TR202011264A2 - Güneş Yoğunlaştırmalı ve Rüzgar Güçlü Hibrit Elektrik Üretimi - Google Patents

Abstract

Güneş ışınlarının yansıtıcı yüzey (2) ile odakta (3) yoğunlaştıran veya odakta (3) en az bir enerji dönüştürücüsüyle elektrik üreten ve yansıtıcı yüzey (2) aralarında veya kademelerde (4) rüzgar tahliye boşluğu yardımıyla rüzgar gücünü güneş gücüyle birlikte, bağımsız veya destekleyici çalışabilen bir üreteç (1) olup özelliği; en az bir yansıtıcı yüzey (2), yansıtıcı yüzeylerin (2) odağında (3) en az bir enerji dönüştürücüsü, yansıtıcı yüzeyler (2) arasında veya kademelendirilerek oluşan boşluklara en az bir eğimli kanat (5) ilavesiyle oluşan çanak (7), çanağın (7) bağımsız dönmesini sağlayan döner yatak (8), döner yatağa (8) bağlı en az bir rüzgar alternatörü (11), çanağı (7) güneş ve rüzgara göre konumlayacak takip sistemli çanak taşıyıcı (9) içerir.

Description

TARIFNAME Günes Yogunlastirmali ve Rüzgar Güçlü Hibrit Elektrik Üretimi Teknik Alan Bu bulus, yansitici yüzeyde günesi yogunlastirarak elektrik üretimi ve yansitici yüzeydeki rüzgar tahliye kanallarini da kullanarak, sanayi, sera, otel ve konutlarin elektrik, sicak su, sicak hava, buhar ve kuru buhar ihtiyaçlarinin karsilayabilecek genis kullanim alanina sahip olmakla beraber, yenilenebilir, çevreci karbon emisyonu olmayan doga dostu günes-rüzgar hibrit elektrik üretimi ile ilgilidir. Önceki Teknik Tek basina günesi yogunlastiran tüm sistemler, günes olmadiginda veya az oldugunda atil durumda kalip yatirim maliyetlerinin geri dönüsü uzun zaman almaktadir. Rüzgar kanadi üzerine fotovoltaik günes panelleri dizerek günes-rüzgar hibrit sistemler oldugu gibi, günes ve rüzgar sistemleri ayri gruplarda ve maliyetlerde yan yana konarak günes-rüzgar hibrit sistemler ve küre gövdeli, rüzgara yönelebilen, küre ekseninin bir kismina kanatçiklar ekleyip günesin yogunlastirdigi enerjiyle veya disaridan bir güç ile küreyi belli bir hiza çikardiktan sonra rüzgari kullanmayi amaç edinmis rüzgar ve günesi tek gövdede kullanan hibrit sistemler de bulunmaktadir. (U85103646) Yansitici yüzeyler hangi formda olursa olsun rüzgarda, özellikle çanak yansiticilarda, parasüt etkisiyle daha fazla yüke maruz kalip tasiyici çelik konstrüksiyon, günes takip sistemi ve tahrik elemanlarinin maliyetini artirmaktadir.

Rüzgar direncini azaltmak için yansiticilar arasinda bosluklar birakildiginda günes kullanim alani azalarak verim düsmektedir.

Günesi yogunlastiran çanaklar parabolik aynadan yapilmakta olup maliyeti yüksektir. Çanak çapi büyüdükçe parabolik ayna üretiminde kullanilan kalip sayisi arttigindan maliyet katlanarak artmaktadir. Ayrica, dünyadaki parabolik ayna üreticisinin azligi da tedarik zorluguna sebep olmaktadir.

Parabolik çanak aynada noktasal odaklama oldugundan, odak noktasi dengesiz gerilme, erime ve asinmaya maruz kalmaktadir.

Bu soruna karsi volfram gibi çok teknik, pahali, islenmesi ve montaji zor malzeme kullanmak veya normal malzeme üzerine odagi öteleyip isinlari dairesel alana yayarak parabolik ayna mantiginin disina çikilmaktadir.

Parabolik çanakta, hava motorunun (stirling) maliyetli olmasinin yaninda motorun odaktaki agirligindan dolayi günes takip sisteminin ve tasiyicilarinin maliyeti artmaktadir. Motorunun büyüklügü ve motorun çanaga baglantisini saglayan aparatlarin yansima yüzeyini gölgelemesi verimi düsürmektedir. Ayni sorun, buhar sisteminde odak tasiyicisi ve sivi buhar dolasim sisteminin yansitici yüzeyi gölgelenmesinde de olmaktadir. Çanak günese göre hareket ettiginden esnek spiral, su ve buhar metal borulari kullanilmaktadir, bu da malzeme yorgunluguna sebep olup çatlayarak sorun yaratmaktadir.

Buhar gücü ile çalisan çanak ve oluk parabol sistemlerde, isi transfer sivilari odaktan pompa ile dolastirip ek enerji harcayarak buhar gücü türbin çevirmektedir.

Türbinden buhari disari vererek çevrede nem oranini arttirmakta ve devamli su kullanmaktadir.

Bulusun Amaci Bu bulus açiklanan sorunlarin giderilmesi amaciyla, günes isinini yogunlastirarak elektrik üretimi yapabilen; yansitici yüzeylere rüzgar tahliye bosluklari açarak rüzgar direncini azaltip, tahliye edilen rüzgar önüne egimli kanatlar ekleyip yansitici yüzeyin dönme hareketiyle günes veya rüzgara konumlanabilen günes-rüzgar beraber, bagimsiz veya birbirini destekleyerek çalisabilen; üretim zamanini, üretim gücünü arttiran, yapim maliyeti düsürülmüs günes-rüzgar hibrit elektrik üretecidir.

Bu hibrit üreteç yansitici yüzeye parabolik, küresel, düzlemsel veya farkli formlarda, kademeli veya kademesiz yüzey aralarinda bosluklar eklenerek yapilacagi gibi, günesi yogunlastirmada hava, sivi, gaz gibi nesnelerin genlesmesi ile çalisan elektrik üreten sistemlerinde yansitici yüzeye rüzgar tahliye yöntemi kullanarak günes-rüzgar hibrit üreteç yapisinin olusturulmasi da saglanir. Küresel ayna örnegi; maliyet düsüklügü, yapim kolayligi ve verimlilik ortalamasi açisindan en uygun form olmasi nedeniyle bulusu açiklayabilmek için verilmistir. Verilen örnekle sinirlandirilamaz.

Günes isinini ve rüzgar gücünü birlikte, bagimsiz ve birbirini destekleyerek kullanip enerji üretimini tüm güne yayarak, fazla enerji üretimi sayesinde yatirim maliyeti geri dönüsü kisa zaman almaktadir. Bulus, fotovoltaik sistemlerin disinda olup yansitici yüzeylerden günesi yogunlastirarak enerji üreten ve rüzgar gücünü ayni yapi üzerinde küçük ilavelerle çalisacak sekilde yapilandirilmis, yansitici yüzeyin tamaminin rüzgar gücünü kullanbilen maliyeti düsük günes-rüzgar hibrit enerji üretecidir. Çanaktaki rüzgar yükünü; küresel bombeli yansitici yüzeyleri belli çaplarda odak ekseninde silindir, küp, küre gibi küçültülmüs odak yüzeyine yansitacak oranda kademelerde ilerleterek, yansitma alaninda azalma olmadan rüzgar tahliye bosluklari olusturarak azaltilmasi saglanmistir. Rüzgar yükünün azaltilmasi tasiyici konstrüksiyon ve günes takip sistemi tahrik elemanlari maliyetinin düsmesini saglamistir. Rüzgar tahliye bosluklarina egimli kanatlar ilave edilerek çanaktaki rüzgar gücünün tahliyesiyle birlikte yansitici çanagin dönmesi saglanarak günes- rüzgar hibrit üreteç yapisi elde edilmistir.

Bu hibrit sistem; günesli günlerde, günese konumlanarak bir birim kadar günes enerjisi, günesli ve rüzgarli günlerde, günese konumlanarak rüzgar yönünden bagimsiz dönebildigi kadar hem günes hem de rüzgar enerjisi ile iki birime kadar enerji, az günesli ve az rüzgarli günlerde, günese konumlanip birbirini destekleyerek alternatörün verimli çalismasini saglayarak bir birim enerji, günes battiktan sonra, kis mevsiminde veya günesin verimsiz oldugu zamanlarda, mevcut günes takip sistemi rüzgar sensörü komutuyla rüzgar yönüne konumlanip rüzgar gülü olarak bir birim enerji üreten verimli bir hibrit sistem olarak çalisir.

Küresel iç bükey ayna yapimi ise kolay, ucuz ve ulasilabilirdir. Örnegin, oto dikiz aynasi üreten fabrikalarda, küresel bombe camin iç bükey tarafina yansitici kaplama yapilarak çukur ayna elde edilir. Tek bir bomba ölçüsünü, çanagin her çapinda kullanarak istenilen büyüklükte çanak üretilebildigi için yapim ve bakim maliyeti düsürülür.

Küresel kademeli çanak ayna odaginda isinlar silindirik yüzey etrafina homojen yansitildigindan odagin iç helozununda su; sicaklik ve akis kontrolü ile kaynama noktasina, dis helozonunda kizgin buhara dönüstürecek sekilde verildiginden odakta asiri erime, asinma gibi olumsuzluklar ortadan kaldirilmistir. Çok teknik olmayan ulasabilir, maliyeti düsük, kolay islenebilir malzemeler (krom-nikel, alasimli bakir vb.) kullanabilme imkani saglanmistir.

Küresel kademeli çanak ayna odaginin içi bos helezonlardan olusturulmasiyla, odagin agirligi azaltilip günes takip sistemi ve tasiyicisinin maliyeti düsürülmüstür.

Odak tasiyici metal boru içerisinde, su metal borusu, buhar metal borusu ve izolasyon odagin gölge alaninda tasarlandigindan yansitici yüzey alaninda isin kaybinin önüne geçilmistir. Ayrica, su ve buhar borularinin ayni hatta olmasi, buhar borusunun izolasyona verdigi isiyla su borusunu isitmasi verim artisi saglamistir.

Su ve buhar borulari, yansitici çanagin yukari asagi hareket ekseninde, sizdirmazlik yapi ile desteklenmis döner mafsalla kazanlara esnek olmayan metal boru ile aktarildigindan, malzeme yorulmasi sorunu çözülmüstür.

Küresel ayna odagina suyu, az enerjiyle gönderip kisa yoldan kizgin buhara dönüstürülerek türbin çevrilmektedir. Çikan buhar yogusturularak sicak su kapali devre sistemle tekrar odaga gönderilerek sürekli su harcanmasinin önüne geçilmistir. Yogusturma esnasinda sicak su veya sicak hava elde edilerek sistemden en yüksek verim saglanmaktadir.

Sekillerin Açiklanmasi Bu bulusun amacina ulasmak için tasarlanan günes-rüzgar hibrit elektrik üretimi olup, bu sekillerden; Sekil-1: Üretecin perspektif genel görüntüsü.

Sekil-2: Üretecin önden görüntüsü.

Sekil-3: Üretecin arkadan görüntüsü.

Sekil-4: Üretecin üstten görüntüsü.

Sekil-5: Odak (3) yatay eksende kesit görüntüsü.

Sekil-6: Su döner mafsali (17) eksende kesit görüntüsü.

Sekil-7: Buhar döner mafsali (21) eksende kesit görüntüsü.

Sekillerdeki Referanslarin Açiklamasi 1. Hibrit üreteç Yansitici yüzey Egimli kanat Tasiyici kafes Döner yatak 9. Çanak tasiyici .0dak tasiyici metal boru 1 1. Rüzgar alternatörü 12. Dikey tahrik motoru 13.Yatay tahrik motoru 14.Su kazani .8u borusu 16.8u pompasi 17.8u döner mafsali 18. Iç helezon 19.Dis helezon . Buhar borusu 21 . Buhar döner mafsali 22. Buhar basinç kazani 23. Basinç düsürücü 24. Buhar motoru . Buhar alternatörü 28.8armal boru (esanjör) 27.80gutma kazani 28.8icak su borusu 29.80guk su borusu . Destek aktarma aparati Bulusun Açiklanmasi Bu detayli açiklamada bulus konusu hibrit üreteç (1) sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak, hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak örneklerle açiklanmistir.

Sekil 1”de günes-rüzgar hibrit üretecin (1) perspektif görünüsü verilmektedir. Bu bulus, günesten gelen isinlari yogunlastirip elektrik üreten sistem ile yansitma yüzeyinde olusturulmus boslukta rüzgar tahliyesi ile birlikte, bagimsiz ve destekleyici çalisabilen hibrit elektrik üretimi ile ilgilidir.

Yansitici yüzeyler (2) küresel ayna formunda olup, günes isinlarini odak (3) yüzeyine yansimasini saglayacak en az bir küresel ayna dizilimini, odak (3) eksenine en az bir çap ve kademede (4) ilerleterek odak (3) yüzeyine yansimasini saglayan kademeli (4) yansitici ön yüzey formu ve kademelerde (4) olusan boslugun yan ve arkasina rüzgar yön egimli kanatlarinin da (5) eklenebilecegi tasiyici kafes (6) formuna odak (3) ekseni etrafinda dizilimi ile çanak (7) olusturulmustur. Çanak (7) ile aktarma sistemli döner yatak (8), döner yatak (8) ile günes takip sistemli çanak tasiyicisi (9) birlestirilerek odak (3) ve yalitimli odak tasiyici metal boru (10) düzeneginden bagimsiz dönmesi saglanmistir. Döner yataktan (8) rüzgar alternatörüne (11) (disli, zincir, kayis, vb.) dönme hareketi aktarilmistir. Çanak tasiyicisina (9) dikey tahrik motoru (12) ve yatay tahrik motoru (13) sistemi takilarak çanagin (7) günes veya rüzgara göre konumlandirilmasi saglanmistir.

Hibrit üretecin (1) günes yogunlastirma ünitesinde; en az bir çanagi bulunduran, günes takip sistemli çanak tasiyici (9), dikey tahrik motoru (12) ve yatay tahrik motoruyla (13) günes isinlarini odak tasiyici metal boru (10) ucundaki odak (3) üzerinde sabit tutarak yüksek isi olusmasini saglar. Su kazanina (14) bagli su borusunda (15) bulunan sicaklik ve debi kontrollü su pompasi (16) suyu; çanak tasiyicisinin (9) dönme ekseninde bulunan su döner mafsali (17) baglantisiyla odak tasiyici metal boru (10) içerisinden odak (3) içindeki iç helezondan (18) geçirirken kaynama noktasina, dis helezondan (19) geçirirken kizgin buhar olusacak oranda gönderir. Kizgin buhar, odak tasiyici metal boru (10) içerisinden buhar borusuyla (20) çanak tasiyicinin (9) dönme ekseninde bulunan buhar döner mafsali (21) baglantisiyla, buhar basinç kazanina (22) gönderilerek yüksek basinç olusturulur.

Yüksek basinci, buhar basinç kazanina (22) bagli basinç düsürücüyle (23) sabit basinç ve debide buhar motoruna (24) göndererek bagli bulundugu buhar alternatörünün (25) dönme hareketiyle elektrik üretilir. Buhar motorundan (24) çikan kullanilmis buhar, sarmal boru (26) (esanjör) ile su dolu sogutma kazanindan (27) geçirilip yogusturularak sicak su olarak su kazanina (14) kapali devre sistemle tekrar gönderilir.

Sogutma kazaninda (27) isinan su sicak su borusundan (28) alinarak kullanilabilir.

Eksilen suyun yerine soguk su borusundan (29) ilave yapilir. Sicak su istenmiyorsa soguk su borusundan (29) hava gönderilerek sicak su borusundan (28) sicak hava kullanilabilir.

Günes ve rüzgar az oldugunda, rüzgar alternatörü (11) ve buhar alternatörü (25) birbirine destek aktarma aparati (30) yardimiyla gücü, mekanik ve elektriksel olarak birlestirip birbirine destekli günes-rüzgar hibrit üreteci (1) olarak, günesli günlerde, çanak (7) günese konumlanip günes enerjisi olarak, günesli ve rüzgarli günlerde, çanak (7) günese konumlanip günes gücü ve rüzgar gücü bagimsiz çalisarak hem günes enerjisi hem de rüzgar enerjisi olarak, günes battiktan sonra ve zayif zamanlarda, günes takip sistemli çanak tasiyici (9) mevcut dikey tahrik motoru (12)i yatay tahrik motoru (13) sistemiyle rüzgar yön sensörü komutuyla rüzgar yönüne konumlanip verimli rüzgar gülü olarak, elektrik üretiminin devamliligi saglanmistir.

Bulusun sanayiye uygulama biçimi Yukarida bahsedilen amaçlara hizmet eden günes-rüzgar hibrit sistem; sanayi, sera, otel ve konutlarin elektrik, sicak su, sicak hava, buhar ve kuru buhar ihtiyaçlarinin karsilayabilecek genis kullanim alanina sahip olmakla beraber, yenilenebilir, çevreci karbon emisyonu olmayan doga dostu üretim sistemi sanayinin herhangi dalinda üretilebilir ve kullanilabilir nitelikte olup, sanayiye uygulanabilir yapidadir.

Claims (6)

ISTEMLER

1. Bulus; Günes isinlarinin yansitici yüzey (2) ile odakta (3) yogunlastiran veya odakta (3) en az bir enerji dönüstürücüsüyle elektrik üreten ve yansitici yüzey (2) aralarinda veya kademelerde (4) rüzgar tahliye boslugu yardimiyla rüzgar gücünü günes gücüyle birlikte, bagimsiz veya destekleyici çalisabilen bir üreteç (1) olup özelligi; en az bir yansitici yüzey (2), yansitici yüzeylerin (2) odaginda (3) en az bir enerji dönüstürücüsü, yansitici yüzeyler (2) arasinda veya kademelendirilerek (4) olusan bosluklara en az bir egimli kanat (5) ilavesiyle olusan çanak (7), çanagin (7) bagimsiz dönmesini saglayan döner yatak (8), döner yataga (8) bagli en az bir rüzgar alternatörü (11), çanagi (7) günes ve rüzgara göre konumlayacak takip sistemli çanak tasiyici (9) içerir.

2-Istem 1'de bahsedilen üreteç olup yansitici yüzeyler (2) küresel ayna formunda olup, günes isinlarini odak (3) yüzeyine yansimasini saglayacak en az bir küresel ayna dizilimini odak (3) eksenine, en az bir çap ve kademede (4) ilerleterek odak (3) yüzeyine yansimasini saglayan, kademeli (4) yansitici ön yüzey (2) formu ve kademelerde (4) olusan boslugun yan ve arkasina rüzgar yön egilimli kanatlarin (5) da eklenebilecegi en az bir tasiyici kafes (6) formu, tasiyici kafesin (6) eksen etrafinda dizilimi ile olusturulan çanagin (7) odak tasiyici metal borudan (10) bagimsiz dönmesini saglayan döner yatak (8), döner yatagin (8) tahrik ettigi rüzgar alternatörünü (11) içerir.

3-Istem 1'de bahsedilen üreteç olup; çanagi (7) günese ve rüzgara göre konumlandiracak çanak tasiciya (9) bagli dikey hareketi saglayacak aktarma ve dikey tahrik motorunu (12), yatay hareketi saglayacak aktarma ve yatay tahrik motorunu (13) içerir.

4-Istem 1'de bahsedilen üreteç olup; günes isinlarinin yogunlastigi odagi (3), su borusunu (15), buhar borusunu (20), isi yalitimini içinde barindiran odak tasiyici metal boru (10), suyun devir daim edildigi su kazani (14), su kazanina (14) bagli su borusunda (15) bulunan su pompasi (16), çanak tasiyici (9) döner eksenine bagli su döner mafsali (17), suyun odakta (3) dolastigi iç helezon (18) çikisina baglantili buharin dolastigi dis helezon (19), dis helezona (19) bagli buhar borusu (20), buhar borusuna (20) bagli buhar döner mafsali (21) ve buhar basinç kazani (22), buhar basinç kazani (22) çikisinda basinç düsürücü (23) ve buhar motoru (24), buhar motoruna bagli en az bir buhar alternatörü (25), buhar motoru (24) çikisina bagli buhari yogusturan sarmal boru (26) (esanjör), sogutma kazani (27), sicak su borusu (28) ve soguk su borusu (29) içerir.

5-Istem 4'e göre bir düzenek olup; çanaktan (7) bagimsiz çanak tasiyiciya (9) bagli yansitici yüzey (2) ekseninde, odagin (3) gölge alaninda su borusu (15), buhar borusu (20) ve isi yalitimini içerisinde barindiran odak tasitici metal boruyu (10)

6-Istem 4'e göre bir düzenek olup; su kazanindan (14) suyu odaga (3) su borusuyla (15) gönderim hattinda, çanaktasiyici (9) dikey hareket ekseninde iletimini saglayan su döner mafsalini (17), suyun odakta (3) kaynama noktasina gelmesini saglayacak iç helezon (18), devaminda kizgin buhara dönüstürebilecek dis helezondan (19) olusan odagi (3) ve olusan kizgin buhari buhar basinç kazanina (22) gönderim hattinda çanak tasiyici (9) dikey hareket ekseninde hareketini saglayan buhar döner mafsalini (21) içerir.