[发明专利]太阳能起源的热能储用高级能量效率之装置、系统和方法

说明书

一种用于储存和转移关联于入射太阳能辐射之热能的装置(1；10；11；12)，其系用于产生能量的太阳能工厂，而基于使太阳能辐射从上面会聚的光学工厂组态，并且该装置包括：容纳箱罩(2)；以及双重的可流体化颗粒床(31；32)，其接收在箱罩(2)里并且设置成一个接着一个，其中箱罩(2)具有至少一接收圆柱形腔穴(20)，其延伸经过颗粒床(3)并且具有用于接收定日镜场域所集中之太阳能辐射的开放顶部入口(21)以及在颗粒床之基底高度的开放或封闭底部(22)，整体设置系致使其中一颗粒床(31)乃设置成接触圆柱形腔穴(20)的侧裙(23)以用于储存从太阳能辐射所接收的热能，并且另一颗粒床(32)乃设置成接触由工作流体所贯穿的管束(41)。

技术领域

本发明乃关于基于使用和储存太阳能而产生能量的工厂，以及关于适合用于此种工厂而储存和转移太阳能起源之热能的相关方法和装置。

背景技术

使用定日镜所集中的太阳能是此技艺所已知的。也已知有可能藉由基于暴露于定日镜所集中的太阳能辐射之流体化颗粒床的装置而储存不立即使用的热。

典型而言，用于储存太阳能起源之热能的装置和/或用于对应热交换的装置乃位在相对于定日镜场域之安装平面而为升高的位置，如此以从下面接收集中的太阳能辐射。因此，典型的组态提供置于塔结构上的储存或交换装置，而所谓的“服务” (service)构件可以在该结构中找到容身之处，基于镜子之定日镜的场域则安装在地面上。

基于此种装置而用于产生太阳能起源之热能/电能的工厂可以设想到一或更多个储存和/或交换单元，此取决于要获得的热功率。随着工厂功率增加，包含储存机构的装置重量便增加，而专用于每个装置的镜子数目也增加，据此则装置本身必须定位成保持镜子场域合理延伸的所在高度亦增加，以伴随着确保太阳能辐射系适当的集中其上。典型的工业工厂设想到储存和/或交换装置有极高数值的高度，该高度甚至超过100公尺。

已知工厂组态所出现的进一步关键点则连结到存在着高温操作的设备，其系由贵重而花费多的材料所做成，并且由于关联之更大热逸散的缘故而伴随着导致整体工厂效率减低。

刚才所述的已知工厂组态带来了显著的缺失，而这也连结到在高处维护操作的困难和成本，尤其需要较大的吊升机构。

再者，于装置具有可流体化颗粒床的情况，该装置本身的意外破裂则可以导致高温材料泄漏和因重力而掉落，并且危害人员和物品。

由于刚才所注意到的结果，用于储存和转移太阳能起源之热能的已知装置可以让发电成本仍然很高，并且无论如何离所谓的“同等电网”(parity grid)还很远。

专利WO 2011/027309公开了一种直接太阳辐射热能储存系统。该系统基于做连续和随意运动的固体颗粒的床，该固体颗粒床接收在一容器内。在一个实施例中，以间接的方式获得通过太阳辐射加热颗粒，通过一个装置的中介，例如热管。

专利US4455153公开了一种生产气化的合成燃料的工艺。该工艺的储热部分由熔融气化介质实行，特别地是由太阳辐射加热的熔融盐。

专利JP 1 151 757公开了一种具有热交换器的斯特林发动机。后者关联于接收流体化床的箱罩，该流体床由太阳辐射加热。

发明内容

本发明背后的技术问题因此是要克服上面参考已知技艺所提到的缺失。

上面提到的问题是由本发明提供的装置和方法所解决。

本发明的较佳特色是附属权利要求的目标。

本发明提供用于储存和转移太阳能起源之热能的装置，其系基于由可流体化颗粒床所构成的固体储存机构。

该装置允许有高生产效率、低投资和维护成本、高操作安全性。这多亏了装置本身的建造简便性而有可能将它定位在地面上以提供从上面的太阳能照射而达成。