RU2239754C2 - Способ преобразования солнечной энергии, накопленной путём фотосинтеза, в электрическую энергию - Google Patents
Способ преобразования солнечной энергии, накопленной путём фотосинтеза, в электрическую энергию Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239754C2 RU2239754C2 RU2001126058/06A RU2001126058A RU2239754C2 RU 2239754 C2 RU2239754 C2 RU 2239754C2 RU 2001126058/06 A RU2001126058/06 A RU 2001126058/06A RU 2001126058 A RU2001126058 A RU 2001126058A RU 2239754 C2 RU2239754 C2 RU 2239754C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- macroalgae
- combustion
- pool
- specified
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G33/00—Cultivation of seaweed or algae
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/482—Gasifiers with stationary fluidised bed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/02—Dust removal
- C10K1/026—Dust removal by centrifugal forces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
- F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/44—Details; Accessories
- F23G5/46—Recuperation of heat
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0903—Feed preparation
- C10J2300/0909—Drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0916—Biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
- C10J2300/1643—Conversion of synthesis gas to energy
- C10J2300/165—Conversion of synthesis gas to energy integrated with a gas turbine or gas motor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1671—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity
- C10J2300/1675—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity making use of a steam turbine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1687—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with steam generation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2206/00—Waste heat recuperation
- F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2206/00—Waste heat recuperation
- F23G2206/20—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
- F23G2206/202—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with an internal combustion engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2206/00—Waste heat recuperation
- F23G2206/20—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
- F23G2206/203—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with a power/heat generating installation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2209/00—Specific waste
- F23G2209/26—Biowaste
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/80—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу преобразования солнечной энергии, накопленной путем фотосинтеза, в электрическую энергию. Способ осуществляется путем использования электростанции замкнутого цикла, содержащей массив воды для выращивания помещенных в него макроводорослей, и камеру сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания, по меньшей мере, части частично высушенных макроводорослей, содержащих до 60% мас./воды; сжигание производится в искусственно созданной атмосфере кислорода и углекислого газа (диоксида углерода). Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования энергии.16 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к способам преобразования солнечной энергии, накопленной путем фотосинтеза, в электрическую энергию. Точнее, настоящее изобретение относится к способу преобразования солнечной энергии, накопленной путем фотосинтеза, в электрическую энергию с применением электростанции замкнутого цикла. Указанный способ основан на сжигании морских макроводорослей с нулевой эмиссией СО2.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время известно и используется множество способов извлечения солнечной энергии для производства электроэнергии. Наиболее широко распространено использование фотоэлектрической энергии и тепловой энергии солнца с оптической концентрацией солнечного света посредством параболических тарелок.
Указанный выше способ, используемый на электростанциях, является неэффективным, так как среднегодовой уровень концентрации энергии (солнечное излучение) относительно низкий, в Центральной Европе около 125 Вт/м2, в Израиле 250 Вт/м2, в пустыне Сахара 290 Вт/м2. Например, энергия в случае с фотоэлектрической энергией, требующаяся для конструкции, имеющей большую поверхность, покрытую чистым силиконом, большие тарелки и гелиостаты, в качестве средств извлечения солнечной энергии, весьма велика в соотношении с количеством топлива, требующимся в производственном процессе. Такие затраты энергии могут быть восполнены системой только через несколько лет использования.
В книге "Энергия и эксергетические потоки", автором которой является изобретатель Е.Ш. Янтовский, и опубликованной Nova Science Publishers (1994), описывается сжигание морских микроводорослей. Однако использование микроводорослей считается неудачным, так как приводит к выходу из строя турбин, используемых на таких электростанциях.
В противопоставление к доводам, изложенным в указанной выше книге, изобретатель обнаружил способ преобразования солнечной энергии в электрическую энергию эффективным способом с высоким выходом энергии, путем использования процесса, включающего сжигание макроводорослей.
Следует заметить, что морские макроводоросли, используемые в настоящем изобретении, существенно превышают размером микроводоросли, и их использование на электростанциях, использующих указанные выше микроводоросли, не представляется возможным. Таким образом, настоящее изобретение также нацелено на новый способ, отличающийся от системы, описанной в указанной книге, не только использованием макроводорослей в противоположность микроводорослям, как описано и предложено выше, но и использованием отличной системы сгорания.
Раскрытие изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ преобразования солнечной энергии, накопленной путем фотосинтеза, в электрическую энергию, путем использования электростанции замкнутого цикла, содержащей: а) массив воды с помещенными в него растущими макроводорослями; и
б) камеру сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания, по меньшей мере, части частично высушенных макроводорослей, содержащих до 60% мас./воды, сжигание производится в искусственно созданной атмосфере кислорода и углекислого газа (диоксида углерода).
Предпочтительный средний размер макроводорослей при осуществлении данного изобретения не менее 5 мкм; указанная атмосфера существенно лишена азота; указанное сжигание производится при температуре не менее 800°С; указанное сжигание производится при давлении, по меньшей мере, равном атмосферному, причем пепел от сжигания сбрасывается в указанный массив воды и служит в качестве питательного вещества для роста макроводорослей.
Указанная искусственно созданная атмосфера существенно лишена азота и создана с помощью установки воздушной сепарации, которая отделяет и выводит из атмосферы азот.
Настоящее изобретение представляет способ, при котором полученный в процессе сжигания углекислый газ подается в указанный массив воды, чтобы способствовать процессу фотосинтеза. При этом упомянутый массив воды в бассейне может содержать соль.
Кроме того, вода представляет собой сточные воды или загрязненные воды.
При осуществлении данного способа вода, выделенная из водорослей перед их сожжением, используется для поглощения углекислого газа, далее направляется в указанный массив воды и используется для охлаждения конденсата пара.
Кроме того, макроводоросли выбираются из группы, состоящей из Gracillaria и Ulva.
Кроме того, газы, полученные в результате указанного сжигания, используются для нагревания пара в паровой энергетической установке Ранкина. Дополнительно газы, полученные в результате указанного сжигания, используются для испарения воды в указанном псевдоожиженном слое.
В реферате японского патента 015 №385 (С-0871) описывается электростанция замкнутого цикла для преобразования солнечной энергии, накопленной путем фотосинтеза, в электрическую энергию, включающая массив воды для выращивания в нем морских водорослей и камеру сгорания для сжигания по крайней мере части высушенных водорослей. Однако данное издание не содержит каких-либо указаний или предложений по использованию макроводорослей в противопоставление микроводорослям, не указывает и не предлагает использовать камеру сгорания с псевдоожиженным слоем, не указывает и не предлагает сжигание высушенных макроводорослей, содержащих до 60% мас./воды и также не указывает и не предлагает производить сжигание в искусственно созданной атмосфере кислорода и углекислого газа (диоксида углерода).
Как видно из приведенного ниже описания, макроводоросли легко поддаются выращиванию и сжиганию в камере сгорания с псевдоожиженным слоем в отличие от микроводорослей, которые невозможно сжечь в псевдоожиженном слое из-за малого размера частиц и низкой скорости ожиженного газа. Кроме того, настоящий способ допускает относительно высокое содержание воды -до 60% при использовании искусственно созданной атмосферы кислорода и углекислого газа (диоксида углерода), поскольку в системе нет балласта в виде азота, присутствие которого привело бы к потреблению слишком большего количества энергии в процессе высушивания водорослей, что значительно снизило бы эффективность. Кроме того, недостаток азота в отработавших газах обеспечивает полное поглощение потока углекислого газа, в результате чего эмиссия газов в этом процессе равна нулю и отсутствует необходимость в вытяжных или выводных трубах, поскольку весь кислород используется для испарения воды в указанном псевдоожиженном слое, а весь углекислый газ поглощается в процессе фотосинтеза.
Другая особенность настоящего изобретения заключается в том, что камера сгорания относится к газообразователям с псевдоожиженным слоем и указанные макроводоросли проходят частичное сгорание в указанном газообразователе с псевдоожиженным слоем, а продукты газообразования из указанного газообразователя используются в качестве источника энергии для двигателя с газораспределением или газовой турбины.
Главной целью настоящего изобретения является создание электростанции с уникальным приемником солнечной энергии. Этот приемник будет иметь форму бассейна для выращивания морских водорослей.
Преобразование солнечной радиации осуществляется с помощью реакции фотосинтеза. Эта реакция использует солнечную энергию для превращения углекислого газа и воды в органическое вещество и кислород:
СО2+Н2О+hv→CН2О+О2
Углекислый газ, полученный в результате реакции сгорания, сначала разжижается в воде, а затем направляется в бассейн, где используется в качестве питания водорослей. Нижняя теплота сгорания данного органического вещества, представленного в основном формальдегидом, - около 19 МДж/кг. Такая теплота достаточно велика для сгорания. Основная проблема заключается в том, что для роста органическое вещество должно быть сильно растворено в воде, имея, например, отношение вещества к воде в пропорции 1:1000. Это означает, что горючее органическое вещество должно выделяться из бассейна и хотя бы частично отделяться от жидкости. В этих целях возможно использование установки по отделению жидкости.
Как было указано выше, для настоящего исследования предпочтительно использование водоросли Gracillaria. Данная водоросль, которая также выращивается в северном Израиле, может достигать среднего уровня роста в 8 кг/м2/год.
Морская водоросль Ulva также представляет предпочтительный вариант, и она может достичь даже более высоких темпов роста, чем Gracillaria.
Понятно, что самое большое преимущество электростанции, представленной данным изобретением, заключается в том, что она производит энергию без загрязнения окружающей среды, поскольку нет эмиссии СО2, которая усугубляла бы тепличный эффект.
Напряженность потока энергии в проводящем канале, ведущем от бассейна с водорослями к электростанции, которая примерно в 100 раз больше, чем полученная путем оптической концентрации, рассчитывается по уравнению
Конвекция=(a) (s) (V) (LHV)=19000 кВ/м2,
где а - фактор концентрации, равен 10-3 кг топливо/кг воды;
s - специфическая масса воды, равна 10-3 кг/м3;
V - массовая скорость в проводящем канале, равна 1 м/с;
LHV - нижняя теплота сгорания топлива, равна 19 МДж/кг.
Далее будет описано, как будет возможно применять изобретение в некоторых предпочтительных конструктивных реализациях, с ссылкой на ниже приведенные иллюстрации, чтобы описание было более понятным.
Особо следует заметить, что детали, показанные на приведенных иллюстрациях, приведены только в качестве примеров и с целью иллюстративного описания предпочтительных конструктивных реализации настоящего изобретения и представлены с целью обеспечения наиболее полезного и понятного описания принципов и концептуальных аспектов изобретения. В связи с этим не предпринимаются попытки показать конструктивные детали более подробно, чем представляется необходимым для основного понимания изобретения, описание и рисунки наглядно показывают, как формулы изобретения могут быть реализованы на практике.
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение электростанции по настоящему изобретению.
Фиг.2 представляет собой графическое отображение влияния доли топливной массы на эффективность сгорания.
Фиг.3 представляет собой схематическое изображение электростанции, где макроводоросли подвергаются частичному сгоранию и газификации в газификаторе с псевдоожиженным слоем.
Цикл управляется компьютером с помощью коммерческого кода ASPen+. При получаемой эффективности фотосинтеза в 6% (Watanable, de la Noue and Hall, 1995; Watanable and Hall, 1995) и эффективности цикла в 25-45%, общая эффективность равняется 1,5 -2,7%. Для энергоустановки в 100 кВ со средней для Центральной Европы солнечной радиации в 125 В/м2, поверхность бассейна будет равна 3-5 га. На юге США, в Австралии и Израиле, где радиация равна 250%, размеры будут вполовину меньше.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 показана электростанция замкнутого цикла 2 для преобразования солнечной энергии, накопленной путем фотосинтеза, в электрическую. Станция прежде всего состоит из бассейна с водой 4 для выращивания в нем макроводорослей 6 и из камеры сгорания 8 для сжигания частично высушенных водорослей с содержанием воды до 60%, причем сгорание происходит при искусственной атмосфере кислорода и углекислого газа.
Процесс основан на классическом цикле Ранкина, где топливо из биомассы сжигается при низком давлении в котлоагрегате с псевдоожиженным слоем. При этом в процессе сжигания вместо воздуха используется смесь кислорода и углекислого газа. Чистый кислород производится установкой воздушной сепарации УВС 10, основанной на процессе сжижения. УВС производит кислород с чистотой более 98%, потребляя 0,22 кВтч на кг O2. Искусственная атмосфера используется в процессе для того, чтобы избежать появления в цикле азота, который мешает растворению углекислого газа в воде.
Смесь воды и водорослей откачивается из бассейна 4 при давлении в 2 бара и направляется в установку разделения топлива (УРТ) 12. Вплоть до 99,9% воды отклоняется к конденсатору 14, затем к поглотителю СО2 16, оставшаяся суспензия направляется в котел с псевдоожиженным слоем 8, через подогреватель топлива 18. Регенератор подогрева воды 19 несет ту же функцию, что и подогреватель воды, используемой для компенсации потерь при охлаждении, который подогревает воду, которая поступает в котел, и, используя тепло топочных газов, повышает эффективность и соответственно повышает температуру теплопоглощения в котле, что сходно с обычным циклом Ранкина.
Пепел отделяется в циклоне 20. Часть отработавших газов рециркулируется в котле 8 чтобы контролировать температуру сгорания СН2О в чистом О2. Рабочие газы используются в псевдоожиженном слое 8 для испарения воды и перегревания пара до 540°С. В цикле Ранкина перегретый пар направляется в паровую турбину 22, где он расширяется до давления конденсатора 14, а именно до 15 мбар. Питающий насос (не показан) нагнетает воду до 130 бар.
Чтобы улучшить рентабельность электростанций, из водорослей можно проводить отделение высокоорганизованного вещества для производства химических продуктов (фармакологических, пищевых, фураж) с помощью установки разделения топлива.
Фиг.2 графически отображает соотношение между количеством фракции топливной массы и эффективность сгорания. Как видно, когда макроводоросли содержат ~ 20% мас./воды по сравнению с жидкостью, эффективность сгорания ~ 12%. Однако, если количество макроводорослей составляет как минимум 50% мас./воды, эффективность сгорания стабилизируется примерно на уровне 25%. Ввиду данного факта исчезает необходимость существенно осушать органическое вещество перед сожжением.
На фиг.3 макроводоросли 6 пропускаются через установку разделения топлива (УРТ) и поступают в газификатор 24 для частичного сгорания для производства горючих газов СО + Н2, одновременно с небольшим количеством балластного газа СО2. Продукты газификации служат источником энергии для двигателя с газораспределением 26. Как и на электростанции, изображенной на фиг.1, установка воздушной сепарации 10 обеспечивает реакцию сгорания чистым кислородом. Циклон 20 отделяет пепел, получаемый в процессе реакции сгорания, и направляет пепел в бассейн 4 для обогащения его питательными компонентами. Углекислый газ, производимый внутри электростанции, повторно используется в реакции сгорания. Излишки углекислого газа направляются в абсорбер 16, где СО2 поглощается водой, которая возвращается в бассейн 4 для обеспечения процесса фотосинтеза углекислым газом.
Специалистам в той области техники, к которой относится изобретение, будет очевидно, что изобретение не ограничено вышеописанными конструктивными воплощениями и что настоящее изобретение, сохраняя свой дух и сущность, может быть воплощено и в других технических формах. Таким образом, настоящие конструктивные решения приведены в качестве иллюстрации, а не предписания, весь объем изобретения раскрывается не в описании, приведенном выше, а в прилагаемой формуле изобретения, которая также охватывает все изменения, которые могут возникнуть в значении и степени эквивалентности пунктов формулы.
Claims (17)
1. Способ преобразования солнечной энергии, накопленной путем фотосинтеза, в электрическую энергию с применением электростанции замкнутого цикла, включающий а) введение бассейна с водой и размещение в нем макроводорослей для выращивания в данном бассейне и б) введение камеры сгорания с псевдоожиженным слоем для по крайней мере частичного сжигания частично высушенных макроводорослей, содержащих до 60 мас.% воды, причем указанный процесс сгорания проходит в искусственной атмосфере кислорода и углекислого газа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что средний размер макроводорослей не менее 5 мкм.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная атмосфера существенно лишена азота.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный процесс сгорания проходит при температуре не менее 800°С.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный процесс сгорания проходит при давлении не менее атмосферного давления.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что пепел от указанного процесса сгорания подают в указанный бассейн с водой, где служит в качестве питательной среды для роста указанных макроводорослей.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что вода в бассейне содержит соль.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что углекислый газ, получаемый в результате процесса сгорания, подают в указанный бассейн с водой, чтобы способствовать процессу фотосинтеза.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед процессом сжигания воду отделяют от указанных макроводорослей и используют в качестве абсорбера углекислого газа, а затем направляют в указанный бассейн с водой.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанную воду используют для охлаждения конденсатора пара.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная искусственная атмосфера производится установкой воздушной сепарации, которая удаляет из атмосферы азот.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные макроводоросли выбирают из группы водорослей Gracillaria и Ulva.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что газы, полученные в результате указанной реакции сгорания, используют как топливные газы в паровой энергетической установке Ранкина.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что газы, полученные в результате указанной реакции сгорания, используются для испарения воды из указанного псевдоожиженного слоя.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная камера сгорания выполнена в виде газификатора с псевдоожиженным слоем, в котором макроводоросли подвергают частичному сгоранию и газификации.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что продукты газификации из указанного газификатора используют в качестве источника энергии для парового двигателя или паровой турбины.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что вода представляет собой сточные воды или загрязненные воды.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IL129,101 | 1999-03-22 | ||
IL12910199A IL129101A (en) | 1999-03-22 | 1999-03-22 | Closed cycle power plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001126058A RU2001126058A (ru) | 2003-05-27 |
RU2239754C2 true RU2239754C2 (ru) | 2004-11-10 |
Family
ID=11072630
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001126058/06A RU2239754C2 (ru) | 1999-03-22 | 2000-03-14 | Способ преобразования солнечной энергии, накопленной путём фотосинтеза, в электрическую энергию |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6477841B1 (ru) |
AU (1) | AU3188500A (ru) |
IL (1) | IL129101A (ru) |
RU (1) | RU2239754C2 (ru) |
WO (1) | WO2000057105A1 (ru) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6973789B2 (en) * | 1998-11-10 | 2005-12-13 | Ormat Technologies, Inc. | Method of and apparatus for producing power in remote locations |
US7331178B2 (en) | 2003-01-21 | 2008-02-19 | Los Angeles Advisory Services Inc | Hybrid generation with alternative fuel sources |
US7191736B2 (en) * | 2003-01-21 | 2007-03-20 | Los Angeles Advisory Services, Inc. | Low emission energy source |
US20070157614A1 (en) * | 2003-01-21 | 2007-07-12 | Goldman Arnold J | Hybrid Generation with Alternative Fuel Sources |
US7674226B2 (en) * | 2006-01-27 | 2010-03-09 | Gary Nadeau | Method for enhanced performance training |
WO2007118223A2 (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-18 | Brightsource Energy, Inc. | Solar plant employing cultivation of organisms |
ES2308893B2 (es) * | 2006-06-09 | 2010-04-21 | Bernard A.J. Stroiazzo-Mougin | Procedimiento de obtencion de compuestos energeticos mediante energia electromagnetica. |
IL184971A0 (en) * | 2006-08-01 | 2008-12-29 | Brightsource Energy Inc | High density bioreactor system, devices and methods |
US7776211B2 (en) * | 2006-09-18 | 2010-08-17 | Algaewheel, Inc. | System and method for biological wastewater treatment and for using the byproduct thereof |
US7850848B2 (en) * | 2006-09-18 | 2010-12-14 | Limcaco Christopher A | Apparatus and process for biological wastewater treatment |
US7736508B2 (en) * | 2006-09-18 | 2010-06-15 | Christopher A. Limcaco | System and method for biological wastewater treatment and for using the byproduct thereof |
AT504863B1 (de) * | 2007-01-15 | 2012-07-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren und anlage zur erzeugung von elektrischer energie in einem gas- und dampfturbinen (gud) - kraftwerk |
US20080250780A1 (en) * | 2007-04-13 | 2008-10-16 | Fromson Howard A | Aquatic sink for carbon dioxide emissions with biomass fuel production |
US20080250791A1 (en) * | 2007-04-13 | 2008-10-16 | Fromson Howard A | Electric power station with CO2 sink and production of industrial chemicals |
DE102007018675B4 (de) * | 2007-04-18 | 2009-03-26 | Seyfried, Ralf, Dr. | Biomassezuchtanlage und Verfahren zur Züchtung von Biomasse |
DE112008004043T5 (de) * | 2007-09-10 | 2013-03-21 | Peter Anthony Miller | Verfahren und Systeme der Gesamteinfang und Verwertung von gebrauchten organischen und anorganischen Materie von selbsterhaltenden menschlichen Siedlungen |
US7905049B2 (en) * | 2007-11-01 | 2011-03-15 | Independence Bio-Products, Inc. | Algae production |
US20090155864A1 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-18 | Alan Joseph Bauer | Systems, methods, and devices for employing solar energy to produce biofuels |
GB0808740D0 (en) * | 2008-05-14 | 2008-06-18 | Univ Aston | Biomass processing |
US20100003741A1 (en) * | 2008-07-01 | 2010-01-07 | Fromson Howard A | Integrated power plant, sewage treatment, and aquatic biomass fuel production system |
US20100173375A1 (en) * | 2008-07-03 | 2010-07-08 | Oyler James R | Closed-loop system for growth of aquatic biomass and gasification thereof |
US8510985B2 (en) | 2008-07-22 | 2013-08-20 | Eliezer Halachmi Katchanov | Energy production from algae in photo bioreactors enriched with carbon dioxide |
US20100018214A1 (en) * | 2008-07-22 | 2010-01-28 | Eliezer Halachmi Katchanov | Energy Production from Algae in Photo Bioreactors Enriched with Carbon Dioxide |
WO2010107914A2 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Palmer Labs, Llc | Biomass production and processing and methods of use thereof |
EP2435393A4 (en) * | 2009-05-11 | 2013-01-09 | Juranitch James Charles | LARGE SCALE AND LOW ENERGY CONSUMPTION CO2 SEQUESTRATION AND TREATMENT |
US20110126883A1 (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-02 | Brightsource Industries (Israel) Ltd. | Method and apparatus for extracting energy from insolation |
US11512278B2 (en) | 2010-05-20 | 2022-11-29 | Pond Technologies Inc. | Biomass production |
US8889400B2 (en) | 2010-05-20 | 2014-11-18 | Pond Biofuels Inc. | Diluting exhaust gas being supplied to bioreactor |
US20120156669A1 (en) | 2010-05-20 | 2012-06-21 | Pond Biofuels Inc. | Biomass Production |
US8940520B2 (en) | 2010-05-20 | 2015-01-27 | Pond Biofuels Inc. | Process for growing biomass by modulating inputs to reaction zone based on changes to exhaust supply |
US8969067B2 (en) | 2010-05-20 | 2015-03-03 | Pond Biofuels Inc. | Process for growing biomass by modulating supply of gas to reaction zone |
US10011792B2 (en) | 2010-08-16 | 2018-07-03 | Nikhil Manubhai Patel | Sandwich gasification process for high-efficiency conversion of carbonaceous fuels to clean syngas with zero residual carbon discharge |
US20120276633A1 (en) | 2011-04-27 | 2012-11-01 | Pond Biofuels Inc. | Supplying treated exhaust gases for effecting growth of phototrophic biomass |
US20130118169A1 (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-16 | Shell Oil Company | System and process for generation of electrical power |
US20130118171A1 (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-16 | Shell Oil Company | System and process for generation of electrical power |
EP2594622A1 (de) * | 2011-11-15 | 2013-05-22 | Dr. Pley Environmental GmbH | Verfahren zur Energieerzeugung mit geschlossenem Kohlendioxid-Kreislauf |
US9534261B2 (en) | 2012-10-24 | 2017-01-03 | Pond Biofuels Inc. | Recovering off-gas from photobioreactor |
US10577248B2 (en) | 2016-05-24 | 2020-03-03 | Harper Biotech LLC | Methods and systems for large scale carbon dioxide utilization from Lake Kivu via a CO2 industrial utilization hub integrated with electric power production and optional cryo-energy storage |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4209943A (en) * | 1977-09-02 | 1980-07-01 | Hunt James P | Process and apparatus for commercial farming of marine and freshwater hydrophytes |
US4311014A (en) * | 1978-04-27 | 1982-01-19 | Terry Lynn E | Power cycles based upon cyclical hydriding and dehydriding of a material |
US4334026A (en) | 1980-01-18 | 1982-06-08 | Institute Of Gas Technology | Hybrid bio-thermal liquefaction |
US4377071A (en) * | 1980-08-04 | 1983-03-22 | Solmat Systems, Ltd. | Solar energy power station |
US4333263A (en) * | 1980-10-07 | 1982-06-08 | The Smithsonian Institution | Algal turf scrubber |
JPH03154616A (ja) | 1989-11-10 | 1991-07-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 炭酸ガスの回収及び固定化方法 |
GB2254858B (en) * | 1991-04-08 | 1995-04-12 | David Paul Jenkins | Power generation system |
AU1855495A (en) * | 1994-03-10 | 1995-09-25 | Cgm Partners Limited | Internal combustion utilizing algae as fuel and improved fuel induction system |
-
1999
- 1999-03-22 IL IL12910199A patent/IL129101A/en not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-03-14 US US09/937,152 patent/US6477841B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-14 WO PCT/IL2000/000154 patent/WO2000057105A1/en active Application Filing
- 2000-03-14 RU RU2001126058/06A patent/RU2239754C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2000-03-14 AU AU31885/00A patent/AU3188500A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL129101A0 (en) | 2000-02-17 |
AU3188500A (en) | 2000-10-09 |
WO2000057105A1 (en) | 2000-09-28 |
US6477841B1 (en) | 2002-11-12 |
IL129101A (en) | 2002-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2239754C2 (ru) | Способ преобразования солнечной энергии, накопленной путём фотосинтеза, в электрическую энергию | |
US7789026B2 (en) | Cultivated biomass power system | |
KR100819505B1 (ko) | 타르 및 그을음 제거를 위한 합체형 고압스팀 개질기 및이를 이용한 바이오매스 가스화를 통한 열병합발전시스템 | |
RU2001126058A (ru) | Электростанция замкнутого цикла | |
WO2009104820A1 (ja) | 太陽熱エネルギー貯蔵方法 | |
CN105948039A (zh) | 一种芦竹生产活性炭联产发电的***和方法 | |
JP2012520166A (ja) | バイオマスの利用方法および利用システムおよびブロック型熱発電プラント | |
CN101498291A (zh) | 生物质高温热解气化发电*** | |
WO2009104813A1 (ja) | 太陽熱エネルギー変換方法 | |
Hani et al. | Oil palm biomass utilization as an energy source and its possibility use for polygeneration scenarios in Langsa City, Aceh Province, Indonesia | |
CN103194246B (zh) | 一种大型海藻生物质干馏能量自平衡制油***及其方法 | |
JP2004076968A (ja) | バイオマスを燃料とする燃焼方法および同燃焼システム、並びに発電方法および同発電システム | |
CN205709880U (zh) | 一种芦竹生产活性炭联产发电的*** | |
CN107829825A (zh) | 联产水的燃气轮机***及燃气轮机联产水的方法 | |
Eldredge et al. | ENHANCING THE POTENTIAL OF SOLAR-ASSISTED PYROLYSIS OF SEWER SLUDGE FOR CO 2 EMISSION REDUCTION AND ENERGY SAVING | |
Yantovski | Seaweed Ulva photosynthesis and zero emissions power generation | |
US20240102403A1 (en) | Process for utilizing waste heat and carbon dioxide from the production of low, neutral, and/or negative carbon intensity hydrogen from electrolysis | |
CN205372508U (zh) | 一种生物质全密封控制*** | |
LT5861B (lt) | Integruota sistema, susidedanti iš šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijios modulių, šios sistemos modulių patobulinimas ir jos panaudojimo būdas | |
CN115433603B (zh) | 一种光热水合生物质清洁利用*** | |
RU2065039C1 (ru) | Способ подземной газификации полезных ископаемых | |
CN216130974U (zh) | 基于生物质能的气炭联产与热电联产相结合的装置 | |
RU2812312C1 (ru) | Способ переработки твердого топлива с использованием солнечной энергии | |
RU2776076C2 (ru) | Углеродные волокна, производимые из возобновляемых или частично возобновляемых источников диоксида углерода с применением комбинированных способов производства | |
JP2004239187A (ja) | 草木を燃料にし木炭を副産物とする発電システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110315 |