[发明专利]从移动流体中最大化提取能量的双循环流体驱动引擎

说明书

背景技术

现有技术中，用于从大量移动或流动的流体中提取能量的装置通常使用浸渍（immersion）在移动的流体中的一个或多个叶片。叶片连接于旋转轴。试图通过叶片的适当设计和定位来优化在流动流体中的能量提取。通过叶片从移动流体中提取的部分能量通过使连接于叶片的轴旋转一定的转矩进行传递，所述转矩通常为通过移动流体发生以下情况的一些能量形态，即该部分能量还足以为连接于轴的负载（例如泵、发动机等）提供一些能量。这中现有技术中的能量提取装置的例子有风轮机（wind turbine）、水轮机（water turbine）、汽轮机（steam turbine）、桨轮（paddle wheel）等。

当这种现有技术的提取装置具有较长且成功的历史时，在某些情况下这种装置缺乏效率且缺乏其它方面的便利性。例如，公知的贝兹法则（Betz's law）表明风轮机理论上仅能够最大提取传入涡轮机的风能的59%。实际上，提取的能量从未超过理论上贝兹极值的70%-80%；因此，能够对运行的风轮机的期望的最佳情况是提取的能量在前面所述能量的41%-47%之间。风轮机（像太阳能机（solar extracter））为间歇性的，并且实际上大多数风轮机仅在风速约为2.5至25米/秒（m/s）时才能提取能量。迫于压力，本领域经验丰富的从业者承认，所有目前可见的这种装置的全部传输期望将不超过我们从用于发电的移动流体中提取的实际上可用的能量的约30%。最令人沮丧的消息包括海洋潮汐运动，并且来自“水力发电（hydro）”起源的能量几乎不包括任何能源的“有见识的”预测。

从海洋提取能量的最新的尝试是各种各样的“造波机（wave machine）”；每个造波机利用海浪的垂直升高作为输入以有时直接驱动发电机，或者通过各种形式的液压装置或气动装置驱动发电机。由于每个装置的微薄的收益（meager yield），这些装置常常分组串联或是组装在一个容器中的成列的单元。

整个领域的PR（资金筹措的基本工具）已变得纷乱，并且很难判定真相。各种尝试的实际结果来自到目前为止大声宣布的这些，即《大众机械（POPULAR MECHANICS）》2010年6月刊在其可再生能源优秀评论的情况下，在74页上提出的“神话5号-潮汐发电事业注定失败”。当尝试从各种波形设备产生一些我们所需的能量做出很大的努力时，至今仍没有环境组织意识到（伴随着恐惧）我们的海岸线将会变成怎样，并且无尽的浮标（bouy）和巨大的金属箱的铰链会将近海弄得伤痕累累。苏格兰已经宣布自身的“海洋能源领域之沙特王国（Saudi Arabia of Marine Power）”，并且在此做出值得称赞的努力来整理这个领域。他们列举了（通过www.bwea.com/marine，注意：“英国风能协会（bwea）”现在称为“英国可再生能源协会（RENEWABLESUK）”）从潮汐或者“洋流（currents）”提取能量的“三种主要方法”，即“贯流式水轮机（Cross Flow Turbines）”、“往复式水翼（Reciprocating Hydrofoils）”和“轴流式涡轮机（Axial Turbines）”。《大众机械》在2008年的《纽约东河》（New York's East River）发表了“轴流式风机组（至少3台）运行超过9000小时发电70,000千瓦时”；如果这是真的，那么每台轴流式涡轮机产生约70000/(3×9000)=2.6kwh。这样的涡轮机的“输出”在广告中表示且绘制为35kw。英国石油公司（British Petroleum）（现在因为另一个非常不幸的原因而出名）在不久前宣传其缩写BP为“超越石油（Beyond Petroleum）”。然后，也许并不出人意料的是，在虚拟的放弃（virtual abandonment）中，石油巨头们似乎要放弃除化石燃料外能够可能产生世界每年15,406兆瓦时（Tera Watt Hours）的用电量的大部分的希望。（2004美国中央情报局世界图书（CIA World Book））注：1兆瓦时TWhr=1,000,000,000,000瓦时（Watt Hrs）。很多知名能源组织还转载（mirror）英国下议院的科学技术办公室（the Office of Science and Technology of the British Commons）1995年的报告，该报告称只要可以提取海洋能量的0.01%，这些能量将等于全世界能量需求的5倍。