DE3010389A1

DE3010389A1 - Mechanical, electrical energy generating system - is heat pump circuit with input to exchanger with output to machine for exploitation of natural or waste heat

Info

Publication number: DE3010389A1
Application number: DE19803010389
Authority: DE
Inventors: Werner Prof. Dipl.-Ing. 4100 Duisburg Hetzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-18
Filing date: 1980-03-18
Publication date: 1981-09-24

Abstract

The mechanical and/or electrical energy generating system using environmental heat is basically a heat-pump installation, comprising at least one circuit containing a heat exchanger, motor-driven compressor and processing machine. A liquefiable gas, functioning as a freezing-mixture, flows through these in succession absorbing heat in the exchanger and releasing energy in the processing machine. Several compressors in series may be fitted. Several circuits may be used, linked by the heat exchangers acting as a condenser for one evaporator. Except in the last, the processing machine is replaced by an expansion valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung von mechani-The invention relates to a system for generating mechanical

scher und/oder elektrischer Energie unter Nutzung von Umgebung wärme, bei dem mit einer Wärmepumpenanlage gearbeitet wird.shear and / or electrical energy using ambient heat, where a heat pump system is used.

In der Technik sind eine ganze Reihe von Möglichkeiten bekannt, vorhandene Energien und Energieformen in andere Energieformen umzuwandeln, wobei die verschiedensten Rohenergieträger zum Einsatz gelangen, um etwa mechanische oder elektrische Energie zu gewinnen. Zur Gewinnung von Wärmeenergie ist man in jUngerer Zeit immer mehr dazu übe;gegangen, der Umgebung Wärme zu entziehen, die sowieso vorhanden ist, wie z.B. das durch die Sonneneinstrahlung vorhandene Wärmepotential im Erdreich oder im Wasser von Fltlssen, Seen, Meeren oder im Grundwasser. Zu diesem Zweck werden Anordnungen verwendet, die als Wärmepumpen bezeichnet werden.A number of possibilities are known to exist in the art Convert energies and forms of energy into other forms of energy, being the most diverse Raw energy sources are used, for example mechanical or electrical energy to win. Recently, more and more people have been working towards generating thermal energy to practice; gone to extract heat from the environment, which is already there, like E.g. the heat potential in the ground due to solar radiation or in the water of rivers, lakes, seas or groundwater. Be for this purpose Used arrangements called heat pumps.

Derartige Wärmepumpen bestehen im wesentlichen aus vier Elementen, nämlich einem erstenWärmetauscher oderVerdampfer, einem Kompressor, einem zweiten Wärmetauscher oder Kondensator und einem Expansionsventil sowie der dazugehörigen Steuerung, wobci man beispielsweise ein verflüssigbares Gas als Kältemittel zirkulieren läßt. Das Kältemittel nimmt im Verdampfer die eine natürlichen Wärmetransportmittel, z.B. Grundwasser, entzogene Wärme auf, wobei das Kältemittel durch Wärmezufuhr verdampft.Such heat pumps essentially consist of four elements, namely a first heat exchanger or evaporator, a compressor, a second Heat exchanger or condenser and an expansion valve and the associated Control system, whereby you can circulate, for example, a liquefied gas as a refrigerant leaves. In the evaporator, the refrigerant takes up a natural heat transport medium, e.g. groundwater, the heat extracted, whereby the refrigerant evaporates through the addition of heat.

Dieser Kältemitteldampf wird vom Verdampfer oder ersten Wäritauscher abgesaugt und im Kompressor auf höheren Druck gebracht, anschließend gibt der Kältemitteldampf mit hoher Temperatur urid entsprechend hohem Druck seine Wärme an das im zweiten Wärme tauscher oder Kondensator strömende Medium ab, wobei das gasförmige Kältemittel wieder in den flüssigen Zustand zurUckkehrt.This refrigerant vapor is from the evaporator or first heat exchanger sucked off and brought to a higher pressure in the compressor, then the refrigerant vapor releases with a high temperature and correspondingly high pressure its heat is transferred to that in the second Heat exchanger or condenser flowing medium from, with the gaseous refrigerant returns to the liquid state.

Schließlich wird das unter hohem Druck stehende Kältemittel im Expansionsventil entspannt und kann dann erneut Wärme aus dem eine Wärmequelle bildenden ersten Wärmetauscher entnehmen.Eventually, the high pressure refrigerant enters the expansion valve relaxes and can then again heat from the forming a heat source remove the first heat exchanger.

Derartige Wärmepumpen werden beispielsweise verwendet, um im Erdboden vorhandene Wärmeenergie auszunutzen, oder aber zur Rückgewinnung von Wärmeenergie, die sonst ungenützt aus Gebäuden oder dergleichen entweicht.Such heat pumps are used, for example, in the ground to utilize existing thermal energy, or to recover thermal energy, which otherwise escapes unused from buildings or the like.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art anzugeben, das eine weitergehende Nutzung der in der Umwelt vorhandenen Umgebungswärme für die verschiedensten Anwendungszwecke ermöglicht, insbesondere zur Erzeugung von -mechanischer und/oder elektrischer Energie.The invention is now based on the object of providing a system of the initially specified type to indicate that a further use of the existing in the environment Enables ambient heat for a wide variety of purposes, in particular for generating mechanical and / or electrical energy.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein System der genannten Art mit mindestens einem Kreislauf auszustatten, der einen Wärmetauscher, einen von einem Motor betätigten Kompressor sowie eine Arbeitsmaschine aufweist, welche nacheinander von einem verflüssigbaren Gas als Kältemittel durchströmt wird, und bei dem das K&ltemittel im Wärmetauscher Wärme aufnimmt, im Kompressor unter Temperaturerhöhung komprimiert wird und sich anschließend in der Arbeitsmaschine entspannt.The solution according to the invention consists in a system of the above Kind to equip with at least one circuit, the one heat exchanger, one having a compressor operated by a motor and a work machine, which is successively flowed through by a liquefiable gas as a refrigerant, and in which the refrigerant absorbs heat in the heat exchanger, below in the compressor Temperature increase is compressed and then in the working machine relaxed.

Bei weiteren Aüsführungsformen des erfindungsgemäßen Systems kann man entweder mehrere hintereinander geschaltete Kompressoren vorsehen oder aber mehrere hintereinander geschaltete Krei släuf e verwenden, die jeweils über einen Wärmetauscher miteinander gekoppelt sind, um das Kältemittel schrittweise auf das gewünschte Temperatur- bzw. Energieniveau zu bringen, mit dem dann die Arbeitsmaschine beaufschlagt wird. Werden vorgeschaltete Kreisläufe vor dem eigentlichen Kreislauf mit der Arbeitsmaschine verwendet, so sind erstere jeweils mit einem Expansionsventil versehen. Die Arbeitsmaschine kann zweckmäßigerweise aus einer gegebenenfalls an einen Generator angeschlossenen Turbine, einem Dampfmotor, einer Dampfmaschine oder dergleichen bestehen, um mechanische oder elektrische Energie zu liefern.In further embodiments of the system according to the invention, you either provide several compressors connected in series or else Use several circuits connected in series, each with one Heat exchangers are coupled to each other to gradually transfer the refrigerant to the Bring the desired temperature or energy level, with which the work machine is applied. Are upstream circuits before the actual circuit used with the working machine, the former are each equipped with an expansion valve Mistake. The work machine can expediently from a possibly turbine connected to a generator, a steam engine, a steam engine or the like exist to provide mechanical or electrical energy.

Den jeweiligen Verwendungszwecken entsprechend kann man als Kältemittel z.B. Fluorkohlenwasserstoffe, Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase, Kohlenwasserstoffe, Ammoniak oder dergleichen verwenden. Das verflUssigbare Gas als Kältemittel nimmt im ersten Wärmetauscher, der als Verdampfer arbeitet, aus der Umgebung, z.B. dem Erdreich oder dzm Grundwasser, Wärme auf. Dabei kann selbstverständlich auch die durch Sonneneinstrahlung in Sonnenkollektoren zur Verfügung stehende Energie ausgenutzt werden.According to the respective purposes, one can use as a refrigerant e.g. fluorocarbons, oxygen, nitrogen, noble gases, hydrocarbons, Use ammonia or the like. The liquefiable gas takes as a refrigerant in the first heat exchanger, which works as an evaporator, from the environment, e.g. the Soil or dzm groundwater, heat on. Of course, the Utilizing the energy available from solar radiation in solar collectors will.

Das auf diese Weise erwärmte Kältemittel wird anschließend vom Kompressor angesaugt und in diesem verdichtet, woraufhin das zusätzlich erwärmte Gas der mechanischen Arbeitsmaschine oder einer Turbine zugeführt wird, in der sich das verflüssigbare Gas als Kältemittel unter Abkühlung ausdehnt und dabei seine innere Energie abgibt. Während das entspannte Gas zum als Verdampfer arbeitenden Wärmetauscher zurückgeführt wird, um erneut Umgebungswärme zur Fortsetzung des Prozesses aufzunehmen, läßt sich die an der Arbeitsmaschine zur Verfügung stehende mechanische Energie entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines Generators als elektrische Energie verwenden.The refrigerant heated in this way is then used by the compressor sucked in and compressed in this, whereupon the additionally heated gas of the mechanical Working machine or a turbine is fed, in which the liquefiable Gas as a refrigerant expands while cooling, releasing its internal energy. While the expanded gas is returned to the heat exchanger working as an evaporator is to take up again ambient heat to continue the process, can the mechanical energy available on the machine either directly or use it as electrical energy with the interposition of a generator.

In Abhängigkeit von den jeweiligen Erfordernissen wird man einen ein- oder mehrstufigen Kreislauf für die Kreisprozesse verwenden, um auf diese Weise den verbesserten Wirkungsgrad von Arbeit maschinen bei höheren Drucken und Temperaturen des sie antreibenden Gases auszunutzen.Depending on the respective requirements, you will find an or use multi-stage cycle for the cycle processes in this way the improved efficiency of work machines at higher pressures and temperatures of the gas that drives them.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausfullrungsbeispielen und unter bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of the description of exemplary embodiments and explained in more detail with reference to the accompanying drawing.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems; Fig. 2 eine zweite, mehrstufige Ausführungsform; Fig. 3 eine weitere, mehrstufige AuGführungsform; und in Fig. 4 ein Energieflußschema des erfindungsgemäßen Systems.The drawing shows in Fig. 1 a schematic representation of a first embodiment of the system according to the invention; Fig. 2 shows a second, multi-stage Embodiment; 3 shows a further, multi-stage embodiment; and in Fig. 4 an energy flow scheme of the system according to the invention.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erkennt man einen Kreislauf 20, der in Strömungsrichtung einen als Verdampfer arbeitenden Wärmetauscher 10, einen von einem Motor 12 angetriebenen Kompresse 11 sowie eine Turbine 13 aufweist, die ihrerseits an einen.In the embodiment according to FIG. 1, a circuit 20 can be seen, the in the flow direction working as an evaporator heat exchanger 10, a by a motor 12 driven compress 11 and a turbine 13, the in turn to one.

Generator 14 angeschlossen ist. Dieser Kreislauf wird von einem geeigneten Kältemittel, z.B. Difluordichlormethanoder einem anderen Fluorkohlenwasserstoff durchströmt. Die Energiezufuhr zum Wärmetauscher 10 känn beispielsweise unter Ausnutzung des Grundwassers erfolgen, das mit einer Pumpe 16 gefordert wird, wie es in Eig. 1 angedeutet ist. Selbstverständlich kann die Umgebungswärme auch in anderer Weise gewonnen werden, nämlich aus StrahlunE energie unter Verwendung von Sonnenkollektoren, aus der Luft, Flußwasser, Abwasser, dem Erdreich sowie aus Abwärme, die in den verschiedensten Betrieben anfällt.Generator 14 is connected. This cycle is made by a suitable one Refrigerant, e.g. difluorodichloromethane or another fluorocarbon flows through. The energy supply to the heat exchanger 10 can, for example, be utilized of the groundwater, which is required with a pump 16, as it is in Eig. 1 is indicated. Of course, the ambient heat can also be used in other ways obtained, namely from radiant energy using solar collectors, from the air, river water, sewage, the soil and from waste heat, which is in the most diverse Operations.

Die Dimensionierung einer derartigen einstufigen Ausführungsform wird entscheidend durch die Temperatur der zur Verfügung stehenden Wärmequelle bestimmt, da das System bei höheren Temperaturen umso wirtschaftlicher arbeiten wird. Geht man etwa bei einer Anlage mittlerer Größe von Grundwasser mit einer Temperatur von etwa 10 bis 1200 aus, so sollte eine Abkühlung des Wassers auf weniger als 4 bis 60C vermieden werden, damit keine Vereisung d-s Verdampfers bzw. Wärmetauschers stattfindet. Diese Bedingung läßt sich erfüllen, wenn das Grundwasser mit einem Durchsatz von ungefähr 9 m3/h zur Verfügung steht.The dimensioning of such a single-stage embodiment is decisively determined by the temperature of the available heat source, because the system will work all the more economically at higher temperatures. Goes for a medium-sized system of groundwater with a temperature of about 10 to 1200 off, so should cool the water to less than 4 to 60C must be avoided so that the evaporator or heat exchanger does not ice up takes place. This condition can be met when the groundwater with a throughput of approximately 9 m3 / h is available.

Die Druck- und Temperaturunterschiede an der Turbine 13 als Arbeitsmaschine werden vom Kompressor 11 bestimmt. Werden beispielsweise ein Kompressor 11 mit einer elektrischen Anschlußleistung von ca. 20 kW sowie Difluordichlormethan als Kältemittel verwendet, so lassen sich bei einer Temperatur von 550C Drucke von ungefähr 15 bar erreichen. Bei diesem Beispiel beträgt die vom Kompressor abgegebene Leistung 66,67 kW, so daß dem verflüssigbaren Gas als Kältemittel im Wärmetauscher eine Leistung von 46,67 kW zugefUhrt werden muß.The pressure and temperature differences on the turbine 13 as a working machine are determined by the compressor 11. For example, a compressor 11 with a electrical connection power of approx. 20 kW and difluorodichloromethane as a refrigerant used, pressures of about 15 bar can be achieved at a temperature of 550C reach. In this example, the power delivered by the compressor is 66.67 kW, so that the liquefiable gas as a refrigerant in the heat exchanger has an output of 46.67 kW must be supplied.

Dieses so verdichtete Kältemittel wird in gasförmigem Zustand der Turbine zugeführt, wo es unter Abgabe von Arbeit expansiert und abkühlt, wobei in dr für eine zugeführte Leistung von 66,67 kW dimensionierten Turbine Verluste in der Größenordnung von ungefähr 13,33 kW entstehen. Damit kann der Generator eine Leistung in der Gößenordnung von 50 kW abgeben, wenn man seinen Wirkungsgrad berücksichtigt.This refrigerant compressed in this way becomes the in gaseous state Turbine, where it expands and cools while releasing work, being in dr for an input power of 66.67 kW dimensioned turbine losses in of the order of magnitude of approximately 13.33 kW. This allows the generator to do a Output power in the order of magnitude of 50 kW, if you take its efficiency into account.

Bei der Dimensionierung der Anordnung ist dafür zu sorgen, daß der Unterdruck auf der Ansaugseite des Kompressors 11 so groß ist, daß das aus der Turbine 13 austretende Kältemittel sich soweit abkühlen kann, daß es wieder in der Lage ist, Wärmeeneri im Wärmetauscher 10 aufzunehmen. In der Praxis ergibt sich dafür beim oben beschriebenen Beispiel eine Temperatur von ungefähr 3 bis 40C, damit das System vernünftig arbeitet.When dimensioning the arrangement, care must be taken that the Negative pressure on the suction side of the compressor 11 is so great that that from the turbine 13 leaking refrigerant can cool down to the point where it can again is to take up Wärmeeneri in the heat exchanger 10. In practice this results in the example described above, a temperature of about 3 to 40C, so that the System is working properly.

Es erscheint einsichtig, daß die bei der Turbine 13 gewonnene mechanische Arbeit in verschiedenster Weise weiterverarbeitet werden kann, beispielsweise zum Betrieb von Wasserpumpen bei Pumpspeicherwerken oder ganz allgemein als Antriebs einrichtung, nicht zuletzt für einen Generator 14. Gegenüber herkömmlichen Dampfkraftwerken kann in vorteilhafter Weise der sonst hinter der Turbine 13 erforderliche Kondensator entfallen, der sonst beträchtliche Abwärmeverluste mit sich bringt. Stattdessen kann die enthaltene Restenergie des Kältemittels im Kreislauf verbleiben, ohne daß ihr Entzug unbedingt erforderlich wäre.It appears understandable that the mechanical obtained with the turbine 13 Work can be processed in a variety of ways, for example to Operation of water pumps at Pump storage plants or in general as a drive device, not least for a generator 14. Compared to conventional Steam power plants can in an advantageous manner the otherwise required behind the turbine 13 There is no need for a condenser, which otherwise entails considerable waste heat losses. Instead, the residual energy contained in the refrigerant can remain in the circuit, without their withdrawal being absolutely necessary.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt, in der man mehrere, von Motoren angetriebene Kompressoren 11 erkennt, die in Strömungsrichtung hintereinander geschaltet sind, um besonders hohe Temperaturen und Drucke beim zirkulierenden, verflüssigbaren Gas als Kältemittel zu erreichen. In der eingangs beschriebenen Weise nimmt das Gas im Verdampfer bzw. Wärmetauscher 10 Umgebungswärme auf und wird im ersten Kompressor 11 auf einen Druck p1 verdichtet, was mit einer Temperaturerhöhung auf die Temperatur T1 einhergeht. Das so erwärmte Gas wird dem nächsten Kompressor 11 zugeführt, der das Gas auf einen höheren Druck P2 komprimiert, so daß seine Temperatur auf den höheren Wert T2 steigt. Diese Druck- und Temperaturerhöhung, die in der gewünschten Anzahl von Stufen erfolgen kann, sorgt jeweils für eine Druck- bzw. Temperaturzunahme um Llp bzw. AT. Das auf diese Weise komprimierte und erwärmte Gas wird nach dem letzten Kompressor der Turbine 13 zugeführt, kühlt sich unter Entspannung ab und gelangt wieder zum Wärmetauscher 10.Another embodiment is shown in Fig. 2, in which one several, motor-driven compressors 11 recognizes, which in the direction of flow are connected in series to avoid particularly high temperatures and pressures during circulating, Achieve liquefiable gas as a refrigerant. In the initially described Way, the gas in the evaporator or heat exchanger 10 absorbs ambient heat and becomes compressed in the first compressor 11 to a pressure p1, which results in a temperature increase is associated with the temperature T1. The gas heated in this way is used for the next compressor 11 supplied, which compresses the gas to a higher pressure P2, so that its temperature increases to the higher value T2. This pressure and temperature increase, which in the desired number of stages can take place, each ensures a pressure or Temperature increase by Llp or AT. That compressed and heated in this way Gas is fed to the turbine 13 after the last compressor and is subcooled Relaxation ceases and returns to the heat exchanger 10.

Eine weitere Ausführungsform des Systems ist in Fig. 3 dargestellt, in der man drei hintereinander geschaltete Kreisläufe 30, 40 und 20 erkennt, ohne daß das System auf drei derartige Kreisläufe beschränkt ist. Im ersten Kreislauf 30 nimmt das verflüssigbare Gas als Kältemittel Umgebungswärme aus dem ersten WärFbhcauscher 10 auf, wird im Kompressor 11 unter Erhöhung seiccs Druckes und seiner Temperatur verdichtet und gibt seine Wärmeenergie im nächsten Wärmetauscher 10 an die zweite Stufe ab. Das Kältemittel in der ersten Stufe selbst durchströmt anschließend ein Expansionsventil 15, bevor es zum ersten Wärmetauscher 10 zurückkehrt, um erneut Umgebungswärme aufzunehmen.Another embodiment of the system is shown in Fig. 3, in which one recognizes three circuits 30, 40 and 20 connected in series, without that the system is limited to three such circuits. In the first cycle 30, the liquefiable gas takes ambient heat as a refrigerant from the first heat exchanger 10 on, is in the compressor 11 while increasing seiccs Pressure and compresses its temperature and releases its thermal energy in the next heat exchanger 10 to the second stage. The refrigerant flows through itself in the first stage then an expansion valve 15 before it returns to the first heat exchanger 10, to absorb the ambient heat again.

Der Kreislauf 40 als zweite Stufe ist in gleicher Weise aufgebaut wie der Kreislauf 30, wobei das dort strömende verflUssigbare Gas bereits mit höherer Temperatur zu seinem Kompressor 11 gelangt und auf ein noch höheres Temperatur- und Energieniveau gebracht wird. Gegebenenfalls unter Zwischenschaltung weiterer, analog ausgebildeter Stufen wird schließlich der Wärmetauscher 10 der letzten Stufe im Kreislauf 20 beaufschlagt, der den gleichen Aufbau hat wie die anhand der Fig. 1 beschriebene Ausführungsform, mit der Abweichung, daß er seine Wärmeenergie nicht direkt aus der Umgebungswärme bezieht, sondern unter Zwischenschaltung der entsprechenden Anzahl von Stufen.The circuit 40 as the second stage is constructed in the same way like the circuit 30, whereby the liquefiable gas flowing there already has a higher Temperature reaches its compressor 11 and to an even higher temperature and energy level is brought. If necessary with the interposition of further, In stages designed analogously, the heat exchanger 10 becomes the last stage applied in circuit 20, which has the same structure as that based on FIG. 1 embodiment described, with the difference that it does not use its thermal energy directly from the ambient heat, but with the interposition of the appropriate Number of stages.

Bei einer derartigen Ausführungsform wird im Kondensator der ersten Stufe das Gas auf eine Temperatur gebracht, die um aT über der Umgebungstemperatur liegt, wobei der Kondensator der ersten Stufe und der Verdampfer der zweiten Stufe eine Einheit bilden. Im Kondensator der zweiten Stufe liefert die Wärme pumpe dann einen entsprechenden weiteren Temperatursprung, so (i.In such an embodiment, the first in the capacitor Stage brought the gas to a temperature aT above ambient temperature is, with the first stage condenser and the second stage evaporator form a unit. The heat pump then delivers in the second stage condenser a corresponding further temperature jump, so (i.

sich in den jeweiligen Stufen bzw. Kreisläufen die Temperatur des verflüssigbaren Gases in vorgegebenen Intervallen erhöhen läßt. Mehrstufige Anordnungen der oben beschriebenen Art lassen sich in vorteilhafter Weise verwenden, um eine gute Abstimmung der Kompressoren auf die jeweiligen Drucke und Temperaturen vorzunehmen sowie der Turbine die erforderlichen Druck- und Temperaturgradienten in ausreichender Höhe zur Verfügung zu stellen.the temperature of the in the respective stages or circuits Liquefiable gas can increase at predetermined intervals. Multi-level arrangements of the type described above can be used in an advantageous manner to a Make sure that the compressors are well matched to the respective pressures and temperatures as well as the turbine the required pressure and Temperature gradient to be made available in sufficient amount.

Fig. 4 zeigt schließlich ein Energieflußschema; bei dem die Energie des komprimierten Gases mit 100 % angesetzt ist, wobei ca. 70 t aus der Umgebung stammen, während 30 % aus dem Kompresso: bzw. dem Motor stammen. Da mehrstufige Turbinen einen Wirkungsgrad von ungefähr 0,8 und Generatoren einen Wirkungsgrad von ca. 0,95 besitzen, lassen sich-bei der Zuführung von 30 % elektrischer Antriebs energie beim Motor 75 % elektrischer Energie gewinnen, so daß sich eine Leistungsziffer von 2,5 ergibt. Dabei sind Verluste untergeordneter Bedeutung, wie sie etwa durch Rohrleitungen, Steuer- und Regeleinrichtungen hervorgerufen werden, nicht berücksichtigt, da aie vernachlässigbar sind.Finally, FIG. 4 shows an energy flow diagram; where the energy of the compressed gas is set at 100%, with approx. 70 t from the area originate, while 30% originate from the compressor: or the engine. Since multi-level Turbines have an efficiency of approximately 0.8 and generators an efficiency of approx. 0.95 can be -with the supply of 30% electric drive energy in the engine gain 75% electrical energy, so that a performance figure of 2.5 results. Losses are of secondary importance, such as those caused by Pipelines, control and regulating devices are not taken into account, since they are negligible.

Mit dem erfindungsgem&Ben System kann in vorteilhafter Weise auch die auf niedrigem Temperaturniveau zur Verfügung gestellte Wärmeenergie ausgenutzt werden, sowie. ferner die Abwärme der verschiedensten Produktionsprozesse in der Wirtschaft, die ständig anfällt Verwendet man derartige Rohenergieträger zur Beheizung von Wärmetauschern, so läßt sich auch bei vorhandenen Kraftwerken der Wirkungsgrad beträchtlich verbessern. In einem gewissen Umfang ist auch eine Speicherung von Abwärme und ihre bedarfsweise Nutzung zur Erzeugung von elektrischer Energie möglich, da Abwärme stets in Verbindung mit Gasen, Flüssigkeiten oder festen Stoffen auftritt.With the inventive & Ben system can also in an advantageous manner utilizes the thermal energy made available at a low temperature level be, as well. also the waste heat from various production processes in the Economy that arises constantly If you use such raw energy sources for heating of heat exchangers, the efficiency of existing power plants improve considerably. To a certain extent, there is also a storage of Waste heat and its use as required to generate electrical energy is possible, because waste heat always occurs in connection with gases, liquids or solid substances.

Die von einem solchen System gelieferte elektrische Energie kann dabei sowohl im Grundlastbereich als auch im Spitzenlastbereich in wirtschaftlicher Weise zur Verfügung gestellt werden, eignet sich aber auch z.B. zum Antrieb von Förderpumpen, so daß man mit einem Wasserhochspeicher potentielle Energie speichern kann. Das System kann dabei dezentral arbeiten, bei vergleichsweise minimalen Anlaufzeiten Spitzenlasten abdecken und somit Versorgungsnetze entlasten. Dabei kann in vorteilhafter Weise Abwärme verarbeitet werden, die sonst eine unerwünschte Umweltbelastung mit sich bringt.The electrical energy supplied by such a system can thereby both in the base load range and in the peak load range in an economical manner to provide, but is also suitable e.g. for driving of feed pumps, so that one can store potential energy with a high water storage tank can. The system can work decentrally with comparatively minimal startup times Cover peak loads and thus relieve supply networks. This can be advantageous Wise waste heat can be processed, which would otherwise have an undesirable environmental impact brings itself.

Wendet man das erfindungsgemäße System auf ein Kraftwerk an, bei dem ein verflüssigbares Gas (meistens Wasser) einen Verdampfer (Heizkessel), die Turbine und einen Kondensator durchströmt, so wird gemäß der Erfindung in die Heißdampfleitung zwischen Kessel und Turbine ein Kompressor eingebaut. Dadurch kann der Kondensator mit seinen hohen Abwärmeverlusten entfalleri.If the system according to the invention is applied to a power plant in which a liquefiable gas (mostly water) an evaporator (boiler), the turbine and flows through a condenser, so according to the invention in the superheated steam line A compressor is installed between the boiler and the turbine. This allows the capacitor with its high waste heat losses entfalleri.

Während beim herkömmlichen Kraftwerk vor allem der Kondensator für eine erhöhte Druckdifferenz an der Turbine sorgt, wird diese Funktion in wesentlich wirtschaftlicherer Weise vom Kompressor übernommen. Dabei ist es beim erfindungsgemäßen System grundsätzlich gleichgültig, ob das Gas im flüssigen oder gasförmigen Zustand in den Wärmetauscher (Verdampfer) eintritt, jedoch ist es besonders wirtschaftlich, wenn däs Gas einen ichst hohen volumetrischen Wirkungsgrad (Kälteleistung) hat.While in the conventional power plant, the capacitor for an increased pressure difference on the turbine ensures this function becomes essential more economical way taken over by the compressor. It is with the invention System basically does not matter whether the gas is in the liquid or gaseous state enters the heat exchanger (evaporator), but it is particularly economical if the gas has a high volumetric efficiency (cooling capacity).

Claims

System for generating mechanical and / or electrical energy using ambient heat claims system for generating mechanical and / or electrical energy using ambient heat, in which with a Heat pump system is working, characterized by at least one circuit (20), the heat exchanger (10) a compressor operated by an engine (11) and a working machine (13, 14), which one after the other Liquefiable gas flowed through as refrigerant, and in which the refrigerant absorbs heat in the heat exchanger (10), in the compressor (all) with an increase in temperature is compressed and then relaxed in the working machine tal3, 14).

2. System according to claim 1, characterized in that the circuit (20) has several compressors (11) connected in series, which are powered by the refrigerant before it enters the working machine (13, 14).

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that several Circuits (30, 40, 20) connected in series are provided, each of which Transmitter a heat exchanger (10) are coupled to one another and in which the last Circuit (20) is connected to the working machine (13, 14 ?, while in the upstream circuits (30 40), the refrigerant by means of heat exchangers (10) and compress ren (11) is brought to ever higher temperature levels, so that the condensers of one stage each on the evaporator of the next stage work.

4. System according to claim 3, characterized in that the upstream Circuits (30, 40) each have an expansion valve (15).

5. System according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the working machine (13, 14) consists of a connected to a generator (14) Turbine (13) consists.