СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ ИЗ ТЕПЛОВОГО ИСТОЧНИКА

1. Способ производства энергии из теплового источника, который включает в себя следующие этапы:
сжатие рабочей текучей среды для повышения ее температуры;
теплообмен между упомянутой рабочей текучей средой и упомянутым тепловым источником для перегрева упомянутой рабочей текучей среды;
расширение упомянутой перегретой рабочей текучей среды для приведения в действие турбины и тем самым снижения температуры текучей среды;
конденсация упомянутой рабочей текучей среды для дальнейшего уменьшения ее температуры и
возвращение упомянутой рабочей текучей среды к упомянутому этапу сжатия,
причем способ дополнительно включает в себя этап регенерации тепла упомянутой рабочей текучей среды, при этом рабочая текучая среда, проходящая между упомянутым этапом сжатия и упомянутым этапом обмена теплом, обменивается теплом с рабочей текучей средой, проходящей между упомянутым этапом расширения и упомянутым этапом конденсации,
причем упомянутые этапы осуществляют в термодинамическом цикле в сверхкритической области над куполом насыщения упомянутой рабочей текучей среды, а упомянутый этап регенерации тепла осуществляют при изоэнтальпических условиях для создания постоянного теплообмена.
2. Способ по п.1, в котором температуру на упомянутом этапе регенерации тепла контролируют для поддержания упомянутых изоэнтальпических условий.
3. Способ по п.2, в котором этап регенерации тепла включает в себя контроль температуры, по меньшей мере, одной из рабочей текучей среды, проходящей между этапом сжатия и этапом теплообмена, и рабочей текучей среды, проходящей между этапом расширения и этапом конденсации.
4. Способ по п.1, в котором температура на упомянутом этапе регенерации тепла такова, что Δh/ΔT≠0, где Δh представляет собой разность энтальпий рабочей текучей среды, проходящей между этапом сжатия и этапом теплообмена, и рабочей текучей среды, проходящей между этапом расширения и этапом конденсации, а ΔT является разностью температур рабочих текучих сред.
5. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап мониторинга температуры на упомянутом этапе теплообмена.
6. Способ по п.5, в котором этап регенерации тепла включает в себя контроль давления, по меньшей мере, одной из рабочей текучей среды, проходящей между этапом сжатия и этапом теплообмена, и рабочей текучей среды, проходящей между этапом расширения и этапом сжатия, в ответ на упомянутый этап мониторинга температуры, тем самым контролируя температуру упомянутой, по меньшей мере, одной рабочей текучей среды.
7. Способ по п.1, в котором давление на упомянутом этапе регенерации тепла контролируют для обеспечения упомянутых изоэнтальпических условий.
8. Способ по п.7, в котором этап регенерации тепла включает в себя контроль давления, по меньшей мере, одной рабочей текучей среды, проходящей между этапом сжатия и этапом теплообмена, и рабочей текучей среды, проходящей между этапом расширения и этапом конденсации.
9. Способ по п.6, в котором этап регенерации тепла включает в себя контроль давления рабочей текучей среды, проходящей между этапом сжатия и этапом теплообмена.
10. Способ по п.1, в котором рабочее давление выше, чем критическая точка рабочей текучей среды.
11. Способ по п.10, в котором рабочее давление составляет менее 30 МПа.
12. Способ по п.11, в котором рабочее давление составляет менее 15 МПа.
13. Способ по п.12, в котором рабочее давление находится между 8 и 12 МПа.
14. Способ по п.1, в котором рабочая температура находится между 100 и 200°С.
15. Способ по п.1, в котором критическое давление рабочей текучей среды находится между 3,3 и 7,5 МПа.
16. Способ по п.1, в котором критическая температура рабочей текучей среды находится между 30 и 200°С.
17. Способ по п.1, в котором рабочая текучая среда состоит из одного компонента.
5
12
2
2
2
3
2
2
2
3
4
2
18. Способ по п.17, в котором рабочая текучая среда выбрана из группы, состоящей из двуокиси углерода, н-пентана (СH), HFC-245са (CFH-CF-CFH), HFC-245fa (CF-CH-CFH), HFC-134a (CHF-CF), хладагента 125 и пентафторэтана (FCHF).
19. Способ по любому из пп.1-16, в котором рабочая текучая среда является многокомпонентной рабочей текучей средой.
20. Способ по п.1, в котором тепловой источник включает в себя геотермальный тепловой источник или источник отработанного тепла.
21. Способ по п.20, в котором геотермальный тепловой источник включает в себя коллектор сухой нагретой породы или коллектор горячей воды.
22. Способ по п.20, в котором источник вторичного тепла включает в себя охлаждающую воду или отработанный пар из обычной электростанции.
23. Способ по п.22, в котором обычная энергоустановка включает энергоустановку, работающую на угле, торфе, нефти, газе или другом сжигаемом ископаемом топливе.
24. Система для производства энергии из теплового источника, включающая в себя:
компрессор для сжатия рабочей текучей среды, чтобы повысить ее температуру;
первый теплообменник, выполненный с возможностью соединения по текучей среде с упомянутым компрессором и упомянутым тепловым источником, для теплообмена между упомянутой рабочей текучей средой и упомянутым тепловым источником для перегрева упомянутой рабочей текучей среды;
турбину, выполненную с возможностью соединения по текучей среде с упомянутым теплообменником для расширения упомянутой перегретой рабочей текучей среды, снижая за счет этого ее температуру;
второй теплообменник для конденсации упомянутой рабочей текучей среды, чтобы дополнительно снизить ее температуру, при этом упомянутый второй теплообменник выполнен с возможностью соединения по текучей среде с упомянутой турбиной и упомянутым компрессором, и
регенератор тепла, выполненный с возможностью соединения по текучей среде между упомянутым компрессором и упомянутым первым теплообменником для предварительного нагрева упомянутой рабочей текучей среды до входа в упомянутый первый теплообменник и выполненный с возможностью соединения по текучей среде между упомянутой турбиной и упомянутым вторым теплообменником для охлаждения упомянутой рабочей текучей среды после выхода из упомянутой турбины, в которой рабочая текучая среда, проходящая между упомянутым компрессором и упомянутым первым теплообменником, обменивается теплом с упомянутой рабочей текучей средой, проходящей между упомянутой турбиной и упомянутым конденсатором,
при этом упомянутая система работает по термодинамическому циклу в сверхкритической области над куполом насыщения упомянутой рабочей текучей среды, а упомянутый регенератор работает при изоэнтальпических условиях для создания постоянного теплообмена.
25. Система по п.24, в которой регенератор тепла включает в себя средство для контроля температуры внутри упомянутого регенератора для поддержания упомянутых изоэнтальпических условий.
26. Система по п.25, в которой средство контроля температуры контролирует температуру, по меньшей мере, одной из рабочей текучей среды, проходящей между компрессором и первым теплообменником, и рабочей текучей среды, проходящей между турбиной и конденсатором.
27. Система по п.24, в которой температура в упомянутом регенераторе тепла такова, что Δh/ΔT≠0, где Δh является разностью энтальпий рабочей текучей среды, проходящей между компрессором и первым теплообменником, и рабочей текучей среды, проходящей между турбиной и конденсатором, а ΔT является разностью температур рабочих текучих сред.
28. Система по п.24, дополнительно включающая в себя средство мониторинга температуры внутри упомянутого регенератора.
29. Система по п.28, в которой средство мониторинга температуры включает в себя одну или две термопары, размещенные внутри регенератора.
30. Система по п.28, в которой регенератор включает в себя средство контроля давления, по меньшей мере, одной из рабочей текучей среды, проходящей между компрессором и первым теплообменником, и рабочей текучей среды, проходящей между турбиной и конденсатором, в ответ на упомянутое средство мониторинга температуры, контролируя за счет этого температуру упомянутой, по меньшей мере, одной рабочей текучей среды.
31. Система по п.24, в которой регенератор тепла включает в себя средство контроля давления внутри упомянутого регенератора тепла для обеспечения упомянутых изоэнтальпических условий.
32. Система по п.31, в которой средство контроля давления контролирует давление, по меньшей мере, одной из рабочей текучей среды, проходящей между компрессором и первым теплообменником, и рабочей текучей среды, проходящей между турбиной и конденсатором.
33. Система по п.30, в которой средство контроля давления контролирует давление рабочей текучей среды, проходящей между компрессором и первым теплообменником
34. Система по п.30, в которой средство контроля давления контролирует верхнее давление упомянутой, по меньшей мере, одной рабочей текучей среды, чтобы вызвать изменение нижней температуры.
35. Система по п.30, в которой средство контроля давления включает в себя, по меньшей мере, один или больше клапанов для контроля давления упомянутой, по меньшей мере, одной рабочей текучей среды.
36. Система по п.35, в которой клапаны являются дроссельными клапанами.
37. Система по п.24, в которой рабочее давление выше, чем критическая точка рабочей текучей среды.
38. Система по п.37, в которой рабочее давление составляет менее 30 МПа.
39. Система по п.38, в которой рабочее давление составляет менее 15 МПа.
40. Система по п.39, в которой рабочее давление находится между 8 и 12 МПа.
41. Система по п.24, в которой рабочая температура находится между 100 и 200°С.
42. Система по п.24, в которой критическое давление рабочей текучей среды находится между 3,3 и 7,5 МПа.
43. Система по п.24, в которой критическая температура рабочей текучей среды находится между 30 и 200°С.
44. Система по п.24, в которой рабочая текучая среда состоит из одного компонента.
5
12
2
2
2
3
2
2
2
3
4
2
45. Система по п.44, в которой рабочая текучая среда выбрана из группы, состоящей из двуокиси углерода, н-пентана (СH), HFC-245са (CFH-CF-CFH), HFC-245fa (CF-CH-CFH), HFC-134a (CHF-CF), хладагента 125 и пентафторэтана (FCHF).
46. Система по п.24, в которой рабочая текучая среда является многокомпонентной рабочей текучей средой.
47. Система по п.24, в которой тепловой источник включает в себя геотермальный тепловой источник или источник отработанного тепла.
48. Система по п.47, в которой геотермальный тепловой источник включает в себя коллектор сухой нагретой породы или коллектор горячей воды.
49. Система по п.47, в которой источник вторичного тепла включает в себя охлаждающую воду или отработанный пар из традиционной электростанции.
50. Система по п.49, в которой обычная энергоустановка включает энергоустановку, работающую на угле, торфе, нефти, газе или другом сжигаемом ископаемом топливе.