使用太阳源热能的高能量效率的装置、设备和方法与流程

技术特征：

1.一种用于储存和交换太阳源热能的装置(1)，所述装置(1)构造成使用光学系统来接收集中的太阳辐射，

所述装置(1)包括：

-壳体(2)，所述壳体(2)限定内部隔室(20)且具有辐照开口(10)，所述开口(10)构造成允许所述集中的太阳辐射进入，所述开口(10)在使用中不具有关闭或遮蔽手段使所述内部隔室(20)与外部环境直接连通，所述开口(10)较佳地布置于所述壳体(2)的上部壁(21)处；

-可流体化固体粒子床(3)，所述床(3)接收在所述壳体(2)的所述内部隔室(20)内，所述床(3)具有操作区域(30)和邻近于所述操作区域(30)的热聚积区域(31)，所述操作区域(30)在使用中直接曝露于穿进所述开口(10)的所述集中的太阳辐射；以及

-所述粒子床(3)的流体化手段(4)，所述流体化手段(4)构造成将流体化气体馈送进所述隔室(20)内，所述流体化手段(4)构造成确定在所述操作区域(30)中的第一流体动力方案不同于在所述聚积区域(31)中的第二流体动力方案，其中特别地所述第一流体动力方案与所述第二流体动力方案基于不同流体化速度，

并且其中总体构造在使用中使得所述操作区域(30)的粒子从所述太阳辐射吸收热能，且所述操作区域(30)的粒子将热能给至所述聚积区域(31)的粒子。

2.如权利要求1所述的装置(1)，其中所述流体化手段(4)构造成在使用中确定在所述操作区域(30)中的中空容积(36)的形成。

3.如权利要求1或2所述的装置(100)，其中所述流体化手段(104)构造成在使用中确定所述操作区域(130)内的至少两种不同流体化速度。

4.如前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中所述流体化手段(104)构造成在使用中确定所述操作区域(130)内的粒子的循环对流运动。

5.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述流体化手段(4)构造成在使用中确定所述操作区域(30)中的喷流类型的流体动力方案。

6.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述流体化手段(4)构造成在使用中确定所述聚积区域(31)中的沸腾床方案。

7.如前述权利要求中任一项所述的装置(200)，包括布置于所述操作区域(230)与所述聚积区域(231)之间的一个或多个分离隔板(9)。

8.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述流体化手段(4)包括流体化气体馈送元件(40、41)，所述流体化气体馈送元件(40、41)布置于所述粒子床(3)或所述壳体(2)的下部基座(24)处。

9.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，包括用于抽吸所述流体化气体的抽吸手段(6)，所述抽吸手段(6)在所述壳体(2)内布置于所述粒子床(3)的自由空域(35)上方。

10.如前述权利要求中所述的装置(1)，包括在通过所述流体化手段(4)而进入所述壳体(2)的所述流体化气体与借助于所述抽吸手段(6)而从所述壳体(2)流出的所述流体化气体之间的再生热交换手段。

11.如权利要求9或10所述的装置(1)，其中所述抽吸手段(6)构造成从所述装置(1)抽取流体化气体流，所述流体化气体流等于或高于被馈送至所述粒子床(3)中的流体化空气的流动速率。

12.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，包括在所述粒子床(3)的自由空域(35)上方的、所述床(3)的粒子的流体化运动的充气室(22)。

13.如前述权利要求所述的装置(1)，其中所述充气室(22)由介于所述粒子床(3)的所述自由空域(35)与所述壳体(2)的所述上部壁(21)之间的稳静空间限定。

14.如前述权利要求中任一项所述的装置(100)，包括成型的密闭结构(8)，所述密闭结构(8)构造成将所述床(3)的粒子保持于所述壳体(2)内，所述密闭结构(8)布置于所述辐照开口(10)处，且较佳至少部分地朝向相对于所述辐照开口(10)的外部突出，其中较佳地所述密闭结构(8)限定所述充气室的至少一部分。

15.如前述权利要求所述的装置(100)，其中所述密闭结构(8)具有锥形、较佳为圆锥形的形状，所述形状具有朝向所述壳体(2)的内部减小的截面。

16.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，包括用于引进较佳为空气的密闭气体的引入手段(7)，所述引入手段(7)在所述壳体(2)中布置于所述粒子床(3)的自由空域上方，较佳地布置于所述辐照开口(10)处，所述引入手段(7)构造成递送气体层流，所述气体层流适合于产生对粒子朝向外部逸出的障壁。

17.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，包括热交换元件(5)，在使用中工作流体在所述热交换元件(5)中流动且所述热交换元件(5)较佳地布置于所述可流体化粒子床(3)的所述聚积区域(31)处。

18.一种热能生产设备(500)，包括：

如前述权利要求中任一项所述的至少一个装置(1)，所述至少一个装置(1)用于储存和交换太阳源热能；以及

光学系统，所述光学系统构造成将入射太阳辐射聚焦于所述至少一个装置(1)的所述辐照开口(10)处，其中所述光学系统较佳地具有“向下聚束”构造，所述“向下聚束”构造包括布置于地面上的一个或多个初级光学元件(501)和布置于一定高度处的一个或多个次级反射光学元件(502)。

19.一种用于储存和交换太阳源热能的方法，

所述方法涉及使用光学系统以运用集中的太阳辐射来辐照固体粒子的流体化床(3)，

其中所述粒子床(3)容纳于壳体(2)中，所述壳体(2)设有构造成允许所述集中的太阳辐射进入的辐照开口(10)，所述开口(10)不具有关闭或遮蔽手段使所述粒子床(3)与外部环境直接连通，

其中所述粒子床(3)具有操作区域(30)和邻近于所述操作区域(30)的热聚积区域(31)，所述操作区域(30)直接曝露于穿进所述开口(10)的所述集中的太阳辐射，

其中根据在所述操作区域(30)中所获得的第一流体动力方案不同于在所述聚积区域(31)中所获得的第二流体动力方案而流体化所述粒子床(3)，其中所述第一流体动力方案与所述第二流体动力方案特别地基于不同流体化速度，

并且其中总体构造在使用中使得所述操作区域(30)的粒子从所述太阳辐射吸收热能，且所述操作区域(30)的粒子将热能给至所述聚积区域(31)的粒子。

20.如前述权利要求的方法，其中所述流体化涉及在所述操作区域(30)中形成中空容积(36)。

21.如权利要求19或20所述的方法，其中所述流体化确定所述操作区域(30)内的至少两种不同流体化速度。

22.如权利要求19至21中任一项所述的方法，其中所述流体化确定所述操作区域(130)内的粒子的循环对流运动。

23.如权利要求19至22中任一项所述的方法，其中所述流体化确定所述操作区域(30)中的喷流类型的床方案。

24.如权利要求19至23中任一项所述的方法，其中所述流体化确定所述聚积区域(31)中的沸腾床方案。

25.如权利要求19至24中任一项所述的方法，所述方法使用如权利要求1至18中任一项所述的装置(1)或设备。