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公開番号2025100381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2024204032
出願日2024-11-22
発明の名称圧縮空気からエネルギーを生成する装置、該装置を備えたシステム及びシステムを操作する方法
出願人マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー,MAN ENERGY SOLUTIONS SE
代理人個人,個人,個人
主分類F02C 6/14 20060101AFI20250626BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】圧縮空気からエネルギーを生成させるための装置、そのような装置を備えたシステム及びシステムを操作するための方法を提供する。
【解決手段】圧縮空気からエネルギーを生成する装置であって、気体空気を第1の圧力レベルから出発して第2の圧力レベルまで膨張させ、その過程で第1のエネルギーを生成するように装備されたエアタービン(16)と、エアタービンで膨張された空気を受け入れ、その中で燃料を燃焼させるように装備された燃焼室(17)と、燃焼室(17)での燃料の燃焼中に生成された排気ガスを膨張させ、その過程で第2のエネルギーを生成するために設けられた排気ガスタービン(18)と、を備え、少なくともエアタービン及び排気ガスタービンは共通のハウジングを有している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
圧縮空気からエネルギーを生成する装置であって、
気体空気を第１の圧力レベルから出発して第２の圧力レベルまで膨張させ、その過程で第１のエネルギーを生成するように装備されたエアタービン（１６）と、
燃焼室（１７）であって、前記エアタービンで膨張された空気を受け入れ、前記燃焼室で燃料を燃焼させるように装備された、燃焼室（１７）と、
燃焼室（１７）での燃料の燃焼中に生成された排気ガスを膨張させ、その過程で第２のエネルギーを生成するように装備された排気ガスタービン（１８）と、
を備え、少なくとも前記エアタービン（１６）及び前記排気ガスタービン（１８）は、共通のハウジング（２０）を有している、装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記エアタービン（１６）、前記燃焼室（１７）、及び前記排気ガスタービン（１８）は、共通のハウジング（２０）を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記エアタービン（１６）及び前記排気ガスタービン（１８）は、共通のハウジング（２０）を備え、前記燃焼室（１７）は、別個のハウジングを備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記エアタービン（１６）と前記燃焼室（１７）との間に接続された第１の熱交換器（１９）を備え、該第１の熱交換器（１９）を介して、一方では、前記エアタービン（１６）で膨張されて前記燃焼室（１７）に供給される空気と、他方では、前記排気ガスタービン（１８）で膨張された排気ガスとを、前記燃焼室（１７）の上流で、前記エアタービン（１６）で膨張された空気を加熱するために導くことができる、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記エアタービン（１６）の上流に接続された第２の熱交換器（２１）を備え、該第２の熱交換器（２１）を介して、一方では、前記エアタービン（１６）内で膨張されるべき空気、他方では、前記排気ガスタービン（１８）で膨張された排気ガスが、前記エアタービン（１６）の上流の前記エアタービン（１６）内で膨張された空気を加熱するために導くことができる、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の熱交換器（１９）は、前記排気ガスタービン（１８）内で膨張された前記排気ガスを受け入れ、その後、前記排気ガスを前記第２の熱交換器（２１）で利用可能にするために設けられている、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の熱交換器（１９）は、前記共通のハウジング（２０）内に配置されている、請求項４、５または６に記載の装置。
【請求項８】
前記エアタービン（１６）及び前記排気ガスタービン（１８）は、前記２つのタービン（１６、１８）の入口側が互いに離れる方向に向けられ、前記２つのタービン（１６、１８）の出口側が互いに向き合うように、背中合わせに配置されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記エアタービン（１６）及び前記排気ガスタービン（１８）は、前記２つのタービン（１６）のうちの一方の出口側が、前記２つのタービン（１８）のうちの他方の入口側に面するように、直列配置で配向されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１～９のいずれか一項に記載の装置（１０）と、液体空気エネルギー貯蔵装置（１１）と、を備えたシステムであって、
前記液体空気エネルギー貯蔵装置（１１）は、液体空気を貯蔵するための貯蔵部（１３）と、前記液体空気を蒸発させるための蒸発器（１５）とを備え、前記蒸発した空気を前記エアタービン（１６）に供給することができる、
システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気からエネルギーを生成する装置、そのような装置を備えたシステム及びシステムを操作する方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
実際には、その後の使用のためにエネルギーを貯蔵するための液体空気エネルギー貯蔵（ＬＡＥＳ：liquid air energy storage）装置及び圧縮空気エネルギー貯蔵（ＣＡＥＳ：compressed air energy storage）装置が知られている。従って、液体空気エネルギー貯蔵装置では、液体空気は、蒸発器で蒸発させることができる貯蔵部（store）に蓄積されている。次いで、蒸発した空気は、エアタービンを介して導かれ、エアタービン内で膨張され、その過程で、例えば発電機または別の機械を駆動して電気エネルギーを生成するために利用することができる機械エネルギーを生成している。圧縮空気エネルギー貯蔵装置では、圧縮された気体空気が蓄積され、この気体空気は、同様に、エアタービンを介して導かれて、エアタービン内の機械エネルギーを再び抽出することができ、この機械エネルギーは、例えば、発電機を駆動して電気エネルギーを生成するために利用されている。実際に知られている液体空気エネルギー貯蔵（ＬＡＥＳ）装置及び圧縮空気エネルギー貯蔵（ＣＡＥＳ）装置は、限られた効率しか有していない。圧縮空気からエネルギーを生成するための、より高い効率を有する装置が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このことから出発して、本発明は、圧縮空気からエネルギーを生成させるための新しいタイプの装置、そのような装置を備えたシステム及びシステムを操作するための方法を創出するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１に記載の圧縮空気からエネルギーを生成する装置、請求項１０または請求項１１に記載のシステム、及び請求項１３に記載の方法によって達成される。
【０００５】
圧縮空気からエネルギーを生成させる装置は、気体空気を第１の圧力レベルから第２の圧力レベルまで膨張させ、その過程で第１のエネルギーを生成するように装備されたエアタービンを備えている。
【０００６】
圧縮空気からエネルギーを生成させる装置は更に、燃焼室を備えており、これはエアタービン内で膨張された空気を受け入れ、その中で燃料を燃焼させるために装備されている。
【０００７】
圧縮空気からエネルギーを生成する装置は、更に、燃焼室での燃料の燃焼中に生成された排気ガスを膨張させ、その過程で第２のエネルギーを生成するように装備された排気ガスタービンを備えている。
【０００８】
少なくとも、エアタービン及び排気ガスタービンは、共通のハウジングを有している。
【０００９】
本発明による圧縮空気からエネルギーを生成する装置の支援により、例えば液体空気エネルギー貯蔵（ＬＡＥＳ）装置または圧縮空気エネルギー貯蔵（ＣＡＥＳ）装置によって提供される圧縮空気から高効率のエネルギーを生成することができる。このプロセスでは、圧縮空気は、最初にエアタービン内で第１の圧力レベルまで膨張され、続いて燃焼室に供給され、第１の圧力レベルまで膨張された空気の存在下で、燃料が燃焼され、このようにして生成された排気ガスが、更なるエネルギーを生成するために排気ガスタービンを介して導かれる。従って、エアタービン及び排気ガスタービンの両方において、エネルギー、すなわち機械エネルギーが生成され、これは、例えば、電気エネルギーを生成するための発電機を駆動するために利用することができる。
【００１０】
単純なエアタービンと比較して、本発明による装置では２倍以上の有効電力（effective power）を生成させることができる。従って、圧縮空気から高い効率でエネルギーを生成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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