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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2239754

VERFAHREN ZUR SONNENENERGIE CONVERTING durch die Photosynthese in elektrische Energie KUMULIERTEN

Name des Erfinders: Eugene Yantovsky (DE)
Der Name des Patentinhabers: SOLMEKS (ISRAEL) LTD. (IL)
Patentanwalt: Hunters Sergej Wiktorowitsch
Korrespondenzanschrift: 103009, Moskau, p / 184, PPF "JUS" pat.pov. S.V.Lovtsovu
Startdatum des Patents: 2000.03.14

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Sonnenenergie durch die Photosynthese in elektrische Energie gespeichert. Das Verfahren wird durch Verwendung eines geschlossenen Kreislaufkraftanlage mit einer Anordnung von Wasser durchgeführt für den Anbau von Makroalgen darin angeordnet, und eine Verbrennungskammer mit einer Wirbelschicht für mindestens einen Teil der teilweise getrockneten Makroalgen Brennen bis 60% w / Wasser, enthaltend bis .; Verbrennung wird in einer künstlichen Atmosphäre aus Sauerstoff und Kohlendioxid (Kohlendioxid) durchgeführt. Die Erfindung verbessert die Effizienz der Energieumwandlung.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Umwandlung von Solarenergie durch die Photosynthese in elektrische Energie gespeichert. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung für die Umwandlung von Sonnenenergie durch die Photosynthese in elektrische Energie gespeichert ist auf ein Verfahren mit einem geschlossenen Kreislaufkraftanlage verwendet wird . Dieses Verfahren basiert auf der Verbrennung von Makroalgen Basis mit null Emissionen von CO 2.

Es ist nun bekannt, und viele Möglichkeiten zu extrahieren Solarenergie zur Stromerzeugung genutzt. Die am weitesten verbreitete Einsatz von Photovoltaik und Solarthermie mit optischer Konzentration von Sonnenlicht über Parabolspiegel.

Das oben beschriebene Verfahren in Kraftwerken verwendet wird, ist unwirksam , weil die durchschnittliche Höhe der Konzentration von Energie (Sonneneinstrahlung) relativ gering ist, in Mitteleuropa, etwa 125 W / m 2, in Israel, 250 W / m 2, in der Sahara 290 W / m 2 . Beispielsweise ist die Energie in dem Fall der photovoltaischen Energie für die Struktur erforderlich ist, eine große Oberfläche bedeckt mit reinem Silizium, große Platten und Heliostate als Solarenergieextraktionsmittel mit sehr hohen in Bezug auf die Kraftstoffmenge in dem Herstellungsprozess erforderlich ist. Solche Energiekosten können im System in nur wenigen Jahren Gebrauch gefüllt werden.

In dem Buch "Die Energie und exergetischer fließt", dessen Autor ist der Erfinder E.Sh. Yantovsky und veröffentlicht von Nova Science Publishers (1994), beschrieb die Verbrennung von marinen Mikroalgen. Jedoch ist die Verwendung von Algen als Fehlschlag angesehen, da es zu einem Ausfall der Anlagen führt in solchen Anlagen verwendet.

Im Gegensatz zu den Argumenten in dem oben erwähnten Buch dargelegt, hat der Erfinder einen Weg zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie effizient mit hoher Energieausbeute durch die Verwendung des Verfahrens, einschließlich der Verbrennung von Makroalgen gefunden.

Es sollte beachtet werden, dass Meeresmakroalgen in der vorliegenden Erfindung verwendet signifikant die Größe der Mikroalge überschreiten und deren Einsatz in Kraftwerken unter Verwendung von Mikroalgen, wie oben definiert, ist nicht möglich. Somit zielt die vorliegende Erfindung an, und ein neues Verfahren unterscheidet sich von dem beschriebenen System in dem Buch, nicht nur im Gegensatz Mikroalge Makroalgen verwendet, wie oben beschrieben und vorgeschlagen, aber ein anderes Verbrennungssystem.

Offenbarung der Erfindung

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Umwandlung von Sonnenenergie durch die Photosynthese in elektrische Energie gespeichert sind, durch einen geschlossenen Kreislauf-Kraftwerk unter Verwendung von umfassend: a) eine Anordnung von Wasser wachsenden Makroalgen darin plazierten; und

b) eine Verbrennungskammer eines Wirbelschicht für von teilweise getrockneten Makroalgen, enthaltend bis zu 60% wt zumindest einen Teil zu verbrennen. / Wasser, die Verbrennung in einer künstlichen Atmosphäre aus Sauerstoff und Kohlendioxid (Kohlendioxid) durchgeführt.

Die bevorzugte durchschnittliche Größe von Makroalgen in Implementierung der vorliegenden Erfindung nicht weniger als 5 Mikrometer; im Wesentlichen frei von Stickstoff der Atmosphäre ist; wobei die Verbrennung wird bei einer Temperatur von mindestens 800 ° C durchgeführt wird; wobei die Verbrennung wird bei einem Druck mindestens gleich Atmosphärendruck durchgeführt, wobei der Verbrennungsasche aus in den Wasserkörper eingeleitet und dient als Nährstoff für das Wachstum von Makroalgen.

Wobei künstlich erzeugte Atmosphäre ist im wesentlichen frei von Stickstoff und mit Hilfe einer Luftzerlegungsanlage erzeugt, die getrennt und entfernt von Stickstoff aus der Atmosphäre.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren, bei dem der Verbrennungsvorgang in Kohlendioxid ergeb in dem Wasserkörper geliefert wird, um den Prozeß der Photosynthese zu erleichtern. Wobei der Körper des Wassers in dem Pool Salz enthalten.

Darüber hinaus ist Wasser ein Abwasser oder verunreinigtes Wasser.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird das Wasser aus den Algen extrahiert vor ihrem Brennen, verwendet wird, Kohlendioxid zu absorbieren, dann gesendet wird, wobei der Körper des verwendeten Wassers zum Kühlen und Kondensieren von Dampf.

Zusätzlich werden Meeresalgen aus der Gruppe, bestehend aus Gracillaria und Ulva.

Zusätzlich Gase von der Verbrennung erzeugt werden zum Erhitzen von Dampf in einem Rankine Dampfkraftwerk verwendet. Zusätzlich werden die Gase aus der Verbrennung erzeugten verwendet, um das Wasser in dem fluidisierten Bett zu verdampfen.

Die Zusammenfassung des japanischen Patents 015 №385 (P-0871) offenbart einen geschlossenen Kreislauf-Kraftwerk zur Umwandlung von Sonnenenergie durch die Photosynthese in elektrische Energie gespeichert wird, um einen Körper aus Wasser zum Züchten von Algen, umfassend darin eine Verbrennungskammer, um wenigstens einen Teil des getrockneten Seetang verbrennen. Allerdings ist diese Veröffentlichung keine Hinweise oder Vorschläge für die Verwendung von Makroalgen enthalten im Gegensatz zu Mikroalgen, nicht angibt, zeigen oder vermuten lassen, ist eine Verbrennungskammer eines Wirbelschicht zu verwenden, nicht oder vermuten lassen, getrocknet Makroalge Brennen bis 60% Gew enthält. / Wasser und anzuzeigen, oder schlagen Verbrennung in einer künstlichen Atmosphäre aus Sauerstoff und Kohlendioxid (Kohlendioxid) zu erzeugen.

Wie aus der folgenden Beschreibung ersichtlich ist, wächst leicht Makroalgen und Verbrennung in der Verbrennungskammer eines Wirbelschicht im Gegensatz Mikroalge, die aufgrund der geringen Partikelgröße und niedriger Geschwindigkeit verflüssigte Gas kann nicht in der Wirbelschicht verbrannt werden. Darüber hinaus ermöglicht dieses Verfahren einen relativ hohen Gehalt an Wasser -Bis zu 60%, wenn eine künstliche Atmosphäre aus Sauerstoff und Kohlendioxid (Kohlendioxid) verwendet, da das System keinen Ballast in Form von Stickstoff aufweist, deren Anwesenheit würde zu viel Energie in den Prozess der Trocknung zu verbrauchen führen Algen, die die Wirksamkeit deutlich reduziert haben. Darüber hinaus stellt das Fehlen von Stickstoff in den Abgasen komplette Kohlendioxidstrom Absorption, der Emission von Gas in dem Verfahren resultiert, ist Null, und es gibt keine Notwendigkeit für Saug- oder Auslaßrohre, da der gesamte Sauerstoff verwendet wird, um das Wasser in dem fluidisierten Bett zu verdampfen und das gesamte Kohlendioxid bei der Photosynthese aufgenommen.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Verbrennungskammer mit einem Wirbelschichtvergaser bezieht und die Makroalgen teilweise Verbrennung in der Wirbelschichtvergaser und Vergasungsprodukte sind aus dem Vergaser als eine Energiequelle für den Motor mit Gasverteilung oder Gasturbine verwendet.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftwerk mit einer einzigartigen Solarempfänger zu schaffen. Dieser Receiver wird für den Anbau von Algen eine Beckenform haben.

Umwandlung von Sonnenstrahlung durch die Photosynthesereaktion. Diese Reaktion nutzt die Sonnenenergie zu Kohlendioxid und Wasser in organische Materie und Sauerstoff umwandeln:

CO 2 + H 2 O + hv -> CH 2 O + O 2

Kohlendioxid, das durch die Verbrennungsreaktion erzeugt wird zuerst in Wasser verdünnt und dann in den Pool geschickt, wo es als Algenernährung verwendet wird. Die untere Verbrennungswärme des organischen Materials, in erster Linie durch Formaldehyd repräsentiert, - etwa 19 MJ / kg. Diese Wärme ist groß genug für die Verbrennung. Das Hauptproblem ist, dass die organische Substanz für das Wachstum muss in Wasser stark verdünnt werden, beispielsweise das Verhältnis der Substanz zu Wasser in Anteilen von 1: 1000. Dies bedeutet, daß das brennbare organische Material aus dem Pool zugewiesen werden müssen, und zumindest teilweise von der Flüssigkeit abgetrennt. Zu diesem Zweck kann die Anlage verwendet werden, Flüssigkeiten zu trennen.

Wie oben angegeben, die für die vorliegende Studie verwenden vorzugsweise Gracillaria Algen. Diese Algen, die im Norden Israels gewachsen ist , kann ein durchschnittliches Niveau von Wachstum bis 8 kg / m 2 / Jahr erreichen.

Algen Ulva und ist die bevorzugte Option, und es kann sogar höhere Wachstumsraten als Gracillaria erreichen.

Es versteht sich, dass der größte Vorteil der Leistung , die von der Erfindung vorgesehen ist , dass sie Energie ohne Umweltverschmutzung, da keine Emission von CO 2, die den Treibhauseffekt würde verschärfen erzeugt.

Die Intensität der Energiefluss in den Leitungskanal aus dem Becken zu den Algen Pflanze führt, die etwa 100 mal größer ist als die durch optische Konzentration erhalten wird, wird nach der Gleichung berechnet

Convection = (a) (e) ( V) (LHV) = 19 000 kW / m 2,

wo ein - Konzentrationsfaktor gleich 10 -3 kg Kraftstoff / kg Wasser;

s - spezifische Masse von Wasser, gleich 10 -3 kg / m 3;

V - Geschwindigkeit einer Masse im Rohr ist 1 m / s;

LHV - der untere Heizwert des Brennstoffs, beträgt 19 MJ / kg.

Als nächstes wird beschrieben, wie die Erfindung sich auf die Abbildungen in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme Struktur angewendet werden kann unten gezeigt, um die Beschreibung besser verstanden werden.

Insbesondere ist zu beachten, daß die Teile in den obigen Darstellungen sind lediglich beispielhaft und für Zwecke der veranschaulichenden Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung und sind dargestellt, um die nützlichsten und verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der Erfindung gezeigt. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, strukturelle Details zu zeigen, als für ein grundlegendes Verständnis der Erfindung notwendig erscheint, die Beschreibung und die Zeichnungen veranschaulichen, wie sich die Ansprüche in die Praxis umgesetzt werden kann.

VERFAHREN ZUR SONNENENERGIE CONVERTING durch die Photosynthese in elektrische Energie KUMULIERTEN

1 ist eine schematische Ansicht der Anlage gemäß der Erfindung,

Figur 2 ist eine graphische Darstellung der Wirkung des Anteils der Kraftstoffmasse
auf den Verbrennungswirkungsgrad

VERFAHREN ZUR SONNENENERGIE CONVERTING durch die Photosynthese in elektrische Energie KUMULIERTEN

3 ist eine schematische Ansicht des Kraftwerks, bei dem die Makroalgen teilweise Verbrennung und Vergasung in einem Wirbelschichtvergaser zu unterziehen,

Der Zyklus wird von einem Computer gesteuert , um einen kommerziellen Code ASPEN + verwenden. Wenn Photosynthese Wirkungsgrad von 6% erhalten (Watanable, de la Noue und Hall, 1995; Watanable und Hall, 1995) und ein Kreiswirkungsgrad von 25-45%, der Gesamtwirkungsgrad auf 1,5 -2,7% gleich. Für Kraftwerke von 100 kW mit einem Durchschnitt für Mitteleuropa, Sonneneinstrahlung von 125 V / m 2, wird der Poolbereich auf 3-5 Hektar gleich sein. Im Süden der Vereinigten Staaten, Australien und Israel, wo die Strahlung zu 250% gleich ist, wird die Größe weniger als die Hälfte.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt zwei geschlossene Kreislaufkraftanlage zur Umwandlung von Sonnenenergie durch die Photosynthese in elektrische Energie gespeichert. Die Station besteht hauptsächlich aus Wasser aus dem Becken 4 zum Züchten von Makroalgen darin 6 und 8 der Brennkammer für die Verbrennung von teilweise getrockneten Algen in dem Wassergehalt bis 60%, erfolgt die Verbrennung in einer künstlichen Atmosphäre aus Sauerstoff und Kohlendioxid.

Das Verfahren basiert auf einer klassischen Rankine-Zyklus, wo die Biomasse-Brennstoff in einem Niederdruck-Wirbelbettkessel verbrannt wird. Im Prozess der Verbrennungsluft anstelle einer Mischung aus Sauerstoff und Kohlendioxid eingesetzt. Reiner Sauerstoff wird durch Setzen Luftzerlegungs erzeugt UVS 10, basierend auf dem Verflüssigungsverfahren. SHI produziert Sauerstoff mit einer Reinheit von mehr als 98%, raubend 0,22 kWh pro kg O 2. Künstlichen Atmosphäre in dem Prozess verwendet, um das Aussehen eines Stickstoffzyklus zu vermeiden, die die Auflösung des Kohlendioxids im Wasser verhindert.

Das Gemisch aus Wasser und Algen aus dem Becken 4 bei einem Druck von 2 bar und zu dem Kraftstofftrenneinheit (URT) 12 bis 99,9% Wasser umgeleitet wird , in den Kondensator 14 gepumpt wird, wird zu CO 2 -Absorber 16 ist mit der verbleibenden Aufschlämmung fluidisiert Kessel gesandt Schicht 8 durch den Regenerator 18 der Kraftstoffheizung 19, Warmwasser hat die gleiche Funktion wie der der Warmwasserbereiter für Kühlverluste zu kompensieren, verwendet, die das Wasser erwärmt, das den Kessel eintritt, und unter Verwendung der Wärme der Rauchgase erhöht die Effizienz und dementsprechend erhöht Temperatur der Wärmeabsorption in dem Kessel, die zu einem gewöhnlichen Rankine-Zyklus ähnelt.

im Zyklon 20. Ein Teil der Abgase getrennt Asche zu den 8 CH 2 O - Steuerung der Verbrennungstemperatur in reinem O 2 Kessel zurückgeführt. Die Arbeitsgase in Wirbelschicht 8 für die Verdampfung von Wasserdampf verwendet wird und der auf 540 ° C überhitzt In dem Rankine-Zyklus wird der überhitzte Dampf turbine 22 geschickt, um Dampf, wo es auf den Druck des Kondensators 14 dehnt sich aus, nämlich 15 mbar. Eine Förderpumpe (nicht dargestellt) pumpt das Wasser bis zu 130 bar.

Um die Rentabilität von Kraftwerken zu verbessern, können Algen sehr organisiert, um die Trennung von Stoff zur Durchführung für die Herstellung von chemischen Erzeugnissen (Pharma-, Lebensmittel-, Futtermittel) mit der Trenneinheit von Kraftstoff.

2 zeigt graphisch die Beziehung zwischen der Menge an Kraftstoffmassenanteil und die Effizienz der Verbrennung. Wie zu sehen, wenn Makroalgen, enthaltend ~ 20% Gew. / Wasser im Vergleich zu flüssigen Verbrennungswirkungsgrad von ca. 12%. Wenn jedoch die Anzahl von Makroalgen mindestens 50% Gew. / Wasser, der Verbrennungswirkungsgrad bei etwa 25% stabilisiert. In Anbetracht dieser Tatsache beseitigt die Notwendigkeit deutlich vor dem Brennen des organischen Materials zu entleeren.

3, 6 geleitet Makroalgen durch die Kraftstofftrenneinheit (URT) und zugeführt zu dem Vergaser 24 für die Herstellung der Teilverbrennung von brennbaren Gasen CO + H2, zusammen mit einer geringen Menge an CO 2 -Gas Ballast. Vergasungs- Produkte sind die Energiequelle für den Motor 26. Wie bei der Gasverteilungsanlage und veranschaulicht in 1, Luftzerlegungsanlage 10 liefert die Verbrennungsreaktion mit reinem Sauerstoff. Zyklon 20 trennt die Asche in der Verbrennungsreaktion erzeugt und leitet die Asche in Pool 4 für seine Anreicherung Nährstoffe. Kohlendioxid in dem Kraftwerk erzeugt wird, in die Verbrennungsreaktion zurückgeführt. Überschüssiges Kohlendioxid gerichtet sind 16 zum Absorber , wo CO2 von dem Wasser absorbiert wird, die dem Pool 4 für die Photosynthese mit Kohlendioxid zurückgeführt wird.

Ein Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht sich erkennen, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen strukturellen Ausführungsformen, und dass die vorliegende Erfindung beibehalten ihrem Geist und Wesen beschränkt und kann in anderen technischen Formen ausgeführt werden. Somit sind diese Entwürfe durch Veranschaulichung und nicht Verschreibungen gesamten Umfangs der Erfindung gegeben ist nicht offenbart in der obigen Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen, die alle Änderungen abdeckt, die in dem Wert und der Grad der Äquivalenz der Ansprüche kommen.

FORDERUNGEN

1. Verfahren zur Umwandlung von Solarenergie durch die Photosynthese in elektrische Energie gespeichert, um eine geschlossene Kreislaufkraftanlage verwendet, mit: a) einem Wasserbecken einzuführen und für den Anbau von Makroalgen in das Becken, und b) das Verabreichen an die Verbrennungskammer eines Wirbelschicht Plazieren mindestens Teilverbrennung von Makroalgen bis 60 Gew enthaltend bis teilweise getrocknet.% Wasser, wobei der Verbrennungsprozess in einer künstlichen Atmosphäre aus Sauerstoff und Kohlendioxid erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mittlere Größe der Makroalgen nicht weniger als 5 Mikrometer.

3. Verfahren nach Anspruch 1, daß die Atmosphäre aus im wesentlichen von Stickstoff frei.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsvorgang mindestens 800 ° C stattfindet bei einer Temperatur von

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsprozess bei einem Druck nicht weniger als Atmosphärendruck erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Asche von der Verbrennung zu dem Wasserbecken zugeführt wird, wo dient als Nährmedium für das Wachstum des genannten Makroalgen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser im Pool ein Salz enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kohlendioxid durch den Verbrennungsprozess erzeugten gespeist wird gesagt Wasserbecken die Photosynthese zu fördern.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsprozess, bevor das Wasser von Makroalgen die abgetrennt und als Kohlendioxid-Absorber verwendet wird, und wird dann ausgerichtet, um das Wasserbecken.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Wasser für den Kühldampf-Kondensator verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß künstliche Atmosphäre, die durch die Lufttrenneinheit einstellen, die Stickstoff aus der Atmosphäre entfernt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, daß der Makroalgen aus der Gruppe Gracillaria und Ulva Algen ausgewählt charakterisiert.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entstehenden Gase aus der Verbrennungsreaktionsgase als Brennstoff in einem Dampfkraftwerk Rankine verwendet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entstehenden Gase aus der Verbrennungsreaktion verwendet wird, um Wasser zu verdampfen, von der Wirbelschicht.

15. Verfahren nach Anspruch 1, daß die Verbrennungskammer gekennzeichnet ist, als Wirbelschichtvergaser ausgelegt, wobei der Makroalgen zu einer teilweisen Verbrennung und Vergasung unterzogen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei Vergasungsprodukte aus Vergasers gesagt werden als Energiequelle für die Dampfmaschine oder Dampfturbine verwendet.

17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Wasser Abwasser oder Abwasser ist.

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Erscheinungsdatum 12.01.2007gg