DE4243401A1 - Conversion of thermal energy into kinetic energy and electrical power - Google Patents

Conversion of thermal energy into kinetic energy and electrical power

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Abstract

The energy inherent in a working medium is converted in a work machine, matching the process and machine specific parameters, pressure, temp. and mass flow, to kinetic energy and/or electrical power. A low boiling point liquid is used as a working medium.A refrigerant can be used as a working medium. The exhaust can be supplied to the work machine, from an industrial plant provided with an intrinsic process. An expansion turbine can be used as the work machine, and an electrical generator can be directly coupled to the turbine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1, bei dem Energie, die in nahezu unbegrenztem Umfang zur Verfügung steht mit geringem Aufwand in nutzbare elektrische Energie umgewandelt wird.The invention relates to a method according to the Oberbe handle of claim 1, in which energy in almost unlimited scope is available with little Effort converted into usable electrical energy becomes.

Es ist bekannt in Kältemaschinen oder Wärmepumpen, die jeweils prinzipiell den gleichen Aufbau und Funk­ tion haben, insbesondere solchen vom Sorptionstyp dem Prozeß zu Kühl- oder Heizzwecken thermische Energie zuzuführen. Hierbei wird in der Regel die thermische Energie an das Arbeitsmedium direkt übertragen und dann je nach Maschinentyp entweder mit einem Verdamp­ fer zur Kühlung oder mit einem Kondensator zur Erwär­ mung genutzt. Im Falle einer Sorptionskältemaschine oder -wärmepumpe erfolgt die Verdichtung des Arbeitsmediums mit Hilfe eines Adsorptionsmittels. Der normalerweise verwendete Verdichter ist durch eine aus Absorber, Lösungspumpe und Lösungsventil bestehende Apparatekombination ersetzt. Ansonsten unterscheidet sich die Funktionsweise von Kaltdampf­ kältemaschinen oder Kaltgasmaschinen nur unwesentlich und der eigentliche Wärmeaustausch wird mittels Kon­ densator und Verdampfer realisiert. Dem Prozeß ist ständig Energie zuzuführen, im Normalfall ist dies elektrische Energie. Ein Sonderfall hierzu ist jedoch die Kopplung von Kältemaschine mit einer Wärmepumpe in der die Abwärme am Kondensator der Kältemaschine benutzt wird, um diese Energie in der Wärmepumpe zu verwenden.It is known in chillers or heat pumps, each basically the same structure and radio tion, especially those of the sorption type Process for cooling or heating thermal energy feed. Usually the thermal Transfer energy directly to the working medium and then depending on the machine type either with an evaporator fer for cooling or with a condenser for heating mung used. In the case of a sorption chiller  or heat pump, the compression of the Working medium with the help of an adsorbent. The compressor normally used is through one from absorber, solution pump and solution valve existing apparatus combination replaced. Otherwise the mode of operation differs from cold steam chillers or cold gas machines only insignificantly and the actual heat exchange is done with Kon condenser and evaporator realized. The process is constantly supplying energy, normally this is electrical power. However, this is a special case coupling the chiller with a heat pump in which the waste heat at the condenser of the chiller is used to generate this energy in the heat pump use.

In allen bekannten Fällen wird lediglich von außen aufwendig zuzuführende Energie oder im begrenzten Maße prozeßeigene Energie zur Wirkungsgradverbesse­ rung eingesetzt.In all known cases, only from the outside complicated to supply energy or limited Process-internal energy measures to improve efficiency tion used.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung auf kostengünstige Weise elektrische Energie zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the invention to be inexpensive Way to provide electrical energy.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 included Features resolved.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteran­ sprüchen genannten Merkmalen.Advantageous embodiments and further developments the invention result from the in the Unteran characteristics mentioned.

Durch den Einsatz von thermischer Energie, die dem Prozeß auf einfache Weise zugeführt werden kann und relativ zu der für den eigentlichen Prozeß aufzuwen­ denden Energie in sehr großer Menge in der Natur (Sonnenenergie bzw. Geowärme) oder in Form von Abwär­ me aus anderen Anlagen oder Betrieben zur Verfügung steht, kann der Prozeß effektiv betrieben werden, da diese Energiemengen kostenlos zur Verfügung stehen und der zusätzliche anlagentechnische Aufwand in re­ lativ kurzer Zeit amortisiert ist.Through the use of thermal energy that the Process can be easily fed and to spend relative to that for the actual process  energy in a very large amount in nature (Solar energy or geothermal energy) or in the form of waste heat me from other plants or companies stands, the process can be operated effectively because these amounts of energy are available free of charge and the additional plant engineering effort in right paid for in a relatively short time.

Diese thermische Energie kann selbstverständlich auch bei allen bereits bei der Beschreibung des bekannten Standes der Technik genannten Arten von Anlagen ver­ wendet werden und verringert die zusätzlich aufzuwen­ dende Energie.This thermal energy can of course also in all already in the description of the known State of the art types of plants ver be used and reduces the additional expenditure ending energy.

Besonders vorteilhaft ist es außerdem die dem Ar­ beitsmedium innewohnende Energie bei ihrer Expansion mittels einer auf die prozeß- und maschinenspezifi­ schen Parameter angepaßten Arbeitsmaschine in mecha­ nische oder elektrische Energie umzuwandeln. Hierfür kommen beispielsweise Turbinen oder ein Stirlingmotor zur Anwendung. Diese Arbeitsmaschinen müssen beson­ ders für die Nutzung der geringen im Arbeitsmedium gespeicherten Energie ausgelegt sein, um die Verluste in engen Grenzen zu halten.It is also particularly advantageous for the Ar energy inherent in the expansion of the medium by means of a process and machine specific machine adjusted in parameters in mecha convert niche or electrical energy. Therefor come for example turbines or a Stirling engine to use. These work machines must be special for the use of the low in the working medium stored energy can be designed to cover the losses to keep within narrow limits.

Um Verluste so gering wie möglich zu halten, erfolgt die Übertragung von der Turbine direkt auf den spe­ ziell angepaßten Generator. Zum Ausgleich eventuell auftretender Prozeßschwankungen ist der Generator elektronisch regelbar, so daß ein relativ gleichmäßi­ ger elektrischer Strom erzeugt wird.In order to keep losses as low as possible, the transmission from the turbine directly to the spe targeted generator. Maybe to compensate Process fluctuations that occur are the generator electronically adjustable so that a relatively even electrical current is generated.

Die Nutzung kann auf eine zweite alternative Art er­ folgen, dabei ist es möglich die rückgewonnene Ener­ gie als mechanische Energie über eine Ankopplung dem Prozeß zur weiteren Verdichtung eines Arbeitsmediums wieder zuzuführen oder die mit einem Kleinstgenerator gewonnene elektrische Energie zum Antrieb bei der Verdichtung eines Arbeitsmediums zu nutzen.It can be used in a second alternative way follow, it is possible the recovered energy geometry as mechanical energy via a coupling  Process for further compression of a working medium feed again or with a miniature generator obtained electrical energy to drive the To use compression of a working medium.

Verwendet man an Stelle der in Kältemaschinen übli­ chen Expansionsventile ein oder mehrere auf die be­ sonderen Bedingungen angepaßte Arbeitsmaschinen wird die gleiche Wirkung erzielt und es kann zusätzlich Energie für eine andere Verwendung freigesetzt wer­ den, was eine zwangsläufige Wirkungsgraderhöhung zur Folge hat. Eine temperaturabhängige Anpassung an den Kühlprozeß kann durch Regelung der abgezweigten Ener­ giemenge, beispielsweise über eine Ansteuerung eines Generators, der mit der Turbine gekoppelt ist, erfol­ gen.One uses instead of the übli in chillers expansion valves one or more on the be machines adapted to special conditions achieved the same effect and it can additionally Energy released for another use what an inevitable increase in efficiency Consequence. A temperature-dependent adaptation to the Cooling process can be done by regulating the branched ener amount, for example via a control of a Generator, which is coupled to the turbine, suc gene.

Kondensationsturbinen, die mit elektronisch gesteuer­ ten Generatoren, die eine geringe Verlustleistung besitzen, gekoppelt sind, sind für eine Anwendung besonders geeignet. Hierbei können bei ausreichendem Massenstrom und/oder Druckgefälle mehrere Turbinen- Generatorensätze eine Kaskade bilden, um eine voll­ ständigere Energieausnutzung zu erreichen.Condensing turbines with electronic control ten generators that have low power dissipation own, are coupled, are for one application particularly suitable. Here, if sufficient Mass flow and / or pressure drop across several turbines Generator sets form a cascade to make one full to achieve more continuous use of energy.

Auf einfachere Weise ist die temperaturabhängige An­ passung an den Prozeß durch eine geregelte Bypasslei­ tung parallel zur Arbeitsmaschine, mit der Druckge­ fälle und Massenstrom einstellbar sind, möglich. Wird als Arbeitsmaschine ein Stirlingmotor einge­ setzt, können sowohl die am Kondensator abzunehmende höhere Temperatur und die niedrigere Temperatur am Verdampf er zu dessen Betrieb verwendet werden. Dieses nutzbare Temperaturgefälle in Verbindung mit der na­ hezu kostenlos zur Verfügung stehenden, zusätzlich zugeführten thermischen Energie sind besonders gün­ stige Voraussetzungen für einen hohen Wirkungsgrad des Motors und der Gesamtanlage.The temperature-dependent An is easier Adaptation to the process through a regulated bypass line tion parallel to the machine, with the Druckge cases and mass flow are adjustable. If a Stirling engine is used as the working machine sets, both those on the capacitor can be removed higher temperature and the lower temperature at Vaporizer can be used to operate it. This usable temperature gradients in connection with the na available for free, additionally  supplied thermal energy are particularly green prerequisites for high efficiency of the engine and the overall system.

Der Stirlingmotor kann wie bereits beschrieben eben­ falls mechanisch beispielsweise über ein Getriebe mit dem oder einem zusätzlichen Verdichter der Gesamt­ anlage verbunden sein, so daß die extern zuzuführende Energie und demzufolge die Betriebskosten verringert werden.The Stirling engine can just as already described if mechanical, for example via a gearbox the or an additional compressor the total System connected so that the externally to be fed Energy and consequently the operating costs are reduced become.

Nachfolgend soll die Erfindung an zwei Ausführungs­ beispielen näher beschrieben werden.The invention is intended to be carried out in two ways examples are described in more detail.

Dabei zeigt Fig. 1 eine zweikreisige Anlage zur Elektroenergieumwandlung undHere, FIG. 1 shows a double-circuit system for electric power conversion and

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Kälte­ maschine oder Wärmepumpe. Fig. 2 is a block diagram of a refrigeration machine or heat pump.

Bei einer aus zwei Kreisen gebildeten Anlage wird thermische Energie, bevorzugt Solarenergie oder Geo­ wärme, die in nahezu unbegrenzter Menge zur Verfügung steht und mit geringem Aufwand für den Prozeß nutzbar ist, in einem Wärmetauscher 1 an ein Wärmeübertra­ gungsmedium übertragen. Dieses Medium wird im ge­ schlossenen Kreis I geführt und soll eine große Wär­ mekapazität aufweisen. Die Führung dieses Mediums im Kreislauf I kann dabei bei entsprechendem Volumen allein durch Schwerkraft erfolgen oder es wird bei Bedarf eine Pumpe 2 eingesetzt.In a system formed from two circles, thermal energy, preferably solar energy or geothermal heat, which is available in almost unlimited quantities and can be used with little effort for the process, is transferred in a heat exchanger 1 to a heat transfer medium. This medium is guided in closed circuit I and should have a large heat capacity. In the case of a corresponding volume, this medium can be guided in the circuit I solely by gravity, or a pump 2 is used if necessary.

Die an dieses Medium übertragene Wärme wird in einem Wärmetauscher 3 an ein im Gegenstrom geführtes Kälte­ mittel (Frigen), oder allgemein ausgedrückt ein nied­ rigsiedendes Mittel gegeben, der Wärmetauscher 3 bil­ det die Verbindung zum zweiten ebenfalls geschlosse­ nen Kreis II. Die Verdampfungstemperatur dieses Käl­ temittels liegt dabei unterhalb der Temperatur des erwärmten Übertragungsmediums. Das Kältemittel geht bei Durchlaufen des Wärmetauschers 3 auf relativ niedrigem Energieniveau in die Dampfphase über und wird im Leitungsstrang des Kreises II zu einer direkt mit einem Generator gekoppelten Turbine 4 geführt.The heat transferred to this medium is in a heat exchanger 3 to a countercurrent refrigerant (Frigen), or generally given a low boiling agent, the heat exchanger 3 forms the connection to the second closed circuit II. The evaporation temperature of this cold The temperature is below the temperature of the heated transmission medium. The refrigerant passes through the heat exchanger 3 at a relatively low energy level into the vapor phase and is led in the circuit of the circuit II to a turbine 4 directly coupled to a generator.

Der Generator kann Permanentmagnete aufweisen, die keine zusätzliche elektrische Energie erforderlich machen. In diesem Fall ist eine elektronische Rege­ lung, durch beispielsweise Spannungswandler, Wechsel- oder Gleichrichter, für die Beeinflussung des erzeug­ ten elektrischen Stromes vorteilhaft, um eine viel­ seitige Nutzung desselben zu ermöglichen.The generator can have permanent magnets that no additional electrical energy required do. In this case there is an electronic rain through, for example, voltage transformers, alternating or rectifier, for influencing the generated ten electric current advantageous to a lot to enable side use of the same.

Das in der Turbine 4 expandierte Kältemittel bewegt sich je nach Auslegung des Kreises II durch internes Druckgefälle oder ebenfalls durch eine Pumpe 5 in den Leitungen und wird in einem weiteren Wärmetauscher 6 kondensiert.Depending on the design of the circuit II, the refrigerant expanded in the turbine 4 moves through internal pressure drops or also through a pump 5 in the lines and is condensed in a further heat exchanger 6 .

Durch den zweiten Wärmetauscher 6 kann ein Energie­ gehalt, der evtl. noch im Kältemittel vorhanden ist, an das Übertragungsmedium gegeben und eine gewisse Vorheizung erreicht werden, wenn das Übertragungsme­ dium wiederum bevorzugt im Gegenstrom geführt wird.By means of the second heat exchanger 6 , an energy content which may still be present in the refrigerant can be given to the transmission medium and a certain preheating can be achieved if the transmission medium is in turn preferably conducted in countercurrent.

Die Anlage kann auch unter Verzicht des Kreises I betrieben werden und die Energie direkt an das Arbeitsmedium übertragen werden.The system can also do without District I be operated and the energy directly to the Working medium are transferred.

Aus Fig. 2 geht ein Blockschaltbild einer Kältema­ schine oder Wärmepumpe hervor, der zusätzlich thermi­ sche Energie in der Verdichtungsphase des Ar­ beitsmediums zugeführt wird. Dies kann je nach zur Verfügung stehender Energieform und Platzverhältnis­ sen mit einem entsprechend angepaßten Wärmetauscher 11, beispielsweise einem direkt gekoppelten Sonnen­ kollektor erreicht werden.From Fig. 2 is a block diagram of a Kältema machine or heat pump, the additional thermal energy in the compression phase of the Ar beitsmediums is supplied. Depending on the available form of energy and space, this can be achieved with a suitably adapted heat exchanger 11 , for example a directly coupled solar collector.

Die so an das Arbeitsmedium übertragene Energie, kann nach Abkühlung in einem Kondensator 12 und Umwandlung in eine speicherbare Energieform (z. B. potentielle Energie), entweder zeitlichen Anforderungen oder ei­ ner gewünschten Kapazität entsprechend in einer die­ sem Kondensator 12 nachgeschalteten Arbeitsmaschine 13 in mechanische und ggf. mit einem gekoppelten Ge­ nerator 14 in elektrische Energie umgewandelt werden.The energy transferred to the working medium in this way, after cooling in a capacitor 12 and conversion into a storable form of energy (e.g. potential energy), either according to time requirements or a desired capacity in a downstream of the condenser 12 working machine 13 into mechanical and possibly converted into electrical energy with a coupled generator 14 .

Das aus der Arbeitsmaschine 13 austretende, expandie­ rende, dadurch kalte Arbeitsmedium nimmt mittels ei­ nes Verdampfers 15 Wärme aus der Umgebung auf, die entsprechend abgekühlt wird. Anschließend wird das Arbeitsmedium im Kreislauf zum Verdichter 16 geführt und durchläuft den Prozeß erneut. Im Falle der Ver­ wendung einer Sorptionskältemaschine oder -wärmepumpe erfolgt eine ausschließlich thermische Verdichtung des Arbeitsmediums.The emerging from the working machine 13 , expanding, thereby cold working medium takes up 15 heat from the environment by means of egg nes evaporator, which is cooled accordingly. The working medium is then circulated to the compressor 16 and runs through the process again. If a sorption chiller or heat pump is used, the working medium is exclusively thermally compressed.

In der Fig. 2 ist zusätzlich eine Verbindung 17 zwischen Arbeitsmaschine 13 und Verdichter 16 dargestellt, die mechanische oder elektrische Energie mittels des Verdichters 16 auf das Arbeitsmedium überträgt. Diese Energie kann aber auch extern, d. h. außerhalb des Prozesses genutzt werden.In FIG. 2 a connection 17 is shown between the working machine 13 and compressor 16 in addition, the mechanical or electrical energy is transferred to the working medium by means of the compressor 16. This energy can also be used externally, ie outside of the process.

Außerdem ist es möglich mit einer nicht dargestell­ ten Steuerschaltung, beispielsweise unter Benutzung der Temperatur am bzw. im Verdampfer 15 die dem Arbeitsmedium zu entnehmende Energiemenge zu steuern. Das mit einem Temperatursensor gemessene Signal wird in der Steuerschaltung verarbeitet und der Generator 14 so gesteuert, daß die Arbeitsmaschine 13 ent­ sprechend beeinflußt wird.In addition, it is possible to control the amount of energy to be extracted from the working medium with a control circuit (not shown), for example using the temperature on or in the evaporator 15 . The signal measured with a temperature sensor is processed in the control circuit and the generator 14 is controlled so that the working machine 13 is influenced accordingly.

Ist an Stelle der Regelung des Generators 14 eine die Arbeitsmaschine 13 umgehende Bypassleitung, ebenfalls nicht dargestellt, vorhanden, wird ein in dieser Lei­ tung zwischengeschaltetes Ventil angesteuert und die Menge des durch die Arbeitsmaschine 13 geführten Ar­ beitsmediums beeinflußt.Is in place of the control of the generator 14, a work machine 13 immediate bypass line, also not shown, exists, a processing in this Lei interposed valve is actuated and beitsmediums affects the amount of work performed by the machine 13 ares.

Als Arbeitsmaschine 13 können Turbinen, besonders ge­ eignet sind Expansionsturbinen, oder ein Stirlingmo­ tor verwendet werden, die in ihren Parametern auf die Temperatur, den Druck und den im Prozeß geführten Massenstrom des Arbeitsmediums abgestimmt sind, so daß die Verlustleistung so gering wie möglich gehal­ ten werden kann.As a working machine 13 , turbines, particularly suitable are expansion turbines, or a Stirling engine, the parameters of which are matched to the temperature, the pressure and the mass flow of the working medium carried in the process, so that the power loss is kept as low as possible can be.

Claims (12)

1. Verfahren zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet daß der Umwelt mit geringem Aufwand zu entneh­ mende thermische Energie, die in nahezu unbe­ grenzter Menge zur Verfügung steht, dem Prozeß zur Verdampfung eines Mediums zugeführt und an­ schließend die dem Arbeitsmedium innewohnende Energie in einer den prozeß- und maschinenspezi­ fischen Parametern (Druck, Temperatur, Massen­ strom) angepaßten Arbeitsmaschine in kinetische und/oder elektrische Energie umgewandelt wird.1. A method for converting thermal energy into electrical energy, characterized in that the environment with little effort to be removed thermal energy, which is available in almost unlimited quantity, fed to the process for evaporation of a medium and then the energy inherent in the working medium in a process and machine-specific parameters (pressure, temperature, mass flow) adapted machine is converted into kinetic and / or electrical energy. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmedium eine niedrigsiedende Flüssigkeit verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that as a working medium a low-boiling liquid is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmedium ein Kältemittel (Frigen) verwendet wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that as a working medium a refrigerant (Frigen) is used. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Solarenergie zuge­ führt wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that solar energy supplied leads. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Geowärme zugeführt wird.5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that geothermal heat is supplied becomes. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Abwärme einer extern vom eigentlichen Prozeß vorhandenen Industrie­ anlage oder Arbeitsmaschine zugeführt wird. 6. The method according to claim 1 to 3, characterized in that waste heat from an external from the actual process existing industry plant or machine is fed.   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmaschine eine Expansionsturbine verwendet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that as a working machine an expansion turbine is used. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Turbine umgewandelte Energie mit einem direkt verbunde­ nen Generator in Elektroenergie umgewandelt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that with the turbine converted energy with a directly connected a generator converted into electrical energy becomes. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator in Abhängigkeit von der erreichten Prozeßtemperatur und/oder des Prozeßdruckes angesteuert wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the generator in Dependence on the process temperature reached and / or the process pressure is controlled. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche von 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmaschine ein abgestimmter Stirlingmotor verwendet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that as a working machine a matched Stirling engine is used. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische bzw. elektrische Energie dem Prozeß wieder zugeführt wird.11. The method according to claim 1 to 10, characterized in that the kinetic or electrical energy is fed back into the process becomes. 12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 und einem der Ansprüche von 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vorgeschal­ teten Kreis ein Wärmeübertragungsmedium mit der thermischen Energie erwärmt und diese Wärme durch Wärmeaustausch an ein in einem zweiten Kreis geführtes Kältemittel übertragen wird.12. The method according to claim 1 to 3 and one of the Claims from 4 to 6, characterized in that in a preliminary teten circle a heat transfer medium with the heated thermal energy and this heat by exchanging heat in one in a second Circulated refrigerant is transferred.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9302325U1 (en) * 1993-02-18 1993-04-15 Schager, Dieter, 6050 Offenbach Hand warmer motor
DE4415792A1 (en) * 1994-05-05 1995-11-09 Lothar Sachse Recovering mechanical and electrical energy from process waste heat carriers
DE4443108A1 (en) * 1994-12-03 1996-06-05 Bernhard Lucke Method of recovering energy from environmental or process energy
FR2874975A1 (en) * 2004-09-07 2006-03-10 Philippe Marc Montesinos PRODUCTION OF LOW ENERGY SOLAR ELECTRICITY
WO2008113201A2 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Wirz Felix Method and device for generating mechanical energy
GR20080100635A (en) * 2008-10-01 2010-05-13 Παυλος Μανωλουδης Method and device of thermal conversion of cold tank of closed energy cycle.
DE102009034609A1 (en) * 2009-07-27 2011-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Machine i.e. machine system, for use in power station for production of electricity, has energy recovery mechanism coupled with element of electrical machine, which is heated during operation of electrical machine
WO2012120556A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-13 株式会社 日立製作所 Solar heat steam cycle system
US8432047B2 (en) 2006-11-29 2013-04-30 Dynatronic Gmbh Device for conversion of thermodynamic energy into electrical energy

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19734808C2 (en) * 1997-08-12 2001-09-13 Claus Lein Power generation plant

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3010385A1 (en) * 1979-05-29 1980-12-11 Xerox Corp RECORDING PART

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3010385A1 (en) * 1979-05-29 1980-12-11 Xerox Corp RECORDING PART

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Stine B., Harrigan W.: Solar Energy Funda- mentals and Design, S. 316,317,374-379, Jhrg. 1983, Verlag J.Wiley & Sons *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9302325U1 (en) * 1993-02-18 1993-04-15 Schager, Dieter, 6050 Offenbach Hand warmer motor
DE4415792A1 (en) * 1994-05-05 1995-11-09 Lothar Sachse Recovering mechanical and electrical energy from process waste heat carriers
DE4443108A1 (en) * 1994-12-03 1996-06-05 Bernhard Lucke Method of recovering energy from environmental or process energy
FR2874975A1 (en) * 2004-09-07 2006-03-10 Philippe Marc Montesinos PRODUCTION OF LOW ENERGY SOLAR ELECTRICITY
WO2006027438A1 (en) * 2004-09-07 2006-03-16 Montesinos Philippe Marc Production of hydrogen using low-energy solar energy
US7628017B2 (en) 2004-09-07 2009-12-08 Philippe Montesinos Production of hydrogen using low-energy solar energy
US8432047B2 (en) 2006-11-29 2013-04-30 Dynatronic Gmbh Device for conversion of thermodynamic energy into electrical energy
WO2008113201A2 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Wirz Felix Method and device for generating mechanical energy
WO2008113201A3 (en) * 2007-03-22 2009-01-08 Felix Wirz Method and device for generating mechanical energy
GR20080100635A (en) * 2008-10-01 2010-05-13 Παυλος Μανωλουδης Method and device of thermal conversion of cold tank of closed energy cycle.
DE102009034609A1 (en) * 2009-07-27 2011-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Machine i.e. machine system, for use in power station for production of electricity, has energy recovery mechanism coupled with element of electrical machine, which is heated during operation of electrical machine
WO2012120556A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-13 株式会社 日立製作所 Solar heat steam cycle system
EP2685101A1 (en) * 2011-03-07 2014-01-15 Hitachi, Ltd. Solar heat steam cycle system
JP5537730B2 (en) * 2011-03-07 2014-07-02 株式会社日立製作所 Solar thermal steam cycle system
JPWO2012120556A1 (en) * 2011-03-07 2014-07-07 株式会社日立製作所 Solar thermal steam cycle system
EP2685101A4 (en) * 2011-03-07 2014-12-24 Mitsubishi Hitachi Power Sys Solar heat steam cycle system
US9683557B2 (en) 2011-03-07 2017-06-20 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Solar heat steam cycle system

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Publication number Publication date
DE4243401C2 (en) 1995-03-09

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