JPH02149772A - 太陽熱発電用の蓄熱システム - Google Patents
太陽熱発電用の蓄熱システムInfo
- Publication number
- JPH02149772A JPH02149772A JP63300568A JP30056888A JPH02149772A JP H02149772 A JPH02149772 A JP H02149772A JP 63300568 A JP63300568 A JP 63300568A JP 30056888 A JP30056888 A JP 30056888A JP H02149772 A JPH02149772 A JP H02149772A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat storage
- storage device
- melting point
- circulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は太陽熱発電システムに係り、特に、宇宙空間で
用いるのに好適な太陽熱発電用の蓄熱システムに関する
。
用いるのに好適な太陽熱発電用の蓄熱システムに関する
。
宇宙で用いる太陽熱発電システムでは、人工衛星の地球
周回に伴って発生する日照時、日陰時にかかわらず、安
定して発電する必要があるため、蓄熱システムが必要と
なる。
周回に伴って発生する日照時、日陰時にかかわらず、安
定して発電する必要があるため、蓄熱システムが必要と
なる。
従来、宇宙での太陽熱発電システム用の蓄熱システムに
ついては、第２５回日本伝熱シンポジウム講演論文集、
ｐｐ１３３−１３５．（１９８８−６）で論じられてい
る。同文献では、循環熱媒体としてガスを用いるクロー
ズド・プレイトン・サイクル（ＣＢ Ｃ）による宇宙太
陽熱発電システムのための蓄熱システムとして、潜熱型
の蓄熱材を充填した蓄熱カプセルと伝熱管とを内蔵した
ヒートパイプとを受熱器内に配置し、日陰および日照の
繰り返しによる循環熱媒体の温度変化を緩和している。
ついては、第２５回日本伝熱シンポジウム講演論文集、
ｐｐ１３３−１３５．（１９８８−６）で論じられてい
る。同文献では、循環熱媒体としてガスを用いるクロー
ズド・プレイトン・サイクル（ＣＢ Ｃ）による宇宙太
陽熱発電システムのための蓄熱システムとして、潜熱型
の蓄熱材を充填した蓄熱カプセルと伝熱管とを内蔵した
ヒートパイプとを受熱器内に配置し、日陰および日照の
繰り返しによる循環熱媒体の温度変化を緩和している。
上記の従来技術では、下記の理由により循環熱媒体の温
度変化の緩和には限界がある。すなわち、潜熱型の蓄熱
材は熱伝導率が金属類に比較して二桁程度小さい。また
、宇宙空間では溶融状態でも、熱対流による伝熱促進効
果を期待できない。そのため、日陰時の放熱時には、蓄
熱材の凝固の進展に伴って同相部分が厚くなるため、溶
融している蓄熱材と循環熱媒体の間の熱抵抗が急激に増
加し、放熱能力が低下する。これにより、放熱開始直後
には循環熱媒体は蓄熱材の融点に近い温度まで加熱され
るが、その後、熱抵抗の増加により急激に蓄熱材の放熱
能力が低下して循環熱媒体を十分加熱できなくなる。
度変化の緩和には限界がある。すなわち、潜熱型の蓄熱
材は熱伝導率が金属類に比較して二桁程度小さい。また
、宇宙空間では溶融状態でも、熱対流による伝熱促進効
果を期待できない。そのため、日陰時の放熱時には、蓄
熱材の凝固の進展に伴って同相部分が厚くなるため、溶
融している蓄熱材と循環熱媒体の間の熱抵抗が急激に増
加し、放熱能力が低下する。これにより、放熱開始直後
には循環熱媒体は蓄熱材の融点に近い温度まで加熱され
るが、その後、熱抵抗の増加により急激に蓄熱材の放熱
能力が低下して循環熱媒体を十分加熱できなくなる。
また、日照時には、受熱器で集熱された太陽熱は、蓄熱
器に蓄熱されると同時に、その残りの熱により循環熱媒
体を加熱する。このときは蓄熱材の融解の進展に伴って
液相部分が厚くなるため、溶融している蓄熱材と循環熱
媒体の間の熱抵抗が伝熱管全体にわたって急激に増加し
、蓄熱能力が低下する。これにより、日照開始直後は蓄
熱材の融点付近以上には循環熱媒体の温度は上昇しない
が、その後、蓄熱能力の低下により循環熱媒体の温度が
大きく上昇する。
器に蓄熱されると同時に、その残りの熱により循環熱媒
体を加熱する。このときは蓄熱材の融解の進展に伴って
液相部分が厚くなるため、溶融している蓄熱材と循環熱
媒体の間の熱抵抗が伝熱管全体にわたって急激に増加し
、蓄熱能力が低下する。これにより、日照開始直後は蓄
熱材の融点付近以上には循環熱媒体の温度は上昇しない
が、その後、蓄熱能力の低下により循環熱媒体の温度が
大きく上昇する。
そのため、熱機関の入口の循環熱媒体の温度が大きく変
動するとどう問題点があった。この温度変動は、受熱器
、熱機関などの信頼性や性能に悪影響を与える。
動するとどう問題点があった。この温度変動は、受熱器
、熱機関などの信頼性や性能に悪影響を与える。
本発明の目的は、熱機関入口の循環熱媒体の温度を安定
にできる宇宙太陽熱発電用の蓄熱システムを提供するこ
とにある。
にできる宇宙太陽熱発電用の蓄熱システムを提供するこ
とにある。
上記の目的は、集光器、受熱器、蓄熱器、熱機関、及び
、循環熱媒体の配管を含む宇宙太陽熱発電システムにお
いて、蓄熱器を複数の領域に分割し、循環熱媒体の上流
側に融点ＴＨの第一潜熱型蓄熱器を、下流側に融点ＴＬ
の第二潜熱型蓄熱器を配置し、それぞれの融点をＴ ｏ
＞ Ｔ Ｌとすることにより達成される。
、循環熱媒体の配管を含む宇宙太陽熱発電システムにお
いて、蓄熱器を複数の領域に分割し、循環熱媒体の上流
側に融点ＴＨの第一潜熱型蓄熱器を、下流側に融点ＴＬ
の第二潜熱型蓄熱器を配置し、それぞれの融点をＴ ｏ
＞ Ｔ Ｌとすることにより達成される。
本発明の蓄熱システムの作用原理を、循環熱媒体として
ヘリウム等のガスを用いた場合について説明する。これ
は、有機熱媒体などの相変化物質を用い、その臨界圧以
上の運転圧力で運転する場合とほぼ同様である。
ヘリウム等のガスを用いた場合について説明する。これ
は、有機熱媒体などの相変化物質を用い、その臨界圧以
上の運転圧力で運転する場合とほぼ同様である。
日陰時には、上流側の第一の潜熱型蓄熱器は、日陰開始
直後よりしばらくの間は融点ＴＭの近くまで循環熱媒体
を加熱する。放熱能力が低下してくると時間の経過と共
にその温度は低下する。
直後よりしばらくの間は融点ＴＭの近くまで循環熱媒体
を加熱する。放熱能力が低下してくると時間の経過と共
にその温度は低下する。
方、下流の第二潜熱型蓄熱器は流入する循環熱媒体の温
度Ｔが１５以上である間は蓄熱することにより循環熱媒
体より除熱し、流入する＠慄然媒体の温度ＴがＴＬ以下
となると放熱することにより循環熱媒体を加熱する。
度Ｔが１５以上である間は蓄熱することにより循環熱媒
体より除熱し、流入する＠慄然媒体の温度ＴがＴＬ以下
となると放熱することにより循環熱媒体を加熱する。
日照時には、受熱器で受熱された熱は第一潜熱型蓄熱器
に蓄熱されると共に、循環熱媒体を融点Ｔ ｏに近い温
度まで加熱する。第一潜熱型蓄熱器の蓄熱能力が低下し
てくると循環熱媒体の温度がさらに高くなる。この時、
下流の第二の潜熱型蓄熱器は流入する循環熱媒体の温度
ＴがＴし以下である間は放熱することにより循環熱媒体
を加熱し、１５以上となると蓄熱することにより循環熱
媒体より除熱する。
に蓄熱されると共に、循環熱媒体を融点Ｔ ｏに近い温
度まで加熱する。第一潜熱型蓄熱器の蓄熱能力が低下し
てくると循環熱媒体の温度がさらに高くなる。この時、
下流の第二の潜熱型蓄熱器は流入する循環熱媒体の温度
ＴがＴし以下である間は放熱することにより循環熱媒体
を加熱し、１５以上となると蓄熱することにより循環熱
媒体より除熱する。
すなわち、上流側の第一潜熱型蓄熱器の蓄／放熱能力の
変化による循環熱媒体の温度の変化を、下流側の第二の
潜熱型蓄熱器の蓄／放熱により緩和できるので、これに
より、熱機関へ流入する蒸気の温度を安定化することが
できる。
変化による循環熱媒体の温度の変化を、下流側の第二の
潜熱型蓄熱器の蓄／放熱により緩和できるので、これに
より、熱機関へ流入する蒸気の温度を安定化することが
できる。
以下、本発明の一実施例を第１図、第２図により説明す
る。第１図は本発明の一実施例である蓄熱システムを含
む宇宙用太陽熱発電システムの系統図である。第２図は
第１図の発電システムの動作を示す説明図である。
る。第１図は本発明の一実施例である蓄熱システムを含
む宇宙用太陽熱発電システムの系統図である。第２図は
第１図の発電システムの動作を示す説明図である。
第１図において、集光鏡１の焦点付近にキャビティ型の
受熱器２が配置され、その受熱器２の内部に集熱管とし
て複数本のヒートパイプ３が円周上に配置されている。
受熱器２が配置され、その受熱器２の内部に集熱管とし
て複数本のヒートパイプ３が円周上に配置されている。
このヒートパイプ３の下部には融点’ｒｏの蓄熱材を内
蔵した高融点潜熱型蓄熱器４が設けられている。循環熱
媒体５を輸送する循環熱媒体配管６は、受熱器２でピー
１〜バイブ３の下部に伝熱的に接続され、低融点潜熱型
蓄熱器７、圧力調整弁１５、タービン９、再生熱交換器
１０、冷却器１１、ポンプ１２、及び、再生熱交換器１
０を経て、受熱器２に戻る。低融点潜熱型蓄熱器７の内
部には、融点ＴＬの蓄熱材を内蔵した複数の蓄熱カプセ
ル１４が設けられ、蓄熱力プセル１４と循環熱媒体５と
の間で熱交換可能である。
蔵した高融点潜熱型蓄熱器４が設けられている。循環熱
媒体５を輸送する循環熱媒体配管６は、受熱器２でピー
１〜バイブ３の下部に伝熱的に接続され、低融点潜熱型
蓄熱器７、圧力調整弁１５、タービン９、再生熱交換器
１０、冷却器１１、ポンプ１２、及び、再生熱交換器１
０を経て、受熱器２に戻る。低融点潜熱型蓄熱器７の内
部には、融点ＴＬの蓄熱材を内蔵した複数の蓄熱カプセ
ル１４が設けられ、蓄熱力プセル１４と循環熱媒体５と
の間で熱交換可能である。
高融点潜熱型蓄熱器４の融点Ｔ１１、低融点潜熱型蓄熱
器７の融点Ｔしは当然のことであるが、Ｔ）ｌ ＞
Ｔ＋。
器７の融点Ｔしは当然のことであるが、Ｔ）ｌ ＞
Ｔ＋。
本実施例では、循環熱媒体５としてヘリウムガスを用い
、高融点潜熱型蓄熱器４の蓄熱材としてＬｉＦ（融点Ｔ
＋＋＝１１２１°Ｋ）、低融点潜熱型蓄熱器７の蓄熱材
としてＮａＦ（７５％）とＭ ｇ Ｆ ２（２５％）の
混合塩（融点ＴＬ＝１．１０５°Ｋ）を用いた。また、
日照期間中における受熱器２の積分積熱量を日照及び日
陰時の発電に必要な積分熱量に等しくできるだけの集光
ｔＡ１の大きさとした。
、高融点潜熱型蓄熱器４の蓄熱材としてＬｉＦ（融点Ｔ
＋＋＝１１２１°Ｋ）、低融点潜熱型蓄熱器７の蓄熱材
としてＮａＦ（７５％）とＭ ｇ Ｆ ２（２５％）の
混合塩（融点ＴＬ＝１．１０５°Ｋ）を用いた。また、
日照期間中における受熱器２の積分積熱量を日照及び日
陰時の発電に必要な積分熱量に等しくできるだけの集光
ｔＡ１の大きさとした。
第１図に示した宇宙太陽熱発電システムの動作を、蓄熱
システムの作用を中心に第２図により説明する。
システムの作用を中心に第２図により説明する。
第２図は循環熱媒体５の流量Ｇｏ （循環流量）を一定
としたときの日陰及び日照時における循環熱媒体の受熱
器出口温度ＴＲ、タービン入口温度ＴＴ、低融点潜熱型
蓄熱器７の放熱量Ｑ。ｔｉｔ 、及び、吸熱量Ｑ、。の
時間変化を示している。
としたときの日陰及び日照時における循環熱媒体の受熱
器出口温度ＴＲ、タービン入口温度ＴＴ、低融点潜熱型
蓄熱器７の放熱量Ｑ。ｔｉｔ 、及び、吸熱量Ｑ、。の
時間変化を示している。
同図の受熱器出口温度Ｔｎに示すように、受熱器２に流
入した低温の循環熱媒体５は、日陰開始時には高融点潜
熱型蓄熱器４の放熱により融点Ｔ Ｉの近くまで加熱さ
れるが、時間の経過とともに放熱能力が低下し、受熱器
の出口温度ＴＲは急激に低下する。低融点潜熱型蓄熱器
７では、その蓄熱材融点ＴＬより高温の循環熱媒体５が
流入している間は蓄熱し、タービン入口温度ＴＴを下げ
るように作用する。その後、受熱器出口温度ＴＨがＴＬ
より低下した時点で、放熱を開始し、タービン入口温度
ＴＴ を高めるように作用する。
入した低温の循環熱媒体５は、日陰開始時には高融点潜
熱型蓄熱器４の放熱により融点Ｔ Ｉの近くまで加熱さ
れるが、時間の経過とともに放熱能力が低下し、受熱器
の出口温度ＴＲは急激に低下する。低融点潜熱型蓄熱器
７では、その蓄熱材融点ＴＬより高温の循環熱媒体５が
流入している間は蓄熱し、タービン入口温度ＴＴを下げ
るように作用する。その後、受熱器出口温度ＴＨがＴＬ
より低下した時点で、放熱を開始し、タービン入口温度
ＴＴ を高めるように作用する。
つぎに１日照が始まると、受熱器で受熱された熱は高融
点潜熱型蓄熱器４に蓄熱されると共に、循環熱媒体５を
融点Ｔ１１に近い温度まで加熱する。
点潜熱型蓄熱器４に蓄熱されると共に、循環熱媒体５を
融点Ｔ１１に近い温度まで加熱する。
高融点潜熱型蓄熱器４の蓄熱能力が低下してくると受熱
器出口温度ＴＲがさらに高くなる。この時。
器出口温度ＴＲがさらに高くなる。この時。
下流の低融点潜熱型蓄熱器は受熱器出口温度ＴＲがＴＬ
以下である間は放熱することにより循環熱媒体を加熱し
、ＴＬ以上となると蓄熱することにより循環熱媒体より
除熱する。
以下である間は放熱することにより循環熱媒体を加熱し
、ＴＬ以上となると蓄熱することにより循環熱媒体より
除熱する。
これらの作用により、受熱器出口温度ＴＲの変動に比較
してタービン入口蒸気温度ＴＴの変動を小さくできる。
してタービン入口蒸気温度ＴＴの変動を小さくできる。
本発明の他の実施例を第３図に示す。本実施例では受熱
器１の出口側の循環熱媒体配管５に高融点潜熱型蓄熱器
２４を、さらに、高融点潜熱型蓄熱器２４の出口側に低
融点潜熱型蓄熱器２７を、それぞれ設けた。このように
構成することにより、第１図と同様の効果が得られ、受
熱器１の寸法等に制約されることなく蓄熱器の配置が可
能になる。
器１の出口側の循環熱媒体配管５に高融点潜熱型蓄熱器
２４を、さらに、高融点潜熱型蓄熱器２４の出口側に低
融点潜熱型蓄熱器２７を、それぞれ設けた。このように
構成することにより、第１図と同様の効果が得られ、受
熱器１の寸法等に制約されることなく蓄熱器の配置が可
能になる。
本発明によれば、熱機関へ流入する循環熱媒体の温度を
安定化することができる。
安定化することができる。
第１図は本発明の一実施例の太陽熱発電システムの系統
図、第２図は第１図の発電システムの動作の説明図、第
３図は本発明の他の実施例の太陽熱発電システムの系統
図である。 １・・・集光鏡、２・・・受熱器、３・・・ヒートパイ
プ、４゜２４・・・高融点潜熱型蓄熱器、５・・・循環
熱媒体、６・・・循環熱媒体配管、７，２７・・・低融
点潜熱型蓄熱器、９・・タービン、１０ ・再生熱交換
器、１１・・冷却器、１２・・・ポンプ、１５・・・弁
、１４・・・蓄熱カプセル。 第 図 第 図
図、第２図は第１図の発電システムの動作の説明図、第
３図は本発明の他の実施例の太陽熱発電システムの系統
図である。 １・・・集光鏡、２・・・受熱器、３・・・ヒートパイ
プ、４゜２４・・・高融点潜熱型蓄熱器、５・・・循環
熱媒体、６・・・循環熱媒体配管、７，２７・・・低融
点潜熱型蓄熱器、９・・タービン、１０ ・再生熱交換
器、１１・・冷却器、１２・・・ポンプ、１５・・・弁
、１４・・・蓄熱カプセル。 第 図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、集光器、受熱器、蓄熱器、熱機関、及び、循環熱媒
体の配管を含む太陽熱発電システムにおいて、 前記蓄熱器を複数の領域に分割し、前記循環熱媒体の上
流側に融点Ｔ＿Ｈの第一潜熱型蓄熱器を、下流側に融点
Ｔ＿Ｌの第二潜熱型蓄熱器を、それぞれ、配置し、Ｔ＿
Ｈ＞Ｔ＿Ｌとしたことを特徴とする太陽熱発電用の蓄熱
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300568A JPH02149772A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 太陽熱発電用の蓄熱システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300568A JPH02149772A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 太陽熱発電用の蓄熱システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02149772A true JPH02149772A (ja) | 1990-06-08 |
Family
ID=17886405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63300568A Pending JPH02149772A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 太陽熱発電用の蓄熱システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02149772A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021525333A (ja) * | 2018-05-23 | 2021-09-24 | ザ ユニバーシティー コート オブ ザ ユニバーシティー オブ エジンバラＴｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｃｏｕｒｔ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ | 超高温熱エネルギー貯蔵システム |
| JP2024519080A (ja) * | 2021-07-19 | 2024-05-08 | 營嘉科技股▲ふん▼有限公司 | 蓄熱蓄圧循環発電システム及びその制御方法 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63300568A patent/JPH02149772A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021525333A (ja) * | 2018-05-23 | 2021-09-24 | ザ ユニバーシティー コート オブ ザ ユニバーシティー オブ エジンバラＴｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｃｏｕｒｔ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ | 超高温熱エネルギー貯蔵システム |
| JP2024519080A (ja) * | 2021-07-19 | 2024-05-08 | 營嘉科技股▲ふん▼有限公司 | 蓄熱蓄圧循環発電システム及びその制御方法 |
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