TW201241308A - Phase change thermal storage heat power generation system - Google Patents

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)

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。