fluído) serão aquecidos. O fluído poderá ser um líquido que aquecerá o motor Sterling especialmente desenhado para esta faixa de temperatura, gerando corrente elétrica. Adicionando uma camada de resina transparente ao asfalto, dificultará a dissipação do calor na atmosfera, concentrando-o no asfalto, elevando a temperatura e aumentando a eficiência do sistema.
6. É perfeitamente possível o armazenamento da energia elétrica gerada sob a forma de energia termo química, mediante o uso de eletrólise da água, associada a um catalisador que durante a noite pode ser aproveitada para gerar calor e acionar o motor Sterling. A eletrólise e os catalisadores (aceleradores da reação) são conhecidos por separar as moléculas de hidrogénio e de oxigénio, por exemplo. 7. Visando oferecer uma solução eficiente para tais problemas, foi desenvolvido o equipamento em questão, que apresenta diversos benefícios, dentre os quais destacamos os seguintes:
• Peças de simples construção;
• Materiais Abundantes e barato no meio industrial;
• Funciona com outras fontes de calor, como: combustível fóssil, álcool, etc;
• Baixa manutenção;
• Elevada vida útil;
• Adaptável a estruturas já existentes;
• Pode funcionar como gerador back-up;
• Baixo custo de instalação;
• Exequibilidade industrial.
Estado da técnica:
8. São conhecidos e utilizados alguns tipos de geradores de energia; portanto, visando à colocação de um produto inédito no mercado, foi realizada pesquisa de anterioridades no Banco de Dados do INPI- Instituto Nacional da Propriedade Industrial e nele foi encontrado o seguinte processo:
9. PI0520413-5, depositada em 13/10/2005, sob o título de "Processo foto eletroquímico para gerar energia, uso de melanina e de seus precursores, derivados, análogos e variantes, e aparelho para realizar o referido processo". Processo foto eletroquímico para gerar energia, uso de melanina e de seus precursores, derivados, análogos e variantes, e aparelho para realizar o referido processo. A presente invenção refere-se a processos ou métodos para obter energia alternativa, particularmente nos processos denominados foto eletroquímicos, por meio dos quais se obtém a geração de átomos de hidrogénio e oxigénio, mediante a separação ou partição da molécula de água com a que se geram átomos de hidrogénio e de oxigénio, gerando também elétrons de alta energia, e muito possivelmente com aplicação como método novo para a redução de moléculas de dióxido de carbono, de nitratos, e sulfatos. Devido a que as reações acontecem em ambos os sensos, nossa invenção também tem aplicação para a geração de eletricidade, dado que nosso método também permite unir átomos de hidrogénio e oxigénio, enquanto formando moléculas de água e colateralmente gerando corrente elétrica.
10. PI0603315-6, depositada em 21/07/2006, sob o título de "Gerador termoelétrico via aquecimento solar". Gerador termoelétrico via aquecimento solar refere se ao desenvolvimento de um gerador termoelétrico pelo efeito seebeck utilizando como fonte térmica o calor do sol captado por coletor solar (6) ou concentrador solar (8). O dito gerador consiste na montagem de vários pares termoelétricos (1 ) ligados em série para a formação das células termoelétricas (7) contidos em sistemas de captação solar. O calor absorvido pelo coletor solar (6) promove o efeito estufa aumentando ainda mais o calor nas células termoelétricas (7) cuja tensão gerada depende da temperatura da junta quente (2) em relação á temperatura da junta fria (3) que é a temperatura ambiente. O valor final da tensão elétrica vai depender da temperatura fornecida e do número de células termoelétricas (7) ligadas em série. O sistema de captação poderá ser substituído pelo concentrador solar (8) que capta os raios solares (9) promovendo o aumento substancial da temperatura em um único ponto onde se encontra a célula termoelétrica (7) aumentando ainda mais a eficiência do gerador. O critério para a escolha dos pares termoelétricos (1 ) vai depender do dimensionamento do gerador sendo que há a necessidade de pesar o custo destes pares termoelétricos (1 ) e a geração de tensão individual.
11. MU8500293-3, depositada em 23/02/2005, sob o título de "Usina solar elétrica e dessalinizadora". Compreendida por dois sistemas, um de dessalinização (destilação) e outro de produção elétrica, que podem funcionar individualmente ou acoplados, tem como princípio de funcionamento a concentração da energia solar através de espelhos (1 ) sobre um metal (2) que conduz o calor e leva à ebulição a água de um reservatório (4a e 4b). O vapor da água desmineralizada produzido pelo sistema de geração elétrica, que é fechado, é conduzido diretamente por uma tubulação térmica (6) para uma turbina a vapor ou locomovei (10), que acoplados a um gerador (11 ), produzem energia elétrica, e é condensado passando-se através do canal de abastecimento (7) por urna serpentina ou caixa laminar (8), retornando-se a água ao reservatório de ebulição de água desmineralizada (4a). O vapor da água salina produzido pelo sistema de dessalinização é condensado da mesma forma ou ainda com a ajuda de aspersores (12), e a água resultante é reservada para consumo, tendo como subproduto o sal.
12. MU 8702453-5, depositada em 01/10/2007, sob o título de "Conjunto portátil gerador e conversor de energia solar fotovoltaico". Formado por duas caixas. A primeira caixa (1 ), denominada caixa padrão com sub-chassi intercambiável abriga a bateria e um sub-chassi (3) onde é montado toda a eletrônica e conexões do sistema oferecendo grande facilidade na ampliação ou substituição de componentes. A segunda caixa (4) denominada caixa que serve de apoio e proteção ao módulo que abriga o módulo solar fotovoltaico e pelo que aqui se apresenta temos um conjunto modular, expansível com grande resistência mecânica, com facilidade para expansão, substituição e transporte, sendo que está arranjo é capaz de garantir a integridade mecânica do conjunto no uso, na guarda e no transporte, tornando ainda desnecessário o uso de embalagem e do uso de meios estranhos ao sistema quando necessário transporte, guarda ou transferência para uso em nova localidade ou condição.
13. Conforme o resumo acima, o processo mencionado não possui similaridade com o objeto da presente patente, motivo pelo qual consideramos que não há impedimentos de ordem técnica nem legal para a obtenção do privilegio solicitado.
14. Para uma perfeita visualização e compreensão da "DISPOSIÇÃO APLICADA EM GERADOR SOLAR E SIMILARES" em questão, seguem os desenhos ilustrativos, onde:
15. A fig. 1 - Apresenta uma vista em perspectiva ilustrativa do objeto em questão, aplicada em um telhado;
16. A fig. 2 - Apresenta uma vista ilustrativa com captação solar por células;
17. A fig. 3 - Apresenta uma vista ilustrativa do objeto em questão, com captação por tubulação de cobre no asfalto; 18. A fig. 4 - Apresenta uma vista ilustrativa do objeto em questão, com captação sol por tubulação de cobre sob o telhado de uma residência.
19. De acordo com a ilustração e em seus pormenores, a "DISPOSIÇÃO APLICADA EM GERADOR SOLAR E SIMILARES", é caracterizada por ser constituída de uma estufa de aquecimento solar (1 ), adaptável a estruturas já existentes, como telhados (2) e pisos (3), que recebem uma tubulação de cobre (4) por onde corre um fluído (5) aquecido pela energia solar (6), transferindo o calor para um motor Sterling (7), possuindo ainda a tubulação (4) várias camadas (4A) e as estufas (E) podem ter variações de design (8), podendo ter variações de tamanhos (9).
20. A superfície aquecida pelo Sol (2A) no caso de telhados (2) são constituídos por telhas de zinco ou alumínio (10), revestidos por um filme plástico (11 ) evitando a dissipação do calor.
21. A transferência de calor via fluído (5) para um motor Sterling (7), ocorre devido ao acoplamento das telhas (10) a uma tubulação (4) composta de isolantes térmicos (4A) contendo um fluído de alto índice de calor específico (5).
22. O motor Sterling (7) também poderá usar combustível fóssil (F) para ser acionado.
23. Janelas de vidro (V) podem fornecer o aquecimento, se transformando numa estufa (E), intercalando uma camada de vidro grossa (12) com uma camada de plástico (13) e outra de vidro fino (12A), preenchendo o espaço entre elas com fluído (5).
24. Pelas vantagens que oferece e por revestir-se de características verdadeiramente inovadoras, a "DISPOSIÇÃO APLICADA EM GERADOR SOLAR E SIMILARES", reúne as condições necessárias para merecer a Patente de Modelo de Utilidade.

Claims

R E I V I N D I C A Ç Õ E S
1a) "DISPOSIÇÃO APLICADA EM GERADOR SOLAR E SIMILARES" é constituída de uma estufa de aquecimento solar (1 ), adaptável a estruturas já existentes, como telhados (2) e pisos (3), que recebem uma tubulação de cobre (4) por onde corre um fluído (5) aquecido pela energia solar (6), transferindo o calor para um motor Sterling (7), possuindo ainda a tubulação (4) várias camadas (4A) e as estufas (E) podem ter variações de design (8), podendo ter variações de tamanhos (9).
2a) "DISPOSIÇÃO APLICADA EM GERADOR SOLAR E SIMILARES", conforme a reivindicação um, caracterizado pela superfície aquecida pelo Sol (2A) no caso de telhados (2) serem constituídos por telhas de zinco ou alumínio (10), revestidos por um filme plástico (11 ) evitando a dissipação do calor.
3a) "DISPOSIÇÃO APLICADA EM GERADOR SOLAR E SIMILARES", conforme a reivindicação um, caracterizado por a transferência de calor via fluído (5) para um motor Sterling (7), ocorrer devido ao acoplamento das telhas (10) a uma tubulação (4) composta de isolantes térmicos (4A) contendo um fluído de alto índice de calor específico (5).
4a) "DISPOSIÇÃO APLICADA EM GERADOR SOLAR E SIMILARES", conforme a reivindicação um, caracterizado por O motor Sterling (7) também poderá usar combustível fóssil (F) para ser acionado. 5a) "DISPOSIÇÃO APLICADA EM GERADOR SOLAR E SIMILARES", conforme a reivindicação um, caracterizado por janelas de vidro (V) poderem fornecer o aquecimento, se transformando numa estufa (E), intercalando uma camada de vidro grossa (12) com uma camada de plástico (13) e outra de vidro fino (12A), preenchendo o espaço entre elas com fluído (5).
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