可再生能源存储系统的制作方法
【专利摘要】一种联合或包含入诸如混凝土板坯的热沉(4)的太阳能收集器(2)给有机郎肯循环热机提供能量。优选地，在热沉(4)冷却之后，工作流体可以通过例如源自生物燃料或废物焚化的第二热源加热。
【专利说明】
可再生能源存储系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于存储和利用来自间歇热源特别是来自太阳能收集器的能量的系统和装置。
【背景技术】
[0002]本发明特别适用于由太阳能收集器驱动的热机，但是也适用于输入能量的可用性和负载之间失配的其他热机。
[0003]显然，太阳能收集器在夜里无法工作。为了连续操作，太阳能收集器必须通过一些存储剩余输入或输出能量的方式补充。有几种针对该问题的办法，例如将余热存储在熔盐中，但是现有的解决方案规模大并且费用昂贵。本发明提供的用于存储剩余输入能量的系统特别适用于小规模的装置，例如适合家用。
【发明内容】
[0004]根据本发明，我们提供了一种包含与热沉联合的外部热源的低温或中温热机。
[0005]如上所述，当热源是太阳能收集器时，本发明是特别有益的。优选地，热源嵌入热沉中。方便地，热沉是廉价并且容易获得的混凝土或水泥。热沉可以是大致50-100mm厚的板坯。家用的或较小规模的工业用太阳能收集器通常安装在屋顶上。根据结构和材料，屋顶也可起热沉的作用。
[0006]热机是用于实施热能转换为机械功的系统。这通过将工质从高温态引入低温态来完成。基于热力学循环的热机操作是公知的。
[0007]常见的使用外部热源的闭合环路能量生成循环是郎肯循环。循环的流体通常是水。朗肯循环有四个阶段:
[0008](a)将液体从低压泵送至高压；
[0009](b)高压液体在恒压下被加热成为干饱和蒸汽；
[0010](c)蒸汽通过膨胀器并做机械功，例如对涡轮机；以及
[0011](d)蒸汽凝结成为饱和液体，再循环进入阶段(a)。
[0012]热机的效率依赖于高温热源和循环过程的低温部分之间的温度差，这是常识。除了非常大的规模和复杂的太阳能电池板，可从太阳能收集器获得的温度对于使用水作为工作液体的传统朗肯循环机的有效操作来说太低。
[0013]被称为有机朗肯循环的朗肯循环的改进使用沸点比水的沸点低的工作流体。有机朗肯循环机能够在相对较低的温度获得有实用价值的效率。当使用有机朗肯循环时，我们的发明特别有益。
[0014]为了提高效率，在膨胀器出口的工作流体的温度应该比工作流体的凝结温度高。优选地，在标准大气压下，工作流体的沸点不明显地高于10°c。特别适合的工作流体是诸如丁烷或丙烷的制冷剂或低分子量碳氢化合物。
[0015]当本发明使用有机朗肯循环或任意其他泵送循环时，工作流体的膨胀驱动循环泵是特别方便的。工作流体的膨胀也能够驱动诸如发电机的机械能量源，例如通过在相同的轴上安装泵和能量源。
[0016]热机的效率能够通过在循环过程中的合适点包括换热器从而以已知的方式提高。热沉或收集器可以被隔离以保持热量。
[0017]当太阳能收集器或其他热源不能匹配输出负载时，热沉继续提供能量。为了补充太阳能收集器，至少一部分工作流体能够被转移通过第二热源。优选地，该第二热源是诸如发酵容器的可再生能源。该第二热源可以源自生物燃料或废物焚化。该第二热源可以是地热的。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是根据本发明的有机朗肯循环机的流程图并且示出白天以热的形式存储的太阳能在晚上或天黑后如何使用；以及
[0019]图2是根据我们的发明的一种形式改进的真空管太阳能收集器的一部分。
【具体实施方式】
[0020]在图1的左上角粗略地示出的太阳光通过太阳能收集器2并且照在由涂黑的大约50-100mm厚的混凝土板坯组成的热沉4上。热沉4被太阳加热并且能够保热几小时。太阳能收集器2由例如透明玻璃或者双壁聚碳酸酯制作。诸如液态丁烷或丙烷的工作流体在压力下借助进料泵14被泵送通过太阳能收集器2、止回阀18、管20和第一换热器22。
[0021]工作流体经太阳能收集器2且在热沉4之上时被加热。受压的工作流体离开太阳能收集器2沿传输管8流动并且通过膨胀器10，其中，膨胀压力被转换成驱动进料泵14的机械能。同一个驱动轴上的曲柄12连接至发电机(未示出)。来自膨胀器10的乏汽通过类似于第一换热器22的第二换热器24。在工作流体进入太阳能收集器2之前，乏汽中的余热转移至通过第一换热器22的工作流体。乏汽之后在进入进料泵14的入口之前通过传统的换热器26液化。
[0022]至少一部分工作流体能够通过转换阀30和6被转换至大致表示为29的旁通环路。在旁通环路29中循环的工作流体从换热器28获得热量，换热器28与诸如发酵容器或地热收集器的第二热源(未示出)联合。第二热源可以源自生物燃料或者废物焚化。通过这种方式，热机能够在热沉4冷却之后继续操作。
[0023]图2示出在双壁之间具有隔离真空36的双壁太阳能收集器。该收集器填充混凝土或者其他热沉材料34。如上所述，在热沉固化之前管32嵌入热沉并且工作流体循环通过管32。
[0024]总之但不限于，联合或包含入诸如混凝土板坯的热沉的太阳能收集器给有机朗肯循环热机供能。优选地，在热沉冷却之后，工作流体可以通过例如源于生物燃料或废物焚化的第二热源加热。
【权利要求】
1.一种包含与热沉联合的外部热源的低温或中温热机。
2.根据权利要求1所述的热机，其中，所述热源是太阳能收集器。
3.根据权利要求1或2所述的热机，其中，所述热源嵌入所述热沉。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热机，其中，所述热沉是混凝土或者水泥。
5.根据权利要求4所述的热机，其中，所述热沉是大致50-100mm厚的板坯。
6.根据前述权利要求中任一项所述的热机，其中，至少一个所述热源和所述热沉热隔离。
7.根据前述权利要求中任一项所述的热机，其应用有机郎肯循环。
8.根据权利要求7所述的热机，其中，在膨胀器的出口的工作流体温度高于工作流体的凝结温度。
9.根据权利要求7或8所述的热机，其中，在标准大气压下，所述工作流体的沸点不明显闻于10 C。
10.根据权利要求9所述的热机，其中，所述工作流体是丁烷或丙烷。
11.根据前述权利要求中任一项所述的热机，其中，工作流体通过膨胀器并且所述工作流体的膨胀驱动循环泵。
12.根据权利要求11所述的热机，其中，所述工作流体的膨胀驱动发电机。
13.根据前述权利要求中任一项所述的热机，其包含工作流体，所述工作流体的至少一部分能够被转移通过第二热源。
14.根据权利要求13所述的热机，其中，所述第二热源是可再生能源。
15.根据权利要求14所述的热机，其中，所述第二热源是发酵容器。
16.根据权利要求14所述的热机，其中，所述第二热源源自生物燃料。
17.根据权利要求13所述的热机，其中，所述第二热源源自废物焚化。
18.根据权利要求13所述的热机，其中，所述第二热源是地热的。
19.大致如所述的并且参考附图的热机。
【文档编号】F24J2/34GK104271895SQ201380012778
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年3月6日 优先权日:2012年3月9日
【发明者】P·T·迪尔曼 申请人:钻石工程有限公司