[發(fā)明專利]一種太陽能熱電氣三供系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110173931.8
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102287923A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 苗蕾;種村榮;張明;徐剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F24J2/00
• 分類號: F24J2/00;H02N11/00;C01B3/22
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智;莫瑤江

技術領域

本發(fā)明涉及到太陽能利用技術領域。

背景技術

在能源和環(huán)境問題日益嚴峻的今天，可再生能源的重要利用方式——太陽能的利用正越來越受到關注。在能源使用中，出現(xiàn)以下情況：

(1)利用太陽能溫差發(fā)電是太陽能利用的一種。但利用太陽能溫差發(fā)電時，大部分余熱沒有充分利用，而是以熱量輻射形式浪費了；

(2)在一些化學反應中，常常需要加熱才可以進行反應。在加熱過程中，消耗了大量能量；

(3)居民日常生活中，供暖和生活熱水需要消耗大量能量。

將以上三種情況綜合考慮，將太陽能溫差發(fā)電過種中的余熱，用于一些化學反應的加熱或對生活用水加熱，將大大提高太陽能利用效率以及減少能量消耗。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能熱電氣三供系統(tǒng)及方法，在利用太陽能溫差發(fā)電的同時，將余熱用于化學反應加熱或用于居民供暖與生活熱水。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術方案：一種太陽能熱電氣三供系統(tǒng)，包括將太陽光轉換為熱能的太陽能聚光模塊，可進行溫差發(fā)電及產生熱水的太陽能溫差發(fā)電熱水模塊，可生成氫的燃氣生成模塊；所述太陽能溫差發(fā)電熱水模塊設置在太陽能聚光模塊上。

所述太陽光聚光模塊包括跟蹤支架、設置在跟蹤支架上的跟蹤控制裝置、以及設在跟蹤支架上的聚光反射鏡。跟蹤支架與跟蹤控制裝置保證了太陽光垂直照射至聚光反射鏡，使聚光反射鏡單位面積能量密度最大。

所述太陽能溫差發(fā)電熱水模塊包括玻璃管、第一絕緣導熱材料、溫差電池、第二絕緣導熱材料、其內通有生活用水的方形不銹鋼管，第一絕緣導熱材料和第二絕緣導熱材料分別設置在溫差電池兩個表面，在第一絕緣導熱材料另一面上涂敷有太陽光選擇吸收涂層，所述方形不銹鋼管設在第二絕緣導熱材料的另一面上；所述玻璃管設在聚光反射鏡的聚光面上；在所述溫差電池兩端上分別連接有有充放電控制器、蓄電池和負載并構成連接回路，對溫差電池產生的電能收集儲存或利用。玻璃管減少對外輻射損耗熱能；太陽光選擇吸收涂層用于將太陽光轉換為熱能，從而在溫差電池外側形成一個高溫端；絕緣導熱材料作用一是防止溫差電池漏電，二是將太陽光選擇吸收涂層的熱能傳導至溫差電池高溫端，以及將溫差電池低溫端的熱能導走。從而在溫差電池內外側形成溫差，溫差電池產生電能；方形不銹鋼管中充滿生活用水，對溫差電池低溫端冷卻同時，將帶走的熱能對生活用水進行加熱。生活用水溫度加熱至90℃，將熱能交換至反應容器，為化學反應加熱。

所述燃氣生成模塊反應容器、第一冷凝器、第二冷凝器、丙酮儲存器、氫氣儲存器；所述方形不銹鋼管一端連接有生活用水進口管道，另一端通過反應容器連接到熱水出口管路，所述反應容器還與所述第一冷凝器構成連接回路，所述第一冷凝器另一端連接第二冷凝器，第二冷凝器分別與丙酮儲存器和氫氣儲存器連接。在反應容器進行的化學反應為異丙醇的分解反應。分解生成丙酮和氫；異丙醇、丙酮、氫氣沸點分別為62.5℃、56.5℃、-252.8℃。因此可以通過不同的液化溫度進行分離。異丙醇、丙酮與氫混合氣體進入第一個冷凝器，冷凝器溫度設為60℃，異丙醇液化流回反應容器繼續(xù)分解反應；丙酮與氫混合氣體進入第二個冷凝器，冷凝器溫度設為50℃，丙酮液化流入丙酮儲存器保存；氫收集至氫氣儲存器。

一種太陽能熱電氣三供方法，包括如下步驟：

(1)聚光反射鏡將太陽光聚焦至太陽光選擇吸收涂層，產生高溫熱源；

(2)熱能流過溫差電池外側，形成高溫端；同時生活用水從管道進入方形不銹鋼管，導走熱量，形成低溫端；溫差電池內外側存在溫度差，溫差電池進行溫差發(fā)電；

(3)生活用水在方形不銹鋼管中被加熱至90℃時，然后將熱量以熱交換形式傳導給反應容器(5)，維持異丙醇分解反應生成丙酮和氫；

(4)生活用水熱交換后，溫度降低至50℃左右；此時生活用水可作為供暖或熱水；也可以流入管道導走溫差電池低溫端余熱，然后加熱循環(huán)使用。

本系統(tǒng)，生活用水從管道進入，流至太陽能溫差發(fā)電熱水模塊時，聚光反射鏡將太陽光聚焦至太陽光選擇吸收涂層，產生高溫熱源。熱能流過溫差電池至方形不銹鋼管加熱生活用水。溫差電池內外側存在溫度差，溫差電池進行溫差發(fā)電。發(fā)活用水被加熱至90℃時，將熱量以熱交換形式傳導給反應容器，維持異丙醇分解反應生成丙酮和氫。生成的丙酮和氫儲存，氫可作燃氣使用。生活用水熱交換后，溫度降低至50℃左右。此時生活用水可作為供暖或熱水。也可以流入管道導走溫差電池低溫端余熱，循環(huán)使用。