[发明专利]用于组合生产淡水和电力的系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于以组合方式生产可用的淡水和电力的系统，其特别适用于隔离的贫困环境。它还涉及用于淡水和电力的组合生产的方法。

背景技术

人均淡水资源正在世界范围内减少；而且，据估计，在2010年大约15亿人口没有电力可用。淡水和电力这两个经济发展指标对于通常居住于具有高的太阳能潜力的贫困人群来说是不可获得的。

已知通过利用如图1所示的简单装置依靠太阳能从海水生产淡水的方法，所述简单装置包括包含海水的容器，该容器由让太阳光线通过的盖子覆盖，在该容器中，温度通过温室效应而大大升高以使得海水的蒸发能够加速，这样水在接触盖子之前与盐分离，最终沿着容器的倾斜壁滑动，直到它落入到淡水收集罐中。这种类型的装置占据很大的表面以最终仅获得小体积的淡水，因此不能大规模的实施。

另一已知的从海水生产淡水的方法包括利用反向渗透原理，该原理是基于依靠具有足够精细以阻挡盐分通过并只让水分通过的孔的膜过滤海水。然而，这样的解决方案需要压缩机，因此需要电力才能实施，因此不适于没有电力可用或者电力不足的地区。

文献FR2936792描述一种从脏水获得净化水的解决方案，其中斯特林(Stirling)发动机通过从由弗雷斯内尔(Fresnel)透镜聚集的太阳辐射输入的能量被供给热量。斯特林发动机将一部分热量转换为机械作业以依靠交流发电机产生电力，该交流发电机然后提供加热电阻以加热待净化的水。这种将进行能量转换以加热盐水的解决方案具有非常低的总的效率。

文献WO2005090240同样描述一种从脏水获得净化水的解决方案，其中斯特林发动机从太阳接收热量，其直接加热包含在电机的腔室上部中的空气，该空气代表电机的热源。该热量然后转变为机械能以操作压缩机，该压缩机使得水能够在蒸发器中蒸馏。这种解决方案提供了对缺少淡水问题的解决方案，但是并不能解决没有电力的问题。

文献US4253307描述一种解决方案，其中盐水罐通过由镜子聚集的太阳辐射加热以产生蒸汽，该蒸汽将驱动涡轮以产生电力。蒸汽冷凝以在输出端获得新鲜的净化水。这种解决方案解决了缺少淡水和电力的双重问题，但是与该文献中声明的不同的是，它从能量观点来看是低效率的，因为由蒸汽存储的热能被消散而没有回收。

从能量观点来看没有最优化，全部的这些解决方案仅使得盐水能够在有太阳的日子里被提纯。这导致每日获得的净化水的总量是小的。因此，对没有现有解决方案的全部或部分缺点的使得能够产生淡水和电力的解决方案存在需求。

发明内容

本发明提出能够依靠太阳能日夜操作地从盐水或者微咸水生产电力和生产淡水。

为了该目的，本发明涉及一种可用水和电力的生产系统，包括：通过热源和冷源操作并通过与交流发电机协作以产生电力的双热(dithermal)设备；开放液压回路，其包括入口，不可用的水经由该入口进入、管子，该管子通过双热设备以引导代表双热设备的冷源的不可用水通过、以及管子，该管子通向蒸发器，然后到冷凝器，最后以可用水的形成到达出口。根据本发明的生产系统的特征在于，它包括闭合液压回路，其中水，可能处于压力下，作为热传导流体流动，其经由太阳能收集器接收热量并被导引通过双热设备，对于该双热设备来说该水代表热源。可以提供后处理装置，以给水回添矿物质并在输出端提供饮用水。

在有利的实施例中，闭合液压回路包括用于存储一定量的热的热传导流体以便在夜间使用的存储容器。有利地，存储容器是加压水罐。优选地，液压回路包括在蒸发器中的热交换器以蒸发来自开口的液压回路的不可使用的水。

开放液压回路优选地包括在冷凝器中的热交换器以冷凝来自蒸发器的蒸汽。有利地，一个或多个泵和/或电磁阀通过由与双热设备相关联的交流发电机产生的电力操作，或者通过与双热设备耦合的机械而进行操作。泵可以进一步使得压力能够在蒸发器中降低。

在优选实施例中，太阳能收集器是平的真空管和/或聚集收集器，并适于将水从90℃加热到180℃，例如130℃。以一般的方式，太阳能收集器优选地适于能量输入，从而使得双热设备能够产生比生产系统自身需要的电力更多的电力，并供应多余的电力给人群以便用于其它应用。