TW201241308A - Phase change thermal storage heat power generation system - Google Patents
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Description
201241308 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係與太陽熱能發電有關,特別是指一種相變化 儲熱式熱能發電系統。 【先前技術】 按,隨著環境保護的意識抬頭、天然能源短缺以及地 球暖化的問題,近年來各國無不爭相朝著綠色能源的方向 發展以求永續經營。在所有的能源來源中,太陽能是相當 豐富且方便取用的一種能源,據估計,若從太陽輻射出的 能量裡能取得百分之一的比例來供應全球使用,要滿足現 今忐源需求是綽綽有餘的,因此,如何擷取太陽能已經是 現代能源科技的重要技術。在許多不同的太陽能科技中, 太陽熱能發電技術不但重要,並且已經商業化運轉。太陽 熱也發電的基本原理係運用集光器將太陽光集中至一熱能 吸收裝置’再藉由-媒介將從太陽所收集到的熱能傳遞到 熱能發電裝置來產生電能,前述熱能發電裝置目前常用史 特靈引擎或是傳統的蒸氣來驅動發電機而產生電能。 由於太陽熱成為—種週期性的能源,在夜晚時無法有 效收集太陽熱能,而夜間往往是用電的高峰時間,所以必 需要將日間所收集的熱能儲存來供應夜間發電使用。 目前太陽熱能電廠儲熱系統可分為三種形式,直接式 雙儲熱槽、間接式雙儲熱槽、單儲熱槽。直接式雙儲熱糟 之工作流體即為儲熱材料,優點是可以減少熱交換之镇 201241308 失’但由於需制時滿足對王作㈣無熱㈣的要求, 因此限制較多。間接式雙儲熱槽則可以分別針對工作流體 與儲熱材料進行最佳化的選擇,例如以高熱傳導率的液態. 金屬作為工作流體’便可避免其低儲熱能力的缺點,但^ 接式雙儲熱槽存在熱交換時的熱損失與熱交難增加的^ 外成本,是最主要的缺點。而單儲熱槽在機構上最為簡單, 仁g避免儲存槽巾的㊄低溫混合,有效的維持溫度梯度, 是設計上最大的難處。同時此三種儲熱機制皆為顯熱儲 存,比起潛熱儲存需要更大量的儲熱材料與儲存槽體積, 【發明内容】 ,發月之主要目的在於提供—種相變化儲熱式熱能 發電係採用潛熱方式儲存熱能,讓儲熱材料的 及數里較習知技術來的少。 緣是,為了達成前述目的,依據本發明所提供之-種 相變化儲熱式無發電系統,係將域熱能轉換成電能, 該相變化儲熱式熱能發電系統包含有:一太陽熱能接收 器,具有-第-人Π和-第—出口;—卫作流體,係從該 第-入口叙該太陽麵接收^,受_太陽齡接收器 在接收太陽減後加熱該卫作流體,再從該第一出口流 出;一閥門,設置在該第一出口,控制該第一出口開閉; 一第一儲存槽,係連通該第—出口,供該X作流體儲存; -第-保溫槽’係容納該第—儲存槽;—第一相變化材料, 係填充在該第-保溫槽與該第—儲存槽之·航溫度下 4 201241308 產生相變化,讓該工 或讓該第—.相變 ^體傳遞熱能至該第-相變化材料 出口,該第一儲存槽内 入口流入該熱能發電裝置,在該工 電裝置,it堆傳遞熱能至該工作流體;一熱能發 電裝置具有一第二八口和―第 的該工作流體從該第 =體將熱能傳遞至該熱能發電;係從該第二出口 处 m發電裝置則將朗傳輸的熱能轉換成電 此及—第二儲存槽,係_讀第二出口和該第-入口; :作出该第二出σ進人該第二儲存槽,再從該第 -儲存槽m該第_人口,使紅作流體再被該太陽熱 能接收裔加熱。 藉此,本發明中儲熱材料採用潛熱方式儲存熱能,如 此儲熱材料的體積及數量較習知技術來的少。 【實施方式】 為了使審查委員能詳細瞭解本發明之技術特點所在, 茲舉以下之較佳實施例ϋ配合圖式說明如後,其中: 如第一圖所示,本發明第一較佳實施例所提供一種相 變化儲熱式熱能發電系統’其主要包含有:一太陽熱能接 收器11、一閥門12、-*第一儲存槽13、一第一保溫槽I4、 一第一相變化材料15、一熱能發電裝置16和一第二儲存 槽17。 該太陽熱能接收器11,具有一第一入口 U1和一第一 出口 112。一工作流體18 ,係從§玄第一入口 流入該太 陽熱能接收器11,受刻該太陽熱能接收器11在接收太陽 201241308 所輻射的熱能後加熱該工作流體18 ’再從該第一出口 112 流出。 ; 該閥門12,設置在第一出口 112控制該第一出口 開閉。 該第一儲存槽13,係連通該第一出口 112,供該工作 流體儲存。在本實施例中是運用管線與該太陽熱能接收器 11之第一出口 112相接合的方式連通,用來提供受到該太 陽熱能接收器11加熱後的該工作流體18儲存其中。 該第一保溫槽14,係容納該第一儲存槽13,且與該第 一儲存槽13間隔出空間。 該第一相變化材料15,係填充在該第一保溫槽14與 該第一儲存槽13之間於預定溫度下產生相變化,讓該工作 流體18傳遞熱能至該第一相變化材料15或讓該第一相變 化材料15傳遞熱能至該工作流體18。 該熱能發電裝置16,具有一第二入口 161和一第二出 口 162。該第一儲存槽13内的該工作流體18從該第二入 口 161流入該熱能發電裝置16,在該工作流體π將熱能 傳遞至該熱能發電裝置16後,係從該第二出口 i62流出, 而該熱能發電裝置16則將該工作流體18的熱能轉換成電 能’在本實施例中該熱能發電裝置是以史特靈引擎(^价丨丨叩 Engine)搭配發電機為例。 該第二儲存槽17,係連通該第二出口 162和該第一入 口 m ’其與該第一儲存槽13同樣是運用管線與該太陽熱 能接收器11連通。該工作流體18流出該熱能發電裝置16 6 201241308 之第二出口 162進入該第二儲存槽17,再從該第二儲存槽 17回流至該第一入口 m,使該工作流體18再被該太陽熱 能接收器11加熱,完成本發明第一較佳實施例相變化儲熱 式熱能發電系統的循環。 介紹本發明第一較佳實施例分別在日間和夜間的運 行,說明如下: 曰間運行:在日間運行時,該閥門12控制該第一出口 112開啟,陽光照射在該太陽熱能接收器u,該太陽熱能 接收器11隨即接收太陽光熱能加熱該工作流體18,該工 作流體18從該第一出口 U2流出至該第一儲存槽13。經 過加熱的該工作流體18儲存在該第一儲存槽13,同時間 也將熱量傳遞給該第一相變化材料15儲熱,讓該第一相 變化材料15產生相變化而以潛熱方式儲存熱量,因為以潛 熱的方式儲存熱量,故可以使用較習知者數量少的儲熱材 料來儲存熱量。此外,該第一相變化材料15係直接與該第 儲存槽13接觸直接進行熱交換,亦可省去熱交換器設 置。接著’該工作流體18進入該熱能發電裝置16使得史 特靈引擎驅動發電機產生電能,隨後流回該太陽熱能接收 器U再次受到該太陽熱能接收器U加熱,完成太陽熱能 發電的循環。 夜間運行:來到夜間運行時,該閥門12控制該第一出 口 112關閉’此時該第-相變化材料15將持續釋放熱量至 流入該第一儲存槽13的該工作流體18,受到加熱的該工 作流體18 _流人該熱能發電裝置16產生電能。須特別 7 2〇12413〇8 =月的疋’因為該_ 12關閉,所以產生電能後的該工作 ^ 18無法喊至該第―儲存槽13而是儲存在該第二儲 ^曰Π。如此可防止該第一相變化材料過快釋放完熱 罝讓》亥熱能發電褒置16在夜間可以持續產生電能。 习藉此,本發明因為獨立採用工作流體及儲熱材料,相 I用者可以減少選擇工作流體與儲熱材料的特性限制。 5月參閱第二圖所示,本發明第二較佳實施例。在防止 發電後的該工作流體18溫度過低的需求下,第二較佳實施 例與第一較佳實施例不同的地方在於:更有一第二保溫槽 19,係容納該第二儲存槽17。該第二保溫槽19與該第二 儲存槽17間隔出空間。一第二相變化材料2〇,係填充在 該第二保溫槽19與該第二儲存槽17之間。 藉由上述結構,本發明第二較佳實施例在日間運作時 可以讓流出該熱能發電裝置16的該工作流體18持續藉由 該第二保溫槽19傳遞熱量至該第二相變化材料20。讓在 夜間時’該第二相變化材料20可以傳遞熱至該工作流體 18 ° 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明第一較佳實施例之示意圖,顯示日間 運行; 第一圖係本發明第一車父佳貫施例之不意圖,顯示夜間 運行;以及 第三圖係本發明第二較佳實施例之示意圖。 201241308 【主要元件符號說明】 11太陽熱能接收器 111第一入口 112第一出口 12閥門 13第一儲存槽 14第一保溫槽 15第一相變化材料 16熱能發電裝置 161第二入口 162第二出口 17第二儲存槽 18工作流體 19第二保溫槽 20第二相變化材料
Claims (1)
- 201241308 七、申請專利範圍: 1. 一種相變化儲熱式熱能發電系統,係將太陽熱能轉換 成電能’該相變化儲熱式熱能發電系統包含有: 一太陽熱能接收器,具有一第一入口和一第一出口; 一工作流體,係從該第一入口流入該太陽熱能接收器,受 到該太陽熱能接收器在接收太陽熱能後加熱該工作流 體,再從該第一出口流出; 一閥門,設置在該第一出口,控制該第一出口開閉; 一第一儲存槽,係連通該第一出口,供該工作流體儲 存; 一第一保溫槽,係容納該第一儲存槽; 一第一相變化材料,係填充在該第一保溫槽與該第一 儲存槽之間於預定溫度下產生相變化,讓該工作流體傳遞 熱能至該第—相變化材料或讓該第-相變化材料傳遞熱 能至該工作流體; 一熱能發電裝置,具有一第二入口和一第二出口,該 第一儲存槽内的該工作流體從該第二入口流入該熱能發 電裝置,在該工作流體將熱能傳遞至該熱能發電裝置後, 係從該第二出口流出,而該熱能發電裝置則將該所傳輸的 熱能轉換成電能;以及 一第二儲存槽,係連通該第二出口和該第一入口:該 工作流體流出該第二出口進入該第二儲存槽,再從該第二 儲存槽回流至該第一入口,使該工作流體再被該太陽敎能 接收器加熱。 2·如申請專利範圍第丨項所述相變化儲熱式熱能發電系 201241308 統,其中:一第二保溫槽,係容納該第二儲存槽;一第 二相變化材料,係填充在該第二保溫槽與該第二儲存槽 之間。
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