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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2111422
KOMBINATION SONNENENERGIE
Name des Erfinders: Wölfe ESTHER POLLARD;. Polivoda AI. Polivoda FA
Der Name des Patentinhabers: Energy Research Institute Krshishanowski
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents: 1995.03.06
Verwendung: in der Hitze. Essenz: Solarkraftwerk besteht aus einem kombinierten Zirkulation von Wärmeübertragungsschleifen von hoher photothermische und photovoltaische Wärmeerzeuger ausgestattet mit Spiegel parabolotsilindricheskimi Hub-Modulen und hoher Temperatur, vorzugsweise Galliumarsenid-Solarzellen mit einem hochpräzisen optischen Korrektur der Energieverluste. Stromschleife enthält einen Niedertemperatur-Solarkollektoren der zweiten Dampfkreislauf mit dem Arbeitsfluid ein günstigeres verglichen mit den thermodynamischen Eigenschaften von Wasser. Das Kraftwerk ist mit dem Motor in der Form von volumetrischen Rotationsdampfmaschine ausgestattet Vorteile gegenüber der Turbine in Bezug auf Zuverlässigkeit und Metall, und die Gesamt fototermodinamichesky Verhältnis überschreitet bekannten Analoga und den Prototyp.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine solarthermische Anlage und kann verwendet werden , die Verbraucher von Strom und Wärme zu erzeugen.
Die angenommene bekannten thermodynamischen Solarkraftwerk, bestehend aus einem zirkulierenden Wärmeträgerkreislauf eine Wärmeübertragungsschleife aus in Serie modular Spiegelung parabolotsilindricheskogo Sonnenkonzentrator Empfänger mit dem Tracking-System der Sonne umfasst, Dampferzeuger, Dampfheizung, Umwälzpumpe als Analog bietet, durch einen Ausgang an den Eingang des Wärmeübertragungsschleife verbunden Empfänger modularen Konzentrator Solarenergie und der zweite Ausgang über eine Sicherung Wärmequelle mit dem Eingang der genannten Überhitzer, einen zweiten Dampfstromkreis mit einem Dampf-Wasser-Arbeitsfluid, bestehend aus einer Reihe hervorragender: Economizer, dampfbetriebene Teile des Dampferzeugers und Hitzerturbinenstromgenerator, einem Kühlkondensator und Kondensatpumpe.
Der Nachteil ist die geringe analoge nicht mehr als 14% Wirkungsgrad des rein thermodynamischen Rankine-Zyklus Dampf Umwandlung von Sonnenenergie in Strom um, was mit einer großen Fläche Leistungsempfängern und damit eine hohe Anlagenkosten, lange Amortisationszeit von Solarenergie, eine große bebaute Fläche mit einer Abnahme der Effizienz der Bodennutzung verbunden ist.
Als Prototyp fototermodinamicheskaya Solarkombikraftwerk bestehend aus Zirkulationskreisen der Wärmeübertragung erlaubt bekannt, die erste Wärmeübertragungsschleife aus in Serie Empfänger modulare Spiegelung parabolotsilindricheskogo Konzentrator Solarenergie mit dem System, von dem Tracking-Dampf die Sonne enthält, Überhitzer, Umwälzpumpe, durch einen Ausgang verbunden mit Eingangswärmeübertragungsschleifen modulare Hub von Solarenergie-Empfänger und der zweite Ausgang über einen Quell-Backup-Wärme an den Eingang des Hitzer gekoppelt ist, einen zweiten Dampf-Stromkreis mit einer Dampf-Wasser-Arbeitsfluid, bestehend aus einer Reihe hervorragender: Economizer, dampfbetriebene Teile des Dampfgenerators und Überhitzer, eine Wärmekraftmaschine mit einem Stromgenerator, Kondensatorkühlung und Kondensatpumpe umfassend elektrolytische Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, einen Inverter mit einem Batteriesystem mit minderwertigen Wärmezirkulationspumpe.
Bei bekannten Leistungs fototermodinamicheskoy nicht möglich zu erreichen mehr als 20% des gesamten fototermodinamichesky Solarenergie Umrechnungsfaktor in Strom zu erhalten.
Dieser Nachteil, vor allem aufgrund der Tatsache , dass der Prototyp für die Verwendung von niedriger Temperatur, einschließlich einer Siliziumhalbleiterphotoelektrischen Wandler betriebsfähig mit einem Wirkungsgrad von 10% erst bei einer Temperatur oberhalb von 55 o C. Daher sind sie auf den Economizer angeordnet, die hauptsächlich verwendet werden , für Niedertemperaturerwärmungseinheit über den Empfänger Spiegel parabolotsilindricheskogo Sonnenenergie-Konzentrator in einem Konzentrationsverhältnis von weniger als 20, Zirkulieren des Wassers in das Heizungsnetz und nur zu einem geringen Teil zum Erhitzen des Kondensats im Dampfkreislauf gebildet.
In diesem Zusammenhang ist der Beitrag Faktor vernachlässigbar (weniger als 5%) von Abwärme bei Niedertemperatur-Lichtschranken-Turbogenerator in der Stromerzeugung zu kühlen.
Ein weiterer Faktor, der zu einem niedrigen thermodynamischen Wirkungsgrad des Prototyps beiträgt sind unvorteilhaft thermodynamischen Eigenschaften verwendet Arbeitsmedium - Wasser im Dampfkreislauf des kombinierten fototermodinamicheskom Solarenergie. Dies ist vor allem hohe kritische Dampfparameter: Druck von 21,8 MPa, Temperatur 374 o C mit einer hohen Verdampfungswärme von 539 kcal / kg.
Aus diesen Gründen kann die gesamte Haupt fototermodinamichesky Koeffizient der Solarenergieumwandlung in Strom im Prototyp sogar unter 20% liegen.
Zusätzlich zu der geringen Effizienz in der Verwendung von Wasser als das Arbeitsfluid in dem Dampfkreislauf zu bewirken, dass Anwendung von hohen Temperaturen und Drücken, führt zu hohen Festigkeitsanforderung von Metallausrüstungen und entsprechend hohen Kosten, geringer Zuverlässigkeit und Gefahr beim Betrieb des Prototyps.
Der Prototyp ist irrational Verwendung niedriger Temperatur Economizer mit einer Empfängereinheit ausgerüstet mit Spiegel parabolotsilindricheskogo Konzentrator-Tracking-System.
Niedertemperatur-Heizung und Heizungswasserkondensation kann viel einfacher durchgeführt werden, sicherer und billiger als feste Solarkollektoren, die Systeme keine Konzentration und Nachführung erfordern.
Ökologische Nachteil dieser Vorrichtung ist die Emission von Stickoxiden in die Atmosphäre mit den Verbrennungsprodukten, Wärmequelle überflüssig wie ein herkömmlicher Heizkessel System verkörpert mit Brenner für gasförmige Brennstoffe sind in Zeiten ohne Sonne verbrannt wird. Wenn gasförmiger Brennstoff in einer Brennerflamme bei einer Temperatur von etwa 2000 o C Brennen ist eine intensive Synthese und Stickoxide in die Atmosphäre bis 1400 cm 3 dieser Oxide pro 1 m 3 des Rauchgases (in Form von NO 2) ist extrem giftig für Menschen und Tiere.
nicht durchführen kann fototermodinamicheskih Leistung niedriger Leistung einschließlich mobilen Versionen, aufgrund der Art der Turbine als Motor zu dem Stand der Technik. Vielmehr kompliziert, sperrig, Metall-, schwer und teuer bzw. der Turbine zu verwenden, ist es ratsam, leichter, einfacher und zuverlässiger Maschinen mit einem hohen (82%), thermo Effizienz, niedrige Kosten und Metall.
Bei bekannten Vorschläge keine korrigierenden optischen Elemente, die für eine gleichmäßige Verteilung von hoher Intensität (um einen Faktor von mehr als 100) der Solarstrahlungskonzentration auf der Oberfläche des pn-High-Übergang, insbesondere Galliumarsenid, photovoltaischen Zellen, die mit einem Abgriff an der Wärmekühlung genutzt. Für Hochtemperatur erfordern Solarzellen den Ausschluss von optischen und Energie mit den Besonderheiten der Sonne als Energiequelle verbundenen Verluste und die optischen Spiegel parabolotsilindrov Fehler bei hohen (mehr als 100), wobei der Konzentrationsfaktor.
Energie, Umwelt und Technologie der vorgeschlagenen technischen Lösung - eine effizientere Nutzung der Sonnenenergie und ökologische Reinheit der Umwelt in der Backup-Wärmequelle.
Das technische Ergebnis wird durch die Tatsache, dass die Solarkombikraftwerk bestehend aus einem umlaufenden Konturen von Wärme erreicht, von denen die erste Wärmeübertragungsschleife aus in Serie modular beinhaltet die Spiegelung parabolotsilindricheskogo Sonnenkonzentrator Empfänger mit Sonnen-Tracking-System, Dampferzeuger, Dampfheizung, Umwälzpumpe an einem Ausgang mit dem Eingang des Wärmeübertragungsschleifen modulare Nabe von Sonnenenergie-Empfänger, und der zweite Ausgang über einen Quellsicherungs Wärme an den Eingang des Überhitzers verbunden ist, einer zweiten Dampfstromkreis mit parozhidkim Arbeitskörper bestehend aus nacheinander angeordnet aus: Economizer, dampfbetriebene Teile des Dampferzeugers und Überhitzer, eine Wärmekraftmaschine mit einem Stromgenerator , Verflüssigerkühlung und Kondensatpumpe umfassend elektrolytische Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, einen Inverter mit einem Batteriesystem mit minderwertigem Heizungsumwälzpumpe nach der Erfindung ist mit einer zweiten Wärmeübergangsschleife
die erste Schaltung einen Hochtemperaturphotoelektrischen Wärmeerzeugers gebildet, wie einer Empfängereinheit parabolotsilindricheskogo Solarenergie-Konzentrator umfasst, an der parabolotsilindra teplopriemnoy Rohr Fokus liegt eines umlaufenden Kühlmittels, die Hochtemperaturphotoelektrischen Wandler, einen Wärmetauscher und eine Umwälzpumpe aufweist, wobei die Hochtemperaturphotoelektrischen Wandler mit der Zelle verbunden, die Ausgangs Wechselrichter zur Batterie, die Kühlmittelausgabe von der photoelektrischen Wärmequelle gekoppelt Wärmeleiter des zweiten Wärmeübergangsschleife zu dem Eingang des heißen Teils der mit dem Ausgang des Backup-Wärmequelle, der Wärmetauscher Steckdose angeschlossen Wärmetauscher über eine Umwälzpumpe mit dem Eingang des photoelektrischen Wärmeerzeuger und dem Eingang zu dem Backup-Wärmequelle verbunden ist, wird der Ausgang eines Dampf des Wärmetauschers verbunden einen Dampferzeuger Einlass.
Hochphotoelektrischen Wandler sind in Form von breiten, vorzugsweise Galliumarsenid, oder Halbleiter-Photozellen einzigen mehrstufiges mit Silizium oder Germanium gepaart.
Fusionieren Wärmequelle Strom in dem Dampfkreislauf zu erzeugen, wird als ein katalytischer Reaktor, der mit einer Schnittwärmetauscher mit Absorptionswärmeleiter hauptsächlich mit flüssigem Kühlmittel gefüllt ausgestattet ausgebildet, die selektiv Infrarotstrahlung angewendet wird absorbierende Beschichtung und wärmeleitenden Oberflächen sind in Reihen angeordnet, mit Schichten aus schwammigen Katalysator alternierend und Reihen von rohrförmigen perforierten Wasserstoffventile oder andere gasförmige Brennstoffe und Reihen von rohrförmigen Verteiler von Luft oder Sauerstoff in den Reaktor eingeführt zu zwingen, oder durch Rohrleitungen Abschnitte Konvektion und Wärme werden den Umleitventil Wärmeübertragungsschaltungen der Solarempfänger verbunden sind, die separat mit zunehmender Sonnenstrahlungspegel verbunden werden können, .
Das Solarkraftwerk mit einer Niedertemperatur-Lichtwärmeumsetzmaterial Wärmequelle aus in Form von Fest passive Sonnenenergieempfänger ohne Konzentrations mit teplopriemnymi selektive Platten ausgestattet ist, die Kanäle mit einem zirkulierenden Kühlmittel, wobei der Kühlmittelaustritt der Kanäle der Platten durch die thermische Leitfähigkeit ist mit dem Eingang des dritten separaten Kreislauf der Wärmeübertragung von der ersten Schaltungsschleife mit einem Wärmeleiter verbunden ist mit dem Eingang des heißen Teil des Wärmetauschers wird der Ausgang mit der Zirkulationspumpe zu einem Wärmeleiter mit dem Eingang an den Kanalplatten passive Lichtwärmeumsetzmaterial Wandler und dem Ausgang eines Dampf des Wärmetauschers mit dem Eingang der Dampfleistung des Wärmetauschers der zweiten Schleife des photoelektrischen Wärmeerzeugers verbunden verbunden, und der Eingang des Wärmetauschers mit dem Ausgang der Kondensatpumpe angeschlossen ist .
Photoelektrischen Wärmeerzeugers mit hoher Dicke Platten photovoltaische Halbleiter Konvertern von weniger als 50 Mikrometer in einer linearen Solarbatterien durchgeführt wird, die auf der Oberfläche angebracht, die der Fokus des Spiegels parabolotsilindra ist, ein Metallrohr eine flache Bereich entlang der Achse, versehen mit adhäsiv mit verbunden, um einen nichtleitenden Filmdicke von nicht mehr als 1/4 der Dicke Wandlerplatte und haftend mit einem isolierenden Film gebunden ist, und einem Rohr, in dem zirkuliert ein Kühl zweiten Kühlmittelkreislauf in der Hitze eines Dampfkreislauf, wobei der Wärmeerzeuger mit einem photoelektrischen transparenten Außenröhre vorgesehen ist abdichtend an dem inneren Metallrohr verbunden, dessen Durchmesser kleiner ist als 1/5 des äußeren und der Ringraum wird evakuiert, und das Außenrohr des optisch transparenten Wand mit pseudo, optisch brechende Oberfläche vorgesehen ist, gleichmäßig über die Ebene des durch den Spiegel parabolotsilindrami und der Rückseite des Außenrohres reflektiert konzentrierter Sonnenstrahlung pn-Übergang verteilt photovoltaischen Strahl mit Ausgangs durch Klemmen von den Elektroden an den Wechselrichter für den Anschluss vorgesehen an das Netz der Stromverbraucher oder schaltende Konverterschaltung.
Hochphotoelektrischen Wandler mit einer Dicke von 50 Mikrometern sind in einem transparenten Rohr montiert, die mit zirkulierendem optisch transparenten, chemisch neutral, flüssigen Kühlmittels und der pn-Übergangsebene befindet sich in der Eintauch Fokus gebildet durch eine konzentrierte Lichtstrahlung und Brechungselement gebildeten Oberfläche des transparenten Rohrs gefüllt ist gefüllt eine optisch transparente Wärmekühlmittelkreislauf in Dampfkraftkreislauf, bei dem der Wärmeerzeuger mit einem photoelektrischen versehen ist evakuiert transparente Außenrohr nach Anspruch. 5, durch die in ähnlicher Weise führt von Invertern zurückgezogen Elektroden.
Das optisch transparente Kühlmittel Merkmal optisch transparenten oder reflektierenden Platte, eine Kühlmittelströmungsturbulenz, und optische Medien zu schaffen, und einen Brechungsindex, der von dem des Kühlmittels unterscheidet.
Da das Arbeitsfluid in dem Dampfkreislauf ein organisches oder anorganisches Material mit einer geringer als die von Wasser, dem kritischen Druck, der Temperatur und Verdampfungswärme verwendet.
Die Wärmekraftmaschine ist als ein Volumen der Dampfmaschine hergestellt, insbesondere einer Ein- oder Mehr Rotors, was zu einem elektrischen Generator mit einer Dampfentnahme zwischen den Schritten für die regenerative Wärme oder Fernwärme kann die volumetrische Dampfmaschine als Dreiwellen oder Zweiwellenschnecken, ein- oder mehrstufig ausgebildet sein Turboexpansionsrotorprofile, vorzugsweise vom Typ "Liskholm", während die Maschine Eingang mit dem Dampferzeuger verbunden ist, und der Ausgangskondensator.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm der vorgeschlagenen Kombination von Solarenergie.
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Fig. Figur 3 zeigt das Energiediagramm eines kombinierten Solarkraftwerk mit einer Galliumarsenid photovoltaischen Zellen. | |
Fig. 2 -teplofotoelektrichesky Generator in zwei Varianten seiner Komponenten: |
Solar-Kombikraftwerk, und als Prototyp Flüssigkeitszirkulationskreisläufe umfasst, von denen eine mit einem ersten Wärmeübertragungsschleife 1 von beabstandeten Reihe von Empfängern 2 modular Spiegel parabolotsilindricheskogo Konzentrator der Sonnenenergie von der Sonne Verfolgungssystem bereitgestellt, wobei der Überhitzer 3 wird der Dampfgenerator 4, eine Zirkulationspumpe 5 mit dem zweiten Eingang über eine Backup-Wärmequelle 6, 7 und 8 Eingänge oder Wasserstoffgas.
Die vorgeschlagene Kombination Solarkraftwerk ist mit der zweiten Schleife 9 der ersten Schaltung mit einer hohen photoelektrischen Wärmequelle in Form von Empfängern 2 modular parabolotsilindricheskogo Konzentrator von Sonnenenergie im Brennpunkt F parabolotsilindra teplopriemnuyu Rohr 10 mit einem umlaufenden Kühlmittel angeordnet ist gemacht versehen, die Hochtemperaturphotoelektrischen Wandler 11 aufweist, einschließlich Galliumarsenid, die Schaltungen 12 zur Zelle 13 mit dem Gasbehälter verbunden sind, der Ausgangsinverter 14 mit einer Batterie und Kühlmittel aus dem photoelektrischen Wärmeerzeugers mit dem Eingang eines zweiten zirkulierenden Wärmeübertragung verbunden ist Schlaufen 9 des ersten zu einem Wärmeleiter an den Eingang des heißen Teil des Wärmetauschers 15 verbunden Schaltung, dessen Ausgang mit dem Internet verbunden ist eine Umwälzpumpe 16, die 15 ist mit einem Eingang des photovoltaischen Heizleiter des Wärmeerzeugers und der dampfseitigen Ausgang des Wärmetauscher verbunden ist, ist mit dem Dampfeinlaß 4 verbunden.
Niedertemperatur Lichtwärmeumsetzmaterial Wärmequelle 17 in Form von festen passiven Solarenergieempfänger ohne Konzentrations teplopriemnymi selektiven Platten, die Kanäle mit einem zirkulierenden Kühlmittel, wobei der Kühlmittelaustritt der Kanäle der Platten durch die Wärmeleitfähigkeit an den Eingang des dritten separaten Umluftkreislauf der Wärmeübertragungsschleife 18 der ersten Schaltung mit einem Wärmeleiter verbunden ist mit Eingabe der heißen seitigen Wärmetauscher 19, dessen Ausgang 19 mit einem Eingang zu den Kanalplatten passive Lichtwärmeumsetzmaterial Wandler 17 und der Ausgang des dampfseitigen Wärmetauscher 19 zu einem Eingang des dampfseitigen Wärmetauscher 15 verbunden ist, der zweiten Schleife photoelektrischen Wärmeerzeugers mit dem Eingang des Wärmetauschers 20 mit dem Ausgang der Kondensatpumpe ist mit einem Wärmeleiter verbunden ist, . Wenn es unmöglich Konvektionswalze ist aufgebaut Pumpe unabhängige Zirkulation ist auf die zweite Schleife ähnlich.
Fusionieren 6 Wärmequelle Strom in dem Dampfkreislauf zu erzeugen, es als ein katalytischer Reaktor, ausgestattet mit einem geschnittenen Wärmetauscher 21 mit Absorptionswärmeleiter 22 gefüllt hauptsächlich mit flüssigem Kühlmittel ausgelegt ist, die Beschichtungsinfrarotstrahlung selektiv absorbierenden aufgebracht und wärmeleitenden Oberflächen in Reihen angeordnet sind, alternierend mit Schichten Schwammkatalysator und eine Reihe von rohrförmigen perforierten Verteiler 23 Wasserstoff oder anderen gasförmigen Brennstoffverteiler von Luft oder Sauerstoff in den Reaktor eingeleitet zwangs oder durch Konvektion, verbunden die Heizleitungen Abschnitte mit schaltbarer Ventile 24 Schlaufen 1 erhitzen, 9 und 18 von den Sonnenenergieempfänger 1, 2 10, 11 und 17, die separat als Sonnenstrahlung ändert angeschlossen werden kann.
Die zweite Schaltung 25 einer Wasserdampf als Arbeitsfluid in dem Dampfkreislauf enthält ein organisches oder anorganisches Material niedriger als der kritische Druck des Wassers, der Temperatur und Verdampfungswärme.
Erzeugung von Strom in dem Dampfkreislauf wird durch das Volumen des Dampfmaschine 26, insbesondere einer Rotations ein- oder mehrstufigen, was zu einem elektrischen Generator mit Dampfentnahme 28 27 zwischen den Stufen für den Regenerativwärmeaustausch oder eine Heizung und dem volumetrischen Dampfmaschine erfolgen kann als Dreiwellen oder Doppelwellenschnecken ausgebildet sein ein- oder mehrstufige Turboexpanders mit Profilen Rotoren "Liskholm", während die Maschine Eingang 26 mit dem Dampferzeuger 3 verbunden ist, und Ausgang - mit dem Kondensator 29 ein Kühlsystem 30 dem Stromgenerator 28, 14 mit dem Eingang des Inverters verbunden ist, dessen Ausgang in das Stromnetz eingespeist Verbraucher.
In der ersten Ausführungsform photoelektrischen Wärmeerzeuger 2, 10, 11 mit einer Dicke von Wafern hoher photovoltaischen Halbleiterwandlern 11, weniger als 50 Mikrometer in einer linearen Solarbatterie arbeiten auf einer Oberfläche angebracht im Mittelpunkt der Spiegel parabolotsilindra zwei Metall befindet Rohre 10 (Einheiten I, II, III, IV ) entlang einer ebenen Fläche mit einer Achse mit nichtleitenden Klebefolie 32 (IV Knoten gekoppelt ist) mit einer Dicke von nicht mehr als 1/4 der Dicke der Wandlerplatte und haftend mit einem isolierenden Film 32 und dem Rohr 10, verbunden, die das Kühlmittel 2 Kühlkreislauf zirkuliert, der Dampfleistungszyklus aufzuheizen , wobei der Wärmeerzeuger mit einem photoelektrischen transparenten Rohraußen 33 vorgesehen hermetisch an dem inneren Metallrohr 10 verbunden ist, deren Durchmesser weniger als 1/5 der äußeren und der Ringraum wird evakuiert, und eine optisch transparente Wandbereich des Außenrohres 38 ist mit einer asphärischen oder Fresnel pseudo 34 bzw. 35 versehen ( V node) optisch brechende Oberfläche, die gleichmäßig über die Ebene des Übergangs pn-verteilte 36 von photovoltaischen Zellen 11 ein Strahl aus konzentrierter Sonnenstrahlung reflektiert durch den Spiegel parabolotsilindrami 2 und der Rückseite des Außenrohres 37 an Wandler mit Eingangsanschlüssen der Elektroden 14 zur Verbindung mit dem Netzwerk der Stromverbraucher oder Schaltanlagen Wandlerschaltung.
In der zweiten Ausführungsform sind die photoelektrischen Wärmequelle hoher photoelektrischen Wandler 11 mit einer Dicke von mehr als 50 Mikrometern innerhalb des transparenten Rohres 38 (Knoten VI) montiert sind, die 36 mit zirkulierendem optisch transparenten chemisch neutral, flüssiges Kühlmittel, und die Lage in der Eintauch konzentrieren 39 Ebene pn-Übergang gebildet gefüllt wird eingeengt Lichtstrahlung und Brechungselement 34 oder 35 durch die Oberfläche des transparenten Rohrs 38 mit einem optisch transparenten gekühlten zweiten Schleife 9 des Wärmeübertragungskreislauf für die zweite Dampfkreislauf 25, der fotoelektrische Wärmeerzeuger gefüllt gebildet ist mit einer äußeren versehen evakuierten transparenten Röhre 33 durch n. 5, durch welche ähnlich abgeleitet Leiter von die Elektroden 37 an den Sender 13.
Das optisch transparente Kühlmittel Merkmal optisch transparenten oder opaken oder reflektierenden Platte 40, den Kühlmittelstrom Turbulenz erzeugt, und als ein optisches Medium 41 mit einem Brechungsindex, der von dem des Kühlmittels unterscheidet.
Solarkraftwerke wie folgt kombiniert.
In aufeinanderfolgenden Rohr teplopriemnoy zwei Empfängern, die erste Wärmeübertragungsschleife Module 1 parabolotsilindricheskih Wärmeübertragungsflüssigkeit wird durch die Wirkung von konzentrierter Sonnenstrahlung erhitzt E S. Ein Wärmeübertragungsfluid (Öl oder flüssiges polimetilsiloneonovaya Typ ICP-10) mit den gleichen Eigenschaften gekennzeichnet ist , dass es bei Temperaturen, denen nicht siedet wird erhitzt (d.h. 400 bis 500 o C) und verfestigt sich bei Umgebungstemperaturen, das heißt. e. in Zeiten, wenn die Station nicht funktioniert. Das erwärmte Wärmeübertragungsmedium zu dem Überhitzer 3 (Wärmetauscher) gerichtet ist, überträgt die Wärme der Flüssigkeit in dem Dampfgenerator 4 ausgebildet ist, ein Paar von zweiten Dampf-Stromkreis 25, wobei die anfängliche Dampfparameter Druck und Temperatur im Dampfbetriebene Teil bringen Wärmetauschern 3 und 4, für die Masse des Rotors erforderlichen 26. In einer Dampfmaschine als Arbeitsmedium , dass mit einem niedrigeren organischen oder anorganischen Material verwendet als von Wasser, dem kritischen Druck und die Temperatur der Verdampfungswärme, wie Normalbutan C 4 H 10 oder vorzugsweise pentaftortrihlorpropan (C 3 Cl 3 F 5) Temperaturen: Schmelzpunkt - 80 o C, der siedenden +74 o C und 232 o C kritischen, dem kritischen Druck von 30,4 kg / cm 2 und eine Verdampfungswärme von 60 bis 30 kcal / kg (je nach dem Druck). Um die Parameter des Heißdampfes auf dem gleichen Niveau in einer alternierenden Reihe aufrechtzuerhalten aus Sonnenenergie während des Tages empfangen oder sogar in ihrer Abwesenheit ist eine zusätzliche Erwärmung des Wärmeübertragungsfluids in das Duplizieren 6 Wärmequelle auf der elektrolytischen Wasserstoff läuft (Eintrag 7) oder gasförmigen Brennstoffen (Eingang 8). Die Flüssigkeit nach der Sicherung Wärmequelle 6 und als modulare Nabenempfänger 2 des Systems 1 zu dem Überhitzer 3 zugeführt wird und dem Dampfgenerator 4 und die Pumpe 5 wird weiter auf das Empfängersystem 2 gerichtet und / oder Duplizieren der Wärmequelle 6. In der zweiten Schaltung 25, der Dampf in dem Dreh getriggert Volumen Dampfmaschine Dampf 26 tritt in den Kondensator 29.
An der Welle 26 der Maschine 28 erzeugt der Generator elektrische Energie, und der Kondensator 29 weist eine Kühlung des Systems 30. In dem Kondensator 29 wird der Dampf kondensiert und das flüssige Kondensatpumpe 20 an die Eingangsseite eines Dampf-Wärmetauscher geleitet wird, 19 die dritte Schleife 18, Quelle der Niedertemperatur-Wärme 17, Lichtwärmeumsetzmaterial und einer Dampfleistung Wärmetauscher 19 Tauscher 15 zweiter Eingang des photovoltaischen Schleife Wärmeerzeugers 2, 11, 10, zu erwärmen, und weiter - zu dem Dampfeinlass 4.
In der Niedertemperatur-Wärmequelle 17 Lichtwärmeumsetzmaterial dritte Zirkulationskreis 18 der ersten Wärmeübertragungsschleife erwärmt das Wärmeübertragungsfluid durch die Konvektion Zirkulationspumpe in den Wärmetauscher 19 geführt und trägt eine erste Pumpe Kondensatableitung Kondensataufwärmstufe 20, die vom Wärmetauscher 19 mit dem Eingang des Wärmetauschers dann ausgegeben 15. Vom Zirkulationsschleife 18 ist möglich, bei der Auswahl von Kühlmittel Heizsystems. Die hohe Temperatur photoelektrischen Wärmeerzeuger 2, 10, 11, die zweite Zirkulationsschleife 9 des ersten Schaltung erwärmte Wärmeübertragungsflüssigkeit, die durch Kreislaufpumpe 16 zum Wärmetauscher 15 zugeführt wird und um 11 Abwärme von den photoelektrischen Wandlern Verwendung trägt ein zweites Kondensat Stufe Vorerhitzen 20 Pumpkondensatpumpe, die ist weiteren Wärmetauscher 15 von dem Ausgang zu dem Eingang des Dampfgenerators 4. Das erhitzte Wärmeerzeuger in einem hohen photoelektrischen 2, 10, 11 dient als ein flüssiges Kühlmittel mit hoher photoelektrischen Wandler 11, einschließlich Galliumarsenid, in einer linearen Solarbatterie 31 angebracht ist an der Oberfläche 10 oder innerhalb des Metall transparente Röhre 38 der miteinander verbundenen Stromkreis 12 bei hoher Temperatur Photovoltaik-Wandler von Solarenergie über der Nachmittags nähren Elektrolyseur 13, die Wasserstoff im Gastank, der Inverter 14 mit elektrischen Akkumulatoren injiziert, die während dieser Zeit aufgeladen sind. Inverter 14 ist mit den Zirkulationspumpen aller drei Zirkulationsschleifen 1, 9, 18 der ersten Schaltung, eine Kondensatpumpe 20 und die Pumpe des Kühlsystems 30. Der Inverter 14 Elektrizität durch elektrische Generator 28 erzeugt und photoelektrischen Wärmeerzeuger 2, 10, 11, aufsummiert und zugeführt an die Verbrauchernetze .
In einem ersten Ausführungsbeispiel des photoelektrischen Wärmeerzeuger 2, 10, 11 Abblasen thermische Energie, die den photoelektrischen Prozess begleitet, die am pn-Übergang 36 des photoelektrischen Wandlers 11, eine Dicke von weniger als 50 Mikrometer, durch die Dicke der Platte, einschließlich der kristallinen Gallium-Arsenid, Rückelektrode, einen nicht leitenden Film 32 auftritt und die Wand des Metallrohrs 10 zu dem Wärmeübertragungsfluid zugeführt wird , durch einen Wärmetauscher zirkuliert und dann in den zweiten Schaltungs recycelten 24 über die Dampf - Wärmetauscher 15. Während durch den Wärmeelementen vorbei, dass eine Verringerung der Anfangstemperatur bei pn-Übergang, beispielsweise 110 bis 105 o C in der zirkulierenden Flüssigkeit.
Die evakuierte Ringraum zwischen dem Metallrohr 10 darauf befindlichen vom linearen Solarzelle 31 und eine transparente äußere Rohr 37 minimiert molekularen kinetischen Wärmeübertragung in die umgebende Atmosphäre. Asphärischen oder pseudoBrechFläche 34, beispielsweise eine negative zylindrische Linsenabschnitt optisch äußeren transparenten Röhre 33 stellt eine gleichmäßige Verteilung der konzentrierten Sonneneinstrahlung und die Entfernung des Emissionsmaximums in der Mitte des linearen Seite pn-Übergang mit Sonnen Funktion zugeordnet ist, die Strahlungsquelle ( disk) und Astigmatismus mit zylindrischer Spiegel.
Wobei 34 optische Oberfläche 35 kann als eine negative oder positive zylindrische Fresnel-Linse ausgebildet sein kann, gebracht und Fern werden aus dem Rohr 10. Die optisch brechende Oberfläche, die ein Profil von prismatischen Nuten entlang der Achse des Rohres aufweist, die auf der Oberfläche des pn-Übergangs eine gleichmäßige Verteilung des konzentrierten Lichts liefert .
In der zweiten Ausführungsform wird, wenn sich die Dicke der Platten hohen photovoltaischen Halbleiter Wandler 1, 50 m Schlag thermische Energie, die den photoelektrischen Vorgang, 36 am pn-Übergang auftritt begleitet, Galliumarsenid photoelektrischen Wandler einschließlich direkt von der Oberfläche der Zirkulations optisch transparenten elektrisch neutral erreicht Wärmeübertragungsflüssigkeit und weiterhin ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel. Eine optisch transparente oder nicht-transparente oder reflektierende Platte 40 in einer solchen Weise angeordnet , daß die pn-Übergangsfläche Turbulenz der Kühlmittelströmung auf eine minimale Temperaturdifferenz erzeugt, beispielsweise nicht mehr als 1,5 ° C bei einer Strahlungsdichte von 10 W / cm 2.
Falls erforderlich, zusätzliche optische Korrektur innerhalb des transparenten Rohres 38 vor dem pn-Übergang optischen Mediums 41 angeordnet sind, beispielsweise ein Glasstab mit einer Brechzahl höher als die des optisch transparenten Flüssigkeit. In Abhängigkeit von der elektrischen Netzleitung kombiniert Solarenergie Photovoltaik-Solarzellen 31 Wärmeerzeuger 13 können parallel oder in Reihenschaltung an die Zelle 13 mit dem Gasbehälter und dem Inverter 14. In Abwesenheit der Sonne bestückte elektrolytischen Wasserstoffbrennstoff aus der Zelle verbunden werden, wird dem Eingang 7 zugeführt und verbrannt, um die Backup-Quelle 6 Wärme bei einer Temperatur nicht höher als 520 o C mit voller ökologische Reinheit Prozess Strom in Abwesenheit von der Sonne zu erzeugen. Die Backup-Heizquelle 6 Niedertemperatur-Wärmetauscherabschnitt 21 am Ausgang angeordnet ist, und nutzt die Wärme der Abgase. Die Kombination von thermodynamischen Prozess Energieerzeugung Zyklus beteiligt, einen photoelektrischen Prozess der direkten Umwandlung und Energieerzeugung durch das Hochrelief Wärme aus dem PV hoch, insbesondere Galliumarsenid zurückgezogen Verwendung Halbleiter-Wandler 11, wenn durch das zweite separate Mediumtemperatur Kreislauf Kühlung mit loop 9 von Wärme für den zweiten Heizfluid Stufe und erzeugen Wasserdampf als Arbeits Wärme im Dampf Rankine-Zyklus oder andere zur Erzeugung von Strom durch die Masse des Rotors der Dampfmaschine 26 mit dem elektrischen Generator 28 erheblich erhöhen können (bis 40%) Wirkungsgrad der Sonnenenergiewandler in elektrische Energie im Vergleich zu Prototyp und jeweils untere Fläche 2 und der Empfänger 17, aus Wärmebelastung reduzieren Kühlsystem 30.
Die Zugabe des niederpotentialTemperatur-Wärmeenergie aus passive Lichtwärmeumsetzmaterial Wandler, Wärmeerzeugern 17 ohne Sonneneinstrahlung zu konzentrieren und ohne die Verwendung von Spiegel parabolotsilindrov zum Erhitzen des Kondensats durch die Kondensation von Dampf in dem Dampfkreislauf erzeugt wird, als eine erste Stufe erhöhen den Wärmeinhalt der verdampften Flüssigkeit zu seiner Heizung und Verdampfung von Abwärme Photovoltaik-Zellen drastisch den Verbrauch von Materialien zu verringern und die Kosten für den Bau Solarenergie kombiniert. Die Verwendung von katalytischen Verbrennungsprozess zu dem Backup - Heizquelle 6 100 ermöglicht oder mehrere Male um die Emission von Stickoxiden NO 2 in die Atmosphäre zu verringern, mit einer entsprechenden Zunahme der Umgebungs Sauberkeit im Vergleich mit dem Prototyp.
Die Verwendung von drei separaten Zirkulationsschleifen Wärme 1, 9, 18, kann drastisch die Zuverlässigkeit der kombinierten Solarkraftwerks im Falle eines Ausfalls der Elemente in einer oder zwei von ihnen verbessern.
Ein Ausführungsbeispiel einer kombinierten Solarenergie.
Galliumarsenid-Solarkraft fototermodinamicheskaya (SFTES) 1 MW umfasst 20 Spiegelmodule parabolotsilindricheskih Empfängern ausgestattet mit einachsigen Orientierungssysteme Fläche von 150 m 2 mit einem Konzentrationsfaktor von 100, was 0,9 und 0,9 Absorption. Die erste Schleife von hoher photothermische Wärmeerzeuger (VHG) besteht aus 4 Einheiten mit einer Gesamtfläche von 600 m 2, die zweite Mitteltemperaturschleife 16 Photovoltaik - Thermogeneratoren (FETG) mit einer Gesamtfläche von 2400 m 2 und einem dritten Niedertemperaturschleife - 320 Stck. stationäre Solarkollektoren (SC) mit einer Gesamtfläche von 510 m 2. Die Gesamtfläche der Empfang von Solarenergie 3510 m 2. Die Gesamtfläche der Hochtemperatur - Galliumarsenid photovoltaischen Zellen auf 26,2 m 2. Das Arbeitsfluid in dem Dampfkreislauf - Normalbutan C 4 H 10 (siehe Tabelle 1) ..
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Volumetrische Wirkungsgrad der zweistufigen Maschinen 
m = 0,82%, 87% des Generators. Für eine ideale Zyklus Carnot thermodynamischen Koeffizienten thermischer Energie in mechanische Umwandlung (ohne in den Stromgenerator berücksichtigt Verluste nehmen) bei einer Anfangstemperatur von Dampf Bezirk. Butan 250 o C (T1 = 523 K) und einer Endtemperatur von 25 ° C (T2 = 298 K) ist: 
Somit ist die Gesamteffizienz der vorgeschlagenen Kombination fototermodinamichesky Solarstrom nahe an der Grenze und ist ft / k = 40.3 / 42.5 = 0,94, die für den Prototyp absolut unerreichbar ist.
Wenn überkritische Betriebstemperatur - Dampfzyklus, erhöht, beispielsweise mit t cr = 232 o C bis 350 o C bis C 3 Cl 3 F 5, bei volumetrischen Dampfmaschine tritt zweiphasig mist Dampf-Flüssigkeits - Medium , das mit verschiedenen Konzentrationen von Flüssigkeit, wodurch thermo Effizienz zu erhöhen , indem Flüssigkeitsdichtungskonstruktion Spalten von Schraubenrotoren, bei einer relativ niedrigen Geschwindigkeit zu Hoch- und Niederdruckzylinder zu drehen. Daher ist die Verwendung in Kombination von Solarenergie als Motor für eine sehr einfache und zuverlässige volumetrischen Rotationsdampfmaschine, eher als Hochgeschwindigkeitsturbine, da dieser aufgrund der Erosion der Schaufeln und ihre anschließende Trennung durch die Wirkung der kinetischen Energie von Hochgeschwindigkeitspartikel nebligen Körper arbeiten kann schnell (mit einer möglichen Explosion ) Zusammenbruch.
Verwenden Sie als Arbeitskörper anstelle von n. Butan (C 4 H 10), umweltfreundlich, feuerfeste pentaftortrihlorpropana (C 3 Cl 3 F 5) und der Anfangstemperatur bis 350 o C erhöht den Gesamtwirkungsgrad des kombinierten fototermodinamichesky Solarenergie auf 48% erhöhen. Dies übertrifft deutlich die Effizienz der neuen Wärmekraftwerke und mehr als zwei Mal höher als Solarkraftwerke mit Dampfkraft-Zyklus. So entsprechend Metall-Hardware, und die Amortisationszeit der Investitionen in den Bau eines kombinierten Solar-Kraftwerk wird um ein Vielfaches reduziert werden, unter Berücksichtigung der Reduzierung von mehr als der doppelten Fläche der Solarenergie-Empfänger zu reduzieren.
FORDERUNGEN
1. Solarkombikraftwerke, mit Wärmeübertragungsschaltungen zirkuliert, von denen die erste Wärmeübertragungsschleife in Reihe modularer Spiegelungs parabolotsilindricheskogo Solarkonzentrator Empfänger mit dem Sonnenverfolgungssystem umfasst, Dampferzeuger, Dampfheizung, Zirkulationspumpe, verbunden durch einen Ausgang mit dem Eingang des Wärmeübertragungsschleife Empfänger modular Nabe der Solarenergie und der zweite Ausgang über eine Sicherung Wärmequelle zu dem Eingang des Überhitzers verbunden ist, eine zweite Dampf-Leistungsschaltung mit parozhidkim Arbeitsfluid bestehend aus einer Reihe bestehend gehosteten Economizer, dampfbetriebene Teile des Dampferzeugers und Überhitzer, eine Wärmekraftmaschine mit einem Stromgenerator, Kondensator Kühlen und Kondensieren Pumpe, umfassend elektrolytische Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, einen Inverter mit einer Batterie, die minderwertige Wärme auf ein Pumpensystem zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin mit einer zweiten Schleife der Wärmeübergang der ersten Schaltung vorgesehen ist, eine Hochtemperatur-photoelektrischen Wärmeerzeuger als eine Empfangseinheit, umfassend parabolotsilindricheskogo Solarenergie-Konzentrator gebildet liegt im Fokus parabolotsilindra teplopriemnoy Rohr eines zirkulierenden Kühlmittel, das Hoch photovoltaischen Zellen hat, Wärmetauscher und die Zirkulationspumpe, wobei die Hochtemperaturphotoelektrischen Wandler mit der Zelle verbunden, der Ausgang Inverter mit der Batterie, die Kühlmittelausgabe von der photoelektrischen Wärmequelle gekoppelt Wärmeleiter des zweiten Wärmeübertragungsschleife an den Eingang des heißen der Wärmetauscher an den Ausgang der Sicherungswärmequelle verbunden ist, ist der Wärmetauscher Ausgang über eine Umwälzpumpe mit einer Wärmequelle und einem photoelektrischen Eingangs Eingang des Backup Wärmequelle verbunden ist, die dampfseitigen Ausgang des Wärmetauschers mit dem Einlass des Dampferzeugers verbunden ist.
2. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-fotoelektrischen Wandler in der Form von breiten, vorzugsweise Galliumarsenid-Halbleiterphotozellen ein- oder mehrstufige mit Silizium oder Germanium gepaart.
3. Kraftwerksanlage nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungswärmequelle Strom in dem Dampfkreislauf zu erzeugen, wird als ein katalytischer Reaktor entwickelt, um mit einem Wärme ausgestattet Tauscher Schnitt absorptive Heizleiter, vorzugsweise mit flüssigem Kühlmittel gefüllt ist, das selektiv die infrarotabsorbierende und wärmeleitenden Abdeckung aufgebracht wird Oberflächen Einweg in Reihen, mit Schichten aus schwammigen Katalysator und eine Reihe von röhrenförmigen perforierten Verteiler Wasserstoff oder anderen gasförmigen Brennstoff und die Reihen des rohrförmigen Verteiler von Luft oder Sauerstoff in den Reaktorabschnitten mit Gewalt oder durch Konvektion und die Wärmerohre mit schaltbaren Ventilen verbunden eingeführt abwechselnd Wärmeübertragung Schleifen von den Solarenergie-Empfänger die separat mit zunehmender Sonneneinstrahlung verbunden werden.
4. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Niedertemperatur-Wärmequelle Lichtwärmeumsetzmaterial als feste passive Solarenergieempfänger ohne Konzentration verkörpert vorgesehen ist, mit selektiven teplopriemnymi Platten Kanäle mit zirkulierende Kühlmittel, das Kühlmittelaustritt der Kanäle durch die Wärmeübertragungsplatten mit verbunden ist gültig dritten getrennten Zirkulation der Wärmeübertragungsschleifen des ersten Schaltkreises gekoppelt Wärmeleiter mit dem Eingang des heißen Teil des Wärmetauschers, dessen Ausgang mit der Zirkulationspumpe auf einen Wärmeleiter mit einem Eingang an den Kanalplatten passive Lichtwärmeumsetzmaterial Wandler verbunden ist, und Ausgang der dampfseitigen Wärmetauscher zu dem Einlass eines Dampf des Wärmetauschers des zweiten photoelektrischen teplogeneratora Schleife verbunden , wobei die Eingangsspule mit dem Ausgang der Kondensatpumpe angeschlossen.
5. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle eine photovoltaische Platten mit hoher Dicke von Halbleiter photovoltaischen Wandler ist betreiben weniger als 50 Mikrometer in einer linearen Solarbatterie auf einer Oberfläche im Fokus der Spiegel parabolotsilindra, ein Metallrohr mit einer ebenen Fläche entlang der Achse montiert ist, ausgestattet mit einer Folie nicht leitenden adhäsiv gebunden, deren Dicke nicht mehr als 1/4 der Dicke von der Wandlerplatte und klebend mit einer isolierenden Folie verbunden und ein Rohr, in dem ein Kühl zweiten Kühlmittelkreislauf in der Hitze eines Dampfkreislauf zirkuliert, wobei der Wärmeerzeuger mit einem photoelektrischen transparenten Außenrohr dichtend mit dem inneren verbunden vorgesehen ist, ein Metallrohr, dessen Durchmesser kleiner ist als 1/5 des äußeren und der Ringraum wird evakuiert, und ein optisch transparentes Teil der äußeren Rohrwand ist mit einer pseudo optisch brechenden Oberfläche versehen ist, gleichförmig entlang der Ebene verteilt pn-Übergang photovoltaischen Strahl konzentrierter Sonnenstrahlung reflektiert durch den Spiegel parabolotsilindrami und Rückwärts Seite des Außenrohres ist mit Anschlüssen ableitbar von den Elektroden an den Wechselrichter zum Anschluss an das Stromnetz des Verbrauchers oder schaltende Konverterschaltung vorgesehen.
6. Kraftwerk nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-photoelektrischen Wandler mit einer Dicke von 50 Mikrometern sind in einem transparenten Rohr montiert, die mit zirkulierendem optisch transparenten, chemisch neutral, flüssigen Kühlmittels und der pn-Übergang-Ebene befindet sich in der Eintauch Fokus gefüllt gebildet engt und brechenden Lichtemissionselement Oberfläche des transparenten Rohr gebildet, gefüllt mit einem optisch transparenten Kühlmittelkreislauf in Wärmedampfkraftzyklus, wobei der Wärmeerzeuger mit einem externen fotoelektrischen evakuierten transparenten Röhre vorgesehen ist, durch die Leiter sind in ähnlicher Weise von den Wandlern Elektroden abgeleitet.
7. Kraftwerksanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmittel optisch transparente optisch transparenten oder opaken oder reflektierenden Platten Strömungsturbulenz von Kühlmittel zu schaffen, und das optische Medium und einen Brechungsindex verschieden von der des Kühlmittels.
8. Kraftwerk nach Anspruch 1, das als das Arbeitsfluid in dem Dampfkreislauf ein organisches oder anorganisches Material mit einer geringeren als der von Wasser, dem kritischen Druck, der Temperatur und Verdampfungswärme charakterisiert verwendet.
9. Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Wärmekraftmaschine als ein Volumen der Dampfmaschine hergestellt wird, insbesondere einer Ein- oder Mehr Rotors, was zu einem elektrischen Generator mit einer Dampfentnahme zwischen den Schritten für die regenerative Wärme oder Fernwärme, kann die Dampfmenge Maschine gestaltet als drei~~POS=TRUNC oder zwei~~POS=TRUNC, ein- oder mehrstufigen Turboexpansionsrotorprofile vorzugsweise mit einer Art "Liskholm" Maschine mit einem Dampferzeuger mit den Eingangs- und Ausgangskondensator verbunden ist.
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Erscheinungsdatum 18.03.2007gg
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