專利名稱：波浪發(fā)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求I特征的裝置，其借助于熱耦合的處于壓力下的加熱氣體及蒸汽獲取來(lái)驅(qū)動(dòng)波浪發(fā)電站。
背景技術(shù)：
波浪發(fā)電站的實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用氣動(dòng)室中流入和流出的氣體驅(qū)動(dòng)威爾斯透平。在此利用振蕩水柱。威爾斯透平驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，經(jīng)由電纜將電流傳輸至陸地。冬季風(fēng)暴和平靜海面會(huì)給這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶來(lái)問(wèn)題。風(fēng)暴產(chǎn)生的能量是在其他情況下海面平靜時(shí)出現(xiàn)的能量大約多百倍。利用短時(shí)存儲(chǔ)器例如飛輪嘗試克服電能獲取的不穩(wěn)定性。風(fēng)輪產(chǎn)生的能量加劇了所需的能量存儲(chǔ)的問(wèn)題。缺少大型能量存儲(chǔ)器以及保護(hù)環(huán)境的、低廉建造的峰值功率發(fā)電站。已知的是，利用受壓空氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電站和車輛。在利用壓縮空氣存儲(chǔ)器發(fā)電站的嘗 試中，通過(guò)充分利用壓縮熱應(yīng)當(dāng)達(dá)到70%的系統(tǒng)效率。

發(fā)明內(nèi)容
因而存在這樣的任務(wù)，S卩，提供一種借助于處于壓力下的氣體驅(qū)動(dòng)波浪發(fā)電站的裝置，其中，克服了所述缺點(diǎn)或者使其至少持久地最小化。所尋求的裝置的特征應(yīng)當(dāng)首先在于盡可能高效地充分利用可用的能量來(lái)源，也可以可變地使用各種不同能量來(lái)源，并且有助于解決能量存儲(chǔ)問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明裝置的基本思想是，通過(guò)壓縮加熱空氣。引自DERGROSSE BR0CKHAUS 1931年出版的Kompressoren?！袄绠?dāng)氣壓為Iat并且初始溫度為20°C的空氣被壓縮至6at時(shí)，溫度為大約220°C”。根據(jù)本發(fā)明，所述裝置包括能量存儲(chǔ)單元和能量轉(zhuǎn)換單元。所述能量存儲(chǔ)單元包含壓縮氣體容器用于保存受壓的、加熱氣體。所述壓縮氣體容器與蒸汽容器熱耦合。所述壓縮氣體容器通過(guò)由氣動(dòng)室的流入空氣獲得能量。其他壓縮氣體容器和蒸汽容器可以布置為能量存儲(chǔ)器。所述能量轉(zhuǎn)換單元包含與所述蒸汽容器連接的蒸汽透平和/或與所述壓縮氣體容器連接的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的壓縮氣體透平。經(jīng)由電纜將電流傳輸至陸地。在一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式中，所述能量存儲(chǔ)單元具有飛輪裝置用于存儲(chǔ)所述蒸汽透平和/或壓縮氣體透平的旋轉(zhuǎn)能。在另一適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式中，所述能量存儲(chǔ)單元具有與所述發(fā)電機(jī)連接的蓄電池用于存儲(chǔ)和釋放電能。在一個(gè)適當(dāng)實(shí)施方式中，所述能量轉(zhuǎn)換單元具有拋物面槽式集熱器用于為所述蒸汽容器提供蒸汽。在另一有利實(shí)施方式中，所述能量轉(zhuǎn)換單元具有電力地運(yùn)行壓縮機(jī)用于填充所述壓縮氣體容器。在另一適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式中，所述蒸汽容器與蒸汽透平在蒸汽回路中利用布置在所述蒸汽透平之后連接的冷凝器連接。在此，所述冷凝器以可通過(guò)從所述壓縮氣體透平溢出的減壓氣體冷卻的方式構(gòu)造。不僅經(jīng)由壓縮氣體容器和蒸汽容器之間的熱耦合而且在透平區(qū)域中達(dá)到蒸汽回路內(nèi)部的蒸汽與受壓氣體之間的熱接觸，借此可以保留和利用部分熱倉(cāng)泛。在一個(gè)適當(dāng)實(shí)施方式中，所述能量轉(zhuǎn)換單元具有光伏裝置用于為所述蓄電池提供充電電流，以及為所述發(fā)電機(jī)和所述壓縮機(jī)提供電能。在另一實(shí)施方式中，通過(guò)借助于電流電解海水制造氫或者氧和氫。如果所產(chǎn)生的電流主要用于獲取燃?xì)?，這些平臺(tái)例如可以導(dǎo)航于大洋中間深海上方。油船裝載氣體并且將其運(yùn)輸至各大洲。這些平臺(tái)經(jīng)由衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)控制當(dāng)定位以及對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)受操控。噴氣推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)借助于壓縮空氣在水中或者水上驅(qū)動(dòng)這些平臺(tái)。


以下結(jié)合一個(gè)實(shí)施例更詳細(xì)地闡釋根據(jù)本發(fā)明的裝置。附圖I更用于明示。
具體實(shí)施例方式附圖以示例性整體視圖示出本發(fā)明裝置。該裝置包括能量存儲(chǔ)單元I和能量轉(zhuǎn)換單元4。在此，能量存儲(chǔ)單元I包含用于存儲(chǔ)不同形式能量的組件。為此，首先設(shè)置有壓縮氣體容器2，壓縮氣體容器2與蒸汽容器3熱耦合。氣動(dòng)室10以空氣填充壓縮氣體容器2。強(qiáng)烈受壓的氣體、尤其是空氣位于壓縮氣體容器中。在壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量經(jīng)由熱耦合傳遞至蒸汽容器3并且在那里用于蒸汽制備。蒸汽容器應(yīng)當(dāng)是隔熱的。能量存儲(chǔ)單元I包含飛輪9，飛輪9布置在透平5和6與發(fā)電機(jī)7共同的軸7a上。離合裝置16用于根據(jù)需要分離飛輪和軸7a。因而，飛輪9充當(dāng)機(jī)械的能量緩沖器。能量存儲(chǔ)單元I包含蓄電池12用于存儲(chǔ)和釋放電能。能量轉(zhuǎn)換單元4包含均布置在共同軸7a上的蒸汽透平5、壓縮氣體透平6和發(fā)電機(jī)7。因而，受壓氣體和液體蒸汽驅(qū)動(dòng)透平5和6。在此，蒸汽透平5和蒸汽容器3構(gòu)成封閉的回路。除了水之外，其他液體也可以在該封閉系統(tǒng)中循環(huán)，例如乙醇或者乙醇和水的混合物，尤其是以共沸混合比混合。為了蒸汽的回冷和冷凝而設(shè)置冷凝器8。該冷凝器例如利用海水或者通過(guò)從壓縮氣體透平6溢出的減壓氣體冷卻。同樣地冷卻由鋰離子電池制成的蓄電池。壓縮空氣時(shí)出現(xiàn)的熱量例如可以用于加熱壓縮氣體透平6和鉛蓄電池。蒸汽透平5例如可以布置在第一軸上，而壓縮空氣透平6布置在第二軸上，其中，第一軸和第二軸分別與發(fā)電機(jī)和飛輪連接。能量轉(zhuǎn)換單元4具有可電力地運(yùn)行的壓縮機(jī)13用于填充壓縮氣體容器2。為了冷卻壓縮機(jī)連接在蒸汽回路中。能量轉(zhuǎn)換單元4具有可接入的太陽(yáng)能拋物面槽式集熱器14用于填充蒸汽容器3。能量轉(zhuǎn)換單元4具有可接入的光伏設(shè)備15用于為蓄電池12、發(fā)電機(jī)7和壓縮機(jī)13提供充電電流。 存在例如如下其他可能，S卩，在海洋中的平臺(tái)17上，與能量存儲(chǔ)單元I和能量轉(zhuǎn)換單元4組合地安裝拋物面槽式集熱器14和/或光伏設(shè)備15。蒸汽和壓縮空氣驅(qū)動(dòng)現(xiàn)存的透平和/或發(fā)電機(jī)。剩余電流可以使壓縮機(jī)和飛輪運(yùn)行，以及補(bǔ)充壓縮空氣存儲(chǔ)器、蒸汽存儲(chǔ)器和蓄電池。在無(wú)風(fēng)和日照時(shí)繼續(xù)進(jìn)行能量獲取。拋物面槽式集熱器14可沿水平軸向下轉(zhuǎn)動(dòng)，因而針對(duì)風(fēng)暴和冰雹受保護(hù)。此外，海洋中的平臺(tái)17可沿豎直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以便能夠?qū)⑻?yáng)能設(shè)備對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。所述裝置能夠以如下方式運(yùn)行。通過(guò)海水波浪在氣動(dòng)室10中產(chǎn)生振蕩水柱，在水柱上升時(shí)，其將壓縮空氣壓入壓縮空氣容器2。受壓空氣加熱蒸汽容器3中的液體直至獲取到蒸汽。在無(wú)風(fēng)和日照時(shí)，也加入太陽(yáng)能設(shè)備用于能量獲取。在此過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽和受壓空氣的剩余被輸送至透平5和6。由此，飛輪中存儲(chǔ)旋轉(zhuǎn)能并且使發(fā)電機(jī)運(yùn)行。也可以使用壓縮機(jī)，其從發(fā)電機(jī)、蓄電池和光伏設(shè)備中得到電流，或者利用電網(wǎng)中的低廉的夜間電流或電流產(chǎn)能過(guò)剩，并且額外地存儲(chǔ)壓縮空氣和蒸汽。其他壓縮空氣容器可以存儲(chǔ)空氣。在海洋中的平臺(tái)17中，該壓縮空氣存儲(chǔ)器可以充當(dāng)浮力體。壓縮空氣存儲(chǔ)器和蒸汽存儲(chǔ)器也可以放置在陸地上。在帶有冷水的環(huán)路中，管路可以將除了熱的壓縮空氣之外還有熱水或者熱蒸汽從海洋中的平臺(tái)17傳輸?shù)疥懙鼗蛘咂渌脚_(tái)。那么在平臺(tái)17上布置例如氣動(dòng)室10和拋物 面槽式集熱器14。如果蒸汽或者熱水的管路或者軟管位于壓縮空氣管路中，那么按照“管中管”原理壓縮空氣可以用于熱水或者熱蒸汽的隔熱?，F(xiàn)在，帶有電流獲取的用于能量存儲(chǔ)和能量轉(zhuǎn)換的技術(shù)器具以有利的方式位于陸地上。作為其他可能性，隔熱管路將可以將加熱的壓縮空氣從海洋中的平臺(tái)傳輸至陸地。在此，熱耦合的壓縮氣體容器和蒸汽容器位于陸地上。另選的是，當(dāng)例如蒸汽存儲(chǔ)器3和冷凝器8作為海水淡化設(shè)備工作時(shí)，可以取消封閉的蒸汽回路。所述裝置的優(yōu)點(diǎn)由經(jīng)由飛輪支持的透平系統(tǒng)的、受壓氣體和蒸汽的雙重利用獲得。因而可以達(dá)到大約70%的理論上的系統(tǒng)效率。由于受壓氣體、蒸汽、飛輪和蓄電池現(xiàn)存有四個(gè)裝置用于能量存儲(chǔ)。除了波浪能量之外，利用太陽(yáng)能達(dá)到幾乎連續(xù)不斷的能量獲取。此外，利用壓縮機(jī)系統(tǒng)使用電網(wǎng)中低廉的夜間電流和電流產(chǎn)能過(guò)剩用于存儲(chǔ)，并且需要時(shí)輸出至電網(wǎng)。海洋中的平臺(tái)不需要有價(jià)值的陸地，并且可以有幾個(gè)平方公里大小，這些平臺(tái)減少了海洋的升溫。不產(chǎn)生污染環(huán)境的廢氣，例如二氧化碳和甲烷。浮動(dòng)的平臺(tái)可以減弱海浪并且有助于保護(hù)海岸。這些平臺(tái)提高地布置，并且因而防巨浪。本發(fā)明已結(jié)合一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)闡釋。在與本領(lǐng)域?qū)I(yè)廠商的范圍內(nèi)，停留在本發(fā)明基本思想范圍內(nèi)的一系列其他實(shí)施方式都是可行的。尤其由從屬權(quán)利要求獲得其他實(shí)施例。附圖標(biāo)記列表I能量存儲(chǔ)單元2壓縮氣體容器3蒸汽容器4能量轉(zhuǎn)換單元5蒸汽透平6壓縮氣體透平7發(fā)電機(jī)
7a 軸8冷凝器9 飛輪
10氣動(dòng)室11 閥12蓄電池13壓縮機(jī)14拋物面槽式集熱器15光伏設(shè)備16離合器17 平臺(tái)
權(quán)利要求
1.用于操作波浪發(fā)電站的裝置，所述裝置包括能量存儲(chǔ)單元(1)，其包含壓縮氣體容器(2)，所述壓縮氣體容器用于與蒸汽容器(3) 熱耦合地保存受壓的加熱氣體，能量轉(zhuǎn)換單元(4)，其包含與所述蒸汽容器連接的蒸汽透平(5)和/或與所述壓縮氣體 容器連接的壓縮氣體透平(6)，所述壓縮氣體透平用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述能量存儲(chǔ)單元(1)具有可接入的飛輪裝置(9)用于存儲(chǔ)所述蒸汽透平(5)和/或 壓縮氣體透平(6)的旋轉(zhuǎn)能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述能量存儲(chǔ)單元⑴具有能夠與所述發(fā)電機(jī)(7)接通的蓄電池(12)用于存儲(chǔ)和釋 放電能。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換單元(4)具有至少一個(gè)氣動(dòng)室(10)用于填充所述壓縮氣體容器(2)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述蒸汽容器(3)與所述蒸汽透平(5)在蒸汽回路中利用在所述蒸汽透平之后連接的 冷凝器(8)連接，其中，所述冷凝器能夠通過(guò)水和/或通過(guò)從所述壓縮氣體透平(6)溢出的 減壓氣體冷卻。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述蒸汽透平(5)布置在第一軸上，而所述壓縮空氣透平(6)布置在第二軸上，其中， 所述第一軸和/或所述第二軸與發(fā)電機(jī)和飛輪連接。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換單元(4)具有可接入的用于填充所述蒸汽容器(3)的太陽(yáng)能裝置(14) 和/或包含可接入的光伏裝置(15)，該光伏裝置用于為所述蓄電池(12)提供充電電流和/ 或用于為所述壓縮機(jī)(13)和/或所述發(fā)電機(jī)(7)提供電能。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換單元(4)具有能夠電力地運(yùn)行的壓縮機(jī)(13)用于填充所述壓縮氣體容 器(2)，并且為了冷卻，所述壓縮機(jī)能夠連接在所述蒸汽回路中。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，通過(guò)作為“管中管”系統(tǒng)的管路或者軟管，將壓縮空氣和熱液體或者蒸汽從水中的平臺(tái) (17)經(jīng)由所述壓縮氣體容器(2)和所述蒸汽容器(3)運(yùn)輸至陸地和/或其他平臺(tái)，并且壓縮空氣在所述管中能夠用于隔熱。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置， 其特征在干，氣動(dòng)室(10)和/或太陽(yáng)能設(shè)備位于水中的平臺(tái)(17)上，而其他能量存儲(chǔ)器(1)和能 量轉(zhuǎn)換器(4)位于陸地或者其他平臺(tái)上，或者按照現(xiàn)有技術(shù)存儲(chǔ)能量和產(chǎn)生電能。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置， 其特征在干，將來(lái)自所述氣動(dòng)室(10)的加熱的壓縮空氣從水中的平臺(tái)(17)經(jīng)由隔熱的管道或者軟 管輸送至陸地或者其他平臺(tái)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置， 其特征在干，所述壓縮氣體容器( 充當(dāng)所述平臺(tái)(17)的浮力體。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置， 其特征在干，所述水中的平臺(tái)(17)能夠沿豎直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置， 其特征在干，在所述平臺(tái)(17)上，通過(guò)借助于來(lái)自所述發(fā)電機(jī)(7)和/或所述光伏設(shè)備(1 的電 流電解水，制備氫或者制備氫和氧。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置， 其特征在干，在所述平臺(tái)(17)上，所述蒸汽容器C3)和所述冷凝器(8)作為海水淡化裝置運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用熱耦合的壓縮空氣及蒸汽獲取來(lái)操作波浪發(fā)電站的裝置。該裝置包括能量存儲(chǔ)單元(1)和能量轉(zhuǎn)換單元(4)，能量存儲(chǔ)單元包含用于保存受壓的加熱氣體且與蒸汽容器(3)熱耦合的壓縮氣體容器(2)以及可接入的飛輪裝置(9)，能量轉(zhuǎn)換單元包含與蒸汽容器連接的蒸汽透平(5)和/或與壓縮氣體容器連接的壓縮氣體透平(6)用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(7)。引入用于獲取蒸汽和電流的太陽(yáng)能設(shè)備。
文檔編號(hào)F03B13/14GK102667140SQ201080036339
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者迪特爾·朗 申請(qǐng)人:迪特爾·朗