用于產(chǎn)生能量的設備的制造方法
【專利說明】用于產(chǎn)生能量的設備
[0001] 本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生能量的設備，該設備包括用于產(chǎn)生電能、尤其電力的第一能 量產(chǎn)生單元以及用于產(chǎn)生熱能、尤其熱量和/或冷量的第二能量產(chǎn)生單元。本發(fā)明還涉及 一種包括此類設備的浮力供能設備、一種包括浮力供能設備的系統(tǒng)、以及一種通過使用用 于產(chǎn)生能量的設備而向消耗裝置供以電能且在適當時供以熱能的方法。 現(xiàn)有技術
[0002] 包括兩個分開的能量產(chǎn)生單元而這些能量產(chǎn)生單元各自用于產(chǎn)生不同能量類型 的能量的能量產(chǎn)生設備是基本上已知的。例如，在許多地方并出于不同目的使用了熱電聯(lián) 產(chǎn)電廠，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠可以使用電-熱耦合產(chǎn)生電力和熱量、并且可以將所獲得的電力或 所獲得的熱量遞送至同一負載或不同負載。
[0003]EP2 092 177B1披露了一種安排，其中產(chǎn)生電力的發(fā)電機是由內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動 的，該內(nèi)燃發(fā)動機又是通過使用熱量耦合裝置從該內(nèi)燃發(fā)動機的排放氣體中獲得熱量。這 些部件同樣被安排在裝配有浮體的游艇上。
[0004] 取決于開篇提及的用于產(chǎn)生能量的設備的相應使用條件，可能有用的是在特定時 刻將熱能遞送至消耗裝置并且在其他時間不供應熱能。例如，可能在某些時刻、位置或其 他情形下，職員或其他人員誤用熱能并將其轉(zhuǎn)向供給非既定消耗裝置的潛在危害是相對大 的。從經(jīng)濟角度來看，在給定情形下可能有利的是在特定時刻、在特定位置、或在其他情形 下對于某個時間段不遞送熱能到消耗裝置。例如，這可能是由于與生產(chǎn)成本相比要實現(xiàn)的 低價格、或者是由于相對更高的電價。另外，出于該設備的操作可靠性的原因，可能有必要 僅在特定的位置或特定的時刻將熱能遞送至消耗裝置。
[0005] 本發(fā)明的展示：目的、解決方案、優(yōu)點
[0006] 因此，本發(fā)明基于的目的是改善用于產(chǎn)生能量的設備對于將熱能遞送至消耗裝置 而言的相應使用條件的適應能力，該設備可以用于產(chǎn)生電能和熱能二者。
[0007] 在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生能量的設備，該設備包括以下部件：
[0008]--個用于產(chǎn)生電能、尤其電力的第一能量產(chǎn)生單元，以及
[0009]-一個用于產(chǎn)生熱能、尤其熱量和/或冷量的第二能量產(chǎn)生單元，以及
[0010] - 一個遞送裝置，用于將由該第二能量產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的熱能遞送至消耗裝置，和 一個遞送監(jiān)控裝置，和/或
[0011] - 一個控制裝置
[0012] 該遞送監(jiān)控裝置還被設計成用于在第一操作狀態(tài)下使能（Freigabe)該遞送裝置 并且在第二操作狀態(tài)下阻礙（Sperrung)該遞送裝置。
[0013] 出于控制該第二能量產(chǎn)生單元的目的，還提供了該控制裝置，該控制裝置被設計 成用于在第一操作狀態(tài)下激活該第二能量產(chǎn)生單元并且在第二操作狀態(tài)下阻礙該第二能 量產(chǎn)生單元或?qū)⑵浣獬せ睢?br>[0014] 該遞送裝置用于將所產(chǎn)生的熱能輸送至準備接收熱能的消耗裝置。在最簡單的情 況下，該遞送裝置因此可以是管道或另一管線元件，其中例如可以傳輸處于經(jīng)加熱流體的 形式（例如經(jīng)加熱的水）的熱能。然而，該遞送裝置還可以處于出口單元類型的形式，例如 出口連接件或出口閥，接著可以將用于將該熱能轉(zhuǎn)發(fā)至該消耗裝置的另外的管線單元連接 至該出口單元上。具體而言，可以將該遞送裝置安排在該第二能量產(chǎn)生單元內(nèi)部或其上，例 如還可以在其外側(cè)。還可以將該遞送裝置安排成與該第二產(chǎn)生單元分開、具體在空間上分 離。替代地，該遞送裝置可以是與該第二能量產(chǎn)生單元一體的。
[0015] 還提供了一個遞送監(jiān)控裝置并且該遞送監(jiān)控裝置可以用來就熱能到消耗裝置的 遞送而建立該遞送裝置的使能狀態(tài)和受阻狀態(tài)。
[0016] 在該使能狀態(tài)下，該遞送裝置并且因此使熱能到一個或多個消耗裝置的遞送變得 自由，也就是說實際上僅在此狀態(tài)下能夠?qū)⒂稍撚糜诋a(chǎn)生能量的設備所產(chǎn)生的熱能遞送至 消耗裝置。相反，在受阻狀態(tài)下，熱能到消耗裝置的遞送被阻礙（即，阻止）或被限制為至 少該消耗裝置不再能（具體經(jīng)濟上和/或技術上有用地）使用這一能量。該遞送監(jiān)控裝置 因此可以在兩個狀態(tài)（使能狀態(tài)與受阻狀態(tài)）之間來回改變。該使能狀態(tài)進而被指定給該 遞送監(jiān)控裝置的第一操作狀態(tài)并且該受阻狀態(tài)被指定給該遞送監(jiān)控裝置的第二操作狀態(tài)， 其結果是僅在第一操作狀態(tài)下可以將熱能遞送至消耗裝置，而相反在第二操作狀態(tài)下這是 被阻止的。
[0017] 作為該遞送監(jiān)控裝置的替代方案或除此之外，該設備包括用于控制該第二能量產(chǎn) 生單元的控制裝置。該控制裝置僅在該第一操作狀態(tài)下開啟該能量產(chǎn)生單元，其結果是這 個能量產(chǎn)生單元僅在這個操作狀態(tài)下運行并可以產(chǎn)生熱能。在該第二操作狀態(tài)下，該第二 能量產(chǎn)生單元仍被阻礙或關掉。相應地，僅在該第一操作狀態(tài)下還可以將熱能遞送至消耗 裝置。在該開啟狀態(tài)下（該控制裝置的第一操作狀態(tài)），該第二能量產(chǎn)生單元產(chǎn)生熱能，其 結果是這一熱能原則上可以被遞送至一個或多個消耗裝置，也就是說僅在這個狀態(tài)下能夠 將由該用于產(chǎn)生能量的設備所產(chǎn)生的熱能遞送至消耗裝置。如果除了該控制裝置之外還提 供了遞送監(jiān)控裝置和遞送裝置，則在該控制裝置的第一操作狀態(tài)下產(chǎn)生的熱能可以被阻礙 或被使能以便由該遞送監(jiān)控裝置遞送至消耗裝置。相反，在關掉狀態(tài)下（該控制裝置的第 二操作狀態(tài)），不產(chǎn)生熱能。該控制裝置因此可以在這兩個狀態(tài)一開啟狀態(tài)（激活狀態(tài)）與 關掉狀態(tài)（解除激活狀態(tài)）之間來回改變。該開啟狀態(tài)進而被指定給該控制裝置的第一操 作狀態(tài)并且該關掉狀態(tài)被指定給該控制裝置的第二操作狀態(tài)。該控制裝置直接控制該第二 能量產(chǎn)生單元。另外，該控制裝置還能夠控制該遞送監(jiān)控裝置。
[0018] 原則上，僅存在遞送監(jiān)控裝置、僅存在控制裝置或存在所提及的這兩個裝置是可 能的。如果僅存在控制裝置，則可能適宜的是還提供遞送裝置。此外，有可能提供包括該控 制裝置和該遞送監(jiān)控裝置兩者的單一裝置。
[0019] 該第一操作狀態(tài)還有第二操作狀態(tài)因此各自是該遞送監(jiān)控裝置的操作狀態(tài)，根據(jù) 這些操作狀態(tài)來使能或阻礙所述裝置。準確而言有利地基于該設備的特定因素、該設備的 目的或該設備的環(huán)境因素，適宜地預先限定相應的操作狀態(tài)。這能夠?qū)崿F(xiàn)該設備對于就遞 送或不遞送熱能而言的相應目的的更好調(diào)整或適應。這有利地使得能夠防止未經(jīng)授權的提 取并且能夠?qū)π枨蠛统杀疽蛩刈鞒鲮`活的反應以便因此提高效率。本發(fā)明現(xiàn)在關于在給定 操作狀態(tài)下是否遞送熱量提供控制，該給定操作狀態(tài)是基于使用因素而預先限定的。
[0020] 特定的使用因素或條件適宜地被指派給第一操作狀態(tài)，并且其他特定的使用因素 或條件被指派給該第二操作狀態(tài)。如果使用因素或條件相應地改變，則操作狀態(tài)可以在其 基礎上類似地從第一操作狀態(tài)改變?yōu)榈诙僮鳡顟B(tài)或從第二操作狀態(tài)改變?yōu)榈谝徊僮鳡?態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，預先限定了至少兩種操作狀態(tài)，即第一操作狀態(tài)和第二操作狀態(tài)。原則上， 還可以預先限定其他的操作狀態(tài)。
[0021] 此外，原則上能夠選擇性地阻礙僅特定類型的熱能以便在第二操作狀態(tài)下遞送至 消耗裝置。例如，通過使用其第二能量產(chǎn)生單元可以產(chǎn)生熱量和冷量的設備可以按如下方 式設計成使得，雖然在該第二操作狀態(tài)下阻礙了熱量到消耗裝置的遞送，但是沒有阻礙冷 量的遞送。
[0022] 在當前情況下，術語"遞送（Lieferung) "被理解為是指，能量（例如熱能或者電 能）有意且有目的地獨立于該用于產(chǎn)生能量的設備流向不同的消耗裝置。這個不同的消耗 裝置具體是安排在根據(jù)本發(fā)明設備的外部并且與該設備在空間上相距一定距離。在當前情 況下，術語"遞送"不應被理解為具體是指，能量是被根據(jù)本發(fā)明設備自身消耗或以其他方 式被使用或遞送、具體被轉(zhuǎn)向至周圍區(qū)域。對本申請而言，術語"消耗裝置"相應地被理解為 僅僅以下消耗裝置：這些消耗裝置對于特定目的（例如所謂的"負載"）使用電能和/或熱 能、或?qū)⒃撃芰哭D(zhuǎn)發(fā)至負載，例如供電系統(tǒng)或區(qū)域供暖網(wǎng)絡（Strom-oderFernwiirmenetze )。具體而言，環(huán)境空氣或周圍海洋在本申請意義上不是消耗裝置。
[0023] 可以將該遞送監(jiān)控裝置安排在該遞送裝置之中、其上或與之相距一定距離。該遞 送監(jiān)控裝置也可以整合在該遞送裝置中。
[0024] 具體而言，如果可以預先限定比僅該第一操作狀態(tài)和該第二操作狀態(tài)更多的操作 狀態(tài)，則本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例提供，將該遞送監(jiān)控裝置設計成在除該第一操作狀態(tài)之 外的每種操作狀態(tài)下阻礙該遞送裝置。這能夠提高實際上僅在單一既定情況下或操作狀態(tài) 下確保該遞送裝置的使能的確定性。
[0025]另一個優(yōu)選的實施例提供的是，該第一能量產(chǎn)生單元和該第二能量產(chǎn)生單元出于 在該兩個能量產(chǎn)生單元之間發(fā)送能量的目的而彼此聯(lián)接。具體而言，這種聯(lián)接可以適宜地 處于電_熱耦合或熱-電耦合的形式。這能夠借助于在一個能量產(chǎn)生單元未被使用的能量 被傳遞到第二能量產(chǎn)生單元并在這里被使用而提高該設備的效率。這還能夠?qū)⑦@兩個能量 產(chǎn)生單元進行整合，這改善了整個設備的緊湊性。
[0026] 該第一和第二能量產(chǎn)生單元可以各自包括僅一個或者多個部件。在一個優(yōu)選的 實施例中，該第一能量產(chǎn)生單元和該第二能量產(chǎn)生單元各自具有來自下組的一個或多個部 件：內(nèi)燃發(fā)動機；發(fā)電機；燃料電池；使用太陽能的裝置（例如太陽能電池或光伏電池）；潮 汐發(fā)電廠；波浪發(fā)電廠；水力發(fā)電廠；風力發(fā)電廠；生物質(zhì)發(fā)電廠；使用氣體膨脹壓力的裝 置；使用儲存能量的裝置；使用地熱的裝置；電-熱耦合裝置，優(yōu)選為熱交換器，特別優(yōu)選為 排氣熱交換器；電-熱_冷耦合裝置，尤其吸收式冷凍器；用于儲存電能的器件；用于儲存 熱能的器件。這個實施例中由于多個不同的可能的部件，清楚的是，根據(jù)本發(fā)明的設備可以 取決于希望的既定應用以及獨立的使用條件而靈活地進行適配。在這種情況下，還可以將 多個上述部件彼此組合或彼此聯(lián)接、或以其他方式操作性地連接在能量產(chǎn)生單元內(nèi)部。用 于儲存電能的器件和用于儲存熱能的器件還可以包括出于儲存能量的目的、執(zhí)行或?qū)е履?量轉(zhuǎn)換的那些設備。
[0027] 具體而言，該第一能量產(chǎn)生單元優(yōu)選地包括內(nèi)燃發(fā)動機，例如柴油發(fā)動機或汽油 發(fā)動機或氣體渦輪機并且同時具有發(fā)電機，該發(fā)電機連接至該內(nèi)燃發(fā)動機上并且被該內(nèi)燃 發(fā)動機驅(qū)動以產(chǎn)生電力。在這個實施例中，該第二能量產(chǎn)生單元還包括通過使用該第一能 量產(chǎn)生單元的內(nèi)燃發(fā)動機的廢熱（尤其排氣的廢熱）產(chǎn)生熱能的一個電-熱耦合裝置和/ 或電-熱-冷耦合裝置。在該第二能量產(chǎn)生單元自身產(chǎn)生能量的情況下，例如處于經(jīng)加熱 的流體、優(yōu)選地經(jīng)加熱的加熱流體的形式，通過使用從該第一能量產(chǎn)生單元獲得的能量，這 種電-熱耦合提高了效率，以便接著在適合的操作狀態(tài)下、尤其在該第一操作狀態(tài)下將此 能量遞送至消耗裝置。該設備可以包括多個另外的部件或可以最后由以下部件組成：內(nèi)燃 發(fā)動機、發(fā)電機和電-熱耦合裝置和/或電-熱-冷耦合裝置。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的設備尤其優(yōu)選地包括熱電聯(lián)產(chǎn)電廠。在這種情況下，該第一能量產(chǎn) 生單元和該第二能量產(chǎn)生單元各自是該熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的不同部件。具體而言，熱