Устройство получения электрической энергии
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электрической энергии. Устройство получения электрической энергии содержит источник тепловой энергии, средство подачи тепловой энергии от источника к средству преобразования энергии, средство преобразования тепловой энергии в электрическую и средство отвода полученной электроэнергии в электросеть. Средство преобразования тепловой энергии в электрическую содержит, по крайней мере, один преобразующий модуль. Модуль включает в себя, по крайней мере, один излучатель с термолюминесцентным покрытием, фотоэлемент инфракрасного диапазона и концентратор. Концентратор расположен напротив излучателя с термолюминесцентным покрытием и осуществляет концентрацию инфракрасного излучения непосредственно на фотоэлемент инфракрасного диапазона. Фотоэлемент соединен со средством отвода полученной электроэнергии в электросеть. Изобретение позволяет повысить КПД при получении электрической энергии. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электрической энергии.
Известен способ получения электрической энергии, основанный на том, что энергию, полученную, например, путем сжигания горючих материалов, превращают в механическую, а затем в электрическую [Копылов И.П. Электрические машины. М: Энергоатомиздат, 1986, с.348-349]. Установка, работающая по данному способу, как правило, включает источник тепловой энергии, приводящий в действие турбину, которая, в свою очередь, приводит в действие электрический генератор, вырабатывающий электрический ток.
Известны устройства для получения электрической энергии, основанные на том, что энергию, полученную, например, путем сжигания горючих материалов, преобразуют в электрическую с помощью термобатарей. (См. SU 435430, F02N 17/02, 1974).
Недостатком известного способа и устройства является крайне низкий КПД, что вызвано потерями энергии в процессе преобразования тепловой энергии в электрическую.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение КПД при получении электрической энергии.
Для достижения указанного технического результата предлагается устройство получения электрической энергии, содержащее источник тепловой энергии, средство подачи тепловой энергии от источника к средству преобразования энергии, средство преобразования тепловой энергии в электрическую и средство отвода полученной электроэнергии в электросеть, причем средство преобразования тепловой энергии в электрическую содержат, по крайней мере, один преобразующий модуль, включающий в себя излучатель с термолюминесцентным покрытием, фотоэлемент инфракрасного диапазона и концентратор, расположенный напротив излучателя с термолюминесцентным покрытием, осуществляющий концентрацию инфракрасного излучения непосредственно на фотоэлемент инфракрасного диапазона, который соединен со средством отвода полученной электроэнергии в электросеть. Дополнительные отличия устройства заключаются в том, что каждый преобразующий модуль снаружи покрыт теплоизолирующим материалом, а также в том, что средство отвода полученной электроэнергии в электросеть выполнено в виде инвертора преобразования постоянного тока в переменный ток стандартного напряжения.
Предлагаемое изобретение поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами. На которых:
фиг.1 - функциональная электрическая схема устройства по данному изобретению,
фиг.2 - выполнение преобразующего модуля.
Устройство получения электрической энергии содержит источник тепловой энергии 1, множество преобразующих модулей 3, с которыми источник тепловой энергии 1 связан средствами подачи тепловой энергии 2. Каждый из преобразующих модулей 3 электрически соединен со средством отвода полученной электроэнергии в электросеть 4. Средство отвода полученной электроэнергии в электросеть 4 может содержать инвертор, который, в свою очередь, электрически соединен с повышающим электрическим трансформатором. Каждый из преобразующих модулей 3 содержит нагреваемый излучатель с термолюминесцентным покрытием 5, фотоэлемент инфракрасного диапазона 6 и концентратор 7. Напротив каждого излучателя с термолюминесцентным покрытием 5 расположен концентратор 7, осуществляющий концентрацию инфракрасного излучения непосредственно на фотоэлемент инфракрасного диапазона 6, известный, например, из описания к патенту РФ №2222846 (H01L 31/04, опуб. 27.01.2004 г.). Преобразующий модуль 3 покрыт теплоизоляцией для предотвращения потерь тепла. Тепло, получаемое от источника тепловой энергии 1, по средствам подачи тепловой энергии 2 направляют в преобразующие модули 3, которых можно установить бесконечное множество в зависимости от потребности в количестве электроэнергии. Нагреваемые излучатели с термолюминесцентным покрытием 5, в свою очередь, излучают тепловую энергию в инфракрасном диапазоне на концентратор 7, который выполнен в виде параболического или иной формы отражающего зеркала, в фокусе которого располагается фотоэлемент инфракрасного диапазона 6, преобразующий это инфракрасное излучение в электроэнергию. Посредством инверторов (можно использовать любые подходящие из известных инверторов) постоянный электрический ток, получаемый от фотоэлемента инфракрасного диапазона 6, преобразуют в переменный электрический ток стандартного напряжения (380 в, 6 кВ и т.д.) и через повышающие трансформаторы направляют в электрические сети для дальнейшей передачи к потребителю.
Специальное термолюминесцентное покрытие на излучателе предназначается для получения инфракрасного излучения более короткого диапазона, чем при обычной схеме с черным покрытием при данной температуре. Идеально - при нагреве (150-350°С) - переход в видимый диапазон излучения.
При этом потери тепла составляют по энергоустановке в целом около 15%: с уходящими газами парогенератора и через теплоизоляцию паропроводов и преобразующих модулей - 12%, в инверторах и трансформаторах - около 3%.
Потери же тепла при использовании известной схемы «парогенератор-паровая турбина-электрогенератор-эл.трансформатор» составляют около 60%, при этом наибольшие потери имеют место в конденсаторе турбины - около 50%.
1. Устройство получения электрической энергии, содержащее источник тепловой энергии, средство подачи тепловой энергии от источника к средству преобразования энергии, средство преобразования тепловой энергии в электрическую и средство отвода полученной электроэнергии в электросеть, отличающееся тем, что средство преобразования тепловой энергии в электрическую содержит, по крайней мере, один преобразующий модуль, включающий в себя, по крайней мере, один излучатель с термолюминесцентным покрытием, фотоэлемент инфракрасного диапазона и концентратор, расположенный напротив излучателя с термолюминесцентным покрытием, осуществляющий концентрацию инфракрасного излучения непосредственно на фотоэлемент инфракрасного диапазона, который соединен со средством отвода полученной электроэнергии в электросеть.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый преобразующий модуль снаружи покрыт теплоизолирующим материалом.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что средство отвода полученной электроэнергии в электросеть выполнено в виде инвертора преобразования постоянного тока в переменный ток стандартного напряжения.
